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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Lautsprecher mit einem Rahmen, einer kegelförmigen Membrane, einer Sicke
zum schwingungsfähigen Haltern
und Positionieren der besagten Membrane am Rahmen und einer Schwingungsquelle
zum Anregen der Membrane zu Schwingungen. wobei die Membrane schichtförmig aus
zumindest einer Kernschicht und zumindest einer Zusatzschicht besteht.
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Ein derartiger Lautsprecher ist beispielsweise
aus der
JP 10013988
A bekannt.
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Herkömmliche Lautsprecher bestehen
aus einem Rahmen, einer Membrane in Form eines Kegels aus zumeist
Pappe, einer Sicke zum Halten der Membrane an deren Außenumfang
an dem Rahmen, einer weiteren Sicke (z.B. eine Zentriermembrane) zum
Zentrieren des Membranenkegels innerhalb des Rahmens und einer Schwingungsquelle
zum Anregen des Membranenkegels zu Schwingungen relativ zum Rahmen.
Die Sicken halten den Membranenkegel in radialer Richtung stabil
und insbesondere in axialer Richtung schwingungsfähig.
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Gemäß einer üblichen Ausführungsform
besteht die Schwingungsquelle aus einem Spulenträger und einer daran befestigten
Spule, wobei der Spulenträger
mit dem Membranenkegel derart verbunden ist, dass durch die Spule
erzeugte Schwingungen auf den Membranenkegel übertragen werden. Gemäß anderer
Ausführungsformen
besteht der Spulenträger
aus einem Material, welches mit einer am Rahmen befestigten Spule
magnetisch reagiert und in Schwingungen versetzbar ist.
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Bei der Befestigung der einzelnen
Komponenten wird die Spule vorzugsweise über den Spulenträger mit
der Membrane und/oder der Zentriermembrane verbunden. Durch das
Ankleben einer separaten Sicke an den Membrankonus bzw. Außenumfang
des Membranenkegels entstehen infolge von Impedanzsprüngen zwischen
dem relativ harten Membranenkegelmaterial und der üblicherweise
weichen Sicke im Frequenzgang des Lautsprechers störende Resonanzen.
Außerdem
wird ein herkömmlicher
Papierkegel bei hohen Frequenzen zu Partialschwingungen angeregt,
was einen unregelmäßigen Frequenzgangverlauf
hervorruft.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, einen Lautsprecher derart zu verbessern, dass die Schwingungsprobleme
und Resonanzprobleme verringert oder vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch einen Lautsprecher
gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
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Bei einem für sich bekannten Lautsprecher mit
einem Rahmen, einer Membrane zur Schallverstärkung und Schallabstrahlung,
einer Sicke, einer Zentriermembrane und einer Schwingungsquelle
ist es demgemäß vorteilhaft,
wenn die Membrane schichtförmig
aus zumindest einer Kernschicht und zumindest einer Zusatzschicht
besteht, wobei erfindungsgemäß die Zusatzschicht über die
ganze Membrane verteilt ist und die Sicke und zumindest eine der
zusätzlichen
Schichten einstückig
sind.
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Die Zusatzschicht kann an zumindest
einer Seite über
die Kernschicht hinausragen und zum Halten und/oder zum Zentrieren
der Membrane eines Membranenkegels ausgebildet sein. Unter Zusatzschicht
wird insbesondere ein dünnes,
flächiges
Material verstanden. Zusatzschichten können z.B. als Deck- oder Zwischenschichten
ausgebildet sein.
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Durch die Verwendung der Zusatzschicht können die Übergangsbereiche
zwischen dem harten Material des Membranenkegels und dem relativ dazu
weicheren Material der Sicke (Aufhängung), optimiert werden, so
dass größere Impedanzsprünge vermieden
werden können.
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Die Verwendung besonders stabiler
sandwichartiger Membranen aus einer oder mehreren Kernschichten
und einer oder mehreren Zusatzschichten ermöglichen die Verschiebung von
Partial schwingungen außerhalb
des Übertragungsbereiches
des Lautsprechers.
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Wenn Kegelmembranen des Sandwichtyps verwendet
werden, können
zwei gegenüberliegende Oberflächen gebildet
werden durch dünne
Deckschichten, die an einer sehr leichten Kernschicht beispielsweise
mittels Klebstoff befestigt sind. Damit die Membrane gute Schallwiedergabeeigenschaften
hat, sollte das Material für
die Deckschicht eine besonders hohe Biegewellengeschwindigkeit aufweisen. Geeignete
Deckschichtmaterialien sind zum Beispiel dünne Metallfolien oder faserverstärktes Gewebe oder
Kunststofffolie.
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Spezielle Anforderungen werden auch
an die Kernschicht gestellt. Deshalb ist es in erster Linie notwendig,
dass die verwendeten Materialien eine geringe Dichte und eine geringe
Dämpfung
haben. Zusätzlich
sollten die Materialien für
die Kernschicht ein hohes Schubmodul bezüglich der mit den Kernschichten
vorgegebenen Seiten haben.
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Diese beiden Vorgaben, die auf den
ersten Blick einander widersprechen im Hinblick die beiden letzten
Anforderungen, werden besser erfüllt
durch eine Kernschicht, die eine Wabenstruktur hat oder eine perforierte
Struktur mit Öffnungen
von vorzugsweise kleinem Querschnitt, welche sich zwischen den beiden
mit Deckschichten zu bedeckenden Oberflächen erstreckt. Zusätzlich zu
den Kernschichten mit perforierter Struktur können auch Hartschäume als
Kernschichtmaterial verwendet werden, da diese Materialien trotz
ihrer isotropen Eigenschaften noch geeignete Schub- und Elastizitätsmoduli
zeigen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass bei Verwendung von
Hartschäumen
als Kernschicht der Zweck der Deckschichten ist, das notwendige
anisotrope Verhalten der Membrane zu erzeugen.
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Vorteilhafterweise ist die Zusatzschicht
eine Folie und/oder ein Gewebe mit entsprechend hohen elastischen
und/oder fle xiblen Eigenschaften. Die Befestigung der Zusatzschicht
kann wahlweise auf der Unterseite einer derartigen Kernschicht,
auf der Oberseite einer derartigen Kernschicht oder innerhalb bzw.
zwischen zweier solcher Kernschichten erfolgen, so dass die Membrane
je nach Bedarf mehr oder weniger dick und damit stabil ausgebildet
werden kann. Die Verwendung mehrer Zusatzschichten bietet den Vorteil
einer stabileren Verbindung des Membranenkegels mit einer Sicke
bzw. bei Ausbildung einer Sicke durch ein solches Material mit dem Rahmen.
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Darüber hinaus können die
zusätzlichen Schichten
selbst direkt als Aufhängung,
Zentriermembran oder Spulenträger
ausgebildet werden, so dass Elemente und Klebstoffverbindungen des
Weiteren eingespart werden können.
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Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung
der Sicke selber durch die Zusatzschicht oder die Befestigung des
Membrankegels mit Hilfe der Zusatzschichten im Bereich der Sicke
an der Sicke oder dem Rahmen des Lautsprechers. Dabei kann der Übergang
von der Kernschicht zu der Sicke oder dem Rahmen durch die entsprechende
Formgebung der einzelnen Teile bzw. Komponenten. je nach Bedarf graduell
gestaltet werden.
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Der Einsatz einer dünnen oder
sich verjüngenden
Kernschicht zum Bereich der Sicke hin oder eines flexiblen Zwischenmaterials
in diesem Bereich oder zur Ausbildung der Sicke selber bietet Vorteile. Durch
die entsprechende Formung und Bemaßung ist eine Optimierung und
Symmetrierung des Auslenkverhaltens des Membranenkegels möglich. Diesbezüglich kann
die Sicke und/oder der entsprechende Bereich der Zusatzschicht auch
mit mehreren Halbwellen oder anderen Formen gebildet sein.
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Im zentralen Bereich des Membranenkegels kann
die Zusatzschicht vorteilhafterweise direkt als Staubschutzkalotte
ausgebildet werden, so dass die Ausbildung einer separaten Staubschutzkalotte
vermieden werden kann.
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Möglich
ist auch die Verwendung der Zusatzschicht für die Zwecke der Zentrierung,
wobei diesbezüglich
die Zusatzschicht selber oder eine solche bei Verwendung mehrerer
Zusatzschichten mit einem dazwischengelegten Zwischenmaterial einsetzbar ist.
Die Zentrierung kann beispielsweise an Teilen des Magnetsystems
oder am Korb des Rahmens erfolgen.
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Die Schwingungsquelle weist vorteilhafterweise
einen Spulenträger
auf, der mit dem Membranenkegel Schwingungen übertragend verbunden ist und
zugleich die Spule trägt,
wie dies für
sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dies bietet eine Vielzahl
von Vorteilen in Verbindung mit entsprechenden Kombinationen mit
solchen Zusatzschichten. So können
Zusatzschichten selber als Schwingspulenträger ausgebildet sein, sofern
sie eine entsprechende Festigkeit aufweisen, welche zum Übertragen
der Schwingungen an den Membranenkegel erforderlich sind, oder fest
mit einem Spulenträger
verbunden sind und zwischen diesem und der Spule angeordnet sind.
Insbesondere kann sich das Spulenpaket selber innerhalb der Kernschicht
oder zweier Zusatzschichten befinden. Entsprechend können vorteilhafterweise
eine oder mehrere der Zusatzschichten mit einem separaten Spulenträger verbunden
sein.
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Der Spulenträger kann auch selber direkt
in die Kernschicht eingearbeitet, insbesondere eingeklebt sein.
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Vorteilhaferweise kann die Stromzuführung zu
der Schwingungsquelle über
das Material der Zusatzschicht erfolgen. Diesbezüglich kann das Material selber
elektrisch leitend ausgebildet sein.
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Möglich
ist aber insbesondere bei einem Gewebe als Zusatzschicht auch das
Einarbeiten bzw. Einweben von Leitern, das Einarbeiten leitender
Zwischenmaterialien, das Aufnähen
von Leitern auf ein Gewebe bzw. das Aufprägen von Leitern auf folienartige
Zusatzschichten.
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Soweit eine Zusatzschicht den Spulenträger überzieht
oder ausbildet, ist es insbesondere auch möglich, die Spulen als aufgedampfte
Leiter auf die Zusatzschicht aufzubringen.
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Je nach Anwendungsbedarf können die
Zusatzschichten verschieden dick sein oder auch aus verschiedenen
Materialien bestehen, um eine optimale Anpassung an den jeweiligen
Funktionszweck zu ermöglichen.
Dabei müssen
derartige Zusatzschichten nicht vollflächig auf der Kernschicht aufgebracht
sein, sondern können
zum Beispiel auch radial von einem Teil der Kernschicht ausgehend
nach außen
bzw. innen über
den Rand des Kernschichtmaterials hinausreichen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch zentrale Komponenten eines Lautsprechers zur Veranschaulichung einer
Membran aus einem mehrschichtigen Material und
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2-5 alternative Ausführungsformen
zu der in 1 gezeigten
Ausführungsform.
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Detaillierte
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Wie aus 1 ersichtlich ist, besteht ein Lautsprecher
aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen oder wirkenden Komponenten.
Wesentliche Komponenten sind dabei ein Rahmen 1 und ein darin
gelagerter Membranenkegel 2 aus einer Membrane 2.
Der Membranenkegel 2 ist gegenüber dem Rahmen 1 so
gelagert, dass der Membranenkegel 2 in Schwingungen versetzt
werden kann. Dazu ist der Membranenkegel 2 mit einer Schwingungsquelle 3 – 5 verbunden.
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Die Schwingungsquelle besteht bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem Spulenträger 3,
einer daran befestigten Spule 4 und einem Spulenkern 5.
Der Spulenkern 5 ist an dem Rahmen 1 befestigt
und taucht in die Spule 4 ein, so dass die Spule 4 mit
dem Spulenträger 3 bei
Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes gegenüber dem Spulenkern 5 in
Schwingung gerät,
welche durch die Verbindung mit dem Membranenkegel 2 auf
diesen übertragen
wird. Die Anordnung ist dabei derart, dass der Membranenkegel 2 mit
seinem Außenumfangsbereich
in radialer Richtung stabil und in axialer Richtung schwingungsfähig gehalten
wird. Die Schwingung erfolgt somit in einer axialen Richtung.
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Natürlich sind auch andere übliche Anordnungen
von Schwingungsquellen umsetzbar, z.B. mit einem Spulenkern an dem
Membranenkegel und einer Spule am Rahmen.
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Die Spule 4 wird bei der
in 1 dargestellten Ausführungsform
mit einer Membrane und/oder Zentriermembrane verbunden, welche wiederum
an dem Membranenkegel 2 befestigt ist.
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Der Außenumfang des Membranenkegels 2 ist über eine
Sicke 6 an dem Rahmen 1 befestigt. Wie dies aus
den verschiedenen Figuren ersichtlich ist, kann die Sicke 6 in
verschiedenartigster Art und Weise geformt und ausgebildet werden.
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Zur Erzielung eines regelmäßigen Frequenzgangverlaufs
und zur Vermeidung störender
Resonanzen ist der in den Figuren dargestellte Membranenkegel 2 mehrschichtig
bzw. in Form einer Sandwichmembrane aufgebaut. Bei der Ausführungsform gemäß 1 besteht der Membranenkegel
aus einer Kernschicht 7 sowie Zusatzschichten 8, 9 in
Form einer oberen Deckschicht 8 und einer unteren Deckschicht 9.
Die Deckschichten 8 und 9 bestehen aus einem gegenüber der
Kernschicht 7 vorzugsweise dünnen, flächigen Material, insbesondere
einer flächigen
Folie oder einem flächigen
Gewebe. Als bevorzugte Befestigungsart der Deckschichten 8, 9 an der
Kernschicht 7 bietet sich eine Verklebung an. Jedoch sind
auch andere Befestigungsarten geeignet.
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Die Deckschichten 8, 9 ragen
zur Verbindung des Membranenkegels 2 mit dem Rahmen 1,
der Sicke 6, oder dem Spulenträger 3 zumindest einseitig über den
Rand der Kernschicht 7 hinaus, um den Membrankegel 2 mit
dem Rahmen 1, der Aufhängung 6 oder
dem Spulenträger 3 zu
verbinden. Soweit ein mehrschichtiges Membranenmaterial aus mehr
als einer Kernschicht 7 oder dergleichen verwendet wird,
können
derartige dünne,
flächige
Materialien auch zwischen solche Kernschichten 7 als zwischenliegende
Schichten eingesetzt werden, die dann entsprechend seitlich aus
dem Mehrschichtmaterial herausragen.
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Vorteilhafterweise können die
Deckschichten 8, 9 oder eine entsprechend Zwischenschicht
auch zur Stromführung
verwendet werden, um die Spulendrähte der Spule 4 mit
Strom zu versorgen. Im Fall einer Folie als Deckschicht 8, 9 bietet
sich insbesondere das Aufprägen
oder Aufdampfen von Leitern an. Im Fall eines Gewebes als Deckschicht 8, 9 können einzelne
oder alle Fasern des Gewebes stromführend ausgebildet sein. Möglich ist
insbesondere bei einem Gewebe als Deckschicht 8, 9 auch
das Einflechten oder Aufnähen
entsprechender Leiter zum Anlegen einer Spannung an die Spule 4.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform endet der Membranenkegel 2 innenseitig
in einem Kegelhals 10, welcher als separates und am Membranenkegels
befestigtes Bauelement oder als umgebogener oder umgeformter Endabschnitt
des Membranenkegels 2 ausgebildet ist. An den innenseitigen
Oberflächen
der innenseitigen Öffnung
des Membranenkegels 2 ist der Spulenträger 3 befestigt, wobei
sich der Spulenträger 3 in
axialer Richtung vom Innenraum des Membranenkegels 2 wegführend erstreckt.
Am Spulenträger 3 ist
außerhalb
des Innenraums des Membranenkegels 2 die Spule 4 befestigt,
welche mit dem Spulenkern 5 zusammenwirkend Schwingungen
erzeugt, die über
den Spulenträger 3 auf
den Membranenkegel 2 übertragen
werden.
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Wie aus 1 ersichtlich, ist die obere Deckschicht 8 in
den Bereich des Spulenträgers 3 verlängert ausgebildet
und überzieht
diesen innenseitig. Die Spule 4 ist dabei auf der oberen
Deckschicht 8 befestigt und mit ihrem oberen Ende an einem
verstärkten
Abschnitt des Spulenträgers 3 befestigt,
so dass letztendlich die obere Deckschicht 8 selber zu einem
Teil des Spulenträgers 3 wird.
Alternativ möglich
ist auch eine Verlängerung
der unteren Deckschicht 9 über den unteren Bereich des
Membranenkegels 2 hinaus, um die Spule 4 auf der
Oberseite der unteren Deckschicht 9 zu befestigen, sofern
eine solche direkte Verbindung von Deckschicht 8, 9 und Spule 4 gewünscht ist.
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Insbesondere im Fall von Deckschichten 8, 9,
welche als elektrischer Leiter dienen, ist eine solche direkte Verbindung
der Deckschichten 8, 9 mit der Spule 4 mit
Blick auf das Anlegen einer Spannung an die Spule 4 vorteilhaft.
Natürlich
kann der Spulenträger 3 in üblicher
Art und Weise auch nur einfach an dem Membranenkegel 2 oder
direkt an der Kernschicht 7 (5)
befestigt sein.
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Eine andere Alternative ist es, eine
der Deckschichten 8 bzw. Deckfolien mit dem separaten Spulenträger 3 zu
verbinden (3). Bei Verwendung
einer Spule 4, welche auf einer der Deckschichten 8, angeordnet
ist, ist eine Ausführungsform
besonders vorteilhaft, bei der die Spule 4 auf die Deckschicht 8 aufgedampft
oder aufgeprägt
ist.
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Gemäß alternativer Ausführungsformen
ist es auch möglich,
die Windungen der Spule 41 in der Kernschicht 7 einer
geschichteten Membrane oder den Kegelhals 10 zu integrieren,
so dass sich die Spule 41 innerhalb der Kernschicht bzw.
des Membranenkegels 2 oder des Kegelhalses 10 befindet (2).
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Ein thermisch leitendes Kernschichtmaterial wird
besonders bevorzugt, da die Kernschicht 7 dann Wärme ableiten
kann, welche insbesondere im Bereich der Spule 4 entsteht.
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Mit Blick auf thermische Unterschiede,
aber auch die Anforderung an Leitfähigkeit, Verwitterung oder
Verschleiß ist
es auch vorteilhaft, die Deckschichten 8, 9 aus
verschiedenen Materialien, mit verschiedenen Stärken oder in sich als Verbundmaterialien
aus wiederum mehreren Schichten aufzubauen.
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Die Befestigung des Membranenkegels 2 am Rahmen 1 ist
bei einem derartigen mehrschichtigen Aufbau besonders vorteilhaft
und in einer Vielzahl von Ausführungsformen
zu lösen.
Im Fall der Ausführungsform
gemäß 1 wird die Sicke 6 direkt
durch die beiden Deckschichten 8, 9 ausgebildet,
die sich im Bereich des Außenumfangs
des Membranenkegels 2 über
die Kernschicht 7 hinaus erstrecken.
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Um einen guten Halt auf dem Rand
des Rahmens 1 zu bieten, ist zusätzlich ein Zwischenmaterial 11 mit
vorzugsweise elastischer Konsistenz zwischen den beiden Deckschichten 8, 9 eingebracht und
in eine Form gebracht, welche die Befestigung auf dem Rahmen bzw.
an dem Rahmen 1 unterstützt. Je
nach verwendetem Zwischenmaterial 11, aber auch je nach
verwendetem Material für
die Deckschichten 8, 9 kann direkt Einfluss auf
die Schwingungseigenschaften und damit Impedanzsprünge und
den Frequenzgang des Lautsprechers genommen werden.
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Gemäß der Ausführungsform aus 2 wird die Sicke 61 durch eine
obere Deckschicht 8 und einen äußeren Abschnitt 71 der
Kernschicht 7 ausgebildet. Der äußere Abschnitt 71 der
Kernschicht 7 ist dabei nach außen hin verjüngend und
entsprechend der Struktur des Rahmens 1 geformt ausgebildet.
Der Spulenträger 3 besteht
bei dieser Ausführungsform aus
einem teilweise in den Innenraum des Membranenkegels 2 hineinragenden
Bauelement, wobei die Spule 4 zumindest teilweise in die
Kernschicht 7 eingearbeitet ist.
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Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform mit im wesentlichen
vergleichbaren Bauelementen, welche zur Vermeidung von Wiederholungen nicht
einzeln aufgeführt
werden, ist der Spulenträger 3 direkt
mit der Kernschicht 7 verbunden, wobei in diesem Fall zweckmäßigerweise
die Kernschicht Leiter zur Stromzuführung trägt und/oder eine der Deckschichten 8, 9,
insbesondere die obere Deckschicht 8 zur Stromzuführung dient.
Auch bei dieser Ausführungsform
führt die
Kernschicht 71 sich verjüngend in Richtung der Sicke 62,
welche durch lediglich die beiden Deckschichten 8, 9 ausgebildet
wird.
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Wie aus 4 ersichtlich, kann die Kombination der
beiden übereinanderliegenden
Deckschichten 8, 9 oder eine einzelne dieser Deckschichten 8, 9 bei
einer ausreichenden Biegefestigkeit auch als Sicke 63 mit
einem in radialer Richtung wellenförmigen Verlauf ausgebildet
sein, um als elastisches und durch die Wellenform unterstütztes Element
im Außenbereich
mit dem Rahmen 1 verbunden zu werden. Wie aus 4 weiter ersichtlich, kann
vorteilhafterweise auch eine der Deckschichten 8 als Staubschutzkalotte 81 ausgebildet
werden, so dass eine separate Staubschutzkalotte im Innenbereich zur
Abdeckung der Schwingungsquelle oder im Außenbereich zum Rahmen 1 hin
entbehrlich ist.
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Wie letztendlich aus 5 ersichtlich ist, ist es auch möglich, den
Spulenträger 3 nur
an der Kernschicht 7 selber zu befestigen, wobei bei diesem
Ausführungsbeispiel
wiederum ein Teil der Kernschicht 7 außenseitig zu einer Sicke 64 geformt
ist. Die untere Deckschicht 9 dient bei dieser Ausführungsform
lediglich als Zentrierungsmittel, dass heißt zur Zentrierung des innenseitigen
Bereichs des Membranenkegels 2 mit dem Übergang zum Spulenträger 3 gegenüber dem
Rahmen 1 bzw. dem Spulenkern 5. In diesem Fall
ist die untere Deckschicht 9, vorteilhafterweise selber
direkt an Teilen des Magnetsystems oder am Korb des Rahmens 1 befestigt.