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Membran für einen elektroakustischen Wandler
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Die Erfindung betrifft eine eine Kunststoffschicht aufweisende Membran
für einen elektroakustischen Wandler. Bei einem bekannten Rochtonlautsprecher, der
als Kalottonlautsprecher ausgebildet ist und einen Kalottendurchiesser von 28 mm
hat, ist die Membran aus einer einfachen etwa lOO,:m dicken Polyesterfolie gebildet,
wobei die Forigobung für die Membran durch Prägen bewirkt ist. Es hat sich gezeigt,
daß bei dem bekannten Lautsprecher ein Schalidruckabfall etwa oberhalb von 15 kHz
auftritt. Der Grund hierfür liegt in einer Unterteilung der Membran bei höheren
Frequenzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende
Membran der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Schallabstrahlung im
Bereich höherer Frequenzen verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Membran
einen mehrschichtigen Aufbau aufweist.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch den mehrschichtigen
Aufbau eine Versteifung der Membran bewirkt wird und somit einer Unterteilung der
Membran entgegengewirkt wird, wodurch eine gleichmäßige Schallabstrahlung im Gebiet
höherer Frequenzen als bei dem bekannten Lautsprecher möglich ist.
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Der mehrschichtige Aufbau kann in unterschiedlicher Weise verwirklicht
sein. So weist bei einer Ausführungsform der Erfindung die Membran eine Metallfolie
auf. Der Vorteil liegt hierbei darin, daß durch die Metallfolie eine Versteifung
der Membran bewirkt wird und somit eing Unterteilung der Membran ebenfalls entgegengewirkt
wird. Die Metallfolie kann dabei relativ dünn, z.B. nur etwa 10 pm dick sein. Bei
dieser Ausführungsform mit einer Metallfolie wird vermutlich durch die Kunststoffschicht
eine Dämpfung von unerwünschten Resonanzen des metallischen Teils der Membran begünstigt.
Die Gesamtdicke dieser Membran kann gleich groß gewählt werden wie bein bekannten
Lautsprecher, oder auch etwas dünner, eo daß sich die Membran mit Hilfe derselben
Werkzeuge (Prägewerkzeuge) herstellen läßt, wie die bekannte Membran. Dabei ist
besonders von Vorteil, daß selbst dann, wenn lediglich eine einzige Kunststoffschicht
und eine einzige Metallfolie die Membran bilden, das Ziehen des Meibraniaterials
ohne Gefahr einer Beschädigung der Metallfolie orfolgen kann, auch wenn die Metallfolie
beispielsweise nur 10 x
dünn ist. Bei einem bevorzugten Ausfahrungsbeispiel
der Erfindung ist jedoch die Netallfolie beidseitig zwischen Kunststoffschichten
eingeschlossen. Hierbei ist die Sicherheit bei der Verformung der Metallfolie erhöht.
Außerdem kann es Anwendungsfälle geben, wo es zweckmäßig ist, daß auf diese Weise
die im Inneren der Membran vorhandene Metallfolie nach außen elektrisch isoliert
ist. Auch kann es sich hinsichtlich der Dämpfung unerwünschter Schwingungen als
günstig erweisen, für die Membran ein Material mit einem dreischichtigen Aufbau,
wie soeben dargelegt, zu verwenden, oder ein Material zu verwenden, das noch mehr
Schichten enthält. Bei einem drei schicht igen Aufbau können die beiden äußeren
Kunststoffschichten eine unterschiedliche Dicke aufweisen, im Hinblick auf die Wärme
ausdehnung kann es Jedoch zweckmäßig sein, die beiden Kunststoffschichten gleich
dick und aus dem gleichen Material herzustellen.
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Die Kunststoffschicht der Membran kann durch eine Kunststoffolie,
wie bekannt, gebildet sein, die Kunststoffschicht kann aber auch auf die Metallfolie
aufgedampft sein.
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Es wird als wichtig angesehen, daß die Metallfolie eine fest zusammenhängende
Schicht bildet, mit einer aufgedampften Metallschicht, die nicht in sich fest zusammenhält,
kann die bekannte Membran dagegen nicht so stark verbessert werden wie bei Verwendung
einer Metallfolie.
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Der mehrschichtige Aufbau der Membran kann auch dadurch bewirkt sein,
daß die Membran mehrere unmittelbar aneinander angrenzende miteinander verbundene
Kunststoffolien aufweist.
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Die Verbindung der Folien kann dabei, wie auch bei den oben beschriebenen
Membranen, die eine Metallfolie aufweisen,
durch einen Kleber, insbesondere
Zweikomponentenkleber bewirkt sein. Es erscheint möglich, daß die sehr dünne Schicht
eines derartigen Klebers zusammen mit den Kunststoffolien eine versteifende Wirkung
ergibt. Derartige erfindungsgemäß miteinander verbundene Folien bilden eine steifere
Membran als eine entsprechend dickere Einzelfolie.
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Hierzu kann möglicherweise beitragen, daß die Folien bei der Herstellung
gereckt werden, so daß hierdurch die verschiedenen Folien, die zu dem Membranmaterial
verbunden werden, geringfügig unterschiedliche mechanische Eigenschaften erhalten,
selbst dann, wenn die Folien aus dem gleichen Material hergestellt sind, wie bei
einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Es können aber auch unterschiedliche
Folien miteinander verbunden sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind drei Kunststofffolien vorgesehen.
Dies bietet den weiteren Vorteil, daß die mittlere Kunststoffolie an ibrer Außenseite
mit einem Farbauftrag versehen werden kann, der durch die beiden äußeren Folien
gut geschützt ist, so daß auch bei der Verformung der Folie im geheizten Preß- oder
Ziehwerkzeug die Farbschicht nicht entfernt wird. Derartige gefärbte Lautsprechermembranen
können aus ästhetischen Gründen wunschenswert sein. Die Verwendung von Kunststoffolien
unterschiedlicher Härte kann auf die Eigenschaften der Membran, auch bei hohen Frequenzen,
einen günstigeren Einfluß ausüben, weil eine Formstabilisierung stattfindet, jedoch
die Flexibilität der Membran weniger beeinträchtigt wird.
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Ein Lautsprecher, der mit der erfindungsgemäßen Membran versehen ist,
weist gegenüber dem eingangs genannten bekannten Lautsprecher einen vergrößerten
Linearitätsbereich auf, und zwar in Richtung auf höhere Frequenzen.
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche
Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können Je einzeln
für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der
Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch
einen Kalottenlautsprecher gemäß einem ersten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung,
wobei die Membran eine Metallfolie aufweist, Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 stark
vergrößerten Schnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1 durch die Membran, und
Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform
der Membran, die aus drei Kunststoffolien aufgebaut ist.
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Die Erfindung wird zwar anhand eines Hochtonlautsprechers erläutert,
sie kann Jedoch auch für andere Wandler verwendet werden, insbesondere für Mikrofone
und für Kopfhörer.
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Der in Fig. 1 gezeigte Lautsprecher weist einen Xopfmagneten 1 auf,
in dessen Ringspalt 2 die Lautsprecherspule eintaucht. Diese der Einfachheit halber
nicht dargestellte Spule ist auf einen Spulenträger 3 aufgewickelt, der aus einer
dünnwandigen Aluminiummanschette gebildet ist und an der Membran 4 des Lautsprecherß
durch Kleben befestigt ist. Die Membran 4 weist einen äußeren ebenen
ringförmigen
Abschnitt 5 auf, an den sich eine ringtörrnige Sicke 6 anschließt, und die LIit;te
der membran 4 wird durch eine Kalotte 7 gebildet.
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Das Material, aus dem die Membran 4 hergestellt ist, besteht, wie
Fig. 2 stark vergröliert zeigt, aus einem Mehrschichtmaterial, und zwar weist dieses
Material eine relativ dünne Aluminiumfolie 10 auf, die beidseitig von Eunstschoffschichten
11 und 12 bedeckt ist. Die Eunststoffschichten sind im Ausführungsbeispiel durch
Polyesterfolien gebildet.
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Im Ausführungsbeispiel hat die Aluminiumfolie 10 eine Dicke von etwa
10 µm, die äußere Kunststoffschicht 11 ist 23 um und die innere Schicht 12 ist etwa
36/nu dick. Es können jedoch auch Membranen verwendet werden, deren Dicke je nach
den Anforderungen größer oder geringer ist, die beispielsweise eine Gesamtdicke
von 75 µm oder von 100/im haben.
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Die Membran 4 ist durch Tiefziehen aus einem in Form von ebenen Bahnen
vorliegenden Material mit Hilfe üblicher Ziehwerkzeuge, wie sie auch zur Verformung
von Eunststofffolien zur Herstellung von Lautsprechermembranen verwendet werden,
hergestellt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Werkzeug auf eine geeignete
Temperatur, z.B.
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1800 C aufzuheizen. Der Durchmesser der Kalotte 7 beträgt im Ausführungsbeispiel
25 mm, eine derartige Abmessung ist bei einem als Kalottenlautsprecher ausgebildeten
Hochtonlautsprecher üblich.
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Durch die Aluminiumfolie, die für eine schnellere Wärmeableitung als
bei einer reinen Kunststoffolie sorgt, wird eine höhere Belastbarkeit des Lautsprechers
im Betrieb ermöglicht.
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Je nach den Anforderungen kann die Aluminiumfolie aus einem Material
unterschiedlicher Härte bestehen. Anstatt Aluminium kann auch Jedes andere geeignete
Metall verwendet sein, insbesondere auch Beryllium oder Titan. 3eryllium läßt sich
als dünne Folie relativ leicht zur Herstellung der Membranen verarbeiten.
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Schalldruckmessungen an einem Hochtonlautsprecher der beschriebenen
Art ergaben einen Frequenzgang, der zwischen 3 kHz und 20 kllz weitgehend linear
ist und lediglich Schwankungen von + 2 dB um einen Mittelwert aufwies.
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Demgegenüber zeigte ein Ladæprecher mit gleichen Abmessungen, bei
dem jedoch die Membran aus einer lediglich aus Kunststoff bestehenden Folie von
75 pm Dicke hergestellt war, bereits ab 15 kHz einen merklichen Schalldruckabfall.
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Bei beiden Messungen wurden an den LadBprechern keine zusätzlichen
Maßnahmen zur Glättung der Brequenzkurve, wie sie an sich bekannt sind, vorgenommen.
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Die in Fig. 3 gezeigte Membran unterscheidet sich von der in Fig.
2 gezeigten Membran lediglich dadurch, daß anstatt der Aluminiumfolie 10 eine Polyesterfolie
vorgesehen ist.
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Diese Membran, die aus den drei Polyesterfolien 21, 22 und 23 besteht,
die durch einen Kleber, vorzugsweise Zweikomponentenkleber miteinander verbunden
sind, weist gegenüber der eingangs beschriebenen bekannten Membran ebenfalls verbesserte
Eigenschaften, nämlich eine Erweiterung des Frequenzbereichs nach hohen Frequenzen
hin auf.
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Die drei Folien 21 bis 23 sind gleich dick und weisen im Ausführungsbeispiel
eine Dicke von jeweils 20zum auf, diese Dicken können jedoch auch unterschiedlich
gewählt sein und die Gesamtdicke der Membran kann einen von 60 P abweichenden anderen
geeigneten Wert haben. Die einzelnen Kunststoffolien 21 bis 23 können eine Dicke
bis herab zu etwa 12 pm haben.