DE2801137A1 - Lautsprecher - Google Patents

Description

Anmelderin; Stuttgart, den 15. Dezember 1977

Peerless-MB GmbH ZP 120 X/kg Feinmechanik und Elektronik
6951 Obrigheim

Vertreter:

Kohler - Schwindling - Späth
Patentanwälte
Hohentwielatraße 41
7OOO Stuttgart 1

Lautsprecher

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einem Magnet mit einen von einem Magnetfeld radial durchsetzten lüngspalt, in den eine Spule axial verschiebbar gehalten ist, deren Spulenträger an einer trichterförmigen Membran befestigt ist, die einerseits an ihrem äußeren Hand über einen flexiblen liing mit einem Halmen und im Bt;reich der Befestigung des Spulenträgers über einen V/ellring zentriert und gehalten ist, der am I.iagnet befestigt ist.

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Bekannte derartige Lautsprecher, die in verschiedenen Größen hergestellt werden und die insbesondere als Tieftonsysteme gebaut werden und erhebliche Abmessungen aufweisen, haben eine als Ganzes in axialer Richtung schwingende, trichterförmige Menbran, an deren innerem Ende der rohrförmige Spulenträger angebracht ist ο Am äußeren, größeren Rand ist ein flexibler Ring, vorzugsweise ein Vj el Ir ing aus gummiartigern Kunststoff angeblich der andererseits an einem Rahmen in Form eines Ringes angebracht ist, der über spßichenartig angeordnete Streben mit einem den Magnet umgebenden und an einer Magnetstirn3eite angeschraubten Flanschring verbunden ist, an dein andererseits der Wellring mit seinem radial äußeren Bereich zentriert und befestigt ist, der mit seinem radial inneren Bereich am Spulenträger und dem inneren Ende der trichterförmigen Membran fixiert ist.

Bei den Magneten wird darauf gesehen, daß die radiale Breite des Ringspaltes bei vorgegebener radialer Dicke der Spule möglichst gering ist, daß also die Spalte zwischen Spule und Magnetkern einerseits bzw. Spule und radial nach außen anschließender l'olplatte anderex·- seits möglichst gering sind_e Die Größe dieser Restspalte ist durch Fertiguiigstoleranzen sowie durch nichtaxiale Bewegungskomponenten der Spule bedingt. Treten auf die Membran einseitig einwirkende Kräfte auf, beispielsweise Kräfte mit Axxalkomponenten, die an einer Stelle

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des äußeren Randes auf die Membran wirken, so hat dies zur Folge, daß ein Kippen um eine zum Kräfteinwirkungspunkt tangentiale Achse im Bereich der Befestigung der Membran an dem Wellring auftritt. Diese Schwenk- oder Kippbewegung hat zur Folge, daß die Spule am Magnetkern oder der Polplatte streift, weil sie gegenüber ihrer axialen Lage verkantet wird. Die Anordnung v/irkt im Schnitt wie ein zweiarmiger Hebel, dessen Lagerachse durch die Tangente im Bereich der Befestigung von Spulenträger und Membran an dem Wellring gegeben ist. Wirkt die Kraft entgegen der Abstrahlrichtung des Schalles, so nähert sich der innere Bereich der Spule dem Magnetkern, wogegen sich auf der diametral gegenüberliegenden Seite die Spule der Polplatte nähert. Derartige Schleifvorgänge beeinträchtigen nicht nur die Tonqualität sondern sie gefährden auch den Lautsprecher, der schon nach kürzeater Zeit durch Beschädigung der Spule defekt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lautsprecher der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Spule gegenüber Kippbewegungen, die ihre Achse relativ zur Achse des Magneten verkanten und die beispielsweise durch auf die Membran wirkende Kräfte'hervorgerufen werden, besser geschützt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Lautsprecher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß in axialem Abstand von der Ebene des Wellringes ein v/eiterer

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eineraeits mit dem Spulenträger und andererseits mit dem Magnet zumindest annähernd starr verbundener Wellring vorgesehen ist. Durch diese Doppelzentrierung des inneren Bereiches der trichterförmigen Membran wird eine höhere Steifigkeit des Spulen-Membran-Syatemea gegenüber Verkanten erreicht, ohne daß die axiale Bewegbarkeit merklich beeinträchtigt wird. Der ürund für diese Wirkung des zweiten V/ellringes liegt darin, daß er in axialem Abstand von der Ebene des ersten Wellringes angeordnet ist. Dadurch wird der "zweiarmige Hebel" über einen dritten Hebelarm abgestützt, so daß er nicht mehr um die angegebene zum ersten Wellring tangentiale Achse kippen kann. Durch die Ausbildung als Wellring wird die axiale Bewegbarkeit der Anordnung nicht mehr beeinträchtigt als durch den ersten Wellring bzw. durch den die Membran an ihrem äußeren Rand fixierenden und in axialer Richtung

weichen Ring auch. Durch die Erfindung wird also eine wesentlich höhere Steifigkeit erzielt, die ein Verkanten und damit ein Schleifen der Spule am Magnetkern oder der Polplatte wirkungsvoll verhindert. Dadurch wird das gesamte System wesentlich unempfindlicher gegenüber Unaymmetrien bzw. einseitig wirkenden Kräften, was der Tonqualität ebenso wie der höheren Lebensdauer des Lausprechers zugute kommt.

Die Erfindung kann in unterschiedlicher V/eise verwirklicht sein. Wesentlich ist, daß der zweite Wellring einen axialen Abstand zum ersten Wellring aufweist, um dadurch das Kippen um die zum ersten Wellring tangentiale Achse zu verhindern. Dabei kann der zweite Wellrins

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in axialer Richtung in Schallabstrahlrichtung ebenso zum ersten Vfellring versetzt sein wie entgegengesetzt hierzu. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Spulenträger axial in Schallabstrahlrichtung verlängert und es ist an dieser Verlängerung der äußere Hand des weiteren V/ellringes befestigt, dessen innerer Rand mit dem Kern des Magneten verbunden ist. Dabei kann zur Vorbindung des inneren Randes de3 weiteren Wellringes mit dem Magnetkern ein I'ormteil in der Gestalt eines hohlen Kegelstumpfes dienen, dessen Bereich größeren Durchmessers an dem Kern und an dessen Stirnfläche mit kleinerem Durchmesser der Wellring befestigt ist. Diese Art der Anbringung ist wenig auf v/endig, v/eil außer dem zusätzlichen Wellring und dem kegelstumpfförmigen Teil kein zusätzlicher herstellungstechnischer Aufwand getrieben werden muß, um die Erfindung zu verwirklichen. Bevorzugt ist jedoch zusätzlich noch eine an der Membran angebrachte Kalotte vorgesehen, die den weiteren V/ellring und die Verlängerung des Spulenträgers überdeckt. Diese Kalotte schwingt zusammen mit der Membran in axialer Richtung.

Die mit der Erfindung bezweckte Wirkung läßt 3ich jedoch nicht nur durch einen gegenüber dem ersten Wellring in Schallabstrahlrichtung verschobenen zusätzlichen Wellring verwirklichen, sondern auch durch einen in entgegengesetzter Richtung gegenüber der Ebene des ersten Wellringes axial versetzten Seilring. -Bei einer bevorzugten Ausführungüform der Erfindung ist demgemäß der Magnetkern

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mit einer koaxialen Vertiefung oder durchgehenden Aussparung versehen, und es ist die trichterförmige Membran entgegen der Schallabstrahlrichtung über den ringförmigen Befestigungsbereich des üpulenträgers hinaus verlängert, wobei der weitere Wellring einerseits an dem Magnet und andererseits an der Verlängerung der Membran befestigt ist. Die Aussparung im Magnetkern stürt hinsichtlich der Führung des magnetischen Flusses nicht, weil es ohne weiteres möglich ist, dem magnetischen Fluß auch in diesem Bereich einen ausreichenden Querschnitt zur Verfügung zu stellen. Dabei iat zu berücksichtigen, daß der magnetische Fluß von'einem Permanentmagnet erzeugt wird, und der Kern lediglich aus den magnetischen Fluß führendem Weicheisen besteht. Somit ergeben sich auch keinerlei Bearbeitungsprobleme, Auch ist eine derart ausgebildete Anordnung einfach zu montieren·

Das rückwärtige Ende der Membran, an dem der weitere Wellring angreift, kann sich innerhalb des Magnetkernes befinden. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung reicht jedoch die Membran axial durch den Magnetkern hindurch und es ist der weitere Wellring auf der dem Hingspalt abgewandten Hückseite des Magneten vorgesehen und an dieser Hückseite befestigt. Dies hat den Vorteil, daß dieser Befestigungsbereich, in dem auch eine Zentrierung erfolgt, sehr bequem zugänglich ist.

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Die geringfügige axiale Vergrößerung der Bautiefe des Lausprechers stört ini allgemeinen nicht, weil derartige Lautsprecher ohnedies in Schallboxen untergebn^cht werden müssen, deren Tiefe aus akustischen Gininden gi^oßer iat als die Bautiefe des Lautsprechers,, In den Fällen, in denen es auf die Bautiefe ankommt, kann außerdem die zuvor bespi'ochene Aus führung s form zun -Einsatz gelangen _u

Die Befestigung kann unterschiedlich «ungebildet aein. Bei einer bevorzugten Ausfühi'ungsform dient zur Befestigung des weiteren Wellringes an der Magnetrückseite ein sich konisch erweiternder Rohrabschnitt mit l'lanschancatz.

Die trichterförmige Membran kann einstückig ausgebildet sein, wie es vorzugsweise bei der zuerst erläuterten Verv/irklichung der Erfindung Anwendung findet. Bei bevorzugten Ausführungsformen der zweiten Art der Verwirklichung der Erfindung ist die trichterförmige Membran unterteilt und es ist die ringförmige Trennfuge in dem Bor«?ich der anbringung des üpuleiiträgers bzw. des ersten Uellringes an der Llembran angeordnet. Dieae Unter-teilung hat in erster Linie herstellungstechnische Vorzüge; sie ermöglicht es aber auch, den Bereich der Anbringung des iipulenträgern und des ersten Wellririges an der Lembran dadurch zu versteifen, daß die beiden liembranteile einander überlappend angeordnet werden«. D.-'bei t'ird dann von den eich in iüchallabütrahlrichtung erstreckenden Iüeubranabschnitt ein kleiner Hand zylindrisch abgebogen, an den

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der Spulenträger und andererseits der erste Wellriug befestigt werden. An den hieran anschließenden konischen Bereich legt sich der im Durchmesser größte Bereich den anschließenden, nach rückwärts führenden Meiabranab schnitt es an. Auch bei der ersten Verwirklichungsform ist zur Befestigung des ersten Wellringes und des Spulenträger^ an der Membran diese im Befestigungsbereich mit einem schmalen zylindrischen Hand versehen, an dem einerseits der Spulenträger und andererseits der Wellring angebracht sind.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verringert sich der Trichteröffnungswinkel der Membran zumindest in dem sich durch den Magnetkern hindurch erstreckenden Bereich in Richtung auf die Magnetrückseite hin zunehmend und es ist das Ende der Membran, an dem der weitere Wellring angebracht ist, nahezu zylindrisch. Dies ergibt eine hohe Steifigkeit der Anordnung.

In bevorzugter weiterer Ausgestaltung ist in dem in dem Magnetkern befindlichen Bereich der Hembran diese durch eine Kalotte abgeschlossen. Dies ergibt einerseits eine Versteifung der Membran und einen Schallabschluß und erspart es andererseits, den Seilring mit einer zusätzlichen zentralen Abdeckplatte zu versehen.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Äusführungsbeispiele im

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Zusammenhang mit den Ansprüchen. Es zeigen in vereinfachter, schematisierter Darstellung:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Lautsprecher mit verlängertem Spulenträger und

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch einen Lautsprecher mit verlängerter Membran,

Die dargestellten Lautsprecher sind rotationssymmetrisch aufgebaut und es ist in den dargestellten Axialschnitten die Darstellung auf den Bereich beschränkt, der sich auf einer Seite einer Hotationssymmetrieachse Λ befindet. Miteinander identische Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wogegen einander entsprechende aber aufgrund unterschiedlicherweise unterschiedlich gestalteter oder bemessener Bauteile mit um ^O voneinander differierenden Bezugsziffern versehen sind.

Der in Fig. 1 dargestellte Lautsprecher umfaßt einen Träger 2, ein Schwingsystem J und ein Magnetsystem 4. Der Träger 2 weist einen ringförmigen äußeren Befestigungsflansch 5 auf, der über entlang einer Kegelmantelfläche angeordneten, speichenförmigen Stützen 6 mit einem das Magnetsystem 4 umgebenden Rohrabschnitt 7 verbunden ist, an dessen dem Befestigungsflansch 5 zugewandten Ünde ein Flansch 8 anschließt, an dem mittels Schrauben 9 das Magnetsystem 4 befestigt ist. Der Träger 2 mit dem Befestigungsflansch 5» den Stützen 6, dem Hohrabschnitt 7

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und dem Plansch 8 ist vorzugsweise ala einstüokiges Guß- oder Spritzteil gestaltet_o

Das Magnetsystem 4 umfaßt einen ringförmigen, axial polarisierten Dauermagnet 10, an desse3n einer stirnfläche eine kreisringscheibenförmige Polplatte 11 angebracht ist, in die die Schrauben 9 eingedreht sind. An der anderen Polfläche des Dauermagneten 10 schließt eine kreisförmige Polplatte 12 an, an der zentral ein i-mgneckern 13 anschließt, der «ich in axialer Kichtung so weit erstreckt, daß seine freie Stirnfläche etwa auf der gleichen Ebene liegt wie die Trennebene zwischen Flansch und Polplatte 11. Der Innendurchmesser der Polplatte ist etwas größer als der Außendurchmesser des zylinderföriaigen Magnetkernes 13, wodurch zwischen Magnetkern und Polplatte 11 in bekannter V/eise ein lüngspalt gebildet ist, in dem eine Zylinderspule Iß axial frei beweglich gehalten ist, die auf einen rohrförmigen Spulenträger 16 gewickelt ist, an dessen Außenseite etwa in der Mitte seiner Längssrstreckung ein zylindrischer Saum 17 einer Membran 18 angebracht, insbesondere angeklebt ist. An der Außenseite des Saumes 17 ist der innere Rand eines ersten Wellringes 19 befestigt, beispielsweise angeklebt, dessen planer Außenrand 20 auf der der Polplatte 11 abgewandten Stirnfläche des Flansches 8 flach aufliegend zentriert und befestigt ist. In den liereich radial innerhalb des Außenrandes 20 ist der Flannch mit einer Vertiefung versehen, in deren Bereich der Kopf der Schraube 9 endet» Die I.iembran 18 erstreckt sich, vom

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Saum 17 in Schallabstrahlrichtung mit sich geringfügig zunehmend vergrößerndem Trichterwinkel bis zu einem äußeren Hand, an dem axe ringförmig mit einem flexiblen Ring 21 verbunden ist. Der Ring 21 ist im Querschnitt gewölbt, um die Membran 18 möglichst frei beweglich zu halten. Der radial äußere Rand des flexiblen Ringes ist an dem Befestigungsflansch 5, beispielsweise durch einen Spannring 22 oder eine entsprechende Klebung befeatigt.

Der Spulenträger 16 ist über die Befestigungsstelle des Saumes 17 hinaus in Schallabstrahlrichtung axial verlängert und es ist an dem der Spule 15 abgewandten Ende dea Spulenträgers 16 der äußere Rand eines weiteren Wellringes 23 angebracht, der radial nach innen in eine zentrale Flachmembran 24 übergeht, die plan auf einer Planfläche 25 eines Befestigungskörpers 26 anliegt und an dieser befestigt ist, beispielsweise durch Klebung, der einen Kegelmantelabachnitt 27 und einen daran anschlies· senden Rohrabschnitt 28 umfaßt, der in einer kleinen Eindrehung des Magnetkernes 15 befestigt ist. Der weitere Wellring 23 und dessen Flachmembran 24 sind von einer Kalotte 29 überdeckt, die entlang ihres aus der Kalottenfläche herausgebogenen Randes 30 auf der Membran 18 aufsitzend zentral befestigt ist. Die Kalotte 29 deckt nicht nur den Wellring 23 ab sondern versteift zusätzlich noch den zentralen Bereich der Membran 18,

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Magnetkern 63 mit einer durchgehenden, zentralen Bohrung

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versehen und es ist ein Spulenträger 66 axial urrverlängert ausgebildet, so daß er in Schallabstrahlrichtung an der Befestigungsstelle der Membran 18 im Bereich des Saumes und des Innenrandes des ersten Wellringes 19 endet,, An die Membran 18 schließt ein rückwärtiges Membranteil 68 an das mit einem Hand an dem an den Saum 17 anschließenden Randbereich der Membran 18 aufliegt und mit dieser verbunden ist, beispielsweise durch Klebung» Der öffnungswinkel des Membranteiles 68 verengt sich zunehmend und es geht das Membranteil 68 im Bereich der dem Ringspalt abgewandten Rückseite in einen Zylinderabschnitt 82 über, an dessen über die Rückseitenoberfläche hinausragendem Ende der innere Rand eines weiteren Wellringes 73 "befestigt ist, dessen äußerer Rand an einem Träger mit einem Kegelmantelabschnitt 77 angebracht ist, der in einen Planring 78 übergeht, der an der Rückseite der Polplatte 12 befestigt ist. In dem Membranteil 68 ist I ferner eine die rückwärtige Öffnung der Membran ab- I

deckende Kalotte 79, die mittels eines Randes 80 an der Membran 68 in gleicher V/eise befestigt ist wie die Kalotte 29 mittels des Randes 30 an der Membran 18.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte auch ein in axialer Richtung verdicktem Flansch 8 der zweite Wellring 23 ohne Verlängerung des Spulenträgers 16

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zwischen der Ebene des Wellringes 19 und der freien Stirnfläche des Magnetkernes 13 in geringen Abstand zu dieser Stirnfläche angeordnet sein«, Wesentlich ist, daß die zusätzliche Fixierung die "Gelenkigkeit" im Bereich des Saumes 17 aufhebt, ohne die axiale Beweglichkeit des üchwingsystemes zu stark zu beeinträchtigen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Ίο Lautsprecher mit einem Hagnet mit einen von einem Magnetfeld radial durchsetzten Ringspalt, in dem eine Spule axial verschiebbar gehalten ist, doren Spulenträger an einer trichterförmigen Lembrau befestigt ist, die einerseits an ihrem Außenrand über einen flexiblen King mit einem rahuenförnigen Träger und im Bereich der Befestigung des Spulenträgers über einen Wellring zentriert und gehalten ist, der am Magnet befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in axialem Abstand von der k'bene des V/ellringes (19) ein weiterer, einerseits mit dem Spulenträger (16) und andererseits mit dem Magnet (4-) zumindest annähernd starr verbundener Wellring (23 bzw. 73) vorgesehen ist.

   2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (16) axial in Schallabstrahlrichtung verlängert ist und an dieser Verlängerung der Außenrand des weiteren V/ellringes (23) befestigt ist, dessen innerer Rand mit dem Kern (13) des l^agrietsystems (4·) starr verbunden ist.

   Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des inneren Randes des v/eiteren Wellringes (23) mit dem Magnetkern (13) ein kegelstumpf fö'rmiger Befestigungskörper (26) dient, dessen Bereich größeren Durchmessers (28) an dem Kern (13) und an dessen Stirnfläche (25) mit kleinerem Durchmesser der Wellring (23) befestigt ist»

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   4. Lautsprecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine an der Membran (18) angebrachte Kalotte (29) vorgesehen ist, die den weiteren Wellring (23) überdeckt·

   5. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (63) mit einer koaxialen Vertiefung oder durchgehenden Aussparung (81) versehen ist, da;: die trichterförmige Membran (18) entgegen der üchallabstrahlrichtung über den ringförmigen Befestigungsbereich (17) des ßpulenträgers (66) hinaus verlängert ist, und daß der weitere V/ellring (73) einerseits an dem Magnetsystem (4·) und andererseits an der Verlängerung (82) der Membran (18, 68) befestigt ist.

   6. Lautsprecher nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18, 68, 82) axial über den Magnetkern (63) hinwegreicht und der weitere Wellring (73) auf der dem Hingspalt (14) abgewandten Hückseite des Magnetsysternes (4) vorgesehen und an dieser Hückseite befestigt ist.

   7. Lautsprecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des weiteren Wellringes (73) an der Magnetrückseite ein sich konisch erweiternder Hohrabschnitt (77) mit Flanschansatz (78) dient.

   8. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 5 bis 7j dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmige Membran unterteilt ist und die ringförmige Trennfuge in den Bereich der Anbringung des Spuleiiträgers (66) bzw. des ersten Wellringea (19) an der Lembran (18, 68) angeordnet iiit_u

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   9· Lautsprecher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichteröffnungswinkel der Membran zumindest in dem sich durch den Magnetkern (63) hindurch erstreckenden Bereich (68) sich in Richtung auf die Magnetrückseite hin zunehmend verringert und das ünde der Membran (68), an dem der weitere Wellring (73) angebracht int, zumindest nahezu zylindrisch (82) ist.

   10. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß in dem in dem Magnetkern (63) befindlichen Bereich (68) der Membran diese durch eine Kalotte (79) abgeschlossen ist«

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