CN105228059B - 具有一体化金属加强构件的扬声器和被动辐射器的悬边 - Google Patents

Abstract

具有一体化金属加强结构的悬边，可以由普通悬边加上表面胶合的金属支撑加强部分制成，也可以直接由模具制成带内部金属加强支撑梁或者芯层的悬边，其中表面或内部金属加强支撑梁可以由铍青铜等耐疲劳导体制成，可以是音圈引线的部分，并且可以取代扬声器的端子板。

Description

具有一体化金属加强构件的扬声器和被动辐射器的悬边

技术领域：一种悬边(英文surround，也称“边”、“折环”，是振膜、振动板等振动部件与支架等固定部分的柔性连接悬挂部件，通常用橡胶等材料制成，故俗称“橡胶边”)的改进设计，具有一体化金属加强构件的扬声器和被动辐射器的悬边，可以用作扬声器和被动辐射器振膜的气密悬挂支撑系统。也可以用于其它振动部件与固定部件的柔性气密连接。

背景技术：随着小型可携带音响系统的普及，小型音箱的设计日益普遍，研究日多，而为了小型化，被动辐射器式设计成为首选。相关研究可以参考US7,568,552，US6,658129，US6,658,129等Litovsky、Philips和Sahyoun等的发明。其中Sahyoun提出了双悬边方案，见附图1。是为了解决单悬边时，辐射器上下运动时上半周与下半周受到悬边的不同弹性力的非线性问题。而Philips提出的方案是多个密闭的气室环来提供额外的气压阻尼来改善辐射器振动的阻尼，进而改善音质，如附图2所示。而Bose公司的Litovsky提出了支撑梁的方案来改善辐射器的支撑及阻尼，抑制分割振动，见附图3。这些研究都是为了改善辐射器的支撑和阻尼，其根本原因就在于，由于音箱小型化，但又要能够发出较低的低频声波，目前的设计普遍采用的是只用悬边支撑的平板辐射器，很少用传统的扬声器型，同时具有弹波和悬边支撑的被动辐射器了。并且为了延伸低频的响应，辐射器的调谐频率很低，因而辐射器的质量较大，如此一来，辐射器单用悬边来悬挂支撑就很困难了，辐射器的不规则运动或摇摆wobble较为明显，低音重放效果一般。因此大质量辐射器仅用悬边支撑控制定心就成为一个技术难点，同时也是目前研究的一个热点。

而在扬声器方面，为了适应消费电子的“薄”“轻”的潮流，采用无弹波、仅用悬边来悬挂定心的设计开始使用，尤其是在超薄平板扬声器方面。但如此一来，原本主要由弹波起的定心功能，就只能由悬边来提供，对悬边的定心能力的要求提高了很多。

而本人在先的专利申请201410221525.8，“具有气密气室的扬声器和被动辐射器的悬边”，由两条普通的橡胶边反向贴合在一起，即两条边的内外接触部位完全胶合，而且在形成的环状空气柱中，均布着四个橡胶材料制成的气密隔断，隔断与上下橡胶边的接触面以柔性胶水气密性胶合，形成四个相互隔绝与外界也隔绝的气密性气室。该设计的气密性多气室悬边使用在被动辐射器或主动式扬声器上时，例如胶合上平板振动板时，如果振动部件如振动板有横向运动趋势时，首先是各个隔断会受到拉伸或挤压，产生弹性反作用力，抑制阻尼振动板的横向运动趋势。同时，振动板的横向运动会挤压或拉伸各个气室，譬如振动板向其中一个气室方向向下运动时，下面的气室受到挤压，气压加大，产生向上的阻尼力；同时上面的气室受到拉伸，内部气压降低，产生向上的阻尼力，两个气室的阻尼力相加合成一个向上的阻尼力，与各个隔断产生的阻尼力一起，很好地阻尼抑制振动板向下的运动。

但在进一步实验中，发现“具有气密气室的扬声器和被动辐射器的悬边”用在超薄平板扬声器中时，在薄型设计中，锦丝线即音圈向外的引线，走线有一定困难，易于产生异常音，不利于生产。而且引线的重量分布在振动系统中带来了不对称性，尤其在小型扬声器单元上影响更为显著。而且在无弹波设计中，“具有气密气室的扬声器和被动辐射器的悬边”的定心能力仍然不足够，有待改善。

而在被动辐射器上，进一步实验发现前述的具有气密气室的悬边，仍有改善的空间。原因如下：为了获得低的调谐频率，辐射器的质量很大，普通橡胶边完全无法支撑定心，即使采用前述的本人在先申请的具有气密气室的悬边设计，支撑定心问题大为改善，但仍然无法完全避免振动板的摇摆，仍然有一定的失真。

发明内容：根据试验分析，发现Litovsky的支撑梁式设计改善支撑的效果明显，但并不理想，一是安装复杂，要单独胶合固定四个支撑梁，增加了不良率。二是弹簧钢制成的支撑梁与悬边胶合在振动板的上下两个面上，加上悬边和支撑梁的凸起的高度，整个振动系统的高度增加不少。不利于设计薄型扬声器或辐射器。三是弹簧钢制成的支撑梁裸露在外，形成了一段自由振动的琴弦，在其共振频率上产生共振，产生失真。

针对目前技术的不足，本发明设计出一个新的，同时具有支撑梁式设计改善支撑的效果(Litovsky方案的技术效果)，又具有有效地解决薄型扬声器引线困难的问题的，具有内部支撑梁加强，而且支撑梁同时可以是音圈引线的一部分的悬边的设计方案。此方案是在悬边的内表面(当然也可以是外表面，但考虑外观，优选内表面)，贴合有若干个由铍青铜、磷青铜等耐疲劳金属导体制成的支撑梁。支撑梁呈带状，由悬边的内缘，经悬边的凸起部，到悬边的外缘。支撑梁的内侧端，即靠近振膜端，伸出悬边的内缘的表面，可以与贴合在振膜内表面的音圈导线焊接连接。支撑梁的外侧端，靠近扬声器支架的一端，伸出悬边外缘表面，可以焊接导线，连接到支架上的端子板上。作为特例，支撑梁的外侧一端，可以直接露出悬边的外边缘部分的上表面，形成连接端子，直接起到压接或者插接的免焊(如果悬边材料采用耐热树脂材料，也可以焊接)接线端子板的作用。这些由铍青铜、磷青铜等耐疲劳导体制成的支撑梁，一方面起到与Litovsky方案的支撑梁相仿的，横向支撑梁的作用。即振动板发生“摇摆”运动，产生横向位移趋势时，这些由铍青铜、磷青铜等耐疲劳导体制成的支撑梁受到压迫或拉伸，其弹性力抑制阻尼所谓的“摇摆”运动趋势。

同时，由于在振动板和悬边这段距离，音圈的引线固定在振动板下表面，然后在振动板边缘连接到导体支撑梁的内侧端，经过支撑梁，由支撑梁外侧端在连接到扬声器的端子，进而与外电路如功放等连接，无需考虑传统设计中引线上下振动所需要的高度，也无需担心打线的问题，因而可以降低扬声器的整体高度。同时降低由引线(锦丝线)引致的不良率，也可以减小线径，因为引线不会大幅振动了；此点对于小口径扬声器尤其关键，因为一方面减少了振动质量，更为关键的是减少了引线质量对振动系统的对称性的破坏。此技术效果与把锦丝线编织到弹波里面的设计的技术效果相仿，异曲同工。但本设计同时还有支撑梁加强定心的作用。进一步来说，露出于悬边的外边缘部分的外表面的，内置铍青铜支撑梁的一端(靠近支架的一端)可以取代扬声器的端子板，一物三用。

与Litovsky方案相比，一是本设计获得了更小的高度，仅相当于振动板的厚度(悬边反贴，即悬边的凹面向上)，或者相当于振动板厚度加上悬边高度(悬边正贴)。而Litovsky方案的振动部分的高度是振动板的厚度加上悬边凸起高度再加上支撑梁的凸起高度，通常这样是振动板厚度的三倍左右，在当前追求设计薄、小的情势下，此点尤为关键。而且实用情况下，本设计中支撑梁与悬边一体化仅为一个元件(悬边)，一个胶合工序(胶合悬边)。而Litovsky方案是悬边加上四个支撑梁，共五个元件，两个工序(胶合悬边和胶合支撑梁)。因此本设计实现了要素省略，可以减少安装工序和不良率，而且也可以避免支撑梁裸露在外，形成一段琴弦，在其共振频率上产生共振问题。同时。本设计的支撑梁同时可以是音圈引线的一部分，进一步可以取代扬声器的端子，属于多个要素组合的发明。

本设计的方案可以把支撑梁直接浇注在悬边内部，形成一体化的支撑梁悬边，仅在两端露出悬边，方便接线。在应用到被动辐射器上时，因为不需要引线，支撑梁可以完全胶合或浇注在悬边表面或内部。

并且可以和本人在先申请的201410221525.8，“具有气密气室的扬声器和被动辐射器的悬边”，的设计方案结合，形成带支撑梁的具有气密气室的扬声器和被动辐射器的悬边，即把由铍青铜、磷青铜等耐疲劳金属导体制成的支撑梁浇注在隔断处，加强横向支撑。应用于扬声器时，支撑梁的两端露出悬边外，起到音圈引线的部分作用。作为特例，支撑梁的外侧一端，直接露出悬边的外边缘部分的上表面，形成连接端子，直接起到压接或者插接的免焊(如果悬边材料采用耐热树脂材料，也可以焊接)接线端子板的作用，省略端子。

如上所述，一方面是采用与悬边相同或不同的弹性材料制成的气密隔断加上由镀青铜、磷青铜等耐疲劳导体制成的支撑梁，产生对振动板横向运动的阻尼抑制；另一方面是因各个独立气密气室因受到挤压拉伸，引致内部气压增大或降低，产生横向运动的反作用力，产生对振动板横向运动的阻尼抑制。两种阻尼抑制效果的叠加作用下，振动板的横向运动，也即rocking mode或wobble，得到了非常好的抑制阻尼，也就减少了失真，辐射器的低音重放效果也大为改善。

同时由于振动板传递到悬边上的声波，依然受到气室内空气的阻尼，philips和sayhoun方案的空气阻尼改善音质的技术效果仍然存在，并且由于各个气室是气密的，各自独立的，阻尼效果更好。

同时，由于上下两片悬边是相同的且是反向贴合的，这样合成的悬边具有良好的上下形状对称性，也就改善了使用单悬边时，由于形状上下不对称产生的非线性问题。

进一步改进方案，支撑梁也可以改用小段的弹簧，放在小的橡胶园片的外径柱面上，然后胶合在悬边的凹位里，形成弹簧加橡胶的加强筋型支撑梁。也可以不用橡胶园片，单用四个或更多个小段弹簧，均布胶合在悬边的凸起部的凹位表面。也可以把小段的弹簧放在本人在先申请的201410221525.8中所述的气密性隔断处，或者浇注在所述的气密性隔断内部。

进一步改进的方案，可以把支撑梁扩展为支撑骨架或芯层，即用弹簧钢丝织成的丝网，模压定型为悬边形状、大小，然后放入模具，浇注橡胶等弹性树脂，形成具有金属内芯加强的悬边。而钢丝网芯层也可以改用弹簧钢薄板或以其制成冲孔网板替代。所述的芯层也可以贴合在悬边的表面。

同时，本发明的设计的悬边，可以是被动辐射器的悬边，也可以是主动的，即普通扬声器的悬边。同时悬边的形状也可以是常见的其它形状：如跑道形、椭圆形和矩形等。同时，本设计也可以简单地移用在任何需要对振动板或振动部件的不规则运动进行阻尼抑制的场合。本发明设计的具有金属加强结构的悬边可以由普通悬边加上表面胶合的金属支撑加强部分制成，也可以直接由模具制成带内部金属加强支撑梁或者芯层的悬边，其中表面或内部金属加强支撑梁可以是音圈引线的部分，并且可以取代扬声器的端子板。

附图说明

图1是Sayhoun的US6，044，925专利的附图7，编号已经改用本专利的编号，1是在上下两个反向贴合的悬边3.1和3.2之间形成的气室，5是振动板，7是音箱箱壁。

图2是Philips US6，658，129专利的附图2，编号已改变。由5.1和5.2构成了振动部分，即振动板和附加振动质量，有多条相互反贴的悬边3.1、3.2、3.3、3.4与振动质量5.2一起形成了两个1.1和1.2环形气室，7是音箱箱壁，T方向是振动板5理想纵向运动的轴向。

图3是Litovsky的US7，568，552专利的附图3A和3B，编号有改变。3为悬边，5是振动板，6是支撑梁，7是音箱箱壁。

图4是目前单用悬边支撑的平板扬声器的示意。3是悬边，5是振动板，7是音箱箱壁，8是音圈引线，9是音圈，10是端子，12是音箱接线，13是接线穿出音箱箱壁的穿孔，14是音箱外空间，15是音箱内空间。图5是本发明的基本方案的示意图。3是悬边，5是振动板，6是悬边内置的金属导体支撑梁，其中10是露出悬边外表面的两个支撑梁的一端，形成两个端子，8是音圈引线，9是音圈，12是音箱接线，14是音箱外空间，15是音箱内空间。

图6是本发明另一方案的示意图。上面是悬边的上表面的视图，中间是悬边下表面的视图，下面是A-A剖面图。其中3是悬边，6是贴合在悬边表面的金属支撑梁，四个金属支撑梁均布在悬边的下表面上。

图7是本发明的对图6方案进一步改进的示意图。悬边的上下表面视图与图6相仿，省略，仅画出支撑梁局部的剖面图。3是悬边，6是贴合在悬边表面的金属支撑梁，其中6.1是金属支撑梁露出悬边的两个端头，用以分别连接音圈和扬声器的端子，如此支撑梁起到了部分音圈引线的作用，与将锦丝线编织进弹波的设计有异曲同工的效果，省略引线需要考虑的高度，也无须担心打线的问题。同时音圈导线贴合在振动板表面，不再大幅振动，因而可以减少线径，减少振动质量，同时减少引线对振动系统对称性的影响。

图8是本发明使用内置金属导体支撑梁作为音圈引线的部分，而且取代扬声器端子的示意图，上图是悬边上表面视图，下图是AA剖面图。其中，3是悬边，6是悬边内置的金属导体支撑梁，6的内侧端头6.1伸出悬边，用于连接音圈，6的外侧端伸出悬边的上表面，形成端子10，取代传统的扬声器的端子，可以连接外电路如功放等，10可以设计为需要的形式，如插针，插孔，焊片等。

图9是本发明的使用弹簧加橡胶园片作为加强筋型支撑梁的局部剖面示意图，悬边的上下表面视图与图6相仿，省略，仅画出支撑梁局部的剖面图。3是悬边，6是小段弹簧，11是厚度1mm的橡胶园片，弹簧刚好套在园片的外缘柱面上，然后一起胶合在悬边凸起部的凹位表面。

图10是图9的弹簧的放大示意图。

图11是本发明用于改进在先申请的示意图。上面是悬边上表面的顶视图，中间是AA剖面图，下面是BB剖面图。由两条反向贴合的边3.1和3.2形成多气密气室的悬边，其中3.1和3.2是上下两条互相反置的悬边，以胶完全气密贴和在一起，而且在形成的环状气环内，有四个气密隔断2.1、2.2、2.3和2.4，形成四个与外界隔绝的气密性气室1.1、1.2、1.3和1.4，且各气室互相之间也是气密的，各个隔断的外侧柱面上包裹着由弹簧钢制成的支撑梁6，。

图12是图11方案的实现方案例的示意图。上面是悬边下表面的视图，下面是AA剖面图。模制成具有内置金属支撑梁的单悬边，两个单悬边反向贴合即可得到图11所示的带内置金属支撑梁的，具有多个独立气密气室的悬边。

图13是用弹簧钢丝网为加强芯层的示意图，模压制成如图中上图所示的弹簧钢丝网，放入模具中，浇注橡胶等树脂，即可得到下图所示的具有内置弹簧钢丝网芯层6加强的悬边3

具体实施方式

实施例1

参考附图5和图8，由四个0.1mm厚×2mm宽的铍青铜带条的金属支撑梁均布浇注在外径为50mm的橡胶悬边内部，其中两个铍青铜带的外侧端伸出悬边外缘的上表面，形成两个Φ2×1mm高的柱台形压接端子10，可以连接功放。铍青铜金属支撑梁的内侧端头伸出悬边内边缘的下表面，形成2mm宽5mm高的接线位6.1，用于焊接音圈导线。音圈导线沿着音圈骨架上到振动板的下表面，胶合在振动板的下表面上，在振动板的边缘，音圈导线焊接在铍青铜的内侧接线位6.1上。如此，制成两英寸扬声器，厚度远小于普通设计，而且无锦丝线打线的担忧。而金属支撑梁加强了横向定心能力，低音有明显改善，失真降低。而且位于扬声器上表面的端子，可以如图5所示，直接在音箱外部空间14内接线，不需要像传统设计那样如图4所示在音箱内部空间15内接线后穿过音箱壁，形成箱壁上的穿线孔13，必须对穿线孔13进行气密性补胶或其他密封处理，防止漏气，操作比较困难。本设计接线方便，不会破坏音箱的气密性，也无须担心音箱内走线不良产生杂音的问题。

实施例2

参考附图11和图12，由两条如图12所示的橡胶边3.1和3.2反向贴合在一起，即两条边的接触部位完全胶合，在形成的环状空气柱中，均布着四个橡胶材料制成的隔断2.1、2.2、2.3和2.4，隔断的外缘柱面包裹着由两个半圆状的弹簧钢构成的支撑梁6，上下橡胶边3.1、3.2的接触面以柔性胶水气密性胶合，形成四个相互隔绝与外界也隔绝的气密性气室1.1、1.2、1.3和1.4。本设计的气密性多气室悬边使用在被动辐射器或主动式扬声器上时，例如胶合上平板振动板时，如果振动部件如振动板5有横向运动趋势时，首先是各个隔断2和支撑梁6会受到拉伸或挤压，产生弹性反作用力，抑制阻尼振动板的横向运动趋势。同时，振动板的横向运动会挤压或拉伸各个气室，譬如振动板向图5中1.3气室方向向下运动时，气室1.3受到挤压，气压加大，产生向上的阻尼力；同时气室1.1受到拉伸，内部气压降低，产生向上的阻尼力，两个气室的阻尼力相加合成一个向上的阻尼力，与各个隔断产生的阻尼力一起，很好得阻尼抑制振动板向下的运动。如果没有各个隔断，则形成一个环状气室，无论振动板如何横向运动，环状气室内各处气压相同，对振动板不会产生气室阻尼力。同时又无各个隔断和支撑梁6产生的弹性反作用力，因而振动板的横向运动受到少很多的阻尼抑制。本例中，隔断表面的弹簧钢支撑梁6起到了与Litovsky的支撑梁(图3中的6)相同的横向支撑作用，而弹簧钢内部的橡胶材料又加强了这种支撑作用。同时又起到各气室间的气密隔断作用，一举两得，获得良好的对振动板不规则运动的阻尼抑制，降低失真的技术效果，获得良好声音重放。当然，本例设计的多气密气室悬边也可以用在普通扬声器上，一样可以获得上述良好的阻尼效果，并且也可以用在任何振动部件的柔性悬挂连接上，都可以获得良好的对横向不规则运动的阻尼效果。本实施例也避免了裸露在外的支撑梁可能产生的共振问题

同时。本设计采用两条橡胶边相互反贴，一样解决了使用单悬边时，上下形状不对称带来的非线性问题，与图1和图2的技术效果相同，可见本设计在保持与Sayhoun和Philips前述专利设计相同的技术效果的同时，又获得了极佳的对不规则运动的阻尼抑制效果。

虽然以上实施例是以圆形悬边为例的，但显然本发明可以用在任何非圆形的悬边的设计中，如跑道形，椭圆形和矩形的悬边上。同时悬边的凸起的形状可以是任何曲面，不限于半圆状，也可以是椭圆、抛物线等。

Claims (7)

1.一种用于扬声器或被动辐射器的悬边，其特征在于，在悬边内部或表面，有一个以上的加强悬边定心能力的金属支撑梁，金属支撑梁呈带状，由悬边外缘，经悬边凸起部到达悬边内缘，支撑梁内有圆片状或半圆片状的橡胶片，构成橡胶加金属的加强筋型支撑梁。

2.根据权利要求1所述的悬边，其特征还在于，由铍青铜或其它耐疲劳导体制成的金属支撑梁的两端伸出悬边的表面，形成两个接线位，分别连接扬声器的端子和音圈，电信号经由端子、金属支撑梁到达音圈。

3.根据权利要求1所述的悬边，其特征还在于，所述的金属支撑梁由铍青铜或其它耐疲劳导体制成，金属支撑梁的外侧端露出悬边的外缘的上表面，形成扬声器的端子，电信号经金属支撑梁的外侧端、金属支撑梁到达音圈。

4.根据权利要求1所述的悬边，其特征还在于，由两条相互反向贴合在一起的悬边形成，在形成的内部环状空气柱中，有不少于两个的气密性隔断，将环状空气柱隔断为两个以上的气密性气室，各个隔断的外缘柱面上有金属支撑梁，加强悬边的横向定心能力。

5.根据权利要求1所述的悬边，其特征还在于，所述的金属支撑梁是弹簧钢丝网制成的芯层，经模具浇注在悬边内部或贴合在悬边的表面。

6.根据权利要求1所述的悬边，其特征还在于，所述的金属支撑梁是弹簧钢冲孔板制成的芯层，经模具浇注在悬边内部或贴合在悬边的表面。

7.根据权利要求1所述的悬边，其特征还在于，所述的金属支撑梁是一段弹簧，贴合在悬边的凸起部的凹位表面。