DE3020659C2

DE3020659C2 - Schallmembran sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE3020659C2
Application number: DE3020659A
Authority: DE
Inventors: Kousaku Kobe Murata; Shuji Amagasaki Saiki; Naraji Kawanishi Sakamoto; Kazue Kadoma Sato; Hiroshi Katano 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: 1983-11-17
Also published as: JPS55161496A; JPS5753719B2; DE3020659A1; US4300655A; GB2050758B; GB2050758A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schallmembran mit einer zwischen einer oberen Deckplatte und einer längs einer Knotenlinie der Membran mit einer Schwingspule verbundenen unteren Deckplatte angeordneten Kernschicht, die aus einem sich zwischen den Deckplatten rasterförmig über den Deckplatten erstreckenden bandförmigen Steg gebildet ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schallmembran.

Bei einer bekannten Schallmembran der eingangs genannten Art (DE-OS 28 50 786) weist der von dem bandförmigen Steg gebildete Raster Honigwabenstruktur auf. Infolge dieser Honigwabenstruktur der Kernschicht ergibt sich jedoch eine Richtungsabhängigkeit der Starrheit der Schallmembran, was einen ovalen Verlauf ihrer Knotenlinie zur Folge hat. Dies hat den Nachteil, daß die Schallmembran, sofern nicht die Schwingspule an den ovalen Verlauf der Knotenlinie angepaßt ist, unerwünschte Resonanzerscheinungen zeigt Eine ovale Ausbildung der Schwingspule zur Vermeidung dieses Nachteils ist jedoch fertigungstechnisch infolge des hohen Aufwandes nicht vertretbar.

Im einzelnen sind die bei der bekannten Schallmembran herrschenden Verhältnisse anhand von F i g. 1 bis 4 näher erläutert. Wie aus F i g. 1 und 2 hervorgeht, besteht bei der bekannten Schallmembran 3 die wabenförmige Kernschicht 1 aus einer Vielzahl von Metallfolien, die jeweils mit den benachbarten Metallfolien laminiert und festhaftend verbunden sind, so daß unter Einhaltung regelmäßiger Abstände eine Vielzahl sechseckiger Zellen gebildet wird. Die Deckplatten 2 und 2' sind an der oberen und unteren Seite der Kernschicht angeklebt. Gemäß F i g. 2 ist ein Schwingspulenkörper 4 von zylindrischer Form an der Unterseite der Schallmembran 3 angebracht Die Schwingspule 5 wird durch einen auf den Schwingspulenkörper 4

aufgewickelten Draht gebildet Die Schallmembran 3 ist

an ihrem äußereri"Umfangsteil mittels eines Rahmens in einem Lautsprecher auf einem ringförmigen Randteil gelagert, wobei der Schwingspulenkörper mit Hilfe

eines Dämpf ers gehaltert und die Schwingspule 5 in dem

Magnetspalt des Magnetkreises gelagert ist ■. Bei dieser bekannten Schallmembran weist die

to Knotenlinie die in F i g. 1 bei R dargestellte ovale Form auf, was durch die Richtungsabhängigkeit der Starrheit der wabenförmigen Kernschicht bedingt ist Wie aus Fig.3A und 3B, in denen der Zustand der Schallmembrari bei der Resonanzschwingung in der Richtung X-X bzw. in der Richtung Y- Y dargestellt ist hervorgeht, liegen die Knotenpunkte r, r in der Richtung X-X und die Knotenpunkte r", r'in der Richtung Y- Yaußerhalb bzw. innerhalb des Bereichs der Verbindung mit dem Schwingspulenkörper 4. Infolgedessen weist die Schalldruck-Frequenz-Kennlinie eines Lautsprechers, bei dem die in Fig. 1 und 2 gezeigte Schallmembran 3 vorgesehen ist zwangsläufig eine Spitze des Schalldruckpegels bei der Resonanzfrequenz U auf, wie dies in Fig.4 durch die durchbrochene Linie angedeutet ist,

und der flache Bereich des Schalldruckpegels ist bei diesem Lautsprecher beträchtlich verengt

Es ist auch die Möglichkeit ins Auge gefaßt worden, einen Spulenkörper mit ovalem Querschnitt vorzusehen und diesen in Obereinstimmung mit der ovalen Knotenlinie R an der Schallmembran anzubringen. In diesem Fall kann die Resonanzfrequenz auf h erhöht werden und der Wiedergabebereich kann im Vergleich zum Fall der Resonanzfrequenz U 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 herstellungsmäßig schwierig und nsit erhöhtem Fertigungsaufwand verbunden ist

Bei einer anderen bekannten Schallmembran (DE-OS 27 57 707), die ebenfalls eine zwischen zwei Deckplatten angeordnete Kernschicht aufweist, welche eine Wabenstruktur aufweisen kann, ist bereits die Schwierigkeit betrachtet worden, unerwünschte Resonanzerscheinungen im hörbaren Bereich zu vermeiden. Zu diesem Zweck sind bei dieser bekannten Schallmembran verschiedene Maßnahmen vorgesehen, die unerwünschte Resonanz übe/ den hörbaren Bereich hinaus zu höheren Frequenzen zu verschieben. Diese bestehen

einerseits in der Wahl spezieller Materialien für die Deckplatten und die Kernschicht und andererseits in besonderen Maßnahmen zur Halterung und Dämpfung der gesamten Schallmembran. Die Richtungsabhängigkeit der Biegesteifigkeit und damit die von der Kreisform abweichende Form der Knotenlinie kann jedoch hierdurch nicht beseitigt werden.

Schließlich ist noch eine Schallmembran anderer Gattung bekannt (DE-PS 20 03 950), die aus einem mäanderförmig gefalteten, leitenden Band besteht, das

6ö in einem starken Magnetfeld angeordnet und von einem tonfrequenten Strom durchflossen ist, so daß infolge der Lorenzkraft durch die Wechselwirkung mit dem Magnetfeld eine gegenseitige Schwingung der einzelnen Membranlamellen hervorgerufen wird. Diese bekannte Sciiailmembran besitzt jedoch keine Knotenlinien, die mit denen einer in Schichtstruktur aufgebauten, durch eine Schwingspule angeregten Schallmembran vergleichbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schallmembran der eingangs .genannten Art den Frequenzgang durch Vermeidung der Richtungsabhängigkeit der Starrheit zu verbessern und gleichzeitig die Herstellung zu vereinfachen, sowie auch ein Herstellungsverfahren für diese Schällmembran anzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schällmembran der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das von dem Steg gebildete Raster in der Form eines zwischen einer radial inneren, kreisförmigen Hüllkurve und einer dazu konzentrischen radial äußeren, kreisförmigen Hüllkurve sich erstreckenden Mäanders mit radial gerichteten Abschnitten ausgebildet ist

Ferner ist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich der Herstellung vorgesehen, daß eine Trägerplatte jeweils längs der "äußeren und inneren Hüllkurve mit einer Anzahl von vorstehenden Stiften versehen wird, daß der bandförmige Steg mäanderförmig um die Stifte herumgelegt wird, daß die Deckplatte auf den der Trägerplatte abgewandten, freien Rand des mäanderförmigen Steges aufgeklebt wird, und daß sodann das Mäander von den Stiften abgezogen und die andere Deckplatte auf den anderen Rand des Stegs aufgeklebt wird.

Die erfindungsgemäße Schallmembran ist radial symmetrisch aufgebaut, so daß ihre Starrheit richtungsunabhängig ist Ihre Knotenlinie nimmt deshalb Kreisform an, so daß in herstellungstechnisch wünschenswerter Weise die Schwingspule ebenfalls kreisförmig ausgebildet sein kann und gleichzeitig der gewünschte flache Frequenzgang im Hörbereich erzielt wird. Außerdem besitzt die erfindungsgemäß ausgebildete Schallmembran eine hohe Biegesteifigkeit, weil der bandförmige Steg der Kernschicht rechtwinklig an den Deckplatten angesetzt ist

Da sich das Mäander zwischen der inneren und der äußeren Hüllkurve mit radial gerichteten Abschnitten erstreckt, ist die Gesamtlänge des in der Schallmembran verarbeiteten bandförmigen Steges erheblich geringer als bei der bekannten Schallmembran mit wabenform!- ger Struktur, so daß hierdurch das Gewicht vermindert und das Leistungsverhalten ganz erheblicii verbessert ist Schließlich ist auch die Herstellung der Kernschicht gegenüber der bekannten wabenförmig aufgebauten Schallmembran erheblich vereinfacht da im letzteren Falle eine große Anzahl benachbarter Stegabschnitte an einer Vielzahl von Stellen miteinander verbunden werden müssen.

In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Hierin zeigt

F i g. 1 eine teilweise aufgebrochene Aufsicht auf eine bekannte Schallmembran,

F i g. 2 eine Seitenansicht der in F i g. 1 dargestellten Schallmembran, ^5S

Fig.3A und 3B Darstellungen des Schwingungszustandes der bekannten Schallmembran,

Fig.4 eine Schalldruck-Frequenz-Kennlinie eines Lautsprechers mit der bekannten Schallmembran,

F i g. 5 eine teilweise aufgebrochene perspektivische M Ansicht einer Ausführungsform einer Schallmembran,

Fig.6 eine Aufsicht auf eine Aufspannvorrichtung zur Herstellung der in Fi g. 5 dargestellten Schallmembran,

F i g. 7 Schalldruck-Frequenz-Kennlinien von Laut-Sprechern der bekannten Schallmembran und der in F i g. 5 dargestellten Schallmembran,

F i g. 8 eine teilweise aufgebrochene perspektivische

Ansicht einer anderen Ausführungsform der Schallmembran· und

F i g. 9 eine Schnittansicht eines Lautsprechers, in den die in Fig.5 oder 8 dargestellte Schallmembran eingebaut ist

Gemäß Fig.5 besteht ein bandförmiger Steg 6 aus einem langen Bandmaterial, bei dem »τ ^kh am eine Metallfolie beispielsweise aus Aluminium, Titan cxLdgL handeln kann, oder auch um ein Kunststoffband etwa aus Polyester, Polyvinylchlorid od. dgL Der bandförmige Steg 6 ist zwischen zwei Deckplatten 7 und T 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 er Abschnitte aufweist, die sich radial nach außen erstrecken, wobei die kleine Kreislinie wie auch die große Kreislinie auf die Mitte der Deckplatten 7 und T zentriert sind. Der so geformte Steg 6 ist am oberen und am unteren 'Rand fr^ihaftend mit der entsprechenden Deckplatte 7 und 7' verbunden.

Die Schallmembran kann nach einem Verfahren hergestellt werden, das nachstehend insbesondere unter Bezugnahme auf F i g. 6 beschrieben ist 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 Steges 6. Der Steg 6 wird durchgehend um die Stifte 9 und 10 herumgeführt so daß er an jedem der Stifte 9 auf dem Kreis kleinen Durchmessers und an jedem der Stifte 10 auf dem Kreis großen Durchmessers nacheinander und alternierend gekrümmt oder gewendet wird und somit eine Anzahl von Abschnitten aufweist die sich radial nach außen erstrecken. Dann wird ein kreisförmiges Klebeband auf den oberen Rand des Steges 6 aufgelegt und danach auf dec». Klebeband eine der Deckplatten angebracht Sodann wird zum Verschmelzen der Klebfolie Wärme und Druck angewendet, um so den oberen Rand des Steges 6 unter Einhaltung eines rechten Winkels zu der Deckplatte festhaftend mit dieser zu verbinden. Anschließend wird der Steg 6 zusammen mit der Deckplatte von den Stiften 9 und 10 abgezogen und die andere Deckplatte an der anderen Seite des Steges,6 befestigt und in Haftung gebracht, womit die Schallmembran fertiggestellt ist. _Λ

Fig.7 zeigt die Schalldruck-Frequenz-Kennlinie eines mit der Schallmembran versehenen Lautsprechers in vergleichender Gegenüberstellung zu «der eines Lautsprechers mit der in F i g. 1 dargestellten herkömmlichen Membran. Jlierbei stellt die mit dein Symbol a bezeichnete Kurve die Kennlinie für den mit der in Fig.5 dargestellten Schallmembran versehenen Lautsprecher dar, während die mit dem Symbol b bezeichnete Kurv«: die Kennlinie für den Lautsprecher mit der herkömmlichen Membran gemäß Fig. 1 bedeutet.

Die bei diesen Lautsprechern vorgesehenen Schallmembranen haben jeweils einen Durchmesser von 28 mm und eine Stärke von I mm. Als Material für die Kernschicht und für die Deckplatten wurden Aluminiumfolien mit einer Stärke von 20 μ benutzt. Die Schwingspule hatte bei jedem der Lautsprecher.einen Durchmesser von 19 mm, was sich mit dem Durchmes-

ser der Knotenlinie im Resonanzzustand der in Fig.5 dargestellten Schallmembran deckt.

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 in Fig.5 dargestellten Schallmembran eine auf die Resonanzschwingung der Schallmembran zurückzuführende Spitze an einer Stelle nahe dem Wert von 35 kHz festzustellen ist, also bei einem Wert, der etwa 3,5mal 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 in Fig. 5 dargestellten Schallmembran erweitert ist.

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

In Fig.8 ist eine andere Ausführungsform der Schallmembran dargestellt, bei der als Kernschicht ein wellig vorverformter Steg 6' vorgesehen ist. Hierdurch ist die Biegesteifigkeit der Schallmembran in der Umfangsrichtung weiter erhöht.

In Fig.9 ist eine Schnittansicht eines mit der Schallmembran versehenen Lautsprechers dargestellt. Im einzelnen weist der Lautsprecher ein Joch Il mit einem säulenförmigen Mittelansatz 12 auf. der in einheitlicher Ausbildung an dessen Mittelteil vorgesehen ist und sich von dort nach oben erstreckt. An der oberen Fläche des Joches Π 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 Umfangsfläche des erwähnten Mittelansatzes 12 wird ein ringförmiger Magnetspalt gebildet. Ein fest mit der oberen Fläche der Ringplatte 14 verbundener

ίο Mittelring 15 ist mit einer in seiner oberen Fläche ausgebildeten Ringrille versehen. In diese Rille ist ein

Ring 16 aufgenommen, an dessen oberer Fläche am Umfangsbereich ein ringförmiges Randteil 17 anhaftet. Eine Prallplatte 18 ist fest mit der oberen Flache der

Ringplatte 14 verbunden, so daß der Ring 16 zwischen die Prallplatte 18 und den Mittelring 15 eingeklemmt ist. Ein schalldämpfendes Teil 19 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 Umfangsbereich der Schallmembran 21 verbunden. Ein fest mit der unteren Seite der Schallmembran 21 verbundener zylindrischer Schwingspulenkörper 22 ist mit einer Bohrung 23 für den Luftdurchlaß verschen. Der Schwingspulenkörper 22 ist ϊϊϊίϊ do¹' Schiiü.'Tieriibr^r! 2! up. Stellen verbunden, die der KnoteHinie der Primärresonanz der Schallmembran 21 entsprechen. Die den Schwingspulenkörper 22 umspannende Schwingspulc 24 ist in dem Magnetspult

u> ungeordnet. Ein Anschluß 25 ist durch Schrauben 26 an einem an der unteren Fläche der Prallplatte 18 ausgebildeten Ansatz befestigt. Die Leitungsdrähte 27 der Schwingspule 24 sind an den Anschluß 25 geführt.

Das zur Schallwiedergabe dienende elektrische

i> Signal, das auf den Anschluß 25 gegeben wird, geht über die Leitungsdrähte 27 der Schwingspule 24 zu. wodurch gemeinsame Schwingungsbewegjngen des Schwingspulenkörpers 22 und der Schallmembran 21 unter gleichzeitiger Schallabstrahlung hervorgerufen werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

■ ' .it. - Patentansprüche:

1. Schallmembran mit einer zwischen einer oberen Deckplatte und einer längs einer Knotenlinie der Membran mit einer Schwingspule verbundenen unteren Deckplatte angeordneten Kernschicht, die aus einem sich zwischen den Deckplatten rasterförmig über den Deckplatten erstreckenden bandförmigen Steg gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Steg (6) gebildete Raster in der Form eines zwischen einer radial inneren, kreisförmigen Hüllkurve und einer dazu konzentrischen radial äußeren, kreisförmigen Hüllkurve sich erstreckenden Mäanders mit radial gerichteten Abschnitten ausgebildet ist

Z Schallmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bandförmige Steg (6') in seiner Längsrichtung gewellt ist

3. Verfahren zur Herstellung einer Schallmembran gemäß Ajüpruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß eine Trägerplatte jeweils längs der äußeren und inneren Hüllkurve mit einer Anzahl von vorstehenden Stiften versehen wird, daß der bandförmige Steg mäanderförmig um die Stifte herumgelegt wird, daß die eine Deckplatte auf den der Trägerplatte abgewandten, freien Rand des mäanderförmigen Steges aufgeklebt wird, und daß sodann das Mäander von den Stiften abgezogen und die andere Deckplatte auf den anderen Rand des Stegs aufgeklebt wird.