DE1277930B - Akustikmembran - Google Patents

Akustikmembran

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DE1277930B
DE1277930B DE1965H0056524 DEH0056524A DE1277930B DE 1277930 B DE1277930 B DE 1277930B DE 1965H0056524 DE1965H0056524 DE 1965H0056524 DE H0056524 A DEH0056524 A DE H0056524A DE 1277930 B DE1277930 B DE 1277930B
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DE
Germany
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acoustic membrane
membrane
membrane according
ribs
curvature
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DE1965H0056524
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English (en)
Inventor
Mauritz Frank Noren
Richard Harold Scent
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Hawley Products Co
Original Assignee
Hawley Products Co
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Publication date
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Publication of DE1277930B publication Critical patent/DE1277930B/de
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/12Non-planar diaphragms or cones

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Eine solche Membran ist nicht nur für parabolisch elliptische Formen wichtig, sondern auch für runde Ausbildungen.
  • 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.
  • Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Flansch 1, der normalerweise zum Halten der Membran im Lautsprecher dient, kann, falls erwünscht, mit der Grundlinie 10 zusammenfallen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Akustikmembran, 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, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationsteil (3) mit einer einzigen Umkehrkrümmung versehen ist, derart, daß die Meinbranwand im unteren Abschnitt, angrenzend an das gewellte Teil (2), konvex und im oberen Ab- schnitt, angrenzend an das Anschlußstück (4), konkav ausgebildet ist, wobei der Umkehrpunkt der Krümmung von konvex zu konkav etwa in der Mitte des Vibrationsteiles liegt.
  2. 2. Akustikmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Rippe angrenzend an den Umkehrpunkt der Krümmung im Schwingungs- oder Vibrationsteil (3) angeordnet ist. 3. Akustikmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Rippe oberhalb und mindestens eine Rippe unterhalb des Umkehrpunktes (20) vorgesehen ist. 4. Akustikmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationsteil (3) hauptsächlich im konvexen Bereich gerippt ist, während im konkaven Bereich angrenzend an das röhrenförmige Anschlußstück (4) keine Rippen angeordnet sind. 5. Akustikmembran nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationsteil (3) die Form eines Ellipsoids aufweist und das Flanschteil (1) und das gewellte Teil (2) elliptisch ausgebildet sind. 6. Akustikmembran nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite des Umkehrpunktes der Krümmung des Vibrationsteiles (3) eine elliptisch verlaufende Rippe angeordnet ist. 7. Akustikmembran nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Umkehrpunktes (20) der Krümmung im Vibrationsteil (3) eine Rippe (21) und unterhalb des Umkehrpunktes (20) eine Reihe von Rippen (22, 23,24 ... ) angeordnet sind. 8. Akustikmembran nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Rippen an der kurzen Achse des Schwingungs- oder Vibrationsteiles (3) am geringsten ist, während er sich allmählich bis zu einem Maximum an der Längsachse vergrößert. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 610 452; deutsche Auslegeschriften Nr. 1106 810, 1130 472.
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017157495A1 (en) 2016-03-16 2017-09-21 Sound Solutions Austria Gmbh Membrane for a loud speaker

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DE610452C (de) * 1932-04-26 1935-03-11 Jesse Barnum Hawley Verfahren zur Herstellung einer Membran, insbesondere fuer Lautsprecher
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