Dynamischer Lautsprecher, dessen Schwingspule unter Verwendung einer Zentrierscheibe gehaltert ist. Eines der schwierigsten Probleme im Bau dynamischer Lautsprecher ist die Zen trierung des schwingenden Systems, insbe sondere der Schwingspule. Trotz aller Ver suche ist es bisher nicht gelungen, eine ein wandfreie Zentrierung zu schaffen.
Man ist sich darüber im klaren, dass der Spalt im Magnettopf für die Schwingspule möglichst schmal sein soll. Er überschreitet im allgemeinen 1 mm nicht. Hat die Schwingspule eine Stärke von 0,6 mm, so beträgt ihr seitliches Spiel 0,2=mm auf jeder Seite der Wandung. Hierbei besteht die Ge fahr, dass die Schwingspule beim Durch schwingen den Magnettopf berührt bezw. an dessen Wandungen scheuert, was sich im Lautsprecher als lautes Klirren bemerkbar macht. Keine der bisher benutzten Aufhän gungen der Schwingspule vermochte diese Erscheinung völlig auszuschliessen, die, namentlich nach längerem Gebrauch des Lautsprechers, häufig auftrat.
Der Erfindung liegt die durch ein gehende Versuche gewonnene physikalische Erkenntnis zugrunde, dass es für die Erzie lung grosser Lautstärke und Tonreinheit nicht genügt, die erwähnten seitlichen Be wegungen zu eliminieren, welche Klirren hervorrufen, sondern dass es wichtig ist, auch solche unerwünschte Bewegungen der Schwingspule zu vermeiden, die so klein sind, dass sie noch kein Scheuern der Schwingspule bewirken.
Diese Bedingung wird von den bisherigen Aufhängungen noch weniger erfüllt, als die oben angeführte Bedingung.
Bei den an sich bekannten Zentrierschei- ben, die nur an zwei Punkten. aufgehängt sind, treten Kippbewegungen der Schwing spule auf um die Achse, welche durch diese beiden Aufhängepunkte geht.
Bei Zentrierscheiben mit drei Befesti gungspunkten ist die Gefahr des Scheuerns der Schwingspule an der Wandung des Magnettopfes zwar etwas verringert, aber keineswegs behoben.
Garnicht beseitigt ist dort das Entstehen kleiner, unerwünschter Schwingungen, die zwar kein Scheuern verursachen, aber Laut stärke und Tonreinheit stark beeinträchtigen. Besonders das Vorhandensein von gebogenen Armen bei diesen Zentrierscheiben verursacht Torsionsschwingungen der Schwingspule.
Erfindungsgemäss werden diese und an dere Cbelstände beseitigt, und zwar dadurch, dass die Scheibe mehr als drei ,gleichmässig am Rand verteilte radiale Vorsprünge auf weist, mit Hilfe deren sie derart am festen System des Lautsprechers festgelegt ist, dass sich die Schwingspule beim Schwingen nur axial bewegen kann, so dass, beim Schwingen ein Kippen der Spule vermieden wird.
Eingehende Versuche haben ergeben, dass bereits bei vier Vorsprüngen die gewünschte Wirkung eintritt, dass diese aber bei einer grösseren Anzahl von Vorsprüngen noch mehr gesichert wird. Insbesondere hat sich gezeigt, dass die bei einer grösseren Anzahl von Vorsprüngen auftretende Steifigkeit der Aufhä bg-ung keineswegs eine Verminderung der Lautstärke zur Folge hat.
Die im Laut sprecher auftretenden Kräfte sind so gross; dass- die mehr oder minder weiche Federung der Aufhängung keine wesentliche Rolle spielt, sondern nur die oben erwähnte Be- seitigung der unerwünschten kleinen Schwin- bragen, welche energieverzehrend wirken.
Die radialen Vorsprünge können dann ihre natürliche, dem spannungsfreien Zu stand entsprechende Lage einnehmen, wenn nunmehr die Zentrierscheibe völlig flach ausgebreitet wird. Die Zentrierscheibe wird auf diese Weise selbst völlig spannungsfrei gelagert, und die durch die Schwingungen auftretenden Spannungen werden völlig gleichmässig verteilt.
Durch die Vermeidung der seitlichen Bewegungen, sowie einer Ver drehung der Schwingspule wird gleichzeitig in überraschender Weise Klanggüte und Klangvolumen ausserordentlich gesteigert. Dies ist nicht zuletzt darauf zurückzufüh ren, dass die bisher unvermeidlichen und jetzt vermiedenen innern Spannungen Ver luste durch innere Reibung ergaben. Mit so gehalterten Zentrierscheiben wird erreicht, dass die Schwingspule bei ihrer axialen Be wegung im Luftspalt möglichst weit aus schwingen kann, so dass auch die tiefen Töne gut wiedergegeben werden.
Die Vorsprünge werden zweckmässig mit Hilfe eines Tragringes und eines Druck ringes am festen System des Lautsprechers, beispielsweise an der Polplatte, festgelegt. Man kann aber auch die Vorsprünge der Zentrierscheibe am Membrankorb festlegen, dessen Boden seinerseits an der Polplatte festgeschraubt ist.
Bei Lautsprechern mit aussen festgelegter Zentrierscheibe erhält ein etwa vorhandener Druckring zweckmässig den radialen Vor sprüngen .der Scheibe entsprechende Aus sparungen, so dass: der Druckring baJonett- ähnlich bei der Montage über die an der Membran und der Schwingspule zu einer Baueinheit vormontierte Zentrierscheibe hin weggezogen oder die Zentrierscheibe durch den Druckring hindurchgeführt werden kann.
Von einem Druckring wurde bereits bei der Halterung von Schwingspulen in Verbin dung mit Spinnen Gebrauch gemacht, die einzelne bogenförmig nach aussen verlaufende Arme besitzen, welch letztere verbogen durch den Druckring gesteckt und dann mit dem Druckring festgeklemmt wurden. Dabei müssen die Arme, wenn sie verbogen und durchgesteckt werden sollen, lang und aus dickem Material sein. Sie erzeugen .daher Torsionsschwingungen der Spule, da der Arm sich bei jeder Bewegung der Spule verdrehen muss.
Es ist ersichtlich, dass :die Erfindung damit nichts zu tun hat, sondern dass viel mehr erst die erfindungsgemässe Zentrier scheibe es erlaubt, dass sie spannungsfrei mit einem Druckring festgelegt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung be sieht darin, dass die Zentrierscheibe eine sehr dünne Platte sein kann, der unabhängig von Festigkeitsrücksichten die für die Schwin gungsausbildung günstigste Form gegeben werden kann. Wenn die geringe Dicke der Zentrierseheibe, die insbesondere aus fiber- ähnlichen oder mit Kunstharzen imprägnier ten Materialien bestehen kann, es erfordert, so können viele Versteifungsarme vorgesehen werden, um ihr die nötige Festigkeit zu geben und sie zuverlässig flach auszuspan nen.
Es empfiehlt sich beispielsweise, so viele radiale Versteifungsarme vorzusehen, als die Zentrierscheibe aussen Vorsprünge zur Ver spannung aufweist.
Der Erfindungszweck wird im wesent- eichen auch erreicht, wenn die Vorsprünge der Zentrierscheibe auf einen steifen Ring aufgenietet oder an einem solchen auf andere Art befestigt werden und dieser Ring dann in der richtigen Lage befestigt wird.
Wie man erkennt, gestattet die Erfin dung, ganz neue Formen der Zentrierscheibe zu verwenden, was insbesondere für die Halterung von Schwingspulen mit grossem Durchmesser von Bedeutung ist. So besteht die Möglichkeit, die Zentrierscheibe selbst mit einer planparallelen Membran abzu decken, oder sie selbst als Membran auszu bilden. In diesem Falle besitzt sie keine Durchlochung.
Die erfindungsgemässe Halterung der Schwingspule ist auch grundsätzlich bei Innenzentrierung derselben verwendbar, was sich für Schwingspulen mit grossem Durch messer empfiehlt. Es hat sich herausgestellt, dass .die Innenzentrierung dort besonders ge eignet ist, wo es auf eine Halterung an kommt, .die dem schwingenden System eine möglichst kleine Dämpfung ,gibt.
In dj.esem Falle empfiehlt es sich, den ringförmigen Teil möglichst schmal zu halten, um die Be festigung der nach innen vorspringenden An sätze auf tunlichst grossem Kreise zu ermög lichen.
Die erfindungsgemässe Zentrierung hat vor allem grosse Bedeutung für die Halte rung neuartiger schwingender Systeme. So kann eine Zentrierscheibe mit länglichem Querschnitt zur Halterung eines schwingen den Systems mit einer akustischen Membran von länglicher Querschnittsform versehen werden. Dabei, kann eine dieser Quer schnittsform ähnliche äussere Umrandung mit Vorsprüngen versehen sein und an diesen Vorsprüngen die Zentrierscheibe spannungs frei aufgehängt werden.
Akustische Membranen mit länglicher Querschnittsform sind vorzugsweise zum Einbau im Unterteil von Rundfunkempfän gern geeignet. Sieht man, wie dies heute vielfach üblich ist, den Hauptteil der Vor derwand des Empfängers für übersichtliche Stationsskalen vor, so bleibt für die akusti sche Membran des einzubauenden Lautspre- chers häufig nur der untere Raum von rela tiv kleiner Höhe übrig. Es ist besonders schwierig, in diesen begrenzten Raum einen dynamischen Lautsprecher hohen Wirkungs grades und hervorragender Klanggüte einzu bauen.
Diese Aufgabe kann dadurch gelöst wer den, dass die Verspannungskurve der MeirL- bran am Korbe, der Querschnitt der Schvringspule und die Zentrierscheibe bezw. ihre innere und äussere Umrandung geome trisch ähnlich gemacht werden, wobei der a<B>- -</B> Bere oder innere Rand einer solchen läng,
- .u ZD liehen Zentrierscheibe mit radialen Vor sprüngen an der Polplatte festgelegt ist.
Hiermit erzielt man eine hohe Stabilität des schwingenden Systems gegen Kipp- und Querschnittsschwingungen der Schwingspule bezw. der akustischen Membran. Die Stabili tät der letzteren wird weiter erhöht, wenn die Membranfläche aus zwei Scharen wind schiefer Geraden als Variante eines Rota- tions-Hyperboloids erzeugt wird.
Besteht der längliche Querschnitt aus einem Rechteck, dessen Schmalseite nach aussen durch je einen Halbkreis abgerundet sind, so erhält man über diesen Halbkreisen je die Hälfte eines Rotations-Hyperboloids, das man in an sich bekannter Weise durch die Rotation einer zur Achse windschiefen Geraden herstellen und durch Ausbildung dieser windschiefen Geraden als Stäbe reali sieren kann. Die Verbindung je zweier Kan ten dieser Hyperboloid-Hälften entlang der Längskante des Rechtecks ergibt dann eine hyperbolisch :gekrümmte Zylinderfläche.
Deriviert :der Halbkreis in einen Kreis bogen, so erhält man an @SteIle ,der Hälfte eines Rotations-Hyperboloids den entspre chenden Sektor eines solchen.
Ist das längliche Reckteck durch eine Reihe von Kreisbögen mit verschiedenem Radius abgerundet, so erhält man an dieser Stelle eine Membran, die sich aus eben so vielen Teilflächen von verschiedenen Rotations-Hyperboloiden zusammensetzt und durch entsprechend viele zur Achse wind schiefe Stabsysteme realisiert wird.
Das Gleiche gilt, wenn der längliche Querschnitt der Membran aus Kreisbögen von verschiedenem Radius zusammenbesetzt wird. Mit solchen Kreisbögen kann man in an sich bekannter Weise elliptieche oder an dere ovale Querschnittsformen herstellen.
Wird zur Versteifung des schwingenden Systems, beispielsweise. an der Trennfuge von Membran und Spule ein Ring aufge setzt, der dann zweckmässig an den Stirn flächen je einen radial verlaufenden bezw. am Nembranhals einen ' konischen Rand be sitzt, so muss naturgemäss auch dieser Ring die längliche Form der .Schwingspule erhal ten.
Die versteifende Wirkung wird erhöht, wenn die Mantelfläche des 'Ringes gewellt ist. Es ist wichtig, den Versteifungsring so zu gestalten, dass die Versteifung durch ein möglichst geringes zusätzliches Gewicht zu erzielen ist. Zu .diesem Zwecke verwendet man zweckmässig einen dünnen und aus Leichtmetall (Aluminium oder Aluminium- Legierungen) bestehenden Ring.
Erhält der Ring einen U-förmigen Querschnitt, so kann der Flansch nach der Mitte der Längsseite hin verbreitert werden.
Es hat sich weiter gezeigt, dass die radia len Vorsprünge der Zentrierscheibe an der Polplatte unter Umständen spannungsfrei aufgeklebt oder auf andere Weise span nungsfrei befestigt werden können, so @dass es eines besonderen Druckringes nicht mehr bedarf. Legt man die radialen Vorsprünge der Zentrierscheibe an der Polplatte mit Hilfe eines besonderen Tragringes fest, so kann man auf dem ringförmigen Rande oder zwischen der Polplatte und dem Riilge ,die Zentrierscheibe aufkleben.
Man kann auch unmittelbar an der Polplatte einen Tragring anflanschen und auf diesen die radialen Vor sprünge -der Zentrierscheibe aufkleben. Fer ner steht nichts im Wege, die Polplatte mit einer Aussparung zu versehen und auf dem so entstehenden Rand die Verlängerungen der Zentrierscheibe aufzukleben.
Wenn längliche Zentrierscheiben für schwingende Systeme vorgesehen werden, deren ak .ustisühe Membran und Schwingspu len in geometrischem Sinne ähnliche Quer- schnittsformen aufweisen, empfiehlt es sich, auch die Form der Polplatte entsprechend zu bestalten.
Zu diesem Zwecke können in der Polplatte an den .den Abrundungen der Schwingspule entsprechenden Stellen Aus- schnitte vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im folgenden an hand einiger in den Zeichnungen dargestell ter Ausführungsbeispiele erläutert: Fig. 1 ist der Querschnitt durch einen . elektrodynamischen Lautsprecher mit Aussen zentrierung; Fig. 2 zeigt eine Ansicht der zugehörigen Zentrierscheibe, und Fig. 3 eine Ansicht des zugehörigen Druckringes; Fig. 4 ist der Schnitt durch einen dyna mischen Lautsprecher mit Innenzentrierung, bei der .die entsprechenden Teile genau so bezeichnet sind wie bei Fig. 1;
Fig. 5 zeigt eine ovale Zentrierscheibe für Aussenzentrierung ; Fig. 6 ist ein Schnitt durch einen dyna mischen Lautsprecher mit einer Zentrier scheibe nach Fib. 5; Fig. 7 zeigt eine Einzelheit von Fig. 6. Im einzelnen bedeutet A die Zentrier scheibe, die mit der Schwingspule B und dem Konus C zweckmässig in der Trennfuge beider fest verbunden ist. Die Zentrier- sch.eibe liegt auf einem Träger E mit ring förmigem Ansatz auf und wird auf diesem mittels des Druckringes F unter Zuhilfe nahme mehrerer Schrauben festgeschraubt.
Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, besitzt der Druckring F ebenso viele Aussparungen G, wie die Zentrierscheibe <I>A</I> Vorsprünge<I>H</I> aufweist. Durch die Aussparungen G kön nen bei der Montage die Vorsprünge H der Zentrierscheibe hindurchgeführt werden; dann wird der Ring oder die Zentrierscheibe zu sammen mit der Membran etwas gedreht und festgeschraubt.
Die Aussenzentrierung kann auch in Ver bindung mit der Innenzentrierung verwendet werden.
Fig. 5 zeigt eine ovale Zentrierscheibe für Aussenzentrierung und Festlegung an der Polplatte mit Hilfe der Vorsprünge an der äussern Umrandung. Bei der Innenzentrie rung besitzt entsprechend die innere Umran dung Vorsprünge nach innen.
Fig. 6 zeigt, wie die radialen Vorsprünge einer Zentrierscheibe, beispielsweise diejenige von Fig. 1, spannungsfrei bezw. ohne erheb eiche Spannungen auf einem Tragring durch .Aufkleben festgelegt werden können.
Fig. 7 zeigt die Ausschnitte in der Pol platte D in Verbindung mit einer Schwing spule von länglichem Querschnitt. Diese Ausschnitte in der Polplatte erleichtern die Zentrierung. Man verliert zwar etwas an Kraftwirkung elektrodynamischen Ursprungs, was aber weitgehend durch die äusserst ge naue Zentrierung in .den beiden geraden Luftspalten und durch die Verdichtung des Feldes in diesen Luftspalten kompensiert wird.