DE3616563A1

DE3616563A1 - Anordnung fuer basslautsprecher mit einem schalltrichter

Info

Publication number: DE3616563A1
Application number: DE19863616563
Authority: DE
Inventors: Mario Curth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-16
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1987-12-17

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung für Baßlautsprecher mit einem Schalltrichter.

Die Patentanmeldung P 36 00 968.7-31 umfaßt Anordnungen für Baßlautsprecher mit einem Schalltrichter, bei welchen verschiedene Maßnahmen zu einer Verringerung des benötigten Volumens führen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, es, Anordnungen anzugeben, welche eine weiter Verringerung des Volumens, eine günstige Anpassung an den jeweiligen Einbauort, akustische Verbesserungen und/oder wirtschaftliche Vorteile ermöglichen.

Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat unter anderem den Vorteil, daß ein Einbau auch in ein Kraftfahrzeug möglich ist. Ferner werden durch die Erfindung auch für andere Anwendungen vorteilhafte geringere Volumen erzielt. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf den gemeinsamen Betrieb von Baß- und Mittel/Hochtonlautsprechern.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine für die Montage auf einer Hutablage eines Kraftfahrzeugs vorgesehene Anordnung,

Fig. 2 eine andere für die Montage auf einer Hutablage eines Kraftfahrzeugs vorgesehene Anordnung,

Fig. 3 eine ebenfalls für die Montage auf einer Hutablage geeignete Anordnung,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Anordnung, bei welcher der erste Abschnitt des Schalltrichters in dem Kofferraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist,

Fig. 5 und Fig. 6 je einen Teil einer erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 7 einen Kalotten-Lautsprecher mit einem Schalltrichter und

Fig. 8 schematisch den Verlauf eines Trichters in Form eines Kreisabschnitts.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner sind in den Figuren Teile des Kraftfahrzeugs lediglich schematisch als ebene Platten dargestellt, obwohl bei Personenkraftwagen die Rückscheibe sowie die Seitenwände überwiegend gewölbte Flächen darstellen. Auch die in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Anordnungen sind der Einfachheit halber geradlinig dargestellt, obwohl sie im Einzelfall auch an die jeweilige Kontur des Kraftfahrzeugs angepaßt sein können.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist auf eine nur teilweise dargestellte Hutablage 1 montiert und liegt an der Heckscheibe 2 an. Die Öffnung des ersten Abschnitts 3 des Schalltrichters ist gegen eine Seitenwand 4 des Kraftfahrzeugs gerichtet, so daß die Hutablage 1, die Heckscheibe 2 und die Seitenwand 4 den sich ausweitenden Teil 5 des Schalltrichters bilden, dessen Öffnung bei der gedachten Linie 6 liegt.

Der erste Abschnitt 3 des Schalltrichters ist bei 7 um 180° gefaltet. Um die bei der gedachten Linie 6 liegende Schallaustrittsöffnung nicht einzuengen, ist der Trichterhals 8 sowie die ihm gegenüberliegende Rückwand 9 der Druckkammer 10 des Lautsprechers 11 in einem spitzen Winkel zum Abschnitt 3 angeordnet.

Als Werkstoff für das den ersten Abschnitt 3 des Schalltrichters sowie die Druckkammer 10 umfassende Gehäuse 12 eignet sich Kunststoff, Metall, insbesondere Aluminium, aber auch ein holzhaltiger Werkstoff, wie beispielsweise Spanplatten. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entspricht die Membranfläche der Trichterhalsfläche, wodurch das für den Lautsprecher vorzusehene Volumen klein gehalten werden kann. Bei einer Auslegung als 120-Hz-Trichter lassen sich je nach Wandstärke des Gehäuses Volumen von 2 bis 4 l erreichen. Dabei ist die Länge des von dem Gehäuse gebildeten Trichters bis zur konstruktiven Mitte 43 cm. Der Durchmesser des verwendeten Baßlautsprechers beträgt 7,5 cm, der effektive Membrandurchmesser 5,7 cm.

Eine größere Ausführung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, bei welcher die rechnerische untere Grenzfrequenz 87 Hz beträgt, ist bis ca. 44 Hz voll wirksam. Dabei beträgt der Durchmesser des Baßlautsprechers 10 cm, bei einem effektiven Membrandurchmesser von 6,7 cm. Je nach Wandstärke ergeben sich Volumen zwischen 3,5 bis 7 l.

Fig. 2 zeigt einen 87-Hz-Trichter, der jedoch ohne rückwärtigen Lautsprecherraum aufgebaut ist, so daß die vordere Membranseite also direkt in den Raum und die Membranrückseite in den Trichter strahlt. Dadurch lassen sich je nach Wandstärke Gehäuseabmessungen zwischen 2,5 bis 4 l erzielen. Solche Trichter lassen sich ungefaltet einfach aus einem Rohr oder Schlauch herstellen. Um eine resonanzfreie Übertragung zu erreichen, muß jedoch ein rückwärtig geschlossener Lautsprecherraum bereit gestellt werden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung wurde der erste Abschnitt 15 des Schalltrichters nicht gefaltet. Die Druckkammer 16 des Lautsprechers liegt im wesentlichen parallel zum ersten Abschnitt 15. In der Verlängerung der Druckkammer 16 ist eine weitere Druckkammer 17 für einen Hochton-Kalotten-Lautsprecher 19 vorgesehen.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung besteht der erste Abschnitt des Schalltrichters aus einem biegsamen Rohr bzw. Schlauch 21, dessen eines Ende an einer entsprechenden Öffnung 22 der Hutablage 1 angeschlossen ist. An dem anderen Ende des Schlauchs 21 ist ein Lautsprechergehäuse 23 vorgesehen mit einem Lautsprecher 24. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie im Kofferraum 25 eines Kraftfahrzeugs untergebracht ist und somit nicht den Platzbeschränkungen auf der Hutablage unterworfen ist. Bei einem flexiblen Schlauch 21 ist eine Anpassung an verschiedene Formen des Kofferraums möglich. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen flexiblen Schlauch beschränkt. Es können wie bei den Anordnungen nach den Fig. 1 bis 3 auch feste Gehäuseteile den ersten Abschnitt eines Schalltrichters bilden und im Kofferraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Für die Unterbringung des Schlauchs und des Lautsprechergehäuses eigenen sich gegebenenfalls auch andere Stellen eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise Räume unter den Sitzen.

Dabei kann ein 44-Hz-Trichter dieser Art bis 22 Hz voll wirksam sein, wobei der Schlauch einen Innendurchmesser von 9,5 cm und eine Länge von 1,18 m aufweist. Der Lautsprecher 24 hat einen Durchmesser von 14 cm und einen effektiven Membrandurchmesser von 9,5 cm. Bei diesem Ausführungsbeispiel lassen sich jedoch auch größere Lautsprecher verwenden, welche beispielsweise eine Membranfläche aufweisen, die dem fünffachen der Trichterhalsfläche entsprechen. Dadurch steigt der Schalldruck um ca. 3 dB. Auch ein Zusammensetzen der Membranfläche aus den Membranen mehrerer Lautsprecher ist möglich.

Die Fig. 5 und 6 stellen jeweils einen Ausschnitt aus erfindungsgemäßen Anordnungen dar, bei welchen die Membran 32 eines Lautsprechers 31 eine Fläche aufweist, welche größer als die Trichterhalsfläche ist. Der Lautsprecher 31 ist zentrisch zum Trichterhals 33 derart angeordnet, daß die Ränder der Membran 32 etwa so weit entfernt vom Trichterhals sind wie die Membranmitte. Dadurch läßt sich ohne normalerweise übliche Umwegelemente zur Erzielung einer gleich hohen Verstärkung von der unteren Grenzfrequenz bis zur oberen Grenzfrequenz auskommen. Die Verzerrungen, die solche im direkten Schallweg angeordneten Umwegelemente verursachen, können so vermieden werden. Auch die Herstellbarkeit wird vereinfacht.

Das Volumen des Raumes zwischen der Membran 32 und dem Trichterhals beeinflußt die obere Grenzfrequenz der Anordnung. Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird durch einen dicken Abstandsring 35 ein großes Volumen erreicht, wodurch die obere Grenzfrequenz sinkt.

Bei der Anordnung nach Fig. 6 ist das Volumen wesentlich verkleinert. Dazu ragt der Trichter über die Ebene der Lautsprechermontageplatte 34 hinaus. Ferner ist zwischen dem Trichterhals 33 und dem Abstandsring 36 zur Verkleinerung des Volumens eine Scheibe 37 mit der Form eines Kegelstumpfmantels vorgesehen. Durch diese Maßnahme lassen sich Trichter so abstimmen, daß sie ohne Frequenzweiche zur Abschwächung unerwünschter höherer Frequenzen auskommen.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht und eine Schnittdarstellung eines verkürzten 400-Hz-Trichters mit einem nach innen gewölbten Kalotten-Mitteltöner, dessen effektiver Kalottendurchmesser 6,9 cm beträgt. Je nach gewünschtem Abstrahlverhalten lassen sich solche Trichter mit quadratischer Trichteröffnungsfläche oder mit flacher und breiter Trichteröffnungsfläche herstellen.

Bei dem gezeigten Trichter ist die effektive Kalottenfläche ca. fünfmal so groß wie die Trichterhalsfläche. Die Kalotte ist zentrisch angeordnet, und die Erweiterung entspricht der in Fig. 8 gezeigten. Das Volumen zwischen Kalotte und Trichterhals ist so abgestimmt, daß von 400 bis 4000 Hz eine gleich hohe Verstärkung erfolgt. Man kann nun einen solchen Trichter, einen 4000-Hz-Trichter und z. B. einen zur Wohnraumecke strahlenden 44-Hz-Trichter, der bis 400 Hz gleich hoch verstärkend abgestimmt ist, nur mit einer Frequenzweiche zur Abschwächung tiefer Frequenzen für den Mitteltontrichter und einer solchen für den Hochtontrichter betreiben. Bei nur schwach gefalteten Baßtrichtern ist mit zwei dementsprechend ausgelegten und abgestimmten Trichtern ein gleich hohes Verstärken über den gesamten Hörbereich möglich.

Durch die in Fig. 8 gezeigte Erweiterungsart lassen sich Trichter herstellen, die von der unteren Grenzfrequenz bis zur oberen Grenzfrequenz gleich hoch verstärken. Der Kreisradius entspricht der Trichterlänge. Zum Bestimmen der jeweiligen Trichterfläche wird von der Trichteröffnungsfläche die Trichterhalsfläche subtrahiert und der erhaltene Wert in Proportion zu dem Kreisradius gesetzt. Zu den sich so ergebenden jeweiligen Werte wird die Trichterhalsfläche wieder addiert.

Für den Verlauf der Trichterfläche gilt folgende Gleichung:

Dabei sind

F(x) die Trichterfläche als Funktion der Entfernung vom Trichterhals, Fö die Trichteröffnungsfläche, Fh Die Trichterhalsfläche und l die Trichterlänge.

Dadurch, daß sich der Trichter bei dieser Form in einem ersten, an die Trichterhalsfläche anschließenden Abschnitt nur wenig erweitert, läßt sich beispielsweise bei einem in P 36 00 968.7-31 in Fig. 5 gezeigten 44-Hz-Trichter, bei dem eine Wohnraumecke als Teil des Trichters benutzt wird, trotz mehrmaliger Richtungsänderung des Schalls eine gleichmäßige Verstärkung bis ca. 500-Hz erreichen.

Wenn man das Kreisviertel in 5,625°-Abschnitte einteilt, ergeben sich 16 Längenmaße. Zum Bestimmen der jeweiligen Trichterfläche wird von der Trichteröffnungsfläche die Trichterhalsfläche subtrahiert und der erhaltene Wert durch die Trichterlänge dividiert. Der so erhaltene Wert wird mit dem entsprechenden Längenmaß multipliziert und die Trichterhalsfläche addiert. Es ergeben sich folgende Maße für die Trichterfläche für folgende Längenmaße, gerechnet von der Trichteröffnungsfläche, bei z. B. 44-Hz- Trichtern mit 69 cm² Halsfläche:

0 cm1660 cm² (Trichteröffnungsfläche) 1,2 cm1505 cm² 4,6 cm1345 cm² 10 cm1197 cm² 19 cm1056 cm² 29 cm 916 cm² 42 cm 780 cm² 56 cm 653 cm² 73 cm 536 cm² 91 cm 428 cm² 111 cm 337 cm² 132 cm 256 cm² 154 cm 191 cm² 176 cm 133 cm² 199 cm 99 cm² 234 cm 77 cm² 248 cm 69 cm² Trichterhalsfläche)

Die so ermittelten 16 Länge/Trichterfläche-Maße sind zur Erreichung kleinst möglicher Gehäuseabmessungen ausreichend. Es lassen sich so beliebig viele Länge/- Trichterfläche-Maße errechnen.

Claims

1. Anordnung für Baßlautsprecher mit einem Schalltrichter, welcher einen ersten Abschnitt mit einer Querschnittsfläche aufweist, welche im wesentlichen der Trichterhalsfläche entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Trichterhals abgewandte Ende des ersten Abschnittes (3) derart in einem Kraftfahrzeug einbaubar ist, daß die Hutablage (1), das Rückfenster (2) und eine Seitenwand (4) bzw. ein Seitenfenster einen zweiten sich ausweitenden Abschnitt des Schalltrichters bilden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (3) in einem Gehäuse (12, 18) angeordnet ist, welches zur Montage auf der Hutablage (1) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (3) einmal, vorzugsweise um 180°C, gefaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Baßlautsprecher (11) etwa die gleiche Membranfläche wie die Trichterhalsfläche aufweist, und daß in dem Gehäuse (12, 18) ferner eine Druckkammer (10, 16) angeordnet ist, welche sich parallel zum ersten Abschnitt (3) des Schalltrichters erstreckt.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Trichterhals abgewandte Seite des Lautsprechers einer Gehäuseöffnung gegenübersteht.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (18) ferner mindestens ein Lautsprecher (19) für mittlere und hohe Töne vorgesehen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des Trichters aus einem, vorzugsweise biegsamen, zur Unterbringung im Kofferraum (25) eines Autos vorgesehenen Rohr (21) besteht.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Baßlautsprecher (31) vorgesehen ist, dessen Membranfläche etwa fünfmal so groß wie die Trichterhalsfläche ist.

9. Anordnung für Baßlautsprecher mit einem Schalltrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichterhalsfläche gegenüberstehend mehrere Lautsprecher nebeneinander angeordnet sind.

10. Anordnung mit einem Schalltrichter, einem Baßlautsprecher und mindestens einem Lautsprecher für mittlere und/oder hohe Töne, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen zwischen der Membran des Baßlautsprechers und dem Trichterhals derart gewählt ist, daß die obere Grenzfrequenz des von dem Baßlautsprecher und dem Schalltrichter gebildeten Systems etwa der unteren Grenzfrequenz des Lautsprechers für die mittleren und/oder hohen Töne entspricht.

11. Anordnung mit einem Schalltrichter, einem Baßlautsprecher und mindestens einem Lautsprecher für mittlere und/oder hohe Töne, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalltrichter einen Abschnitt mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche aufweist und daß dem Lautsprecher für die mittleren und/oder hohen Töne kein Trichter zugeordnet ist.

12. Anordnung für Baßlautsprecher mit einem Schalltrichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (32) des Baßlautsprechers (31) zentrisch gegenüber dem Trichterhals (33) derart angeordnet ist, daß zwischen dem Membranrand und dem Trichterhals (33) der gleiche Abstand besteht wie zwischen der Membranmitte und dem Trichterhals (33).

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des Schalltrichters bzw. das Gehäuse aus Kunststoff besteht.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des Schalltrichters bzw. das Gehäuse aus Aluminium besteht.

15. Anordnung mit einem Schalltrichter insbesondere für Baßlautsprecher, dadurch gekennzeichnet, daß die Trichterfläche in Abhängigkeit von der Entfernung vom Trichterhals im wesentlichen einer Kreisfunktion folgt.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß für den Verlauf der Trichterfläche folgende Gleichung gilt: wobeiF(x)die Trichterfläche als Funktion der Entfernung vom Trichterhals,Födie Trichteröffnungsfläche,FhDie Trichterhalsfläche undldie Trichterlänge sind.