CZ2001673A3 - Reproduktor obsahující rezonanční člen ve tvaru panelu - Google Patents

Abstract

Reproduktor zahrnující rezonanční člen (1) ve tvaru panelu, který je uzpůsoben pro produkování akustického výstupu a vibrační budící sestavu (2) uspořádanou na rezonančním členu (1) a uzpůsobenou pro přivedení energie ohybového vlnění do rezonančního členu (1), přičemž vibrační budící sestava (2) je uzpůsobena k vytvoření páru ohybových činitelů působících na rezonanční člen (1)

Description

Oblast techniky

Vynález se týká reproduktoru, zejména vibračního budiče pro buzení rezonance v rezonančním členu ve tvaru panelu tohoto reproduktoru, jakým je např. rezonanční člen, který je popsán v mezinárodní patentové přihlášce WO97/09842 a je označován jako rezonanční člen s distribuovanými vidy.

Dosavadní stav techniky

Dosud známý budič pro buzení rezonančního členu s distribuovanými vidy je založen na převedení elektrického vstupního signálu na mechanickou sílu, která se aplikuje kolmo na povrch rezonančního členu, čímž se generuje ohybové vlnění, které se šíří z budícího bodu. Vhodným umístěním tohoto budícího bodu na rezonančním členu se vidy v rezonančním členu mohou sdružovat, což vede k hustotě rezonančních vidů dostatečné k tomu, aby rezonanční člen působil jako reproduktor.

Tento způsob buzení rezonančního členu má nevýhodu, která spočívá v tom, že při tomto způsobu je výhodné mechanickou sílu aplikovat v blízkosti středové části rezonančního členu, což je nepraktické, např. v případě transparentních panelů používaných spolu s displejem, kde by vibrační budič neměl překážet pohledu na displej.

Ohybové vlnění generované typickým silovým budičem rovněž způsobuje celotělesový vid (tj. timpanický vid), jehož radiační zvukové pole může interferovat se základovým členem uspořádaným paralelně se zadní stranou rezonančního členu a v těsné blízkosti zadní strany rezonančního členu, takže mezi zadní stranou rezonančního členu a základovým členem je vytvořena dutina. V případě, že rezonančím členem je vytvořena uvedená dutina, celotělesový vid se může projevovat

9

999 9 999

9· 9999

9*9 při nežádoucí vysoké frekvenci. To omezuje oblast nízkých frekvencí reproduktoru a může vést k nadměrné rezonaci nebo špičce ve frekvenční odezvě při dominatní rezonanci systému sdružených vidů..

Je tudíž cílem vynálezu poskytnout způsob buzení rezonančního členu ve tvaru panelu v blízkosti okraje tohoto rezonančního členu a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dalším cílem vynálezu je poskytnout způsob buzení rezonančího členu ve tvaru panelu, který omezí buzení celotělesových vidů.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je reproduktor obsahující rezonanční Člen ve tvaru panelu pro produkování akustického výstupu a vibrační budič uspořádaný na rezonančním členu k přivedení energie ohybového vlnění do rezonančního členu, přičemž podstata uvedeného reproduktoru spočívá v tom, že vibrační budící sestava je uzpůsobena k vytvoření páru ohybových činitelů v rezonančním členu.

Vibrační budící sestava může být uzpůsobena k vyvolání torze rezonančního členu. Alternativně, vibrační budící sestava může být uzpůsobena k vyvolání střihového napětí v rezonančním členu.

Vibrační budič může být spojen s rezonančním členem tak, že pokrývá množinu uzlových linií v rezonančním členu.

Vibrační budící systém může zahrnovat závěs, na kterém je připevněn rezonanční člen, přičemž tento závěs působí jako otočný čep, kolem kterého se může alespoň část okraje rezonančního členu v blízkosti vibrační budící sestavy otáčet. Tento závěs může být zhotoven z pěnové plastické hmoty s vysokou tuhostí ve střihu.

• 999 ··· • 99 · 9 · * • 9 9999 99

Vibrační budící systém může zahrnovat piezoelektrické zařízení připevněné k rezonančnímu členu pro vytvoření páru ohybových činitelů v rezonančním členu střídáním namáhání rezonančího členu v tahu a tlaku v rovině rezonančního členu. Piezoelektrické zařízení může být připevněno k čelní straně rezonančního členu. Na opačných stranách rezonančního členu mohou být připevněny zrcadlově obrácené piezoelektrické zařízení. Každé piezoelektrické zařízení může být tvořeno unimorfním zařízením. Piezoelektrické zařízení může mít část přilehlou k závěsu a část vzdálenou od závěsu. Piezoelektrické zařízení může být tvořeno zařízením ve tvaru tenkého pásku připevněným k rezonančnímu členu lepidlem. Piezoelektrické zařízení může být vyrobeno z feroelektrika PZT. Rezonanční člen může být transparentní. Piezoelektrické zařízení může být transparentní. Vibrační budící sestava může zahrnovat setrvačné zařízení. Setrvačné zařízení může zahrnovat setrvačnou hmotu připevněnou k rezonančnímu členu k zabránění relativního momentu mezi setrvačným zařízením a rezonančním členem. Setrvačné zařízení může být tvořeno setrvačným vibračním budičem. Na opačných stranách rezonančního členu mohou být uspořádány protilehé setrvačné vibrační budiče. Na rezonančním členu může být umístěn dodatečný setrvačný vibrační budič, který je zapojen vůči uvedenému prvnímu vibračnímu budiči v protifázi k tlumení nežádoucího celotělesového momentu rezonančního členu.

Vibrační budící sestava může zahrnovat elektrodynamický motor obsahující rotor s řadou elektrických- vodičů, přičemž rotor je připevněn k rezonančnímu členu tak, Že jeho osa probíhá paralelně s rovinou rezonančního členu, přičemž elektrodynamický motor dále obsahuje prostředek pro generování lokálního magnetického pole, ve kterém obklopuje rotor k vytvoření torze rezonančního členu.

Vibrační budící sestava může zahrnovat piezoelektrické zařízení, které má v podstatě pravoúhlý tvar a je orientováno • · · · · « · ···· ··· ·· ···· φ· ··· diagonálně, čímž piezoelektrické zařízení působí jako torzní krystalové dvojče.

Vibrační budící sestava může zahrnovat člen připevněný k rezonančnímu členu a vybíhající z rezonančního členu ven a prostředek pro indukování ohybového vlnění v tomto členu. Uvedený člen může mít v podstatě pravoúhlý tvar, přičemž ohybové momenty mohou být produkovány posunutím Části uvedeného členu odsazené od rezonančního členu, přičemž směr tohoto posunutí je v podstatě kolmý na uvedený člen. Uvedené posunutí může být provedeno piezoelektrickým zařízením, rovněž i setrvačným zařízením.

Dalším předmětem vynálezu je způsob výroby reproduktoru, který má rezonanční člen ve tvaru panelu, který je uzpůsoben k buzení tohoto rezonančního členu za účelem produkování akustického výstupu přivedením energie ohybového vlnění, přičemž podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že zahrnuje stupeň spočívající v definování rezonančního členu, stupeň spočívající v mapování rezonančního členu k určení průběhu uzlových linií, stupeň spočívající v umístěni vibrační budící sestavy na rezonančním členu k přivedení energie ohybového vlnění do rezonančního členu s tím, že vibrační budící sestava se umístí tak, že pokrývá množinu uzlových linií, a stupeň spočívající v připevnění vibrační budící sestavy, která budí rezonanční člen za účelem vytvoření páru ohybových činitelů v rezonančním členu.

Rezonanční člen může být definován z hlediska geometrie, velikosti nebo/a mechanické impedance.

Rezonanční člen může být mapován použitím finitní elementární analýzy.

Způsob může dále zahrnovat stupeň spočívající v připevnění rezonančního členu na závěsu tak, že závěs působí jako otočný čep, kolem kterého se může otáčet přilehlá část rezonančního členu, a stupeň spočívající umístění a • · •000 000

0

0000 *

00» připevnění vibračního budiče na přilehlou část rezonančního členu k ohýbání rezonančního členu.

Dalším předmětem vynálezu je vibrační budič pro přivedeni energie ohybového vlnění do rezonančního členu, přičemž tento vibrační budič je uzpůsoben k vytvoření páru ohybových činitelů v rezonančním členu.

Přehled obrázků na výkresech

Za účelem lepšího pochopení vynálezu je v následující části této přihlášky vynálezu uveden popis příkladů provedení vynálezu s tím, že v tomto popisu jsou činěny odkazy na přiložené výkresy, na kterých obr. 1 zobrazuje perspektivní pohled na první příklad provedení reproduktoru podle vynálezu, obr. 2 zobrazuje boční pohled na druhý příklad provedení reproduktoru podle vynálezu, obr. 2a zobrazuje uzlovou mapu reproduktoru zobrazeného na obr. 2, obr. 2b zobrazuje uzlovou mapu reproduktoru ze stavu techniky, jehož rezonanční člen je volně zavěšen,.

obr. 3 zobrazuje půdorysný pohled na reproduktor zobrazeného na obr. 2, obr. 4 zobrazuje půdorysný pohled na variantu reproduktoru zobrazeného na obr. 2 a 3, obr. 5 zobrazuje půdorysný pohled na třetí příklad provedení reproduktoru podle vynálezu, obr. 6 zobrazuje boční pohled na reproduktor zobrazený obr. 5, obr. 6a zobrazuje půdorysný pdhled na variantu ·· · *

··

0 0 0 0 • 0 · · 0 0 • 00 00 0«·· 00 reproduktoru zobrazeného obr. 5 a 6, obr. 6b zobrazuje boční pohled na reproduktor, který je variantou reproduktoru zobrazeného na obr. 6a, obr. 6c zobrazuje boční pohled na variantu reproduktoru zobrazeného na obr. 6b, obr. 7 zobrazuje perspektivní pohled na čtvrtý příklad provedení reproduktoru podle vynálezu, obr. 8 zobrazuje boční pohled na reproduktor zobrazený na obr. 7,

obr. 9	zobrazuje	boční pohled na	první	variantu
reproduktoru	zobrazeného	na obr. 7 a 8,
obr. 10	zobrazuje	boční pohled na	druhou	variantu
reproduktoru	zobrazeného	na obr. 7 a 8,
obr. 10a	zobrazuje	půdorysný pohled na	druhou	variantu
reproduktoru	zobrazeného	na obr. 7 a 8,
obr. 11	zobrazuje perspektivní pohled	na pátý	příklad

provedení,reproduktoru podle vynálezu, obr. 12 zobrazuje perspektivní pohled na první variantu reproduktoru zobrazeného na obr. 11, obr. 13 zobrazuje perspektivní pohled na druhou variantu reproduktoru zobrazeného na obr. 11, obr. 14 zobrazuje boční pohled na šestý příklad provedení reproduktoru podle vynálezu, obr. 15 zobrazuje boční pohled reproduktor zobrazený na obr. 14 a jeho ohnutí v průběhu provozu, obr. 16 zobrazuje boční detailní pohled na část reproduktoru, zobrazeného na obr. 14, obsahující vibrační budič, obr. 17 zobrazuje pespektivní pohled na část sedmého • * · · ♦ · • · ♦ ··»· · • toto · · · ·· ·♦·· ·· ··· příkladu provedení podle vynálezu obsahující elektrodynamický torzní vibrační budič, obr. 18 zobrazuje perspektivní pohled dalšího příkladu provedení elektrodynamického torzního vibračního budiče pro ' reproduktor, obr. 19 zobrazuje čelní pohled na budič, zobrazený na obr. 18, uspořádaný uvnitř reproduktoru, obr. 20 zobrazuje perspektivní pohled na část reproduktoru s budičem zobrazeným na obr. 18, obr. 21a a 21b zobrazují způsob vytvoření kmitací cívky pro budič zobrazený na obr. 18, obr. 22 zobrazuje perspektivní pohled na část dalšího příkladu provedení reproduktoru podle vynálezu, obr. 23 zobrazuje průře2 části reproduktoru zobrazeného na obr. 22, obr. 24 zobrazuje perspektivní pohled na příklad provedení piezoelektrického bimorfního torzního vibračního budiče připevněného k základovému členu, obr. 24a a 24b zobrazují perspektivní pohledy na strukturu bimorfního budiče zobrazeného na obr. 24, obr. 25 zobrazuje pohled ve směru šipky C zobrazené na obr. 24, a obr. 26 zobrazuje pohled ve směru šipky D zobrazené na obr. 24.

Příklady provedení vynálezu

V této částí přihlášky vynálezu je popsáno několik příkladů provedení rezonančního členu ve tvaru panelu, typu popsaného v mezinárodní patentové přihlášce WO97/Q9842, • · ·· «···

Φ·· · ··· opatřeného novým vibračním budičem pro zamezení nebo omezení buzení celotělesových vidů, uspořádaným mimo střední oblast rezonančího členu.

Obr. 1 zobrazuje jeden příklad provedení reproduktor 5 podle vynálezu, který zahrnuje rezonanční člen 1^ ve tvaru panelu a vibrační budící sestavu 2_ pro dosažení rezonance v rezonančním členu 1, přičemž budicí sestava 2 obsahuje dvojici elektrodynamických setrvačných vibračních budičů 4, přičemž elektrodynamické setrvačné vibrační budiče 4. jsou vzájemně odsazeny a pracují v opačném režimu, čímž uvnitř rezonančního členu 1^ vytvářejí dvojici rezonančních činitelů, které způsobují ohybové vlnění uvnitř rezonančního členu 1.

Obr. 2 a 3 zobrazují druhý příklad provedení reproduktoru 5 podle vynálezu, přičemž v tomto příkladu provedení vibrační budící sestava 2 generující v rezonančním členu _1 ohybové vlnění zahrnuje okrajový závěs 3,- který je vyroben z pěnové plastické hmoty s vysokou tuhosti ve střihu, jakou je např. pěnový polyvinylchlorid. Kvůli vysoké tuhost ve střihu . okrajový závěs 3 zamezuje stranovému vychýlení okraje rezonančního členu 1, avšak umožňuje otáčení rezonančního členu _1 kolem tohoto závěsu. Vibrační budící sestava 2 dále zahrnuje elektrodynamický setrvačný vibrační budič 4, který je připevněn na rezonančním členu 1 v jisté vzdálenosti od okraje rezonančního členu a společně s okrajovým závěsem 3 generují v rezonančním členu ohybové vlnění.

Obr. 2a zobrazuje účinek připevnění rezonančního členu 1_ na relativně tuhém okrajovém závěsu 3 (v mechanické terminologii by bylo možné uvést, že rezonanční člen _! je jednoduše podepřen) spočívajícím v posunutí uzlových linií, probíhajících uvnitř rezonančního členu 1_ v podstatě paralelně s okrajem rezonančního členu 1, směrem k okraji rezonančního členu 1, což je dobře zřejmé pří porovnání s průběhy odpovídajících uzlových linií, zobrazených na obr. 2b, rezonančního členu, který ' v podstatě odpovídá ···· ··· • · ·· rezonančnímu členu 1, s tím rozdílem, že jeho okraje jsou pružně podepřeny. Kromě toho z obr. 2a je zřejmé, že elektrodynamický setrvačný vibrační budič 4 je umístěn uvnitř okraje rezonančního členu 1, v důsledku čehož vibrační budící . systém zahrnující okrajový závěs 3 a elektrodynamický setrvačný vibrační budič 4 pokrývá několik posunutých uzlových linií. Bylo zjištěno, že tato skutečnost je důležitá pro dosažení účinného buzení rezonančního členu, a že umístění vibračního budiče vně tyto uzlové linie nevede k žádoucímu buzení rezonančního členu.

Obr. 2b zobrazuje výhodnou polohu 4A vibračního budiče popsanou v mezinárodní patentové přihlášce WO97/09842 a dvě alternativní polohy 4B a 4C vibračního budiče blízké okraji rezonančního členu. Nicméně tyto alternativní polohy 4B, 4C vibračního budiče jsou značně vzdálené od okraje rezonančního členu, a proto jsou nevhodné v aplikacích reproduktorů, ve. kterých vibrační budič nesmí překážet pohledu na základový člen. Takovou aplikací reproduktoru je např. použití reproduktoru společně s displejem, kde rezonační člen reproduktoru je transparentní a je uspořádán před displejem. Problém s nevhodným, umístěním vibračních měničů řeší jeden z příkladů provedení vynálezu zobrazený na obr. 2,2a a 3.

V příkladu provedení zobrazeném na obr. 2 vibrační budící sestava 2 zahrnuje okrajový závěs 3 a elektrodynamický setrvačný vibrační budič 4 odsazený od okrajového závěsu 3 o vzdálenost y. V tomto příkladu provedení okrajový závěs 3 musí umožňovat ohýbání rezonančního členu 1 kolem tohoto závěsu pouze v oblasti přilehlé k elektrodynamickému setrvačnému vibračnímu budiči 4, takže v ostatních oblastech může být okrajový závěs tvořen pružným okrajovým závěsem vyrobeným, např. z měkké pěnové pryže. Nicméně praktické zkoušky ukázaly, že je výhodné, aby okrajový závěs nepřetržitě probíhal podél celého obvodu rezonančního členu a byl vyroben pouze z pěnové plastické hmoty s vysokou tuhostí φ φ φφ φφφφ φφφφ φφφ • ΦΦ ve střihu.

Obr. 4 zobrazuje třetí příklad provedení reproduktoru podle vynálezu, který je v podstatě stejný, jako je druhý příklad provedení zobrazený na obr. 3, a je určen k zamezení nebo omezení výskytu celotělesových vidů uvnitř rezonančního členu 1_. Ke generování celotělesových vidů může dojít v přípasdě, že rezonanční člen se nachází v blízkosti základového členu, čímž mezi rezonančním a základovým členem je vytvořena dutina, přičemž vidy generované v tekutině obsažené v dutině nepříznivě ovlivňují vidy uvnitř rezonančního členu. Jak to bylo výše uvedeno, tento problém je řešen třetím příkladem provedení reproduktoru podle vynálezu. Řešení spočívá v nalezení druhé polohy vibračního budiče, typicky na straně středové linie rezonančního členu, opačné ke straně, na které je uspořádán primární elektrodynamický setrvačný vibrační budič 4., a v připevnění sekundárního elektrodynamického setrvačného vibračního budiče 4a v této druhé poloze, přičemž oba vibrační budiče pracují ve stejném režimu s tím, že vývody sekundární elektrodynamického setrvačného vibračního budiče 4a jsou jednotlivě připojeny k vývodům primárního elektrodynamického setrvačného vibračního budiče £ s opačnou polaritou, čímž se dosáhne zamezení nebo omezení výskytu celotělesových vidů. Za účelem zabránění nepříznivého ovlivnění provozu primárního elektrodynamického setrvačného vibračního budiče 4 sekundárním elektrodynamickým setrvačným vibračním budičem 4a při frekvencích odlišných od frekvencích nežádoucích celotělesových vidů mezi primární elektrodynamickým setrvačným vibračním budičem 4 a sekundárním elektrodynamickým setrvačným budičem 4a je zapojena pásmová propust 6, která omezí provoz sekundárního elektrodynamického setrvačného vibračního budiče 4a na určené frekvenční rozmezí. Opačný režim provozu sekundárního elektrodynamického setrvačného vibračního budiče 4a lze dosáhnout nejen elektricky, nýbrž i mechanicky, jak to je popsáno v

9 9 9 9 « 9 9 9 9 9

9 · « 9

9999 99

999

9999 následujícím přikladu provedení reproduktoru podle vynálezu.

Obr. 5 a 6 zobrazují čtvrtý příklad provedení reproduktoru podle vynálezu s tím, že tento příklad provedení je použitelný zejména s displejem. V této aplikaci reproduktoru rezonanční člen 1 je vyroben z transparentního materiálu, jakým je např. čirý polystyrenpolykarbonátový materiál, akrylátový materiál, sklo nebo kompozice těchto materiálů, v důsledku čehož displej 10, jakým je např. displej z tekutých- krystalů, je viditelný skrze rezonanční člen 1. Je samozřejmé, že v této aplikaci reproduktoru je žádoucí, aby piezoelektrický vibrační měnič 8. nezasahoval do oblasti displeje, což může být provedeno připevněním vibračního budiče v blízkostí okraje rezonančního členu _1. Rovněž v uvedené aplikaci je nutné, aby rezonanční člen 1_ byl uspořádán v blízkosti základového členu tvořeného v tomto příkladě provedení, displejem 10 ve tvaru panelu, takže mezi rezonančním členem 1_ a displejem 10 je vytvořena dutina 9.

V uvedeném příkladu provedení piezoelektrický vibrační budič 8. je tvořen páskem z piezoelektrického materiálu, připevněným adhezním materiálem k rezonančnímu členu 1 tak, že probíhá od okraje rezonančního členu 1 směrem ke středu rezonančního členu 1_. Rezonanční člen 1^ je po celém obvodu nesen závěsem 2 ² pěnové plastické hmoty s vysokou tuhostí ve střihu, který působí stejně jako závěs 3 v druhém příkladu provedení reproduktoru. To znamená, že piezoelektrický vibrační budič 8. je uspořádán tak, že pokrývá množinu uzlových linií probíhajících v blízkosti okraje rezonančního členu 1_ a v podstatě paralelně s okrajem rezonančního členu. Piezoelektrický vibrační budič 8_ je unimorfní zařízení, které při provozu mění délku, čímž namáhá čelo rezonančního členu ,1 střihem, v důsledku čehož rezonanční člen 1_ se ohýbá kolem závěsu 3 uspořádaném v oblasti přilehlé k piezoelektrickému vibračnímu budiči 8.

Poněvadž v tomto příkladu provedení vidy v tekutině

•	12	• 0 · 0 0 0000 000	« 0 0 0 0 0 00 0000	• 0 · 0 0·· 00 000
vyplňující	mezeru	9 nepříznivě	ovlivňují	vidy	uvnitř
rezonančního	členu	1 tak, že se celotělesové	vidy vyskytují

při nežádoucích vysokých frekvencích, na rezonančním členu 1^ je připevněn sekundární piezoelektrický vibrační budič 8a v podstatě shodný s primárním piezoelektrickým vibračním budičem <3, avšak pracující v protifázi vzhledem k primárnímu piezoelektrickému vibračnímu budiči 8_, jak to bylo uvedeno v popise třetího přikladu provedení reproduktoru podle vynálezu. Kromě toho sekundární piezoelektrický vibrační budič 8a může být připevněn na rezonančním členu za účelem zvojnásobení vstupního výkonu a tím zvýšeni hlasitosti reproduktoru.

V případě, že reproduktor 5. je umístěn před základnový člen, jakým je např. displej 10, je žádoucí, aby rezonanční člen byl transparentů, tj. byl zhotoben např. ze skla, aby základový člen mohl být viditelný skrze rezonanční člen 1. Rovněž jak primární piezoelektrický vibrační budič 8. tak i sekundární piezoelektrický vibrační budič mohou být vyrobeny z transparentního piezoelektrického materiálu.

Je nutné si uvědomit, že vibrační budící sestava zahrnující okrajový závěs 3 a unimorfní piezoelektrický vibrační budič 8. mohou být použity v reproduktoru, který nemá základnový člen tvořený, např. displejem 10.

V příkladech provedení reproduktoru zobrazených na obr. 2 až 6, okrajový závěs 3 s vysokou tuhostí ve střihu může být nahrazen výztužným členem (není zobrazen), který je buď připevněn k okraji rezonančního členu nebo je celistvou součástí okraje rezonančního členu s tím, že vyztužený okraj tvoří část vibrační budící sestavy. Okraj rezonančního členu tudíž, je-li to žádoucí, může být volně zavěšen. Kromě toho, jak je to zobrazeno na obr. 6a, okrajový závěs 3 s vysokou tuhostí ve smyku může být nahrazen setrvačnou hmotou 34, která je vhodně umístěná v oblasti rezonančního členu s vysokou hustotou uzlů nebo s nízkou amplitudou 'ohybového • · ·* • · · · * * ·· • · · · ···· • · · · · ···· · • · · · · ··· ···· ι·· ·· ···· ·» ··· vlnění tak, že tvoří referenční bod, přičemž piezoelektrický vibrační budič 8 probíhá od referenčního bodu do vhodně zvolené přilehlé vibračně aktivní oblasti, takže vibrační budící sestava zahrnující setrvačnou hmotu 34 a piezoelektrický vibrační budič 8_ pokrývá množinu uzlových linií stejným způsobem, jak to bylo uvedeno v předcházejícím se popise odkazujícím se na obr. 2a, čímž poskytuje žádoucí vibrační buzení pro danou oblast a tudíž pro rezonanční člen. V tomto příkladě provedení reproduktoru podle vynálezu je závěs 2 ^s vysokou tuhostí nahrazen pružným okrajovým závesem 39.

Obr. 6 zobrazuje příklad provedení reproduktoru 5 podle vynálezu, který je v podstatě stejný, jako je reproduktor zobrazený na obr. 6a s tím rozdílem, že za reproduktorem 5i není uspořádán žádný základový člen, jakým je např. displej zobrazený na obr. 6a.

Obr. 6c zobrazuje příklad provedení reproduktoru 5 podle vynálezu, který je velmi podobný reproduktoru zobrazenému na obr. 6b s tím rozdílem, že vibrační budící sestava zahrnuje dvojicí protilehlých setrvačných hmot 34 a piezoelektrických vibračních budičů 8 uspořádaných na protilehlých stranách rezonančního členu ke zvýšení budícího účinku a tudíž hlasitosti reproduktoru.

Referenční bod tvořený setrvačnou hmotou 34 může být, je-li to žádoucí, nahrazen hrotovou svěrkou (není zobrazena) na rezonančním členu v příkladech provedení zobrazených na obr. 6a až 6c.

Obr. 7 a 8 zobrazují další příklad provedení reproduktoru 5 podle vynálezu, ve kterém se ohybové vlnění zavádí do rezonančního členu 1_ skrze vibrační budící sestavu 2 zahrnující pákový člen 11 ve formě desky pevně připevněné na rezonanční desce 1^ ve vhodné poloze vzhledem k průběhu uzlových linií a probíhající v rovině v podstatě kolmé k • · «· ···· ··· • · φ· ··»· ·*· rovině- rezonančního členu 1. K pákovému členu 11 je připevněn elektrodynamický setrvačný vibrační budič £ elektrodynamického setrvačného typu, který působí kolmo na pákový člen 11, který zase ohýbá rezonační člen 1, čímž uvnitř rezonačního členu 1 generuje ohybové vlnění.

Obr. 9 zobrazuje první variantu příkladu provedení reproduktoru 5 podle vynálezu zobrazeného na obr. 8, ve které pákový člen 11 probíhá skrze rezonanční člen 1^ tak, že na každém z jeho opačných konců může být připevněn jeden elektrodynamický setrvačný vibrační budič 4 pro zvýšení budícího účinku.

Obr. 10 a 10a zobrazují druhou variantu příkladu provedení reproduktoru 5 podle vynálezu zobrazeného na obr. 8, ve kterém rezonanční člen 1_ je připevněn na okrajovém závěsu 3, který je stejný, jako je okrajový závěs uvedený v popise odkazujícím se na obr. 2 a 3, a rezonanční člen na jedné straně vybíhá za tento závěs tak, že vibrační budící systém zahrnující pákový člen 11 a elektrodynamický setrvačný vibračný budič £ je připevněn vně okrajového závěsu 3 a ohýbá rezonanční člen 1_ kolem otočného bodu páky tvořeného okrajovým závěsem 2Obr. 11 zobrazuje další příklad provedení reproduktoru 5 podle vynálezu, ve kterém ohybové vlnění se zavádí do rezonančního členu 1_ skrze elektrodynamický torzní vibrační budič 12 připevněný ve štěrbině v rezonančním členu 1. Tento typ vibračního budiče bude podrobněji popsán v níže uvedeném popise odkazujícím se na obr. 17 až 21.

Obr. 12 zobrazuje variantu výše uvedeného příkladu provedení reproduktoru podle vynálezu zobrazeného na obr. 11, ve které elektrodynamický torzní vibrační budič 12 je spojen s okrajem rezonančního členu takže vibrační budič se nachází mimo rezonanční člen 1_.

obr. 13' zobrazuje další variantu výše uvedeného příkladu

0000 ···

0 •0 00·· • 00 provedení reproduktoru podle vynálezu zobrazeného na obr. 12, ve které k okraji rezonančního členu 1 je připojen torzní piezoelektrický vibrační budič 13, který má na konci vzdáleném od okraje rezonančního členu 1_ setrvačnou hmotu 14 nebo je uzemněn, např. k rámu reproduktoru (není zobrazen). Toto uspořádání je podrobně popsáno v níže uvedeném popise odkazujícím se na obr. 24 až 26.

Obr. 14 až 16 zobrazují další příklad provedení podle vynálezu, ve kterém se rezonanční člen 1. budí ohybovým vlněním generovaným dvojicí piezoelektrických diferenciálních budičů 15 uspořádaných na opačných stranách rezonančního členu 1. tak, že jsou vůči sobě stranově převrácené. Každý z piezoelektrických diferenciálních budičů 15 má dvě protilehlé unimorfní poloviny s opačnou orientací znázorněnou na obrázcích kladným a záporným znaménkem, přičemž obě části jsou svými přilehlými konci spojeny tak, že tvoří celistvý pás. Uvedené budiče pracují na základě změny délky tohoto pásu, to znamená, že jedna polovina pásu se smršťuje a druhá polovina pásu se roztahuje. Jak to již bylo uvedeno, budič na jedné straně rezonančního členu je zrcadlově převrácený vůči budiči na opačné straně rezonančního členu, v důsledku čehož budiče aplikují na rezonanční člen síly ve střihu, čímž ohýbají rezonanční člen tak, že způsobí dvojité zakřivení rezonančního členu, jak je to zobrazeno na obr. 15. Obr. 16 zobrazuje dvojici rotačních činitelů a jejích osy 16. Uvedené budiče mohou být zhotoveny z piezoelektrického materiálu.

Obr. 17 zobrazuje příklad provedení reproduktoru podle vynálezu, který obsahuje elektrodynamícký torzní vibrační budič 12 setrvačného typu zahrnující kmitací cívku 17 a magnetovou sestavu 18 tvořící motor, ve kterém je kmitací cívka 17 rotorem. Kmitací cívka 17 zahrnuje cívku 20 navinutou na kostře 19, která má plochý a podlouhlý tvar tak, že vytváří dvě paralelní množiny vinutí. Magnetická sestava 18 zahrnuje permanentní magnet 21 ve tvaru tyče, nad kterým • * • · · · ♦ · · · ···· ··· ·· ·♦·· ·· ··· je uspořádán centrání pól 22 tak, že je vyrovnán s permanentním magnetem 21 podle středu, přičemž centrální pól 22 je nesen nemagnetickým distančním členem 23. Jak centrální pól 22 tak i permanentní magnet 21 jsou vloženy mezi vnější pólové nástavce 24 tvořené bočními deskami majícími výstupky 2 4 definující zářezy 26.

Poněvadž druhý vibrační budič 12 je torzním zařízením, osa otáčení rotoru tvořeného kmitací cívkou leží v rovině rezonančního členu .L kvůli tomu, aby na rezonanční člen 1 nebyly aplikovány Žádné nežádoucí momenty. Kromě toho mezi kmitací cívkou 17 a magnetovou sestavou 18 musí být dostatečná vůle k umožnění otočení kmitací cívky 17 o dostatečný úhel.

Jak je to zřejmé z obr. 17, kmitací cívka 17 je na opačných stranách připevněna v otvoru 27 vytvořeném v rezonanční desce 1^ a, poněvadž magnetický tok musí procházet kmitací cívkou 17, v bočních deskách jsou vytvořeny zářezy 26 k přijmutí připevňovacích výstupků 28, které vybíhají z ' okraje otvoru 27 směrem k okraji kmitací cívky 17 k připevnění kmitací cívky 17 k rezonančnímu členu Připevňovací výstupky 28 mohou být připevněny ke kmitací cívce 17 lepidly. Kromě toho magnetová sestava 18 může být k rezonančnímu členu 1^ připevněna jednoduchým zavěšen, jakým je např. pružný člen (není zobrazen).

Magnetová sestava 18 může být, je-li to žádoucí, rovněž i připevněna k základovému členu.

Obr. 18 až 21 zobrazují alternativní provedení elektrodynamického torzního vibračního budiče 12., které omezuje střih v kostře cívky. V tomto provedení cívka 20 je připevněna na kostře 19 ve tvaru trubice k vytvoření rotoru. Ovinutím cívky 20 kolem kostry 10 se omezí účinek střihu. Vinutí cívky 20 se rovněž může vytvořit obalením kostry cívky pružnou fólií z tištěnými spoji, jak je to zobrazeno na obr.

9999 ··* • 9

9999

9

9

21a a 21b. Takový způsob je v patentu US 5,446,979 popsán pro konvenční kruhové kmitací cívky, avšak ve vynálezu této patentové přihlášky se doporučuje navinout vodič podél délky trubicové kostry. Magnetická sestava 18 je tvořena permanentním magnetem 21 spojeným s vnějšími pólovými nástavci 24 tvořící severní pól a jižní pól, zatímco centální pól 22 ve tvaru válce je nemagnetickým distančním členem 23 nesen na permanentním magnetu 23.

Jak je to zřejmé z obr. 19 a 20, elektrodynamický torzní vibrační budič 12 je uspořádán v otvoru 27 vytvořeném v rezonančním členu £ s tím, že osa tohoto budiče leží v rovině rezonančního členu a - opačné strany kostry 19 cívky jsou připevněny k rezonančnímu členu 1 k střídavé aplikaci torzního momentu na rezonanční člen 1_, když se do cívky přivede signál. Magnetová sestava 18 může být připevněn na pružném závěsu (není zobrazen), takže uvedené zařízení působí jako setrvačný budič v důsledku přítomnosti hmoty magnetové sestavy.

Jak je to zobrazeno na obr. 22 a 23, je rovněž možné zavést torzní moment do rezonančního členu pákovým budičem 30 zahrnujícím první unimofní piezoelektrické rameno 31 a druhé unimofní piezoelektrické rameno 32, přičemž obě ramena jsou uspořádána v otvoru 27 vytvořeném v rezonančním členu _1 a připevněna k opačným koncům pákového členu 11 probíhajícího skrze rezonanční člen _1 a připevněného k jednomu okraji otvoru 27. První unimorfní piezoelektrické rameno 31 svírá s druhým unimorfním piezoelektrickým ramenem 32 ostrý úhel, přičemž jedny konce těchto ramen jsou připevněny k opačným koncům pákového členu 11 a druhé opačné konce těchto ramen jsou spojeny dohromady.

První unimorfní piezoelektrické rameno 31, které se při přiložení napětí na jeho elektrody prodlouží, je připevněno k vrchnímu konci pákového členu 11 s tím, že opačný konec tohoto ramena je spojen se setrvačnou hmotou 34 zavěšenou na ···· »·· • » » · · · · · • · · · · · ·· ···· * ··· rezonančním členu L· Druhé unimorfní piezoelektrické rameno 32 je uspořádáno na opačné straně rezonančního členu 1 a je elekricky zapojeno opačným, způsobem, než je elektricky zapojeno první unimorfní piezoelektrické rameno 32, takže napětí přiložené na jeho - elektrody způsobí jeho smrštění. Jeden konec druhého unimorfního piezoelektrického ramena 32 je spojen se spodním koncem pákového členu 11 a druhý konec tohoto ramena je připojen k setrvačné hmotě 34. Působení obou piezoelektrických ramen dohromady produkuje moment na pákovém členu, který zavádí ohybové vlnění do rezonančního členu. Referenční bod je dosažen bud' setrvačnou hmotou 34 nebo spojením ze základovým členem.

Pákový budič 30 je umístěn vůči rezonančnímu členu tak, aby zavedl do rezonančního členu maximální otáčivý moment, rovněž i tak, aby se dosáhla optimální vidová hustota. Pákový budič 30 je buď úplně zapuštěn v rezonančním členu 1, jak je to zobrazeno na obr. 22, nebo je připevněn k okraji rezonančního členu 1_ nebo k části rezonančního členu přilehlé k tomuto okraji. Mimoto je možné na rezonančním členu uspořádat množinu budičů pro uvedení ohybových vln do souladu ke zlepšení vidové hustoty.

Obr. 24 až .26 zobrazují příklad provedení torzního piezoelektrického vibračního budiče 13 pro reproduktor typu zobrazeného na obr. 13. Tento vibrační budič zahrnuje v podstatě pravoúhlé torzní piezoelektrický dvojče 35 s vrchním členem 36 a spodním členem 37, přičemž jak vrchní člen 36 tak i spodní člen 37 jsou orientovány diagonálně tak, že přiložené napětí způsobí to, že se vrchní člen 36 diagonálně smrští, zatímco se spodní člen 37 diagonálně roztáhne, jak je to zobrazeno šipkami na obr. 24a, přičemž vrchní člen 36 a spodní člen 37 jsou stmeleny dohromady k vytvoření bimorfního ohýbacího členu s torzním účinkem. Tento budič se může přímo použít na rezonančním členu 1. pro buzení rezonančního členu k dosažení rezonance tohotp členu, avšak dalšího zlepšení se *

• · « 4 4 4

4 4

4444

4 « • 4 •

444 může dosáhnout připevněním jednoho konce torzního piezoelektrického dvojčete 35 s tím, že k torzního účinku dochází u volného konce tohoto dvojčete a velikost torzního momentu se zdvojnásobí. Uvedený jeden konec může být připevněn k rámu nebo k setrvačné hmotě.

Průmyslová využitelnost

Vynález se týká nových reproduktorů a vibračních budičů pro reproduktory, které produkují torzní momenty a mají vůči silovým budičům výhodu spočívající ve schopnosti vibračních budičů podle vynálezu působit na různých místech rezonančního členu, který má .vibrovat, a ve schopnosti' vibračních budičů podle vynálezu zamezit nebo omezit ceiotělesové momenty v rezonančním členu, který má vibrovat.

Claims (29)

1. PATENTOVÉ NÁROKY • · * * · · * · • · » · t · · · · 4

   4 « · · · * · · ·«·· ··· ·· ···· «« ··

   1. Reproduktor zahrnující rezonanční člen ve tvaru panelu a vibrační budící sestavu uspořádanou na rezonančním členu a'uzpůsobenou pro přivedení energie ohybového vlnění do rezonančního členu k produkování akustického výkonu rezonančním členem, vyznačený tím, že vibrační budící sestava je uzpůsobena pro vyvolání torze rezonančního členu.
2. 2. Reproduktor podle nároku 1, vyznačený tím, že vibrační budící sestava je uzpůsobena k vyvolání střihového napětí v rezonančním členu.
3. 3. Reproduktor podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že vibrační budič je spojen s rezonančním členem k pokrytí uzlových linií v rezonančním členu.
4. 4. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že vibrační budící sestava zahrnuje závěs, na kterém je rezonanční člen připevněn, přičemž závěs působí jako otočný čep, kolem kterého se alespoň část okraje rezonančního členu nacházející se v blízkosti vibračního budícího systému může otáčet.
5. 5. Reproduktor podle nároku 4, vyznačený tím, že závěs je vyroben z pěnové plastické hmoty s vysokou tuhostí ve střihu.

   9 Φ φ · • Φ ΦΦΦ «ΦΦΦ ΦΦΦ ΦΦ ΦΦΦ·

   ΦΦ ϊ
6. 6. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že vibrační budící sestava zahrnuje piezoelektrické zařízení připevněné k rezonančnímu členu k

   vytvoření páru ohybových činitelů v rezonančním členu namáháním rezonančního členu v tahu a v tlaku v rovině rezonančního členu. 7. Reproduktor podle nároku 6, v y z n a č e n ý t í m, že piezoelektrické zařízení je připevněno k čelní straně rezonančního členu. 8. Reproduktor podle nároku 6 nebo 7, vyznač e n ý

   tím, že zahrnuje dvojici zrcadlově obrácených piezoelektrických zařízení připevněných k opačným stranám rezonančního členu.
7. 9. Reproduktor podle některého z nároků 6 až 8, vyznače n ý t í ra, že piezoelektrické zařízení má část přilehlou k závěsu a ,část vzdálenou od závěsu'.
8. 10. Reproduktor podle některého z nároků 6 až 9, vyznače n ý tím, že piezoelektrické zařízení je tvořeno budičem ve tvaru tenkého pásku připevněného k rezonančnímu členu lepidlem.
9. 11. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků 6 až 10, vyznačený tím, že piezoelektrické zařízení je tvořen unimorfním zařízením.
10. 12. Reproduktor podle nároku 11, vyznačený tím, že • 4 4 4 · « · · · 4 4 4

    4 4 4 4 4 4 ·««· ··· 44 4444 44

    444 unimorfní zařízení obsahuje protilehlé části uspořádané tak, že se jedna část roztahuje, zatímco se druhá část stahuje.
11. 13. Reproduktor podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že rezonanční člen je transparentní.
12. 14. Reproduktor podle některého z nároků 6 až 13, vyznačený t í m, že piezoelektrické zařízení je transparentní.
13. 15. Reproduktor podle některého z nároků 6 až 14, vyznačený t í m, že piezoelektrické zařízení je vyrobeno z feroelektrika PZT.
14. 16. Reproduktor podle některého z nároků 1 až 5, vyznáč e n ý t í m, že vibrační budící sestava zahrnuje setrvačné zařízení.
15. 17. Reproduktor podle nároku 16, vyznačený tím, že setrvačné zařízení obsahuje setrvačnou hmotu připevněnou k rezonančnímu členu k vytvoření závěsu působícího jako otočný čep.
16. 18. Reproduktor podle nároku 16, vyznačený tím, že setrvačné zařízení je tvořeno setrvačným vibračním budičem.
17. 19. Reproduktor podle nároku 18, v y z n a č e n ý t í m, že zahrnuje protilehlé setrvačné vibrační budiče na opačných stranách rezonančního členu.

    ·♦·· ··· t · · · * « • · * · »» · · * · · · · · ·· ···· ·· ···
18. 20. Reproduktor podle nároku 18 nebo 19, vyznačený tím, že zahrnuje dodatečný setrvačný budič uspořádaný na rezonančním členu a zapojený s prvním uvedeným setrvačným vibračním budičem v protifázi k tlumení nežádoucího . celotělesového momentu v rezonančním členu.
19. 21. Reproduktor podle některého z nároků 1 až 5 nebo 13, v yznačený tím, že vibrační budicí sestava zahrnuje elektrodynamický motor mající rotor s řadou elektrických vodičů, přičemž rotor je připevněn k rezonančnímu členu tak, že jeho osa je rovnoběžná s rovinou rezonančního členu k vyvolání torze rezonančního členu, přičemž vibrační budicí sestava dále zahrnuje magnet generující magnetické pole, ve kterém se nachází rotor.
20. 22. Reproduktor podle některého z nároků 1 až 5,13,16 nebo 18, vyznačený tím, že vibrační budící sestava zahrnuje bimorfní piezoelektrické zařízení, které má v podstatě tvar pravoúhelníku a je diagonálně orientováno k působení tohoto zařízení jako torzní krystalové dvojče,
21. 23. Reproduktor podle některého z nároků 1 až 5, 13, 21 nebo 22, vyznačený tím, že vibrační budící sestava zahrnuje člen připevněný k rezonančnímu členu a vybíhající z rezonančního členu ven a prostředek k indukování ohybových momentů v tomto členu.
22. 24. Reproduktor podle nároku.23, vyznačený tím, že uvedený člen je v podstatě kolmý k rezonančnímu členu, přičemž ohybové momenty jsou produkovány posunutím části uvedeného členu odsazené od rezonančního členu, přičemž směr

    4 4 4 4 4 4 4 · · 4

    4 4 444 44»

    4444 444 44 4444 44 44« posunutí je v podstatě kolmý k uvedenému členu.
23. 25. Reproduktor podle nároku 24, vyznačený tím, že posunutí je provedeno piezoelektrickým zařízením.
24. 26. Reproduktor podle nároku 24 nebo 25, vyznačený tím, že posunutí je provedeno setrvačným zařízením.
25. 27. Způsob výroby reproduktoru, který má rezonanční člen ve tvaru panelu, který je přivedením energie ohybového vlnění buzen k produkci akustického výstupu, vyznačený t í m, že zahrnuje stupeň spočívající v definování rezonančního členu ve tvaru panelu, stupeň spočívající v zmapování rezonančního členu k určení průběhů uzlových linií, stupeň spočívající v umístění vibrační budící sescavy na rezonančním členu k přivedení energie ohybového vlnění do rezonančního členu s tím, že vibrační budící sestava pokrývá množinu uzlových linií, a stupeň spočívající v připevnění vibrační budící sestavy pro buzení rezonančního členu k vyvolání torze rezonančního členu.
26. 28. Způsob podle nároku 27, vyznačený tím, že že rezonanční člen se definuje z hlediska geometrie, velikosti nebo/a mechanické impedance.
27. 29. Způsob podle nároku 27 nebo 28, vyznačený tím, že rezonanční člen se mapuje použitím finitní elementární analýzy.
28. 30. Způsob podle některého z nároku 27 až 29, v y z n a č e • · · · · · · · · · « · · · ♦ ·«« ··«· «·· ·· ··»· ·· ··· ²⁵ n ý t ί m, že dále zahrnuje stupeň spočívající v připevnění rezonančního členu na závěs tak, že závěs působí jako otočný čep, kolem kterého se přilehlá část rezonančního členu může otáčet,, a stupeň spočívající v umístění a připevnění vibračního budiče na přilehlou část rezonančního členu k ohýbáni rezonančního členu.
29. 31. Vibrační budič k přivedení energie ohybového vlnění do tuhého rezonančního členu ve tvaru panelu, vyznačený tím, že je uzpůsoben k vyvolání torze rezonančního členu.