DE3020659A1

DE3020659A1 - Schallmembran fuer lautsprecher und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3020659A1
Application number: DE3020659A
Authority: DE
Inventors: Kousaku Murata; Shuji Saiki; Naraji Sakamoto; Kazue Sato; Hiroshi Yamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1980-12-11
Also published as: JPS55161496A; US4300655A; DE3020659C2; GB2050758A; GB2050758B; JPS5753719B2

Description

A4672-O3

30. Mai 1980

ioATSUSKITA ELECTRIC INDUSTHIAL CO., LTD. Osaka, Japan

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schallmembran für Lautsprecher mit Sandwichaufbau, gebildet durch ein aus einer langgestreckten Bahn bestehendes Kernteil, beispielsweise aus Metallfolie, und durch Oberflächenteile, die am oberen und unteren Hand der Bahn in Haftung gebracht sind, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Schallmembran. Insbesondere soll durch die Erfindung eine Schallmembran mit erweitertem Wie de rgabe fre que nzbe reich und einer flachen Frequenzcharakteristik zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Lautsprechers geschaffen werden, wie ebenso auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schallmembran.

Die herkömmlichen Schall membrane η für Lautsprecher weisen ein Kernteil mit Wabenstruktur auf, bestehend aus einer Vielzahl von laminierten Metallfolien, wobei die aneinandergrenzenden Metallfolien in regelmäßigen Abständen festhaftend verbunden sind. Wegen der Richtungsabhängigkeit der Starrheit des Wabenkern te ils bei einer solchen

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chen herkömmlichen. Schallmembran nimmt die bei der Resonanz der Membran, erzeugte Knotenlinie eine ovale Form an. Dies hat zur Folge, daß die Knotenpunkte in Sichtung der Hauptachse des Ovals außerhalb der Schwingspule der Schallmembran liegen, während die Knotenpunkte in Richtung der febenachse des Ovals innerhalb der Schwingspule liegen.

Aus diesem Grund wird bei der herkömmlichen Schallmembran eine Schall druck spit ze bei der Resonanzfrequenz der Schallmembran erzeugt und der flache Bereich des Schalldruckpegels wird ungelegene rwe i se ve re ngt.

Zur Bereinigung dieses Problems ist vorgesehen worden, die Resonanzfrequenz zu erhöhen, um so den flachen Schalldruckbereich zu erweitern, indem man sich eines Schwingspulenkörpers mit ovalem Querschnitt bediente. Wenn ein Spulenkörper mit ovalem Querschnitt benutzt wird, hat auch die Schwingspule eine ovale Form, was wiederum einen Magnetkreis mit ovalem Magnetspalt bedingt. Dies bringteine für die Praxis ungeeignete Kompliziertheit des Fe rti gungs Vorgangs mit sich und der Aufwand für die Herstellung eines solchen Lautsprechers erhöht sich damit in unvertretbarer Weise.

Die Erfindung hat demgemäß zur Aufgabe , eine Schallmembran zu schaffen, bei der die genannten Mangel der herkömmlichen Schallmembran für Lautsprecher entfallen.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird zu diesem Zweck eine Schallmembran für Lautsprecher geschaffen, umfassend ein Kernteil, gebildet durch ein durchgehendes, langgestrecktes Bahnenmaterial, und Oberflächenteile, die festhaftend mit dem oberen und unteren Rand des Kernteils verbunden sind, wobei die das Kernteil bildende langgestreckte Bahn an der Mittelpartie der Oberflächenteile und an deren ITmfangspartie alternierend und schrittweise in Krümmungen geführt ist, so daß sie sich abwechselnd radial nach innen und nach außen erstreckt, wodurch die Bahn als Ganzes so angeordnet ist, daß sie eine Anzahl sich radial nach außen erstreckender Teile aufweist.

Gemäß einem anderen Erfindungsaspekt wird ein Verfahren

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zur Herstellung einer Schallmembran für Lautsprecher geschaffen, umfassend die Verfahre ns schritte der Herrichtung· einer Trägerplatte mit einer Anzahl darauf vorgesehener und in zwei konzentrischen Kreisen kleinen und großen Durchmessers mit einer Stelle der Trägerplatte als Mttelpunkt angeordneter Stifte, der Aufspannung eines langgestreckten Bahnenmaterials zwischen den Stiften in der Weise , daß die Bahn abwechselnd gekrümmt um die Stifte in dem Kreis kleineren Durchmessers und um die Stifte in dem Kreis größeren Durchmessers herumgeführt ist, der festhaftenden Verbindung eines Oberflächenmaterials mit dem oberen Rand des in Krümmungen geführten Bahnenmaterials, des Abziehens des Bahnenmaterials von den Stiften und sodann der festhaftenden Verbindung eines weiteren Oberflächenmaterials mit dem unteren Band des Bandes.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

SIg. 1 eine Oberansicht einer herkömmlichen Schallmembran eines Lautsprechers unter For tie rechung eines Teils-,

Pig. 2 einen Seitenriß der in Fig. 1 dargestellten Schallmembran;

Fig. 3A und 3B Darstellungen zur Veranschaulichung des Schwingungszustandes der herkömmlichen Schallmembran;

Fig. 4 eine Schall druck-Frequenz-Kennlinie eine s Lautsprechers mit einer herkömmlichen Schallmembran;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schallmembran für Lautsprecher unter Wegbrechung eines Teils;

Fig. 6 eine Oberansicht einer Aufspannvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 7 Schalldruck-Frequenz-Kennlinien von Lautsprechern mit einer herkömmlichen Schallmembran und mit der erfindungsgemäßen Schallmembran;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht ei_ner für Lautsprecher

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eher vorgesehenen Schallmembran mit einem Aufbau gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei in der zeichnerischen Darstellung ein Teil weggebrochen ist; und

Fig. 9 eine Schnittansicht eines Lautsprechers mit eingebauter erfindungsgemäßer Membran.

Vor Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen soll zunächst anhand insbesondere der Fig. 1 bis 4 die herkömmliche Schallmembran beschrieben werden, um die im Stand der ^echnik zu verzeichnenden Mangel und mithin die technische Aufgabenstellung der Erfindung noch eingehender zu verdeutlichen.

Hierzu sei zunächst auf Figo 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine typische herkömmliche Membran für Lautsprecher gezeigt ist, wobei ein Wabenkern aus einer Vielzahl von Metallfolien besteht, die jeweils mit den benachbarten Metallfolien laminiert und festhaftend verbunden sind, so daß unter Einhaltung regelmäßiger Abstände eine Vielzahl sechseckiger Zellen gebildet wird. Die Bezugszahlen 2 und 2' bezeichnen Oberflächenteile, die an der oberen und unteren Seite eines Wabenkern teils 1 anhaften. Das Wabenkernteil 1 und die Oberflächenteile 2 und 2¹ bilden zusammen eine flächige ifembran 3 mit Sandwichstruktur.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß ein Schwingspulenkörper 4 von zylindrischer Form an der Unterseite der -Membran 3 angebracht ist. Eine Schwingspule 5 wird durch den auf den Schwingspulenkörper 4 aufgewickelten Draht gebildet. Ein herkömmlicher Lautsprecher ist so aufgebaut, daß die Membran 3 an ihrem äußeren Umfangsteil mittels eines Kahmens auf einem ringförmigen Randteil gelagert und der Schwingspulenkörper mit Hilfe eines Dämpfers gehaltert wird, worauf die Schwingspule 5 in den Magnetspalt des Magnetkreises eingeführt wird.

Bei der herkömmlichen Membran für Lautsprecher, die den beschriebenen Aufbau hat, weist die Knotenlinie nun allerdings ungelegenerweise eine ovale Form auf, wie dies in Fig. 1 bei R dargestellt ist, bedingt durch die Richtungsabhängigkeit der Starrheit des Wabenkernteils 1.

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In Fig. 3A und 3B ist der Zustand der Membran bei der Resonanzschwingung in der Richtung X-X bzw. in der Richtung Y-Y gezeigt.

Wie aus Fig. 3A und 3B deutlich hervorgeht, liegen die Knotenpunkte r,r in der Richtung X-X und die Knotenpunkte r¹ ,r¹ in der Richtung Y-Y außerhalb bzw. innerhalb des Bereichs der Verbindung mit dem Schwingspulenkörper 4·

Infolgedessen weist die Schall druck-Frequenz-Kennlinie eines Lautsprechers, bei dem die in Fig. 1 und 2 gezeigte Membran 3 vorgesehen ist, zwangsläufig eine Spitze des Schalldruckpegels bei der Resonanzfrequenz f auf, wie dies in Fig» 4 durch die durchbrochene Linie angedeutet ist, und der flache Bereich des Schall druckpegels ist bei diesem Lautsprecher beträchtlich verengt.

^s ist auch die Möglichkeit ins Auge gefaßt worden, einen Spulenkörper mit ovalem Querschnitt vorzusehen und diesen in Übereinstimmung mit der ovalen Knotenlinie R an der nfembran anzubringen. In diesem Fall kann die Resonanzfrequenz auf f„ erhöht werden und der Wiedergabe be reich kann im Vergleich zum Fall der Resonanzfrequenz f etwa um das Vierfache vergrößert werden. Die Verwendung eines Spulenkörpers mit ovalem Querschnitt macht indessen eine ovale Schwingspule erforderlich, wie ebenso auch einen Magnetkreis mit ovalem Magnetspalt, was eine Schwierigkeit bei der Herstellung des Lautsprechers mit sich bringt und womit sich der -^e r ti gungs aufwand somit erhöht.

Die obengenannten Probleme im Stand der Itechnik entfallen im Rahmen der .Erfindung jedoch weite stgehend, wie dies aus der folgenden Beschreibung im einzelnen ersichtlich wird.

Es sei nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der mit der Bezugszahl 6 ein langes Bahnenmaterial bezeichnet ist, bei dem es sich um eine Metallfolie beispielsweise aus Aluminium, Ti tan o.dgl. handeln kann, oder auch um ein Kunststoffband etwa aus Polyester, Polyvinylchlorid o.dgl. Das lange Bahne nma te rial 6 ist zwischen zwei Oberflächenteilen 7 und 7¹ angeordnet und an entlang einer kleinen Kreislinie radial einwärts liegenden Stellen sowie an entlang einer großen Kreislinie radial auswärts liegenden Stellen in Aufeinanderfolge und alternierend gekrümmt oder gewendet, so daß es Teile aufweist,

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die sich radial nach außen erstrecken, wobei die kleine Kreislinie wie auch die große Kreislinie auf die Mt te der Oberflächenteile 7 und 7' zentriert sind. Das so geformte Bahnenmaterial 6 ist am oberen und am unteren Rand festhaftend mit dem betreffenden der Oberfläche nteile 7 lind 7¹ verbunden.

Die erfindungsgemäße Schallmembran kann hergestellt werden nach eir>em Verfahren, das nachstehend insbesondere unter Bezugnahme auf Pig. 6 beschrieben werden soll. Auf einer Trägerplatte 8 ist entlang eines Kreises von kleinem Durchmesser, der auf einen Punkt auf der Trägerplatte 8 zentriert ist, eine Anzahl von Stiften 9 vorgesehen. Ferner sind auf der gleichen Fläche der Trägerplatte 8 entlang eines Kreises von verhältnismäßig großem Durchmesser, der auf den gleichen Punkt zentriert ist, Stifte 10 vorgesehen. Die Stifte 10 haben eine Höhe, die kleiner ist als die Breite des Bahnenmaterials 6. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schal] membran wird das Bahnenmaterial 6 in der Weise durchgehend um die Stifte 9 und 10 herumgeführt, daß das Bahnenmaterial an jedem der Stifte 9 ^au;f dem Kreis kleinen Durchmessers und an jedem der Stifte 10 auf dem Kreis großen Durchmessers nacheinander und alternierend gekrümmt oder gewendet wird, so daß es dann eine Anzahl von Teilen aufweist, die sich radial nach außen erstrecken. Dann wird ein Klebeband mit Kreisform auf den oberen Rand des Bahnenmaterials 6 aufgelegt und hierauf wird auf dem Klebeband ein Oberflächenteil angebracht. Danach wird zum Verschmelzen der Klebfolie Wärme und Druck angewendet, um so den oberen Rand, des Bahnenmaterials 6 unter Einhaltung eines rechten Winkels zu dem Oberfläche η teil festhaftend mit diesem zu verbinden. Anschließend wird das Bahnenmaterial 6 zusammen mit dem Oberflächenteil von den Stiften 9 und 10 abgezogen und ein ähnliches Oberflächenteil wird an der anderen Seite des Bahnenmaterials 6 befestigt und in Haftung gebracht, womit die Herstellung der Schallmembran zum Abschluß kommt.

Fig. 7 zeigt die Schalldruck-Frequenz-Kennlinie eines Lautsprechers mit eingebauter erfindungsgemäßer Schallmembran in vergleichender Gegenüberstellung zu der eines Lautsprechers mit der in Fig. dargestellten herkömmlichen Membran. Hierbei stellt die mit dem Symbol a bezeichnete Kurve die für den Lautsprecher mit der erfindungs-

gemäßen

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gemäßen Schallmembran festgestellte Kennlinie dar, während die mit dem Symbol b bezeichnete Kurve die für den Lautsprecher mit der herkömmlichen Membran ermittelte Kennlinie darstellt.

Die bei diesen Lautsprechern vorgesehenen Schallmembranen haben jeweils einen Durchmesser von 28 mm und eine Stärke von 1 mm. Als IvIa te rial für die Kernteile und für die Oberflächenteile wurden .Aluminiumfolien mit einer Stärke von 20 μ benutzt. Die Schwingspule hat bei jedem der Lautsprecher einen Durchmesser von 19 mm, was sich deckt mit dem Durchmesser der Knotenlinie im Resonanz zu stand der erfindungsgemäßen Schallmembran.

Wie aus der Darstellung der Kurve b hervorgeht, wird bei dem Lautsprecher mit der herkömmlichen Membran eine durch die Resonanzschwingung der Membran bedingte Spitze bei 10 kHz beobachtet, wogegen bei dem Lautsprecher mit der erfindungsgemäßen Schallmembran eine auf die Resonanz schwingung der Schallmembran zurückzuführende Spitze an einer Stelle nahe den Wert von 35 kHz festzustellen ist, also bei einem Wert, der etwa 3»5m^al so hoch liegt wie bei dem Lautsprecher mit der herkömmlichen Membran, wie dies aus dem Verlauf der Kurve a deutlich hervorgeht. Es ist demnach klar, daß der Schallwiedergabebereich bei dem Lautsprecher mit der erfindungsgemäßen Schallmembran erweitert ist.

Der Grund dafür ist darin zu erblicken, daß die erfindungsgemäße Schallmembran eine zur Bildung einer kreisförmigen Knotenlinie geeignete gleichmäßige Biegesteifigkeit in der Umfangsrichtung hat und daß diese kreisförmige Knotenlinie hervorgerufen wird durch die Ansteuerung mit einem Schwingspulenkörper, der in Anpassung an diese Knotenlinie kreisförmig gestaltet ist. Außerdem hat die erfindungsgemäße Schallmembran ein Gewicht von 150 mg, was verhältnismäßig gering ist im Vergleich zur herkömmlichen Ifembran, die etwa 135 mg wiegt. Infolgedessen kann bei dem Lautsprecher mit der erfindungsgemäßen Schallmembran ein Leistungsverhalten mit einem um etwa 0,5 dB höheren Schalldruck erzielt werden als bei dem herkömmlichen Lautsprecher.

Es sei nun auf Fig. 8 Bezug genommen, in der eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist, bei der als Kern teil ein

Bahnenmaterial

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■Μ.

Bahnenmaterial 6' vorgesehen ist, das zuvor wellig verformt wurde. Dies hat zur Folge, daß die Biegesteifigkeit der Schallmembran in der Umfangsrichtung weiter erhöht ist.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines Lautsprechers, bei dem die erfindungsgemäße Schallmembran vorgesehen ist. Im einzelnen ist hierbei festzustellen, daß der Lautsprecher ein Joch 11 mit einem säulenförmigen MLttelansatz 12 aufweist, der in einheitlicher Ausbildung an dessen Mittelteil vorgesehen ist und sich von dort nach oben erstreckt. An der oberen Fläche des Joches 11 ist ein Ringmagnet 13 befestigt, während an der oberen Fläche des Ringmagneten 13 eine Ringplatte 14 befestigt ist. Zwischen der inneren Umfangsfläche der Ringplatte 14 und der äußeren Umfangsflache des erwähnten iJitte lan sat ze s 12 wird ein ringförmiger Magnetspalt gebildet. Die Bezugszahl 15 bezeichnet einen Mittelring, der fest mit der oberen Fläche der Ringplatte I4 verbunden ist und der in seiner oberen Fläche mit einer Ringrille ausgebildet ist.

In diese Rille ist ein Ring l6 aufgenommen, an dessen oberer Fläche am Umfangsbereich ein ringförmiges Randteil 17 anhaftet.

Die Bezugszahl 18 bezeichnet eine Prallplatte, die fest mit der oberen Fläche der Ringplatte 14 verbunden ist. Die Anordnung ist dabei eine solche, daß der Ring l6 zwischen die prallplatte 18 und den LHtte 1 ring 15 eingeklemmt ist. Ein schalldämpfendes Teil ist in eine ringförmige Aussparung 20 aufgenommen, die in der unteren Fläche der Prallplatte 18 ausgebildet ist. Das erwähnte Randteil 17 ist an seinem inneren Umfangsbereich festhaftend mit dem unteren Umfangsbe reich der erfindungsgemäßen Schall me mb ran verbunden, die allgemein mit der Bezugszahl 21 bezeichnet ist. Die Bezugszahl 22 bezeichnet einen fest mit der unteren Seite der Schallmembran 21 verbundenen zylindrischen Schwingspulenkörper. Der Schwingspulenkörper 22 ist mit einer Bohrung 23 für den Luftdurchlaß versehen. Der Schwingspulenkörper 22 ist mit der Schallmembran 21 an Stellen verbunden, die der Knotenlinie der Primärresonanz der Schallmembran entsprechen. Eine den Schwingspulenkörper 22 umspannende Schwingspule 24 ist in dem Magnetspalt angeordnet. Die Bezugszahl 25 bezeichnet einen Anschluß, der durch Schrauben 26 an einem an der unteren Fläche der Prallplatte 18 ausgebildeten Ansatz befestigt ist.

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Die Leitungsdrähte 2f der Schwingspule 24 sind an den Anschluß 25 geführt.

Das zur Schall wiedergabe dienende elektrische Signal, das auf den Anschluß 25 gegeben wird, geht über die Leitungsdrähte 27 der Schwingspule 24 zu, wodurch gemeinsame Schwingungsbewegungen des Schwingspulenkörpers 22 und der Schallmembran 21 unter gleichzeitiger Schal lab strahlung hervorgerufen werden.

Die erfindungsgemäße Schallmembran mit dem obenbeschriebenen Aufbau vermittelt die im folgenden zusammenfassend genannten Torteile .

(1) Da die Schallmembran in der Umfangsrichtung eine gleichmäßige Biegesteifigkeit aufweist, läßt sich bei der Eesonanzschwingung eine kreisförmige Knotenlinie erzielen, was für die Ansteuerung mit einem zylindrischen Schwingspulenkörper günstig ist, so daß der Lautsprecher für die Wiedergabe einen erweiterten Frequenzbereich haben kann.

(2) Die Schallmembran kann eine erhöhte Biegesteifigkeit haben, weil das Band rechtwinklig an dem Oberflächenmaterial anhaftet.

(3) Da das Bahnenmaterial so geführt ist, daß es sich mit seinen Teilen radial nach außen erstreckt, ist die Gesamtlänge des in der Schallmembran verarbeiteten Bahnenmaterials weit geringer als bei der herkömmlichen Membran, so daß das Gewicht herabgesetzt und das Leistungsverhalten des Lautsprechers ganz erheblich verbessert wird.

(4) Die Herstellung des Kernteils ist wesentlich einfacher als im Pail eines Kernteils mit Wabenstruktur, bei dem benachbarte Folienteile an einer Yielzahl von Stellen miteinander verbunden werden müssen.

Die Erfindung wurde vorstehend in bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, doch sei bemerkt, daß diese dem Zweck der Veranschaulichung dienen sollen und daran Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die in den Eahmen der Erfindung fallen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansp rüche

1. Schallmembran für Lautsprecher mit Sandwichaufbau, gebildet durch ein aus einer langgestreckten Bahn bestehendes Kernteil und durch Oberflächenteile, die am oberen und unteren Rand der Bahn in Haftung gebracht sind, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Bahne nma te rials (6) mit alternierenden und aufeinanderfolgenden Windungen an radial innen und außen liegenden Bereichen der Oberflächenteile (7, 7') unter Bildung sich radial nach außen erstreckender Partien.

2. Schallmembran für Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kate rial des Kernteils ein gewelltes Bahnenmaterial (6¹) vorgesehen ist.

3· Verfahren zur Herstellung einer Schallmembran für Lautsprecher, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte der Ausbildung einer Trägerplatte (8) mit einer Anzahl von Stiften (9; IO), die jeweils in einem Kreis kleinen Durchmessers beziehungsweise in einem Kreis großen Durchmessers angeordnet sind, wobei diese Kreise auf einen gemeinsamen Punkt auf der Trägerplatte (8) zentriert sind, der Aufspannung eines langgestreckten Bahnenmaterials (6) zwischen den Stiften (9, IO) unter Ausbildung aufeinanderfolgender und alternierender '//indungen des Bahnenmaterials (6) an den Stiften (9, IO) in dem Kreis kleinen Durchmessers und dem Kreis großen Durchmessers im Sinne der Bildung einer Anzahl radial nach außen ragender Partien des Bahnenmaterials (6), der Anhaftung eines Oberflächenteils (7) am oberen Rand des Bahnenmaterials (6), der Entnahme des Bahnenmaterials (6) von den Stiften (9, IO) und der Anhaftung eines anderen Oberflächenteils (7') ^a!n unteren Rand des Bahnenmaterials (6).

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