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Mechanisch gekreuzter Breitbandlautsprecher
Die Erfindung betrifft einen mechanisch gekreuzten Breitbandlautsprecher, der aus mindestens zwei mittels eines federnden Wellenringes miteinander verbundenen Membranteilen besteht.
Wie bekannt, werden Breitbandlautsprecher als "mechanisch gekreuzt" bezeichnet, bei welchen die Elemente der die einzelnen Bereiche des Frequenzbandes ausstrahlenden Membrane mittels mechanischer Frequenzsiebe aneinander bzw. an die Schwingspule angeschlossen sind.
Der Lautsprecher wird Einweg- oder Mehrweglautsprecher genannt, abhängig davon, wieviele Membrane oder Membranteile, die je ein bestimmtes Frequenzband ausstrahlen, unmittelbar an die Schwingspule angeschlossen sind.
Infolge der technischen Entwicklung sind Lautsprecher erforderlich, die zur Wiedergabe von tiefen und hohen Tönen gleicherweise geeignet sind. Die sogenannten Breitbandlautsprecher werden in den letzten Jahren im allgemeinen hauptsächlich derart hergestellt, dass zur Übertragung der verschiedenen Tonfrequenzen womöglich eine durch eine einzige Schwingspule betätigte Membrane oder ein Membransystem angewendet wird.
Bei der Verwirklichung der Wiedergabe von tiefen und hohen Tönen mittels eines eine einzige Schwingspule enthaltenden Lautsprechers wird die Erfüllung gegensätzlicher Anforderungen verlangt. Es ist bereits eine grosse Anzahl von diesbezüglichen Vorschlägen bekannt. Diese bekannten Ausführungen können im wesentlichen in drei kennzeichnende Gruppen unterteilt werden, wobei ihr Grundgedanke darin besteht, dass infolge der bei zunehmenden Frequenzen entstehenden Dämpfung der im Material der Membrane sich fortpflanzenden transversalen Schwingungen sowie infolge der endlichen Fortpflanzungsgeschwindigkeit derselben, der Radius des mit grösster Amplitude schwingenden ringförmigen kegelstumpfmantelartigen Strahlelementes sich immerhin der durch den Schwingspulenradius bestimmten. geringsten Abmessung nähert. Hiedurch entsteht eine doppelte Aufgabe.
Zwecks Erhöhung des Strahlungswiderstandes sollte die Abmessung der mit grösster Amplitude schwingenden Membrane, die dann in der Nähe der Schwingspule angeordnet ist, erhöht werden. Um dagegen zu vermeiden, dass die Schwingspule durch eine durch die Bewegung der ausserhalb des mit grösster Amplitude schwingenden Membranteiles bestimmte mechanische Impedanz belastet wird, müssen die der Schwingspule fernen, d. h. mit geringerer Amplitude schwingenden Teile der Membrane von der Schwingspule zweckmässig vollständig oder mindestens teilweise, mittels zwischengeschalteter federnder Elemente abgetrennt werden.
Die Erhöhung der Abmessung der in der Nähe der Schwingspule befindlichen Membrane wird mittels eines zwischengeschalteten inneren Membranteiles angestrebt, wogegen zur Absonderung der ausser der Schwingspule angeordneten Membranteile eingepresste federnde Wellenringe, die aus dem Membranmaterial ausgebildet sind, angewendet werden.
Bei der ersten Gruppe kann die Membrane durch einen oder durch mehrere federnde Wellenringe unterteilt sein, doch bleibt dies im Wesen eine Einweg-Ausführung. Bei der zweiten Gruppe ist zur Übertragung von höheren Tönen ein besonderer Membranteil vorgesehen. Hiedurch entsteht ein sogenannter Doppelweglautsprecher. Bei dieser Gruppe wird die sogenannte Kreuzung, d. h. die Überdeckung der durch
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die grosse und kleine Membrane zu übertragenden Frequenzbänder durch entsprechende Wahl der Verhält- nisse der beiden Membranmassen sowie der Feder gesichert. Bei der dritten Gruppe - die ebenfalls eine
Doppelweg-Ausführung ist-wird die Kreuzung anstatt federnder Ringe durch entsprechende Wahl der
Fortpflanzungskonstante zustande gebracht.
Ein gemeinsamer Nachteil dieser Ausführungen besteht darin, dass die mechanische Impedanz der zur
Zentrierung des Membransystems dienenden Zentrierscheibe infolge der unmittelbaren Verbindung mit der
Schwingspule bei höheren Frequenzen eine wesentliche Belastung bzw. Dämpfung veranlasst.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass am aussen liegenden. mit dem äusseren
Membranteil in Verbindung stehenden Band des federnden Wellenringes eine Zentrierscheibe, an den in- nen liegenden, mit dem inneren Membranteil in Verbindung stehenden Rand derselben hingegen die
Schwingspule angebracht ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnung, in der zwei Ausführungs- beispiele dargestellt sind. Fig. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemässen Lautspre- chers mit einem inneren und einem äusseren Membranteil, Fig. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel des er- findungsgemässen Lautsprechers mit einem äusseren und zwei inneren Membranteilen dar.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, bezeichnet 1 den kegelstumpfmantelförmig ausgebildeten äusseren Membranteil, 2 einen inneren Membranteil, 3 die Zentrierscheibe, 4 einen federnden Wellenring und 5 die Schwingspule samt Wicklung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind erfindungsgemäss beide Membranteile 1 und 2 durch den federnden Wellenring 4 - welcher aus einem einzigen oder aus mehreren halbwellenförmigen Ringen bestehen kann-verbunden, u. zw. derart, dass die Zentrierscheibe 3 an den Wellenring 4 (im folgenden : Grundwellenring genannt) von aussen und die Schwingspule 5 an denselben von innen angeschlossen ist.
Bei dieser Ausführung - die einer Doppelweg-Ausführung entspricht-ist die Zentrierscheibe 3 von der Schwingspule 5 durch den Grundwellenring 4 abgetrennt. Hiedurch sind die Auswirkungen der Belastung, die infolge der mechanischen Impedanz der Zentrierscheibe 3 bei der Schwingspule 5 und dem Membranteil 2 bei höheren Frequenzen entstehen, mit Sicherheit beseitigt. Bei dieser Konstruktion werden die tíefenTöne durch den Membranteil1 und die höheren durch den Membranteil 2 übertragen. DerGrundwellenring 4 kann zweckmässig aus dem Werkstoff der Membrane 1 ausgebildet werden. Je starrer dieser ist, umso wirkungsvoller werden die beiden Membranteile voneinander bzw. die Zentrierscheibe 3 von der Schwingspule 5 und dem Membranteil 2 bei höheren Frequenzen getrennt.
Der Grundwellenring kann aus einem Stück mit der Zentrierscheibe bestehen.
Der innere Membranteil 2 kann domartig ausgeführt werden. Bei dieser Ausbildung wird die kolbenartige Bewegung des mittleren Membranteiles auch bei höheren Frequenzen gefördert. Dieser innere Membranteil 2 kann ferner mit dem Schwingspulenkörper 5 einen einzigen zusammenhängenden Bauteil bilden. Bei einer andern Ausführungsform können der innere Membranteil 2 und der Grundwellenring 4 und eventuell auch ein äusserer Membranteil aus einem einzigen Stück ausgebildet werden.
Die Federkonstante des die Membranteile 1 und 2 trennenden Grundwellenringes 4 wird derart gewählt, dass sich bei tiefen Frequenzen beide Membranteile in gleicher Phase bewegen.
Die Bestimmung der Kreuzungsfrequenz erfolgt in Berücksichtigung der Massen der beiden Membranteile 1 und 2 und der Federkonstante des Grundwellenringes 4. Zur Erzielung einer gleichmässigen Frequenzübertragung bzw. Frequenzcharakteristik wird der die Membranteile 1 und 2 trennende bzw. verbindende Grundwellenring 4 entsprechend gedämpft, d. h. die Verlustwiderstände der einzelnen federnden Ringe werden entsprechend erhöht.
Der Ansatz des äusseren sogenannten grossen Membranteiles 1 ist in an sich bekannter Weise unter Zwischenfügung eines Wellenringes 6 mit dem Lautsprecherkorb verbunden. Der grosse Membranteil 1 kann natürlich auch aus mehreren Teilen ausgebildet werden und in diesem Falle sind die einzelnen Teile durch federnde Ringe verbunden. Die Mantellinien der kegel- oder kegelstumpfmantelförmigen Membranteile können Gerade oder Kurven sein.
Wird bei der Ausführung mit einem inneren Membranteil, also bei einer Doppel-Ausführung gemäss Fig. 1, eine gleichmässige Frequenzübertragung gefordert, so muss der innere, zweckmässig kegelförmige Strahlerteil 2 mit einem verhältnismässig grossen Durchmesser D ausgebildet werden, so dass derselbe ungefähr 40% des Durchmessers D des grossen Membranteiles beträgt. Auf diese Weise wird erzielt, dass die Frequenzen über 3-4 kHz durch den Membranteil 2 übertragen werden. Da der Durchmesser der Schwingspule 5 durch den Anschlussdurchmesser D2 des Membranteiles 2 bestimmt ist, entsteht als Folge ein grosser und schwerer, also kostspieliger Magnetkreis.
Ein weiteres Problem ergibt sich bei dieser Ausführung daraus, dass der Membranteil 2 infolge des
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verhältnismässig grossen Durchmessers D bei höheren Frequenzen über 10 kHz eine scharfe Richtwirkung ausübt. Auch die Abmessung des Membranteiles 2 sowie die Schwingmassen ergeben sich verhältnismässig zu gross. Durch die grosse mechanische Impedanz wird bei höheren Frequenzen eine sinkende Frequenzcharakteristik veranlasst.
Dieses Problem wird an Hand einer Weiterentwicklung des erfindungsgemässen Lautsprechers dadurch beseitigt, dass der innere Membranteil aus zwei Teilen ausgebildet und dementsprechend in einem einzigen Korb ein mechanisch gekreuzter Dreiweglautsprecher erhalten wird. Ein Ausführungsbeispiel des weiterentwickelten erfindungsgemässen Lautsprechers ist in Fig. 2 dargestellt und im folgenden näher erläutert. In diesem Fall wird an den Anschlusspunkt des Grundwellenringes 4 und der Schwingspule 5 ausser dem zweckmässig domförmig ausgebildeten Membranteil 2 ein zusätzlicher Membranteil 7 angeschlossen.
Bei der erfindungsgemässen Dreiwegausführung, bei welcher-wie oben erwähnt-der äussere Mem- branteil l in mehrere Teile unterteilt werden kann, wird erzielt, dass durch den Membranteil l die tiefen Töne im Bereich von der unteren Grenzfrequenz bis etwa 4 kHz übertragen werden ; bei höheren Frequenzen, etwa bis 10 kHz wird der Hauptanteil der Übertragung durch die Membranteile 2 und 7 übernommen und die höchsten Töne, über die Grenze bis zur Grenze der Hörbarkeit werden durch den Membranteil 2 übertragen.
EMI3.1
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wählt.
Wie bekannt, ist die Richtwirkungscharakteristik der Membrane ausser vom Fortpflanzungskoeffizienten, auch vom Krümmungsradius und der Tiefe der Membranteile abhängig. Zur Erzielung einer richtwirkungsarmen Strahlung wird der Krümmungsradius verhältnismässig gering und auch die Tiefe zweckmässig niedrig gewählt. Die Versuche haben gezeigt, dass z. B. bei einem Lautsprecher mit einem Nenndurchmesser von 165 mm und einem Durchmesser D 1 = 120 mm, ein Krümmungsradius von 80 mm und eine Tiefe des äusseren Membranteiles h 1 = 25 mm gute Ergebnisse gebracht hat.
Zur Herabsetzung der in der Umgebung der Kreuzungsfrequenz der Membranteile 1 und 7 entstehenden Interferenz wird der Membranteil 7 zweckmässig derart ausgebildet, dass dessen Krümmung möglichst der Krümmung des Membranteiles 1 folgt. Aus ähnlichen Gründen ist es zweckmässig, die Höhenverhält-
EMI3.3
EMI3.4
trägt.
Die einzelnen Membranteile können mit den übrigen Membranteilen durch federnde Elemente verbunden sein, so kann z. B. der obere Ansatz des zusätzlichen Membranteiles 7 oder ein innerer Teil desselben an dem entsprechenden Membranteil l abgestützt werden.
PATENTANSPRÜCHE : l. Mechanisch gekreuzter Breitbandlautsprecher, der aus mindestens zwei mittels eines federnden Wellenringes miteinander verbundenen Membranteilen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass am aussen liegenden, mit dem äusseren Membranteil (1) in Verbindung stehenden Rand des federnden Wellenringes (4) eine Zentrierscheibe (3), an dem innen liegenden, mit dem inneren Membranteil (2) in Verbindung stehenden Rand derselben hingegen die Schwingspule (5) angebracht ist.