Membran. Die Erfindung betrifft eine neue Forni von Membranen, insbesondere für akustische Zwecke, zum Beispiel für Lautsprecher, :Mikrophone, Phonographen. Das Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Mem bran aus mehreren, mindestens zwei, in sich starren, ebenen Teilflächen gebildet ist, die a n geraden und parallel zueinander liegen den Kanten beweglich miteinander und dem Gehäuse verbunden sind, so dass die schar nierartig_ wirkenden 'N'erbindungsstellen die Membran befähigen, um die äussern Kanten Schwingungen auszuführen, wenn sie in der Mitte, vorwiegend an der Verbindung zwi schen den starren Teilen,
erregt wird.
Die Vorteile einer solchen Membra.nform gegenüber den bisher üblichen bestehen einerseits darin, dass die Membran infolge der Scharniere als Ganzes sehr nachgiebig ist und nur minimale Reste von Steifigkeit besitzt, so dass auch die grossen Amplituden der tiefen Frequenzen voll ausschwingen können, ohne durch Membransteifigkeit ge hindert zu werden. Anderseits sind die bei den ebenen Teilflächen der Membran jede für sich genommen starr, so dass sie über den grössten Teil des Tonbereiches als starres Gan zes schwingen können.
Für die höchsten Töne ist die gleichphasige Bewegung aller Punkte zwar nicht mehr möglich, jedoch kann eine nachteilige Wirkung dieser Eigenschaften dadurch vermieden werden, dass die Membran so stark versteift wird, dass die Wellenaus breitung über die Membran (von der Prreg- ten Mittelkante nach den Rändern zu) mit grosser Geschwindigkeit, zum Beispiel mit der Schallgeschwindigkeit in Luft oder noch rascher, erfolgt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung be steht darin, dass die Membran, an ihrem mittleren Scharnier, in ihrer ganzen Länge angeregt werden kann, was besonders für den elektrodynamischen Antrieb von Wich tigkeit ist. Aber auch ein punktförmiger Antrieb durch Elektromagnetsysteme besitzt eine gute Wirkung,. sofern man nur dem Mittelscharnier eine grosse L ängssteifigkeit gibt, damit bei der punktförmigen Anregung die Kraft auf eine möglichst grosse Länge des Scharniers wirkt und die ganze Mem bran gleichzeitig in Bewegung setzt.
Die scharnierartig wirkenden Teile der Membran können auf verschiedene Weise gebildet werden: Man kann zum Beispiel die beiden starren Teilflächen miteinander und an ihren äussern Rändern mit dem festen Rahmen oder Gehäuse des Gerätes durch einen nachgiebigen Stoff, wie Per- tinax oder auch dünnes Blech- verbinden. Einfacher und besser ist es, diese Verbin dungsstellen aus dem gleichen Material, vorzugsweise dem gleichen Stück wie die starren Flächen zu bilden, zum Beispiel durch eine U- oder V-förmige #Vellung oder oder Faltung der aus einem Stück bestehen _ ,den Membran entlang der Geraden, die als Scharniere wirken sollen.
Um in diesem Falle den verbleibenden ebenen Teilen der Membran eine genügende Starrheit zu ver leihen, kann man diese zweckmässig mit -vvinl:lig, vorzugsweise rechtwinklig zu den Scharnieren verlaufenden Versteifungen, zum Beispiel in Form von Rippen, versehen oder auch die Flächen mit einer zusätz lichen Materialschicht bedecken. Auch das Bestreichen mit einer Lankschiebt ist vor- 1:eilhaft. Statt mit Rippen können die starren Teilflächen auch mit einer Riffe lung, vorzu-sweise mit rechteckigem Profil, versehen Werden.
Für den Fall des elektro,dvnamischen Antriebes kann der mittlere Scha.rnierteil der Membran als elektrischer Leiter ausge bildet werden, was, wenn die Membran aus einem Nichtleiter besteht, durch Anbringen (Annieten, Anschrauben oder dermleichen) einer Stromschiene erfolgen kann. Bestellt die Membran aus einem Stück und ist das mittlere Scharnier durch eine Längswellung hergestellt, so kann die Stromschiene in dem ,gewellten Teil eingeklemmt oder an ihn ge nietet werden.
Bei metallischen Membranen muss dies isoliert geschehen, zum Beispiel durch Zwischenlegen einer dünnen Papier schicht oder dadurch. @fiass der Leiter, even tuell auch die Membran, in an sich bekann ter Weise an der Oberfläche oxydiert wird.
In. diesem letzten ralle können bei Stromdurchgang durch den Leiter durch Induktion in den dem Leiter benachbarten Teilen der Membran, in erster Linie, also in der Mittelfalte, entgegengesetzt gerichtete Ströme entstehen, die, soweit sie ebenfalls im Magnetfeld verlaufen, die Bewegung hemmen. Um dies zu vermeiden, -kann der mittlere Membranteil senkrecht zur Strom- riehtung des Leiters mit Schlitzen versehen werden, so dass die Indhktionsströme nicht fliessen können.
Wenn die ganze Membran aus einem Stück aus leitendem Material besteht, kann auch der mittlere gewellte Teil selbst als Stromleiter wirken; ein Aus breiten des Stromes über die ganze Fläche wird dann zweclzmässig durch winklig, vor zugsweise rechtwinklig zu diesem Scharnier verlaufende Schnitte in den starren Flächen teilen verhindert.
Die metallischen Membranen ermöm- liehen ferner eine besonders vorteilhafte neu artige Anordnung der Stromzuführung zu dem Stromleiter. Bisher erfolgte die Zufüh rung der Sprechströme an den beweglichen Leitern mittelst Drähten, die an beiden En den jder .Stromschiene angebracht sind. Ins besondere bei stärkeren Amplituden bezw. bei tieferen Frequenzen wirken jedoch diese Stromzuführungen leicht hemmend auf die Membranbewegung ein.
Nach einer Ausführungsform der Erfin dung werden irl-em .Stromleiter die Ströme durch die Membran selbst zugeführt, und zwar von deren festeingespannten seitlichen Rändern her, so dass die Eintrittspunkte der Stromzuführungen in die Membran an Stel len liegen, an :denen keine Bewegung statt findet. Die Anordung kann beispielsweise so getroffen werden, da.ss die Membran in der Mitte, quer zur Richtung des Stromleiters, einen Isolationsstreifen besitzt, der die zu beiden Seiten von ihm liegenden Membran- hälften elektrisch voneinander isoliert.
Der isoliert an der Membran befestigte Strom leiter ist an je einem Ende mit je einer der beiden lllembranhälften verbunden. Die bei den Enden der von aussen her angelegten Stromzuführungen sind dann an je einen der beiden isolierten Teile der Membran, und zwar an den seitlichen festen Rändern, an geschlossen.
Um eine genaue Parallelführung des .mittleren scharniera.rtigen Teils der Mem bran zu bekommen, kann dieser durch ela stische Fäden oder Bänder, deren Enden an einem Rahmen oder Gehäuse des Gerätes befestigt sind, gehalten werden.
Um eine SehaIlausbreitung nach mehre ren Richtungen zu erzielen, können mehrere a.neinandergereihte, nach verschiedenen Rich tungen schallausstrahlende Membranen der beschriebenen Bauart zu einem einzigen Gerät zusammengefügt werden, zweckmässig so, dass, im Schnitt betrachtet, ein geschlos senes Polygon gebildet wird.
Zur Vermeidung von störenden Eigen schwingungen wird die Eigenfrequenz der Membran zweckmässig unter die untere Hör- barli:eitsgrenze gelegt. Dies hat naturge mäss zur Folge, dass die praktisch unhörbar tiefen Tonfrequenzen, die mit grosser Ampli tude in dem wiederzugebenden Tongemisch oft enthalten sind, die Membran unnötig mit grossen Amplituden belasten. Um dies zu vermeiden, wird das Gerät zweckmässig mit einer selektiven Dämpfung ver,-ehen. Diese besteht beispielsweise in einem :durch die Membran abgeschlossenen Hohlraum, der, bis auf eine oder mehrere kleine Öffnungen, völlig luftdicht ist.
Diese Offnung ist nun so bemessen, da,ss für die meisten Frequenzen die eingeschlossene Luftmenge sich nicht durch die Löcher in ihrem Druck ausgleicht, sondern wie ein elastisches Kissen wirkt. Bei den tiefsten Frequenzen hört diese ela stische Wirkung auf-, die eingeschlossene Luft, die sich durch die Löcher im Druck langsam unter starker Reibung ausgleicht, verursacht also eine Dämpfung.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh. rungsbeispiele der Erfindung dargestellt: Nach Abb. 1, die das. erste Ausführungs beispiel im Querschnitt zeigt, bedeuten s1 und s, zwei starre Nembranfächen, die durch das Verbindungsstück v, miteinander und durch .die Stücke v1 und v3 mit fest stehenden Teilen f des Gerätes scharnier- artig verbunden sind.
Der Antrieb der 31embran erfolgt in der Mitte, zweckmässig an mehreren Punkten entlang der Mittel verbindung, beispielsweise durch einen von einem Magnetsystem m bewegten Anker a; Abb. 2 zeigt eine aus einem Stück herge stellte Membran, bei der die scharnierartigen Teile durch Längswellungen avl, av,, qv3 hergestellt sind, während die starren Flä chenteile s, und s, eine Querriffelung be sitzen;
Abb. 3 zeigt im Querschnitt eine elektro dynamisch arbeitende Membran, die zwi schen den starren Flächenteilen si und s, liegende Einknickung 2v., hält einen elek trischen Leiter l eingeklemmt, der zwischen den sich zweckmässig über die ganze Mem- bra.nlänge erstreckenden Polen eines Magne tes na verläuft;
Abb. 4 zeigt eine andere Art der Befe stigung des Stromleiters an der Membran, die insbesondere bei Blechmembranen vorteil haft ist, die nicht aus einem Stück bestehen den starren Flächenteile s1 und s, laufen an ihren umgebogenen zu verbindenden Kanten in Streifen e1 und e, aus und werden zu nächst, wie dargestellt, kammartig ineinan- dergefügt, worauf der Leiter l derartig zwischen die Enden e1 . . . . und e,<B>....</B> ge schoben wird, dass alle Enden (ei .<B>...</B> ) des einen Flächenteils (s1) auf der einen Seite, alle Enden (e,<B>....</B> ) des andern Flächenteils (s,) auf der andern Seite des Leiters liegen.
Darauf erfolgt die Umbiegung der Enden um den Leiter, wie im. rechten Teil der Abb. 4 dargestellt; Abb. 5 zeigt eine weitere Befestigungs art: die mittlere Wellung w, der aus einem Stück bestehenden Membran umschliesst den Leiter l und ist mit Querschlitzen q ver sehen, die noch etwas über den obern Rand des Leiters hinausragen. Durch diese obern Schlitzteile werden dann zwei sich kreu zende Fäden ia oder Drähte nahtartig ge zogen.
Schliesslich kann nach Abb. 6 der Leiter l auch V-förmig gestaltet und um die Kante der mittleren Wellung w2 gelegt werden, wobei diese Kante zweckmässig etwas ver stärkt wird, zum Beispiel durch Umbiegung oder durch Einlegen eines Drahtes z, um dem umgelegten Leiter mehr Halt zu geben.
Eine besonders sichere und einfache Art der Befestigung des Stromleiters lehren die Abb. 7 bis 9. Die Befestigung besteht darin, dass der Mittelteil der Membran mit winklig zu seiner Längsrichtung verlaufenden Ma terialverdickungen bezw. -Verjüngungen versehen ist, welche in zwei oder mehreren Gruppen angeordnet sind, die einen Winkel miteinander bilden.
Auf dieses so vorbe reitete Mittelstück wird nun der Stromleiter so fest aufgepresst, dass er sich in die Mate rialverdickungen bezw. -Verjüngungen gut einschmiegt. Durch die winklige Stellung der Gruppen von Verdickungen bezw. Ver- jüngungen zueinander wird dabei verhindert, dass der Leiter nach irgendeiner Richtung herausgleiten kann. Zweckmässig wird da bei die Gruppe der Materialverjüngungen durch Schnitte gebildet, durch die, bei me tallischen Membranen ein durch den Strom leiter bewirktes Induzieren von Strömen in der Membran verhindert wird.
Die Materialverdickungen werden zweck mässig, unter Ausnutzung der in Abb. 7 ge zeigten, für die starren Flächen der Mem bran erforderlichen, vorzugsweise recht zvinkligen Riffelung, dadurch hergestellt, dass diese Riffelung plangeplättet wird, wo bei sich die Falten nach der in Abb. ss ge zeigten Art legen. Es wechseln also Stellen einfacher Materialstärke ab mit solchen Stel len, wo das Material dreifach übereinander geplättet liegt.
Wird der eigentliche Strom leiter auf dieses geplättete Material -stark aufgepresst, zum Beispiel unter Benutzung von Backen aus Blei oder einem ähnlichen Material, das weicher ist als Leiter und Membran, so drückt er sich in die Vertie fungen ein und kann nun nicht mehr garer zur Faltenrichtung verrutschen. Um ein Ab rutschen<I>in</I> der Faltenriclitung zu vermei den, können gemäss Abb. 9 die Schnitte x schräg zur Richtung der Falten y ausge führt werden. In diese schrägen Schnitte presst sich der Leiter ebenfalls ein, so dass infolge dieser Schnitte (für sich allein -ge nommen) der Leiter nur schräg abrutschen könnte.
Die beiden Abrutschrichtungen sperren sich somit gegenseitig.
Bei Membranen, die keine Riffelung be sitzen, können im Mittelteil auch zwei Grup pen von Schnitten in der angegebenen Weise angebracht werden. Statt der Falten bezw. Schnitte können auch, insbesondere bei nichtmetallischen Membranen, zwei Gruppen von Verdickungen mit Hilfe von auf den 111.ittelteil der Membran aufgebrachten, zum Beispiel aufgeklebten Rippen oder derglei chen gebildet werden.
Besteht bei einer der beschriebenen Lei- ter-Befestigungsarten die Membran aus einem leitenden Material, so, muss zwischen dem Leiter 1 und der Membran eine Isolier- schicllt, zum Beispiel aus, Papier oder Gutta- percha, vorhanden sein oder der Leiter, ge gebenenfalls auch die Membran, muss mit einer Oxydschicht bedeckt sein.
- Nach Abb. 10 ist die Membran s,, s-, mit einer Halterung versehen, die aus Fäden oder Bändern besteht und zweckmässig an mehreren Punkten längs der bewegten Kante a.ngebraclit ist; Abb. 11 zeigt eine polygonartige Aus führung des Gerätes, insbesondere zur Ver wendung als Grosslautsprecher im Freien. Es sind vier Membranen d1-d, im Quadrat angeordnet. Die Erre,.oizng erfolgt beispiels weise mittelst der Magnetsysteme mI-lrz.4.
In der Abh. 12 ist der Stromverlauf einer Anordnung wiedergegeben, bei der die Ströme dem Stromleiter durch die Membran selbst zugeführt werden. Die Metallmem bran c,<I>g,</I> h, 7c enthält in der Mitte den Stromleiter<I>r, t,</I> der, wie die gestrichelten Linien andeuten, in seinem ganzen Verlauf von der Membran isoliert ist und nur an seinen Enden Kontakt mit der Membran fläche hat. Die in der Zeichnung obere und die untere Membranfläche sind elektrisch voneinander isoliert durch den gestrichelt gezeichneten Schnitt v, ic, welcher zweck mässig durch ein isolierendes Material, zum Beispiel ein Gummihäutchen, akustisch dicht geschlossen ist.
Der Strom wird zugeführt an einer oder mehreren Stellen zwischen den Membranpunkten g, it und h,, <I>v,</I> er wird ab ,geführt an den Rändern 2c, c und v, k. Die Pfeile geben die Stromlinienverteilung an. Die elektrische Verbindung zwischen der Membran und dem Leiter an den Enden r und t wird zweckmässig durch Punktsehwei- ssung hergestellt.
Die Einrichtung kann auch derart ge troffen werden, da.ss die eine Membranhälfte insgesamt zur Stromzuführung, die andere zur Stromableitung dient. Die beiden Hälf ten sind dann gänzlich voneinander isoliert und nur mit je einem Ende des Leiters ver bunden.
Die Membran kann auch insgesamt V- förmig durch Faltung oder Vereinigung zweier Platten gestaltet sein.