Elektrodynamischer Breitbandlautsprecher mit einem 1Vlembransystem aus mehreren Teilmembranen Gegenstand der Erfindung ist ein elektrodynami scher Breitbändlautsprecher mit einem Membran system aus mehreren Teilmembranen.
Der Lautsprecher wird hier Einweg- oder Mehr weglautsprecher genannt, je nachdem, wie viele Teil- membraneni, die vorzugsweise je ein bestimmtes Fre quenzband ausstrahlen, unimittelbar an die Schwing spule angeschlossen sind.
Infolge der technischen Entwicklung werden Laut sprecher benötigt, die zur Wiedergabe von tiefen und hohen( Tönen gleicherweise geeignet sind. Die soge nannten Breitband:lautsprecher werden in den letz ten Jahren. im allgemeinen hauptsächlich derart her gestellt, dass zur übertragung der verschiedenen, Ton frequenzen womöglich eine durch eine einzige Schwingspule betätigte Membrane oder ein Mem- bransystem angewendet wird.
Bei der Verwirklichung der Wiedergabe von tie fen 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 Grup pen unterteilt werden, wobei ihr Grundgedanke darin besteht, dass infolge der bei zunehmenden Frequenzen entstehenden Dämpfung der im Material der sich fortpflanzenden:
tranisversalen Schwingun gen sowie infolge der endlichen Fortpflanzungls- geschwindigkeit derselben, der Radius des mit grösster Amplitude schwingenden ringförmigen kegelstumpf- mantelartigen Strahlelementes sich immerhin der durch den Schwingspulenrad:ius bestimmtem gering sten Abmessung nähert. Hierdurch entsteht eine dop pelte Aufgabe. Zwecks.
Erhöhung des Strahlungs widerstandes sollte die Abmessung der mit grösster Amplitude schwingenden Membrane, die dann in der Nähe der Schwingspule angeordnet ist, erhöht wer den. Damit die Schwingspule durch die mechanische Impedanz, bedingt durch die Bewegung derjenigen Massen, welche sich ausserhalb des mit grösster Am plitude schwingenden Membranteiles befinden, nicht belastet wird, müssen die der Schwingspule fernen, das heisst mit geringerer Amplitude schwingenden Teilmembranen von der Schwingspule zweckmässig vollständig, oder mindestens teilweise,
mittels zwi schengeschalteter federnder Elemente abgetrennt wer den. Die Erhöhung der Abmessung der 'm der Nähe der Schwingspule befindlichen Membrane wird mit tels eines zwischengeschalteten inneren Membrantei- les angestrebt, während zur Absonderung der ausser der Schwingspule angeordneten Teilmembranen ein gepresste federnde Wellenringe, die aus dem Mem- branmaterial ausgebildet sind, angewendet werden,.
Bei der ersten Gruppe kann die Membrane durch einen oder durch mehrere federnde Wellenringe un terteilt sein, doch leibt dies im Wesen eine Einweg ausführung: Bei der zweiten Gruppe ist zur übertra- gung von höheren Tönen eine besondere Teilmem brane vorgesehen.
Hierdurch entsteht ein sogenann- ter Doppelwegsprecher. Bei dieser Gruppe wird' die überlappung der durch die grosse und kleine Mem brane zu übertragenden Frequenzbänder durch ent sprechende Wahl der Verhältnisse der beiden Mem- branmassen sowie der Feder gesichert.
Bei der drit ten Gruppe - die ebenfalls eine Doppelwegausfüh- rung ist - wird die überlappung anstatt durch federnde Ringe durch entsprechende Wahl der Fort pflanzungskonstante zustande gebracht.
Ein gemeinsamer Nachteil dieser Ausführungen besteht darin, dass die mechanische Impedanz der zur Zentrierung des Membransystems dienenden Zentrier- scheibe infolge der unmittelbaren: Verbindung mit dier Schwingspule bei höheren Frequenzen eine wesent liche Belastung bzw. Dämpfung veranlasst. Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieses Nachteiles.
Der elektrodynamische Breitbandlautsprecher mit einem Membransystem aus Teilmembranen ist erfin dungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass das Mem- bransystem aus mindestens zwei durch Zwischen Fügung mindestens eines federnden Wellenringes mit einander verbundenen Teilmembranen besteht und dass an die Verbindung des federnden Wellenringes ( Grundwellenring )
und einer an denselben von aussen her angeschlossenen Teilmembrane eine Zen trierscheibe und an die Verbindung des Grundwellen- ringes und mindestens einer inneren Teilmembrane die Schwingspule angeschlossen ist.
Die Erfindung wird, anhand der beigeschlossenen Zeichnungen näher beschrieben: Fig. 1 bis 3 zeigen in schematischer Darstel lung bekannte Breitbandlautsprecherausführungen mit einer einzigen Schwingspule.
Fig. 4 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Lautsprechers mit einer inneren und einer äusse ren Teilmembrane.
Fig. 5 stellt ein Ausführungsbeispiel des Laut sprechers mit einer äusseren und: zwei inneren Teil membranen dar. Die Bezugszeichen sind in allen Figuren gleich.
Wie aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich, bezeichnet 1 die kegelstumpfmantelförmig ausgebildete. äussere Teil membrane, 2 eine innere Teilmembrane, 3 die Zen trierscheibe, 4 einen federnden Wellenring und 5 die Schwingspule samt Wicklung.
Eine gemeinsame Eigenschaft dieser Ausführun gen besteht darin, dass die Zentrierscheibe 3, ohne Zwischenfügung von federnden Elementen, starr urid unmittelbar an die Schwingspule 5 angeschlossen ist, wodurch - wie dies vorangehend erläutert wurde die mechanische Impedanz des Systems unvorteilhaft beeinflusst wird und bei zunehmenden Frequenzen eine Amplitudendämpfung und eine schwächere über tragung der honen Töne erfolgt.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind beide Teilmem branen 1 und 2 durch den, federnden Wellenring 4 - welcher aus einem einzigen oder aus mehreren halbwellenförmigen Ringen bestehen kann - verbun den, und zwar derart, dass die Zentrierscheibe 3 an den Wellenring 4 (im folgenden Grundwellenring) von aussen: und die Schwingspule an denselben von innen angeschlossen ist. Bei dieser Ausführung - die einer Doppelwegausführung entspricht - ist die Zentrier scheibe 3 von der Schwingspule 5 durch den Grund wellenring 4 abgetrennt.
Hierdurch sind die Auswir kungen der Belastung, die infolge der mechanischen Impedanz der Zentrierscheibe 3 bei der Schwingspule 5 und der Teilmembrane 2 bei höheren Frequenzen entsteht, mit Sicherheit beseitigt. Bei dieser Konstruk tion werden die tiefen Töne durch die Teilmembrane 1 und die höheren durch die Teilmembrane 2 über tragen. Der Grundwellenring 4 kann zweckmässig aus dem Werkstoff der Teilmembrane 1 ausgebildet wer den.
Da dieser starrer ist, werden die beiden Teilmem branen voneinander bzw. die Zentrierscheibe 3 von der Schwingspule 5 und der Teilmembrane 2 bei höheren Frequenzen wirkungsvoller getrennt. Der Grundwellenring kann natürlich aus einem Stück mit der Zentriersch:eibe bestehen.
Die innere Teilmembrane 2 kann domartig aus geführt werden. Bei dieser Ausbildung wird die kol benartige Bewegung der mittleren Teilmembrane auch bei höheren Frequenzen gefördert. Diese innere Teil membrane 2 kann mit dem Schwingspulenkörper 5 einen einzigen zusammenhängenden Bauteil bilden. Bei einer anderen Ausführungsform können die innere Teilmembrane 2 und der Grundwellenring 4 und eventuell auch eine äussere Teilmembrane aus einem einzigen Stück ausgebildet werden.
Die Federkonstante des dlie Teilmembranen 1 und 2 trennenden Grundwellentringes 4 wird derart ge wählt, dass sich bei tiefen Frequenzen beide Teilmem- branen in gleicher Phase bewegen.
Die Bestimmung der Kreuzungsfrequenz erfolgt durch in Betrachtnahme der Massen der beiden Teil membranen 1 und 2 und der Federkonstante des Grundwellenrnges 4.
Zur Erzielung einer gleich. mässigen Frequenzübertragung bzw. Frequenzeharak- teristik wird der die Teilmembranen 1 und 2 tren nende bzw. verbindende Grundwel'lenring 4 entspre chend gedämpft, das heisst, die Verlustwiderstände der einzelnen federnden Ringe werden entsprechend erhöht.
Der Ansatz der äusseren sogenannten grossen Teil membrane 1 ist in an sich bekannter Weise unter Zwischenfügung eines Wellenringes 6 mit dem Laut sprecherkorb verbunden. Die grosse Teilmembrane 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 Teilmern braven können Geraden oder Kurven sein.
Wird bei der Ausführung mit einer inneren Teil membrane, also bei einer Doppelwegausführung ge mäss Fig. 4, eine gleichmässige Frequenzübertragung gefordert, so muss der innere, zweckmässig kegelför mige Strahlerbeil 2 mit einem verhältnismässig grossen Durchmesser Dz ausgebildet werden, so d'ass der selbe ungefähr 40 % des Durchmessers Dl der grossen Teilmembrane beträgt. Auf diese Weise wird erzielt, dass die.
Frequenzen über 3-4 kHz durch die Teil membrane 2 übertragen werden. Da der Durchmesser der Schwingspule 5 durch den Anschlussdurchmesser Dz der Teilmembrane 2 bestimmt ist, entsteht als Folge ein grosser und schwerer, also kostspieliger Magnetkreis..
Ein weiteres Problem ergibt sich bei dieser Aus führung daraus, dass die Teilmembrane 2 infolge des verhältnismässig grossen Durchmessers D, bei höhe ren Frequenzen über 10 kHz eine scharfe Richtwir- kung ausübt. Auch die Abmessung der Teilmem brane 2 sowie die Schwingmassen ergeben sich ver- hältnismässig zu gross. Durch die grosse mechanische Impedanz wird bei höheren Frequenzen eine sinkende Frequenzcharakteristik veranlasst.
Dieses Problem wird anhand: einer Weiterentwick lung des erfindungsgemässen Lautsprechers dadurch beseitigt, dass die innere Teilmembrane aus zwei: Tei len ausgebildet und dementsprechend in einem einzi gen Korb ein mechanisch gekreuzter Dreiweglautspre- eher erhalten wird. Ein Ausführungsbeispiel des wei terentwickelten Lautsprechers ist in Fig. 5 dargestellt und im folgenden näher erläutert.
In diesem Fall wird an den Anschlusspunkt des Grundwelleniringes 4 und der Schwingspule 5 ausser der zweckmässig domför mig ausgebildeten Teilmembrane 2 eine zusätzliche Teilmembrane 7 angeschlossen.
Bei der Dreiwegausführung, bei welcher - wie oben erwähnt - die äussere Teilmembrane 1 in meh rere Teile unterteilt werden kann., wird erzielt, dass durch die Teilmembrane 1 die tiefen Töne im Be reich von der unteren Grenzfrequenz bis etwa 4 kHz übertragen werden;
bei höheren Frequenzen, etwa bis 10 kHz, wird' der Hauptanteil der über- tragung durch die Teilmembranen 2 und 7 über nommen, und die höchsten Töne, über dierser Grenze bis zur Grenze der Hörbarkeit, werden durch die Teilmembrane 2 übertragen.
Zur Erzielung der vorangeführten Wirkungen wird das Verhältnis des Durchmessers D1 der grossen TeB- membrane 1 zu dem Durchmesser D2 der inneren, zweckmässig domartig ausgebildeten Teilmembrane
EMI0003.0037
und das Verhältnis zu dem Durchmesser D3 der zu sätzlichen Teilmembrane
EMI0003.0040
gewählt.
Wie bekannt, ist die Richtwirkungscharakteristik der Membrane ausser vom Fortpflanzungskoeffizien- ten auch vom Krümmungsradius und der Tiefe der Teilmembranen abhängig. Zur Erzielung einer richt- wirkungsarmen Strahlung wird der Krümmungs- radius verhältnismässig gering und auch die Tiefe zweckmässig niedrig gewählt. Die Versuche haben ge zeigt, dass z.
B. bei einem Lautsprecher mit einem Nenndurchmesser von 165 mm und einem Durch messer D1 = 120 mm ein Krümmungsradius von 80 mm und! eine Tiefe der äusseren Teilmembrane hl = 25 mm gute Ergebnisse gebracht hat.
Zur Herabsetzung der in der Umgebung der Kreuzungsfrequenz der Teilmembranen 1 und 7 ent stehenden Interferenz wird die Teilmembrane 7 zweckmässig derart ausgebildet, dass die Krümmung derselben möglichst der Krümmung der Teilmem braue 1 folgt.
Aus. ähnlichen Gründen ist es zweck mässig, die Höhenverhältnisse der einzelnen Teihnem- brauen derart zu bestimmen, dass das Verhältnis der Höhe h1 der Teilmembrane 1 zur Höhe h3 der Teil membrane 7
EMI0003.0075
und zur Höhe h, der Teilmembrane 2
EMI0003.0077
beträgt. Die einzelnen Teilmembranen können natürlich mit den übrigen Teifmembranen durch federnde Ele mente verbunden sein, so kann z.
B. der obere Ab satz der zusätzlichen Teihnembrane 7 oder ein inne rer Teil desselben an der mitsprechenden Teilmem brane 1 abgestützt werden.