DE19626236C2 - Druckkammertreiber - Google Patents
DruckkammertreiberInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Druckkammertreiber der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Druckkammertreiber der betreffenden Art sind allgemein
bekannt. Sie dienen zur Wiedergabe insbesondere von hohen
Tönen und weisen eine in einem ringförmigen Luftspalt eines
Magnetsystems bewegliche Schwingspule auf, die eine Membran
antreibt. Die Membran ist bei diesen bekannten. Druckkammer
treibern kalottenförmig ausgebildet und erstreckt sich zwi
schen Stirnrändern der Schwingspule. Gegenüber der Innenseite
der kalottenförmigen Membran verläuft mit Abstand eine kom
plementär zu der Membran ausgebildete Oberfläche eines festen
Körpers, durch den sich strahlenförmig Kanäle von verschiede
nen Stellen der Druckkammer zu einem zentralen Schallaus
trittskanal hin erstrecken. Da die genannten Kanäle aufgrund
ihrer Länge die Phasenlage des in der Schallaustrittsöffnung
ankommenden Schalls bestimmen, wird der die Kanäle aufweisen
de feste Körper häufig als "phasing plug" bezeichnet. Die
Schwingspule und damit auch die Membran sind durch innerhalb
und außerhalb der Schwingspule sich erstreckende Sickenteile
in ihrer Bewegung geführt.
Bei derartigen bekannten Druckkammertreibern muß die ka
lottenförmige Membran eine hohe mechanische Stabilität haben,
damit die durch die Drücke in der Druckkammer auftretenden
Verformungen gering bleiben. Diese hohe mechanische Stabili
tät wird häufig durch Einsatz von Metallfolien oder Kunst
stoffen mit größerer Materialdicke erreicht. Dadurch erhöht
sich aber die Masse der Membran, so daß zu ihrem Antrieb eine
höhere Leistung erforderlich ist, was den Wirkungs
grad erniedrigt. Dies gilt insbesondere für höhere
Frequenzen. Ist die Membran dagegen leichter, was nur
durch geringere Dicke oder leichteres Material zu
erreichen ist, so ist sie auch regelmäßig weniger
steif, so daß sich insbesondere bei der Wiedergabe
hoher Frequenzen Verformungen ergeben, die Verzerrun
gen zur Folge haben.
Durch DE 26 07 198 A1 ist ein Druckkammer-Laut
sprecher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten
Art bekannt, bei dem die Membran kalottenförmig aus
gebildet und mit ihren Rändern mit der Schwingspule
verbunden ist. Durch diese kalottenförmige Membran
ergeben sich die zuvor zum allgemeinen Stand der
Technik genannten Nachteile hinsichtlich der erfor
derlichen hohen mechanischen Stabilität, der hohen
Masse, der höheren erforderlichen Leistung und des
niedrigen Wirkungsgrades.
Durch DE 43 20 960 A1 ist ein elektroakustischer,
elektrodynamischer Wandler mit beweglicher Spule und
zentralem Schallaustritt bekannt, der prinzipiell
genauso ausgebildet ist wie der durch DE 26 07 198 A1
bekannte Druckkammer-Lautsprecher, so daß sich bei
diesem bekannten Wandler die gleichen Nachteile er
geben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Druckkammertreiber der betreffenden Art zu schaffen,
der die geschilderten Nachteile nicht aufweist, der
also einen besseren Wirkungsgrad hat, insbesondere
höhere Frequenzen besser und verzerrungsfreier wie
dergibt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird
durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene
Lehre gelöst.
Der Grundgedanke dieser Lehre besteht darin, die
Membran nicht mehr im Bereich zwischen den Stirnkan
ten der Schwing-spule anzuordnen, sondern nur noch im
Bereich der Stirnkanten der Schwingspulen, wodurch
sich eine Ringform der Membran ergibt. Dadurch liegen
alle Teile der Membran in der maximal möglichen Nähe
zur Schwingspule, wobei gleichzeitig die im spulen
nahen Bereich liegende, wirksame Fläche der Membran
im Verhältnis zu ihrer Masse groß ist. Wegen der re
lativ verringerten Masse ist die zum Antrieb der Mem
bran benötigte Leistung geringer. Die Eigenresonanz
ist erhöht, und die Wiedergabe insbesondere der hohen
Frequenzen ist verbessert. Wegen der verringerten
Flächenausdehnung ist die Gefahr des Entstehens von
Partialschwingungen in der Membran verringert, so daß
damit auch Verzerrungen verringert sind. Aufgrund der
verringerten Masse sind auch Ein- und Ausschwingvor
gänge verbessert.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß die Membran im Querschnitt V-förmig ausgebildet
ist, wobei die Spitze des Vs mit der Schwingspule
verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine räumliche
Aussteifung der Membran, wodurch die Masse der Mem
bran verringert, die zum Antrieb erforderliche Lei
stung ebenfalls verringert und die Eigenschaft be
züglich der Bildung von Partialschwingungen der Mem
bran und die
Wiedergabetreue insbesondere bei hohen Frequenzen verbessert
wird.
Eine zweckmäßige Weiterbildung dieser Ausführungsform der
Membran besteht darin, daß die Schenkel der Membran zu dem
von ihnen eingeschlossenen spitzen Winkel hin gewölbt sind.
Dadurch wird die räumliche Aussteifung weiter verbessert.
Grundsätzlich ist es möglich, die Membran über Sicken
teile zu führen und zentrieren. Derartige Sickenteile bringen
aber die Gefahr der Bildung von Partialschwingungen mit sich.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht zur Ver
meidung dieses Nachteils darin, daß die Ränder der Schenkel
der im Querschnitt V-förmigen Membran unmittelbar eingespannt
sind und daß die Membran aus einem wenigstens im Bereich der
Einspannung biegsamen Material besteht. Aufgrund der großen
Formsteifigkeit der Membran ist eine so wirksame Bewegung
jedenfalls des zentralen Teils der Membran im Bereich der
Schwingspule durch diese gegeben, daß dadurch auch größere
Kräfte aufgrund der unmittelbaren Einspannung der Ränder der
Membran überwunden werden können. Diese Kräfte sind aller
dings dadurch verringert, daß die Membran wenigstens im Ein
spannbereich aus einem biegsamen Material besteht.
Im Falle der im Querschnitt V-förmigen Ausbildung der
Membran besteht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung
darin, daß eine Wandung der Druckkammer, die der Membran auf
der der Schwingspule abgewandten Seite gegenüberliegt, kom
plementär V-förmig zu der Membran ausgebildet ist. Dadurch
ergibt sich ein sehr geringes Volumen der Druckkammer, so daß
sich die Kompressibilität der darin befindlichen Luft weniger
nachteilig auswirkt.
Bei allen vorgenannten Weiterbildungen der Erfindung ist
es zweckmäßig, daß von der Druckkammer aus einem Bereich ge
genüber der Schwingspule gleichmäßig verteilt einzelne Kanäle
gleicher Länge oder ein rotationssymmetrischer Kanal zu einem
zentralen Schallaustrittskanal führen. Da die ringförmige
Druckkammer an allen Stellen gleichen Abstand von dem zen
tralen Schallaustrittskanal hat, läßt sich die gleiche Länge
der einzelnen Kanäle in einfacher Weise realisieren, wobei
eine besonders günstige Form der Verbindung zwischen der
Druckkammer und dem Schallaustrittskanal durch die rotations
symmetrische Ausbildung des verbindenden Kanals gegeben ist.
Durch die Rotationssymmetrie ergibt sich ein über den Umfang
erstreckender Spalt zwischen der Druckkammer und dem Schall
austrittskanal. Damit ist die Druckkammer an allen Stellen in
gleicher Form mit dem Schallaustrittskanal verbunden, so daß
sich keine Laufzeitdifferenzen und damit auch keine Beein
trächtigungen der naturgetreuen Wiedergabe von Schall erge
ben.
Zweckmäßigerweise münden die einzelnen, die Druckkammer
mit dem Schallaustrittskanal verbindenden Kanäle bzw. der
rotationssymmetrische Kanal im Bereich eines Bodens des sack
förmig ausgebildeten Schallaustrittskanals, wobei es beson
ders zweckmäßig ist, daß der Boden des Schallaustrittskanals
erhaben, insbesondere kegelig ausgebildet ist. Dadurch ergibt
sich eine günstige Phasenanpassung zwischen den Kanälen und
dem Schallaustrittskanal.
Ist erfindungsgemäß die Schwingspule im Querschnitt
V-förmig ausgebildet, wobei die Schwingspule an der Spitze des
Vs angreift, so ergibt sich insgesamt eine bezüglich dieser
Konfiguration symmetrische Ausbildung, so daß beim Antrieb
durch die Schwingspule seitliche Auslenkungen der Membran und
auch der Schwingspule vermieden sind. Um dabei auch der
Schwingspule ein Höchstmaß an Symmetrie in bezug zu der Kom
bination von Schwingspule und V-förmiger Membran zu geben,
ist es zweckmäßig, auch die Schwingspule im Bereich ihrer
Wicklung symmetrisch auszubilden. Dies wird gemäß einer Wei
terbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Schwing
spule einen Spulenkörper aufweist und der Draht der Schwing
spule zum Teil auf der Innenseite und zum Teil auf der Außen
seite des Spulenkörpers angeordnet ist. Diese Anordnung hat
den zusätzlichen Vorteil, daß die Kühlung verbessert und die
Abhängigkeit von den unterschiedlichen Temperaturausdehnungen
der Schwingspulenmaterialien verringert ist.
Gemäß einer sehr zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung
ist in Abstrahlrichtung vor der Membran eine Trennwand vor
gesehen, in der sich in Umfangsrichtung nebeneinander ange
ordnete radiale Schlitze befinden. Durch diese Trennwand mit
den Schlitzen ist praktisch eine akustische Linse gebildet,
die den Zweck hat, den Schall von allen Membranteilen bis zum
Ausgang des Druckkammertreibers und damit bis zum Eingang
eines angeschlossenen Horns mit minimalem Verlust zu führen.
Es wird eine flache akustische Welle geformt, die sich bis
zum Horneingang fortsetzt. Außerdem ist durch die akustische
Linse die akustische Transformation Membran/Luft verbessert
und somit eine optimale Membranauslastung gesichert. Durch
die vielen Radialschlitze, die Durchlaßkanäle für den Strahl
bilden, ergeben sich auch minimale Wellenverluste.
In der Kammer bzw. dem Hohlraum vor der akustischen Linse
werden die einzelnen Teile des von der Membran erzeugten
Schalls phasengerecht summiert und somit flache Wellen ge
formt. Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Schlitze über
die gesamte radiale Ausdehnung der Membran.
Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung dieser Ausführungs
form der Erfindung genügt die Breite d der Schlitze der For
mel
wobei λ die Wellenlänge des übertragenen Schalls ist. Die
Breite der Schlitze kann dabei auch kleiner als dieser Wert
sein. Bei diesen Werten wird bewirkt, daß sich eine flache
Schallwelle ausbreitet. In bezug auf eine solche flache
Schallwelle läßt es sich in dem Übertragungskanal zu dem Aus
gang des Druckkammertreibers in einfacher Weise sicherstel
len, daß der Weg jedes aus einem Schlitz austretenden Schalls
zu dem Ausgang des Druckkammertreibers gleich ist, so daß
dort die einzelnen Schallwellenteile phasengerecht zusammen
laufen, so daß sich nur minimale Verluste ergeben.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausfüh
rungsbeispiel näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt geschnitten in prinzipieller Darstellung
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 zeigt in geringfügig anderer und vergrößerter
Darstellungsweise den linken Teil von Fig. 1
ergänzt gemäß einer Abwandlung der Erfindung
und
Fig. 3 zeigt eine Einzelheit aus Fig. 2.
Fig. 1 zeigt einen Druckkammertreiber mit einem Magnet
system 1, in dessen Luftspalt 2 eine Schwingspule 3 beweglich
angeordnet ist, deren eine Stirnkante mit einer Spitze 4 ei
ner V-förmig ausgebildeten Membran 5 verbunden ist, die mit
ihren äußeren biegsamen Rändern 6 und 7 fest mit der Innen
wandung eines äußeren Ringes 8 und der Außenwandung eines
inneren Ringes 9 verbunden sind.
Zwischen der Membran 5 und einer komplementär dazu ausge
bildeten Wandung 10 eines Körpers 11 ist eine ebenfalls
V-förmige Druckkammer 12 gebildet, die im Bereich der Spitze
des Vs über einen rotationssymmetrischen Kanal 13, der prak
tisch einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden Spalt
bildet, mit einem Schallaustrittskanal 14 verbunden ist, des
sen Boden 15 kegelförmig ausgebildet ist.
Bei Speisung der Schwingspule 3 bewegt diese die Membran
5 vorzugsweise im mittleren Bereich der ringförmigen Druck
kammer 12, so daß die in der Druckkammer 12 gebildeten Druck
schwingungen über den spaltförmigen Kanal 13 in den Bereich
des kegelförmigen Bodens 15 des sackförmig ausgebildeten
Schallaustrittskanals 14 übertragen werden.
Fig. 2 und 3 dienen der Verdeutlichung einer Abwandlung
der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Dabei ist Fig. 2 ein ver
größerter Teilschnitt der linken Hälfte der Fig. 1 in etwas
veränderter Darstellungsweise. Gleiche oder sich entsprechen
de Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Ab
wandlung besteht darin, daß in Abstrahlrichtung vor der Mem
bran 5 eine Trennwand 16 vorgesehen ist, die den Raum vor der
Membran dicht abschließt, jedoch radiale Schlitze aufweist.
Fig. 3 zeigt die Trennwand 3 aus Fig. 2 in Einzeldarstellung,
teilweise weggeschnitten, so daß radiale Schlitze 17 deutlich
erkennbar sind, die Durchlässe für den von der Membran 5 ab
gegebenen Schall darstellen. Die Schlitze 17 sind in Umfangs
richtung dicht nebeneinander angeordnet. Somit ist insgesamt
eine akustische Linse gebildet, die für die Bildung einer
ebenen Schallwelle sorgt, welche sich dann bis zum Schallaus
trittskanal 14 fortsetzt. Der Kanal 13 ist trapezförmig aus
gebildet und weist geneigte Flächen 17 und 18 auf. Durch ge
strichelte Linien S₀, S₁ und S₂ ist verdeutlicht, daß aus den
Schlitzen 17 austretende Schallanteile an den geneigten Flä
chen 17 und 18 umgelenkt werden und im Ergebnis bis zum Ein
tritt in den Schallaustrittskanal 14 gleiche Wege durchlau
fen. Für die andere Hälfte des dargestellten Druckkammersy
stems gilt natürlich das gleiche. Damit ergibt sich am Fuß
des Schallaustrittskanals 14 eine ebene Schallwelle, die sich
dann auch eben bis zur Mündung des Schallaustrittskanals 14
fortsetzt. Dadurch ergibt sich eine wirksame Abstrahlung im
Verhältnis zu der von der Membran 5 aufgebrachten Leistung.
Claims (13)
1. Druckkammertreiber,
- - mit einer in einem ringförmigen Luftspalt eines Magnetsystems beweglichen Schwing spule (3),
- - mit einer von der Schwingspule (3) an getriebenen ringförmigen Membran (5) und
- - mit einer ringförmig ausgebildeten Druck kammer (12), die über ihren Umfang mit einem zentralen Schallaustrittskanal (14) in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) im Quer
schnitt V-förmig ausgebildet ist und daß die Spitze
(4) des Vs mit der Schwingspule (3) verbunden ist.
2. Druckkammertreiber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schenkel der Membran (5) zu dem
von ihnen eingeschlossenen spitzen Winkel hin gewölbt
sind.
3. Druckkammertreiber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ränder (6, 7) der Schenkel der
im Querschnitt V-förmigen Membran (5) unmittelbar
eingespannt sind und daß die Membran (5) aus einem
wenigstens im Bereich der Einspannung biegsamen Mate
rial besteht.
4. Druckkammertreiber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Wandung (10) der Druckkammer
(12), die der Membran (5) auf der der Schwingspule
(3) abgewandten Seite gegenüberliegt, komplementär
V-förmig zu der Membran (5) ausgebildet ist.
5. Druckkammertreiber nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druck
kammer (12) aus einem Bereich gegenüber der Schwings
pule (3) gleichmäßig verteilt einzelne Kanäle glei
cher Länge oder ein rotationssymmetrischer Kanal (13)
zu einem zentralen Schallaustrittskanal (14) führen.
6. Druckkammertreiber nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kanäle bzw. der rotationssymme
trische Kanal (13) im Bereich eines Bodens (15) des
sackförmig ausgebildeten Schallaustrittskanals (14)
münden.
7. Druckkammertreiber nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Boden (15) des Schallaustritts
kanals (14) erhaben, insbesondere kegelig ausgebildet
ist.
8. Druckkammertreiber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schwingspule (3) einen Spulen
körper aufweist und daß der Draht der Schwingspule
(3) zum Teil auf der Innenseite und zum Teil auf der
Außenseite des Spulenkörpers angeordnet ist.
9. Druckkammertreiber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß in Abstrahlrichtung vor der Membran
(5) eine Trennwand (16) vorgesehen ist, in der sich
in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete radiale
Schlitze (17) befinden.
10. Druckkammertreiber nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich die Schlitze (17) über die
gesamte radiale Ausdehnung der Membran erstrecken.
11. Druckkammertreiber nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Breite d der Schlitze (17) der
Formel
entspricht, worin λ die Wellenlänge des übertragenen
Schalls ist.
12. Druckkammertreiber nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kanal (13) von der Membran (5)
zum Fuß des Schallaustrittskanals (14) trapezförmig
ist, derart, daß alle aus den Schlitzen (17) austre
tenden Schallanteile den gleichen Laufweg haben.
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US08/797,836 US5878148A (en) | 1996-02-29 | 1997-02-10 | Compression driver |
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EP97103076A EP0793216B1 (de) | 1996-02-29 | 1997-02-26 | Druckkammertreiber |
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ID=7786733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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DE (1) | DE19626236C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2640089A2 (de) | 2012-03-15 | 2013-09-18 | BMS Speakers GmbH | Ringmembran-Kompressionstreiber |
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---|---|---|---|---|
DE2607198A1 (de) * | 1976-02-23 | 1977-09-01 | Lehner Fernsprech Signal | Dynamisches antriebssystem fuer druckkammer-lautsprecher |
DE4320960A1 (de) * | 1992-06-25 | 1994-01-05 | Outline Snc | Elektroakustischer elektrodynamischer Wandler mit beweglicher Spule |
-
1996
- 1996-06-29 DE DE19626236A patent/DE19626236C2/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19626236A1 (de) | 1997-09-04 |
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