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Lautsprecher.
Der Hauptmangel der bisher gebräuchlichen Lautsprecher besteht bekanntlich darin, dass sie die harmonischen Oberschwingungen nicht gut wiedergeben können. Zwar bringen die besseren Laut-
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besonders die von höheren Frequenzen, werden dabei stark benachteiligt oder überhaupt nicht wiedergegeben. Die Folge dieser mangelhaften Wiedergabe der Obertöne ist die allen Lautsprechern eigentüm- liche stumpfe, farblose Musik, welche die Feinheiten und charakteristischen Klangfärbungen der Originaldarbietungen vermissen lässt.
Da alle bisherigen Vorschläge, durch Änderung der Membranform bzw. des Membranstofles die Wiedergabe zu verbessern, keine befriedigende Lösung gebracht haben, so erscheint es, dass das Problem der ganz gleichmässigen Wiedergabe der ganzen Hörskala einschliesslich aller harmonischen Obexschwin- gungen durch Verwendung der Membran allein nicht gelöst werden könne.
Bei der vorliegenden Lautsprecherkonstruktion ist daher eine Grossflächenmembran mit einer Anzahl von Saiten so kombiniert worden, dass sowohl die Membran wie auch die Saiten durch dasselbe Antriebssystem in Schwingungen versetzt werden. Die durch Saiten erzeugten Obertöne verschmelzen sich hiebei mit den hauptsächlich von der Membran herrührenden Grundtönen und erzeugen so die charakteristischen Klangfarben der wiedergegebenen Instrumente.
Diese Lösung erscheint auch aus dem Grunde besonders zweckmässig, weil der Hauptbestandteil aller musikalischen Darbietungen ja von Saitenschwingungen herrührt, so dass durch Benutzung von Saiten auch im Wiedergabeinstrument eine möglichst grosse Annäherung der Lautsprechermusik an die Originaldarbietung gewährleistet wird.
Die Erfindung ist durch die Fig. 1-6 veranschaulicht. Die Fig. 1 und 2 stellen im Aufriss und Längsschnitt das Prinzip der Erfindung schematisch dar. Die Fig. 3 und 5 veranschaulichen im Aufriss zwei praktische Ausführungsformen des Lautsprechers, wobei die Fig. 4 der ihnen beiden gemeinsame Längsschnitt ist. Die Fig. 6 zeigt eine Abänderung der Spannungsmethode von Saiten in perspektivischer Darstellung. In allen Abbildungen sind die entsprechenden Teile mit gleichen Buchstaben gekennzeichnet.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist eine grössere Anzahl von verschieden starken Saiten a so gespannt, dass sie alle mit einem Ende am Resonanzkasten b und mit dem andern Ende an einer zentral befindlichen freischwebenden Scheibe c befestigt sind. Diese Scheibe c ist mit dem beweglichen Teil des Antriebsystems. s, welches entweder elektromagnetischer oder elektrodynamischer Art sein kann, gekoppelt. Wird das Antriebsystem von einem, modulierten Strom durchflossen, so gerät jeweils nur
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Frequenz, so wird dadurch die in Schwingung versetzte Saite sofort wieder selbsttätig gedämpft. Ein schädliches Nachschwingen der einmal erregten Saiten kann also nicht stattfinden.
Um eine Dämpfung durch Massenträgheit zu vermeiden, ist es nötig, die Scheibe c möglichst klein und leicht herzustellen.
Der Deutlichkeit halber ist sie aber in allen Abbildungen mehr oder weniger übertrieben gross gezeichnet.
Dieses Verbindungsstück c braucht nicht unbedingt die Form einer runden Scheibe zu haben, wie in den Zeichnungen dargestellt, sondern es kann natÜrlich von irgendeiner andern geeigneten Form sein.
Ein in dieser Weise hergestellter Lautsprecher mit einer genügend grossen Anzahl von Saiten kann auch ohne jede Membran zur Musikwiedergabe benutzt werden. Da er aber in dieser Ausführungsform
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naturgemäss lediglich für die Wiedergabe von Saiteninstrumenten sich eignet, so kann er nur fiir spezielle Zwecke Verwendung finden. Für den allgemeinen Gebrauch ist es nötig, die Saiten mit einer leichten Grossfläehenmembran, die von irgendeiner geeigneten Form sein kann. zu kombinieren. In der Fig. 2 ist eine Membran d in Kegelform punktiert angedeutet, welche ebenso wie die zentrale Scheibe
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sehr naturgetreu wiedergeben.
Da die Membran und das Saitensystem vollkommen unabhängig voneinander schwingen können, so stören sie sich gegenseitig nicht, sondern ergänzen einander sehr vorteilhaft. Da bei dieser Anordnung die Saiten hauptsächlich nur zur Erzeugung von Obertönen dienen. so braucht ihre Anzahl nicht allzu gross zu sein. Denn beim Schwingen von jeder Saite treten bekanntlich eine sehr grosse Anzahl von harmonischen Obertönen auf. Daher genügt eine verhältnismässig geringe Anzahl von Saiten (ungefähr 10 bis 20), um den durch die Membran erzeugten Grundtönen durch Über- lagerung von Obertrönen die nötige Färbung zu geben.
Nur bei lauter Wiedergabe der Sprache wirken die Saitenschwingungen etwas störend. Daher ist es zweckmässig, irgendeine geeignete Vorrichtung vorzusehen, um die Saiten nach Wunsch zu dämpfen oder freilegen zu können.
Die Idee der Verwendung von Saiten für Lautspreeherzwecke ist an und für sieh nicht neu. Doch haben die bisher gemachten Vorschläge keinen Eingang in die Praxis finden können. da sie alle zwei schwerwiegende Nachteile aufweisen, nämlich eine beschränkte Anwendbarkeit und eine unzweckmässige Ubertragungsmethode der Schwingungen auf die Saiten.
So sind Vorschläge bekannt geworden, die gewöhnliche Saiteninstrumente, wie Geige, Cello od. dgl.. zur elektrischen Wiedergabe zu benutzen, indem man ein elektromagnetisches Antriebsystem mit der Decke oder dem Steg des Instrumentes koppelt. Diese Methode könnte natürlich lediglich für die elek- trisehe Wiedergabe des betreffenden Instrumentes in Frage kommen. Aber wie Versuche zeigen, ist sie auch für diesen Zweck wenig geeignet. Denn infolge der mangelhaften Schwingungsübertragung auf die Saiten kommen die letzteren kaum zu einem nennenswerten Schwingen, so dass es praktisch keinen Unterschied macht, ob man für den Zweck ein mit Saiten besponnenes oder unbesponnenes Instrument verwendet.
Anderseits sind auch Vorschläge gemacht worden, die über Magnetpole gespannten Stahlsaiten
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ist, die Saiten mit einer Membran zu kombinieren, so könnten sie nur zur Wiedergabe von Saiteninstru- menten in Betracht kommen. Die Überlegung zeigt aber, dass diese Art der Übertragung der Schwingungs energie auf die Saiten an und für sich nicht zweckmässig ist. Die elektromagnetischen Antriebsysteme ergeben bekanntlich nur dann einen brauchbaren Wirkungsgrad, wenn der Ankerabstand von den Magnetpolen ganz klein ist. Da bei den Methoden nach den erwähnten Patenten die Saiten die Stelle eines Ankers einnehmen, so können die dabei erzielbaren Schwingamplituden nur minimal sein (in der Grössenordnung von ein paar Zelntelmillimeter).
Da ferner die Möglichkeit des Anklebens der Saiten an den Magnetpolen besteht, so können, um dies zu vermeiden, die Saiten verhältnismässig nur kurz sein und müssen stark angespannt sein. Deshalb können die Saiten nur die höheren Töne erzeugen und die Lautstärke kann infolge der geringen Länge der Saiten und der schwachen Schwingamplitude nur klein sein.
Hiergegenüber hat die Methode der Schwingungsübertragung bei der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass bei ihr die Sehwingungsenergie den Saiten an ihren an der zentralen Scheibe befestigten
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Amplitudenbegrenzung durch Resonanz sich kräftig aussehwingen können. (So können die längeren
Saiten sogar bei Verwendung eines elektromagnetischen Triebsystems bei lauten Stellen eine Amplitude von 2 bis 3 mm und darüber erreichen.) Ferner hat die vorliegende Methode noch den grossen Vorteil, dass hier im Gegensatz zu den Konstruktionen nach den erwähnten Patenten eine Möglichkeit des Anklebens der Saiten an Magnetpolen überhaupt nicht besteht. Infolgedessen können die Saiten von beliebiger Länge und beliebiger Spannung sein.
Durch diese Möglichkeit, den Saiten grössere Längen zu geben und durch die erzielbaren grossen Schwingungsamplituden lassen sich auch bei Verwendung von kleinen Antriebsystemen ganz beträchtliche Lautstärken erzielen.
Die aus den schematischen Fig. 1 und 2, welche nur zur Erläuterung des Prinzips dienen, ersiehtlielle Anordnung der Einzelteile ist für eine praktische Ausführung des Lautsprechers nicht ganz zweckmässig. Bekanntlich ist die Wiedergabe einer Grossflächenmembran nur dann unverzerrt und brauchbar wenn die Membran an ihren beiden Seiten ungehindert und in unmittelbarer Verbindung mit der umgebenden Luft steht. Daher ist die Anbringung der Membran vor dem Resonanzkasten, wie dies in der Fig. 2 der Fall ist, nicht zweckmässig.
Ein Beispiel einer praktischen Ausführungsform ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Hier ist der Resonanzkasten b so ausgebildet, dass er die Membran d, ähnlieh einer Selhallabselhirmplatte, allseitig umgibt, so dass die Schwingungen sowohl der Membran wie auch des Resonanzkastens, ohne sieh gegenseitig zu stören, direkt na. ch beiden Seiten ausstrahlen können. Der punktiert gezeichnete Ring. der
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der Membran die Neigung, sieh um den Rand der Membran auszugleichen. Um dies zu verhindern, bringt man bekanntlich um den Rand der Membran eine Schallabschirmplatte an.
Da bei der vorliegenden Lautspreeherkonstruktion statt einer starren Abschirmplatte ein Resonanzboden vorhanden ist, so ist seine Wirkung gewissermassen eine doppelte. Er verhindert nicht nur das direkte Ausgleichen der den
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geradeaus in der Richtung der Membranachse sich fortpflanzen, werden je nach der Frequenz entweder nur wenig oder gar nicht von der verstärkenden Wirkung des Resonanzbodens betroffen. Durch diese Resonanzverstärkung hauptsächlich nur der tieferen, von der Membran benachteiligten Tonlagen wird eine recht gleichmässige Wiedergabe der ganzen Hörskala erreicht.
Ungefähr dieselbe Wirkung wird erzielt, wenn man statt eines grossen. die Membran allseitig umgebenden Resonanzbodens zwei kleinere ober-und unterhalb der Membran angeordnete Resonanz- kästen !) verwendet, wie dies bei der durch die Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsformen der Fall ist, wobei die Fig. 4 auch in diesem Falle den Längsschnitt darstellt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass einerseits an teuerem Resonanzholz gespart wird. anderseits lässt sich auf diese Weise der Lautsprecher in wesentlich kleinerer Abmessung herstellen.
Zweekmässigerweise wird dann der Lautsprecher, wie in der Fig. 5 dargestellt. mit zwei Deckeln e versehen. welche in aufgeklapptem Zustande als seitliche Sehallabschirmplatten und in zugeklapptem Zustande als Schutzdeckel wirken.
Durch Anbringen von Filzstreifen f kann man es auch so einrichten, dass die Deckel in geschlossenem Zustande als Dämpfer der Saiten wirken. so dass bei den Wiedergaben der Sprache lediglich die Membransehwingungen sieh durch das gitterwerk g der Deckel ausbreiten.
Da bei der vorliegenden Lautsprecherkonstruktion das Alltriebsystem gleichzeitig mit der Membran und den Saiten gekoppelt ist. so übt das ganze Saitensystem bei den Hin-und Herbewegungen der Membran eine federnde Wirkung aus. Diese elastische Kraft des Saitzensystems ist nicht nur nicht schädlich, sondern kann, wenn sie in ihrer Stärke dem benutzten Antriebsystem und der Membran angepasst ist, die Frequenzkurve des Lautsprechers sehr günstig beeinflussen.
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dass dann die individuellen Schwingungen der einzelnen Saiten nur schwach werden, so dass sie keine grossen Lautstärken abgeben können.
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der Abstand der beiden Scheiben wird.
Auf diese Weise hat man es also in der Hand, durch die passende Wahl der Länge des Zwischenstückes sowie der Spannung der Einzelsaiten die elastische Kraft des ganzen
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Lautsprecher, bei welchem eine grössere Anzahl von Saiten durch ein Antriebsystem in Schwingungen versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Saiten mit je einem Ende am Resonanzboden und mit dem andern Ende an einem zentral befindlichen freischwebenden Element (e) befestigt sind und dass das genannte Element mit dem beweglichen Teil des Antriebsystems von irgendeiner bekannten Bauart gekoppelt ist.