DE2431571A1 - Lautsprecher - Google Patents
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Description
It 2939
SOHY CORPOBATION
Tokyo, Japan
Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einer eine Schwingspule aufweisenden Membran, einem die
Membran umgebenden Rahmen und mit einer Einrichtung zur Befestigung bzw. Aufhängung des Rahmens.
Herkömmliche dynamische Lautsprecher weisen ein kreisförmiges Joch, ein ringförmiges Joch, einen
Ringmagneten und einen auf dem kreisförmigen Joch befestigten zentralen Pol auf. Das Schwingungssystern
umfasst einen zylindrischen Spulenkörper, um den eine Schwingspule gewickelt ist, eine Einrichtung zur Befestigung
bzw. Aufhängung oder einen Dämpfer, der den Spulenkörper gegenüber dem trichterförmigen Rahmen beweglich
hält sowie eine trichterförmige Membran, die am oberen Ende des Spulenkörpers mit Hilfe eines
Klebemittels befestigt ist. Der Außenrand der ringförmigen Einrichtung zur Befestigung "bzw· Aufhängung
ist mit Hilfe eines geeigneten Bindemittels am oberen Ende des Rahmens angeklebt, während der innere Rand
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ebenfalls mit Hilfe eines geeigneten Binde- oder Klebemittels an oberen Hi^de der riecbran angebracht
ist.
Eine derartige Einriclrtauig zur Befestigung bzv. Aufhängung
schafft soait einen Rand für den Trichter, der einen gebogenen Abschnitt mit nahezu halbkreisförmigem,
in der Mitte nach oben vorspringenden Querschnitt aufweist; aufgrund der Eigenelastizität
ist dieser Abschnitt elastisch deformierbar, wodurch die Membran in vertikaler Richtung linear zu schwingen
vermag. Die Steifheit des Randes bringt für die Eigenschaft bei niedriger !frequenz einen bedeutsamen Effekt.
Die Steifheit sollte zur Reduzierung der unteren Schwellenfrequenz herabgesetzt werden. Zu diesem Zweck
wird der Rand im allgemeinen aus einem Uretan-Schwamm
oder einem Baumwollstoff, der mit Phenolharz imprägniert ist, oder aus einer Mischung aus Nitryl-Butadien-Gummi,
Styrol-Butadien-Gummi oder Isobutyl-Isopren-Gummi mit
feinen Kohlenstoffkörnern erzeugt*
Für eine zufriedenstellende Schwingung der Membran ist
es erforderlich, daß der Rand sowohl in radialer wie auch perxpherer Richtung deformierbarist. Außerdem muß
die periphere Deformation größer als die radiale Deformation sein.
Ein aus Baumwollstoff erzeugter Rand umfasst folgende
ITachteile: Wenn die Membran stark schwingt, unterliegt der Rand einer Faltenbildung und dessen Innendämpfung
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wird erliölit, da er in periplierer Richtung nur gering
defomiert wird. Außerdem werden vom Rand Töne er-3
eugt.
IDine aus einer vulkanisierten Mischung aus dem vorstehend
erwähnten Gummi nit feinen Kohlenstoff-Körnern
hergestellter Rand hat den Nachteil, daß die Dicke des Randes für die erforderliche Steifheit relativ groß
sein muß. Aus diesem Grund wird der Wirkungsgrad der Schallumwandlung mit einer Zunahme des Gewichts des
Randes herabgesetzt.
Ein Dämpfer ist im allgemeinen ringförmig und wellenförmig
ausgebildet und läßt sich in radialer Richtung deformieren. Dies verhindert während der Schwingung
einen Kontakt zwischen der Schwingspule und den Joch. Der Dämpfer trägt die Membran und die Schwingspule.
Die Steiriieit des Dämpfers "bringt auch einen "bedeutsamen
Effekt auf die untere Scl?v.T ellwert frequenz f«
nit sie?·. Wenn ein Dämpfer "bzw. Schallschlucker einen
großen Steifhexts~rad aufweist, können die Töne nicht
mit hohei1 VFider^abegüte wiederbeleben werden, da der
Dämpfer nicht zusammen mit der Membran schwingt. Aue
diesem Crund wird der Dämpfer derart hergestellt, daß der mit einem Phenolharz imprägnierte Baumwollstoff
unter Wärme wellige Form erhält, um eine geringere Steifigkeit zu erzielen.
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_ Zj. -
Ein konventioneller Dämpfer kann jedoch nicht in peripherer Richtung deformiert werden, wenn das
Schwingungssystem betrieben wird. Demzufolge ist die Linearität der Deformierbarkeit bei großen
Schwingungen nicht zufriedenstellend. Die Größe und Dicke des Dämpfers werden für die erforderliche
Steifigkeit erhöht, so daß das Gewicht des Dämpfers vergrößert wird. Die innere Dämpfung des Dämpfers
wird somit herabgesetzt. Die mechanische Impedanz des Lautsprechers wird auf diese Weise in dem
unteren Frequenzbereich erhöht. Infolgedessen wird die Schärfe der mechanischen Resonanz und der
elektrischen Resonanz vergrößert, so daß die Qualität der wiedergegebenen Töne verschlechtert wird.
Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher mit einer guten Prequenzkennlinie
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befestigungseinrichtung aus einer Mischung
aus elastischem Material,besteht, welches mit Kohlenstoff-Fasern
gesättigt ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der erfindungBgemäße Lautsprecher zeigt vorteilhafter-
weise gute !Doneigenschaften auf, wobei die Befestigungseinrichtung
zur Halterung des Trichters oder der
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- 5 -Membran verbessert ist.
Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung enthält vorteilhafterweise eine leichte Befestigungseinrichtung
mit hohem Steifigkeitsgrad, wobei die Membran durch die Befestigungseinrichtung beweglich
gehalten ist; die Befestigungseinrichtung besteht hierbei aus einer Mischung aus einem elastischen
Material mit Kohlenstoff-Fasern.
Weiterhin wird in dem erfindungsgemäßen Lautsprecher von der Befestigungseinrichtung kein Ton bzw. Schall
ausgesandt; die die Membran tragende Befestigungseinrichtung enthält kurze Kohlenstoff-Pasern, die radial
ausgerichtet sind. Eine Faltung der Befestigungseinrichtung wird hierbei vorteilhafterweise vermieden.
Die beim erfindungsgemäßen Lautsprecher verwendete Befestigungseinrichtung zur Halterung der trichterförmigen Membran weist ferner an ihrem unteren Ende
eine hohe innere Dämpfung auf.
Die verwendete Befestigungseinrichtung für die trichterförmige Membran ist vorteilhafterweise an
ihrem unteren Ende in peripherer Richtung deformierbar, so daß vorteilhafterweise die Schärfe der
mechanischen und elektrischen Resonanzen herabgesetzt werden. Die Umwandlung der Signale in Töne erfolgt
in einem höheren Frequenzbereich mit hoher Wiedergabegüte und die Schwingung kann in einem niedrigeren
Frequenzbereich zufriedenstellend gedämpft werden.
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Im folgenden werden "bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische. Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines
Laut spr e eher s,
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine erste Befestigungseinrichtung
bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform,
Fig. 3 eine vergrößerte Aufsicht eines Teils der ersten Befestigungseinrichtung gemäß Fig. 2,
Fig. 1V einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV
in Fig·. J,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Metall-Gußform zur Herstellung der ersten Befestigungseinrichtung
gemäß Fig. 2,
Fig. 6 eine Aufsicht auf eine zweite Befestigungseinrichtung des in Fig. 1 dargestellten
Lautsprechers,
Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der zweiten Befestigungseinrichtung gemäß
Fig. 6,
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■ - 7 -
ig. 8 eine Querschnittsansicht entlang der
Linie VIII-VIII in Fig. 7,
Fig. 9 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Frequenzkennlinie, und
Fig. 10 eine grafische Darstellung zur Veran- x
schaulichung der Frequenz-Impedanz-Kennlinie.
Gemäß Fig. 1 weist ein Magnetabschnitt eines Lautsprechers
1 entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ein rundes Joch 2a, ein ringförmiges
Joch 2b, einen «wischen dem kreisförmigen Joch 2a und dem ringförmigen Joch 2a angeordneten Ringmagneten 3 sowie einen zentralen Pol 4- auf, der
sich von der Mitte des runden Jochs 2a nach oben erstreckt und an dem Joch 2a befestigt ist. Das
Schwingungssystem enthält einen Spulenkörper 5 für eine Schwingepule 6, welche um den Spulenkörper 5 gewickelt ist, sowie eine am oberen Ende
des Spulenkörpers 5 befestigte trichter- oder konusförmige Membran 5· Die erste ringförmige Befestigungseinrichtung 20 ist mit einem geeigneten
Klebemittel an dem oberen Ende eines Rahmens 7 un&
am oberen Ende der Membran 9 befestigt. Eine zweite Aufhängung oder Befestigungseinrichtung, ein
Dämpfer 28, ist mit dem unteren Ende der Membran 9 verbunden, um die Membran 9 elastisch gegenüber dem
Aufbau-Rahmen 7 hängend anzuordnen. An der oberen
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Fläche des Spulenkörpers 5 ist ein Schallschluckstoff
1 festangeordnet. Eine Kappe 12 überdeckt die Oberfläche des Schallschluckers 11. Am oberen
Ende der Kante der Befestigungseinrichtung 20 ist ein Klemmring 13 befestigt der verhindert j daß
sich diese Kante oder Umrandung vom oberen Ende des Rahmens 7 löst.
Die Kante bzw. Umrandung oder erste Befestigungseinrichtung 20 wird nachstehend unter Bezugnahme
auf die Fig. 2 bis 4· näher erläutert.
Die Befestigungseinrichtung 20 legt einen gebogenen oder furchenähnlichen Bereich 20a mit etwa sich nach
oben erstreckendem halbkreisförmigen Querschnitt, einen geneigten Abschnitt 20b und einen äußeren
horizontalen Umfangsabschnitt 20c fest. Die erste
Befestigungseinrichtung 20 wird derart hergestellt, daß Kohlenstoff-Fasern 21 mit einer Länge von 0,3
bis 0,8 na sit einem elastischen Material, beispiels
weise synthetischem Gummi (z.B. Nitryl-Butadien- GuBHi4 Styrol-Butadien-Gummi und Isobutyl-Isopren-Gummi),
natürlichem Gummi oder synthetischem Harz (e.B. weichgeschäumte8 Uretan) vermischt werden. Die
lohltnstoff-Fasern 21 werden radial ausgefluchtet,
wie dies echematisch in Fig. 3 dargestellt ist.
Das ffrere Sode der Membran 9 ist an dem geneigten
Abschnitt 30b der ersten Befestigungseinrichtung und das obere Sode des Ssnaens 7 an dem horizontalen
Umfancsabschnitt 20b der ersten Befestigungseinrichtung
20 befestigt.
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nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung dee
■Rands.^ 20 unter Bezugnahme auf die Fig. 5 näher
erläutert.
1 bis 40%-ige Kohle -Fasern mit einem Elastizitätsmodul
von 20 000 kg/mm , einem Durchmesser von 8 yu
und einer Länge von 3 bis 6 mm werden mit einem anderen Material, beispielsweise mit Stearinsäure,
Schwefel, Ruß usw· mit Hilfe einer Mischmühle in einen festen Styren-Butadien-Gummi gemischt, wobei
in dieser Mischmühle die Kohle- -Fasern nadeiförmig auf Längen von 0,3 bis 0,8 mm geschnitten werden.
Die sich ergebende Mischung 22 wird in die Mitte einer Metall-Gußform 23 gegeben und auf die erforderliche
Temperatur, beispielsweise 1500C erhitzt; die
Form 23 legt eine ringförmige Rille 24 fest, welche den gleichen Querschnitt wie die erste Befestigungseinrichtung
20 aufweist. Es ist ferner eine weitere Metall-Gußform 26 vorgesehen, welche einen entsprechenden
bzw. sich deckenden ringförmigen Vorsprung
25 mit gleichem Querschnitt wie die ringförmige
Rille 24 aufweist. Die Form 26 aus Metall wird über die andere aus Metall bestehende Form 23 gebracht
und auf die erforderliche Temperatur erwärmt. Die Mischung 22 wird zwischen die beiden Formen 23 und
26 eingesetzt. Da die Form 26 herabgepresst wird, breitet sich die Mischung 22 zwischen den beiden Formen
23 und 26 von der Mitte der Form 23 in Richtung der Pfeile 27 (Fig. 5) aus und gelangt dann in die ringförmige
Rille 24-. Wenn der ringförmige Vorsprung 25
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- ίο -
in die ringförmige Rille 24 eingesetzt wird, wird die Mischung-22 bei einer Temperatur über 1400C
zwischen den "beiden Formen 23 und 26 vulkanisiert.
Anschließend werden die Formen 23 und 26 zur Festigung bzw. Erstarrung der Mischung 22 gekühlt.
Die erzeugte Mischung 22 wird aus.der Form 23 herausgezogen.
Man erhält dann die erste Befestigungseinrichtung 20, wie sie in den Fig. 2 und 4 dargestellt
ist.
Da die Mischung -22 richtungsabhängig ausgebreitet
wird, werden im Herstellungsprozeß die kohlenstoffhaltigen lasern 21, die sich in der Mischung 22 befinden,
richtungsabhängig, d.h. mit Richtungscharakteristik verlagert. Die kohlenstoffhaltigen
Fasern 21 mit Längen von 0,3 bis 0,8 mm werden daher
radial in· Richtung des Durchmessers der ersten Befestigungsanordnung 20 verteilt (Fig. 3)·
Bei einer derartigen Verteilung der Kohlenstoff-Fasern
21 wird die Verformbarkeit der ersten Befestigungseinrichtung 20 in peripherer Richtung verbessert.
Somit besteht keine Möglichkeit, daß die erste Befestigungseinrichtung 20 gefaltet wird. Das
spezifische Gewicht der ersten Befestigungseinrichtung 20 ist klein und deren Steifheit groß, da diese
Befestigungseinrichtung in einem Vulkanisierprozeß der Kohlenstoff-Fasern .enthaltenden Mischung
hergestellt wird. Die Dicke des gebogenen Abschnitts
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der Befestigungseinrichtung 20 kann daher im Hinblick
auf die erforderliche Steifheit auf ein Minimum reduziert werden, wodurch das Gesamtgewicht
der ersten Befestigungseinrichtung 20 herabgesetzt werden kann.
Die zweite Befestigungseinrichtung 28 gemäß der Erfindung wird ebenso aus einer Mischung aus
elastischem Material mit Kohlenstoff-Fasern hergestellt.
Nach den Fig. 6 bis 8 weist die zweite Befestigungseinrichtung
28 eine Vielzahl konzentrischer, gebogener Abschnitte 28a mit halbkreisförmigem Querschnitt auf, die nach oben vorstehen. Außerdem enthält diese Befestigungseinrichtung 22
konzentrische, gebogene Abschnitte 28b mit halbkreisförmigem Querschnitt, die nach unten vorstehen,
sowie einen inneren Randbereich 28c und einen horizontalen Umfangsabschnitt 28d$ der Abschnitt
28c weist TJ-förmigen Querschnitt auf, wobei sich dieser Abschnitt nach unten erstreckt.
Die zweite Befestigungseinrichtung 28 wird aus einer Mischung des gleichen elastischen Materials
mit Kohlenstoff-Fasern hergestellt, wie dies in Verbindung mit der ersten -Befestigungseinrichtung 20 beschrieben wurde. Gemäß flg. 7 werden'
Kohlenstoff-FaBKm 11 mit Hingen ewiichtn 0,3
biß 0,8 mm radial in Richtung dee Durchaeetur·
der zweiten Befestigungseinrichtung 28 ausgerichtet.
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Das Elastizitätsmodul der Fasern 31 "beträgt vorzugsweise
mehr als 20 000 kg/mm , der Durchmesser der Fasern 31 ist vorzugsweise kleiner als die
Länge der Fasern, z.B. etwa 8 /u. Die Fasern 31
aus 1 "bis 40% Kohlenstoff sind in der zweiten Befestigungseinrichtung
28 enthalten.
Der innere Endabschnitt 28c des Lautsprechers 1 ist mit dem Spulenkörper 5 verbunden bzw. verklebt,
während der horizontale TJmfangs ab schnitt 28d
mit dem Rahmen 7 verbunden bzw. verklebt ist. Die zweite Befestigungseinrichtung 28 kann in gleicher
Weise wie die erste Befestigungseinrichtung 20 hergestellt werden.
Die Deformierbarkeit der zweiten Befestigungseinrichtung
28 ist in peripherer Richtung höher als in radialer Richtung, da die Fasern 31 in der zweiten
Befestigungseinrichtung 28 in radialer Richtung verstreut sind. Venn eine Mischung aus Styrol-
Butadien-Gummi und Kohlenstoff-Fasern zur Herstel
lung der zweiten Befestigungseinrichtung 28 vulkanisiert wird, läßt sich hinsichtlich der
zweiten Befestigungseinrichtung 28 ein kleines spezifisches Gewicht und eine große Steifheit erreichen.
Die Dicke der zweiten Befestigungseinrichtung 28 kann infolgedessen hinsichtlich der erforderlichen
Steifheit auf ein Minimum herabgesetzt werden und somit läßt sich das Gesamtgewicht
der zweiten Befestigungseinrichtung 23 reduzieren.
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In Fig. 9 sind die Frequenzkennlinien eines dynamischen Trichterlautsprechers dargestellt,
welcher eine Befestigungseinrichtung 20 gemäß der Erfindung und eine konventionelle Befestigungseinrichtung
aus Baumwollstoff verwendet.
Die Kurve "a" gibt hierbei die Frequenzkennlinie
eines Lautsprechers an, welcher den Baumwollstoff benutzt; der Frequenzgang schwankt bei Frequenzen
über 500 Hz und es treten hier Spitzen nach oben
oder unten auf. Die Tonqualität wird dadurch vermindert. Die Kurve "b" gibt die Frequenzkennlinie
des Lautsprechers mit der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung wiederj es treten hierbei
bei höheren Frequenzen keine Spitzen nach oben oder unten auf. Bei Frequenzen, die größer als
die Schwellwertfrequenz von 1500 Hz sind, fällt
die Frequenzkurve stark ab. Daher läßt sich eine hohe Tonqualität erreichen. Die Gründe hierfür
sind, daß die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung während der Schwingung keiner Faltenbildung
bzw. Verbeulung ausgesetzt und kein Ton von der Befestigungseinrichtung erzeugt wird,
ferner, daß der Wirkungsgrad der Schallumwandlung aufgrund der Herabsetzung des Gewichtes verbessert
wird.
Fig. 10 zeigt die Frequenz-Impedanz-Kennlinien.
Hierbei gibt die Kurve wa" die Eigenschaften eines
konventionellen Lautsprechers an, der einen aus Baumwollstoff hergestellten Dämpfer verwendet, wo-
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bei dieser Baumwollstoff mit einem Phenolharz imprägniert ist; die Resonanzfrequenz fQ beträgt
78 Hz, die maximale Impedanz Z 100 Ohm und der minimale Widerstand Rg 6 Ohm. Die Schärfe QM der
mechanischen Resonanz wird durch die Gleichung
dargestellt, in der f,. und f^ die Frequenzen für
die Impedanz Z =» ZQ//"2 bedeuten. Aus der Kurve
"a" ergeben sich f^ = 67 Hz und fg - 88 Hz. Die
Schärfe QM beträgt hier somit QM » 78/88-67 »-3,71
für die Kurve "a". Die Schärfe Q0 der elektrischen
Resonanz wird durch die Gleichung
% i % x 2~ 8 % f 5,71 χ ^j0 » 0,223 (für die
Kurve "b") dargestellt.
Die Werte QM und Q0 sind für herkömmliche Dämpfer
groß, wie dies oben, beschrieben wurde j der Dämpfungseffekt ist somit für einen niedrigen
!Frequenzbereich gering. Daher ist verständlicherweise
die Tonqualität schlechter.
Der Frequenzgang wird durch Verwendung der zweiten Befestigungseinrichtung 28 gemäß der Erfindung bedeutsam
verbessert, wie dies in Fig. 10 durch die Kurve "b" dargestellt ist. Die' Resonanzfrequenz fQ
beträgt hierbei 84 Hz, die maximale Impedanz Zq
24 Ohm und die minimale Impedanz RE 6 Ohm. Für eine
Impedanz Z * 84//Ί? betragen die Frequenzen f^ und
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50 Hz und 143 Hz. Die Schärfe Q^ der mechanischen
Resonanz ergibt sich daher zu
Die Schärfe Qq der elektrischen Resonanz ergibt sich dabei zu
ο ' 6 ,0,9 a 0.18.
Durch die erfindungsgemäße zweite Befestigungseinrichtung können daher im Vergleich zu der
konventionellen Befestigungseinrichtung Q^- und Qq
beachtlich herabgesetzt werden.
Die Form und die Größe der ersten und zweiten Befestigungseinrichtungen
können ersichtlicherweise geändert werden. Die Erfindung läßt- sich ferner bei
einem Doppel-Trichterlautsprecher oder einem Dom-Lautsprecher· anwenden.
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Claims (1)
- It 2939PatentansprücheH. !Lautsprecher mit einer eine Schwingspule aufweisenden Membran, einem die Membran umgebenden Rahmen und mit einer Einrichtung zur Befestigung bzw· Aufhängung des Rahmens, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (20, 28) aus einer Mischung (22) aus elastischem Material besteht, welches mit Kohlenstoff-Fasern (21, 31) gesättigt ist.2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material Gummi ist und daß die Kohlenstoff-Pasern (21, 31) nadelartig sowie radial in der Befestigungseinrichtung (20, 28) ausgerichtet sind.3. Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (20) zwischen dem oberen Abschnitt der Membran (9) und dem Rahmen (7) angeordnet ist und einen mittleren Abschnitt (20a) mit bogenförmigem Querschnitt festlegt.409885/09294-, Lautsprecher nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (28) zwischen dem unteren Bereich der Membran (9) und dem Rahmen (7) angeordnet ist und einen Mittelabschnitt mit wellenartigem Querschnitt festlegt.5· Lautsprecher nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material ein Kunstharz ist.Lautsprecher nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dessen Membran trichterförmig ausgebildet ist, wobei die Befestigungseinrichtung den oberen Teil der Blende gegenüber dem Rahmen beweglich hält, mit einer zweiten Befestigungseinrichtung zur beweglichen Halterung des unteren Teils der Membran gegenüber dem Rahmen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Befestigungseinrichtung (20 bzw. 28) aus der Mischung aus elastischem Material besteht, welches mit Kohlenstoff-Fasern (21 bzw. 31) gesättigt bzw. imprägniert ist·7. Lautsprecher nach Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Befestigungseinrichtungen (20, 28) aus der Mischung aus elastischem Material bestehen.409885/09294*Leerseite
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