DE3720949C2

DE3720949C2 -

Info

Publication number: DE3720949C2
Application number: DE19873720949
Authority: DE
Inventors: Werner 1000 Berlin De Falkenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-22
Filing date: 1987-06-22
Publication date: 1989-07-13
Also published as: DE3720949A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran für elektroakustische Wandler systeme gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a membrane for electroacoustic transducers systems according to the preamble of claim 1.

Bei allen elektroakustischen Wandlern stellt sich das Problem des Abstrahlverhaltens. So ist bekanntlich bei frontal abstrahlenden Wandlern die Hörzone für ein optimales, stereophonisches Klangpano rama sehr eingeengt. Im weiteren ergibt sich durch die Aufteilung des Frequenzspektrums über Frequenzweichen und die Verteilung auf Schwing systeme unterschiedlichen Abstrahlverhaltens zueinander, ein weiteres Problem, nämlich wie sich das in seinen Grund- und Oberwellen völlig zerrissene Klangbild im Raum zu einem einheitlichen in sich geschlosse nen Klanggeschehen wieder zusammenfindet.The problem of all electroacoustic transducers arises Radiation behavior. This is known for frontal radiating Walk the listening zone for an optimal, stereophonic sound pan rama very constricted. Furthermore, the division of the Frequency spectrum over crossovers and the distribution on vibrations systems of different radiation behavior to each other, another Problem, namely how that completely in its fundamental and harmonic waves torn sound image in the room to a uniform self-contained a sound event comes together again.

Klangverfärbungen, die sich zwangsläufig noch durch den Einbau in mitschwingende Gehäuse ergeben, erweitern die Problematik, so daß z. B. bei einem Hörtest zweier Spitzenlautsprecher ihre eingestufte Rangfolge sich in zwei verschiedenen Wohnräumen völlig umkehrte (siehe Funkschau 1979, Heft 8, Seite 457 - Prof. Dipl.-Ing. Heinrich Williges Elektro akustik).Sound discoloration, which is inevitably due to the installation in resonating Housing result, expand the problem, so that, for. B. at a ranking test of two top speakers completely reversed in two different living rooms (see radio show 1979, Issue 8, page 457 - Prof. Dipl.-Ing. Heinrich Williges Elektro acoustics).

Um die Richtwirkung der gebündelten Abstrahlung solcher Wandler zu verrin gern, sind rundum abstrahlende Wandler in der Ausführung bekanntgeworden, daß im Kreis oder auch würfelförmig mehrere konventionelle Wandler mit Konus und Kalottenmembranen angeordnet sind, wobei der untere Frequenz bereich frontal abstrahlenden Kastenlautsprechern überlassen bleibt, also ein in sich geschlossenes Klangbild nicht zur Wiedergabe gelangen kann (Audio-Heft 1984 Nr. 9, Seite 14; Stereo-Heft 1/1987 Seite 149/151).To reduce the directivity of the bundled radiation of such transducers gladly, all-around radiating transducers have become known in the design, that in a circle or cube-shaped with several conventional converters Cone and dome membranes are arranged, the lower frequency area left to the front speakers, so a self-contained sound image cannot be reproduced (Audio booklet 1984 No. 9, page 14; Stereo booklet 1/1987 page 149/151).

So gab es Bestrebungen, Strahler nullter Ordnung zu schaffen, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 25 28 482 A1 bekannt wurden, die Kugelwellen ab strahlen sollten, wobei die Energie der erzeugten Wellenform in einem sehr kleinen Bereich unterhalb der Oberfläche der abstrahlenden Fläche zentriert ist.For example, efforts have been made to create zero-order emitters as described in the German patent application 25 28 482 A1 were known, the spherical waves should radiate, the energy of the generated waveform in a very centered a small area below the surface of the radiating surface is.

Die weitere Entwicklung einer kugelförmigen Membran für allseitige Abstrah lung zeigt die Zeitschrift Hi-Fi-Vision 1987 (Heft Nr. 6, Seite 20). Allen diesen Rundum-Strahlern ist gemeinsam, daß ihre Membranen nur in Biegewellen angeregt werden, welchen größere Amplituden im unteren Frequenzbereich entgegenstehen.The further development of a spherical membrane for all-round radiation lung shows the magazine Hi-Fi-Vision 1987 (No. 6, page 20). All these all-round emitters have in common that their membranes only in Bending waves are excited, which larger amplitudes in the lower Conflict with the frequency range.

Das wird auch bei dem mit Steilkonus ausgeführten Radial-Strahler deutlich (US-Patent 34 24 873), wo zur Wiedergabe des unteren Frequenzbereiches der Steilkonus in herkömmlicher Art auf einem Resonanzkasten axial schwingend angeordnet ist.This is also evident in the radial emitter with a steep taper (US Patent 34 24 873), where to reproduce the lower frequency range Steep cone swinging axially in a conventional way on a resonance box is arranged.

Eine Begrenzung im Tiefton-Bereich zeigt auch der olivenförmige Membran körper der Auslegeschrift DE-AS 27 09 374. Als sogenannter Biegeschwinger sind die am äquatorialen Bereich auftretenden Schwingkräfte gegeneinander gerichtet und können sich als Resultierende nicht auswirken.The olive-shaped membrane also shows a limitation in the low-frequency range body of the design specification DE-AS 27 09 374. As a so-called bending vibrator are the vibrational forces occurring at the equatorial area against each other directed and can not have an impact as a resultant.

Dabei ergibt sich eine nicht eindeutige Drehpunktlage an der Verbindungsstelle von Schwingspule zum Membransegment, wie sie ebenfalls in der Ausführung der Patentschrift DE 30 36 149 C2 zwangsläufig auftritt, die phasendrehende Membranteile und nichtlineare Verzerrungen zur Folge hat.This results in an ambiguous pivot point on the Connection point from the voice coil to the membrane segment, as they do also in the version of the patent DE 30 36 149 C2 inevitably occurs, the phase-changing membrane parts and non-linear Distortion.

Dem entgegen wird der Membrankörper bis an die Innenfläche der inneren Schicht der schwingenden Membranfläche mit Dämpfungsmaterial ohne Lufteinschlüsse ausgefüllt. Diese hohe Bedämpfung wirkt sich jedoch wieder nachteilig auf die Ausbildung großer Amplituden aus und damit auch nachteilig auf den tiefen Frequenzbereich.In contrast, the membrane body is up to the inner surface of the inner layer of the vibrating membrane surface with damping material filled in without air pockets. This high damping again, however, adversely affects the training of large Amplitudes from and thus disadvantageous on the low frequency range.

Auch die bekannte Ausführung in Hartschaum, z. B. Styropor hat zwar den Vorteil einer gewünschten geringen Membranmasse, kann jedoch die erwähnten Nachteile nicht ausschließen.The known version in hard foam, for. B. has styrofoam although the advantage of a desired low membrane mass, can however, do not rule out the disadvantages mentioned.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die schematische Darstellung der auftretenden Kräfte an den betreffenden Membransegmenten der beiden angeführten Patent schriften (Funkschau Heft 3/1980, Seite 79). Einen Strahler nullter Ordnung kann daher auch nicht Ziel der Erfindung sein. Sie unterliegt auch nicht dem im herkömmlichen Lautsprecherkonzept verankerten Grundsatz, die Membran flächen im Verhältnis zur abgestrahlten Wellenlänge klein zu halten, um eine möglichst bündelungs- und richtwirkungsfreie, kugelförmige Abstrahlung zu erhalten (Tonstudio-Technik Johannes Weber, Franzis-Verlag München, 2. erw. Auflage, Seite 207, desgl. Funkschau 1979/Heft 8/Seite 459). Figs. 1 and 2 show the schematic representation of the forces acting on the respective membrane segments of the two cited patents (Funkschau Heft 3/1980, page 79). A zero-order emitter cannot therefore be the aim of the invention. It is also not subject to the principle enshrined in the conventional loudspeaker concept of keeping the diaphragm area small in relation to the emitted wavelength, in order to obtain a spherical radiation that is as free as possible of directional and directional effects (Tonstudio-Technik Johannes Weber, Franzis-Verlag Munich, 2nd adult Edition, page 207, see also Funkschau 1979 / Issue 8 / page 459).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen in sich geschlossenen Membrankörper mit einer mehr ebenen wellenfrontförmigen, bündelungsfreien Rundumabstrahlung zu schaffen, der sowohl im Raum in unmittelbarer Nähe als auch in größerer Entfernung vom Strahler, den gleichen Klangeindruck vermittelt.The invention is therefore based on the object of a self-contained Membrane body with a more flat wavefront-shaped, bundling-free To create all-round radiation, both in the room in the immediate vicinity as well at a greater distance from the spotlight, gives the same sound impression.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem gekennzeichneten Teil des Patentanspruches 1.The solution to this problem results from the marked part of the Claim 1.

Die Erfindung löst die Aufgabe bei dem vorliegenden Rundstrahler durch ein parabolisch gekrümmtes Membranelement, das die Umlenkung der Schwingrich tung von der axialen in die horizontale Ebene über das ganze Membran element verteilt und somit eine fixierte Drehpunktlage und phasendrehende Membranteile nicht in Erscheinung treten lassen, wie das Fig. 3 gegenüber Fig. 1 und 2 erkennen läßt. Konstruktiv gesehen bleiben die schwingenden Schubkräfte innerhalb des gekrümmten Membranelementes und kommen erst am äquatorialen Bereich des Membrankörpers als Resultierende zur Auswirkung.The invention solves the problem in the present omnidirectional by a parabolically curved membrane element, the deflection of the Schwingrich device from the axial to the horizontal plane distributed over the entire membrane element and thus a fixed pivot position and phase-changing membrane parts do not appear, like that Fig. 3 compared to Figs. 1 and 2 can be seen. From a design point of view, the vibrating shear forces remain within the curved membrane element and only come into effect as resultants at the equatorial area of the membrane body.

Es kann nicht umgangen werden, daß die bisher bekannten Rundstrahler in Annäherung an einen Kugelstrahler den größten Teil der Abstrahlung durch Reflexion und nur ein sehr geringer Teil an Direktschall dem Hörer ver mitteln.It can not be avoided that the previously known omnidirectional in Approaching a spherical emitter through most of the radiation Reflection and only a very small amount of direct sound ver the listener average.

Zwar bindet diese Wiedergabe, im Gegensatz zu Frontstrahlern, nicht so sehr an einen eng begrenzten optimalen Hörplatz, doch wird trotz des aufge fächerten Klangpanoramas die Lokalisierung virtueller Schallquellen, selbst Solisten an einem Platz zu wissen, erschwert und unterliegt damit mehr der akustischen Eigenart des Raumes.In contrast to front spotlights, this reproduction does not bind as much to a narrowly limited optimal listening position, but despite the diversified sound panoramas the localization of virtual sound sources, themselves Knowing soloists in one place complicates and is more subject to acoustic peculiarity of the room.

Wie aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 2 hervorgeht, führt die weitere Entwicklung der Erfindung dazu, Teilabschnitte des Membrankörpers zu einer verstärkten, im besonderen variablen Abstrahlung mittlerer und höherer Frequenzen anzuregen und damit den direkten Schallanteil zu verstärken.As is apparent from the characterizing part of claim 2, the leads further development of the invention, sections of the membrane body to an increased, especially variable radiation of medium and stimulate higher frequencies and thus amplify the direct sound component.

Die erfindungsgemäße Ausführung sieht dafür ein oder mehrere Hoch- und Mittel töner vor, die innerhalb des Membrankörpers bzw. in den freistehenden Dämpfungskörper integriert und radial auf die entsprechenden Membranelemente ausgerichtet sind. Die zusätzlich elektroakustischen Wandler können den bekannten herkömmlichen Kalotten- und Konussystemen entsprechen, ohne daß Richtwirkungen oder gar Bündelungen einzelner Frequenzteile auftreten, denn nach dem Fresnel-Huygensschen und Fermateschen Prinzip kann eine Trenn fläche, die hierbei durch die Membransegmente gebildet wird, als quasioptisch angesehen werden (s. Tonstudio-Technik von Johannes Weber, 2. Auflage Franzis-Verlag München, Seite 57-60).The embodiment of the invention provides for one or more high and medium levels drivers in front of the inside of the membrane body or in the free-standing Damping body integrated and radially on the corresponding membrane elements are aligned. The additional electroacoustic transducers can correspond to known conventional dome and cone systems without Directional effects or even bundling of individual frequency parts occur, because according to the Fresnel-Huygensian and Fermatean principle, a separation can area, which is formed by the membrane segments, as quasi-optical be viewed (see recording studio technology by Johannes Weber, 2nd edition Franzis-Verlag Munich, pages 57-60).

In der Aufstellung des Wandlers bietet sich eine größere Variation, nämlich das Klanggeschehen trotz verschiedener Hörpositionen örtlich festzuhalten, was besonders bei solistischen Darbietungen erwünscht ist.There is a larger variation in the configuration of the converter, namely to record the sound locally despite different listening positions, which is particularly desirable for solo performances.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. The invention is described below with reference to the drawings.

Die Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäß parabolisch gekrümmtes, an seiner konvexen Seite mit einer Rippe versteiftes Membranelement, das dämpfungs- und massearm, z. B. Styropor, auszuführen ist. Fig. 4 shows an inventive parabolic curved, stiffened on its convex side with a rib membrane element, the damping and low mass, z. B. Styrofoam is to be performed.

Die Fig. 4a zeigt das ungekrümmte Membranelement, um die konkav gebildeten Längsseiten sichtbar zu machen. FIG. 4a shows the non-crimp membrane element to visualize the concave formed longitudinal sides.

Die Rippenversteifung 1 in der Fig. 4 kann z. B. aus Alu-Blech 0,2 mm hergestellt werden und muß dem Membranelement in Richtung Schwingspule eine größere Steife verleihen.The rib stiffening 1 in FIG . B. made of aluminum sheet 0.2 mm and must give the membrane element in the direction of the voice coil greater stiffness.

Die Fig. 5 zeigt in Seitenansicht zwei Membranelemente, die im Abstand voneinander mit dem elastischen Winkel 2 fest verbunden sind, und läßt den sich bildenden Winkel der beiden Membranelemente erkennen, der nicht größer als 110 Grad sein sollte. Fig. 5 shows a side view of two membrane elements, which are fixedly spaced from each other with the elastic angle 2 , and shows the forming angle of the two membrane elements, which should not be greater than 110 degrees.

Das so komplette Teil der Fig. 5 in mehrfacher Ausführung, kreisförmig angeordnet und an seinen Längsseiten durch Falten 2 a oder einen elastischen Stoff verbunden, bildet so den Membrankörper, Fig. 6, mit den an seinen Enden angebrachten Schwingspulen 3 und 3 a des elektrodynamischen Schwin gungserzeugers (nicht gezeichnet).The thus complete part of FIG. 5, arranged circularly in several embodiments and on its longitudinal sides by folding 2a or joined an elastic material, thus forming the membrane body, Fig. 6, with attached at its ends voice coil 3 and 3a of the electrodynamic Vibration generator (not shown).

Den Membrankörper im Schnitt zeigt Fig. 7, wobei der innere freistehende Dämpfungskörper 4 sichtbar ist, mit den z. B. drei integrierten Zusatz tönern (5, 6 und 7), die im Abstand von 45 Grad verteilt sind.The membrane body in section shows Fig. 7, wherein the inner free-standing damping body 4 is visible, with the z. B. three integrated additional sound ( 5, 6 and 7 ), which are distributed at a distance of 45 degrees.

Der Dämpfungskörper hat im wesentlichen die Form des Membrankörpers, nur läßt er den Membrankörper mind. 20 mm freien Luftraum und ist perforiert. Sein Inneres ist mit Dämpfungsmaterial gefüllt. Der Körper selbst wird durch eine Mittelachse gehalten, woran auch die beiden Schwingungserzeuger be festigt sind (nicht gezeichnet).The damping body has essentially the shape of the membrane body, only it leaves the membrane body at least 20 mm free air space and is perforated. Its interior is filled with damping material. The body itself is going through held a central axis, which also the two vibrators be are consolidated (not shown).

Claims

1. Membrane for electroacoustic transducer systems consisting of several arranged in a circle, essentially insulated Pairs of membrane elements, which are known on their long sides Way with folds to a self-contained Membrane bodies are connected, between two vibrating against each other electrodynamic vibration generators arranged as well as all around is radiating and is also characterized by a front-oriented in particular variable high-mid-range radiation through the distinguishes the same membrane elements, their flexibility does not define the effective membrane amplitude, but you the pivot positions that form on the membranes are opposed compensated and that within the closed membrane body there is a centrally attached free-standing damping body is located, the damping material no contact with the membrane elements, characterized in that the membrane elements are parabolically curved, with their concave sound-radiating surface pointing outwards and the curvature without turning point from the beginning of the voice coil to the equatorial Area of the membrane body runs steadily where it is in an elastic link that merges both membrane elements of each pair connects symmetrically to each other, with one at the junction resulting angles of no more than 110 degrees and the membrane elements without affecting their low insulation Dimensionally stabilized design, more rigid towards the voice coil are becoming and are not in contact with damping substances.

2. Membrane according to claim 1, characterized in that within the Membrane body a free-standing damping body is attached, in which there are additional tweeters and midrange speakers, which are aligned radially to the membrane elements.