Membran zur Aufnahine mid Wiedergabe akus-tIseher Schwingungen. Es ist bekannt, zur Erzielung einer mög lichst verzerrungsfreien Wieder abe akusti scher Frequenzen Membranen, die als Ganzes schwingen, sogenannte Kolbenmembranen, zu verwenden. Bei der am häufigsten angewen deten Ausführungsform besteht die Membran im wesentlichen aus einer kegelförmigen, ab strahlenden Fläche, die verhältnismässig starr gemacht und an ihrem äussern Umfange bieg sam aufgehängt ist. Der Angriff der antrei benden Kraft ist dabei in -Richtung der Kegelachse gelegt. so dass nur eine Kompo nente der Kraft senkrecht zur Membranfläche wirkt.
Die Membranen haben so gegenüber ebenen Membranen den Vorteil, dass das unterteilte Schwingen der Membran weit gehend vermieden ist. Dadurch ist eine we sentliche Ursache für Verzerrungen ausge schaltet, da das unterteilte Schwingen Inter ferenzen zwischen Schallstrahlen, die von verschiedenen Punkten der abstrahlenden Fläche ausgehen, bedingt. Um zum Zwecke der Vermeidung des unterteilten Schwingens die Steifigkeit der Membran möglichst gross zu machen, hat man auch an Stelle der einfachen kegelförinigen Membran Membranen gebaut, die aus sich schneidenden Kegelflächen bestehen.
Bei diesen Membranen ist im wesentlichen das unterteilte Schwingen unmöglich gemacht, und somit sind die dadurch bedingten schad-. liehen Interferenzwirkungen beseitigt. Der Erfindung zugrunde liegende Versuche haben jedoch gezeigt, dass diese Art Membranen andere Nachteile aufweisen, die die Ursache dafür sind, dass trotz Vermeidung des unter teilten Schwingens eine verzerrungsfreie Wiedergabe nicht zu erzielen ist. Es treten nämlich, auch wenn die Membranen als Gan zes schwingen, Interferenzerscheinungen auf, die durch die Tiefenausdehnung der Membran bedingt sind und keineswegs zu vernach lässigen sind.
Denn die Tiefe einer Kegel- niernbran muss bei den bisher bekannten Formen praktisch ziemlich gross gewählt werden, da die Kegelfläche zur Erzielung einer genügenden Schallstrahlung gross ge macht werden muss, mit Rücksicht auf die Steifigkeit des Kegels aber sein Öffnungs winkel nicht zu gross sein darf.
Das Zustandekommen dieser schädlichen Interferenzwirkungen ist in Abb. <B>1</B> an einer der üblichen Membranen von kegelförmiger Gestalt erläutert.<B>1</B> ist die kegelförmige Ab- strahlfläche, an deren Spitze die durch den Pfeil<B>6</B> dargestellte Kraft angreift. Am äussern Umfange des Kegels ist ein Ring 2 aus weichem Material, beispielsweise Samt, befestigt, der zwischen zwei Führungs ringen<B>3,</B> 4 gehalten wird. Die Führungs ringe<B>3,</B> 4 sind am Gehäuse<B>5</B> des Laut sprechers angebracht.
Infolge des Gang unterschiedes zwischen zwei Strahlen, die von verschiedenen Punkten der Kegelfläehe ausgehen, treten nun die erwähnten schäd lichen Interferenzen auf. Diese kommen vor- nebr:nlich in Richtung der Kegelachse zur Geltung. Zwischen zwei Strahlen Vor) be stimmter Wellenlänge, von denen beispiels weise der eine von der Spitze des Kegels (Pfeil<B>7)</B> und der andere vorn Kegelrand (Pfeil<B>8)</B> ausgeht, besteht eine bestimmte G'angdifferenz, die in- diesem Falle der Höhe <I>h</I> des Kegels entspricht.
Ist der Gangunter schied gerade gleich einer halben Wellen- lärige der abzustrahlenden Frequenz oder gleich einem ungradzahligen Vielfachen da von, so tritt völlige Auslöschung der- beiden Strahlen ein. Ist die Kegelhöhe verhältnis- a -of', wie es bei den bisher bekannten m *"ssig gi <B>a</B> Ausführungsformen der- Fall ist, so tritt schon für verhältnismässig niedrige Frequen zen Auslöschung ein.
In Abb. 2 ist die Strahlung in Richtung der Kegelachse in Abhängigkeit von der Frequenz n und Kegelhöhe h bei konstantem Durchmesser der- Kegelöffnung dargestellt im Verhältnis zur Strahlung bei entsprechender Kegelböhe für sehr niedrige Frequenzen, bei denen solche Interferenzen infolge ihrer ver hältnismässig grossen Wellenlängen nicht auf treten können. Die in der Richtung der Ke- gelachse abgestrahlte Energie<B>E</B> ist durch den Ausdruck gegeben
EMI0002.0032
wenn li die Kegelhöhe,<B>A</B> die Wellenlänge bedeutet.
Es ist aus der Abbildung züi er sehen, dass bei einer Tiefe von<B>8</B> ein, die bei den bekannter) Lautsprecherausführungen zur Erzielung hinreichend grosser Strahlung un bedingt erforderlich ist, für eine Frequenz <I>n</I> == <B>3000</B> Hertz nur noch etwa<B>30</B> "jo (Punkt <B>11),</B> bei einer- Frequenz von<B>5000</B> liertz nur noch etwa <B>5</B> % (Punkt 12)
von der- in Rieb- tung der Kegelachse ausgestrahlten Energie zur Geltung kommen. Bei dieser- Tiefe des Kegels wird also schon die Frequenz ii,=3000 erheblich benachteiligt. Für die einwandfreie Wiedergabe von Sprache und Musik ist es<B>je-</B> doch notwendig, wenigstens Frequenzen bis zur <B>5</B> oder<B>6000</B> Hertz unverzerrt; wiederzu geben.
Wählt man die Kegeltiefe so gering, dass die schädlichen rnterferenzen <B>für</B> diese Frequenz noch im wesentlichen vermieden sind, also kleiner als die halbe Wellenlänge der höchster) wiederzugebenden Frequenz, so kommt man zu einem Wert von etwa li. = <B>3</B> ein.
Da nun anderseits zur Vernieidung des unterteiltenSchwingens derKegelöffnungs- winkel nicht grösser als etwa 120<B>'</B> gemacht werden darf, so ergeben sieh aus diesen Be dingungen verhältnismässig sehr- geringe Kegelöffnungen und daraus, eine hinter- den praktischen Forderungen weit zurückbleibende Schallabstrahlung.
Erfli)dUDgSgeMäss wird daher der- Alein- brankörper so gestaltet, dass deren Längs schnitt einen zusammenhängenden Linienzug mit mehreren Maxima und Minima darstellt, wobei der Abstand des grössten Maximums und Minimums, gemessen in Richtungder Achse der Membran, höchstens<B>3</B> cm beträgt. Auf diese Weise wird erreicht, dass trotz der- geringen Tiefe der Membran eine sehr grosse abstrah- ]ende Fläche hergestellt werden kann.
Durch die angegebene Formung der Membran ist es möglich, der verhältnismässig grossen Fläche zur Vermeidung des unterteilten Schwingens mindestens die gleiche Steifigkeit zu geben, wie sie die bekannten Membranausführungen mit grosser Membrantiefe aufweisen.
Ein be.- sonderer Vorteil der geringen Tiefe der Membran besteht darin, dass die im Vergleich zur einfachen Konusmembran erhöhte radiale Festigkeit des äussern Randes der Membran eine betriebssichere Führung der Membran darstellt und sich eine weitere Führung der Membran, wie sie beispielsweise bei elektro dynamisch angetriebenen Konuslautsprechern im allgemeinen durch ein am Eisenkern be festigtes elastisches Glied bewerkstelligt wird, erübrigt.
Die Zentrierung gestaltet sich bei der erfindungsgemässen Membran also erheb lich leichter als bei den bekannten Ausfüh rungen. Zweckmässigerweise kann der An trieb der angegebenen Membran auf elektro dynamischem Wege ei-folgen. Naturgemäss kann die ei-findungsgemässe Membran gleich falls bei der Atifuithme akustischer Schwin gungen (also für Mikrophonzwecke) benutzt werden.
In den Abb. <B>3,</B> 4,<B>5</B> sind Ausführungs beispiele des ErfindUngsgegenstandes im Schnitt dargestellt. Die Abb. <B>3</B> und 4 be ziehen sich auf den Fall, dass der Schnitt durch die Rotationsaehse eine gebrochene gerade Linie ist, die sich aus den Graden <B>15</B> und<B>16</B> zusammensetzt. Man kann sich diesen Meinbrankörper auch dadurch entstan den denken, dass in dein Kegelstumpf mit der Seitenfläolie <B>15</B> der Kegel mit der Fläche <B>16</B> eingeschachtelt ist.
An der Schnittlinie der beiden Kegelflächen ist eine Spule<B>-</B> 14 <B>für</B> elektrodynamischen Antrieb vorgesehen. An dem äussern Rand der Fläche<B>15</B> ist ein Samtring<B>13</B> angesetzt, der in eine von zwei Führungsringen<B>9, 10</B> gebildete Rille einge spannt ist. Die Führungsringe<B>9</B> und<B>10</B> sind an dem Lautsprechergehäuse bezw. an der Abstrahlwand befestigt.
Die Membranfläche ist rotationssymmetrisch zur Achse<B>17.</B> In dein gezeichneten Beispiel ist die Tiefe der Membran, das heisst die Höhe des die Fläche <B>15</B> bildenden abgestumpften Kegels nur 2 cm gross gewählt, so dass auch für eine Frequenz von<B>7000</B> Hertz keine schädliche Interferenz- wirkung eintreten kann.
In Abb. 4 ist eine ähnliche Membranforrn wie in Abb. <B>3</B> darge stellt, jedoch hat die in Abb. 4 gezeichnete Ausführungsform den Vorteil, dass infolge, der Ineinanderschachtelung mehrerer Kegel bei der geringen Tiefe eine noch viel grössere Abstrahlfläche vorhanden ist. Die Membran- tiefe beträgt hier wie in Abb. <B>5</B> weniger als <B>3</B> cm, gemessen als Differenz des absoluten Maximums und Minimums in Richtung der Achse.
In Abb. <B>5</B> ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem sich der als Schnitt durch die Rotationsachse ergebene Linienzug aus ineinander übergehenden Kreis bögen zusa mmensetzt. In diesem Beispiel ist der Ring 24 symmetrisch zur Rotationsachse vorgesehen, der zur Übertragung der Kraft von einem elektromagnetisehen Antriebssystein her dienen kann. Die Kraft kann atu ganzen Umfange des Ringes angreifen oder auch beispielsweise nur an vier syminetrisch zu einander liegenden Punkten.