EP1506691B1 - Loudspeaker - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to speakers and in particular on flat speakers or flat-sound transducers.
- the goal is to construct speakers so that they themselves can be integrated into other appliances or furniture so that distribute the same unobtrusively in the room in this way to let. For example, there are already speakers that at the same time as a picture frame, as a screen or even act as a cabinet door.
- the principle of this principle function mechanism consists in that one to the electrodynamic excitation system applied electrical signal into an audio-frequency mechanical Vibration is converted.
- This mechanical Vibration is at an excitation point, at which the pathogen system abuts the membrane or attached to the same is transferred to the serving as a membrane plate, whereby structure-borne noise is generated in the plate.
- the structure-borne sound component which is determined by bending waves spread in the membrane, ensures the production of airborne sound.
- the generation of Airborne noise therefore takes place via the detour of structure-borne noise.
- the longitudinal mechanical oscillations of the Oscillation pulses of the pathogen system are not as in Cone speakers taken from the diaphragm and immediately in Airborne sound implemented, but it will initially be structure-borne noise produced in the membrane, the - and in particular the bending shaft portion same - then the surrounding air to longitudinal waves or pressure waves, i. Sound, stimulates.
- the Transformation of structure-borne sound plays like this a filter in the signal chain. The result is that only one person Signal component of the signal to be reproduced as airborne sound is reproduced in the plate as structure-borne sound spread out and then radiated into the room can.
- DE 19541197 A1 describes a cone loudspeaker with an electrodynamic vibration system, a cone-shaped Membrane, a bead and a basket on which the membrane is hung over the bead.
- the membrane When applying a sound signal to the vibration system, the membrane performs a Lifting movement along the center line.
- the membrane is with a layer of a piezoelectric material provided which is also connected to the sound source and while undergoing expansion changes.
- the layer acts as a thickness oscillator or bending vibrator.
- DE19960082A1 describes a loudspeaker with a Plate diaphragm attached to its back by a vibration drive is operated.
- the plate membrane performs at the oscillation a lifting movement.
- the object of the present invention is to provide a To create speakers that are better at fixed size Playback quality or a fixed playback quality more compact design allows.
- a loudspeaker comprises a membrane, a first excitation device for the excitation of structure-borne noise in the membrane and a second, different from the first, Excitation device for displacing the membrane in a longitudinal oscillatory motion in the direction perpendicular for membrane expansion.
- the problem of low bass reproduction on the one hand and invisible integration on the other solved that introduced a second pathogen system which is the membrane or serving as a membrane Plate in addition to the bending vibrations of structure-borne noise uniformly moved back and forth.
- the sound reproduction is thereby over the entire hearing frequency range possible without the goal of invisible integration or installation is hampered.
- a broadband playback means a compact speaker can be obtained that of a membrane and associated exciter consists of two different to excite the membrane Excitation devices are used, which are the membrane vibrate in different ways and responsible for different frequency bands or frequency ranges are.
- the one, already known arousal device for generating structure-borne noise in the membrane is according to the invention only for the reproduction of the high and Mittelton Anlagenes responsible and their task is only in it, as many bending waves in the membrane to stimulate.
- the previously missing low frequency range takes over the exciting device added according to the invention, the the membrane to longitudinal forward and backward swinging movements stimulates with a big stroke.
- the structure-borne sound excitation device becomes the membrane from the inventively introduced second excitation device excited to longitudinal vibrations, thereby The membrane thus oscillates in the form of bending waves and in addition as a whole uniformly back and forth emotional.
- the deflection of the second exciter can far be greater than the bending waves of the structure-borne sound generating device. Because the diaphragm is a relatively large fictitious Membrane surface possesses, by the uniform Moving the plate back and forth moves a lot of air volume. In this way, the generation of sufficient sound level in the low frequency range much better possible than with the Bending shaft principle, in which the diaphragm deflections also can be smaller.
- An advantage of the present invention is again in that by the combination of both types of excitation, i.e. structure-borne sound generation and the longitudinal and backward motion, on a membrane one clearly better reproduction of the entire hearing frequency range is possible.
- the membrane surface may contribute Consistent playback quality are reduced.
- Another advantage of the present invention is in that by the fact that the longitudinal oscillatory motion a lot of air volume moves, the bass reflex principle is effective can be used, which in previous flat speakers after Flexural wave principle to no improvement of the bass tone generation led.
- Another advantage of the present invention is in that, since the reproduction in the low-frequency range by the Generation of forward and backward oscillations of the membrane is taken over, the structure-borne noise generating device even after the piezoelectric principle can work, what so far when using only the structure-borne noise generation due to the very narrow frequency range for which the piezoelectric principle is suitable, only with losses the bandwidth was possible.
- the membrane thus becomes a significant improvement achieved in the sound reproduction, so that the structure-borne sound generating device after the piezoelectric Principle can work.
- the speaker generally indicated at 10, consists essentially from a serving as a membrane plate 12, a Structure-borne noise generating device 14, a longitudinal vibration excitation device 16 and an excitation signal generating means 18th
- the structure-borne sound generating device 14 operates according to the electrodynamic principle and is more detailed in Fig. 1a shown in cross section.
- the structure-borne sound generating device 14 includes an annular permanent magnet 20, which is polarized along its axis of rotation, a centered or coaxial with the annular permanent magnet 20 arranged cylindrical pole core 22 and a in an annular air gap between pole core 22 and permanent magnet 20 extending voice coil 24.
- the structure-borne sound generating device formed as an electrodynamic drive 14, for example, disk or annular pole plates.
- an electrodynamic drive 14 for example, disk or annular pole plates.
- one is Another structure of the electric motor drive also possible.
- the thus formed Structure-borne sound generating device 14 is on the Voice coil 22 containing part centered on the plate 12 attached. As it is described below, is the opposite case, however, also conceivable. Otherwise is the structure-borne noise generating device not fixed or unlicensed, i. the other from components 20 and 22 existing part, is freely movable.
- the membrane 12 is exemplified as perpendicular Membrane 12 has been described, to which a coil 24 attached is that in an annular air gap between a cylindrical Polkern 22 and an annular permanent magnet 20th immersed, wherein Polkern 22 and permanent magnet 20 a Form unit, which is guided via the voice coil 24 to opposite the same in the direction perpendicular to the expansion direction the diaphragm 12 to be displaced.
- the vertical For example, membrane is part of a wall. In this vertical Alignment acts on the non-retained part 20, 22 of the drive 14 no force in the direction of the surface normals of the Membrane 12 has, i. in the direction in which this part is relative to the voice coil 24 is displaceable, but only the downward weight.
- this part naturally has a certain inertia, so that the excitation device 14, which is provided for, To produce structure-borne noise in the membrane 12; so mechanical Waves in the lattice of the membrane 12, which spread in it, high frequency is excited, and that with sufficient inertia or sufficient weight of the freely movable part 20, 22 of the Drive compared to the inertia or the weight of the membrane 12 this part will essentially not leave its position, but rather only the voice coil 24 together with the membrane 12 is moved back and forth within the air gap and while still keeping the floating part 20, 22 from to be pulled down by gravity.
- the longitudinal vibration excitation device 16 caused stroke to be considered to pull out the coil out of due to the inertia of the freely movable Partly quasi-stop gap to prevent. This can be done, for example, by appropriate length of the overlap from coil 24 and air gap done.
- a elastic connection of the two slidably slidable against each other Parts of the drive 14 may be provided, so that the freely moving part in case of vibrations together with the membrane and the part attached to the same is moved, and by higher-frequency relative movements to the attached part still structure-borne noise generated in the membrane.
- a speaker of the type shown in be attached to another position, such as on the ceiling.
- additional measures should be taken to that the moving parts of the drive 14 with each other coupled, such as e.g. in addition to the mechanical air-gap voice coil guide via an elastic connection, so that the two moving parts of the drive 14th alone already form an oscillatory system and one Sliding down the freely movable part of the drive 14th is prevented from passing through the coil 24.
- the electrodynamic drive 14 converts an electrical Excitation signal flowing through the voice coil 24, after the electrodynamic principle in a mechanical relative motion between the two parts, the at the Plate 12 attached and free to move.
- the freely movable part advantageously has enough Inertia, to the mechanical relative vibration movement effectively to transfer to the plate 12, whereby in the Plate 12 structure-borne noise and in particular bending waves generated be as exaggerated in Fig. 1a.
- the Excitation signal flowing through the voice coil 24, receives it from the excitation signal generator 18, the same turn from an electrical sound signal generates the information to be reproduced displayed in a suitable manner.
- the longitudinal vibration exciter 16 also works according to the electrodynamic principle and is shown in Fig. 1b shown in cross section.
- the longitudinal vibration excitation device 16 is coaxial with the structure-borne sound generating device 14 arranged.
- the electrodynamic Drive of the longitudinal vibration excitation device 16 also includes a permanent magnet 30, a pole core 32 and a voice coil 34.
- the voice coil 34 receives her electrical excitation signal also from the excitation signal generating means 18, the same of the same the information to be displayed indicating sound signal generated.
- the part surrounding the voice coil 34 touches the plate 12 - or is connected to the same - via a Adapter 36.
- the voice coil 34 firmly connected to the adapter 36, extending from the Voice coil 34 extends from in the direction of the plate 12 and it expands radially to the plate 12 at rest of the speaker 10 along an annular excitation region either with a certain diameter or attached, such as glued to be, and around with the plate 12, the structure-borne sound generating device 14 to surround.
- the adapter 36 consists of a cylinder jacket 38 with a diameter that is one tenth of the Extending the plate 12 at the narrowest point, and webs 40 extending radially and connect the cylinder jacket 38 to the voice coil 34, such that the cylinder jacket 38 is coaxial with an excitation point is aligned, on which the mechanical Vibration of the structure-borne sound generating device 14 on the Plate 12 is exercised.
- the adapter 36 need not, as shown in Fig. 1a-1d, a circular cross-section or a circular excitation region have and be formed as a ring adapter, but may for example be formed rectangular.
- the extent of the excitation range is, for example between one-tenth and new tenths of the extent the plate 12 in the respective direction of expansion of the Plate 12.
- the adapter 36 allows the mechanical Oscillation of the drive 16 to a longitudinal oscillatory motion the plate 12 almost in the whole, so translational, leads, as will be explained in the following.
- the adapter 36 Along the bearing surface of the adapter 36 supports be arranged by the adapter 36 in the direction of Project plate 12, so that the adapter 36 only on isolated Support points, i. the ends of the columns, on the Plate 12 rests or is fixed there. This can the influence of the adapter 36 and the longitudinal vibration excitation device 16 on the generated structure-borne noise be further reduced without significantly the uniformity the drive of the longitudinal vibration excitation device 16 impair.
- the speaker 10 comprises the two devices 14 and 16. Both institutions 14 and 16 take over the Play the information to be played back for different Frequency ranges or frequency bands.
- the structure-borne sound generating device 14 is for playback the high and midrange areas, while the Longitudinal vibration excitation device 16 for the Low-frequency range is responsible.
- the frequency range of the excitation signal for the structure-borne noise generating device 14 extends for example, from 100 Hz to 25 kHz and preferably from 150Hz to 20kHz, while the frequency range of the excitation signal for the longitudinal vibration excitation device 16, for example, from 10Hz to 2kHz and preferably from 20Hz to 200Hz.
- the excitation signal generating device 18 for example, as a crossover be executed.
- the frequency range for structure-borne sound generation a frequency higher than all of the frequency range included to the longitudinal vibration excitation Frequencies, or the frequency ranges include a first Frequency at which the excitation signal for structure-borne sound generation is higher than the other excitation signal, and one second, to the first lower frequency at which the excitation signal for longitudinal vibration excitation equal to the other excitation signal or higher than the same.
- the generated by the excitation signal through the voice coil 24 mechanical oscillations lead in the Plate 12 to structure-borne noise in the plate 12 and in particular to bending waves, in turn, at the interface air-plate be converted to airborne sound.
- the structure-borne sound generating device 14 has this advantageously a sufficient moment of inertia.
- the longitudinal vibration excitation device 16 offset the plate 12 in longitudinal oscillatory movements 42 with a hub which is significantly larger, e.g. more than 20 times greater than the amplitude of the structure-borne noise generating device 14, e.g. 20mm.
- This longitudinal Back and forth movement 42 of the plate 12 leads directly to longitudinal airborne sound waves or pressure waves 44 in Low frequencies.
- the voice coil 34 is no longer vertical in the field of the air gap can dip and thus distortions arise is the longitudinal vibration excitation device 16 with the magnet 30 and the pole core 32nd fixed part of the drive, such as. at a Back wall.
- the adapter 36 serves to mechanical Oscillation movement of the voice coil 34 so on the Distributed plate 12 to transfer that the plate 12 in im essential translational oscillatory movements in Direction perpendicular to an extension direction of the plate 12 is excited, i. the plate as possible in whole before and swing back.
- the plate 12 thus vibrates in itself in the form of bending waves, as shown in Fig. 1a, and in addition, as a whole, uniform back and forth as it is shown by the double arrow 42 in Fig. 1b.
- the plate 12 only via a firm connection through the adapter 36 with the voice coil 34 comprehensive part of the drive of the longitudinal vibration excitation device 16 and the leadership of this Partly in which the permanent magnet 30 and the pole core 32nd comprehensive part, such as when attaching the Loudspeaker hanging down on the ceiling, it is preferred if in addition a holder for the Plate 12 is provided, as in the following embodiments the case is.
- the translational longitudinal vibration movement 42 the plate 12 only via the electrodynamic drive it is preferred that the plate 12 be such is suspended or stored oscillatory that at a longitudinal translation of the plate 12 from a rest position the same in the direction perpendicular to the plate extension a force caused by the suspension of this translational Deflection counteracts the membrane in the rest position return.
- suspension and plate 12 an oscillatory system in which the plate 12 is capable of translationally moving in the direction perpendicular to the expansion direction to move back and forth.
- This vibration system should be designed for a natural frequency be close to the bass range, for the longitudinal vibration excitation device 16 is responsible for exploiting the resonance overshoot.
- Fig. 2a and 2b show an embodiment of a Speakers in which as the only differences to the Embodiment of Fig. 1a-1d, the longitudinal vibration excitation device from four electrodynamically working Drives 16a, 16b, 16c and 16d, and as Membrane serving plate 12 via a spider 50 on a Frame 52 is suspended, which in turn on a rear wall 54 is attached, which in turn also the the Permanent magnet 30 and the coil core 32 comprising part the electrodynamically operating drives 16a-d attached is.
- the spider 50 is attached along the circumference elastic bands 56, e.g. Rubber bands, which themselves from their attachment ends on the circumference of the plate 12 in the essentially star-shaped from the center of the plate 12 to Extend the outside to point the way to the other end of the Frame 52 to be attached.
- the bands 56 are relative to their attachment and spring constants designed so that each edge piece is equally affected.
- the serving as a membrane Plate 12 and the drives 16a-16d are assembled Preferably adjusted so that none the direction of movement of the other. In this way, the membrane or plate mass and the mass of the longitudinal vibration excitation device 16 no influence the direction of vibration of the excitation coils 34 of the drives 16a-16d.
- the spider 50 takes over the function of a bead, which dampens the membrane or plate 12 after each deflection and returns to the starting position or rest position.
- the Rear wall 54 may serve as part of a speaker enclosure. However, the provision of a speaker enclosure is not mandatory.
- an embodiment for a speaker that is different from the speaker 2a-2b differs by another suspension, but also a translational longitudinal Oscillation of the membrane serving as a plate 12 forward and back to a rest position allows.
- the diaphragm 12 is resilient on each one axis 60 per corner of the rectangular, serving as a diaphragm Plate 12 stored.
- the axes 60 are fixed to the Rear wall 54 attached to which also the drives 16a-16d are attached, wherein the axes 60 perpendicular from the parallel protrude to the plate 12 extending rear wall 54, i.e. in the direction of that caused by the drives 16a-16d translational longitudinal vibration direction extend.
- the storage of the plate 12 at each corner is for example, by a corresponding hole on each corner realized, through which the respective axis 60 extends.
- a resilient mounting of the plate 12 at each corner on the axes 60 is through, for example, coil springs 62nd achieved, which surround the axes 60, led by the same be and attached to the respective corner of the plate 12 End and a fixed, for example, with the back wall 54 connected end, have.
- Any other elastic means can be used to define a potential minimum for the respective corner.
- the assembly is again preferably carried out such that the diaphragm 12 and the drives 16a-16d do not affect each other's directions of movement.
- the rear wall 54 can be part of it a speaker housing serve. Membrane mass and mass of the longitudinal vibration exciter 16a-d less influence on the vibration direction of the voice coils 34 of the actuators 16a-16d, i. they dive like they do not installed state in the respective air gap.
- the Springs take on the function of the bead, which is the membrane 12 after each deflection dampens and in the starting position returns.
- Figs. 1a-1d is the part of the drives that surrounds the voice coil the longitudinal vibration excitation device with the Plate 12 either be firmly connected or at the same only present. In both cases it is preferred that when assembling the loudspeaker according to Fig. 2a, 2b and 3 of Distance between the membrane plate 12 and the drives 16a-16d set in the rest position of the membrane plate 12 such that they are touching, but at rest they do not exert any forces on each other. In order to the membrane plate better suits the movements of drives 16a-16d can follow, which is the voice coil 22 and 34 comprehensive Part of the same preferably with the plate 12, for example bonded.
- FIG. 4 shows an embodiment of a loudspeaker, in which, in contrast to the speaker of FIG. 3 the longitudinal excitation device forming drives 16a-16d not over the voice coil 34 comprehensive Part, such as via a vibration coil carrier on the Membrane plate 12 are attached but over the permanent magnet 30 comprehensive part of the electrodynamic excitation system.
- the voice coil 34 is on the back of the speaker 54 and not attached to the membrane plate 12. For the vertical immersion of the voice coil 34 in the air gap between the permanent magnet 30 and pole core 32nd continues to provide the suspension, i. the axes 60 with the Springs 62 and the spider 50th
- FIG. 5 shows an embodiment of a loudspeaker, in which, as in the previous embodiments, both exciters 14 and 16 after the electrodynamic Working principle, however, the electrodynamic Drive of the longitudinal vibration excitation device 16 as a magnet, the permanent magnet of the structure-borne noise generating device 14 used.
- suspension and structure-borne sound generating device 14 corresponds the embodiment of Fig. 5 that of Fig. 3rd and 4.
- voice coil 70 which is attached to the rear wall 54 is. Both voice coils 24 and 70 act with the same Permanent magnet 20 together.
- the voice coil 70 thus surrounds the structure-borne noise generating device 14.
- the Voice coil 70 comprehensive part of the drive of the longitudinal vibration excitation device 16 fixed while the other part is attached to the membrane plate 12, present namely the permanent magnet 20 of the structure-borne noise generating device 14.
- the drive of the structure-borne sound generating device 14, however, is only on the plate 12th fastened, namely with the vibration coil 24 comprehensive Part.
- Fig. 6 shows an embodiment for a special attachment the structure-borne sound generating device 14 at the as a membrane serving plate 12.
- a voice coil bobbin 80 is provided, which carries the voice coil 24 and on which the membrane plate 12 facing side a conical part having the cone tip connected to the membrane 12 is. This is an optimal point excitation as Membrane serving plate 12 to bending waves and a higher upper limit frequency of the structure-borne noise generating device achieved.
- a speaker according to the invention with housing, in which the serving as a membrane plate via a airtight suspension is suspended on the housing to Completing the housing airtight.
- a special bead may be used, e.g. a continuous, between the circumference of the plate 12 and the scope of a corresponding recess of the speaker strained elastic band.
- the thickness can be even more by the spring-axle suspension of FIG. 3 or by the spider suspension according to Fig. 2a and 2b are supported. Because of the longitudinal translational movement of the Entire membrane is moved sufficiently air volume can In addition, the bass reflex principle can be used. To becomes a hole for the reflection channel, for example laterally, incorporated into the housing.
- FIG. 1a - Fig. 6 can be combined with each other, both in terms on the suspension, the positions of the drives as well the attachment of the relatively movable parts of the Drives.
- Fig. 2a-5 pointed out that instead of the elastic or oscillatory suspension of the membrane plate by the above-described elastic means, i. the elastic bands 56 and the springs 62, also a elastic suspension or attachment of the drives of Longitudinal vibration excitation device may be provided could, while the membrane plate, however, only by the axes 60 is guided or free.
- drives on one other transducer principle than the electrodynamic principle based could be described, drives on one other transducer principle than the electrodynamic principle based.
- drives on one other transducer principle than the electrodynamic principle based could also be considered after the piezoelectric Principle be executed working, such. as a Piezo crystal connected to the membrane on one side is and on the other hand connected with a weight and otherwise free to move.
- the structure-borne noise generating device not firmly connected to the membrane, but that they for example, by a suitable device from above hanging at a fixed height, but otherwise in longitudinal Vibration direction of the vertically aligned Membrane is held freely movable to rest at the Membrane to abut.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lautsprecher und insbesondere auf Flachlautsprecher bzw. Flachschallwandler.The present invention relates to speakers and in particular on flat speakers or flat-sound transducers.
Der sich in der Unterhaltungselektronik abzeichnende Trend nach immer kleineren und kompakteren Komponenten macht auch vor der Lautsprechertechnologie nicht Halt. Der Trend geht sogar so weit, daß Lautsprecher nicht nur mehr klein sondern auch für den Hörer "unsichtbar", d.h. für das Auge des Hörers versteckt, sein sollen. Gerade für die Mehrkanal-Wiedergabe, wie Surround, und die Wellenfeldsynthese (WFS) ist die Möglichkeit der unsichtbaren Installation von großem Nutzen. Die hier benötigte Anzahl von einzelnen Kanälen und damit Lautsprechern erstreckt sich schnell auf über 50 Stück. Da solche Wiedergabesysteme aber auch für den Heimgebrauch entwickelt und angeboten werden sollen, und davon ausgegangen werden muß, daß der Kunde beispielsweise für ein WFS-System sein Wohnzimmer aus Platzgründen nicht mit 50 herkömmlichen Lautsprechern ausstatten will, müssen alternative Lautsprecher eingesetzt werden.The emerging trend in consumer electronics trend making smaller and more compact components as well not stop in front of the speaker technology. The trend is even so far that speakers are not just more small, but also for the listener "invisible", i. for the eye of the Listener should be hidden. Especially for multi-channel playback, like surround, and wave field synthesis (WFS) is the possibility of invisible installation of large Use. The number of individual channels required here and thus speakers quickly extends to over 50 Piece. But such playback systems are also for home use developed and offered, and thereof must be assumed that the customer, for example, for a WFS system his living room for reasons of space not with 50 conventional speakers want to have alternative Speakers are used.
Ziel ist es, Lautsprecher so zu konstruieren, daß sie sich in andere Geräte oder Möbel integrieren lassen, so daß sich dieselben auf diese Weise unauffällig im Zimmer verteilen lassen. So gibt es beispielsweise bereits Lautsprecher, die gleichzeitig als Bilderrahmen, als Bildschirm oder sogar als Schranktür fungieren.The goal is to construct speakers so that they themselves can be integrated into other appliances or furniture so that distribute the same unobtrusively in the room in this way to let. For example, there are already speakers that at the same time as a picture frame, as a screen or even act as a cabinet door.
Für die technische Realisierung dieser "versteckten" Lautsprecher eignet sich der Konuslautsprecher nicht, da er aufgrund seiner Membranform nicht flach genug ist. Besser geeignet ist ein Lautsprecher, dessen Membran von vorneherein flach wie eine Platte ist und dessen elektroakustisches Erregersystem möglichst kleine Abmessungen hat. Dieses Prinzip, nämlich die Verwendung einer Platte als Membran in Verbindung mit der Verwendung eines Erregersystems, ist bereits in der 1929 veröffentlichten DE 465189 und deren Zusätzen DE 484409 und 484872 für eine akustische Schaufensterreklame verwendet worden. Dort diente eine Fensterscheibe eines Schaufensters als Membran, welche durch ein angebrachtes elektrodynamisches Erregersystem zur Schallwiedergabe angeregt wurde.For the technical realization of these "hidden" speakers the cone speaker is not suitable because he due to its membrane shape is not flat enough. Better suitable is a speaker whose membrane from the outset flat as a plate is and its electro-acoustic Exciter system has the smallest possible dimensions. This Principle, namely the use of a plate as a membrane in Connection with the use of a pathogen system is already in DE 465189 published in 1929 and its additives DE 484409 and 484872 for an acoustic window display used. There was a windowpane a shop window as a membrane, which by a attached electrodynamic excitation system for sound reproduction was stimulated.
Der diesem Prinzip grundlegende Funktionsmechanismus besteht darin, daß ein an das elektrodynamische Erregersystem angelegtes elektrisches Signal in eine tonfrequente mechanische Schwingung umgewandelt wird. Diese mechanische Schwingung wird an einem Erregungspunkt, an welchem das Erregersystem an der Membran anliegt oder an derselben befestigt ist, auf die als Membran dienende Platte übertragen, wodurch Körperschall in der Platte erzeugt wird. Insbesondere derjenige Körperschallanteil, der sich anhand von Biegewellen in der Membran ausbreitet, sorgt für die Erzeugung von Luftschall.The principle of this principle function mechanism consists in that one to the electrodynamic excitation system applied electrical signal into an audio-frequency mechanical Vibration is converted. This mechanical Vibration is at an excitation point, at which the pathogen system abuts the membrane or attached to the same is transferred to the serving as a membrane plate, whereby structure-borne noise is generated in the plate. Especially the structure-borne sound component, which is determined by bending waves spread in the membrane, ensures the production of airborne sound.
Bei diesem Lautsprecherprinzip findet die Erzeugung von Luftschall folglich über den Umweg von Körperschall statt. Die longitudinalen mechanischen Schwingungsbewegungen der Schwingungspulse des Erregersystems werden nicht wie bei Konuslautsprechern von der Membran übernommen und sofort in Luftschall umgesetzt, sondern es wird zunächst Körperschall in der Membran erzeugt, der - und insbesondere der Biegewellenanteil desselben - dann die umgebende Luft zu Longitudinalwellen bzw. Druckwellen, d.h. Schall, anregt. Die Transformation Körperschall-Luftschall wirkt hierbei wie ein Filter in der Signalkette. Die Folge ist, daß nur derjenige Signalanteil des wiederzugebenden Signals als Luftschall wiedergegeben wird, der sich in der Platte als Körperschall ausbreiten und dann in den Raum abgestrahlt werden kann.In this loudspeaker principle, the generation of Airborne noise therefore takes place via the detour of structure-borne noise. The longitudinal mechanical oscillations of the Oscillation pulses of the pathogen system are not as in Cone speakers taken from the diaphragm and immediately in Airborne sound implemented, but it will initially be structure-borne noise produced in the membrane, the - and in particular the bending shaft portion same - then the surrounding air to longitudinal waves or pressure waves, i. Sound, stimulates. The Transformation of structure-borne sound plays like this a filter in the signal chain. The result is that only one person Signal component of the signal to be reproduced as airborne sound is reproduced in the plate as structure-borne sound spread out and then radiated into the room can.
Da, wie bereits erwähnt, derjenige Körperschallanteil, der sich in Form der Biegewelle ausbreitet, den größten Beitrag zur Erzeugung von Luftschall mittels Plattenmembran liefert, haben die Eigenschaften der Biegewelle, insbesondere ihre Anregung und ihre Ausbreitung, entscheidenden Einfluß auf die Konstruktion eines Flachlautsprechers nach dem Biegewellenprinzip. Unter Beachtung dieser Eigenschaften ergibt sich, daß für eine breitbandige Schallwiedergabe Membranplatten mit geringem Gewicht und großen Abmessungen notwendig sind. Die erforderliche Plattengröße steht nun aber wiederum dem Ziel der unsichtbaren Integration des Lautsprechers in die Umgebung des Hörers im Wege. So ist bereits bei relativ großen Platten die Wiedergabe des Frequenzbereiches unterhalb von etwa 200 Hz von schlechter Qualität. Der Grund hierfür besteht darin, daß eine Platte nur in ihren Eigenmoden mit ihren zugehörigen Eigenfrequenzen schwingt und für die Schallwiedergabe die Modendichte, d.h. die Anzahl der Moden pro Frequenzbereich, entscheidend ist. Unterhalb von 200 Hz ist eine ausreichende Modendichte bisher jedoch nicht erzielt worden.Since, as already mentioned, that body sound component, the propagates in the form of the bending wave, the largest contribution to produce airborne sound by means of a plate membrane, have the characteristics of the bending wave, in particular their stimulation and their spread, decisive influence on the construction of a flat speaker according to the bending wave principle. Taking these properties into account itself, that for a broadband sound reproduction membrane plates with low weight and large dimensions necessary. The required plate size is now but again the goal of the invisible integration of the Speaker in the area of the listener in the way. So is even with relatively large plates, the reproduction of the frequency range below about 200 Hz of worse Quality. The reason for this is that a plate only in their eigenmodes with their associated natural frequencies oscillates and for the sound reproduction the fashion density, i.e. the number of modes per frequency range, crucial is. Below 200 Hz is a sufficient mode density so far, however, has not been achieved.
Somit besteht ein Bedarf nach einem Lautsprecher, der einerseits der unsichtbaren Integration zugänglich ist, d.h. flach und klein implementierbar ist, und der andererseits nicht nur im Mittel- und Hochtonbereich sondern auch im Tieftonbereich eine zufriedenstellende Schallwiedergabe ermöglicht.Thus, there is a need for a speaker, on the one hand accessible to invisible integration, i. flat and small is implementable, and the other not only in the middle and high frequencies but also in the Low frequency range allows a satisfactory sound reproduction.
Die DE 19541197 A1 beschreibt einen Konuslautsprecher mit einem elektrodynamischen Schwingungssystem, einer konusförmigen Membran, einer Sicke und einem Korb, an dem die Membran über die Sicke aufgehängt ist. Bei Anlegen eines Tonsignals an das Schwingungssystem vollführt die Membran eine Hubbewegung entlang der Mittellinie. Die Membran ist mit einer Schicht eines piezoelektrischen Materials versehen, die ebenfalls mit der Tonsignalquelle verbunden wird und dabei Ausdehnungsänderungen erfährt. Je nachdem, ob die Schicht mit einer weiteren Schicht verbunden ist oder eine bimorphe Anordnung zweier gegensätzlich gepolter und miteinander verklebter Längs- bzw. Radialschwinger-Platten ist, wirkt die Schicht als Dicken-Schwinger oder Biegeschwinger.DE 19541197 A1 describes a cone loudspeaker with an electrodynamic vibration system, a cone-shaped Membrane, a bead and a basket on which the membrane is hung over the bead. When applying a sound signal to the vibration system, the membrane performs a Lifting movement along the center line. The membrane is with a layer of a piezoelectric material provided which is also connected to the sound source and while undergoing expansion changes. Depending on whether the Layer is connected to another layer or one bimorph arrangement of two oppositely poled and with each other glued longitudinal or radial oscillator plates is, the layer acts as a thickness oscillator or bending vibrator.
Die DE19960082A1 beschreibt einen Lautsprecher mit einer Plattenmembran, die an ihre Rückseite von einem Schwingungsantrieb betrieben wird. Die Plattenmembran vollführt bei der Schwingung eine Hubbewegung.DE19960082A1 describes a loudspeaker with a Plate diaphragm attached to its back by a vibration drive is operated. The plate membrane performs at the oscillation a lifting movement.
Die Dokumente US 2002/0027999 A1 und DE 199 55 867 A1 beschreiben Lautsprecher, bei denen Platten sowohl als Schwinger als auch pistonisch eingesetzt werden.The documents US 2002/0027999 A1 and DE 199 55 867 A1 describe speakers in which plates are used both as a vibrator and pistonically.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Lautsprecher zu schaffen, der bei fester Größe eine bessere Wiedergabequalität oder bei fester Wiedergabequalität einen kompakteren Aufbau ermöglicht.The object of the present invention is to provide a To create speakers that are better at fixed size Playback quality or a fixed playback quality more compact design allows.
Diese Aufgabe wird durch einen Lautsprecher gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a loudspeaker according to claim 1 solved.
Ein erfindungsgemäßer Lautsprecher umfaßt eine Membran, eine erste Erregungseinrichtung zur Erregung von Körperschall in der Membran und eine zweite, von der ersten unterschiedlichen, Erregungseinrichtung zum Versetzen der Membran in eine longitudinale Schwingungsbewegung in Richtung senkrecht zur Membranausdehnung.A loudspeaker according to the invention comprises a membrane, a first excitation device for the excitation of structure-borne noise in the membrane and a second, different from the first, Excitation device for displacing the membrane in a longitudinal oscillatory motion in the direction perpendicular for membrane expansion.
Erfindungsgemäß wird das Problem der zu geringen Tieftonwiedergabe einerseits und der der unsichtbaren Integration bzw. Installation entgegenstehenden Größe andererseits dadurch gelöst, daß ein zweites Erregersystem eingeführt wird, welches die Membran bzw. die als Membran dienende Platte zusätzlich zu den Biegeschwingungen des Körperschalls einheitlich vor und zurück bewegt. Die Schallwiedergabe ist dadurch über den gesamten Hörfrequenzbereich möglich, ohne daß das Ziel der unsichtbaren Integration bzw. Installation behindert wird.According to the invention, the problem of low bass reproduction on the one hand and invisible integration on the other On the other hand by installing or installation opposing size solved that introduced a second pathogen system which is the membrane or serving as a membrane Plate in addition to the bending vibrations of structure-borne noise uniformly moved back and forth. The sound reproduction is thereby over the entire hearing frequency range possible without the goal of invisible integration or installation is hampered.
Anders ausgedrückt, besteht der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung darin, daß eine breitbandige Wiedergabe mittels eines kompakten Lautsprechers erhalten werden kann, der aus einer Membran und zugehöriger Erregungseinrichtung besteht, indem zur Erregung der Membran zwei unterschiedliche Erregungseinrichtungen verwendet werden, die die Membran auf unterschiedliche Weise in Schwingung versetzen und für verschiedene Frequenzbänder bzw. Frequenzbereiche zuständig sind. Die eine, bereits bekannte Erregungseinrichtung zur Erzeugung von Körperschall in der Membran ist erfindungsgemäß lediglich für die Wiedergabe des Hoch- und Mitteltonbereiches zuständig und ihre Aufgabe besteht lediglich darin, möglichst viele Biegewellen in der Membran anzuregen. Den bisher fehlenden Tieftonbereich übernimmt die erfindungsgemäß hinzugefügte Erregungseinrichtung, die die Membran zu longitudinalen Vor- und Zurückschwingungsbewegungen mit großem Hub anregt. Entgegen der Schallerzeugung der Körperschallerregungseinrichtung wird die Membran von der erfindungsgemäß eingeführten zweiten Erregungseinrichtung zu longitudinalen Schwingungen angeregt, wodurch die Membran somit in sich in Form von Biegewellen schwingt und sich zusätzlich als Ganzes einheitlich vor und zurück bewegt. In other words, the core idea of the present Invention in that a broadband playback means a compact speaker can be obtained that of a membrane and associated exciter consists of two different to excite the membrane Excitation devices are used, which are the membrane vibrate in different ways and responsible for different frequency bands or frequency ranges are. The one, already known arousal device for generating structure-borne noise in the membrane is according to the invention only for the reproduction of the high and Mitteltonbereiches responsible and their task is only in it, as many bending waves in the membrane to stimulate. The previously missing low frequency range takes over the exciting device added according to the invention, the the membrane to longitudinal forward and backward swinging movements stimulates with a big stroke. Contrary to the sound generation the structure-borne sound excitation device becomes the membrane from the inventively introduced second excitation device excited to longitudinal vibrations, thereby The membrane thus oscillates in the form of bending waves and in addition as a whole uniformly back and forth emotional.
Die Auslenkung der zweiten Erregungseinrichtung kann weitaus größer sein als die der Biegewellen der Körperschallerzeugungseinrichtung. Da die Membran eine relativ große fiktive Membranfläche besitzt, wird durch das einheitliche Vor- und Zurückbewegen der Platte viel Luftvolumen bewegt. Auf diese Weise ist die Erzeugung von ausreichend Schallpegel im Tieftonbereich deutlich besser möglich als mit dem Biegewellenprinzip, bei dem die Membranauslenkungen auch kleiner sein können.The deflection of the second exciter can far be greater than the bending waves of the structure-borne sound generating device. Because the diaphragm is a relatively large fictitious Membrane surface possesses, by the uniform Moving the plate back and forth moves a lot of air volume. In this way, the generation of sufficient sound level in the low frequency range much better possible than with the Bending shaft principle, in which the diaphragm deflections also can be smaller.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht wiederum darin, daß durch die Kombination beider Erregungsarten, d.h. der Körperschallerzeugung und der longitudinalen Vor- und Zurückschwingungsbewegung, auf einer Membran eine deutlich bessere Wiedergabe des gesamten Hörfrequenzbereiches möglich ist.An advantage of the present invention is again in that by the combination of both types of excitation, i.e. structure-borne sound generation and the longitudinal and backward motion, on a membrane one clearly better reproduction of the entire hearing frequency range is possible.
Aufgrund der Ermöglichung eines größeren Membranhubs im Tieftonbereich durch die erfindungsgemäß hinzukommende Erregungseinrichtung zum Versetzen der Membran in eine Vor- und Zurückschwingungsbewegung, kann die Membranfläche bei gleichbleibender Wiedergabequalität verkleinert werden. Im Gegensatz dazu benötigen Flachlautsprecher, die nur auf der Körperschallerzeugung beruhen, eine sehr große Membranfläche, um im Tieftonbereich ausreichend Schallpegel zu erzeugen, da der geringe Membranhub der Biegewellen durch eine möglichst große Membranfläche ausgeglichen werden muß, um die gleiche Volumenverdrängung zu erreichen, wodurch herkömmliche Flachlautsprecher verhältnismäßig groß sein müssen. Folglich besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung auch darin, daß ein erfindungsgemäßer Lautsprecher aufgrund seiner Kompaktheit besser für eine unsichtbare Integration bzw. Installation geeignet ist.Due to the possibility of a larger diaphragm stroke in the Low frequency range by the exciting device according to the invention for displacing the membrane into a and backward motion, the membrane surface may contribute Consistent playback quality are reduced. in the In contrast, need flat speakers, only on the Structure-borne sound generation based, a very large membrane area, to generate enough sound in the low frequency range, because of the small diaphragm stroke of the bending waves by a As large membrane area must be compensated to to achieve the same volume displacement, allowing conventional Flat speaker must be relatively large. Consequently, there is an advantage of the present invention also in that a speaker according to the invention due to its compactness better for an invisible integration or installation is suitable.
Umgekehrt besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß bei gleichbleibender Membrangröße aufgrund der Kombination der beiden Erregungseinrichtungen die Tieftonwiedergabe deutlich verbessert wird. Der Vorteil der unsichtbaren Integration bzw. Installation wird hierdurch nicht aufgehoben sondern durch eine bessere Wiedergabequalität ergänzt.Conversely, there is an advantage of the present invention in that with the same membrane size due to the Combination of the two excitation means the woofer reproduction is significantly improved. The advantage of the invisible Integration or installation becomes thereby not canceled but by a better playback quality added.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dadurch, daß die longitudinale Schwingungsbewegung viel Luftvolumen bewegt, das Baßreflexprinzip wirksam einsetzbar ist, was bei bisherigen Flachlautsprechern nach Biegewellenprinzip zu keiner Verbesserung der Tieftonerzeugung führte.Another advantage of the present invention is in that by the fact that the longitudinal oscillatory motion a lot of air volume moves, the bass reflex principle is effective can be used, which in previous flat speakers after Flexural wave principle to no improvement of the bass tone generation led.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, da die Wiedergabe im Tieftonbereich durch die Erzeugung von Vor- und Zurückschwingungsbewegungen der Membran übernommen wird, die Körperschallerzeugungseinrichtung auch nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeiten kann, was bisher bei Verwendung von lediglich der Körperschallerzeugung aufgrund des sehr schmalen Frequenzbereiches, für den das piezoelektrische Prinzip geeignet ist, nur unter Einbußen der Bandbreite möglich war. Durch die Kombination mit dem zusätzlichen Erregersystem zur longitudinalen Schwingungsbewegung der Membran wird folglich eine deutliche Verbesserung in der Schallwiedergabe erreicht, so daß die Körperschallerzeugungseinrichtung nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeiten kann.Another advantage of the present invention is in that, since the reproduction in the low-frequency range by the Generation of forward and backward oscillations of the membrane is taken over, the structure-borne noise generating device even after the piezoelectric principle can work, what so far when using only the structure-borne noise generation due to the very narrow frequency range for which the piezoelectric principle is suitable, only with losses the bandwidth was possible. By combining with the additional excitation system for longitudinal vibration movement The membrane thus becomes a significant improvement achieved in the sound reproduction, so that the structure-borne sound generating device after the piezoelectric Principle can work.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1a
- eine schematische Teilschnittseitenansicht eines Flachlautsprechers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei lediglich die als Membran dienende Platte zusammen mit der Körperschallerzeugungseinrichtung ohne die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung gezeigt ist, wobei auch das Schwingungsverhalten der Membran, d.h. die durch die Körperschallerzeugungseinrichtung erzeugten Biegewellen, angedeutet sind;
- Fig. 1b
- eine schematische Teilschnittseitenansicht des Lautsprechers von Fig. 1a, wobei lediglich die als Membran dienende Platte sowie die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung und nicht die Körperschallerzeugungseinrichtung gezeigt ist, wobei auch das Schwingungsverhalten, d.h. die Vor- und Zurückschwingungsbewegung, der Platte aufgrund der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung angedeutet ist;
- Fig. 1c
- eine schematische Vorderansicht des Lautsprechers nach Fig. 1a und 1b;
- Fig. 1d
- eine schematische Teilschnittdraufsicht eines Lautsprechers, in dem die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung nach Fig. 1b und die Körperschallerzeugungseinrichtung nach Fig. 1a zu einem Lautsprecher kombiniert sind;
- Fig. 2a
- und 2b eine schematische Vorderansicht und Teilschnittdraufsicht eines Lautsprechers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 3
- eine schematische Teilschnittdraufsicht eines Lautsprechers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4
- eine schematische Teilschnittdraufsicht eines Lautsprechers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 5
- eine schematische Teilschnittdraufsicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- Fig. 6
- eine Teilschnittdraufsicht eines Lautsprechers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei lediglich die Körperschallerzeugungseinrichtung und nicht die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung gezeigt ist.
- Fig. 1a
- a schematic partial sectional side view of a flat speaker according to an embodiment of the present invention, wherein only serving as a diaphragm plate is shown together with the structure-borne sound generating device without the longitudinal vibration excitation means, whereby the vibration behavior of the membrane, ie the bending waves generated by the structure-borne sound generating means are indicated;
- Fig. 1b
- a schematic partial sectional side view of the speaker of Figure 1a, wherein only serving as a diaphragm plate and the longitudinal vibration excitation means and not the structure-borne sound generating device is shown, wherein the vibration behavior, ie the forward and backward swinging motion, the plate is indicated due to the longitudinal vibration excitation means.
- Fig. 1c
- a schematic front view of the speaker of Fig. 1a and 1b;
- Fig. 1d
- a schematic partial sectional plan view of a loudspeaker, in which the longitudinal vibration excitation device of Figure 1b and the structure-borne sound generating device of Figure 1a are combined to form a loudspeaker.
- Fig. 2a
- and Fig. 2b is a schematic front view and partial sectional plan view of a loudspeaker according to another embodiment of the present invention;
- Fig. 3
- a schematic partial sectional plan view of a loudspeaker according to another embodiment of the present invention;
- Fig. 4
- a schematic partial sectional plan view of a loudspeaker according to another embodiment of the present invention;
- Fig. 5
- a schematic partial sectional plan view according to another embodiment of the present invention; and
- Fig. 6
- a partial sectional plan view of a speaker according to another embodiment of the present invention, wherein only the structure-borne sound generating means and not the longitudinal vibration excitation means is shown.
Bevor die vorliegende Erfindung Bezug nehmend auf die Zeichnungen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder funktionsgleiche Elemente in den Zeichnungen mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, und daß zur Vermeidung von Wiederholungen in der Beschreibung der Figuren eine erneute Erläuterung dieser Elemente weggelassen wird.Before the present invention with reference to the Drawings are explained in more detail, it is pointed out that same or functionally identical elements in the drawings provided with the same or similar reference numerals are, and that to avoid repetition in the description the figures a new explanation of these elements is omitted.
Anhand der Fig. 1a-1d wird zunächst das allgemeine Prinzip
der vorliegenden Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
für einen Lautsprecher näher erläutert. Der Lautsprecher,
der allgemein mit 10 angezeigt ist, besteht im wesentlichen
aus einer als Membran dienenden Platte 12, einer
Körperschallerzeugungseinrichtung 14, einer Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 und einer Erregungssignalerzeugungseinrichtung
18.The general principle will first be described with reference to FIGS. 1a-1d
the present invention using an exemplary embodiment
for a speaker explained in more detail. The speaker,
generally indicated at 10, consists essentially
from a serving as a
Die Körperschallerzeugungseinrichtung 14 arbeitet nach dem
elektrodynamischen Prinzip und ist in Fig. 1a detaillierter
im Querschnitt dargestellt. Die Körperschallerzeugungseinrichtung
14 umfaßt einen ringförmigen Permanentmagnet 20,
der entlang seiner Rotationsachse polarisiert ist, einen
zentriert bzw. koaxial zu dem ringförmigen Permanentmagnet
20 angeordneten zylindrischen Polkern 22 und eine sich in
einem ringförmigen Luftspalt zwischen Polkern 22 und Permanentmagnet
20 erstreckende Schwingspule 24. Darüber hinaus
kann die als elektrodynamischer Antrieb gebildete Körperschallerzeugungseinrichtung
14 beispielsweise scheiben-
oder ringförmige Polplatten aufweisen. Natürlich ist ein
anderer Aufbau des elektromotorischen Antriebs ebenfalls
möglich. Der aus der Schwingspule 22 bestehende Teil einerseits
und der aus dem Polkern 22 und dem Permanentmagnet 20
bestehende Teil der Körperschallerzeugungseinrichtung 14
andererseits sind gegeneinander verschiebbar. Die so gebildete
Körperschallerzeugungseinrichtung 14 ist über den die
Schwingspule 22 enthaltenden Teil an der Platte 12 zentriert
befestigt. Wie es im folgenden beschrieben wird, ist
der umgekehrte Fall jedoch ebenfalls denkbar. Ansonsten ist
die Körperschallerzeugungseinrichtung nicht fixiert bzw.
ungehaltert, d.h. der andere aus den Komponenten 20 und 22
bestehende Teil, ist frei beweglich.The structure-borne
Vorliegend ist die Membran 12 exemplarisch als senkrecht stehende
Membran 12 beschrieben worden, an der eine Spule 24 befestigt
ist, die in einem ringförmigen Luftspalt zwischen einem zylindrischen
Polkern 22 und einem ringförmigen Permanentmagnet 20
eingetaucht ist, wobei Polkern 22 und Permanentmagnet 20 eine
Einheit bilden, die über die Schwingspule 24 geführt ist, um gegenüber
derselben in Richtung senkrecht zur Ausdehnungsrichtung
der Membran 12 verschiebbar zu sein. Die senkrecht stehenden
Membran ist beispielsweise Teil einer Wand. In dieser senkrechten
Ausrichtung wirkt auf den ungehalterten Teil 20, 22 des Antriebs
14 keine Kraft, die in Richtung der Flächennormalen der
Membran 12 weist, d.h. in der Richtung, in der dieser Teil relativ
zur Schwingspule 24 verschiebbar ist, sondern lediglich die
nach unten zeigende Gewichtskraft. Ohne Anlegen des Erregungssignals
besteht folglich kein Anlaß, daß der Teil 20, 22 wegfällt.
Zudem besitzt dieser Teil naturgemäß eine gewisse Trägheit, so
daß die Erregungseinrichtung 14, die ja dazu vorgesehen ist,
Körperschall in der Membran 12 zu erzeugen; also mechanische
Wellen im Gitter der Membran 12, die sich in ihr ausbreiten,
hochfrequent angeregt wird, und daß bei ausreichender Trägheit
bzw. ausreichendem Gewicht des frei beweglichen Teils 20, 22 des
Antriebs verglichen zu der Trägheit bzw. dem Gewicht der Membran
12 dieser Teil seine Lage im wesentlichen nicht verlassen wird,
sondern sich vielmehr lediglich die Schwingspule 24 zusammen mit
der Membran 12 innerhalb des Luftspaltes hin und her bewegt und
dabei den freibeweglichen Teil 20, 22 weiterhin davon abhält,
durch die Schwerkraft nach unten gezogen zu werden. Faktoren,
wie zum Beispiel die Elastizität des Membranmaterials, spielen
eine Rolle dabei, wie sehr die Membran 12 und damit auch die
Schwingspule 24 ausgelenkt wird, so daß ein Herausgleiten der
Schwingspule 24 aus dem Luftspalt der Erregungseinrichtung 14
bei entsprechender Berücksichtigung verhindert werden kann. Außerdem
muß noch der durch die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 bewirkte Hub berücksichtigt werden, um ein Herausziehen
der Spule aus dem aufgrund der Trägheit des freibeweglichen
Teils quasi stehenbleibenden Spalts zu verhindern.
Dies kann beispielsweise durch entsprechende Länge der Überlappung
von Spule 24 und Luftspalt geschehen. Zusätzlich kann eine
elastische Verbindung der beiden gegeneinander gleitbar verschiebbaren
Teile des Antriebs 14 vorgesehen sein, so daß der
frei bewegliche Teil bei Schwingungen zusammen mit der Membran
und dem an derselben befestigten Teil mitbewegt wird, und durch
höherfrequente Relativbewegungen zum befestigten Teil noch Körperschall
in der Membran erzeugt.In the present case, the
Freilich kann ein Lautsprecher der gezeigten Art auch in
anderer Lage befestigt sein, wie z.B. an der Decke. Dann
müßten jedoch zusätzlich Vorkehrungen dafür getroffen werden,
daß die beweglichen Teile des Antriebs 14 miteinander
gekoppelt sind, wie z.B. zusätzlich zur mechanischen Luftspalt-Schwingspule-Führung
über eine elastische Verbindung,
so daß auch die beiden beweglichen Teile des Antriebs 14
allein bereits ein schwingfähiges System bilden und ein
Heruntergleiten des frei beweglichen Teils des Antriebs 14
aus der Führung durch die Spule 24 verhindert wird.Of course, a speaker of the type shown in
be attached to another position, such as on the ceiling. Then
However, additional measures should be taken to
that the moving parts of the
Der elektrodynamische Antrieb 14 wandelt ein elektrisches
Erregungssignal, das durch die Schwingspule 24 fließt, nach
dem elektrodynamischen Prinzip in eine mechanische Relativschwingungsbewegung
zwischen den beiden Teilen, dem an der
Platte 12 befestigten und dem frei beweglichen, um. Der
frei bewegliche Teil besitzt vorteilhafterweise genügend
Trägheit, um die mechanische Relativschwingungsbewegung effektiv
auf die Platte 12 zu übertragen, wodurch in der
Platte 12 Körperschall und insbesondere Biegewellen erzeugt
werden, wie es in Fig. 1a übertrieben dargestellt ist. Das
Erregungssignal, welches durch die Schwingspule 24 fließt,
erhält dieselbe von der Erregungssignalerzeugungseinrichtung
18, die dasselbe wiederum aus einem elektrischen Tonsignal
erzeugt, welches die wiederzugebenden Informationen
auf geeignete Weise anzeigt.The
Auch die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung 16 arbeitet
nach dem elektrodynamischen Prinzip und ist in Fig.
1b im Querschnitt dargestellt. Die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 ist koaxial zu der Körperschallerzeugungseinrichtung
14 angeordnet. Der elektrodynamische
Antrieb der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung 16
umfaßt ebenfalls einen Permanentmagnet 30, einen Polkern 32
und eine Schwingspule 34. Die Schwingspule 34 erhält ihr
elektrisches Erregungssignal ebenfalls von der Erregungssignalerzeugungseinrichtung
18, die dasselbe aus demselben
die wiederzugebenden Informationen anzeigenden Tonsignal
erzeugt. Der die Schwingspule 34 umfassende Teil berührt
die Platte 12 - oder ist mit derselben verbunden - über einen
Adapter 36. Anders ausgedrückt ist die Schwingspule 34
fest mit dem Adapter 36 verbunden, der sich von der
Schwingspule 34 aus in Richtung der Platte 12 erstreckt und
dabei radial ausdehnt, um an der Platte 12 im Ruhezustand
des Lautsprechers 10 entlang eines ringförmigen Erregungsbereiches
mit gewissem Durchmesser entweder anzuliegen oder
befestigt, wie z.B. angeklebt, zu sein, und um zusammen mit
der Platte 12 die Körperschallerzeugungseinrichtung 14 zu
umgeben. Insbesondere besteht der Adapter 36 aus einem Zylindermantel
38 mit einem Durchmesser, der ein Zehntel der
Ausdehnung der Platte 12 an der schmalsten Stelle überschreitet,
und Stegen 40, die sich radial erstrecken und
den Zylindermantel 38 mit der Schwingspule 34 verbinden,
derart, daß der Zylindermantel 38 koaxial zu einem Erregungspunkt
ausgerichtet ist, an welchem die mechanische
Schwingung der Körperschallerzeugungseinrichtung 14 auf die
Platte 12 ausgeübt wird.The
Der Adapter 36 muß nicht, wie in Fig. 1a-1d gezeigt, einen
kreisförmigen Querschnitt bzw. einen kreisförmigen Erregungsbereich
aufweisen und als Ringadapter gebildet sein,
sondern kann beispielsweise auch rechteckig gebildet sein.
Die Ausdehnung des Erregungsbereiches beträgt beispielsweise
zwischen einem Zehntel und neuen Zehnteln der Ausdehnung
der Platte 12 in der jeweiligen Ausdehnungsrichtung der
Platte 12. Der Adapter 36 ermöglicht, daß die mechanische
Schwingung des Antriebs 16 zu einer longitudinalen Schwingungsbewegung
der Platte 12 nahezu im ganzen, also translatorisch,
führt, wie es im folgenden erläutert werden wird.
Durch den koaxialen bzw. den zentralsymmetrischen Aufbau
wird die Beeinflussung verringert, die die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 durch den Erregungsbereich
bzw. Auflagebereich auf die von der Körperschallerzeugungseinrichtung
14 erzeugten Biegewellen, die sich annähernd
isotropisch von dem koaxialen Erregungspunkt der
Körperschallerzeugungseinrichtung 14 ausbreiten, ausübt.The
Entlang der Auflagefläche des Adapters 36 können Stützen
angeordnet sein, die von dem Adapter 36 in Richtung der
Platte 12 vorstehen, so daß der Adapter 36 nur an vereinzelten
Stützpunkten, d.h. den Enden der Stützen, auf der
Platte 12 aufliegt oder dort befestigt ist. Hierdurch kann
der Einfluß des Adapters 36 bzw. der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 auf den erzeugten Körperschall
weiter reduziert werden, ohne wesentlich die Gleichmäßigkeit
des Antriebs der der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 beeinträchtigen.Along the bearing surface of the
Während der aus der Schwingspule 34 bestehende Teil des
elektrodynamischen Antriebs der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 über den Adapter 36 mit der Platte 12
verbunden, oder, durch Anlegen, gekoppelt ist, ist der andere,
aus dem Magneten 30 und dem Polkern 32 bestehende
Teil ortsfest fixiert, wie z.B. an einer Rückwand des Lautsprechers
(nicht gezeigt) befestigt. Auf diese Weise ist
die Kraftübertragung der von der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 erzeugten mechanischen Schwingung auf
die Platte 12 größer als bei der Körperschallerzeugungseinrichtung
14.During the existing of the
Nachdem im vorhergehenden der Aufbau des Lautsprechers von
Fig. 1a-1d beschrieben worden ist, wird im folgenden dessen
Funktionsweise beschrieben. Um das elektrische Tonsignal,
welches die wiederzugebenden Informationen angibt, in Luftschall
in Form von Longitudinalwellen bzw. Druckwellen umzuwandeln,
umfaßt der Lautsprecher 10 die zwei Einrichtungen
14 und 16. Beide Einrichtungen 14 und 16 übernehmen die
Wiedergabe der wiederzugebenden Informationen für unterschiedliche
Frequenzbereiche bzw. Frequenzbänder. Die Körperschallerzeugungseinrichtung
14 ist für die Wiedergabe
des Hoch- und Mitteltonbereiches zuständig, während die
Longitudinalschwingungserregungseinrichtung 16 für den
Tieftonbereich zuständig ist. Obwohl es möglich ist, das
elektrische Tonsignal den elektrodynamischen Antrieben beider
Einrichtungen 14 und 16 und somit den beiden das gleiche
Erregungssignal zuzuführen, womit die Einrichtung 18
gegebenenfalls überflüssig wäre, wird es bevorzugt, daß
denselben verschiedene Erregungssignale zugeführt werden,
die hinsichtlich des Frequenzbandes voneinander abweichen
und optimal an den jeweiligen Arbeitsbereich der Einrichtung
14 bzw. 16 angepaßt sind. So erhält die Einrichtung 14
einen höherfrequenteren Anteil des Tonsignals als die Einrichtung
16. Der Frequenzbereich des Erregungssignals für
die Körperschallerzeugungseinrichtung 14 erstreckt sich
beispielsweise von 100 Hz bis 25kHz und vorzugsweise von
150Hz bis 20kHz, während sich der Frequenzbereich des Erregungssignals
für die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 beispielsweise von 10Hz bis 2kHz und vorzugsweise
von 20Hz bis 200Hz erstreckt. Hierzu kann die Erregungssignalerzeugungseinrichtung
18 beispielsweise als Frequenzweiche
ausgeführt sein. Allgemein ist es also vorteilhaft,
wenn der Frequenzbereich zur Körperschallerzeugung
eine Frequenz umfaßt, die höher ist als alle von dem Frequenzbereich
zur Longitudinalschwingungserregung umfaßten
Frequenzen, oder die Frequenzbereiche umfassen eine erste
Frequenz, an dem das Erregungssignal zur Körperschallerzeugung
höher als das andere Erregungssignal ist, und eine
zweite, zu der ersten niedrigere Frequenz, an dem das Erregungssignal
zur Longitudinalschwingungserregung gleich dem
anderen Erregungssignal oder höher als dasselbe ist.After in the previous the construction of the loudspeaker of
1a-1d is described below
Function described. To get the electrical tone,
which indicates the information to be reproduced, in airborne sound
in the form of longitudinal waves or pressure waves,
the
Die durch das Erregungssignal durch die Schwingspule 24 erzeugten
mechanischen Schwingungsbewegungen führen in der
Platte 12 zu Körperschall in der Platte 12 und insbesondere
zu Biegewellen, die wiederum an der Schnittstelle Luft-Platte
zu Luftschall umgewandelt werden. Die Körperschallerzeugungseinrichtung
14 weist hierzu vorteilhafterweise
ein ausreichendes Trägheitsmoment auf.The generated by the excitation signal through the
Die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung 16 versetzt
die Platte 12 in longitudinale Schwingungsbewegungen 42 mit
einem Hub, der bedeutend größer, wie z.B. mehr als 20 mal
größer, als die Amplitude der Körperschallerzeugungseinrichtung
14 sein kann, wie z.B. 20mm. Diese longitudinale
Vor- und Zurückbewegung 42 der Platte 12 führt unmittelbar
zu longitudinalen Luftschallwellen bzw. Druckwellen 44 im
Tieftonbereich. Um den großen Hub der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 zu ermöglichen, ohne daß durch
die Masse des Antriebs der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 die Schwingspule 34 nicht mehr senkrecht in
das Feld des Luftspaltes eintauchen kann und somit Verzerrungen
entstehen, ist die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 mit dem den Magnet 30 und den Polkern 32
umfassenden Teil des Antriebs fixiert, wie z.B. an einer
Rückwand. Der Adapter 36 dient dazu, die mechanische
Schwingungsbewegung der Schwingspule 34 derart über die
Platte 12 verteilt zu übertragen, daß die Platte 12 zu im
wesentlichen translatorischen Schwingungsbewegungen in
Richtung senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Platte
12 angeregt wird, d.h. die Platte möglichst im ganzen vor
und zurück schwingt. Die Platte 12 schwingt somit in sich
in Form von Biegewellen, wie es in Fig. 1a gezeigt ist, und
zusätzlich als Ganzes einheitlich vor und zurück, wie es
durch den Doppelpfeil 42 in Fig. 1b gezeigt ist.The longitudinal
Obwohl es möglich wäre, die Platte 12 lediglich über eine
feste Verbindung durch den Adapter 36 mit dem die Schwingspule
34 umfassenden Teil des Antriebs der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 und die Führung dieses
Teils in dem den Permanentmagnet 30 und den Polkern 32
umfassenden Teil zu tragen, wie z.B. bei Anbringung des
Lautsprechers im herunterhängenden Zustand an der Decke,
wird es bevorzugt, wenn zusätzlich eine Halterung für die
Platte 12 vorgesehen ist, wie es bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen
der Fall ist. Obwohl es ferner möglich
ist, die translatorische Longitudinalschwingungsbewegung 42
der Platte 12 lediglich über den elektrodynamischen Antrieb
zu erzeugen, wird es bevorzugt, wenn die Platte 12 derart
schwingfähig aufgehängt bzw. gelagert ist, daß bei einer
longitudinalen Translation der Platte 12 aus einer Ruhelage
derselben in Richtung senkrecht zu der Plattenausdehnung
eine durch die Aufhängung bewirkte Kraft dieser translatorischen
Auslenkung entgegenwirkt, um die Membran in die Ruhelage
zurückzubringen. Auf diese Weise bilden Aufhängung
und Platte 12 ein schwingfähiges System, bei dem die Platte
12 in der Lage ist, translatorisch sich in Richtung senkrecht
zur Ausdehnungsrichtung vor und zurück zu bewegen.
Dieses Schwingungssystem sollte für eine Eigenfrequenz ausgelegt
sein, die in der Nähe des Tieftonbereiches liegt,
für den die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung 16
zuständig ist, um die Resonanzüberhöhung ausnutzen zu können.Although it would be possible, the
Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, anhand welcher verschiedene Möglichkeiten für die Aufhängung der als Membran dienenden Platte, für die Befestigung der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung sowie für die Positionierung derselben auf der Platte beschrieben werden.In the following, various embodiments will be described, based on which different possibilities for the suspension of serving as a membrane plate for the Attachment of the longitudinal vibration excitation device as well as for the positioning of the same on the plate become.
Fig. 2a und 2b zeigen ein Ausführungsbeispiel für einen
Lautsprecher, bei dem als die einzigen Unterschiede zu dem
Ausführungsbeispiel von Fig. 1a-1d die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
aus vier elektrodynamisch arbeitenden
Antrieben 16a, 16b, 16c und 16d besteht, und die als
Membran dienende Platte 12 über eine Spinne 50 an einem
Rahmen 52 aufgehängt ist, welcher wiederum an einer Rückwand
54 befestigt ist, an welcher wiederum auch der den
Permanentmagnet 30 und den Spulenkern 32 umfassende Teil
der elektrodynamisch arbeitenden Antriebe 16a-d befestigt
ist.Fig. 2a and 2b show an embodiment of a
Speakers in which as the only differences to the
Embodiment of Fig. 1a-1d, the longitudinal vibration excitation device
from four electrodynamically working
Drives 16a, 16b, 16c and 16d, and as
Die Spinne 50 besteht aus entlang des Umfangs angebrachten
elastischen Bändern 56, wie z.B. Gummibändern, welche sich
von ihren Anbringungsenden am Umfang der Platte 12 aus im
wesentlichen sternförmig von der Mitte der Platte 12 nach
außen hin wegweisend erstrecken, um am anderen Ende an dem
Rahmen 52 befestigt zu sein. Die Bänder 56 sind bezüglich
ihrer Befestigung und Federkonstanten derart ausgelegt, daß
jedes Randstück gleichermaßen beeinflußt wird. Durch die
Befestigung der Antriebe 16a-16d an der Rückwand einerseits
und die Aufhängung der Platte 12 über die Spinne 50 andererseits
wird die Gefahr gebannt, daß durch die Masse der
Antriebe 16a-16d die Schwingspulen 34 derselben nicht mehr
senkrecht in das Feld des Luftspaltes eintauchen können und
somit Verzerrungen entstehen. Die als Membran dienende
Platte 12 und die Antriebe 16a-16d werden bei Zusammenbau
bevorzugterweise so justiert, daß keine die Bewegungsrichtung
des anderen beeinflußt. Auf diese Weise haben die Membran-
bzw. Plattenmasse und die Masse der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 keinen Einfluß auf
die Schwingungsrichtung der Erregerspulen 34 der Antriebe
16a-16d. Die Spinne 50 übernimmt die Funktion einer Sicke,
die die Membran bzw. Platte 12 nach jeder Auslenkung dämpft
und in die Ausgangsposition bzw. Ruhelage zurückbringt. Die
Rückwand 54 kann als Teil eines Lautsprechergehäuses dienen.
Das Vorsehen eines Lautsprechergehäuses ist jedoch
nicht erforderlich. Aufgrund der zentralsymmetrischen Anordnung
der Antriebe 16a-16d ist die Störung, die dieselben
durch ihre Berührung bzw. Verbindung mit der Platte 12 an
den Erregungspunkten auf die Biegewellen, die durch die
Körperschallerzeugungseinrichtung 14 erzeugt werden, ausüben,
reduziert. Die Erregungsantriebe (16a-16d) werden
gleichphasig entweder von ein und demselben Erregungssignal
getrieben oder durch solche, die sich hinsichtlich der Amplitude
unterscheiden, um Randeffekte der Membranplatte 12
auszugleichen.The
Bezug nehmend auf Fig. 3 wird ein Ausführungsbeispiel für
einen Lautsprecher beschrieben, der sich von dem Lautsprecher
von Fig. 2a-2b durch eine andere Aufhängung unterscheidet,
die aber ebenfalls eine translatorische longitudinale
Schwingungsbewegung der als Membran dienenden Platte
12 vor und zurück um eine Ruhelage ermöglicht. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird die Membran 12 federnd auf jeweils
einer Achse 60 pro Ecke der rechteckigen, als Membran dienenden
Platte 12 gelagert. Die Achsen 60 sind fest an der
Rückwand 54 befestigt, an welcher auch die Antriebe 16a-16d
angebracht sind, wobei die Achsen 60 senkrecht von der parallel
zur Platte 12 verlaufenden Rückwand 54 vorstehen,
d.h. sich in Richtung der durch die Antriebe 16a-16d bewirkten
translatorischen longitudinalen Schwingungsrichtung
erstrecken. Die Lagerung der Platte 12 an jeder Ecke ist
beispielsweise durch ein entsprechendes Loch an jeder Ecke
realisiert, durch welches sich die jeweilige Achse 60 erstreckt.
Eine federnde Lagerung der Platte 12 an jeder Ecke
auf den Achsen 60 wird durch beispielsweise Spiralfedern 62
erzielt, die die Achsen 60 umgeben, von denselben geführt
werden und ein an der jeweiligen Ecke der Platte 12 befestigtes
Ende und ein festes, beispielsweise mit der Rückwand
54 verbundenes Ende, aufweisen. Natürlich kann auch
jedes andere elastische Mittel dazu verwendet werden, um
für die jeweilige Ecke ein Potentialminimum zu definieren. Referring to Fig. 3, an embodiment for
a speaker that is different from the speaker
2a-2b differs by another suspension,
but also a translational longitudinal
Oscillation of the membrane serving as a
Senkrechtes Eintauchen der Schwingspulen der Antriebe 16a-16d
wird durch die Aufhängung nach Fig. 3 ebenfalls sichergestellt.
Ferner erfolgt der Zusammenbau wiederum vorzugsweise
derart, daß die Membran 12 und die Antriebe 16a-16d
nicht gegenseitig ihre Bewegungsrichtungen beeinflussen.
Wie auch bei Fig. 2a und 2b kann die Rückwand 54 als Teil
eines Lautsprechergehäuses dienen. Membranmasse und Masse
der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung 16a-d haben
weniger Einfluß auf die Schwingungsrichtung der Schwingspulen
34 der Antriebe 16a-16d, d.h. sie tauchen wie im nicht
eingebauten Zustand in den jeweiligen Luftspalt ein. Die
Federn übernehmen die Funktion der Sicke, die die Membran
12 nach jeder Auslenkung dämpft und in die Ausgangsposition
zurückbringt.Vertical plunging of 16a-16d drives voice coils
is also ensured by the suspension of FIG. 3.
Furthermore, the assembly is again preferably carried out
such that the
Wie bereits Bezug nehmend auf Fig. 1a-1d beschrieben worden
ist, kann der die Schwingspule umfassende Teil der Antriebe
der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung mit der
Platte 12 entweder fest verbunden sein oder an derselben
lediglich anliegen. In beiden Fällen wird es bevorzugt, daß
bei Zusammenbau der Lautsprecher nach Fig. 2a, 2b und 3 der
Abstand zwischen der Membranplatte 12 und den Antrieben
16a-16d in der Ruhelage der Membranplatte 12 derart eingestellt
wird, daß sich dieselben gerade berühren aber im Ruhezustand
dieselben keine Kräfte aufeinander ausüben. Damit
die Membranplatte den Bewegungen der Antriebe 16a-16d besser
folgen kann, wird der die Schwingspule 22 bzw. 34 umfassende
Teil derselben vorzugsweise mit der Platte 12 beispielsweise
verklebt.As already described with reference to Figs. 1a-1d
is the part of the drives that surrounds the voice coil
the longitudinal vibration excitation device with the
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lautsprechers,
bei dem im Unterschied zu dem Lautsprecher nach Fig. 3 die
die Longitudinalerregungseinrichtung bildenden Antriebe
16a-16d nicht über den die Schwingspule 34 umfassenden
Teil, wie z.B. über einen Schwingungsspulenträger, an der
Membranplatte 12 befestigt sind sondern über den den Permanentmagnet
30 umfassenden Teil des elektrodynamischen Erregersystems.
Die Schwingspule 34 ist hingegen an der Lautsprecherrückwand
54 und nicht an der Membranplatte 12 befestigt.
Für das senkrechte Eintauchen der Schwingspule 34 in
den Luftspalt zwischen Permanentmagnet 30 und Polkern 32
sorgt weiterhin die Aufhängung, d.h. die Achsen 60 mit den
Federn 62 bzw. die Spinne 50.4 shows an embodiment of a loudspeaker,
in which, in contrast to the speaker of FIG. 3 the
the longitudinal excitation device forming drives
16a-16d not over the
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lautsprechers,
bei dem, wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen,
beide Erregungseinrichtungen 14 und 16 nach dem elektrodynamischen
Prinzip arbeiten, wobei jedoch der elektrodynamische
Antrieb der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 als Magneten den Permanentmagneten der Körperschallerzeugungseinrichtung
14 verwendet. Hinsichtlich Aufhängung
und Körperschallerzeugungseinrichtung 14 entspricht
das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 demjenigen von Fig. 3
und 4. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen von Fig.
3 und 4 umfaßt die Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 jedoch lediglich eine koaxial zu der Schwingspule
24 des Antriebs der Körperschallerzeugungseinrichtung 14
angeordnete Schwingspule 70, die an der Rückwand 54 befestigt
ist. Beide Schwingspulen 24 und 70 wirken mit demselben
Permanentmagnet 20 zusammen. Bei dieser Konstruktion
kann zusätzlich ein weiterer Polkern um die Schwingspule 70
vorgesehen sein. Die Schwingspule 70 umringt somit die Körperschallerzeugungseinrichtung
14. Wie also auch bei den
Ausführungsbeispielen von Fig. 2a, 2b und 3 ist der die
Schwingspule 70 umfassende Teil des Antriebs der Longitudinalschwingungserregungseinrichtung
16 fixiert, während der
andere Teil an der Membranplatte 12 befestigt ist, vorliegend
nämlich der Permanentmagnet 20 der Körperschallerzeugungseinrichtung
14. Der Antrieb der Körperschallerzeugungseinrichtung
14 ist hingegen lediglich an der Platte 12
befestigt, nämlich mit dem die Schwingungsspule 24 umfassenden
Teil.5 shows an embodiment of a loudspeaker,
in which, as in the previous embodiments,
both
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine spezielle Befestigung
der Körperschallerzeugungseinrichtung 14 an der
als Membran dienenden Platte 12. Statt wie bei den vorhergehenden
Beispielen einer Befestigung der Schwingspule an
der Membranplatte 12 über einen ringförmigen Schwingungsspulenträger
auf einem Erregungsbereich ist bei dem Ausführungsbeispiel
von Fig. 6 ein Schwingspulenträger 80 vorgesehen,
der die Schwingspule 24 trägt und an dem der Membranplatte
12 zugewandten Seite einen kegelförmigen Teil
aufweist, wobei die Kegelspitze mit der Membran 12 verbunden
ist. Hierdurch wird eine optimale Punktanregung der als
Membran dienenden Platte 12 zu Biegewellen und eine höhere
obere Grenzfrequenz der Körperschallerzeugungseinrichtung
erzielt.Fig. 6 shows an embodiment for a special attachment
the structure-borne
Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß es möglich
ist, einen erfindungsgemäßen Lautsprecher mit Gehäuse herzustellen,
bei dem die als Membran dienende Platte über eine
luftdichte Aufhängung an dem Gehäuse aufgehängt ist, um
das Gehäuse luftdicht abzuschließen. Um dies zu ermöglichen,
kann eine spezielle Sicke verwendet werden, wie z.B.
ein durchgehendes, zwischen dem Umfang der Platte 12 und
dem Umfang einer entsprechenden Aussparung der Lautsprecherbox
gespanntes elastisches Band. Für sehr schwere Membranplatten
bzw. Kombinationen aus Membranplatte und aufgeklebten
Erregungssystemen, kann die Dicke noch zusätzlich
durch die Feder-Achsen-Aufhängung nach Fig. 3 oder durch
die Spinnenaufhängung nach Fig. 2a und 2b unterstützt werden.
Da durch die longitudinale Translationsbewegung der
gesamten Membran ausreichend Luftvolumen bewegt wird, kann
hierbei zusätzlich das Baßreflexprinzip genutzt werden. Dazu
wird ein Loch für den Reflexionskanal, beispielsweise
seitlich, in das Gehäuse eingearbeitet.Finally it is pointed out that it is possible
is to produce a speaker according to the invention with housing,
in which the serving as a membrane plate via a
airtight suspension is suspended on the housing to
Completing the housing airtight. In order to make this possible,
For example, a special bead may be used, e.g.
a continuous, between the circumference of the
Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl im vorhergehenden bei jedem Ausführungsbeispiel lediglich eine Körperschallerzeugungseinrichtung vorgesehen war, ferner mehrerer solcher Einrichtungen verwendet werden können. Hierbei ist eine Verteilung um die Mitte der Membranplatte bevorzugt. Jedoch ist sowohl im Fall lediglich einer als auch im Fall mehrerer Körperschallerzeugungseinrichtungen auch eine dezentrierte Anordnung entfernt von der Mitte möglich. Die Anordnung sollte derart gewählt werden, daß die Anregung der Biegewellen optimal ist.It should be noted that, although in the preceding in each embodiment, only a structure-borne sound generating device was provided, also several such Facilities can be used. Here is one Distribution around the center of the membrane plate is preferred. however is both in the case only one and in the case several structure-borne sound generating devices also a decentered Arrangement away from the center possible. The Arrangement should be chosen such that the excitation the bending waves is optimal.
Ferner können zum Versetzen der Membranplatte in longitudinale Vor- und Zurückschwingungsbewegungen nicht nur eine oder vier Antriebe vorgesehen sein, sondern jede beliebige Anzahl. Bei Verwendung mehrerer solcher Longitudinalschwingungsantriebe werden dieselben vorteilhafter Weise derart angeordnet, daß die Membranplatte über die gesamte Fläche hinweg gleichmäßig verteilt angetrieben wird. Bei mehreren Antrieben kann der Adapter fehlen, wie es auch bei den Beispielen von Fig. 2-4 der Fall ist. Die Anordnung mehrerer solcher Longitudinalschwingungsantriebe ist bevorzugterweise immer zentralsymmetrisch bezogen auf die Membranplatte. Durch die Verwendung mehrerer Longitudinalschwingungsantriebe steigt der mögliche Schallpegel des Lautsprechers.Further, for displacing the membrane plate in longitudinal Forward and backward movements not just one or four drives, but any one Number. When using several such longitudinal vibration drives the same way, advantageously arranged that the membrane plate over the entire surface is driven evenly distributed. For several Drives, the adapter may be missing, as in the examples of Fig. 2-4 is the case. The arrangement of several such longitudinal vibration drives is preferred always center-symmetrical with respect to the membrane plate. By using several longitudinal vibration drives increases the possible sound level of the speaker.
Ferner wird darauf hingewiesen, daß die obigen Variationen der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1a - Fig. 6 beliebig miteinander kombiniert werden können, sowohl in Hinblick auf die Aufhängung, die Positionen der Antriebe als auch die Anbringung der relativ zueinander beweglichen Teile der Antriebe.It should also be noted that the above variations the embodiments of FIG. 1a - Fig. 6 as desired can be combined with each other, both in terms on the suspension, the positions of the drives as well the attachment of the relatively movable parts of the Drives.
Ferner wird hinsichtlich der vorhergehenden Beschreibung
der Fig. 2a-5 darauf hingewiesen, daß anstatt der elastischen
bzw. schwingungsfähigen Aufhängung der Membranplatte
durch die vorbeschriebenen elastischen Einrichtungen, d.h.
die elastischen Bänder 56 und die Federn 62, ferner eine
elastische Aufhängung bzw. Befestigung der Antriebe der
Longitudinalschwingungserregungseinrichtung vorgesehen sein
könnte, während die Membranplatte hingegen lediglich durch
die Achsen 60 geführt oder frei ist.Further, with regard to the foregoing description
Fig. 2a-5 pointed out that instead of the elastic
or oscillatory suspension of the membrane plate
by the above-described elastic means, i.
the
Ferner könnten auch andere Antriebe als die im vorhergehenden beschriebenen vorgesehen sein, Antriebe, die auf einem anderen Wandlerprinzip als dem elektrodynamischen Prinzip beruhen. Insbesondere der für die Körperschallerzeugung verwendete Antrieb könnte ferner als nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeitend ausgeführt sein, wie z.B. als ein Piezokristall, der auf der einen Seite mit der Membran verbunden ist und auf der anderen Seite mit einem Gewicht verbunden und ansonsten frei beweglich ist.Furthermore, other drives than those in the preceding could be described, drives on one other transducer principle than the electrodynamic principle based. In particular, for the structure-borne noise generation used drive could also be considered after the piezoelectric Principle be executed working, such. as a Piezo crystal connected to the membrane on one side is and on the other hand connected with a weight and otherwise free to move.
Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß es ferner möglich ist, daß die Körperschallerzeugungseinrichtung nicht fest mit der Membran verbunden ist, sondern daß sie beispielsweise durch eine geeignete Vorrichtung von oben herabhängend auf einer festen Höhe, aber ansonsten in longitudinaler Schwingungsrichtung der vertikal ausgerichteten Membran frei beweglich gehalten wird, um in Ruhelage an der Membran anzuliegen.Finally, it should be noted that it also it is possible that the structure-borne noise generating device not firmly connected to the membrane, but that they for example, by a suitable device from above hanging at a fixed height, but otherwise in longitudinal Vibration direction of the vertically aligned Membrane is held freely movable to rest at the Membrane to abut.
Claims (19)
- A loudspeaker comprising
a diaphragm (12);
a first excitation means (14) for generating structure-borne sound in the diaphragm (12); and
a second excitation means (16), different from the first one, for setting the diaphragm (12) into a longitudinal vibrational motion (42) in a direction perpendicular to the extension of the diaphragm, the second excitation means (16) having an electrodynamic drive which comprises a first part comprising an oscillator coil (34), and a second part comprising a magnet (30), one of the first and second parts being attached in a stationary manner, whereas the other part is attached to or contacts the diaphragm (12). - The loudspeaker as claimed in claim 1, wherein the first excitation means (14) is configured to operate in accordance with the electrodynamic or piezoelectrical principles.
- The loudspeaker as claimed in claims 1 or 2, further comprising:a means (18) for generating a first electrical excitation signal having a first frequency range, and a second electrical excitation signal having a second frequency range from an electrical signal indicating information to be rendered, the first frequency range including a frequency higher than all frequencies included in the second frequency range, or the first andsecond frequency ranges including a first frequency, where the first excitation signal is higher than the second excitation signal, and a second frequency lower than the first frequency, where the second excitation signal is equal to the first excitation signal or is higher than the first excitation signal.
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 3, wherein the first excitation means (14) is attached to the diaphragm (12), and is otherwise non-attached.
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 4, wherein the electrodynamic drive of the second excitation means (16) is spaced away from the diaphragm (12) by such a distance that in an idle state, the second excitation means (16) and the diaphragm (12) do not exert any forces upon each other.
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 5, wherein the second excitation means (16) is connected to the diaphragm (12).
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 6, wherein the second excitation means (16) is configured to excite the diaphragm (12) in a contiguous, extended area along the diaphragm (12).
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 6, wherein the second excitation means (16) is configured to excite the diaphragm (12) at a plurality of excitation points along the diaphragm (12).
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 8, wherein the second excitation means is configured to excite the diaphragm in a uniform manner.
- The loudspeaker as claimed in claims 7 or 8, wherein the contiguous, extended area or the plurality of excitation points are arranged in a central symmetric manner relative to the diaphragm (12).
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 10, wherein that part which is connected or coupled to the diaphragm (12) is attached to or contacts the diaphragm (12) via an adapter which, via supports spaced away from another, bears on the diaphragm (12), or is attached to the diaphragm (12).
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 11, wherein that part comprising the oscillator coil (34) is attached to or contacts the diaphragm (12) via an adapter (36) such that a vibration of the oscillator coil (34) is transferred to the diaphragm (12) along an annular excitation area.
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 12, wherein the second excitation means (16) has several exciter units (16a - 16d) driven by identical excitation signals.
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 13, further comprising:a suspension (50; 60, 62) for mounting the diaphragm (12) in an oscillatory manner, such that it enables a longitudinal translation of the diaphragm (12) from an idle position of same in the direction perpendicular to the extension of the diaphragm, and wherein the translation of the diaphragm (12) from the idle position is operative to counteract the translation.
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 14, further comprising:a spider (50) by means of which the diaphragm (12) is suspended.
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 15, wherein the diaphragm (12) is mounted, along the circumference, by axles (60) extending perpendicularly to the extension of the diaphragm, so as to be movable in the direction perpendicular to the extension of the diaphragm, a spring means (62) being provided at each axle (60) which is attached, with one end, to the circumference of the diaphragm (12), whereas the other end is fixed in a stationary manner.
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 16, wherein the first and second excitation means (14, 16) are configured to operate in an electrodynamic manner, the first excitation means (14) having a first oscillator coil (24) and a permanent magnet (20) and being attached to the diaphragm (12), and the second excitation means (16) having a second oscillator coil (70) which surrounds the first excitation means (14) to interact with the first permanent magnet (20).
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 17, wherein the first excitation means (14) has a cone-shaped part which is moveable towards a further, non-attached part of the first excitation means (14), and whose cone peak is attached to the diaphragm (12) and defines an excitation point where a mechanical vibration of the first excitation means (14) is transferred to the diaphragm (12).
- The loudspeaker as claimed in any of claims 1 to 18, further comprising a backpanel (54) where the diaphragm (12) is suspended such that it is moveable, in a translatory manner, in the direction perpendicular to the extension of the diaphragm, and where the second excitation means (16) is attached, and which forms, along with the diaphragm, a bass reflex housing.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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