CH619821A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Membran für elektroakustische Wandlersysteme, bestehend aus einem in der Einspannebene viskoelastischen Material, das eine geringe Rückstellelastizität aufweist. 40

Membranen dieser Art sind aus der DT-PS 2 236 374 bekannt. Sie dienen dazu, ein elektroakustisches Wandlersystem zu schaffen, das praktisch keinen mechanischen Kraftspeicher besitzt und abweichend von herkömmlichen elektro-akustischen Wandlern im wesentlichen dadurch gekennzeichnet 45 ist, dass es eine Membran mit weitgehend viskoelastischem Verhalten, eine elektromagnetische Mittenzentrierung für die Membran (DT-PS 1815 694) und kein schädliches Luftpolster vor oder hinter der Membran aufweist.

Die bekannte Membran besteht beispielsweise aus einem 50 mit einer Dispersionslösung auf Butadienbasis imprägnierten Strick- oder Kettenwirkstoff. Eine derartige Membran zeichnet sich durch eine grosse Brems- bzw. Widerstandshemmung bei vergleichsweise geringer Hemmung durch elastische Kräfte oder Trägheitskräfte auf, was beispielsweise zur Folge hat, dass 55 die Phasenbeziehungen zwischen den einzelnen übertragenen Frequenzen bei der Betrachtung des Wandlers als Transmissionsglied praktisch unverändert bleiben.

Die bisher zur Herstellung einer viskoelastischen Membran verwendeten Materialien weisen verschiedene Nachteile auf. 00 Ein Hauptnachteil besteht darin, dass die Dämpfungsmaterialien nur in einem bestimmten kleinen Temperaturbereich die erwünschte hohe Dämpfung, in den übrigen Temperaturbereichen dagegen eine geringe Dämpfung bewirken, so dass die Membranen nicht ausreichend temperaturstabil sind. Werden 05 dagegen dämpfungsstarke Füllmaterialien mit grösserer Temperaturabhängigkeit eingesetzt, dann reicht die mechanische Festigkeit dieser Materialien insbesondere an der Befestigungsstelle zwischen Schwingspule und Membran nicht aus, um ausreichend grosse Kräfte von der Schwingspule auf die Membran zu übertragen und damit den geforderten hohen Schalldruckpegel zu erzeugen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Membran der eingangs bezeichneten Art aufzuzeigen, die innerhalb eines wesentlich grösseren Temperaturbereichs die erwünschte hohe Dämpfung besitzt und trotzdem grössere Schalldruckpegel als die bekannten Membranen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Membran gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einem Mehrschichtkörper besteht, der wenigstens eine Schicht aus einem viskoelastischen Material mit einem innerhalb eines Temperaturbereichs von mehr als 10 °C nahezu gleichbleibenden maximalen Dämpfungsfaktor und wenigstens eine Schicht aus einer Folie mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 10 000 kg/cm2 aufweist.

Ein elektroakustisches Wandlersystem unter Verwendung einer derartigen Membran ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Membran an einem ortsfesten Teil befestigt und an eine Schwingspule gekoppelt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der beiliegenden Zeichnung perspektivisch dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Membran gemäss der Erfindung; und

Fig. 2 bis 3 drei Ausführungsbeispiele der elektroakusti-schen Wandler.

Die Membran besteht aus einem Mehrschichtkörper 1, dessen mittlere Schicht 2 aus einem Material besteht, das innerhalb eines weiten Temperaturbereichs von beispielsweise 0 °C bis 60 °C ein stark viskoelastisches Verhalten zeigt. Für die viskoelastische Schicht eignen sich vorzugsweise Dämpfungsmaterialien, die innerhalb eines breiten Temperaturbandes einen grossen Dämpfungsfaktor besitzen und beispielsweise als Entdröhnungsmittel für Blechkonstruktionen eingesetzt werden. Bekannt sind bereits Entdröhnungsmittel, die aus überwiegend amorphen Copolymerisaten aus Vinylestern von Fettsäuren mit zwei oder drei Kohlenstoffatomen und Äthylen oder Estern aus Alkoholen mit vier bis zwölf Kohlenstoffatomen und Acryl- und Maleinsäure, d. h. aus Copolymerisaten bestehen, die durch Copolymerisation von Monomeren hergestellt werden, deren Homopolymerisate sich in ihrer Einfriertemperatur um mindestens 20 °C unterscheiden (BE-PS 598 603). Noch besser geeignet erscheinen gewisse, ebenfalls bereits bekannte Pfropfpolymerisate, und zwar einerseits Pfropfpolymerisate von Styrol oder Styrol mit geringen Mengen einer copolymerisierbaren Carbonsäure oder Styrol/Acrylnitril-Gemische auf Vinylacetat/Äthylen-Copolymerisaten (DT-PS'en 1 301 662,1 301 664,1 301 665 und 1 301 666) und andererseits Styrol/Acrylnitril, Styrol oder Methacrylsäuremethylester auf Copolymerisaten aus Vinylacetat, geeigneten Estern ungesättigter, polymerisierbarer Carbonsäuren und einer ungesättigten, copolymerisierbaren Säure (DT-PS 1 301 663 oder DT-OS'en 1 694 225 bis 1 694 228).

Die viskoelastische Schicht der Membran besteht vorzugsweise aus einem Pfropfpolymerisat von Methacrylsäuremethylester oder Methacrylsäuremethylester/Acrylsäure auf Vinyl-acetat/2-Äthylhexylacrylat/Dibuthylmaleinat/Crotonsäure-Copolymerisaten. Durch geeignete Wahl und/oder Kombination der aufgepfropften Stoffe lassen sich Dämpfungsmittel herstellen, deren Dämpfungsfaktoren im Temperaturband von 0 °C bis 60 °C eine ihrem Maximalwert nahekommende Grösse besitzen und die daher zu Membranen führen, die bei allen in einem Lautsprechersystem vorkommenden Temperaturen praktisch gleich gute mechanisch-akustische Eigenschaften aufweisen.

Zweckmässig besteht die Membran aus einem Dreischich-

3 619821

tenkörper mit einer mittleren Schicht aus dem viskoelastischen In Fig. 2 ist ein elektroakustischer Wandler in Form eines

Material und mit zwei äusseren Schichten aus der Folie, die Lautsprechers dargestellt, der einen einzigen Topfmagneten 23

z. B. eine normale Polyester- oder Polyvinylfluoridfolie sein enthält, in dessen Luftspalt L zwei Schwingspulen hintereinan-

kann. der angeordnet sind, und der einen Permenenten 24 aufweist.

Mit solchen Membranen lassen sich elektroakustische 5 An einem hohen, zylindrischen, die Schwingspulen tragenden Wandlersysteme mit erheblich vergrösserter Tempraturunab- Schwingspulenring 25 ist eine Membran 26 gemäss Fig. 2 befe-hängigkeit und Abstrahlleistung herstellten, weil durch die äus- stigt. Der äussere Rand der Membran ist mittels eines am Topfseren Folien sichergestellt ist, dass auch bei Verwendung von magneten 23 befestigten Aussenrings 27 ortsfest eingespannt, weitgehend temperaturunabhängigen, mechanisch jedoch sehr Der Mittelpunkt der kreisförmigen Membran 26 kann ausser-wenig stabilen Dämpfungsmaterialien ausreichend grosse io dem mittels eines am Topfmagneten befestigten, nicht darge-Kräfte von der Schwingspule über die Folie auf das Dämp- stellten Stiftes ebenfalls ortsfest gehalten sein. In der Ruhelage fungsmaterial übertragen und dadurch wesentlich grössere ist die Membran etwa senkrecht zur Achse der Schwingspule Membranflächen als beim Weglassen der Folie in Schwingun- angeordnet.

gen versetzt werden können. Die abstrahlende Fläche der Membran 26 ist nicht auf den

Um zu vermeiden, dass die Membran bei Verwendung 15 im Inneren des Schwingspulenrings 25 angeordneten Mem-

gewisser Folien elastisch, insbesondere zugelastisch in der Ein- branteil begrenzt, sondern erstreckt sich auch auf die gesamte spannebene wird und daher als Kraftspeicher wirken kann, zwischen den beiden Ringen 25 und 27 angeordnete Membran,

wird in die Folie vorzugsweise ein Muster in Form von Oberflä- Innerhalb des Schwingspulenrings 25 ist die Membran 26 in chendeformationen eingeprägt, das die Zuglinien vielfach einer Ebene angeordnet. Die Mittenhaltung bzw. Zentrierung unterbricht. Hierdurch wird erreicht, dass einerseits die äusse- 20 der Membran 26 erfolgt in bekannter Weise (DT-PS 1815 694).

ren Folien der Membran bei geringster Zugelastizität praktisch Hinter der Membran 26 bilden die inneren und äusseren nur der Kraftübertragung dienen, während andererseits die ein- Polschuhe des Topfmagneten 23 schädliche Lufträume 28. Um zelnen Flächenelemente der Membran aufgrund der Wirkung dies zu vermeiden, kann der Topfmagnet gemäss Fig. 2a aus des Pfropfpolymerisates nahezu allein durch Reibungskopp- zwei ringförmigen Polschuhen 29,30 und einer Vielzahl von lung verbunden sind. 25 Permanentmagneten 31 gebildet werden, die in gleichmässigen

Als viskoelastische Materialien eignen sich insbesondere Abständen auf einem Kreisbogen angeordnet sind und Zwi-Pfropfpolymerisate von Methacrylsäuremethylester oder Meth- schenräume 36 frei lassen. Die Polschuhe bestehen aus einem acrylsäuremethylester/Acrylsäure auf Vinylacetat/2-Äthylhe- Sintermetall, das elektrisch leitend und gegenüber Luft durch-

xylacrylat/Dibutrylmaleinat/Crotonsäure-Copolymerisaten. An lässig ist.

die mittlere Schicht 2 schliesst sich nach aussen je eine Schicht 30 Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von

3 bzw. 4 aus einer mechanisch stabilen Folie, z. B. einer Poly- der Ausführungsform nach Fig. 2a dadurch, dass die Luftspalte ester-, Polycarbonat- oder Polyvinylfluoridfolie mit einem Elasti- L einerseits von je zwei äusseren Polschuhen 29a, 30a von Per-

zitätsmodul von mehr als 10 000 kg/cm2 an. Als Folienmateria- manentmagneten 31 und andererseits von einem als Polschuh-

lien eignen sich insbesondere die unter den Warenzeichen ring 33 ausgebildeten Kern begrenzt sind, der mit Hilfe von

«Mylar», «Makrofol» und «Tediar» bekannten Kunststoffe. 35 nicht dargestellten, aus unmagnetischem Material bestehenden

Die Dicke der Schichten 3 und 4 ist im Vergleich zur Dicke Streben an den Polschuhen 29a, 30a befestigt ist. Hierdurch der Schicht 2 im allgemeinen relativ klein. Während die Schich- ergibt sich der Vorteil, dass die in Fig. 2 mit 28 bezeichneten,

ten 3 und 4 beispielsweise eine Dicke von 0,01 bis 0,04 Millime- eingeschlossenen Lufträume fehlen. Im Bedarfsfall kann ein ter aufweisen können, beträgt die Dicke der Schicht 2 Vorzugs- von dünnen Streben 34 gehaltener Stift 35 vorgesehen sein, der weise etwa 0,2 bis 0,4 Millimeter. 40 den Mittelpunkt der Membran 26 ortsfest fixiert, so dass die

Die Herstellung der erfindungsgemässen Membranen Membran beim Betrieb sowohl zwischen den beiden Ringen 25

erfolgt beispielsweise auf die folgende Weise: Zwei ebene oder und 27 als auch zwischen dem Ring 25 und dem Stift 35

mit einem Prägemuster versehene Heizplatten werden mit je schwingt. Im Zustand der erwarteten maximalen Auslenkung einer Folie belegt und zwischen die Folien wird eine abgewo- der Schwingspule ist die Membran so angeordnet, wie es in gene Menge des Pfropfpolymerisats gegeben, das auch die 45 Fig. 3 durch die gestrichelte Linie 26a angedeutet ist. In dieser

Eigenschaften eines Schmelzklebers aufweist. Anschliessend Lage ist die Membran nicht in sich gedehnt, so dass sie auch in werden die Heizplatten in Abhängigkeit vom verwendeten dieser Lage keinen elastischen Kraftspeicher bildet. Pfropfpolymerisat auf eine Temperatur von beispielsweise 140

bis 180 °C erhitzt und gleichzeitig oder danach mit einem kon- Die anhand Fig. 2a und 3 beschriebenen Wandler stellen stanten Druck von beispielsweise drei bis vier Atmosphären 50 Lautsprecher mit Schwingspulen dar, wobei die Bewegung der zusammengedrückt. Hierbei beginnt das Pfropfpolymerisat zu Membran durch Bremshemmung bzw. widerstandsgesteuert schmelzen und sich unter immer grösserer Annäherung der bei- (resistance controlied) erfolgt. Dies ist eine Folge der geringen den Heizplatten auszudehnen, bis es innerhalb von einigen Masse der angetriebenen Teile des Wandlers, ferner der wirk-

Minuten zwischen den beiden Heizplatten gleichförmig verteilt samen Abwesenheit einer elastischen Hemmung bzw. von ist und die erwünschte Schichtdicke aufweist. Abschliessend 55 Federwiderständen (compliance) innerhalb der Membran 26

werden die beiden Heizplatten abgeschaltet und voneinander und der anderen auf die Spulen wirkenden Elemente und des entfernt, so dass die Membran herausgenommen, im Bedarfsfall Umstands, dass zum Antrieb und zur Zentrierung der Spulen zugeschnitten und an die Schwingspule angekoppelt werden die im deutschen Patent 1815 694 beschriebene Einrichtung kann. vorgesehen ist.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

619821 PATENTANSPRÜCHE

1. Membran für elektroakustische Wandlersysteme, bestehend aus einem in der Einspannebene viskoelastischen Material, das eine geringe Rückstellelastizität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Mehrschichtkörper (1) 5 besteht, der wenigstens eine Schicht (2) aus einem viskoelastischen Material mit einem innerhalb eines Temperturbereichs von mehr als 10 °C nahezu gleichbleibenden maximalen Dämpfungsfaktor und wenigstens eine Schicht (3 oder 4) aus einer Folie mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 10 000 kg/cm2 î o aufweist.

2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass das viskoelastische Material aus einem Pfropfpolymerisat von Methacrylsäuremethylester oder Methacrylsäuremethyl-ester/Acrylsäure auf Vinylacetat/2-Äthylhexylacrylat/Dibutyl- 5 maleinat/Crotonsäure-Copolymerisat besteht.

3. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Folie aus einer Polyester-, Polycarbonat- oder Polyvi-nylfluoridfolie besteht.

4. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 20 dass sie eine mittlere Schicht (2) aus viskoelastischem Material und beidseitig zwei äussere Schichten (3 und 4) aus einer Folie enthält.

5. Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass die mittlere Schicht (2) eine Schichtdicke von 0,2 bis 0,4 25 Millimeter und jede äussere Schicht (3,4) eine Schichtdicke von 0,01 bis 0,04 Millimeter aufweist.

6. Verwendung der Membran nach Anspruch 1 in einem elektro-akustischen Wandlersystem, wobei die Membran an einem ortsfesten Teil befestigt und an eine Schwingspule 30 gekoppelt ist.