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Lautsprecher
Die Erfindung bezieht sich auf Lautsprecher, insbesondere solche mit dynamischem Antrieb.
Die bekannten derartigen Lautsprecher mit freistrahlender Membran haben den Nachteil, dass sie einerseits mit ungenügendem Wirkungs- grad arbeiten und anderseits im Bereich hoher
Tonfrequenzen eine die einwandfreie Übertragung störende Richtwirkung aufweisen. Man hat nun versucht, durch zusätzliche Anordnung eines oder mehrerer Lautsprecher diese Mängel zu beheben, was aber wiederum den Übelstand eines verhältnismässig grossen baulichen Aufwandes nach sich zieht. Auch der Versuch, durch eine Ineinanderschachtelung der Lautsprecher eine raumsparende und kompakte Einheit herzustellen, bringt keine befriedigendeLösung, da hiebei der bauliche Aufwand noch immer sehr erheblich ist.
Es sind ferner Lautsprecherbauarten bekanntgeworden, bei denen nur eine Tauchspule vorgesehen ist, die mit einer kleinen und mit einer grossen Membran in Verbindung steht. Da jedoch nicht erkannt wurde, dass zur Erzielung der gewünschten Übertragungseigenschaften besondere Massnahmen zur Anpassung der Impedanzen des Lautsprechers notwendig sind, wurden auch mit diesen Konstruktionen keine ausreichenden Erfolge erzielt.
Die Erfindung schafft nun einen Lautsprecher, der unter Vermeidung elektrischer Filter u. dgl. mit nur einer Tauchspule und einem Minimum an baulichem Aufwand eine vollständige Wiedergabetreue für alle in Frage kommenden Ton- stoffe (Sprache, Musik usw. ) unter Verwendung einer an sich bekannten Kombination von zwei verschieden grossen Membranen erreichen lässt, von denen die grössere sowohl zur direkten Schallstrahlung im niederen Frequenzbereich als auch als Trichter zur Verstärkung der von der kleinen Membran erzeugten Schallwellen im höheren Frequenzbereich dient.
Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung besteht dabei darin, dass die kleine Membran sich an der entsprechend gestalteten grossen Membran in der Weise elastisch abstützt, dass die von der mit ihr starr verbundenen Tauchspule hervorgerufenen Schwingungsbewegungen sich im niederen Frequenzbereich auf die grosse Membran übertragen und im höheren Frequenzbereich Schallwellen hervorrufen, die unter Vermittlung einer Luftkammer und einer Geschwindigkeitstransformation in die als Trichter wirksame grosse Membran eintreten und von dieser verstärkt ausgesandt werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird dabei die Anordnung zweckmässig so getroffen, dass die Fläche der Mundöffnung der als Trichter wirkenden grossen Membran kleiner als die Fläche der kleinen Membran ist, zum Zwecke, die vorerwähnte Geschwindigkeitstransformation für die von der kleinen Membran herrührenden Schall- wellen zu bewirken.
Weitere Kennzeichen der Erfindung beziehen sich auf zusätzliche Massnahmen bzw. bauliche Ausgestaltungen, die ebenfalls in erster Linie darauf gerichtet sind, die gewünschten Übertragungseigenschaften, insbesondere die Gleichmässigkeit der Übertragung über einen grossen Frequenzbereich, zu begünstigen.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, u. zw. zeigt Fig. l eine Ausführungsform des Lautsprechers im axialen Längsschnitt, Fig. 2 in vergrössertem Massstab die Anordnung der kleinen Membran bei diesem Lautsprecher, Fig. 3 das sogenannte Ersatzschaltbild hiezu, Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des Lautsprechers im Längsschnitt, Fig. 5 eine Vorderansicht hiezu, Fig. 6 in vergrössertem Massstab einen Teil der Schnittdarstellung nach Fig. 4, Fig. 7 eine dritte Ausführungsform des Lautsprechers im axialen Längsschnitt, Fig. 8 in vergrössertem Massstab einen Teil der Darstellung nach Fig. 7, Fig. 9 eine weitere Ausführungsform des Lautsprechers im Längsschnitt, Fig. 10 eine Vorderansicht hiezu und Fig. 11 eine vergrösserte Teildarstellung nach Fig. 9.
Die Fig. 12 und 13 veranschaulichen zwei Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Lautsprechers.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2 ist die Membran 1 nicht unmittelbar mit der Tauchspule 3 verbunden, sondern bildet an ihrem spitzen Ende eine kegelförmige Fortsetzung 4, die sich an einer nachgiebigen Halterung 5 abstützt. Eine weitere nachgiebige Lagerung 6 befindet sich an der Basis der grossen Membran, so dass die grosse Membran 1 mit der kegelförmigen Fortsetzung 4 als starre Einheit Schwingungen nach Art eines Kolbens ausführen kann. An der Basis der kegelförmigen Fortsetzung 4 ist eine kleine Membran 2 mit der Tauchspule 3 unter Zwischenschaltung des nach-
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giebigen Randes 7 befestigt. Wird die Tauchspule
3 z. B. vom Sprechwechselstrom durchflossen, dann. entsteht eine antreibende Kraft, die in
Abhängigkeit von der Frequenz verschiedene
Wirkungen hervorruft.
Ist die Frequenz niedrig, dann werden infolge der relativ hohen Rückstell- kraft des nachgiebigen Randes 6 die Membran 1, der Kegel 4 und die Membran 2 mit der Tauch- spule 3 als starre Einheit kolbenartig schwingen, so dass die Schallumsetzung nach Art eines freistrahlenden Konuslautsprechers erfolgt. Von einer im Nachstehenden näher beschriebenen
Frequenz an wird die Membran 1 in Ruhe bleiben.
Die kleine Membran 2 hingegen wird von der
Tauchspule bewegt und sendet Schall durch die Öffnung 8 in die trichterförmige grosse Membran, die nach Art eines Trichterlautsprechers eine
Verstärkung des Schalles hervorruft.
Im wesent- lichen läuft also die Erfindung darauf hinaus, bei einem dynamischen Lautsprecher eine frei- strahlende Membran zugleich zur Abstrahlung der Schallwellen niederer Frequenzen nach Art des freistrahlenden Lautsprechers und als Trichter für die Verstärkung der Schallwellen höherer
Frequenzen zu verwenden, wobei nur eine Tauch- spule vorgesehen ist, die eine kleine Membran antreibt, deren Rand sich an der grossen Membran abstützt und die durch entsprechende Formgebung der grossen Membran unter Bildung einer Ge- schwindigkeitstransformation Schallwellen höherer
Frequenz in die als Trichter wirksame grosse
Membran sendet.
In den Fig. 1 und 2 ist ausserdem noch das
Magnetsystem mit der Magnetplatte 9, dem
Dauermagnet 10 und dem Magnetbolzen 11 mit Rückplatte 12 dargestellt. Der Bolzen 11 ist durchbohrt und mit dämpfendem Material 13 gefüllt, um einerseits die Bildung einer Rückstellkraft durch den hinter der kleinen Membran befindlichen Hohlraum 14 zu vermeiden, anderseits die Bildung von stehenden Wellen in der Bohrung bei hohen Frequenzen zu unterbinden.
Diegrosse Membran ist in einem Korb 15 gelagert.
Zur näheren Untersuchung der komplizierten Vorgänge bei der Schallumwandlung im Lautsprecher gemäss der Erfindung, insbesondere im Gebiet des Überganges von der Schwingung der grossen Membran bei tiefen Frequenzen zu der Schwingung der kleinen Membran bei hohen Frequenzen, ist es vorteilhaft, die mechanischen und akustischen Grössen in äquivalente elektrische Grössen umzuwandeln und in einem Netzwerk bzw. in einem sogenannten Ersatzschaltbild (Fig. 3) so zu gruppieren, dass ihre Wirkung einen Schluss auf die mechanischen und akustischen Vorgänge zu ziehen gestattet. Hiezu ist es notwendig, die Grundgrössen der Schwingungsmechanik, die Masse, die Rückstellkraft und den Reibungswiderstand in die entsprechenden elektrischen Grössen zu verwandeln.
Wenn für die Masse von 1 die elektrische Grösse einer Induktivität von 1 Henry, für die Rückstellkraft von 1 Dyn ! cm der reziproke Wert einer Kapazität von 1 Farad und für den mechanischen Wider- stand von 1 mech. Ohm der elektrische Wider- stand von 1 Ohm gesetzt wird, dann können folgende Grundregeln für die Bildung des Ersatz- schaltbildes aufgestellt werden :
1. Die an einer Masse angreifende Kraft in
Dyn (elektrische EMK in Volt), die Masse (Induktivität) und die an ihr angreifenden elastischen Kräfte (Kapazitäten) oder Widerstände liegen in Reihe.
2. Ist eine elastische Kraft überdies mit einer
Masse oder einem Reibungswiderstand ver- bunden, dann liegen diese parallel zu jener.
3. Steht die Masse oder der Reibungswiderstand weiters mit einer elastischen Kraft in Verbindung, dann liegt diese in Reihe mit jenen.
4. Parallele Massen oder Widerstände sind elektrisch parallel zu legen.
Werden diese Grundregeln auf die Ausführungsbeispiele gemäss der Zeichnung angewendet, dann ergibt sich das in Fig. 3 dargestellte Ersatzschaltbild. Die an der Tauchspule 3 durch den Sprechwechselstrom hervorgerufene antreibende Kraft bildet die EMK. Da die Membran 2 mit der Tauchspule 3 starr verbunden ist, bilden beide die Masse Mo. Auf diese Masse wirken die Rückstellkräfte Do des Randes 7 und der durch den starren Kegel 4 gebildeten Luftkammer Du. sise liegen gemäss der Grundregel 1 in Reihe mit der EMK und M0'Die Rückstellkraft D0 des Randes 7 steht mit der Masse Mi des starren Gebildes der Membran 1 und des Kegels 4 in Verbindung. Gemäss Grundregel 2 ist diese Masse parallel zur Rückstellkraft Do zu legen.
Da die Masse Mi mit den Rückstellkräften D2 und D3 der nachgiebigen Lagerungen 5 und 6 in Verbindung steht, liegen diese nach der Grundregel 3 bzw. 1 in Reihe mit jener. Nun wirkt
EMI2.1
daher ZH parallel zu Di zu legen. Der Strahlungswiderstand ZK der grossen Membran ist nach der Regel 1 in Reihe zu den Rückstellkräften D2 und D3 zu legen. Die Darstellung wird der Wirkungsweise des Lautsprechers jedoch nicht ganz gerecht, einmal dadurch, dass die Geschwindigkeitstransformation (Fläche der Mund- öffnung am spitzen Teil der grossen Membran im Verhältnis zur Fläche der kleinen Membran) nicht brrücksichtigt wurde, das andere Mal durch die Kompression der Luft in der Kammer D1, sobald die Membran 1 gegenphasig mit der Membran 2 schwingt.
Dieser Schwingungszustand tritt bei der Resonanzfrequenz von Mi und Do auf. Obwohl dabei die Membranen gegenphasigschwingen. trittkeine Auslöschung ein, dainfolge des Überdruckes in derKammereinhoher Wirkungsgrad der Trichteranordnung entsteht.
Für die Dimensionierung stehen eine Anzahl unabhängiger Variabler zur Verfügung, u. zw. die Masse der kleinen Membran samt Tauchspule : Mo, der elektrische Widerstand der Tauchspule, die Rückstellkraft Do des Randes kleinen Membran, die Masse der grossen Membran Mi,
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die Geschwindigkeitstransformation (Fläche der kleinen Membran im Verhältnis zur Fläche der Eintrittsöffnung des durch die grosse Membran gebildeten Trichters), Grösse der Luftkammer D i, die Querschnittszunahme und die Austritts- öffnung der bei höheren Frequenzen als Trichter wirksamen grossen Membran, wodurch der Impe- danzverlauf an der Mundöffnung des Trichters festgelegt ist. Man hat es in der Hand, durch
Variieren dieser Grössen den Wirkungsgrad und den Frequenzverlauf des Lautsprechers im weiten
Bereiche zu regeln.
Von der Dimensionierung hängt es ab, wie die Bewegungsvorgänge in Ab- hängigkeit von der Frequenz verlaufen. Eine
Vergrösserung der Masse der Tauchspule z. B. bedingt eine Erhöhung des Wirkungsgrades im niederen Frequenzbereich, hingegen eine
Erniedrigung des Wirkungsgrades bei hohen
Tonfrequenzen. Zur günstigsten Impedanz- anpassung ist es mitunter vorteilhaft, innerhalb der Konusmembran, wie die Fig. 4 bis 6 beispiels- weise zeigen, ein Einsatzstück 16 aus nicht schwingungsfähigem Material einzusetzen, wo- durch die Querschnittszunahme des Trichters herabgesetzt wird. Statt der Bohrung im Bolzen können, wie die Fig. 4 und 6 erkennen lassen, zur Entlüftung des Hohlraumes 14 im Schwing- spulenträger Durchgangsöffnungen 17 vorgesehen werden.
An Stelle des nachgiebigen Randes 7 (Do) der kleinen Membran Mo der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 kann zur Sicherstellung ihrer Schwingungsfähigkeit im Bereiche hoher Frequenzen die elastische Lagerung des Randes in das Material der grossen Membran verlegt werden. Beim Ausführungsbeispiel nach den
Fig. 4 bis 6 ist zu diesem Zwecke ein Distanzring 18 vorgesehen, der einerseits mit der kleinen Membran 2, anderseits mitder grossen Membran 1 z. B. aus Papier von entsprechender Weichheit verbunden ist.
Die Fig. 7 und 8 bzw. 9 und 10 zeigen andere Ausführungsbeispiele der Erfindung. Gemäss den Fig. 7 und 8 ist die grosse Membran 1 bei 5 und 6 am Korb 15 nachgiebig gelagert. Die kleine Membran 2 mit der Tauchspule. 3 stützt sich mittels des elastischen Randes 7 an der Membran 1 derart ab, dass der Teil 4 der Membran 1 eine Luftkammer D bildet, aus der ein ringförmiger Durchgangsweg 8 zwischen dem Membranteil 4 und dem am Magnetbolzen 11 sitzenden konischen Zapfen 19 in die bei hohen Frequenzen alsTrichter wirksameKonusmembran 1 führt. Der Körper 19 besitzt dabei an der Befestigungsstelle die gleichen Abmessungen wie der Magnetbolzen 11 und verläuft von dieser Stelle aus so, dass die Querschnittszunahme des durch die Membran 1 gebildeten Trichters das gewünschte Ausmass erhält.
In Fig. 7 ist ausserdem ein Magnetsystem mit der Erregerspule 20, der Magnetplatte9, dem Bolzen 11 und der Schlussplatte 12 sowie den elektrischen Anschlüssen 21 dargestellt.
Gemäss den Fig. 9 und 10 ist wiederum die grosse Membran 1 bei 5 und 6 nachgiebig gelagert. Die kleine ringförmige Membran 2 ist jedoch hier bei 7 innerhalb der Membran 1 elastisch abgestützt und z. B. mittels eines ringförmigen Filzpolsters 22 geführt. Die Tauchspule 3 ist am eingezogenen Ende der kleinen Membran befestigt. In geringem Abstand von der Membran 2 befindet sich ein starrer Teil 4, der mit der Membran 1 fest verbunden ist und mit ihr als Einheit schwingt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende : Bei niederen Frequenzen schwingt der gesamte bei 5 und 6 abgestützte Teil als Kolben.
Im Bereiche höherer Frequenzen bleibt die Membran 1 in Ruhe und durch Bewegung der Membran 2 treten aus der Kammer D Schallwellen durch die ringförmige Öffnung 8 in den Raum innerhalb der Membran 1.
Durch die starren Verdrängungskörper (Rotationskörper) 16 bis 19 wird der günstigste Verlauf der Impedanzcharakteristik des Trichters und eine gleichmässige Verteilung der Schallwellen höherer Frequenzen erzielt.
Das Ersatzschaltbild gemäss Fig. 3 lässt erkennen, dass drei Resonanzkreise auftreten. Der Schwingungskreis M0, MI, D2} D3 bildet die Grundresonanz des Lautsprechers. Die Trichterimpedanz Z ist bei niederen Frequenzen nicht wirksam, so dass sie kurzgeschlossen gedacht werden kann und die Grundresonanz voll zur Wirkung kommt. Die Konusimpedanz ZK bildet einen frequenzabhängigen Widerstand, der die Schallabstrahlung ermöglicht. Der zweite Resonanzkreis wird von Mo und D0 gebildet.
Da die Rückstellkraft Di durch die niedrige Bemessung der Luftkammerhöhe sehr gross ist (die Kapazität demnach sehr klein ist), fliesst der Strom über die Trichterimpedanz ZH, die den Wirkungsgrad erhöht und die nötige Dämpfung für den Schwingungskreis darstellt. Die dritte Resonanz wird durch Mi und Do gebildet. Die Resonanzfrequenz liegt im mittleren Frequenzbereich, so dass D1 vernachlässigt werden kann und D2, Dg kurzgeschlossen gedacht werden können. Daher wird der Strom durch ZH fliessen, wodurch die Schallabstrahlung erfolgt.
Dass dabei der Strom bei Mo dem MI gegenphasig auftritt, ist ohne Belang, da die Trichterwirkung überwiegt.
Die Verbesserung der Wiedergabe durch den Lautsprecher nach der Erfindung wird nur dann zur vollen Wirkung kommen, wenn die Bemessung der mechanischen und akustischen Grössen des Lautsprechers richtig erfolgt. Von besonderer Bedeutung ist die Gestalt der grossen Membran, in deren Innerem sich starre Einsatzstücke (Verdrängerkörper) befinden können, durch die eine beliebige Querschnittszunahme hergestellt wird. Fig. 12 zeigt, wie sich die Impedanz an der Mundöffnung (der kleinen Öffnung) eines Trichters in Abhängigkeit von der Frequenz verhält, wenn die Gestalt einmal kegelförmig ist (Kegeltrichter), das andere Mal exponentielle Querschnittszunahme aufweist (Exponentialtrichter).
Kurve A zeigt den Verlauf des reellen Teiles der Impedanz beim Kegeltrichter, Kurve B für den Exponentialtrichter bei gleichem
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Austritts-und Eintrittsquerschnitt, sowie gleicher Länge, wie die kleine Zusatzfigur erkennen lässt. Während der Exponentialtrichter eine ausgeprägte untere Grenzfrequenz hat, steigt die Impedanz beim Kegeltrichter proportional mit der Frequenz an. In Verbindung mit den Massen, Rückstellkräften und Reibungswiderständen der schwingenden Teile des Lautsprechers gibt der Impedanzverlauf des Trichters die Mittel in die Hand, die Frequenzcharakteristik des Lautsprechers geradlinig zu gestalten und eine gleichmässige Verteilung des Schalles in breitem Raumwinkel herzustellen.
Der Lautsprecher nach der Erfindung besteht aus zwei akustisch verschieden wirksamen Schallwandlern, dem freistrahlenden Typ bei niederen Frequenzen und dem Trichtertyp bei höheren Frequenzen. Soll der Lautsprecher in weitem Frequenzbereich gleichmässigen Wirkungsgrad aufweisen, dann müssen der Wirkungsgrad des freistrahlenden Typs und des Trichtertyps einander angeglichen werden. Der Wirkungsgrad eines dynamischen Lautsprechers ist in Prozenten ausgedrückt ;
EMI4.1
wobei: r die reelle Komponente der Bewegungsimpedanz des schwingenden Systems des Lautsprechers darstellt und re der Ohmsche Widerstand der Tauchspule ist.
Die reelle Komponente r wird aus folgenden Gleichungen gewonnen :
EMI4.2
EMI4.3
sprechers in Gauss, 1 die Leiterlänge der Tauchspule in cm und z die mechanische Impedanz des schwingenden Systems bedeuten.
Die Impedanz z des schwingenden Systems setzt sich aus der reellen Komponente r s und der imaginären Komponente ism zusammen :
EMI4.4
wobei : rus den Strahlungswiderstand der Membran oder die Impedanz an der Mundöffnung des Trichters, i = \/cl-, w = 2f, die Kreisfrequenz, wobei f die Frequenz in Hertz bedeutet, und m die Gesamtmasse des schwingenden Systems bedeuten.
Die Gleichung (3) in die Gleichung (2) eingesetzt, ergibt :
EMI4.5
Dieser Ausdruck wird nun in Real- und, Imaginärteil zerlegt. Da die imaginäre Grösse für die Schallumsetzung vernachlässigbar ist, ergibt sich nun aus Gleichung (4) die reelle Komponente der Bewegungsimpedanz
EMI4.6
Für rs ist beim freistrahlenden Lautsprecher der reelle Teil des Strahlungswiderstandes rk
EMI4.7
Membran ist :
EMI4.8
wobei : po der Dichte der Luft = 1,2. 10-g/f : # = 3'14, R dem Radius der Membran in cm und c der Schallgeschwindigkeit in Luft = 3,3. 104 cmfsek entsprechen.
Die reelle Komponente der Trichterimpedanz #H ist beim Exponentialtrichter
EMI4.9
wobei : Ac die Fläche der Membran in cm2 und Ah die Fläche der Mundöffnung des Trichters in cm2 symbolisieren ; beim Kegeltrichter
EMI4.10
wobei # für die Wellenlänge des Schalles in cm und für x der Abstand der Ebene an der Mund- öffnung von der Spitze des Kegels in cm einzusetzen sind.
In Fig. 12 ist der Verlauf von rHex und rHk in Abhängigkeit vom Verhältnis verschiedener Frequenzen f zur Grenzfrequenz f des Exponentialtrichters dargestellt. Werden nach den Gleichungen (1) bis (8) die Wirkungsgrade berechnet, die ein Lautsprecher nach der Erfindung bei Variation der Trichtergestalt und der Geschwindigkeitstransformation aufweist, wobei folgende Werte angenommen wurden : Feldstärke im Luftspalt B = 14. 000 Gauss
Leiterlänge der Tauchspule 1= 1, 4m
Masse der kleinen Membran mit Tauchspule
Mo = 3 g
Masse der grossen Membran Mi = 30 g
Fläche der kleinen Membran Ac = 30 cm2
Radius der grossen Membran Rk = 15 cm
Ohmscher Widerstand der Tauchspule re = = 6 Ohm dann ergeben sich folgende Resultate :
EMI4.11
<tb>
<tb> Bewegungs- <SEP> Wirkungsgrad <SEP> r1
<tb> impedanz <SEP> in <SEP> % <SEP> bei
<tb> Art <SEP> des <SEP> z <SEP> in <SEP> Ohm <SEP> bei
<tb> Wandlers
<tb> 1000 <SEP> 5000 <SEP> 10.000 <SEP> 1000 <SEP> 5000 <SEP> 10.000
<tb> Hz. <SEP> Hz. <SEP> Hz. <SEP> Hz. <SEP> Hz. <SEP> Hz.
<tb>
Expon.Trichter <SEP> 1,35 <SEP> 0,054 <SEP> 0,0135 <SEP> 15,5 <SEP> 0,9 <SEP> 0,225
<tb> Transf. <SEP> 1:1
<tb> Kegeltr.
<tb>
Tr. <SEP> 1:1 <SEP> 0,33 <SEP> 0,044 <SEP> 0,0136 <SEP> 5,1 <SEP> 0,70 <SEP> 0,227
<tb> Expon.-Tr. <SEP> 9,4 <SEP> 0,54 <SEP> 0,136 <SEP> 60 <SEP> 8,3 <SEP> 2,2
<tb> Tr. <SEP> 1:10
<tb> Kegeltr. <SEP> 3,3 <SEP> 0,43 <SEP> 0,136 <SEP> 35,4 <SEP> 6,8 <SEP> 2,2
<tb> Tr. <SEP> 1:10
<tb> freistrahl.
<tb>
Konus- <SEP> 0,92 <SEP> 13
<tb> lautspr.
<tb>
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Die Werte der Tabelle lassen erkennen, dass zur Anpassung des Wirkungsgrades des freistrahlenden Konuslautsprechers, der bei 1000 Hertz 13% beträgt, an die des Trichterlautsprechers eine Geschwindigkeitstransformation erforderlich ist, da ohne diese bei 1000 Hertz zwar annähernd gleicher Wirkungsgrad besteht, aber mit zunehmender Frequenz ein rapider Abfall des Wirkungsgrades des Trichterlautsprechers erfolgt. Nach den Werten der Tabelle scheint der Kegeltrichter mit Geschwindigkeitstransformation 1 : 10 am günstigsten zu sein. Aber auch dabei müssen Massnahmen getroffen werden, um den Abfall des Wirkungsgrades von 35, 4% auf 6, 8% bzw. auf 2, 2% beim Übergang von 1000 Hz nach 5000 Hz bzw. 10.000 Hz auszugleichen.
Die Rückstellkraft Do der Lagerung 7 der kleinen Membran M0 kann vorteilhaft verwendet werden, einen frequenzabhängigen Widerstand zu schaffen, dessen Wirksamkeit mit abnehmender Frequenz zunimmt. Wie das Ersatzschaltbild nach Fig. 3 veranschaulicht, tritt mit zunehmender Rückstellkraft Do (kleiner werdender Kapazität) eine Erhöhung der Resonanzfrequenz Mo, Do auf, die eine Verkleinerung des Wirkungsgrades des Trichterteiles im Bereiche unter der Resonanzfrequenz ergibt. In Fig. 13 ist der Verlauf des Wirkungsgrades für einen Lautsprecher mit den vorher angeführten Werten, einer Geschwindigkeitstransformation l : 10, einmal mit Exponentialtrichter, das andere Mal mit einem Kegeltrichter, bei verschieden grosser Rückstellkraft Do eingezeichnet.
Zum Vergleich ist der theoretische Wirkungsgrad des Konuslautsprechers ebenfalls dargestellt. Es sind mit W1 der Wirkungsgrad des Exponentialtrichters mit Do = 108 Dyn/cm, Kurve R mit Do = 109 Dyn/cm, mit Kurve W3 der Wirkungsgrad des Kegeltrichters mit Do = IQSDyn'fM, Kurve W4 mitDo = 109Dyn/cm eingetragen. Die beste Anpassung an den Wirkungsgrad der freistrahlenden Konusmembran erfolgt, wie aus der Zeichnung deutlich zu entnehmen ist, durch die Kurve W4. Zum Vergleich dient die Kurve Hg des Wirkungsgrades der freistrahlenden Konusmembran. Aus dieser Darstellung ist der Grad der Verbesserung de1 Übertragungsgüte beim Lautsprecher nach der Erfindung erkennbar.
Während beim Konuslautsprecher bereits über 1000 Hz ein starker Abfall des Wirkungsgrades einsetzt, wird durch die Anwendung der Merkmale der Erfindung der Wirkungsgrad auch bei hohen Frequenzen auf eine solche Höhe gebracht, dass über den gesamten praktisch in Frage kommenden Tonfrequenzbereich eine einwandfreie Wiedergabe gewährleistet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lautsprecher ; insbesondere mit dynamischem Antrieb, der eine Tauchspule und zwei verschieden grosse Membranen enthält, von denen die grössere sowohl zur direkten Schallstrahlung im niederen Frequenzbereich als auch als Trichter zur Verstärkung der von der kleinen Membran erzeugten Schallwellen im höheren Frequenzbereich dient, wobei sich die kleine Membran an der entsprechend gestalteten grossen Membran elastisch abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinen Membran eine niedrige Luftkammer vorgeschaltet ist, die durch einen starr mit der grossen Membran verbundenen Wandteil begrenzt wird, so dass sie als Mittel zur Geschwindigkeitstransformation der in die grosse Membran eintretenden Schallwellen dient.