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Akustikmembran Die Erfindung betrifft eine Akustikmembran, insbesondere
für dynamische Lautsprecher, deren Auflageflansch durch ein gewelltes Teil mit einem
Schwingungs- oder Vibrationsteil verbunden ist, das sich nach oben und innen vom
gewellten Teil bis zu einem röhrenförmigen Nippel oder Anschlußstück erstreckt.
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Die Tonwiedergabe eines Lautsprechers hängt weitgehend von der Ausbildung
der darin eingebauten Membran ab. Hierbei spielt der Durchmesser, die Fläche und
die Steigung der Membranwand eine besondere Rolle, damit sowohl tiefe als auch hohe
Frequenzen zufriedenstellend wiedergegeben werden.
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Es sind bereits mehrere Membranen mit verschiedenartig gekrümmtem
Schwingungsteil vorgeschlagen worden. So ist eine rechteckige Meinbran bekannt,
bei der das Schwingungsteil zwei hierin herausgebildete langgestreckte Rippen aufweist,
die sich vom Scheitelteil in Längsrichtung zum Schwingungsteil in einander entgegengesetzten
Richtungen erstrecken, wobei die langgestreckten gabelförmigen Rippen
je ein Hauptstück mit einem freien Ende, zwei Gabelzinken, die sich nach
außen voneinander weg am freien Ende des Hauptstückes erweitern, und zwei andere
Stücke aufweisen, die sich in entgegengesetzten Richtungen nach außen von einem
Längsmittelteil des Hauptstückes aus erweitern. Hierdurch werden in der Rechteckmembran
ellipsenförmige Teile zur Wiedergabe der hohen Tonfrequenzen geschaffen, die bei
der rechteckigen Ausbildung nur unzulänglich ist. Die Wölbung der Membran ist verhältnismäßig
stark, und die Ausbildung eignet sich speziell für rechteckige Ausfühnmgsformen.
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Eine andere bekannte Ausführung betrifft eine längliche elliptische
Membran, die entweder sehr flach oder deren Querschnitt ein Zylindersegment ist,
also eine sehr starke Wölbung aufweist. Die größte Breite dieser Membran entspricht
der Wellenlänge der höheren Frequenzen der wiedergegebenen Töne, und die Länge der
Membran beträgt wenigstens das etwa Fünffache dieser Breite. Die Tiefe der Membran
ist etwa gleich oder geringer als die Breite der Membran. Die Endabschnitte der
Meinbran haben vorzugsweise eine etwa halbkreisförmige - Berandung. Eines
der Probleme, das bei dieser Meinbran auftritt, ist die Tendenz, die Töne zu verzerren.
Dies ist eine Folge der Entfernung von den Enden, also der Basis der Membran zu
deren Mitte.
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Schließlich wäre noch eine bekannte Membran mit wellenförmig ausgebildeter
Wand zu erwähnen. Die kegelförmige Wand ist im Querschnitt derart gekrümmt, daß
in der Umfangsrichtung des Kegels zwei Wellentäler verlaufen. Der untere Abschnitt
sowie der obere Abschnitt der Membranwand sind konkav, während die Mitte konvex
ist. Auf diese Weise entstehen zwei Krümmungsumkehrungen. Eine derartige Ausbildung
ergibt keinen Napfeffekt im unteren Abschnitt des Schwingungsteiles. Ein solcher
ist aber für die gute Tonwiedergabe der tiefen Frequenzen erforderlich.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine tiefe, verhältnismäßig stark gewölbte
Membran mit einer eher flachen Membran zu kombinieren, wobei die akustisehen Eigenschaften
einer tiefen, verhältnismäßig stark gewölbten Membran sowie diejenigen einer flachen
Membran beibehalten werden.
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Die erfindungsgemäße Membran ist dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationsteil
mit einer einzigen Umkehrkrümmung versehen ist, derart, daß die Membranwand im unteren
Abschnitt, angrenzend an das gewellte Teil, konvex und im oberen Ab-
schnitt,
angrenzend an das Anschlußstück, konkav ausgebildet ist, wobei der Umkehrpunkt der
Krümmung von konvex zu konkav etwa in der Mitte des Vibrationsteiles liegt.
Durch
die napfförmige Struktur im unteren Teil der Membran ist eine gute Tonwiedergabe
tiefer Frequenzen gesichert während auf Grund der konkaven Ausbildung in der Nähe
der Spitze der Meinbran auch eine gute Wiedergabe der hohen Frequenzen gewährleistet
ist.
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Eine solche Membran ist nicht nur für parabolisch elliptische Formen
wichtig, sondern auch für runde Ausbildungen.
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Außer der besonderen Ausbildung der Krümmung der Membranwand weist
eine besondere Ausführungsform der letzteren zumindest an jeder Seite der Krümmungsumkehr
je eine Verstärkungsrippe auf. Dadurch wird die Festigkeit der Membran erheblich
erhöht, die die Anwendung von größerer Verstärkungskraft gestattet. Die so ausgebildete
Meinbran zeigt eine sehr gute Leistung sowohl bei niederen als auch bei hohen Frequenzen.
Sie ist verhältnismäßig flach und ist gleichzeitig sehr fest und widerstandsfähig.
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Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Akustikmembran, die die Form einer Ellipse aufweist und für einen dynamischen Lautsprecher
vorgesehen ist; F i g. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fi
g. 1;
F i g. 3 ist eine Modifikation des in F i g. 2
dargestellten Querschnittes, die die Stellung der Rippen in der Oberfläche der Membran
zeigt, und F i g. 4 ist eine Teildraufsicht, die die Gestaltung und das Aussehen
der gerippten Membran veranschaulicht, die in dem Querschnitt der F i
g. 3 dargestellt ist.
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Erfindungsgemäß besteht die Akustikmembran aus einem schwingenden
Teil, einem Auflageflanschteil und einem zwischenliegenden gewellten Teil. Das Schwingungs-
oder Vibrationsteil erstreckt sich nach oben und innen vom gewellten Teil bis zu
einem röhrenförmigen Nippel oder Anschlußstück und ist mit einer Gegenkrümmung versehen.
Im unteren Teil, angrenzend an den gewellten Ab-
schnitt, ist das schwingende
Teil konvex ausgebildet, während der obere, an das Anschlußstück angrenzende Abschnitt
konkav ausgebildet ist. Der Umkehrpunkt der Krümmung von konvex zu konkav ist ungefähr
die Mitte des Vibrationsteiles.
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Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Membran
ist das Vibrations- oder Schwingungsteil ein Ellipsoid, und der Flansch sowie das
gewellte Stück sind elliptisch ausgebildet.
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Für den erfindungsgemäßen Zweck können die Wände des Vibrationsteiles
glatt sein, wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, es ist aber zweckmäßig,
zumindest eine Rippe angrenzend an den Umkehrpunkt der Krümmung und vorzugsweise
zumindest eine Rippe an jeder Seite dieses Umkehrpunktes anzuordnen. Der Umkehrpunkt
wirkt wie ein Anlenkpunkt, und die Anordnung von einer oder mehreren Rippen dient
zur Verstärkung des an diesen Punkt angrenzenden benachbarten Teiles des Vibrations-oder
Schwingungsabschnittes der Membran. Durch das Anbringen solcher Rippen wird es auch
möglich, das Vibrationsteil aus einem dünneren Material zu formen. Die Ausführungsform
gemäß den F i g. 3
und 4 weist eine Verstärkungsrippe an der oberen Seite
des Umkehrpunktes und eine Vielzahl solcher Rippen im konvexen Bereich des Vibrationsteiles
auf.
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Die in F i g. 1 dargestellte Akustikmembran besteht aus einem
Auflageflanschteil 1, einem gewellten Teil 2 und einem Vibrationsteil
3, das sich nach oben und im allgemeinen nach innen von dem gewellten Teil
bis zu einem röhrenförmigen Nippel oder Anschlußstück 4 erstreckt.
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Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Vibrationsabschnitt in
Längsachse einen konvexen Bereich 5
und einen konkaven Bereich 6 aufweist,
der allmählich in einen konvexen Bereich 7 und einen konkaven Bereich
8 in der kurzen Achse übergeht. Der Boden des röhrenförmigen Nippels oder
Anschlußstückes 4 wird da, wo es das Vibrationsteil 3 schneidet, im weiteren
als Ansatz der Membran bezeichnet. Die Höhe der Membran ist der vertikale Abstand
vom Ansatz 9 zu der Grundlinie 10. Die Erfindung ist nicht auf flache
Membranen beschränkt, aber sie ist besonders vorteilhaft zur Herstellung solcher
Meinbranen.
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Der Umkehrpunkt der Krümmung ist bei 11 angegeben. Dieser liegt
ungefähr, obwohl nicht unbedingt, direkt im Mittelpunkt einer Geraden, die vom Ansatz
9 zum Punkt 12 der Grundlinie 10 gezogen ist.
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Der gewellte Abschnitt 2 kann verschieden ausgebildet sein. So weist
in einer typischen 6" X 91/ elliptischen erfindungsgemäß hergestellten akustisehen
Membran die Rille 13 einen Radius von 0,063", die Rille 14 einen Radius von
0,039", die Rille 15 einen Radius von 0,063"', die Rille
16 einen Radius von 0,039" und die Rille 17 einen Radius von
0,078" auf.
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Das Material, das für die Membran verwendet wird, ist vorzugsweise
eine verfilzte Fasercellulose, und sie wird durch Ansammeln oder Anhäufen von Cellulosefasem
aus einer wäßrigen Aufschlämmung auf einer porösen Profilform hergestellt. Dies
ist ein übliches Herstellungsverfahren für Akustikmembranen und bildet nicht einen
Gegenstand der Erfindung. Es ist üblich, die Membran mit einer Abschlußkappe oder
einem Deckel 18 auszubilden, die bei 19 abgetrennt ist, so daß das
röhrenförmige Teil 4 eine Schwingspule eines Lautsprechers aufnehmen kann.
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Der Flansch 1, der normalerweise zum Halten der Membran im
Lautsprecher dient, kann, falls erwünscht, mit der Grundlinie 10 zusammenfallen.
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In der Ausführungsform gemäß F i g. 3 ist der Umkehrpunkt mit
20 bezeichnet. Die Ausbildung des Flansches 1 sowie diejenige des gewellten
Ab-
schnittes 2 ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige der im Zusammenhang
mit den F i g. 1 und 2 beschriebenen Ausführung. Das Vibrationsteil
3 je-
doch unterscheidet sich hiervon dadurch, daß es mit einer Reihe von
Rippen 21, 22, 23, 24, 25, 26 und 27
versehen ist. Die Rippe
21 befindet sich oberhalb des Punktes 20, während die anderen Rippen unterhalb desselben
angeordnet sind. In dem Bereich 28, angrenzend an den Ansatz 29, sind
keine Rippen vorgesehen. Es ist auch ersichtlich, daß der Abstand zwischen den Rippen
an der kurzen Achse klein gehalten ist und sich bis zu einem maximalen
Ab-
stand an der Längsachse vergrößert. In einer typischen 6" X
9" elliptischen Membran der Ausführung gemäß F i g. 3 und 4 ist der
zweckmäßige Abstand etwa 1/8" an der kurzen Achse und '/4" an
der
Längsachse. Mit anderen Worten, der gesamte Raum, der von den Rippen an der kurzen
Achse eingenommen wird, beträgt etwa V', und der gesamte Raum, der von den Rippen
an der Längsachse eingenommen wird, beträgt etwa 13/4". Bei dieser Ausführung einer
geformten Cellulosefasermembran ist es möglich, die durchschnittliche Dicke auf
etwa 0,010 bis 0,013" zu verringern, während ohne die Rippen die Dicke
des Vibrationsteiles in der Größenordnung von 0,020 bis 0,030" liegt. Gemäß
den F i g. 3 und 4 weisen die Rippen Wellenform auf, wobei das Innere der
Membran mit einer Reihe den Rippen entgegengesetzter Rillen versehen ist. Diese
Ausführung kann abgeändert werden, beispielsweise in der Art, daß diese Rillen ausgefüllt
sind, derart, daß im Inneren der Membran eine glatte Oberfläche gebildet wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines bestimmten Materials
zur Herstellung der Membran beschränkt. Während es bevorzugt wird, verfilzte Cellulosefasern
zu nehmen, dienen dem gleichen Zweck auch andere Materialien, wie z. B. formbare
harzige oder Kunststoffmassen. Selbstverständlich müssen solche Ausgangsstoffe eine
gewisse Elastizität und ein gewisses Federungsvermögen haben, um zur Übertragung
des Tones die erforderlichen Schwing#ingen durchzuführen.
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Bei der in den Zeichnungen dargestellten Meinbran ist der durch eine
Gerade gebildete Winkel, die den Ansatz 9 mit der Grundlinie 10 bei
12 verbindet, verhältnismäßig klein, vorzugsweise etwa 160. Der Durchmesser
des röhrenförmigen Teiles 4 ist gewöhnlich etwa l", kann jedoch abgeändert
werden. In der beschriebenen und dargestellten Ausführungsform ist die Höhe der
Membran etwa 0,855". Demnach ist sie sehr flach. Die Erfindung ist besonders
vorteilhaft bei der Herstellung von Membranen, die eine Höhe von weniger als etwa
2" haben, kann aber für alle anderen Größen ebenso verwendet werden.
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Einer der Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Akustikmembran liegt
darin, daß die Töne in dem höheren Frequenzbereich verhältnismäßig scharf abgeschnitten
werden. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Membran eine bessere Schalleistung sowie
größere Empfindlichkeit besitzt und ferner eine breitere Wiedergabe für die gleiche
Höhe mit einem geringeren Gewicht ermöglicht. Bei der Ausführungsforrn mit Körperrippen
ist es möglich, das Gewicht von durchschnittlich etwa 3 g auf etwa
2,25 bis 2,50 g
für eine 6" X 9" elliptische Membran
zu senken. Das allmähliche Ansteigen des Zwischenraumes zwischen den Rippen von
der kurzen Achse zu der Längsachse gewährleistet eine größere Bruchfestigkeit. Da
die Bruchgefahr bei flachen Membranen größer ist, erweist sich die erfindungsgemäße
Ausführung mit den Rippen ganz besonders zweckmäßig für solche Membranen.