DE202019106955U1

DE202019106955U1 - Kalottenmembran, ausgeglichene Kalottenmembran und Lautsprecher

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Publication number: DE202019106955U1
Application number: DE202019106955.4U
Authority: DE
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-02-11
Anticipated expiration: 2029-12-14
Also published as: JP7243354B2; JP2020156031A; US20200304918A1; US11330373B2

Abstract

Kalottenmembran (111, 211) mit:
- einem ersten Teil (111_1, 211_1) mit einer ersten Krümmung (κ1) und
- einem zweiten Teil (111_2, 211_2), der in einer inneren Umfangsseite des ersten Teils (111_1, 211_1) angeordnet und integral mit dem ersten Teil (111_1, 211_1) versehen ist, wobei der zweite Teil (111_2, 211_2) eine zweite Krümmung (κ2) aufweist, die sich von der ersten Krümmung (κ1) unterscheidet.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kalottenmembran, eine ausgeglichene Kalottenmembran und einen Lautsprecher.
In den letzten Jahren haben sich aufgrund der Verbesserung der Informationstechnologie und der Akustiktechnik Schallquellen, die Töne in einem hohen Schallbereich (gleich oder höher als 20 kHz) beinhalten, die auf herkömmlichen CDs nicht behandelt wurden, d.h. sogenannte hochauflösende Schallquellen, weit verbreitet. Daher ist es wünschenswert, Lautsprecher zur Wiedergabe hochauflösender Schallquellen in hoher Qualität zu entwickeln.
Die japanische Publikation zur ungeprüften Patentanmeldung Nr. 2012-44352 offenbart einen Lautsprecher, der eine Membran vom Kegeltyp verwendet. Der in der japanischen Publikation zur ungeprüften Patentanmeldung Nr. 2012-44352 veröffentlichte Lautsprecher verwendet eine Membran vom Kegeltyp mit großer Steifigkeit. Die japanische Publikation zur ungeprüften Patentanmeldung Nr. 2012-44352 legt offen, dass der Lautsprecher mit der obigen Konfiguration in der Lage ist, Töne mit Frequenzen auszugeben, deren obere Grenzen der Frequenzeigenschaften innerhalb von 5-8 kHz bei hohem Schalldruck liegen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wurde gefordert, beispielsweise hochfrequente Töne, deren Frequenzen beispielsweise gleich oder größer als 20 kHz sind, bei einem hohen Schalldruck ausgegeben auszugeben, wie bei der Wiedergabe einer hochauflösenden Schallquelle. Es besteht jedoch das Problem, dass die kegelförmige Membran, wie sie in der japanischen Publikation zur ungeprüften Patentanmeldung Nr. 2012-44352 offenbart wurde, allein nicht ausreicht, um hochfrequente Töne von gleich oder höher als 20 kHz bei hohem Schalldruck auszugeben.
Basierend auf dem vorgenannten Hintergrund wurde der Fokus auf eine ausgeglichene Kalottenmembran gelegt, in der eine klein dimensionierte Kalottenmembran, die als Hochtöner dient, und eine Kegelmembran miteinander kombiniert sind.
Um die Frequenz zu erhöhen, die von der oben genannten ausgeglichenen Kalottenmembran ausgegeben werden kann, ist es erforderlich, eine obere Wiedergabefrequenzbereichsgrenze zu erhöhen, in der die Kalottenmembran schwingen kann. Um die obere Wiedergabefrequenzgrenze, mit der die Kalottenmembran schwingen kann, zu erhöhen, ist ferner ein Verfahren zum Verringern des Gewichts der Kalottenmembran durch Verdünnen ihrer Schichtdicke bekannt. Es besteht jedoch das Problem, dass, obwohl die Schichtdicke der Kalottenmembran teilweise reduziert werden kann, es schwierig wird, eine ausreichend hohe Festigkeit aufrechtzuerhalten, wenn deren Schichtdicke weiter reduziert wird.
Eine Kalottenmembran gemäß dieser Ausführungsform umfasst:

- einen ersten Teil mit einer ersten Krümmung; und
- einen zweiten Teil, der in einer inneren Umfangsseite des ersten Teils angeordnet und integral mit dem ersten Teil versehen ist, wobei der zweite Teil eine zweite Krümmung aufweist, die sich von der ersten Krümmung unterscheidet.

Figurenliste
Die oben genannten und andere Aspekte, Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung bestimmter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Lautsprechers gemäß einer ersten Ausführungsform ist;
2 eine perspektivische Querschnittsansicht des Lautsprechers gemäß der ersten Ausführungsform ist;
3 eine perspektivische Ansicht einer Membran gemäß der ersten Ausführungsform ist;
4 eine perspektivische Querschnittsansicht der Membran gemäß der ersten Ausführungsform ist;
5 eine horizontale Querschnittsansicht der Membran gemäß der ersten Ausführungsform ist;
6 eine Grafik, die die Schalldruck-Frequenz-Charakteristik der Membran gemäß der ersten Ausführungsform zeigt ist;
7 eine perspektivische Ansicht einer Membran gemäß einer zweiten Ausführungsform ist;
8 eine perspektivische Querschnittsansicht der Membran gemäß der zweiten Ausführungsform ist;
9 eine horizontale Querschnittsansicht der Membran gemäß der zweiten Ausführungsform ist; und
10 eine Grafik ist, die die Schalldruck-Frequenz-Charakteristik der Membran gemäß der ersten Ausführungsform anzeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Als Ergebnis unserer gründlichen Forschung haben die hiesigen Erfinder festgestellt, dass ein Vibrationsmodus, der bei Kalottenmembranen nach verwandter Technik nicht aufgetreten ist, auftritt, wenn eine Kalottenmembran durch Kombination eines Teils mit einer relativ großen Krümmung mit einem Teil mit einer relativ kleinen Krümmung gebildet wird. Die Kalottenmembran, die ausgeglichene Kalottenmembran und der Lautsprecher gemäß der vorliegenden Offenbarung basieren auf den oben genannten Erkenntnissen und sind in der Lage, Töne in einem hohen Schallbereich bei hohem Schalldruck auszugeben.
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen konkrete Beispiele im Detail erläutert. In den Zeichnungen sind dieselben oder korrespondierende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und überlappende Beschreibungen werden zur Verdeutlichung der Beschreibung bei Bedarf weggelassen. Selbstverständlich wird das in 1 und den anderen Zeichnungen dargestellte rechtshändige XYZ-Koordinatensystem aus Gründen der Übersichtlichkeit zur Veranschaulichung einer Positionsbeziehung zwischen den Komponenten verwendet. Im Allgemeinen ist, wie in den Zeichnungen üblich, eine positive Richtung der Z-Achse eine vertikale Aufwärtsrichtung und eine XY-Ebene eine horizontale Ebene. In dieser Beschreibung sind der Lautsprecher und die Membran so angeordnet, dass eine Schallabstrahlrichtung, in der Töne ausgegeben werden, der positiven Richtung der Z-Achse entspricht.
Jede der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen kann einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr der Ausführungsformen können entsprechend miteinander kombiniert werden. Diese Ausführungsformen beinhalten neuartige Merkmale, die sich voneinander unterscheiden. Dementsprechend tragen diese Ausführungsformen dazu bei, Aufgaben zu lösen oder Probleme unterschiedlich zu lösen und Vorteile zu erzielen, die sich voneinander unterscheiden.
(Erste Ausführungsform)
Mit Bezug auf die 1 und 2 wird zunächst eine spezifische Konfiguration eines Lautsprechers 1 gemäß einer ersten Ausführungsform erläutert. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Lautsprechers 1 gemäß der ersten Ausführungsform. 2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Lautsprechers 1 entlang der Linie II-II.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst der Lautsprecher 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Membran 11. Weiterhin umfasst der Lautsprecher 1, wie in 2 dargestellt ist, einen Spulenkörper 12, eine Schwingspule 13, ein Joch 14, einen Magneten 15, eine Platte 16 und einen Rahmen 17. In dieser Ausführungsform sind die Membran 11, der Spulenkörper 12, die Schwingspule 13, das Joch 14, der Magnet 15, die Platte 16 und der Rahmen 17 jeweils kreisförmig oder ringförmig ausgebildet, wenn man sie aus der Richtung der Schallabstrahlung betrachtet, und sie sind konzentrisch ausgebildet.
Die Membran 11 ist eine Platte, die in der Richtung der Schallabstrahlung schwingt und dadurch Töne in der Richtung der Schallabstrahlung ausgibt. Die Membran 11 wird vorzugsweise aus einem hochsteifen Material gebildet, um Vibrationen in einem Hochfrequenzband effizient zu erzeugen. Die Membran 11 kann integral beispielsweise aus einem hochharten Fasermaterial wie Polyetherimid (PEI), Kohlefasern oder Aramidfasern oder einem Leichtmetall gebildet sein.
Die in den 1 und 2dargestellte Membran 11 umfasst eine Kalottenmembran 111, die in Schallabstrahlrichtung eine konvexe Form aufweist, und eine konusförmige Membran 112, die in Schallabstrahlrichtung eine konkave Form aufweist und um die Kalottenmembran 111 herum angeordnet ist. Das heißt, die Membran 11 wird als ausgeglichene Kalottenmembran bezeichnet. Es kann nur die Kalottenmembran 111 vorgesehen sein, und die kegelförmige Membran 112 kann nicht vorgesehen werden. Unter ihnen dient die Kalottenmembran 111 als Hochtöner, der mit hoher Frequenz in Schwingungen versetzt wird. Darüber hinaus spielt die kegelförmige Membran 112 eine Rolle bei der Erhöhung des Schalldrucks durch großflächiges Vibrieren. Detaillierte Strukturen der Kalottenmembran 111 werden später erläutert.
Die Membran 11 kann beispielsweise einen Durchmesser von etwa 40 mm aufweisen, wenn man sie von der Abstrahlrichtung aus betrachtet, obwohl die Größe der Membran 11 vom Frequenzband eines auszugebenden Klangs abhängt. Unter den Komponenten der Membran 11 kann die Kalottenmembran 111 einen Durchmesser von etwa 20-25 mm aufweisen, wenn man sie aus der Richtung der Schallabstrahlung betrachtet. Weiterhin kann die Dicke der Membran 11 etwa 0,05-0,1 mm betragen.
Wie in 2 dargestellt ist, ist der Spulenkörper 12 ein zylindrischer Kern, der Vibrationen auf die Membran 11 überträgt. Der Spulenkörper 12 ist aus einem hochsteifen Material wie Polyimid (PI) oder Glasimid gebildet. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Außendurchmesser des Spulenkörpers 12 so ausgebildet, dass er im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Kalottenmembran 111 ist. Weiterhin ist ein oberes Ende des Spulenkörpers 12 mit einem unteren Ende der Kalottenmembran 111 in Kontakt.
In der obigen Konfiguration wird der Spulenkörper 12 in Schallabstrahlrichtung in Schwingung versetzt, wobei die Vibration vom oberen Ende des Spulenkörpers 12 auf das untere Ende der Membran 11 übertragen werden kann. Da das obere Ende des zylindrischen Spulenkörpers 12 mit dem unteren Ende der Kalottenmembran 111 in Kontakt steht, kann der Spulenkörper 12 die Vibration in Schallabstrahlrichtung zur Kalottenmembran 111 stärker induzieren.
Die Schwingspule 13 ist eine Spule, die um den Außenumfang des Spulenkörpers 12 gewickelt ist. Die Schwingspule 13 kann aus einem Metallleiter wie einer Kupferleitung oder einer Aluminiumleitung gebildet werden. Die jeweiligen Enden der Schwingspule 13 sind mit einer Stromversorgung verbunden (nicht dargestellt), und die Größe und Frequenz des Stroms, der durch die Schwingspule 13 fließt, kann durch Steuern dieser Stromversorgung gesteuert werden. Aufgrund eines aus dem Magneten 15 oder dergleichen gebildeten Magnetkreises, der später beschrieben wird, und eines Stroms, der durch die Schwingspule 13 fließt, erhalten der Spulenkörper 12 und die Schwingspule 13 Leistung in Schallabstrahlrichtung und werden entsprechend der Richtung des Stroms der Schwingspule 13 in Schwingung versetzt.
Zwischen der Schwingspule 13 und einer Stromversorgung (nicht dargestellt) kann ein elektrischer Filter vorgesehen werden, so dass nur der Strom, dessen Frequenz gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Frequenz ist, durch die Schwingspule 13 fließt. So können beispielsweise Kondensatoren mit einer elektrischen Kapazität gemäß dem zu filternden Frequenzband in Reihe zwischen der Schwingspule 13 und der Stromversorgung geschaltet werden (nicht dargestellt). In der obigen Konfiguration ist es möglich, unerwünschte niederfrequente Komponenten bei der hochfrequenten Wiedergabe aus dem Strom zu entfernen und hochfrequente Töne mit hoher Qualität wiederzugeben.
Das Joch 14, das ein Element ist, das einen säulenförmigen Teil, der sich in Schallabstrahlrichtung erstreckt, und einen Flanschteil, der sich von einem unteren Ende des säulenförmigen Teils zur radialen Richtungsseite erstreckt, umfasst, ist aus einem magnetischen Material wie Eisen gebildet. Der Außendurchmesser des säulenförmigen Teils des Jochs 14 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Spulenkörpers 12 ausgebildet, und das obere Ende des säulenförmigen Teils des Jochs 14 ist so angeordnet, dass es sich auf einer Innenseite des Spulenkörpers 12 und der Schwingspule 13 befindet.
Der Magnet 15 ist ein Ringmagnet. Der Magnet 15 kann beispielsweise ein Neodym-Magnet sein. Der Magnet 15, der auf dem Flanschteil des Jochs 14 angeordnet ist, ist so geformt, dass er den säulenförmigen Teil des Jochs 14 umschließt.
Die ringförmige Platte 16 ist auf dem Magneten 15 so angeordnet, dass die ringförmige Platte 16 dem Flanschteil des Jochs 14 gegenüberliegt, wobei der Magnet 15 dazwischen angeordnet ist. Die Platte 16 ist aus einem magnetischen Material wie Eisen gebildet.
In der obigen Konfiguration können das Joch 14, der Magnet 15 und die Platte 16 integral einen Magnetkreis bilden, und es wird ein starkes Magnetfeld vom Innendurchmesserteil der Platte 16 zum Joch 14 erzeugt. Der Spulenkörper 12 und die Schwingspule 13 können durch dieses Magnetfeld und den Strom, der durch die Schwingspule 13 fließt, in Schallabstrahlrichtung Strom aufnehmen und vibrieren.
Der Rahmen 17 ist ein Außenrahmen des Lautsprechers 1. Der Rahmen 17 besteht beispielsweise aus Harz wie PI oder PEI. Der Rahmen 17 trägt die Membran 11 und die Platte 16.
Anhand der 3 bis 5 wird nun eine detaillierte Konfiguration der Kalottenmembran 111 erläutert. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Membran 11 gemäß der ersten Ausführungsform. 4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der in 3 gezeigten Membran 11 entlang der Linie IV-IV.
5 ist eine horizontale Querschnittsansicht der in 3 dargestellten Membran 11, wenn sie entlang der Linie IV-IV aufgenommen wird und von der negativen Seite der Y-Achse aus gesehen wird.
Wie in 3-5 dargestellt ist, umfasst die Kalottenmembran 111 einen ersten Teil 111_1 mit einer konvexen Form in Schallabstrahlrichtung und einen zweiten Teil 111_2, der auf einer Innenseite (d.h. einer Innendurchmesserseite) des ersten Teils 111_1 angeordnet und integral mit dem ersten Teil 111_1 versehen ist. Der erste Teil 111_1 hat eine ringförmige Form, wenn man ihn von der Schallabstrahlungsrichtung aus betrachtet, und der zweite Teil 111_2 hat eine kreisförmige Form, wenn man ihn von der Schallabstrahlungsrichtung aus betrachtet.
In den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind der erste Teil 111_1 und der zweite Teil 111_2 konzentrisch um eine Mittelachse vorgesehen, wenn sie von der schallabstrahlenden Richtung aus gesehen werden. Dementsprechend wird die Position der Grenze zwischen dem ersten Teil 111_1 und dem zweiten Teil 111_2 in radialer Richtung in Umfangsrichtung gleichmäßig. Dadurch wird die Vibration in Umfangsrichtung gleichmäßig.
Der erste Teil 111_1 hat eine erste Krümmung κ1 und der zweite Teil 111_2 hat eine zweite Krümmung κ2. Die erste Krümmung κ1 unterscheidet sich von der zweiten Krümmung κ2. Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, hat der zweite Teil 111_2 eine konvexe Form in Schallabstrahlrichtung, und die zweite Krümmung κ2 ist kleiner als die erste Krümmung κ1. Der hierin verwendete Begriff Krümmung ist definiert als ein Kehrwert des Krümmungsradius seiner Oberfläche. Die Krümmung einer ebenen Fläche ist Null.
Da die Kalottenmembran 111 gemäß der vorliegenden Offenbarung den ersten Teil 111_1 und den zweiten Teil 111_2 mit unterschiedlichen Krümmungen umfasst, ist es möglich, den Schwingungsmodus auszudrücken, der in einer Kalottenmembran mit einer einzigen Krümmung nicht auftritt. Das heißt, im Vergleich zu einer Kalottenmembran mit einer einzelnen Krümmung sind in dem Querschnitt, der die schallemittierende Achse der Membran passiert, die Länge von der Mitte bis zur Grenze zwischen dem ersten Teil 111_1 und dem zweiten Teil 111_2 und der Abstand von der Grenze zwischen dem ersten Teil 111_1 und dem zweiten Teil 111_2 bis zum unteren Ende kürzer als der Abstand von der Mitte in dem Querschnitt, der die schallemittierende Achse der Kalottenmembran mit einer einzigen Krümmung zum unteren Ende passiert. Daher ist die Kalottenmembran 111 nach der vorliegenden Offenbarung, die den Modus entsprechend der Länge induziert, in der Lage, Töne in einem hohen Schallbereich bei hohem Schalldruck auszugeben.
Im Folgenden werden die Auswirkungen der vorliegenden Offenbarung anhand konkreter experimenteller Ergebnisse ausführlich erläutert. 6 ist ein Diagramm, das die Schalldruck-Frequenz-Kennlinie der Membran zeigt. In 6 zeigt die horizontale Achse die Frequenz und die vertikale Achse einen Schalldruck bei der Frequenz an. Die Werte in der vertikalen Achse geben den Schalldruck an einer Stelle an, die um 25 cm in Schallabstrahlrichtung von der Membran entfernt ist. Die Grafik der Schalldruck-Frequenz-Kennlinien zeigt die Ergebnisse einer Simulation durch Frequenzganganalyse.

In 6 zeigt die gestrichelte Linie die Schalldruck-Frequenz-Eigenschaften einer Membran gemäß verwandter Technik an, und die durchgezogene Linie zeigt die Schalldruck-Frequenz-Eigenschaften der Membran 11 gemäß dieser Ausführungsform. Die Membran nach der verwandten Technik ist hier eine ausgeglichene Kalottenmembran mit einer Kalottenmembran mit einer einzelnen Krümmung und einer Kegelmembran. Die Abmessungen der jeweiligen Membranen sind in Tabelle 1 wie folgt dargestellt. Die Simulation wurde unter den gleichen Bedingungen durchgeführt, mit Ausnahme der in Tabelle 1 beschriebenen Abmessungen. Die Simulation wurde beispielsweise in einer Situation durchgeführt, in der der äußerste Umfang der Membran nicht geschwungen wird und das untere Ende der Kalottenmembran in Richtung der schallabstrahlenden Achse geschwungen werden kann. [Tabelle 1]

	Durchmesser der Membran, gesehen aus der Schall-Ausbreitungsrichtung (mm)	Durchmesser der Kalottenmembran, gesehen aus der Schall-Ausbreitungsrichtung (mm)	Krümmungsradius des ersten Teils (mm)	Krümmungsradius des zweiten Teils (mm)	Radius des zweiten Teils (mm)
Diese Ausführungsform (durchgezogene Linie)	44.0	20.7	8.0	20.7	8.0
Verwandte Technik (gestrichelte Linie)	44.0	20.7	12.9		-

Wie in 6 dargestellt ist, beträgt der Schalldruck im Hochfrequenzband bei etwa 35 kHz in der Membran nach der verwandten Technik etwa 120 dB. Andererseits ist in der Membran 11 nach dieser Ausführungsform der Schalldruck im Hochfrequenzband bei etwa 35 kHz 130 dB oder größer.
Die obigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kalottenmembran 111 nach dieser Ausführungsform in der Lage ist, Töne in einem hohen Schallbereich bei hohem Schalldruck auszugeben, verglichen mit der Kalottenmembran nach der verwandten Technik
Die Gründe, warum die Membran 11 nach dieser Ausführungsform wahrscheinlich Töne in einem hohen Schallbereich im Vergleich zur Membran nach der verwandten Technik ausgibt, lassen sich wie folgt beschreiben.
Erstens sind in der Kalottenmembran 111 die erste Krümmung κ1 des ersten Teils 111_1 und die zweite Krümmung κ2 des zweiten Teils 111_2 unterschiedlich, und daher weisen der erste Teil 111_1 und der zweite Teil 111_2 unterschiedliche Steifigkeiten auf. In dieser Ausführungsform ist die zweite Krümmung κ2 kleiner als die erste Krümmung κ1. Daher hat der zweite Teil 111_2 eine Form, die näher an einer horizontalen Ebene liegt als der erste Teil 111_1. Daher ist die Steifigkeit in Bezug auf Vibrationen in der Richtung der Schallabstrahlung im zweiten Teil 111_2 geringer als im ersten Teil 111_1. Der Grenzteil zwischen dem ersten Teil 111_1 und dem zweiten Teil 111_2 dient als mechanischer Filter bei der Übertragung der Schwingung.
Der zweite Teil 111_2 mit einer relativ kleinen Steifigkeit schwingt bei einem relativ hohen Frequenzband mit, verglichen mit dem ersten Teil 111_1 mit einer relativ großen Steifigkeit. Dieser Modus wird als Modus A bezeichnet, der einen Modus hoher Ordnung umfasst. Der Modus A ist ein Modus, in dem nur der zweite Teil 111_2 mit einer geringen Steifigkeit wahrscheinlich schwingt. Dieser Modus ist ein Zustand, in dem in Richtung vom unteren Ende der Kalottenmembran 111 in Richtung ihrer Mitte die von des Spulenkörpers 12 auf das erste Teil 111_1 übertragene Vibration auf den zweiten Teil 111_2 übertragen werden kann, da der erste Teil 111_1 eine hohe Steifigkeit aufweist.
Andererseits schwingt der erste Teil 111_1 in einem relativ niedrigen Frequenzband mit. Dieser Modus wird als Modus B bezeichnet, der einen Modus hoher Ordnung umfasst. Der Modus B ist ein Modus, in dem nur der erste Teil 111_1 in Schwingungen versetzt wird. Dieser Modus ist ein Zustand, in dem in Richtung vom unteren Ende der Kalottenmembran 111 in Richtung ihrer Mitte die von des Spulenkörpers 12 auf den ersten Teil 111_1 übertragene Schwingung an dem Begrenzungsteil reflektiert wird und eine stationäre Welle zwischen dem Begrenzungsteil und dem unteren Ende der Kalottenmembran 111 erzeugt wird.
Neben dem Modus A und dem Modus B gibt es einen Modus, in dem sowohl der erste Teil 111_1 als auch der zweite Teil 111_2 in einem Frequenzband in Resonanz sind, das höher ist als das der Modi A und B. Dieser Modus wird als Modus C bezeichnet, der einen Modus hoher Ordnung umfasst. Der Modus C, bei dem sowohl der erste Teil 111_1 als auch der zweite Teil 111_2 wahrscheinlich gleichzeitig vibriert werden, ist ein Modus, bei dem die Vibration des ersten Teils 111_1 und die Vibration des zweiten Teils 111_2 im Grenzteil zwischen dem ersten Teil 111_1 und dem zweiten Teil 111_2 reibungslos miteinander verbunden sind.
Der Modus C ist ein Modus, in dem die von dem Spulenkörper 12 auf den ersten Teil 111_1 übertragene Vibration auf den zweiten Teil 111_2 übertragen werden kann, ohne dass sie auf dem Begrenzungsteil in Richtung vom unteren Ende der Kalottenmembran 111 in Richtung deren Mitte reflektiert wird. Der Modus C befindet sich in einem Zustand, in dem der Modus A hoher Ordnung und der Modus B hoher Ordnung gleichzeitig erscheinen, ohne dass die Vibration am Randteil reflektiert wird, während ein Unterschied zwischen der Steifigkeit des ersten Teils 111_1 und der des zweiten Teils 111_2 besteht.
Dementsprechend steigt beim Vergleich der Modi niedrigerer Ordnung der jeweiligen Modi die Erscheinungsfrequenz in der Reihenfolge des Modus A, des Modus B und des Modus C.
Es kann berücksichtigt werden, dass Töne in einem hohen Schallbereich mit hohem Schalldruck ausgegeben werden können, da gemäß dieser Ausführungsform ein Vibrationsmodus wie der obige Modus C in der Membran 11 erscheint. Denn im Modus C werden sowohl der erste Teil 111_1 als auch der zweite Teil 111_2 in Schwingungen versetzt, und die Kalottenmembran 111 kann integral in Schwingungen versetzt werden.
In 6 ist dargestellt, dass die Membran 11 starke Schwingungsspitzen in den Frequenzbändern von etwa 25 kHz, etwa 30 kHz und etwa 35 kHz aufweist. Andererseits zeigen die Ergebnisse der Frequenzganganalyse, dass nur der zweite Teil 111_2 bei etwa 25 kHz, nur der erste Teil 111_1 bei etwa 30 kHz und sowohl der erste Teil 111_1 als auch der zweite Teil 111_2 bei etwa 35 kHz schwingen.
Es kann gesagt werden, dass die obigen Ergebnisse bestätigen, dass die Frequenzbänder von etwa 25 kHz, etwa 30 kHz und etwa 35 kHz jeweils den Vibrationsmodi des Modus A, des Modus B und des Modus C entsprechen.
(Zweite Ausführungsform)
Anschließend wird unter Bezugnahme auf die 7-9 eine Konfiguration einer Membran 21 gemäß einer zweiten Ausführungsform erläutert. 7 ist eine perspektivische Ansicht der Membran 21 gemäß der zweiten Ausführungsform. 8 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der in 7 gezeigten Membran 21 entlang der Linie VIII-VIII. 9 ist eine horizontale Querschnittsansicht der in 7 dargestellten Membran 21, wenn sie entlang der Linie VIII-VIII aufgenommen wird und von der negativen Seite der Y-Achse aus gesehen wird.
Die Größe und das Material der Membran 21 sind identisch mit denen der Membran 11 gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie in den 7-9 dargestellt ist, umfasst die Membran 21 eine Kalottenmembran 211 mit einer konvexen Form in Schallabstrahlrichtung und eine konusförmige Membran 212, die eine konkave Form in Schallabstrahlrichtung aufweist und um die Kalottenmembran 211 herum angeordnet ist. Das heißt, die Membran 21 ist eine ausgeglichene Kalottenmembran.
Die Kalottenmembran 211 umfasst einen ersten Teil 211_1 mit einer konvexen Form in Schallabstrahlrichtung und einen planaren zweiten Teil 211_2, der auf einer Innenseite (d.h. einer inneren Umfangsseite) des ersten Teils 211_1 angeordnet und integral mit dem ersten Teil 211_1 versehen ist. Der erste Teil 211_1 weist eine ringförmige Form auf, wenn er von der Schallabstrahlungsrichtung aus gesehen wird, und der zweite Teil 211_2 hat eine kreisförmige Form, wenn er von der Schallabstrahlungsrichtung aus gesehen wird. Sowohl der erste Teil 211_1 als auch der zweite Teil 211_2 sind konzentrisch um die Mittelachse angeordnet, wenn sie aus der Richtung der Schallabstrahlung gesehen werden.
Das heißt, die Membran 21 nach der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Membran 11 nach der ersten Ausführungsform dadurch, dass der grundlegende zweite Teil 211_2 eine planare Form in der Membran 21 nach der zweiten Ausführungsform aufweist.
In der zweiten Ausführungsform ist die Krümmung des zweiten Teils 211_2 (zweite Krümmung) Null. Das heißt, der zweite Teil 211_2 hat eine flache Form. Daher ist die Steifigkeit des zweiten Teils 211_2 in Bezug auf die Vibration in Schallabstrahlrichtung geringer als die Steifigkeit des ersten Teils 211_1. Dementsprechend erscheinen in der Membran 21 drei Vibrationsmodi, d.h. ein Modus A, in dem nur der zweite Teil 211_2 schwingen kann, ein Modus B, in dem nur der erste Teil 211_1 schwingen kann, und ein Modus C, in dem sowohl der erste Teil 211_1 als auch der zweite Teil 211_2 schwingen. Unter ihnen ist der Modus C ein Vibrationsmodus des höchsten Frequenzbandes. Im Modus C werden sowohl der erste Teil 211_1 als auch der zweite Teil 211_2 in Schwingungen versetzt. Dementsprechend ist die Kalottenmembran 211 in der Lage, Töne in einem hohen Schallbereich bei hohem Schalldruck auszugeben.
Die Oberflächenlänge in radialer Richtung (erste Länge d1, siehe 9) von der Grenze zwischen dem ersten Teil 211_1 und dem zweiten Teil 211_2 bis zum Endteil des ersten Teils 211_1 auf einer der Schallabstrahlrichtung entgegengesetzten Seite und die Oberflächenlänge in radialer Richtung (zweite Länge d2, siehe 9) von der Grenze zur Mitte des zweiten Teils 211_2 sind vorzugsweise gleich. In dieser Konfiguration können die Schwingungen auf der Seite des ersten Teils 211_1 und auf der Seite des zweiten Teils 211_2 im obigen Modus C mitschwingen, wodurch der Schalldruck weiter erhöht werden kann. Zu diesem Zeitpunkt ist der Fall, dass die Oberflächenlängen in radialer Richtung gleich sind, nicht auf einen Fall beschränkt, in dem sie eng miteinander übereinstimmen, sondern auch auf einen Fall, in dem sie ungefähr nahe beieinander liegen. Kurz gesagt, es ist ausreichend, dass sie nahe beieinander liegen, solange die Vibration auf der Seite des ersten Teils 211_1 und die Vibration auf der Seite des zweiten Teils 211_2 im obigen Modus C wahrscheinlich in Resonanz stehen.
10 ist ein Diagramm, das die Schalldruck-Frequenz-Eigenschaften angibt, wenn der Durchmesser des zweiten Teils 211_2 in der Kalottenmembran 211 mit einem Durchmesser von 14 mm, 11 mm und 6 mm geändert wird, wenn man ihn von der Schallabstrahlrichtung von 20 mm aus betrachtet. Die Werte in der vertikalen Achse geben den Schalldruck an einer Stelle an, die um 25 cm in Schallabstrahlrichtung von der Membran entfernt ist.
In 10 zeigt die gestrichelte Linie die Schalldruck-Frequenz-Eigenschaften einer Membran nach verwandter Art an, und die gestrichelte Linie, die lange gestrichelte Linie und die durchgezogene Linie zeigen die Schalldruck-Frequenz-Eigenschaften der Kalottenmembran 211 nach dieser Ausführungsform. Zu berücksichtigen ist, dass die gestrichelte Linie die Schalldruck-Frequenz-Eigenschaften angibt, wenn der Durchmesser des zweiten Teils 211_2 auf 6 mm eingestellt ist, die lange gestrichelte Linie die Schalldruck-Frequenz-Eigenschaften, wenn der Durchmesser des zweiten Teils 211_2 auf 14 mm eingestellt ist, und die durchgezogene Linie die Schalldruck-Frequenz-Eigenschaften, wenn der Durchmesser des zweiten Teils 211_2 auf 11 mm eingestellt ist. Zu berücksichtigen ist, dass die Membran nach der verwandten Technik hier eine ausgeglichene Kalottenmembran mit einer Kalottenmembran mit einer einzelnen Krümmung und einer Kegelmembran bedeutet.
Wie in 10 dargestellt ist, ist der Schalldruck im Hochfrequenzband bei etwa 35 kHz in der Kalottenmembran 211 in jedem Fall höher als der Schalldruck in der Membran nach der verwandten Technik, wenn der Durchmesser des zweiten Teils 211_2 auf 14 mm, 11 mm oder 6 mm eingestellt ist. Die obigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kalottenmembran 211 nach dieser Ausführungsform in der Lage ist, Töne in einem hohen Schallbereich bei hohem Schalldruck auszugeben, verglichen mit der Kalottenmembran nach der verwandten Technik
Weiterhin wird festgestellt, dass der Schalldruck im Hochfrequenzband bei etwa 35 kHz höher wird, wenn der Durchmesser des zweiten Teils 211_2 auf 11 mm eingestellt ist, als der Schalldruck, wenn der Durchmesser des zweiten Teils 211_2 auf 14 mm oder 6 mm eingestellt ist. Es kann davon ausgegangen werden, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass bei einem Durchmesser des zweiten Teils 211_2 von 11 mm sowohl die erste Länge d1 (siehe 9) als auch die zweite Länge d2 (siehe 9) im Wesentlichen gleich sind (ca. 5,2 mm) und die Vibration des ersten Teils 211_1 und die Vibration des zweiten Teils 211_2 wahrscheinlich miteinander in Resonanz sind.
Wenn die erste Länge d1 gleich der zweiten Länge d2 ist, ist die Länge in radialer Richtung der kegelförmigen Membran 212 (dritte Länge d3, siehe 9) vorzugsweise nahe dem ganzzahligen Vielfachen (z.B. zweimal) der ersten Länge d1 oder der zweiten Länge d2. In der obigen Konfiguration ist es wahrscheinlich, dass die Vibration auf der Seite des ersten Teils 211 1 und die Vibration auf der Seite des zweiten Teils 211 2 mitschwingen, und außerdem ist es wahrscheinlich, dass die Vibration der Kegelmembran 212 in Resonanz schwingt. Dadurch ist es möglich, den Schalldruck weiter zu erhöhen.
In 10 ist dargestellt ist, dass die Membran 21 starke Schwingungsspitzen in Frequenzbändern von etwa 25 kHz, etwa 30 kHz und etwa 35 kHz aufweist. Andererseits wird nach den Ergebnissen der Frequenzganganalyse nur der zweite Teil 211_2 in einem Frequenzband von etwa 25 kHz, nur der erste Teil 211_1 in einem Frequenzband von etwa 30 kHz und sowohl der erste Teil 211_1 als auch der zweite Teil 211_2 in einem Frequenzband von etwa 35 kHz schwingen.
Die obigen Ergebnisse unterstützen, dass die Frequenzbänder von etwa 25 kHz, etwa 30 kHz und etwa 35 kHz jeweils den Schwingungsmodi im Modus A, im Modus B und im Modus C entsprechen.
Spezifische Konfigurationsbeispiele des Lautsprechers und der Membran gemäß dieser Ausführungsform wurden vorstehend beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und kann gegebenenfalls geändert werden, ohne vom Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Während beispielsweise die Membran, die für den Lautsprecher nach der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, in den obigen Ausführungsformen als ausgeglichener Kalottentyp beschrieben wurde, genügt es, dass der Lautsprecher nach der vorliegenden Offenbarung die kuppelartige Membran nach der vorliegenden Offenbarung umfasst. Das heißt, der Lautsprecher gemäß der vorliegenden Offenbarung darf keine kegelförmige Membran beinhalten. Auch nach dieser Konfiguration ist der Lautsprecher nach der vorliegenden Offenbarung in der Lage, Klänge in einem hohen Schallbereich bei hohem Schalldruck auszugeben.
Weiterhin wurde zwar das Konfigurationsbeispiel, in dem die zweite Krümmung kleiner als die erste Krümmung ist, in den obigen Ausführungsformen beschrieben, aber die Größen der zweiten Krümmung und der ersten Krümmung sind darauf nicht beschränkt. Das heißt, die zweite Krümmung kann größer sein als die erste Krümmung. Auch nach dieser Konfiguration ist die Kalottenmembran nach der vorliegenden Offenbarung in der Lage, Töne in einem hohen Schallbereich bei hohem Schalldruck auszugeben. Unter dem Gesichtspunkt der Richtwirkung ist die zweite Krümmung jedoch vorzugsweise kleiner als die erste Krümmung.
Weiterhin wurde der zweite Teil als konvexe oder flache Ebene in Bezug auf die Schallabstrahlrichtung in den obigen Ausführungsformen beschrieben, der zweite Teil kann eine konkave Ebene in Bezug auf die Schallabstrahlrichtung (d.h. konvex in der Richtung entgegengesetzt zur Schallabstrahlrichtung) sein. Auch nach dieser Konfiguration ist die Kalottenmembran nach der vorliegenden Offenbarung in der Lage, Töne in einem hohen Schallbereich bei hohem Schalldruck auszugeben. Aus der Sicht der Richtwirkung ist der zweite Teil jedoch vorzugsweise eine konvexe oder flache Ebene in Bezug auf die Schallabstrahlrichtung.
Darüber hinaus wurde zwar beschrieben, dass die Membran eine kreisförmige Form aufweist, wenn man sie von der Schallabstrahlrichtung in den obigen Ausführungsformen aus betrachtet, aber die Form der Membran ist nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Membran kann eine polygonale oder elliptische Form aufweisen, wenn sie von der Schallabstrahlrichtung aus gesehen wird. In diesem Fall kann die Krümmung der Membran als ein Kehrwert des Krümmungsradius entlang des Grates oder ein Kehrwert des Krümmungsradius in Kurzachsenrichtung definiert werden.
Während der erste Teil und der zweite Teil konzentrisch vorgesehen sind, wenn man sie von der Schallabstrahlrichtung in den obigen Ausführungsformen aus betrachtet, ist die Positionsbeziehung des ersten Teils und des zweiten Teils nicht darauf beschränkt. Unter dem Gesichtspunkt der Richtwirkung werden jedoch der erste Teil und der zweite Teil vorzugsweise konzentrisch bereitgestellt, wenn man sie aus der Richtung der Schallabstrahlung betrachtet.
Wenn der erste Teil und der zweite Teil nicht konzentrisch sind, wenn man sie aus der Richtung der Schallabstrahlung betrachtet, ist auch ihre Grenze nicht konzentrisch. Das heißt, da die Länge in radialer Richtung des ersten Teils und die des zweiten Teils in Umfangsrichtung entsprechend der Exzentrizität und die Vibrationsmodi entsprechend ihrer Länge verändert werden, werden die Vibrationsmodi entsprechend ihrer Länge mit geringer Schärfe auf der Oberfläche der Membran vermischt. Dementsprechend wird der Schalldruck einer Frequenz aus einer Vielzahl von Schwingungsmodi gebildet, wodurch weichere Schalldruckfrequenzeigenschaften erhalten werden, in denen der Spitzenabfall unterdrückt wird.
In der obigen zweiten Ausführungsform wurde beschrieben, dass die Oberflächenlänge in radialer Richtung von der Grenze zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil bis zum Endteil des ersten Teils auf der der Schallabstrahlrichtung entgegengesetzten Seite (erste Länge) und die Oberflächenlänge in radialer Richtung von der Grenze zur Mitte des zweiten Teils (zweite Länge) vorzugsweise gleich sind. Diese Beziehung ist jedoch nicht auf den Fall beschränkt, dass der zweite Teil eine planare Form aufweist. Das heißt, die obige erste Länge und die obige zweite Länge sind vorzugsweise auch in einem Fall gleich, in dem der zweite Teil eine konvexe Form oder eine konkave Form in Schallabstrahlrichtung aufweist.
Während der erste Teil eine konvexe Form in Schallabstrahlrichtung in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufweist, können die Auswirkungen der vorliegenden Offenbarung auch in einem Fall erzielt werden, in dem der erste Teil eine konvexe Form in der entgegengesetzten Richtung in Bezug auf die Schallabstrahlrichtung aufweist.
Während die Erfindung in mehreren Ausführungsformen beschrieben wurde, werden die Fachkräfte erkennen, dass die Erfindung mit verschiedenen Modifikationen im Sinne und Umfang der beigefügten Ansprüche praktiziert werden kann und die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt ist.
Darüber hinaus ist der Umfang der Ansprüche nicht durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt.
Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass der Antragsteller beabsichtigt, Äquivalente aller Anspruchselemente einzubeziehen, auch wenn diese später während des Verfahrens geändert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201244352 [0003]

Claims

Kalottenmembran (111, 211) mit: - einem ersten Teil (111_1, 211_1) mit einer ersten Krümmung (κ1) und - einem zweiten Teil (111_2, 211_2), der in einer inneren Umfangsseite des ersten Teils (111_1, 211_1) angeordnet und integral mit dem ersten Teil (111_1, 211_1) versehen ist, wobei der zweite Teil (111_2, 211_2) eine zweite Krümmung (κ2) aufweist, die sich von der ersten Krümmung (κ1) unterscheidet.
Kalottenmembran (111, 211) nach Anspruch 1, wobei die zweite Krümmung (κ2) kleiner ist als die erste Krümmung (κ1) .
Kalottenmembran (111) nach Anspruch 1 oder 2, wobei - der erste Teil (111_1) eine konvexe Form aufweist und - der zweite Teil (111_2) eine konvexe Form in einer Richtung aufweist, die die gleiche ist wie eine Richtung, in die der erste Teil (111_1) vorsteht.
Kalottenmembran (211) nach Anspruch 1 oder 2, wobei - der erste Teil (211_1) eine konvexe Form aufweist, und - der zweite Teil (211_2) eine flache Form aufweist.
Kalottenmembran (111, 211) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei - der erste Teil (111_1, 211_1) eine ringförmige Form aufweist, wenn er von einer Schallabstrahlrichtung der Kalottenmembran aus gesehen wird, und - der zweite Teil (111_2, 211_2) eine kreisförmige Form aufweist, wenn er von der schallabstrahlenden Richtung aus gesehen wird.
Kalottenmembran (111, 211) nach Anspruch 5, wobei der erste Teil (111_1, 211_1) und der zweite Teil (111_2, 211_2) konzentrisch angeordnet sind, wenn sie aus der Richtung der Schallabstrahlung gesehen werden.
Kalottenmembran (211) nach Anspruch 6, wobei eine Oberflächenlänge in radialer Richtung von einer Grenze zwischen dem ersten Teil (211_1) und dem zweiten Teil (211_2) zu einem Endteil des ersten Teils (211_1) auf einer Seite entgegengesetzt zur Schallabstrahlrichtung gleich einer Oberflächenlänge in radialer Richtung von der Grenze zu einer Mitte des zweiten Teils (211_2) ist.
Ausgeglichene Kalottenmembran (11, 21) mit: - der Kalottenmembran (111, 211) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und - einer Membran (112, 212) vom Kegeltyp.
Lautsprecher (1) mit der Kalottenmembran (111, 211) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder der ausgeglichenen Kalottenmembran (11, 21) nach Anspruch 8.