DE19754888C2 - Lautsprecher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher zur Verwendung bei beispielsweise einem Audiosystem und insbesondere eine Membran für den Lautsprecher.

Wie in Fig. 18 gezeigt weist ein Lautsprecher eine Konusmem­ bran 11 auf. An der Sockelendseite (der Seite mit dem klei­ nen Durchmesser) der Membran 11 ist eine Schwingspule 12 vorgesehen. Durch Veränderung eines magnetischen Feldes um die Schwingspule 12 in Abhängigkeit von einem akustischen Signal wird eine magnetische Kraft zwischen einem (nicht gezeigten) Magneten und der Schwingspule 12 verändert, um die Membran 11 vorwärts und rückwärts, das heißt entlang der Mittelachse der Membran 11 in Schwingungen zu verset­ zen. Die Membran 11 ist normalerweise aus Papier herge­ stellt und in eine konische Form gebildet. Ein Öffnungsrand (äußerer umlaufender Rand) 13 an der Seite mit dem großen Durchmesser der Membran 11 ist durch einen (nicht gezeig­ ten) elastischen Ring derart gehalten, daß die Membran 11 vorwärts und rückwärts schwingen kann. Da der Schwingungs­ zustand der Membran 11 eine Rückkopplungsfrequenzcharakte­ ristik, eine Hochfrequenzverzerrungscharakteristik und der­ gleichen steuert, wird die Leistungsfähigkeit des Lautspre­ chers durch die Membran 11 wesentlich bestimmt.

Die ideale Schwingung (Vibration) ist derart, daß die Mem­ bran 11 Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen ausführt, während deren ursprüngliche konische Form beibehalten wird. Jedoch zeigt die Membran 11 ein von der idealen Schwingung abwei­ chendes Verhalten auf. In letzter Zeit ist, da die Beobach­ tungstechnik und die Computerverarbeitung für den Schwin­ gungszustand vorangeschritten sind, der tatsächliche Schwingungszustand weitgehend erklärt worden. Es ist be­ kannt, daß wie in Fig. 19A gezeigt die Membran 11 derart verwunden werden kann, daß eine Welligkeit des Öffnungsrandes an der Seite mit dem großen Durchmesser verursacht wird, oder daß, wie in Fig. 19B gezeigt, der Umfang der Membran 11 derart gewellt wird, daß Schwingungsknoten er­ zeugt werden, während eine axiale Symmetrie beibehalten wird. Dieses Verhalten wird Teilungsschwingung (dividing vibration) genannt.

Der Grund für dieses Verhalten wird wie nachstehend be­ schrieben angesehen:
Beispielsweise wird unmittelbar nach einer Rückwärtsverset­ zung der Membran 11, da deren Öffnungsrand 13 an der Seite mit dem großen Durchmesser aufgrund der Massenträgheit an der Position zu verbleiben versucht, diese folglich zu der Mittelachse der Membran 11 hin zusammengezogen. Somit wer­ den wie in Fig. 20 gezeigt Druckkräfte an allen umlaufenden Abschnitten der Membran 11 erzeugt. Im Gegensatz dazu wer­ den unmittelbar nach einer Vorwärtsversetzung der Membran 11 Zugkräfte an allen umlaufenden Abschnitten der Membran 11 erzeugt.

Dementsprechend wird kein ideales Verhalten erreicht, wo­ durch sich die Klangqualität verschlechtert. Der herkömmli­ che Lautsprecher weist das wie vorstehend beschriebene grundsätzliche Problem auf, das somit die nachstehend be­ schriebenen Probleme verursacht.

Zur Gewährleistung ausreichender Schalldrücke in einem Nie­ derfrequenzbereich ist eine dicke und große Membran 11 er­ forderlich. Somit wird die Membran 11 schwer, so daß deren Trägheitsmoment vergrößert wird. Die Teilungsschwingung steigt mit Ansteigen des Trägheitsmoments oder der Schwin­ gungsfrequenz (mit Ansteigen der Häufigkeit des Auftretens von Wellenbäuchen und Wellentälern an dem Umfang der Mem­ bran 11) an. Schließlich kann der Lautsprecher mit einer derartigen Membran 11 lediglich im Niederfrequenzbereich verwendet werden.

Demgegenüber ist es zur Verwendung der Membran 11 in ei­ nem Hochfrequenzbereich erforderlich, daß das Trägheits­ moment gering ist, da der Einfluß der Teilungsschwingung groß ist. Somit ist eine Membran 11 erforderlich, die ei­ ne geringe Dicke und eine große Festigkeit aufweist. Selbst falls die Membran 11 dünn ist, können in dem Hoch­ frequenzbereich ausreichende Schalldrücke gewährleistet werden. Jedoch kann in einem derartigen Fall der Laut­ sprecher mit einer derartigen Membran 11 nicht in dem Niederfrequenzbereich verwendet werden, wobei außerdem die Verwendung von kostspieligem Titan, Beryllium oder dergleichen als Material der Membran 11 erforderlich ist.

Die Druckschrift "Schwingungs- und Strahlungsverhalten des Lautsprecher­ konus" von F. J. M Frankort, erschienen in "Philips Technische Rundschau", 36, Jahrgang, 1976/77, Nr. 1, und die Druckschrift DE 91 09 452 U1 be­ schreiben jeweils herkömmliche Lautsprecher mit einer Konusmembran, die ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Lautsprecher sind.

Die Druckschrift US 4 039 044 beschreibt eine sehr spezielle flächige Anord­ nung einer Lautsprechermembran, die aus vielen Erhebungen und Vertie­ fungen zusammengesetzt ist. Dem Aufbau dieser Lautsprechermembran liegt somit ein anderes Konzept zugrunde, das insbesondere für Lautspre­ cher für tiefe Frequenzen (bis maximal 5000 Hz) vorteilhaft ist.

Im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher zu schaffen, der die Teilungsschwingung unterdrücken kann und somit eine gute Klangqualität erreichen kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Lautsprecher gemäß Patentan­ spruch 1 und alternativ durch einen Lautsprecher gemäß Patentanspruch 2 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand des Unteranspruchs.

Diese Erfindung deckt einen Fall ab, bei dem die Membran aus einem Abschnitt oder Abschnitten der hyperbolischen Paraboloide gebildet ist. Außerdem weist gemäß der Erfin­ dung der hyperbolische Paraboloid nicht nur einen perfek­ ten (idealen) hyperbolischen Paraboloiden auf, sondern ebenfalls eine gekrümmte Oberfläche auf, die dem idealen hyperbolischen Paraboloiden angenähert ist. Außerdem stellt der Begriff "Segment" ein Segment einer geraden Linie oder ein Bogensegment (eine Sehne) einer gekrümmten Linie dar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung nä­ her beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Membran eines Lautsprechers gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel,

Fig. 2A und 2B Darstellungen zur Beschreibung gekrümmter Oberflächen der Membran gemäß dem ersten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines gekoppelten Ab­ schnitts zwischen der Membran und einem zylindrischen Teil gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine Darstellung zur Beschreibung der Form der Mem­ bran gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 eine seitliche Schnittansicht des gesamten Aufbaus des Lautsprechers gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel,

Fig. 6 eine Darstellung zur Beschreibung von auf die Mem­ bran gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein­ wirkende Spannungen,

Fig. 7 eine Darstellung zur Beschreibung des Aufbaus der Membran im Schnitt gemäß dem ersten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 8 eine Darstellung zur Beschreibung einer Membran ei­ nes Lautsprechers gemäß einem zweiten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 9 eine Darstellung zur Beschreibung einer Membran ei­ nes Lautsprechers gemäß einem dritten bevorzugen Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 10 eine Schnittansicht eines Lautsprechers, der die in Fig. 9 gezeigte Membran aufweist,

Fig. 11 eine Darstellung zur Beschreibung einer Membran ei­ nes Lautsprechers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 12 eine Darstellung zur Beschreibung eines Membran- Herstellungsverfahrens,

Fig. 13A bis 13C Darstellungen einer Membran eines Laut­ sprechers gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbei­ spiels, wobei Fig. 13A eine perspektivische Ansicht, Fig. 13B eine seitliche Ansicht und Fig. 13C eine Draufsicht zeigen,

Fig. 14A und 14B Darstellungen einer Membran eines Laut­ sprechers gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Er­ findung, wobei Fig. 14A eine perspektivische Ansicht und

Fig. 14B eine seitliche Ansicht darstellen,

Fig. 15 eine Schnittansicht eines Lautsprechers, der die in Fig. 13A bis 13C gezeigte Membran aufweist,

Fig. 16 ein Darstellung zur Beschreibung einer Membran ei­ nes Lautsprechers gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,

Fig. 17A und 17B Kennliniendiagramme, wobei Fig. 17A das Verhältnis zwischen Schalldrücken und Frequenzen unter bezug auf einen herkömmlichen Lautsprecher und Fig. 17B das Verhältnis zwischen Schalldrücken und Frequenzen unter be­ zug auf den in Fig. 9 und 10 gezeigten Lautsprecher dar­ stellen,

Fig. 18 eine Darstellung zur Beschreibung eines herkömmli­ chen Lautsprechers,

Fig. 19A und 19B Darstellungen zur Beschreibung der Erzeu­ gung einer Teilungsschwingung einer herkömmlichen Membran, und

Fig. 20 eine Darstellung zur Beschreibung von bei der her­ kömmlichen Membran verursachten Spannungen.

Nachstehend sind unter bezug auf die beiliegende Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Überall in der Beschreibung und in den Patentansprüchen stellt der Begriff "Segment" ein Segment einer geraden Linie oder ein Bogen­ segment (eine Sehne) einer gekrümmten Linie dar.

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Membran 2 dar, die in einem Lautsprecher gemäß einem ersten bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel angeordnet ist. Die Membran 2 weist keine konische Form wie gemäß dem Stand der Technik auf, sondern ist aus hyperbolischen Paraboloiden gebildet. Wenn die Membran 2 gleichmäßig in vier Bereiche in deren umlau­ fender Richtung (umlaufend) unterteilt ist und diese Berei­ che mit den Bezugszahlen S1 bis S4 bezeichnet sind, weisen S1 bis S4 jeweils die gleiche Form auf. Ein Öffnungsrand 21 an der Seite mit dem großen Durchmesser weist eine kreis­ förmige Form auf. Dementsprechend ist, falls der Öffnungs­ rand 21 als Kreislinie (Kreis) genommen wird, ist ein Um­ fangsrand (Rand am Umfang) jeder der S1 bis S4 aus einem Bogensegment (Sehne) entsprechend einem Viertel des Kreises gebildet.

Da die geteilten Bereiche S1 bis S4 dieselbe Form aufwei­ sen, ist nachstehend der Aufbau von S1 beschrieben. Wie in Fig. 2A gezeigt sind an der Mittelachse L, die durch die Mitte O des Kreises (des Öffnungsrandes an der Seite mit dem großen Durchmesser) 21 verläuft und rechtwinkelig zu der den Kreis 21 enthaltenden Ebene ist, zwei an von der Mitte O in derselben Richtung beabstandeten Positionen an­ geordnete Punkte als P1 und P2 gegeben. Demgegenüber ist ein einen Teil des Kreises 21 bildendes Bogensegment als AC gegeben, wobei AC Bogensegmente AB und BC aufweist und B der Mittelpunkt von AC ist. Durch Bewegen einer die Punkte B und P1 verbindenden geraden Linie entlang einem geraden Segment P1P2 und entlang dem Bogensegment BC wird eine ge­ krümmte Oberfläche in einem durch B, P1, P2 und C abge­ grenzten Bereich gebildet. Insbesondere wird die gekrümmte Oberfläche durch Bewegen eines äußeren Endes der geraden Linie BP1 von B zu C mit einer konstanten Geschwindigkeit bei Bewegen eines inneren Endes der Geraden BP1 von P1 zu P2 mit einer konstanten Geschwindigkeit gebildet.

Anders ausgedrückt wird die vorstehend beschriebene ge­ krümmte Oberfläche durch gleichmäßige Unterteilung des Bo­ gensegments BC in k Bereiche (wobei k eine ganze Zahl ist), gleichmäßige Unterteilung des geraden Segments in k Berei­ che und Verbinden der entsprechend geteilten Punkte gebil­ det. Diese gekrümmte Oberfläche wird durch ein Gruppe gera­ der Linien gebildet und als hyperbolischer Paraboloid be­ zeichnet und weist wie in Fig. 2B gezeigt Hyperbeln und Pa­ rabeln auf. In ähnlicher Weise wird durch Bewegen der gera­ den Linie BP1 entlang dem geraden Segment P1P2 und entlang dem Bogensegment BA in einem durch B, P1, P2 und A abge­ grenzten Bereich gebildet. Bezüglich der anderen unterteil­ ten Bereiche S2 bis S4 werden in derselben Weise ebenfalls hyperbolische Paraboloide gebildet. Dementsprechend er­ strecken sich die hyperbolischen Paraboloide an beiden Sei­ ten jeder B und die Mittelachse L verbindenden geraden Linie, weshalb insgesamt Scheitel (B und P1 verbindende Be­ reiche) und Mulden (A oder C mit P2 verbindende Bereiche) zueinander abwechselnd in umlaufender Richtung gebildet werden. Dann werden wie in Fig. 3 gezeigt die vorstehend beschriebenen hyperbolischen Paraboloide durch ein zylin­ drisches Teil 3 durchdrungen, dessen Mittelachse die Mitte­ lachse L ist und dessen Radius beispielsweise ein Viertel des Radius des Kreises 21 beträgt. Die sich von dem Umfang des zylindrischen Teils 3 zu dem Kreis 21 erstreckenden Oberflächen bilden die Form der in Fig. 1 gezeigten Membran 2.

Fig. 4 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung der Form der Membran 2 und weist eine Schnittansicht des Teilbereichs S1 wie von der Seite der Mittelachse L aus gesehen sowie eine Draufsicht der gesamten Membran 2 wie von oben gesehen auf. Von der Seite der Mittelachse L aus gesehen weist der Öff­ nungsrand an der Seite mit dem kleinen Durchmesser (innere Umfangsrand) 22 die Form eines Berges (abc) auf. Die Mem­ bran 2 mit der vorstehend beschriebenen Form wird bei­ spielsweise durch Computergrafiken entworfen und aus Pa­ pier, Kohlenstoff, Metall oder dergleichen hergestellt.

Fig. 5 zeigt den gesamten Aufbau eines Lautsprechers mit der vorstehend beschriebenen Membran 2. Gemäß diesem Aus­ führungsbeispiel liegt ein neues Merkmal in dem Aufbau der Membran 2, wobei herkömmliche Aufbauten bei den anderen Ab­ schnitten des Lautsprechers unverändert angewendet werden können. In Fig. 5 bezeichnet die Bezugszahl 4 einen Rahmen, wobei der Öffnungsrand 21 an der Seite mit dem großen Durchmesser mit dessen vorderem Ende über einen elastischen gewölbten Rand 41 an den Rahmen 4 angebracht ist. Demgegen­ über ist der Öffnungsrand 22 an der Seite mit dem kleinen Durchmesser der Membran 2 an dem Umfang eines zylindrischen Teils 42 (entsprechend dem vorstehend beschriebenen zylin­ drischen Teil 3) befestigt.

Eine Schwingspule 43 ist um den Umfang des zylindrischen Teils an dessen Sockelendseite gewunden. Außerdem ist ein Joch 5 derart vorgesehen, daß es der Schwingspule 43 gegen­ überliegt. Die Bezugszahl 51 bezeichnet einen Magneten, 52 einen Mittelpol, 53 einen Dämpfer und 54 eine Abdeckung. Bei dem gezeigten Lautsprecher handelt es sich um eine In­ nenantriebsbauart, bei der ein Magnetfeld um die Schwings­ pule 43 herum entsprechend einem akustischen Signal derart verändert wird, daß die magnetische Kraft zwischen der Schwingspule 43 und dem Joch 5 verändert wird, um die Mem­ bran 2 vorwärts und rückwärts in Schwingungen zu versetzen.

An den die Membran 2 bildenden hyperbolischen Paraboloiden sind Druck- und Zugkräfte gut ausgeglichen, wobei theore­ tisch deren Oberflächenflächen an deren beiden Seiten gleich sind. Dementsprechend werden die hyperbolischen Pa­ raboloiden bei Gebäudekonstruktionen verwendet, weshalb die Membran 2 gegenüber Verformung widerstandsfähig ist, so daß die Teilungsschwingung unterdrückt werden kann. Nachstehend sind die bei Schwingung der Membran 2 erzeugten Spannungen betrachtet. Wenn die Membran 2 von einer rückwärtigen (zurückgezogenen) Position nach vorne heraus gezwungen wird, wird der Öffnungsrand 22 an der Seite mit dem kleinen Durchmesser der Membran 2 über das zylindrische Teil 42 ge­ schoben. Dabei wird, da der Öffnungsrand 21 an der Seite mit dem großen Durchmesser aufgrund der Massenträgheit an der Position zu verbleiben versucht, der Öffnungsrand 21 relativ einer Rückwärtskraft (rückwärts gerichteten Kraft) unterzogen. In diesem Fall werden, falls die Membran 2 eine herkömmliche konische Form aufweist, wie vorstehend be­ schriebenen Zugspannungen an allen Abschnitten der Membran 2 erzeugt. Demgegenüber werden bei der Membran 2 gemäß die­ sem Ausführungsbeispiel gleichzeitig Druckspannungen und Zugspannungen ausgeübt.

Fig. 6 zeigt deren Zustand, wobei die Hälfte eines der vor­ stehend beschriebenen Teilbereiche S1 bis S4 (beispiels­ weise der Bereich von A bis B gemäß Fig. 2A) veranschau­ licht ist. Da die die Membran 2 bildende Oberfläche bei weiterem Verlauf nach innen (rückwärts) von dem Bogenseg­ ment AB allmählich verzerrt (verdreht) ist, wenn der Öff­ nungsrand 21 der relativen Rückwärtskraft unterzogen wird, werden die Zugspannungen bei einem Bereich der Oberfläche in der Nähe eines vorderen Randes (Scheitelabschnitts) 61 erzeugt, wohingegen die Druckspannungen bei einem Bereich der Oberfläche in der Nähe einer rückwärtigen Randes (Muldenabschnitts) 62 erzeugt werden. Insbesondere sind wie vorstehend beschrieben insgesamt die Scheitel und die Mul­ den abwechselnd in der umlaufenden Richtung an den Oberflä­ chen der Membran 2 ausgebildet, wobei die Zugspannungen und die Druckspannungen abwechselnd zueinander erzeugt werden. Außerdem sind, da die Oberflächen verzerrt sind, die Schwingungsrichtungen bei jeweiligen Positionen nicht gleichförmig. Dementsprechend wird die Verformung der Mem­ bran 2 derart unterdrückt, daß ein Auftreten der Teilung­ schwingung unwahrscheinlich ist.

Weiterhin wird ein Fall betrachtet, bei dem wie in Fig. 7 gezeigt die Membran 2 durch eine Ebene Q rechtwinklig zur Mittelachse L der Membran 2 geschnitten ist. In dem Fall der herkömmlichen Membran mit der konischen Form sind die Abstände von dem Umfangsrand der Membran im Schnitt zu der Mittelachse L an allen Positionen auf dem Umfangsrand gleich zueinander. Somit werden wie bei dem Stand der Tech­ nik unter Bezug auf Fig. 19B beschriebenen Schwingungskno­ ten erzeugt. Demgegenüber sind gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel, da jede der Oberflächen der Membran 2 verzerrt ist, das heißt, da mikroskopisch die die Oberflächen bildenden benachbarten geraden Linien relativ zueinander an verzerr­ ten Positionen angeordnet sind, die Abstände von dem Um­ fangsrand der Membran 2 im Schnitt zu der Mittelachse L bei den jeweiligen Positionen an dem Umfangsrand im Schnitt un­ terschiedlich voneinander. Somit werden keine Knoten er­ zeugt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann, falls die Membran 2 aus hyperbolischen Paraboloiden gebil­ det ist, die Erzeugung der Teilungsschwingung derart unter­ drückt werden, daß eine gute Klangqualität erreicht werden kann.

Da die Membran 2 gegenüber die Erzeugung einer Teilungs­ schwingung widerstandsfähig ist, selbst wenn die Membran 2 zur Gewährleistung ausreichender Schalldrücke im Nieder­ frequenzbereich dick und groß ist, kann die Erzeugung einer Teilungsschwingung selbst in dem Hochfrequenzbereich unter­ drückt werden. Folglich kann der Lautsprecher mit der Mem­ bran 2 über ein breites Frequenzband verwendet werden. Au­ ßerdem kann, da der Freiheitsgrad zur Auswahl eines Materi­ als der Membran 2 vergrößert ist, die Membran 2 mit gerin­ geren Kosten als im Vergleich zum Stand der Technik herge­ stellt werden.

Fig. 8 zeigt eine Membran eines Lautsprechers gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem Aus­ führungsbeispiel handelt es sich bei der Membran 2 um eine sogenannte Flachbauart ohne Tiefe. Insbesondere ist das in Fig. 2A gezeigte gerade Segment P1P2 soweit angehoben, bis es den Mittelpunkt des Kreises 21 erreicht, wobei weiterhin die Membran 2 nicht durch das zylindrische Teil 3 durchbro­ chen ist, so daß sich die Oberflächen der Membran 2 von dem Kreis 21 zu der Mittelachse L erstrecken. Dementsprechend sind die Scheitelabschnitte (B und P1 verbindende Linien) der die Membran 2 bildenden Oberflächen in der den Kreis 21 enthaltenen Ebene vorhanden. Obwohl Fig. 8 lediglich einen Viertelbereich der Membran 2 mit geraden Linien zeigt, wei­ sen die drei anderen Viertelbereich denselben Aufbau auf.

Fig. 9 zeigt eine Membran eines Lautsprechers gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Gemäß den vorste­ hend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die Membran 2 gleichmäßig in vier Abschnitte zur Bil­ dung der hyperbolischen Paraboloide unterteilt. Jedoch ist dies nicht auf die vier Bereiche beschränkt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Membran 2 gleichmäßig in drei Bereiche in der umlaufenden Richtung unterteilt, wobei die hyperbolischen Paraboloide in jedem Bereich in derselben Weise wie gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel (Fig. 8) gebildet sind. Gemäß Fig. 9 wird ein Bogensegment AC durch Drittelung des Kreises 21 erhalten. Außerdem ent­ sprechend gemäß diesem Ausführungsbeispiel die A und P2 verbindende Bereiche sowie P2 und C verbindende Bereich den Mulden, wohingegen P1 mit B verbindende Bereiche den Schei­ teln entsprechen. Fig. 10 zeigt einen Lautsprecher einer Innenantriebsbauart mit der in Fig. 9 gezeigten Membran 2.

Fig. 11 zeigt eine Membran eines Lautsprechers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel ist die Membran 2 gleichmäßig in umlaufender Richtung in zwei Bereiche unterteilt, wobei die hyperbolischen Para­ boloide in jedem Bereich in derselben Weise wie gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel (Fig. 8) gebildet sind. Gemäß Fig. 11 wird ein Bogensegment AC durch Halbie­ rung des Kreises 21 erhalten. Es sei angenommen, daß die in Fig. 8 gezeigte Membran als Vierteilungsbauart, die in Fig. 9 gezeigte Membran als Dreiteilungsbauart und die in Fig. 11 gezeigte Membran als Zweiteilungsbauart bezeichnet wird. Bei Bildung einer Membran einer n-Teilungsbauart unter­ scheiden sich, falls n auf eine ungerade Zahl eingestellt ist, die Formen der in einer Durchmesserrichtung der Mem­ bran angeordneten Oberflächen voneinander derart, daß die Festigkeit der Membran im Verglich zu einer Membran einer Teilungsbauart mit einer geraden Zahl erhöht ist. Außerdem können, da sich die Verzerrungszustände der in der Durchmesserrichtung angeordneten Oberflächen voneinander unter­ scheiden, Resonanzstörungen werden.

Da das Gewicht der Membran mit kleineren Werten von n ver­ ringert werden kann, ist es vorzuziehen, daß der Wert von n auf 10 oder niedriger eingestellt ist. Demgegenüber können die in Fig. 8, 9 und 11 gezeigten Membran umgekehrt (invertiert) verwendet werden. Außerdem können wie in Fig. 12 gezeigt die hyperbolischen Paraboloide derart gebildet sein, daß das gerade Segment P1P2 mit einem Verhältnis von 1 : 1/2 : 1 : 1/2 in der Länge unterteilt ist und ein hyperboli­ scher Paraboloid zwischen jedem der unterteilten Bereiche des geraden Segments P1P2 und jedem Bereich des in vier Be­ reiche geteilten Bogensegments AB gebildet ist. Insbesonde­ re ist der Teilbereich "1" des geraden Segments P1P2 weiter gleichmäßig in k Bereiche unterteilt, der Bereich des in vier Bereiche unterteilten Bogensegments AB weiter gleich­ mäßig in k Bereiche unterteilt und die entsprechenden gleichmäßig Teilpunkte durch gerade Linien verbunden sind, um einen hyperbolischen Paraboloiden zu bilden. In ähnli­ cher Weise ist der Teilbereich "1/2" des geraden Segments P1P2 weiterhin gleichmäßig in k Bereiche zur Bildung eines hyperbolischen Paraboloiden in derselben Weise unterteilt. Bei der auf diese Weise ausgebildeten Membran werden Grenz­ linien zwischen benachbarten hyperbolischen Paraboloiden, das heißt gemäß Fig. 12 durch Kreise angegebene Grenzlinien Scheitel.

Fig. 13A bis 13C zeigen eine Membran eines Lautsprechers gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, wobei Fig. 13A ei­ ne perspektivische Ansicht, Fig. 13B eine Seitenansicht und Fig. 13C eine Draufsicht darstellen. Gemäß diesem Ausfüh­ rungsbeispiel sind drei gerade Linien, die an Positionen angeordnet sind, die höher (in bezug auf die Vorderseite) als eine einen Kreis 21 enthaltene Ebene sind, und sich ra­ dial von der Mittelachse L aus bei 120 Grad relativ zueinander entlang einer Ebene erstrecken, die parallel zu der den Kreis 21 enthaltenen Ebene ist, als X1, X2 und X3 gege­ ben, wobei die inneren und äußeren Enden jeder der geraden Linien jeweils als P1 und P2 gegeben sind. Durch Bewegung einer C und P1 verbindenden geraden Linie entlang eines Bo­ gensegments CB und entlang eines geraden Segments P1P2 wer­ den hyperbolische Paraboloide gebildet. Insbesondere wird durch gleichmäßige Unterteilung von AB in k Bereiche, gleichmäßige Unterteilung von P1P2 in k Bereiche und Ver­ bindung der entsprechenden gleichmäßig unterteilten Punkten durch gerade Linien ein hyperbolischer Paraboloid gebildet. Gemäß Fig. 13A ist AC ein gedritteltes Bogensegment des Kreises 21 und B der Mittelpunkt von AC. Von oben gesehen sind wie in Fig. 13C gezeigt jeweils X1, X2 bzw. X3 und B auf einen geraden Linie angeordnet.

Fig. 14A und 14B zeigen eine Membran eines Lautsprechers gemäß einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei Fig. 14A eine perspektivische Ansicht und Fig. 14B eine Seitenansicht darstellen. Gemäß dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel sind P1 und P2 jeder der Linien X1 bis X3 relativ zu dem Kreis 21 auf dieselbe Höhe eingestellt. Demgegenüber kann P2 relativ zu P1 aufwärts oder abwärts angeordnet sein, um die Charakteristik der Membran zu ver­ ändern. Gemäß dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind wie in Fig. 14A und 14B gezeigt die äußeren Enden P2 von X1 bis X3 höher als die inneren Enden P1 bei der in Fig. 13A bis 13C gezeigten Membran eingestellt. Die in Fig. 13A bis 13C und 14A bis 14B gezeigten Membranen können um­ gekehrt verwendet werden, das heißt, entweder in einer (in den Figuren gezeigten) Vorwärtsorientierung oder in einer Rückwärtsorientierung.

Fig. 15 zeigt einen Lautsprecher einer Außenantriebsbauart mit der in Fig. 13A bis 13C gezeigten Membran 2. Die Mem­ bran 2 ist an einem Ende eines als Spulenkörper dienenden zylindrischen Teils 81 vorgesehen. Eine Schwingspule 82 ist um das zylindrische Teil 81 herumgewunden, wobei ein Pol­ teil 83 an der anderen Seite des zylindrischen Teils 81 vorgesehen ist. Ein Magnet 84 umgibt in der Form eines Rings die Schwingspule 82. Die Bezugszahl 85 bezeichnet ei­ nen gewellten Dämpfer, wobei die Membran 2 durch einen Trä­ gerabschnitt 86 über den Dämpfer 85 getragen wird. Die Leichtgewichtsmembran 2 kann leicht durch Preßformung (Kaltverformung) hergestellt werden. Es kann eingerichtet werden, daß die Membran 2 und der Spulenkörper 81 miteinan­ der als eine Einheit unter Verwendung beispielsweise einer Titan-Metallplatte gebildet werden.

Fig. 16 zeigt eine Membran eines Lautsprechers gemäß einem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Formen der hy­ perbolischen Paraboloiden sind nicht auf die vorstehend be­ schriebenen Beispiele beschränkt. Beispielsweise kann ein konischer hyperbolischer Paraboloid zwischen einem Bogen­ segment (einer Sehne) und einer dazu parallelen geraden Li­ nie gebildet werden. Fig. 16 zeigt eine Membran mit derar­ tigen konischen hyperbolischen Paraboloiden. Insbesondere ist ein Kreis (Öffnungsrand an der Seite mit dem großen Durchmesser) 21 gleichmäßig in beispielsweise vier Bereiche unterteilt, wobei unter Verwendung eines eine mit dem Kreis 21 gemeinsamen Mittelachse aufweisenden Quadrats 7 eine ge­ rade Linie 70 entlang einem geviertelten Bogenelement DE des Kreises 21 und entlang einer Seite de des Quadrats 7 parallel zu dem Bogensegment DE bewegt wird, damit ein hy­ perbolischer Paraboloid zwischen dem Bogensegment DE des Kreises 21 und der Seite des Quadrats 7 gebildet wird. In ähnlicher Weise werden hyperbolische Paraboloide unter Be­ zug auf die drei anderen Viertel-Bogensegmente des Kreises 21 gebildet. Ebenfalls gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Festigkeit der hyperbolischen Paraboloiden groß, wobei, wenn durch eine Ebene senkrecht zur Mittelachse des Kreises 21 geschnitten, Abstände von dem Umfangsrand der Membran im Schnitt zu der Mittelachse sich voneinander an den jeweili­ gen Positionen auf dem Umfangsrand im Schnitt unterschei­ den. Somit kann die Teilungsschwingung unterdrückt werden.

Die Form des Öffnungsrands 21 an der Seite mit dem großen Durchmesser ist nicht auf kreisförmig beschränkt, sondern kann polygon, wie dreieckig oder vierseitig sein. In diesem Fall kann beispielsweise eine Öffnungsrand an der Seite mit dem kleinen Durchmesser eine Kreisform haben, um in ähnli­ chen Weise wie gemäß Fig. 16 konische hyperbolische Parabo­ loide zu bilden.

Unter Bezug auf den in Fig. 18 gezeigten herkömmlichen Lautsprecher und den in Fig. 9 und 10 gezeigten Lautspre­ cher wurden Verhältnisse zwischen Schalldrücken und Fre­ quenzen untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 17A und 17B dargestellt, wobei die Ordinate die Skala einer Aufzeich­ nungsvorrichtung darstellt und dem Schalldruck entspricht, obwohl nicht direkt dB dargestellt sind. Fig. 17A zeigt die Ergebnisse bezüglich des herkömmlichen Lautsprechers, wo­ hingegen Fig. 17B die Ergebnisse bezüglich des in Fig. 9 und 10 dargestellten Lautsprechers zeigt. Bei jedem der Lautsprecher wurden als Membranmaterial Kohlenstoffasern verwendet. Bei dem herkömmlichen Lautsprecher waren der Durchmesser der Membran auf 320 mm und die Tiefe der Mem­ bran auf 65 mm eingestellt. Demgegenüber war bei dem in Fig. 9 und 10 gezeigten Lautsprecher der Durchmesser auf 320 mm eingestellt, während die Tiefe der Membran auf 55 mm eingestellt war. Wie aus den Ergebnissen hervorgeht, ist bei dem in Fig. 9 und 10 gezeigten Lautsprecher im Ver­ gleich zu dem herkömmlichen Lautsprecher die Veränderung der Schalldrücke in bezug auf die Veränderung der Frequen­ zen abgestufter, so daß eine gute Klangqualität erreicht werden kann.

Wie vorstehend beschrieben kann bei den Lautsprechern gemäß jedem der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungs­ beispiele die Teilungsschwingung unterdrückt werden, da die Membran durch hyperbolische Paraboloide gebildet ist.

Wie vorstehend beschrieben ist bei einem Lautsprecher eine Membran 2 gleichmäßig am Umfang in eine Vielzahl von Berei­ chen S1, S2, S3 und S4 unterteilt, die jeweils dieselbe Form aufweisen. Jeder der Teilbereiche ist durch einen hy­ perbolischen Paraboloiden gebildet. Der hyperbolische Para­ boloid wird durch Bewegung einer zwei Segmente verbindenden geraden Linie entlang dieser zwei Segmente erhalten. Der hyperbolische Paraboloid weist eine große Festigkeit auf und kann die Erzeugung einer Teilungsschwingung der Membran unterdrücken.

Claims (3)

1. Lautsprecher mit einer Membran (2), die umlaufend in eine Vielzahl von Bereichen (S1, S2, S3, S4) unterteilt ist, die jeweils ein den Umfangsrand der Membran bildende erste Linie (AC) aufweisen, wobei
jeder der Teilbereiche durch ein Paar hyperbolischer Paraboloide gebildet ist, die durch Bewegen einer die erste Linie und eine zweite Linie verbindenden Geraden erhalten wird,
wobei die zweite Linie geradlinig zwischen einem ersten Punkt (P1) und einem zweiten Punkt (P2) auf der Mittelachse (L) der Membran verläuft,
die erste Linie einen Mittelpunkt (B) aufweist, und
das Paar hyperbolischer Paraboloide dadurch gebildet wird, dass die Verbindungsgerade zwischen einem Punkt auf der ersten Linie und einem Punkt auf der zweiten Linie derart bewegt wird, dass der Punkt der Verbindungsgeraden auf der zweiten Linie von dem zweiten Endpunkt (P2) zu dem ersten Endpunkt (P1) bewegt wird, während der Punkt der Verbindungsgeraden auf der ersten Linie von einem Endpunkt (A) der ersten Linie zu dem Mittelpunkt (B) bewegt wird, und dann der Punkt der Verbindungsgeraden auf der zweiten Linie in umgekehrter Richtung von dem ersten Endpunkt (P1) zu dem zweiten Endpunkt (P2) bewegt wird, während der Punkt der Verbindungsgeraden auf der ersten Linie von dem Mittelpunkt (B) zu dem anderen Endpunkt (C) der ersten Linie bewegt wird.

2. Lautsprecher mit einer Membran (2), die umlaufend in eine Vielzahl von Bereichen (S1, S2, S3, S4) unterteilt ist, die jeweils ein den Umfangsrand der Membran bildende erste Linie (AC) aufweisen, wobei
jeder der Teilbereiche durch ein Paar hyperbolischer Paraboloide gebildet ist, die durch Bewegen einer die erste Linie und eine zweite Linie verbindenden Geraden erhalten wird,
wobei die zweite Linie geradlinig radial von der Mittelachse (L) der Membran zwischen einem ersten Punkt (P1) und einem zweiten Punkt (P2) verläuft,
die erste Linie einen Mittelpunkt (B) aufweist, und
das Paar hyperbolischer Paraboloide dadurch gebildet wird, dass die Verbindungsgerade zwischen einem Punkt auf der ersten Linie und einem Punkt auf der zweiten Linie derart bewegt wird, dass der Punkt der Verbindungsgeraden auf der zweiten Linie von dem ersten Endpunkt (P1) zu dem zweiten Endpunkt (P2) bewegt wird, während der Punkt der Verbindungsgeraden auf der ersten Linie von einem Endpunkt (A) der ersten Linie zu dem Mittelpunkt (B) bewegt wird, und dann der Punkt der Verbindungsgeraden auf der zweiten Linie in umgekehrter Richtung von dem zweiten Endpunkt (P2) zu dem ersten Endpunkt (P1) bewegt wird, während der Punkt der Verbindungsgeraden auf der ersten Linie von dem Mittelpunkt (B) zu dem anderen Endpunkt (C) der ersten Linie bewegt wird.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl der Teilbereiche der Membran auf eine ungerade Zahl eingestellt ist.