DE2435191A1 - Tonabnehmersystem-traeger - Google Patents

Description

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3ONY CORPORATION

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Tonabnehmersystem-Träger

Die Erfindung betrifft Tonabnehmersystem-Träger.

Es sind bereits Halteelemente bzw. Tonabnehmersystem-Träger für Tonköpfe von Tonabnehmersystemen bekannt. Ein derartiger Tonabnehmersystem-Träger wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, einen Tonabnehmersystem-Träger der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die Nachteile bekannter Tonabnehmersystem-Träger vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er ein aus Kunststoff-Faser und Kunstharz bestehendes Element aufweist.

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-Z-

V/eitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Träger bzw. die Haltefläche weist vorteilhafterweise geringes Gewicht und große Festigkeit auf. Die untere Grenzfrequenz wird durch das Halteelement soweit erhöht, daß der Tonabnehmer keine Geräuschkomponenten aufzunehmen vermag, die sich aufgrund einer Verkrümmung oder Exzentrizität der Schallplatte oder dergleichen ergeben. Ferner weist der Träger einen großen Eigenverlust auf, so daß der Tonabnehmer im mittleren Tonbereich des Frequenzbandes der wiedergabe keine Resonanzerscheinung hervorruft. Der Tonabnehmer-Träger ist ferner vorteilhafterweise hervorragend in Massenfertigung herstellbar und umfaßt niedrige Herstellungskosten.

Die Abschnitte zur Befestigung eines Tonabnehmers sowie des Tonarms sind einstückig ausgebildet und bestehen aus einem Mischelement aus Kunststoff-Faser und Kunstharz.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines bekannten Tonabnehmers,

Fig. 2 die Ersatzschaltung eines Schwingungssystems zur Aufnahme eines niederfrequenten Schalls,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Tonabnehmers gemäß Fig. 1 als physikalisches Pendel,

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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Tonabnehmer-Trägers gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Grenz» frequenz-Kurve,

Fig. 7 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Dämpfungskurven,

Fig. 8 eine Querschnitts-Seitenansicht einer weiteren AusfUhrungsform des Trägers, und

Fig. 9 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines vorimprägnierten Bogens bzw. Blattes aus Kohlenstoff-Fasern fUr den in Fig. 8 dargestellten Träger.

In Fig. 1 ist ein bekanntes, herkömmliches Tonabnehmersystem 10 dargestellt.- Am linken Ende des Tonarms 2, der an Drehoder Gelenkpunkt 1 drehbar gelagert ist, befindet sich ein Tonabnehmer 4 zur Aufnahme eines Schallsignals von der Aufnahme-Platte bzw. Schallplatte 3, wobei der Tonabnehmer 4 mittels einer bekannten Stütz- oder Haltefläche bzw. Kopf-Haltefläche 5 befestigt ist. Am rechten Ende des Arms 2 ist dagegen ein Ausgleichsgewicht 6 befestigt. Mit 7 wird ein Ausleger des Tonabnehmers 4 und mit 8 ein Tonkopf bezeichnet, welcher den Tonabnehmer 4, die Stützfläche 5 und den Ausleger umfaßt.

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Bei der Aufnahme eines Schaltsignals durch ein derart konzipiertes Tonabnehmersystem 10 von der Schallplatte 3 wird allgemein die Konstruktion der Stütz- oder Haltefläche 5 des Kopfes durch die Eigenschaften des gesamten Abnehmersystems beeinflußt. Zur Erläuterung hierfür wird die Grenzfrequenz des unteren Wiedergabe-Bereichs oder die Arm-Resonanzfrequenz f. herangezogen, die nach allgemeiner Kenntnis die Eigenschaften des Tonabnehmers im unteren und mittleren Schall-Bereich beeinflußt. In Fig. 2 ist eine Ersatzschaltung eines Schwingungssystems zur Abnahme von niederfrequenten Tönen dargestellt. Mit m wird die Äquivalenzmasse des Tonarms 2 einschließlich

des Tonabnehmers 4 und der Kopfflöche 5 und mit r ein

Äquivalenz-V.'iderstand des Tonarms 2 an dessen Drehpunkt 1 bezeichnet, r, stellt einen Ersatzwiderstand des Halteteils b

für das Zubehör und S, die Ersatzsteifheit des Halteteils

für das Zubehör dar. Aus Fig. 2 ergibt sich, daß die Grenzfrequenz für den unteren Wiedergabe-Schallbereich durch folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:

wobei C, die Compliance, d.h. den Reziprokwert der Steifheit wiedergibt.

Wenn somit die Steifheit S,, welche die Gleichförmigkeit des Tonabnehmers 4 wiedergibt, konstant gemacht wird, dann wird

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die Grenzfrequenz f. durch die Äquivalenzmasse m des Tonarms 2 einschließlich der Stützfläche 5 und des Tonabnehmers 4 festgelegt. Die Äuqivalenzmasse m. stellt die Äquivalenzmasse des gesamten Tonabnehmersystems 10. dar, und zwar von der Richtung der Nadelspitze des Tonabnehmers 4 her gesehen. Zum Zwecke der Erläuterung läßt sich die Äquivalenzmasse m bei einer Jsichten Nadelspitze annähernd in nachstehender Weise ausdrücken, wenn berücksichtigt wird, daß der Tonarm 2 durch die Masse M. des Tonkopfes 8 und die Masse M des Gegengewichts 6 gemäß Fig. 3 dargestellt wird:

Vr

(2)

Da die Masse M des Gegengewichts 6 normalerweise zwei-bis fünfmal so groß ist wie die Masse M, des Tonkopfs 8, läßt sich die Äquivalenzmasse m, im wesentlichen durch die Masse M, des Tonkopfs darstellen. Der Tonkopf 8 umfaßt jedoch die Haltebzw. Stützfläche 5 und den Tonabnehmer 4, welcher an der Haltefläche 5 gemäß Fig. 1 befestigt ist. In diesem Fall wird die Masse des Tonabnehmers 4 normalerweise zu 8 Gramm und die Masse der Stützfläche zu etwa 10 Gramm bestimmt. Die Äquivalenzmasse m, wird entsprechend einer Änderung der Masse des Trägers. 5 ebenfalls geändert werden, so daß die die Niederfrequenz-Eigenschaften des Tonabnehmersystems beeinflussende Grenzfrequenz f. stark von der Größe der

Träger-Masse 5 abhängig ist. Demzufolge wird die Grenzfrequenz f, wünschenswerterweise in der Umgebung von 10 Hz

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gewählt, so daß der Tonabnehmer 4 keine Geräuschkomponenten aufnimmt, welche sich aufgrund einer Krümmung oder einer Exzentrizität der Schallplatte 3 ergeben und im Frequenzbereich von etwa 1 bis mehrere Hertz erzeugt werden. Da die Haltefläche 5 im vorliegenden Fall jedoch aus einem Material, wie beispielsweise Eisen oder Aluminium, hergestellt ist, liegt ihr Gewicht bei etwa 10 Gramm. Wenn außerdem ein Tonabnehmer 4 mit hoher Compliance bzw. Auslenkung benutzt wird, wird die Grenzfrequenz f. herabgesetzt, wie dies aus der Gleichung (1) ersichtlich ist. Beispielsweise wird die Grenzfrequenz f. auf 3 bis 5 Hz herabgesetzt, so daß die Geräuschkomponenten nicht effektiv beseitigt werden können. Das Gewicht des Trägers 5 stellt jedoch einen sehr wichtigen Faktor dar, wie dies vorstehend beschrieben ist, wenn die Grenzfrequenz f. ermittelt wird.

Die Größe der Äquivalenzmasse m wird außerdem durch die Gleichförmigkeit bzw. Konformabilität des Aufnahmesystems in nachstehend erläuterter Weise beeinträchtigt. Betrachtet man das Aufnahmesystem bzw. das Tonabnehmersystem als physikalisches Pendel, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, läßt sich die Periode T (see) des Tonarms 2 folgendermaßen ausdrücken:

T = 2rf

γΐ/Μ - g · h (3)

wobei M (g) eine statische Masse des gesamten Tonabnehmers, I (g*cm ) das Trägheitsmoment um den Drehpunkt 16, h(cm) den Abstand zwischen dem Schwerpunkt K und dem Drehpunkt 16 und

2
g(cm/sec ) die Schwerebeschleunigung darstellen. Wenn der

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Nadeldruck mit W(g), der Abstand ewischen der Nadel und dem Drehpunkt Io mit L(cm) und der Trägheitsradius mit k(cm) bezeichnet werden, ergeben sich der Abstand h und das Trägheitsmoment I zu:

h = VfL/M

I=M (k² + h²)

Die Gleichung (3) läßt sich demnach folgendermaßen schreiben:

_T _ ₂

Liegen nuntnehr zwei Tonabnehmersysteme vor und sind der Nadeldruck W sowie der Abstand L zwischen der Nadelspitze und dem Drehpunkt bei beiden Systemen gleich groß, ist jedoch die gesamte statische Hasse des Tonabnehmersystems jeweils unterschiedlich groß, d.h. M. bzw. M„, läßt sich das Verhältnis aus beiden Perioden T.. und T„ aus der Gleichung (4) erhalten:

wobei k. und k„ die Trägheitsradien um den Schwerpunkt jedes Systems bezeichnen. In diesem Fall läßt sich die Gleichung (5) erhalten, da k.^-WL/M. und k^^-WL/M« und damit

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¹¹I (5)

^H2

Aus Gleichung (5) ergibt sich, OaC die Empfindlichkeit umso

größer ist, je kleiner die gesamte /tquivalenzmasse m des Tonarms des Tonabnehmersystems ist. Die Konformabilität wird damit verbessert und die Wiedergabe von der Schallplatte ο ist sehr gut. Im Hinblick auf vorstehende i£rlüutc.r"nr; iüt es wünschenswert, die Hasse de» Tonabnehmersystem-Trägers 5 bzw. der Haltefläche δ klein zu halten

Bei dem Gehäuse einer akustischen Einrichtung, beispielsweise eines Plattenspielers oder dergleichen wird bekanntlich die Schwingungsenergie umso besser gedämpft und absorbiert, je größer der innere Verlust an Schwingungsenergie ist. Diese Theorie ist natürlich auch auf eine Stützfläche bzw. ein HaltGrungsr.ahäuse anwendbar. U'enn somit die externe Schwingungsenergie mit geringem Eigenverlust an die Stützfläche 5 abgegeben wird, kann die Schwingung nicht wirksam beseitigt werden und die Wiedergabe wird nachteilig beeinflußt.

Um einen akustisch und physikalisch ausgezeichneten Tonabnehmer zu erhalten, muß eine Stützfläche bzw. ein Träger 5 verwendet werden, das geringes Gewicht und großen Ligenverlust aufweist, cina herkömmlicherweise aus einem Material, wie Eisen, Aluminium oder dergleichen hergestellte Stützfläche ist für den vorgenannten Zweck nicht zufriedenstellend. Wenn außerdem

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die Steifheit der Malteflächö 5 nicht vergleichsweise hoch ist, ergibt sich im Frequenzbereich des wiedergegebenen Signals bei einer Frequenz im mittleren Tonbereich eine Resonanzerscheinung oder ein Einschnitt bzw. eine Resonanzkurvensenke. Um diese Erscheinung zu vermeiden, muß die Festigkeit zusätzlich zu vorstehender Bedingung erhöht v/erden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 4 bis 9 näher erläutert.

Gemäß Figur 4 besteht die Haltefläche bzw. das Haltealement

20 aus einem zusammengesetzten oder Misch-Element, welches aus Kohlenstoff-Fasern mit hoher Festigkeit und geringem spezifischen Gewicht hergestellt ist, die mit einem Kunstharz, beispielsweise Phenol, Epoxydharz oder dergleichen als Bindemittel gemischt wurde, uieses Misch-Element wird derart hergestellt, daß feinß Kohlenstoff-Fasern 21, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, mit dem Epoxydharz in einem gewünschten Verhältnis gemischt werden; jede Faser

21 hat dabei beispielsweise einen Durchmesser von etwa 7/j und eine Länge von 3-4 mm. Dieses Misch-Element stellt ein Preßteil mit im wesentlichen L-förmigem Querschnitt dar und besteht aus einem plattenförmigen Tonabnehmer-Befestigungsabschnitt 20a und einem Arm-Befestigungsabschnitt 20b, welcher senkrecht zum ersten Abschnitt 20a angeordnet ist und eine Bohrung bzw. Öffnung 25c zur Befestigung des Tonarms enthält; diese Abschnitte bilden die gewünschte Stützfläche 20. Mit 23 ist eine Öffnung zur Befestigung des Tonabnehmers bezeichnet. Der Arm-Befestigungs

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abschnitt 20b ist dicker als der Abschnitt 20a, so daß dessen Festigkeit erhöht ist. Figur 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4

Aufgrund verschiedener Experimente ergab ein Vergleich zwischen der er fin<.!ungsgeriä!3en Stützfläche 20 und einer bekannten Stützfläche, beispielsweise aus Aluminiumlegierung, dai3 das Längselastizitätsmodul des erfindungsgemüßen hle-

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ments 9000 kg/mm beträgt und somit besser ist als des bekannte Element, dessen Elastizitätsmodul 7000 kg/mr.i'" beträgt; die erfinclungsgomüEe Stützfläche 20 weist daher größere Festigkeit auf als die bekannten Stützflächen, ί.-zw. frägsr Das spezifische Gev/icht bzw. die l/ichte beträgt orfinclungsgemäß 1,4, während die Wichte der bekannten Stützfläche bei 2,7 liegt; das Verhälnis des spezifischen Gewichts dor verglichenen Stützflächen bzw. Elemente beträgt somit im wesentlichen l/2 und die Masse der erfinc'ungsgemä/en Stützfläche kann somit gegenüber einer bekannten Stützfläche mit gleicher Gestalt um l/2 oder weniger reduziert werden. Die Äquivalenzmasse m v/ird somit reduziert und die Grenzfrequenz f gemäß der Gleichung (i) nimmt einen hohen Wert an. Obgleich ein Tonabnehmer mit hoher Compliance verwendet wird, kann nunmehr die Aquivalenzmasse m, stark reduziert werden. Bei einer herkömmlichen Stützfläche aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, liegt die Grenzfrequenz bei etwa 5 Hz, wie dies in Fig. 6 durch die Kurve 26 veranschaulicht ist. Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Stützfläche liegt diese Grenzfrequenz jedoch bei 10 Hz, wie dies durch die Kurve 27 gezeigt ist, und die durch

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■-•ine Krümmung oder durch Exzentrizität c-er Schallplatte h.rvurpsrufcnan Gerüuschkomponentcn können wirksam beseitigt vordcη.

χ c!i" . .ruivclenzmcsse des Tonabnchmyrsysteus sehr klein wird, V:'irc! auch die Pcndel-Periodo T entsprechend Gleichung (5) sehr klein, wodurch die Kon forma bili tat, d.h. die Glcichf'Jrnirkeit des Tonarms verbessert und ein Tonabnehmer η it hoher Compliance erhalten wird, der eine gute .-.btastfähic;-kjii. sowie eine hohe V/iedergabogütc hat. Da die Stützfläche cus einem iiisch-clemcnt ουε Kohlonstoff-Faser und !!une-tharz besteht, wird die externe Schwingungsenergie bei cinor Übertragung zur Stützfläche zwischen den jeweiligen Kohlenstoff-Fasern oder zv/ischen der Kohlcnstoff-Foser und den Kunstharz absorbiert oder gedämpft. 'Ja somit diese ..nordnung einen großen Eigenverlust aufweist, ergibt sich ein Dämpfungsgang, wie er in Fig. 7 durch die ausgezogene Linie 23 dargestellt ist, auch wenn ein externer Schall, beispielsweise ein "Schallstoß" zur Stützfläche gelangt bzw. in c'ic-se '.nordnung eintritt, ','enn die Ctützflache andererseits auc einem iietall, beispielsweise Aluminium oder dergleichen in bekannter 'eise hergestellt ist, verschlechtert sich deren Jämpfungsverlauf in der in Fig. 7 durch die gestrichelte Linie 29 gezeigten Ueise. Durch die erfindungsguniline ^tüL;;fläche v/ird somit der i-igenverlust um das Dreinis Vierfachu gegenüber dem der bekannton Haltefläche verbessert und f'ic; l,^:jedergabe des Tonabnehniorsystetns v^ird erheblich verbessert.

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BAD

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die Haltefläche mit 30 bezeichnet ist. Die Halteoder Stützfläche 30 besteht aus einem plattenförmigen Abschnitt 30a zur Befestigung eines Tonabnehmers und einem Abschnitt 30b zur befestigung des Tonabnehmerarms. Die Haltefläche 30 ist dabei derart hergestellt, daß gemäß Fig. 9 eine Anzahl von Kohlenstoff-Fasern 31 in Form einer Platte angeordnet sind, wobei jede Faser 31 etwa 7 υ Durchmesser und etwa 40 mm Länge aufweist; die Fasern 31 bilden unter Verwendung eines in Härme aushärtbaren Kunstharzes, beispielsweise Epoxydharz oder dergleichen eins sogenannte "vorimprägnierte Fläche" und es werden beispielsweise zehn dieser flächen- oder plattförmigen Elemente aufeinandergeschichtet und in eine Hetallform zum Zwecke eines Zusammenpressens unter Wärme eingesetzt. Das Epoxydharz wird als Bindemittel verwendet, während das Zusammenpressen unter Wärme vorgenommen wird. Wenn die Faserrichtungen entsprechend den vorimprägnierten Bögen geändert werden, damit die Kohlenstoff-Fasern in Netzform schichtweise angeordnet werden, wird die Festigkeit weiter erhöht.

Die Erfindung schafft somit eine Halte- bzw. Stützfläche für Tonabnehmersysteme, auch Tonabnehmersystem-Träger genannt, welcher aus einem aus Kohlenstoff-Fasern und Kunstharz erzeugten Element besteht.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   f 1/ Tonabnehmersystem-Träger, dadurch gekennzeichnet, daß er ein aus Kunststoff-Faser und Kunstharz bestehendes Element aufweist.
2. 2. Tonabnehmersystem-Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Faser fein zerschnitten ist und das Kunstharz von einem in Wärme aushärtbarem Kunstharz gebildet wird.
3. 3. Tonabnehmersystem-Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (20a) zur Befestigung des Tonabnehmers (4) sowie ein Absch-nitt (20b) zur Befestigung des Tonarms (2) vorgesehen sind und daß beide Abschnitte einstückig und unter Einhaltung eines Winkels von etwa 90 ausgebildet sind.
4. 4. Tonabnehmersystem-Träger nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (20b) zur Befestigung des Tonarms (2) größere Dicke als der Abschnitt (20a) zur Befestigung des Tonabnehmers (4) aufweist.

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5. 5. Tonabnehmersystem-Träger nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoff-Faser aus einer Vielzahl von langen Fasern gebildet wird, welche in Form einer Platte angeordnet sind.
6. 6. Tonabnehmersystem-Träger nach .Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eine vorimprägnierte Fläche bzw.
   Bogen bilden.
7. 7. Tonabnehmersystem-Träger nach Anspruch 6, dadurch
   gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von vorimprägnierten
   Bögen zur Bildung einer Vielzahl von Schichten aufeinandergeschichtet sind.

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