DE970013C - Einrichtung fuer Lautsprecher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für Lautsprecher, die entweder als Einzellautsprecher oder in Form einer Lautsprechergruppe, ζ. Β. nach Art der geraden Strahlergruppe, in einer Schallwand angeordnet sind, mit einem als akustisches Laufzeitglied wirkenden Gehäuse, das auf der Vorderseite eine öffnung, etwa in Schlitzform, zum Austritt des von der Membranrückseite erzeugten Schalles aufweist. Als Laufzeitglied wirkende Gehäuse dieser Art sind z. B. unter der Bezeichnung Baßreflexgehäuse bekannt und ermöglichen eine verstärkte Abstrahlung der tiefen Frequenzen. Bei der geraden Strahlergruppe ist eine Anzahl von Lautsprechern auf einer Geraden angeordnet, und diese Anordnung weist bei gleichphasiger Speisung der Lautsprecher eine Bündelung des abgestrahlten Schalles in eine Ebene senkrecht zu dieser Geraden auf; die Bündelung in dieser Ebene selbst ist verhältnismäßig wenig ausgeprägt.

Die Erfindung besteht darin, daß zwischen der Lautsprecheröffnung und der öffnung des akustischen Laufzeitgliedes wenigstens eine Schalleitfläche zur Beeinflussung der Richtcharakteristik des von der Vorderseite der Membran abgestrahlten Schalles vorgesehen ist und das Laufzeitglied so bemessen ist, daß durch Phasendrehung des von dei Rückseite der Membran ausgehenden Schalles wenigstens annähernd eine Kompensation des um die Schalleitfläche herumgebeugten unerwünschten Schalles bewirkt wird.

Der von der einen Membranseite abgestrahlte Schall wird an der Schalleitfläche reflektiert, und

durch passende Winkelstellung der Leitfläche zur Lautsprecherachse wird eine Schwenkung der Richtcharakteristik erzielt. Die Größe der Leitfläche ist maßgebend dafür, bis zu welchen tiefen Frequenzen die Abstrahlung durch die Leitfläche noch wirksam beeinflußt wird, da bei noch tieferen Frequenzen durch Schallbeugung um die Leitfläche herum eine Schallstrahlung in einem unerwünschten Winkelbereich auftritt. Eine Beeinflussung der Richtwirkung bei den tiefen Frequenzen des beispielsweise zur einwandfreien Wiedergabe einer Musikdarbietung erforderlichen Frequenzbandes würde jedoch große und deshalb in den meisten Fällen störende Schalleitflächen erfordern, und die Erfindung gibt eine Möglichkeit, mit verhältnismäßig kleinen Leitflächen auch die tiefen Frequenzen in gewünschter Weise zu beeinflussen. Hierzu wird der yon der Membranrückseite ausgehende Schall durch das akustische Laufzeitglied phasengedreht und gelangt in Gegenphase zu dem von der Membranvorderseite abgestrahlten Schall auf die vom Lautsprecher abgewandte Seite der Schalleitfläche; ist das Lauf zeitglied so bemessen, daß Laufzeit und Dämpfung die Wirkung des akustischen Umweges um die Leitfläche nachbilden, so tritt Schallauslöschung in einer Richtung ein, die von der Dimensionierung des Schallumweges und des Laufzeitgliedes abhängig ist. Das Laufzeitglied ist dabei bezüglich des wirksamen Frequenzbereiches zweckmäßig so zu dimensionieren, daß es von der tiefsten wiederzugebenden Frequenz bis zu der Frequenz wirkt, bei der eine Schallbeugung an der Leitfläche eintritt.

Bei Mastlautsprechern ist es an sich bereits bekannt, durch Schalleitflächen den Schall von oben her auf die Zuhörer zu leiten. Ferner sind akustische Laufzeitglieder an Lautsprechern bereits bekannt, ebenso die Kompensation der von der Membranvorderseite abgestrahlten tiefen Frequenzen mittels der von der Membranrückseite abgestrahlten zur Verbesserung des Frequenzganges des Lautsprechers.

Die Erfindung erschöpft sich weder darin, daß eine Schalleitfläche vorgesehen ist, noch hat sie akustische Laufzeitglieder an Lautsprechern an sich zum Gegenstand. Gegenstand der Erfindung ist vielmehr das auf Grund besonderer Dimensionierung zweckvolle Zusammenwirken einer Schalleitfläche vor der einen Membranseite des Lautsprechers und eines akustischen Laufzeitgliedes, das auf den Schall von der anderen Membranseite einwirkt zum Zwecke der Beeinflussung der Strahlungscharakteristik des Lautsprechers.

Die Schalleitfläche nach der Erfindung besitzt z. B. Rechteck- oder Trapezform und ist entweder parallel oder in einem spitzen Winkel zur Hauptstrahlrichtung des Lautsprechers bzw. der Lautsprechergruppe angeordnet. Es können auch gekrümmte Schalleitflächen z. B. in Form eines vorzugsweise achsparallel abgeschnittenen Hohlzylinders vorteilhaft sein, wobei die Achse der gekrümmten Leitfläche parallel oder im spitzen Winkel zur Hauptstrahlrichtung des Lautsprechers bzw. der Lautsprecheranordnung verläuft.

Die Erfindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Lautsprecher bzw. die Lautsprechergruppe in einer Schall wand angeordnet ist; bei Einbau in eine Raumbegrenzungsfläche bildet zweckmäßig die Raumbegrenzungsfläche selbst eine Schallwand. Während man bisher beim Einbau von Lautsprechern in eine Wand oder in die Decke eines Raumes oft eine an sich erwünschte und vorteilhafte Richtcharakteristik des abgestrahlten Schalles aus architektonischen Gründen nicht verwirklichen konnte, gibt die Erfindung die Möglichkeit, die Lautsprecheranordnung vollkommen versenkt in der Wand bzw. in der Decke einzubauen, und es tritt lediglich eine Schalleitfläche in Erscheinung, die aus einem durchsichtigen Material, z. B. Polyakrylsäureester, bestehen kann.

Ein durch ein geschlossenes Gehäuse auf der Membranrückseite gebildeter Hohlraum in Verbindung mit wenigstens einer besonderen öffnung in der Schallwand stellt ein akustisches Laufzeitglied dar, wobei die öffnung neben der Lautsprecheröffnung, von dieser durch die Schalleitfläche getrennt, angeordnet ist. Die in diesem Hohlraum befindliche Luft stellt eine dem reziproken Wert einer elektrischen Kapazität entsprechende Steifigkeit dar, die in der öffnung der Schallwand und ihrer näheren Umgebung befindliche Luft eine einer Induktivität entsprechende Masse. Das Laufzeitglied ist somit ein Resonator, der einem elektrischen LC-Glied entspricht; um eine frequenzunabhängige Laufzeit zu erhalten, kann es zweckmäßig sein, die dem akustischen Laufzeitglied zugeordnete öffnung in der Schallwand mit einem Dämpfungsmaterial, z. B. Watte oder Filz, auszufüllen. Es ist dann die Reibung der Luft in den Poren dieses Materials wirksam, und es wird, falls diese Reibungsdämpfung sehr stark ist, ein einem elektrischen i?C-Glied entsprechendes akustisches Laufzeitglied erhalten. Ein Laufzeitglied der beschriebenen Art eignet sich nicht nur für Einzellautsprecher, sondern auch für Lautsprechergruppen; bei einer geraden Strahlergruppe ist dazu auf der Rückseite der Schallwand ein gemeinsames Gehäuse für sämtliche Lautsprecher vorgesehen, dessen Inneres über in der Schallwand angeordnete öffnungen, z. B. Schlitze, mit der Außenluft in Verbindung steht.

Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand der Fig. 1 bis 6 beispielsweise erläutert.

Fig. ι zeigt eine Schallwand 1, deren Ränder abgebrochen dargestellt sind. Auf der Vorderseite der Schallwand befindet sich eine rechteckige Schalleitfläche 2, die mit der Schallwand einen spitzen Winkel bildet und in der Figur die Lautsprecheröffnung 3 verdeckt. Auf der Rückseite der Schallwand ι befindet sich ein Gehäuse 4, das auf der Membranrückseite einen definierten Luftraum herstellt, der über eine mit Dämpfungsmaterial ausgefüllte Öffnung 5 in der Schallwand 1 mit der Außenluft in Verbindung steht. Bei Weglassung der Schallleitfläche 2 und des durch Gehäuse 4 und öffnung 5 gebildeten akustischen Laufzeitgliedes würde die Hauptstrahlrichtung des Lautsprechers mit seiner strichpunktiert angedeuteten Achse 6 zusammenfal-

len; die Richtschärfe würde dabei mit steigender Frequenz zunehmen. Die Schalleitfläche 2 und das Laufzeitglied bewirken eine Schwenkung des Strahlungsmaximums auch für die tiefen Frequenzen in der waagerechten Ebene um einen Winkel a, so daß maximale Abstrahlung in Richtung des Pfeiles 7 erfolgt. Die erfindungsgemäße Einrichtung bringt dabei den zusätzlichen Vorteil, daß auch bei den tiefen Frequenzen eine gute Bündelung eintritt, und man erhält eine verhältnismäßig frequenzunabhängige Richtwirkung.

Fig. 2 zeigt eine ebenfalls abgebrochen dargestellte Schallwand 8; die Lautsprecheröffnung 9 ist in ihrem oberen Teil in gewissem Abstand von einer gewölbten Schalleitfläche 10 umgeben, die eine Schwenkung des Strahlungsmaximums nach unten um einen Winkel/? gegenüber der Lautsprecherachse 11 bewirkt. Das Strahlungsmaximum weist dann in Richtung des Pfeiles 12; die Krümmung der Schalleitfläche hat dabei eine besonders scharfe Bündelung zur Folge. Das akustische Laufzeitglied wird durch ein Gehäuse 13 auf der Schallwandrückseite und einen vorzugsweise mit Dämpfungsmaterial ausgefüllten Schlitz 14 in der Schallwand oberhalb der Leitfläche 10 gebildet.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Einrichtung für eine Lautsprecheranordnung nach Art der geraden Strahlergruppe dargestellt. Fig. 4 stellt dabei einen Schnitt A-B-C durch Fig. 3 dar. Die an einer langgestreckten Schallwand 15 angeordneten Lautsprecher 16 bilden eine Schallzeile, die eine Bündelung der abgestrahlten Schallenergie in eine Ebene senkrecht zur Längsachse der Schallzeile gemäß Richtdiagramm 17 in Fig. 4 besitzt. In der Ebene senkrecht zur Zeilenachse entspricht die Richtcharakteristik einer solchen Zeile etwa der eines Einzellautsprechers. Zur Schwenkung der Richtcharakteristik um die Zeilenlängsachse ist eine rechteckige Schalleitfläche 18 vorgesehen, derenLänge etwa der Zeilenlänge entspricht oder größer ist und die, mit der einen ihrer Längskanten neben den Lautsprecheröffnungen 19 an der Schall wand 15 anliegend, mit dieser einen vorzugsweise spitzen Winkel von z.B. 45⁰ bildet. Das akustische Laufzeitglied wird

durch einen Kasten 20 in Verbindung mit einer öffnung, z. B. Längsschlitz 21, gebildet, wobei der Längsschlitz annähernd Zeilenlänge aufweisen und mit Watte od. dgl. ausgefüllt sein kann. Die erfindungsgemäßen Mittel bewirken eine Schwenkung des Strahlungsdiagramms in der horizontalen Ebene gemäß Kurve 22 in Fig. 3, wobei die Bündelung in dieser Ebene erhalten bleibt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele finden Einbau von mit erfindungsgemäßen Mitteln versehenen Schallzeilen. In Fig. 5 ist der Innenraum eines Omnibusses schematisch angedeutet. Im Dach 23 des Fahrzeuges ist, mit ihrer Längsausdehnung quer zur Fahrtrichtung, eine kleine Lautsprecherzeile 24 eingebaut. Die Lautsprecheröffnungen sind dabei nach unten gerichtet, die Strahlungscharakteristik 25 wird jedoch durch eine Schalleitfläche 26 in Verbindung mit einem akustischen Laufzeitglied nach hinten geschwenkt, so daß eine gleichmäßige Schallversorgung auf allen Sitzplätzen 27 gewährleistet ist.

Eine derartige Einrichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Ansage durch den Fahrer oder Beifahrer durchgegeben werden soll. In der . Nähe des Fahrersitzes 28 wird ein Mikrophon 29 angeordnet, das über einen Verstärker mit der Laut-Sprecherzeile 24 in Verbindung steht. Das Mikrophon befindet sich dabei im Schallschatten der Leitfläche 26, und die Gefahr einer akustischen Rückkopplung ist wesentlich vermindert. In entsprechender Weise kann eine Verminderung der akustischen Rückkopplung auch bei Gegensprechanlagen erreicht werden; ferner beispielsweise bei Einbau von Lautsprecheranordnungen in Wänden neben Bühnen. Die erfindungsgemäßen Mittel werden dabei stets so angebracht, daß sich das Mikrophon bzw. die Mikrophonanordnung in einem Strahlungsminimum der Lautsprecheranordnung befindet.

In manchen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Schallübertragungsanlagen im Freien, ist es erwünscht, die Lautsprecher so aufzustellen, daß sie im Gesichtsfeld nicht in Erscheinung treten. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Einzellautsprecher oder eine Lautsprecherzeile 30 derart in den Boden eingebaut, daß die Oberkante der Schalleitfläche 31 mit der Bodenoberfläche abschließt; zwischen Lautsprecheröffnung und Bodenoberfläche ist eine der Strahlungscharakteristik 32 des bzw. der Lautsprecher entsprechende Ausnehmung vorgesehen. Eine weitere, gegebenenfalls mit Dämpfungsmaterial ausgefüllte öffnung 33 zwischen Bodenoberfläche und Lautsprecherrückseite umgebendem Hohlraum 34 bildet zusammen mit diesem Hohlraum ein akustisches Laufzeitglied. Eine derartige Anordnung ist besonders geeignet zur Schallversorgung von Tribünen mit nach hinten ansteigenden Sitzplätzen, da sie eine gleichmäßige Beschallung solcher, auch größerer Flächen ermöglicht. Die für den Schallaustritt erforderliche Ausnehmung im Erdreich und die öffnung 33 werden zweckmäßig durch Roste abgedeckt, die die Laut-Sprecheranordnung gegen das Eindringen von Fremdkörpern und mechanische Beschädigungen schützen.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Einrichtung für Lautsprecher, die entweder als Einzellautsprecher oder in Form einer Lautsprechergruppe, ζ. B. nach Art der geraden Strahlergruppe, in einer Schallwand angeordnet sind, mit einem als akustisches Laufzeitglied wirkenden Gehäuse, das auf der Vorderseite eine öffnung, etwa in Schlitzform, zum Austritt des von der Membranrückseite erzeugten Schalles aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lautsprecheröffnung und der öffnung des akustischen Laufzeitgliedes wenigstens eine Schalleitfläche zur Beeinflussung der Richtcharakteristik des von der Vorderseite der Membran abgestrahlten Schalles vorgesehen ist und das Laufzeitglied so bemessen ist, daß durch Phasen-■ drehung des von der Rückseite der Membran aus-

   gehenden Schalles wenigstens annähernd eine Kompensation des um die Schalleitfläche herumgebeugten unerwünschten Schalles bewirkt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine rechteck- oder trapezförmige Schalleitfläche, die entweder parallel oder im spitzen Winkel zur Hauptstrahlrichtung des Lautsprechers bzw. der Lautsprechergruppe angeordnet ist.

   ίο
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine gekrümmte Schalleitfläche z. B. in Form eines vorzugsweise achsparallel abgeschnittenen Hohlzylinders, deren Achse parallel oder im spitzen Winkel zur Hauptstrahlrichtung des Lautsprechers bzw. der Lautsprechergruppe verläuft.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem akustischen Laufzeitglied zugeordnete öffnung in der Schallwand mit einem Dämpfungsmaterial, z. B. Watte oder FiIz, ausgefüllt ist.
5. 5. Einrichtung für Schallzeilen nach Art der geraden Strahlergruppe nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwenkung der Richtcharakteristik um die Zeilenlängsachse eine rechteckige Schalleitfläche (18) vorgesehen ist, deren Länge etwa der Zeilenlänge entspricht oder größer ist und die, mit der einen ihrer Längskanten neben den Lautsprecheröffnungen

   (19) an der Schallwand (15) anliegend, mit dieser einen vorzugsweise spitzen Winkel von z. B. 45° bildet.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Einbau in eine Raumbegrenzungsfläche derart, daß die Raumbegrenzungsfläche selbst eine Schallwand für den Lautsprecher bzw. die Lautsprechergruppe bildet.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Einbau in eine Wand oder in die Decke eines Fahrzeuges, insbesondere eines Omnibusses, derart, daß das Maximum der Schallstrahlung auf die Zuhörer gerichtet ist, während gegebenenfalls ein Mikrophon sich im Schallschatten der Schallfläche befindet.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalleitfläche aus einem durchsichtigen Material, z. B. Polyakrylsäureester, besteht.
9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Einbau in den Boden derart, daß die Oberkante der Schalleitfläche

   (31) mit der Bodenoberfläche abschließt und im Boden zwischen Lautsprecheröffnung und Bodenoberfläche eine der Strahlungscharakteristik

   (32) des bzw. der Lautsprecher (30) entsprechende Ausnehmung vorgesehen ist, ferner wenigstens eine weitere, gegebenenfalls mit Dämpfungsmaterial ausgefüllte öffnung (33) zwischen Bodenoberfläche und Lautsprecherrückseite umgebenden Hohlraum (34).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 486038;
   USA.-Patentschriften Nr. 2.224919; 1786279; Buch von 01 e ο η »Elements of Acourtical Engineering«, 1947, S. 145, 154, 155.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen