DE3135003A1 - Dynamisches hochtonsystem - Google Patents

Description

• Dynamisches Hochtonsystem
• Die Erfindung bezieht sich auf- ein dynamisches Hochtonsystem nach dem Tauchspulenprinzip, bestehend aus einem Magnetsystem mit ringförmigem Luftspalt und einer Membran, welche aus einem Kalottenteil und einem diesen konzentrisch umgebenden Sickenteil besteht und an ihrem Umfang festgelegt ist.
• Dynamische Systeme, insbesondere Kopfhörersysteme bekannter Bauart weisen einen Frequenzumfang bis zu 10 kHz auf. Der Wiedergabe von Schallereignissen höherer Frequenz ist dadurch eine Grenze gesetzt, daß die Masse der Schwingspule zusammen mit dem angekoppelten Volumen zwischen Wandler und Ohr die Wirkung eines akustischen Tiefpasses aufzeigt Dennoch werden höhere Frequenzen dadurch übertragen, daß die Resonanzerscheinungen zwischen Wandler und Ohr oder am Wandler selbst ausgenutzt werden.
• Aufgrund dieser bekannten Zusammenhänge werden in Kopfhörern für die Übertragung eines breiten Frequenzumfanges getrennte Wandlersysteme für den Tief- bzw. Hochtonbereich verwendet.
• Um den in der heutigen HiFi-Technik geforderten Frequenzbereich oberhalb von 10 kHz auch ohne ausgeprägte Resonanzen übertragen zu können, müssen die Hochtonsysteme solcher Mehrwegekopfhörer eine untere Grenzfrequenz von mindestens 10 kHz aufweisen. Bekannte Hochtonsysteme in Elektrettechnik müssen, um einen guten Wirkungsgrad in diesem Frequenzbereich zu erreichen, eine großflächige Membran erhalten, die einerseits einer hohen Abstimmung entgegensteht und andererseits Resonanzstörungen über ihrer großen Fläche erzeugt.
• Praktische Ausführungsformen haben daher eine untere Grenzfrequenz von nur ca. 5 kHz. Außerdem benötigen solche Systeme Übertrager zur Anpassung an die heute üblichen Kopfhörerausgänge der HiFi-Geräte.
• Auch sind keramische schwinger als Hochtonsysteme eingesetzt worden, die jedoch ebenfalls starke Resonanzerscheinungen, die zu Klangverfärbungen führen, aufweisen.
• Dynamische Wandlersysteme dagegen haben weniger störende Resonanzen, weisen trotz kleiner Bauweise einen guten Wirkungsgrad auf und benötigen außerdem keinen Übertrager. Damit dynamische Wandlersysteme einen Frequenzbereich oberhalb von 10 kHz übertragen können, müssen sie, wie bereits schon ausgeführt worden ist, auf eine untere zu übertragende Frequenz - also beispielsweise 10 kHz - abgestimmt werden.
• Diese Abstimmung bereitet auch bei diesem System Schwierigkeiten.
• In der Praxis sind bekannte Hochtonsysteme daher auch tiefer abgestimmt, wodurch die Übertragung höchster Frequenzen bis in die Grössenordnung von ca. 30 kHz stark beeinträchtigt wird.
• Die Abstimmung auf die geforderte hohe untere Grenzfrequenz eines solchen dynamischen Systemes bedingt für die Membran eine hohe mechanische Steife. Diese wird bei bekannten Wandlerausbildungen entweder durch eine Kunststoffolie mit großer Materialdicke oder durch die Ausbildung der Membran in Metallfolientechnik erzielt. In jedem Fall wird die Masse der Membran entweder durch zu große Materialstärke oder durch ein zu hohes spezifisches Gewicht zu groß und die angestrebte hohe Resonanzfrequenz wird nicht erreicht. Außerdem verringern zu hohe Massen des schwingenden Systemes den akustischen Wirkungsgrad.
• Aufgabe der. Erfindung ist es daher, ein hochfrequent abgestimmtes dynamisches Wandlersystem zu schaffen, bei welchem trotz hoher Steife der Membran die Masse des schwingenden Systems niedrig gehalten ist.
• Die lösung der Aufgabe wird bei einem Wandler der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenenGattung erfirndungsgemaß dadurch erzielt, daß eine Teilfläche des Kalottenteiles mechanisch blockiert ist und nicht an den Schwingungen der Restmembranfläche teilnimmt.
• Zweckmäßige Ausbildungsformen des erfindungsgemäßen dynamischen Hochtonsystemes sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
• Nachfolgend wird beispielsweise ein Hochtonsystem nach der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert, wobei die Figur 1 den prinzipiellen Aufbau eines Hochtonsystems nach der Erfindung im Schnitt, und Figur 2 eine besondere Ausführungsform zeigt.
• In Figur 1 ist ein Hochtonsystem nach der Erfindung gezeigt, bei welchem in bekannter Weise eine Membran 1 mit einer Tauchspule 2 in einem Magnetsystem 3 angeordnet ist. Die Membran 1 ist aufgeteilt in einen Kalottenteil 4 und den diesen konzentrisch umgebenden Sickenteil 5. Die Gesamtmasse des schwingenden Systems besteht aus der Summe der Einzelmassen von Tauchspule und Membran, wobei die Tauchspule den größeren Massenanteil enthällt. Die bei der Abstimmung des Systems auf eine hohe Frequenz erforderliche Membransteife wird üblicherweise durch die Materialstärke des Membranmateriales erreicht. Soll das schwingende System jedoch, wie gefordert, auf eine Resonanzfrequenz oberhalb von 10 kBz abgestimmt werden, so müßte das Membranmaterial eine hohe Materialstärke aufweisen.
• Die dadurch entstehende Membranmasse verringert jedoch den akustischen Wirkungsgrad und wirkt gerade der geforderten Erhöhung der Resonakzfrequenz entgegen. Außerdem ergeben sich Fertigungsschwierigkeiten z.B.
• beim Prägevorgang.
• Bei einem Hochtonsystem nach der Erfindung wird die Membran in der üblichen Materialstärke in der Größenordnung von beispielsweise 100 T m gefertigt. Die erforderliche Steife der Membran wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Teilfläche 6 aus dem Kalottenteil 4 mechanisch durch anliegende Stützelemente 7 und 8 blockiert wird. Durch diese besondere Einspannung des inneren Membranteiles erhält der frei bewegliche äußere Membranteil, bestehend aus dem Sickenteil 5 und dem frei bleibenden Kalottenteil eine erhöhte Steife. Durch Größenänderung der blockierten Teilfläche durch beispielsweise einfache Durchmesseränderung der Stückelemente 7 und 8 kann das System leicht auf verschiedene gewünschte Resonanzfrequenzen abgestimmt werdcn.
• Es hat sich gezeigt, daß bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform eines solchen Hochtonsystems die blockierte Fläche der Kalotte größer ist als deren frei schwingender Teil. Der frei bewegliche Teil der Membranfläche bleibt mit seiner schallabstrahlenden Fläche genügend groß, um trotz der Abkopplung eines Membranteiles von der Schwingbewegung einen guten Wirkungsgrad zu erzielen. Aufgrund des quadratischen Zusammenhangs zwischen Durchmesser und Fläche trägt eine Abkopplung des inneren Membranteiles nur unwesentlich zur Verminderung der schallabstrahlenden Fläche bei.
• Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Stützelemente 7 und 8 ist ein hohes Maß an Genauigkeit der Formgebung derselben notwendig.
• Figur 2 zeigt eine Abwandlung des Stützelementes 7 derart, daß die zu.
• blockierende Kalottenfläche durch eine ringförmige Andruckschneide festgelegt wird, wobei sich nur unter der Kalottenteilfläche ein der Kalottenwölbung ungefähr angepaßtes Gegenstück hefindet. Hierdurch wird der Fertigungsvorgang wesentlich erleichert ohne daß die akustische Funktion verändert wird.
• Weiterhin kann, wie in Figur 2 dargestellt ist, in vorteilhafter Weise die schwingende Restfläche der Membran-durch ein direkt aufliegendes, offenporiges Schaumnetzpolster 10 bedämpft werden.
• Durch diese Maßnahme werden eventuell entstehende Partialschwin--gungen der Membranrestfläche vermindert und die akustische Qualität der Schallwiedergabe erhöht.
• Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Hochtonsystemes in einem Mehrwegekopfhörer, von welchem der gesamte Frequenzbereich auf mehrere Wandlersysteme verteilt abgestrahlt wird, kann darauf verzichtet werden, besondere Maßnahmen durchzuführen, die den oberen-Frequenzbereich durch Resonanzstellen erweitern. Weiterhin werden konstruktiv bedingte unerwünschte Resonanzstellen durch die wirkungsvolle Abstrahlung im oberen Frequenzbereich durch das Hochtonsystem weitgehend überdeckt.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Dynamisches Hochtonsystem nach dem Tauchspulenprinzip, bestehend aus einem Magnetsystem mit ringförmigem Luftspalt und einer Membran, welche aus einem Kalottenteil und einem- diesen konzentrisch umgebenden Sickenteil besteht und an ihrem Umfang festgelegt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Teilfläche des Kalottenteils mechanisch blockiert ist und nicht an den Schwingungen der Restmembranfläche teilnimmt.
2. 2. Dynamisches Hochtonsystem nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die blockierte Fläche des Kalottenteiles größer ist als dessen frei schwingender Teil.
3. 3. Dynamisches Hochtonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t., daß die zu blockierende Fläche des Kalottenteiles durch eine ringförmige Andruckschneide festgelegt wird, wobei sich unter dieser Fläche ein der Kalottenwölbung angepaßtes Gegenstück befindet.
4. 4. Hochtonsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die schwingende Restfläche der Membran durch ein direkt aufliegendes offenporiges Schaumnetzpolster bedämpft ist.