DE3508102A1

DE3508102A1 - Kalottenlautsprecher

Info

Publication number: DE3508102A1
Application number: DE19853508102
Authority: DE
Inventors: Toshiji Kato; Tatsuya Neyagawa Osaka Omori
Original assignee: Onkyo Corp
Current assignee: Onkyo Corp
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE3508102C2; US4709392A

Description

Kalottenlautsprecher

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kalottenlautsprecher mit einer kalottenförmigen Membran 15 aus einem steifen Material, einem Schwingungskörper 1 a, der wirkungsgemäß mit der Membran 15 verbunden ist, 10

Wie in den Figuren 28 und 29 der beiliegenden Zeichnung dargestellt, besteht ein Kalottenlautsprecher allgemein aus einem Magneten 11', einem Mittelpol 12', einer Prontplatte 13', einer Fußplatte 14', einer Membran 15', einer auf einem Körper 16a¹ befestigten Schwingspule ^AKJ 16', die mit dem äußeren Rand der Membran 15' verbunden ist und in einem Magnetfeld durchsetzten Spalt zwischen mit Mittelpol 12' und der Frontplatte 13' angeordnet ist,und aus einem Tragring 5' zur Aufhängung der Membran

\ 15'..Die Schwingspule 16' wird mit Wechselstrom im Audio-Frequenzbereich gespeist, um die Membran 15' in Schwingung zu versetzen, wodurch Schallwellen abgestrahlt werden.

Die Membran 15' besteht in den meisten Fällen aus einem leichten und sehr steifen Material wie Duraluminium,

um die Partial-Schwingungsfrequenz zu maximieren und einen guten Frequenzgang zu erzeugen. Ein weiteres c Beispiel eines bekannten Kalottenlautsprechers, der ', sogenannte Weich-Kalottenlautsprecher, verwendet für die Membran ein weiches Material, das große innere Verluste aufweist.

:

Von den oben beschriebenen bekannten Beispielen von Lautsprechern weist die Membran aus einem sehr steifen Material einen geringen mechanischen inneren Verlust im Membranmaterial auf. Deshalb kommt es in einem Frequenzbereich oberhalb dem des Kolbenschwingungsbereiches zur Interferenz zwischen Schwingungsenergie, die von den Rändern der Membran geführt wird, und der

von der Mitte der Membran zurücklaufenden Schwingungsenergie. Hierdurch kommt es zu einer auf Anti-Resonanz zurückzuführenden Schwingungsknotenlinie in der Nähe

der äußeren Ränder der Membran. Da die Schwingungen 25

der Membran entlang der Schwingungsknotenlinie gegenphasig sind, kommt es zu einem Einbruch im Frequenzgang bei der Anti-Resonanzfrequenz und zu einer Spitze in einem höheren Resonanzfrequenzbereich. Dies beeinträchtigt den Frequenzgang und das Impulsverhalten bis zu einer hörbaren Qualitätseinbuße.

Im anderen Fall, d.h., beim Weichkalottenlautsprecher, 35

ist zwar die Membran wegen ihrer großen inneren Verluste relativ frei von Resonanz und Anti-Resonanz, doch

führt die große Masse der Membran und die Schwierigkeit bei der Weiterleitung von Schwingungsenergie zu einem sehr schlechten Wirkungsgrad der Energieumwandlung.

In Anbetracht der aufgeführten Nachteile des Standes der Technik stellt sich daher die Aufgabe, einen Kalottenlautsprecher mit einem sehr guten Frequenzgang und einem hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung zu schaffen, speziell ein verbessertes Schwingungssystem,

das wirkungsvoll Anti-Resonanzen vermeidet. 15'. .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kalottenlautsprecher mit einer kalottenf.Tormigen Membran aus einem steifen Material, einem Schwing-

spulenkörper, der wirkungsmäßig mit der Membran verbunden ist,und mit an bzw. in der Membran vorhandenen Mitteln zur teil- bzw. abschnittsweisen Veränderung

der Steifigkeit der Membran , durch die die Resonanz-2b

bedingungen der Membran teil- bzw. abschnittsweise veränderbar sind.

Die Anordnung der Mittel zur.teil- bzw. abschnitts-

weisen Veränderung der Steifigkeit der Membran ergeben stellenweise Veränderungen der Steifigkeit der äußeren Ränder der Membran·gegenüber der Steifigkeit des Mittelteils der Membran, der die Hauptquelle der Schall abstrahlung ist. Deshalb werden jede merkliche AntiResonanz und Resonanz im Bereich der Anti-Resonanz-

frequenz und im Bereich der hohen Resonanzfrequenz, wie sie beim Stand der Technik auftreten, durch diese g Erfindung ausgemerzt. Hinzu kommt, daß Partialschwingungen höherer Ordnung im Mittelbereich der Membran durch Frontteile vermindert werden, womit durch Partialschwingungen verursachte Einbrüche und Spitzen im Frequenzgang vermeiden werden und ein flacher Frequenzgang erreicht wird. Gleichzeitig führt die Vermeidung von merklichen Resonanzen zu einem sehr guten Impulsverhalten, wodurch die Wiedergabequalität deutlich

verbessert wird.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert,

wobei weitere Vorteile dieser Erfindung deutlich werden. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Vertikalschnitt eines 25

wesentlichen Teils eines Lautsprechers in einer

ersten erfindungsgemäß Ausführungsform,

Fig. 2 eine Draufsicht einer Membran,

Fig.- 3 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt,

der Membran in Figur 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

der Membran in Figur 2, 35

Fig. 5 ein Diagramm mit dem Frequenzgang des Lautsprechers in der ersten Ausführungsform,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Kalottenlautsprechers in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 ein Diagramm mit dem Frequenzgang des Lautsprechers in der zweiten Ausführungsform,

Fig. 8 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer

Membran eines Kalottenlautsprechers in einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer 15

Abwandlung der in Figur 8 dargestellten Membran,

Fig. 10 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Membran entsprechend einer vierten Aus

führungsform der Erfindung,

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine Membran entsprechend

einer fünften Ausführungsform der Erfindung, 25'

Fig. 12 eine Vorderansicht,.teilweise im Schnitt, der in Figur 11 gezeigten Membran,

Fig. 13 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der in Figur 11 gezeigten Membran,

Fig. 14 ein Diagramm mit dem Frequenzgang des Kalottenlautsprechers entsprechend der fünften

Ausführungsform,
35

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer Membran

entsprechend einer sechten Ausführungsform der Erfindung,

sr
'3-

Fig. 16 ein Diagramm mit dem Frequenzgang des Kalottenlautsprechers entsprechend der sechsten Ausführungsform,

Fig. 17 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Membran entsprechend einer siebten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 18 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer

Abwandlung der in Figur 17 gezeigten Membran,

Fig. 19 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer 15. Membran entsprechend einer achten Ausführungs

form der Erfindung,

Fig. 20 eine Draufsicht auf die Membran entsprechend

der achten Ausführungsform,
20

Fig. 21 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, der Membran aus Figur 20,

Fig. 22 ein Diagramm mit dem Frequenzgang des Kalottenlautsprechers entsprechend der achten Ausführungsform,

Fig. 23 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Membran entsprechend einer zehnten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 24 eine Draufsicht auf eine Membran, entsprechend

einer elften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 25 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, der

Membran aus Figur 24,

ι - /ir ^N

Figur 26 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der in Figur 24 gez-eigten Membran,

Figur 27 ein Diagramm des Frequenzgangs eines Kalottenlautsprechers entsprechend einer elften Ausführungsform,

Figur 28 eine Seitenansicht im Vertikalschnitt, eines 10

wesentlichen Teils eines Kalottenlautsprechers

entsprechend dem Stand der Technik, und

Figur 29 eine perspektivische Ansicht einer Membran des in Figur 28 gezeigten Kalottenlautspre

chers gemäß dem Stand der Technik.

Die Erfindung wird im folgendem mit Bezug zu den die . Ausführungsformen darstellenden Zeichnungen erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den unterschiedlichen Figuren gleiche Bauteile,und gleiche oder sich überschneidende Teile der Konstruktion werden nicht

wiederholt beschrieben.

Entsprechend Figur 1 besteht die Grundkonstruktion eines Kalottenlautsprechers nach der ersten Ausfüh-

rungsform aus einem Magneten 11, einem Mittelpol 12, einer Frontplatte 13, einer Fußplatte 14, einer Membran 15, einer mit dem äußeren Rand der Membran

15 verbundenen Schwingspule 1, die in einem magnet-35

felddurchsetzten Spalt zwischen dem Mittelpol und der Frontplatte 13 angeordnet ist, einem die Schwing-

spule 1 tragenden Schwingspulenkorper 1a und aus einem die Membran 15 unterstützenden Tragring 5. Die Schwingspule 1 wird mit Wechselstrom im Audio-Frequenzbereich gespeist, um die Membran 15 in Schwingung zu versetzen, wodurch Schallwellen abgestrahlt werden.

Wie in den Figuren 1 - 3 gezeigt, weist die Membran 15 dieses Kalottenlautsprechers einen Mittelteil 21 auf, der aus einem harten Material mit geringem Gewicht

und hoher Steifigkeit besteht»wie Duraluminium, Titan-15

legierung oder ähnlichem Metall, oder aus mit sehr steifen Fasern oder Filmen versteiften Kunststoffen, und Randteile 22, die aus einem weichen Material wie Gewebe, Papier, mit einem viskoelastischen Material beschichten Gewebe oder Weichkunststoff bestehen.

Der Mittelteil 21 weist Ausschnitte 22 an zwei randseitigen Stellen auf, die als Mittel zur teil- bzw. abschnittsweisen Veränderung der Steifigkeit der Membran 15 dienen. Obwohl in der Figur zwei Auschnitte 23 dargestellt sind, erfüllt auch ein einzelner Aus^ow schnitt den genannten Zweck.

Die Randteile 22 bestehen jeweils aus einem Streifen oder Blatt, dessen Form im wesentlichen mit der Kuppelform des Mittelteils 21 der Membran 15 übereinstimmt, bzw. diese fortsetzt. Die Randteile 22 sind so mit dem Mittelteil 21 der Membran 15 verbunden, daß sie

die Ausschnitte 23 des Mittelteils 21 verschließen, und sind an ihren äußeren Rändern mit der Schwingspule 1 verbunden. Somit sind die Randteile 22 zwischen dem Mittelteil 21 und der Membran 15 und der Schwingspule 1 angeordnet.

Nach Versuchsergebnissen hat der Auschnitt 23 vorzugsweise eine Länge A in der Größenordnung von 3 bis 33% des Gesamtumfanges des Mittelteils 21, eine radiale Tiefe d in der Größenordnung von 1 bis 50% des Radius

und eine Höhe H in der Größenordnung von TO bi-s 80% der 15

gesamten Höhe des Mittelteils 21 der Membran 15. Die Anzahl der Auschnitte 23 kann eins oder mehr betragen. Der Ausschnitt 23 oder die Ausschnitte 23 erzeugen

unabhängig von ihrer Form, ob gebogen oder geradlinig, 20

den gleichen Effekt.

Die Randteile 22 können aus einem im Vergleich zum „_ Tragring 5 unterschiedlichen Material bestehen, können aber auch aus dem gleichen Material bestehen und auch,. obwohl in den Figuren nicht dargestellt, mit dem Tragring

5 einstückig sein. Erforderlich ist, daß die Randteile 22 eine ausreichende Größe aufweisen, um die Ausschnitte 23 und die Zwischenräume- zwischen dem Schwingspulenkörper 1a und den äußeren Rändern des Mittelteiles 21

der Membran 15 zu überdecken.
35

Figur 5 zeigt ein Diagramm des Frequenzganges des Kalottenlautsprechers entsprechend dieser Ausführungs-

form der Erfindung im Vergleich mit dem Frequenzgang eines bekannten Lautsprechers, wobei ersterer durch eine durchgehende Linie dargestellt ist und letzterer durch eine punktierte Linie. Wie aus dem Diagramm zu entnehmen ist, zeigt der Frequenzgang des bekannten Lautsprechers einen Einbruch infolge von Anti-Resonanz bei etwa 20 kHz und eine Spitze infolge von Hochfrequenz-Resonanz bei etwa 20 kHz. Demgegenüber zeigt der Kalottenlautsprecher nach dieser Erfindung weder eine

Spitze noch einen Einbruch noch diesen Frequenzbereichen 15

Es ist offensichtlich, daß das Schwingungssystem entsprechend dieser Erfindung wirksam merkliche Resonanzen und Anti-Resonanzen verhindert.

Weiterhin besteht bei diesem Kalottenlautsprecher die Membran 15 abgesehen von den Randteilen 22 aus einem harten Material, das leichter ist als eine weiche kalottenförmige Membran und deshalb einen höheren Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung aufweist. Der Lautsprecher nach dieserJErfindung hat einen gegenüber dem bekannten Stand der Technik überraschend guten

^ow Frequenzgang und ein sehr gutes Impulsverhalten.

Entsprechend Figur 6 besteht das grundlegende Schwingungssystems eines Kalottenlautsprechers in der zweiten ³^ Ausführungsform aus einer Membran 15, die aus einem harten Material besteht, das leicht und doch sehr

steif ist wie Duraluminium, Titanlegierung oder ähnliches Metall, oder aus Kunststoff oder aus mit einem sehr steifen Füllstoff in Form von Fasern, Blättchen oder Pulver verstärktem Kunststoff. Die Membran 15 weist Ausschnitt 23 an zwei randseitigen Stellen auf. In der entsprechenden Figur sind zwei Ausschnitte dargestellt, allerdings erfüllt auch ein einzelner Ausschnitt den selben Zweck.

Der Sinn der Ausschnitte 23 ist es, die Steifigkeit ° der Membran 15 ungleichmäßig zu machen, um in der Nachbarschaft der Ränder der Memran 15 auftretende ausgeprägte Schwingungsknotenlinien zu vermeiden. Nach Versuchsergebnissen sollten die Dimensionen der Aus-

schnitte 23 vorzugsweise im wesentlichen die gleichen sein wie in der ersten Ausführung. Im Unterschied zur ersten Ausführung sind die blättchenartigen Randteile

22 zur Abdeckung der Abschnitte 23 in der zweiten Aus-25

führung nicht vorgesehen.

Figur 7 zeigt den Frequenzgang des Kalottenlautsprechers in der zweiten Ausführungsform in einer durchgehenden Linie. Die punktierte Linie zeigt den Frequenzgang eines bekannten Lautsprechers. Wie aus dem Diagramm zu ersehen ist, zeigt der Frequenzgang des bekannten Lautsprechers einen Einbruch infolge von Anti-Resonanz bei etwa 20 kHz und eine Spitze infolge von Hochfrequenz-Resonanz bei etwa 30 kHz. Demgegenüber zeigt der

Kalottenlautsprecher nach der beschriebenen Ausführung weder eine Spitze noch einen Einbruch in den betreffenden Frequenzbereich. Es ist offensichtlich, daß das Schwingungssystem in dieser Ausführungsform merkliche Resonanzen und Anti-Resonanzen wirksam vermeidet.

Wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, ist die Membran mit Verstarkungsrippen 23a an den Enden von Auschnitten 23 versehen. Diese Konstruktion verhindert wirksam, daß die Enden der Ausschnitte 23 als freie Enden über-

mäßig schwingen. Die Membran 15 hat somit einen ebenso guten Frequenzgang wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel und gleichzeitig den Vorteil, daß die übermäßigen Schwingungen der freien Enden an den Ausschnitten vermieden werden, wodurch die Klangqualität verbessert wird.

Im Fall der aus Metall bestehenden Membran 15 können 25

die Verstarkungsrippen 23a vorteilhaft während des Formpressens der Membran angeformt werden. Bei einer Membran 15 aus einem Kunststoffmaterial können die Ränder der Ausschnitte 23 vorteilhaft verdickt ausgeführt werden.

Die in Figur 10 dargestellte Ausführungsform weist viskoelastische Abdeckungen 7 auf, die die Zwischenräume zwischen den Auschnitten 23 der Membran 15 und den inneren Rändern des Tragringes 5 oder dem oberen Teil des Schwxngspulenkorpers .1a verschließen.

Der Kalottenlautsprecher in dieser Ausführungsform hat damit den Vorteil, daß durch die Verhinderung eines c· Austrittes von hinter der Membran 15 vorhandener Luft und durch interne Verluste im Material der viskoelastischen Abdeckungen 7 die Impulstreue weiter verbessert wird. Diese viskoelastischen Abdeckungen 7 können als separate Körper hergestellt sein, sie können aber auch aus einem weichen Material wie mit einem viskoelastischen Material durchsetzte oder überzogene

Gewebe bestehen und einstückig mit dem Tragring 5 sein. 15

Als einfache Abwandlung dieser Ausführungsform können die Membran 15 und der Tragring 5 einstückig und aus demselben Material hergestellt sein.

Entsprechend den Figuren 11 bis 13 besteht der Kalotten-

lautsprecher in dieser Ausführungsform aus einer

Membran 15, die aus einem harten Material geringen 25

Gewichts und hoher Steifigkeit besteht, wie Duroaluminium, Tilanlegierung oder ähnlichem Metall, oder aus mit sehr steifen Fasern oder Filmen verstärktem

Kunststoff, und aus Randteilen 22, die aus einem 30

weichen Material wie Gewebe, Papier, mit einem viskoelastischen Material beschichtetem Gewebe aus aus Weichkunststoff bestehen. Die Membran 15 weist Ausschnitte 23 an zwei randseitigen Stellen auf.

Der Kalottenlautsprecher weist weiterhin einen die Schwingspule 1 tragenden Schwingspulenkörper 1a auf,

wobei diese für sich angeordnet sind. Die Ränder der Membran 15 sind in den Bereichen, in denen keine Ausschnitte 23 vorhanden sind, mit dem oberen Rand des Schwingspulenkörpers 1a verbunden.

Die Auschnitte 23 sind mit weichen Randteilen 22 verschlossen, wodurch Luftdichtigkeit zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Membran 15 erreicht wird.

Nach Versuchsergebnissen sollten die Auschnitte 23 vorzugsweise eine Länge A in der Größenordnung von 3-33 % des Gesamtumfanges der Membran 15, eine radiale Tiefe d in der Größenordnung von 1-15 % des Radius und eine Höhe H in der Größenordnung von 10-80 % der Gesamthöhe der Membran 15 haben. Die Anzahl der Ausschnitte 23 kann eins oder mehr sein. Vorzugsweise haben die Randteile 22 eine zur Überdeckung der Ausschnitte 23 ausreichende Größe.

Die Randteile 22 können aus einem gegenüber dem Material des Tragringes 5 unterschiedlichen Material ^ow bestehen, oder sie können aus demselben Material hergestellt und mit dem Tragring 5 einstückig sein. Die Ausschnitte 23 erzeugen unabhängig von ihrer Form,

ob gekrümmt oder geradlinig, den gleichen Effekt. 35

Figur 14 zeigt den Frequenzgang des Kalottenlautsprechers entsprechend der fünften Ausführungsform im

Vergleich mit dem eines bekannten Kalottenlautsprechers, wobei ersterer durch eine durchgehende Linie und letzterer durch eine punktierte Linie

dargestellt ist. Ersichtlicherweise zeigt der Frequenzgang des bekannten Lautsprechers einen Einbruch infolge von Antiresonanz bei etwa 20 kHz und eine Spitze in-¹⁰. folge von Hochfrequenzresonanz im Bereich von etwa 30 kHz. Dagegen zeigt der Kalottenlautsprecher nach dieser Ausführungsform weder eine Spitze noch einen Einbruch in diesen Frequenzbereichen. Offenbar ist

das Schwingungssystem entsprechend dieser Ausführungsform geeignet, merkliche Resonanzen und Antiresonanzen wirksam zu vermeiden. Zusätzlich sorgen die inneren

Verluste in dem weichen Material der Randteile 22 20

für einen flachen, ebenen Frequenzgang und eine hervorragende Impulstreue, wodurch die Wiedergabequalität in einem großen Ausmaße verbessert wird.

Der Kalottenlautsprecher entsprechend dieser Ausführungsform weist eine Membran auf, die im wesentlichen aus einem Harten Material besteht, das leichter ist als eine weiche kalottenförmige Membran und deshalb einen hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung aufweist. Somit hat der Lautsprecher in dieser Ausführungsform einen hervorragenden Frequenzgang und

eine sehr gute Impulstreue, die gegenüber dem Stand der Technik überraschend ist.

Wie in Figur 15 gezeigt ist, besteht die Membran 15 in einer sechsten Ausführungsform aus Titan, das in die gewünschte kalottenartige Form gebracht worden und mit Schlitzen 23 in der Nachbarschaft der Membranränder versehen worden ist. Für das Material der Membran 15 kann auch eine andere leichte, sehr steife, harte Substanz gewählt werden, wie z.B. andere Metalle als Titan, Kunstharz oder mit hochsteifen Füllstoffen in Form von Fasern, Blättchen oder pulververstärktem Kunstharz.

Die Schlitze haben eine Größe, die wenigstens der einer Schwingungsknotenlinie im hochfrequenten Resonanz-

bereich entspricht. Nach Versuchsergebnissen sollte 20

jeder Schlitz vorzugsweise eine Länge W der Größenordnung von 3 - 50% des Gesamtumfanges der Membran 15 und eine radiale Tiefe d im Bereich von einem Minimum, d.h.

einem Einschnitt, bis zu etwa 50% des Membranradius haben. Die Anzahl der Schlitze sollte zwischen 1 und liegen, um gute Resultate zu erzielen (das dargestellte Beispiel weist zwei Schlitze auf).

Weiterhin müssen die Schlitze 23 nicht· notwendigerweise eine geradlinige Form wie in der Figur gezeigt aufweisen. Jeder Schlitz kann bogenförmig parallel oder

entgegengesetzt zum Rand der Membran verlaufen, oder in jeder anderen gewünschten Form geführt sein. Die

4-7

Schlitzform kann unter der Voraussetzung, daß sie einen.Teil der Schwingungsknotenlinie im hochfrequenten Resonanzbereich umfaßt bzw. einschließt beliebig gewählt werden.

Die sechste Ausführungsform weist eine um einen Schwing-

spulenkörper 1a gewickelte Schwingspule 1 zur Versorgung der Membran mit Schwingungsenergie auf sowie einen Tragring 5 zur Unterstützung des Schwingungssystems, die mit den entsprechenden Teilen der Kalottenlautsprecher der vorgehenden Ausführungsformen identisch sind.

In Figur 16 stellt die durchgehende Linie den Frequenzgang des Kalottenlautsprechers in dieser Ausführungsform dar. Der für die Erstellung des Diagramms verwendete Lautsprecher hat eine Membran mit einem Durchmesser von 25 mm und Schlitze mit 10 mm Länge W und 2 mm Tiefe d. Die punktierte Linie stellt den Frequenzgang eines bekannten Kalottenlautsprechers dar, dessen Membran den gleichen Durchmesser wie die Membran des erfindungsgemäßen Lautsprechers aufweist.
30: .

Die Membran 15 der in den Figuren 17 und 18 dargestellten siebten Ausführungsform weist Verstärkungswippen 23a, auf,

die an den der Mittel der Membran 15 zugewandten Seiten 35

der Schlitze 23 angeordnet sind. Solche Verstärkungsrippen 23a können auch an den anderen Seiten bzw. an bei-

den Seiten der Schlitze 23 angeordnet sein. Bei einer Membran 15 aus Kunstharz oder aus verstärktem Kunstharz können die Ränder, genauer die Verstärkungsrippen 23a der Schlitze 23 einstückig mit der Membran 15 durch Verdickung des Membranmaterials erzeugt werden.

Die an den Rändern der Schlitze 23 vorgesehenen Verstärkungsrippen 23a verhindern, daß Teile der Membran im Bereich der Ränder der Schlitze frei enden und mit hoher

Frequenz vibrieren, wodurch der Frequenzgang des Laut-15

Sprechers abgeflacht wird.

Die Membran 15 des achten Ausführungsbeispieles gemäß der

Figur 19 weist visko-elastische Abdeckungen 7 auf, die ZO

auf der Membran 15 angebracht sind und darin angeordnete Schlitze 23 verschließen, um ein Ausströmen von hinter der Membran 15 vorhandener Luft zu verhindern. Diese Konstruktion hat den Vorteil einer Verringerung von hochfrequenten Partialschwingungen der Membran und verbessert den Frequenzgang und die Impulstreue weiter. Zusätzlich kann der aus einem weichen Material bestehende

^ow Tragring 5 innere Ränder bzw. Randteile aufweisen, die sich teilweise über die bzw. entlang der Membran 15 erstrecken und die Schlitze 23 verschließen.

Wie in den Figuren 20 und 21 gezeigt, besteht die Membran 15 eines Kalottenlautsprechers in einer neunten Aus-

führungsform aus einem Kalottenteil, der aus einem Metall oder aus einem Keramik- oder Kunststoffmaterial 5'. besteht und eine Anzahl von öffnungen 23b aufweist, die in der Nachbarschaft der Membranränder angeordnet sind, insbesondere in der Nähe der im hochfrequenten Renonahzbereich auftretenden Schwingungsknotenlinie. Auch eine einzige derartige öffnung kann jedoch schon ausreichend sein. Die öffnungen 23b im dargestellten Beispiel sind mit visko-elastischen Abdeckungen 7 gefüllt oder belegt, um die öffnungen 23b zu verschließen,

wobei die visko-elastischen Abdeckungen 7 mechanische innere Verluste aufweisen.

Nach Versuchen zur Form und Anordnung der öffnungen 23b ergab sich, daß jede öffnung vorzugsweise eine Länge A in der Größenordnung von 2-40% des Gesamtumfanges des Kalottenteils und eine Breite B in der Größenordnung von 8 - 50% des Radius des Kalottenteils haben sollte und daß sie öffnungen 23b vorzugsweise um etwa 2 - 30% der Länge des Radius von dem größeren Rand der Kalotte entfernt angeordnet sein sollten. Die öffnungen 23b können

³^ sowohl radiärsymmetrisch als auch unsymmetrisch angeordnet sein und müssen untereinander in Größe und Form nicht gleich sein. In einigen Fällen sind öffnungen mit unterschiedlichen Formen wirkungsvoller als öffnungen mit

gleichen Formen, um Resonanzen zu verhindern.

Bei der Membran 15 des Kalottenlautsprechers nach dieser Ausführungsform und mit der vorangehend beschriebenen Konstruktion ist die Steifigkeit an den Stellen, wo eine Schwingungsknotenlinie im hochfrequenten iResonanzbereich auftritt am Rand der Membran stellenweise durch die verteilte Anordnung der öffnungen verändert. Diese Kon-¹^ struktion läßt die Ausbildung einer merklichen Schwingungsknotenlinie auf der Membran im hochfrequenten Resonanzbereich nicht zu, wodurch Spitzen und Einbrüche im Frequenzgang eingeebnet werden. Somit ist,

wie in Figur 22 zu sehen, der Frequenzgang, dargestellt durch eine durchgehende Linie, flacher als der eines Lautsprechers des Standes der Technik, dargestellt durch eine punktierte Linie. Der flache Frequenzgang wird weitergefördert durch eine regelnde Wirkung der mit inneren Verlusten behafteten visko-elastischen Abdeckungen auf den öffnungen 23b. Ebenso weist die beschriebene Konstruktion eine hervorragende Impulstreue auf, was die Wiedergabequalität wesentlich verbessert.

Zusätzlich besteht die Membran im wesentlichen aus einem harten Material, das leichter ist als eine weitahe Kalotte, und hat deshalb einen hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung. Der Lautsprecher entsprechend dieser Ausführungsform hat einen hervorragenden Frequenzgang und

eine hervorragende Impulstreue, die aus dem Stand der Technik nicht zu erwarten waren.

Die zehnte Ausführungsform stellt eine Weiterentwicklung der neunten Ausführungsform dar. Die Membran 15 weist in diesem Fall einen freien Rand auf und der Tragring 5 besteht aus einem eigenen Material wie verwobenem oder unverwobenem Textilmaterial, das mit einer viskosen Substanz oder mit einem weichen Kunststoffmaterial versehen ist. Wie in Figur 23 gezeigt, weist der Tragring 5 von seinem inneren Rand ausgehend Fortsätze 5a auf, die sich über einen Teil der kalottenförmigen Membran erstrecken. Die Fortsätze 5a dienen zur Verbindung des Tragringes 5 mit der Membran 15 und können gleichzeitig dazu verwendet werden, die Öffnungen 23b zu verschließen.

Die Membran 15 besteht aus Titan und hat eine Kalottenform 20

mit einer Dicke von 20μπι, einen Durchmesser von 25 mm und einem Biegungsradius von 16,31 mm. Die Öffnungen 23b und die Fortsätze 5a, die die Öffnungen 23b verschließen, haben exakt dieselbe Funktion und dieselbe Wirkung wie die Öffnungen und die visko-elastischen Abdeckungen in dem neunten Ausführungsbeispiel. Darüber hinaus wird ein Verschluß der Öffnungen 23b und ein Dämpfungseffekt in einfächer Weise durch die Verbindung des Tragringes 5 mit der Membran 15 erreicht. Deshalb erübrigen sich bei dieser Ausführungsform die Schwierigkeiten bzw. Einzelschritte der Anbringung der visko-elastischen Abdeckungen, wie sie

in der neunten- Ausführungsform erforderlich sind, was verminderte Herstellungskosten des Lautsprechers ergibt.

Bezugnehmend auf die Figuren 24 - 26, besteht ein KaXottenlautsprecher entsprechend einer elften Ausführungsform aus einer Membran 15, die aus einem Kunstharz oder aus einem mit Kabonfasern, Graphit oder einem anderen sehr steifen Füllstoff versetzen Kunstharz besteht. Die Membran 15 ist an sechs Stellen in der Nachbarschaft ihres Randes mit kleinen'Vertiefungen 23c versehen, die im Bereich einer im hochfrequenten Resonanzbereich auftretenden Schwingungsknotenlinie liegen. Diese Vertiefungen 23c sind an der;

,

Innenseite der Wand des Kalottenteils der Membran angebracht, wodurch Stellen 3 geringerer Materialdicke in der Kalottenwand erzeugt werden. Anstelle einer Anzahl von Vertiefungen 23c wie dargestellt, kann auch nur eine

Vertiefung vorgesehen sein.

Diese Konstruktion verändert die Steifigkeit der Membran an Stellen, wo eine Schwingungsknotenlinie im hochfrequenten Resonanzbereich auftritt. Deshalb läßt diese Konstruktion keine merkliche Schwingungsknotenlinie auf der Membran im hochfrequenten Resonanzbereich zu, wodurch Spitzen und Einbrüche im Frequenzgang ausgeglichen werden; Somit ist, wie in Figur 27 zu sehen, der Frequenzgang, dargestellt durch eine durchgehende Linie, flacher, als im Fall eines Lautsprechers nach dem Stand der Technik, dargestellt durch

eine punktierte Linie.

Weiterhin ist der Mittelteil der Membran aus einem Hartmaterial gebildet/ das leichter ist als das einer weichen Kalottenmembran und deshalb einen höheren Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung hat. Der Lautsprecher nach dieser Ausführungsform hat einen gegenüber dem Stand der Technik nicht zu erwartenden hervorragenden Frequenzgang und eine hervorragende Impulstreue.

Die kleinen Vertiefungen 23c können mit einem viskosen Material gefüllt sein, um die internen Verluste an den

Stellen der Membran, wo die Schwingungsknotenlinie auftritt, zu vergrößern und so Antiresonanzen zu resuzieren.

Nach Versuchen zur Form und Anordnung der kleinen Ver-

tiefungen 23c ergab sich, daß jede Vertiefung vorzugsweise eine Länge A in der Größenordnung von 2-40% des Gesamtumfanges des Kalottenteils und eine Breite B

2g in der Größenordnung von 8 - 50% des Radius des Kalottenteils haben sollte und daß die Vertiefungen vorzugsweise um etwa 2-30% des Radius nach innen versetzt vom Rand des Kalottenteils entfernt angeordnet sein sollten.

Die Vertiefungen können radiärsymmetrisch oder auch unsymmetrisch angeordnet sein und müssen untereinander in Form und Größe nicht identisch sein. In bestimmten Fällen können Vertiefungen mit unterschiedlichen Formen wirkungsvoller sein als solche mit gleichen Formen, um Resonanzen zu verhindern.

ι -η.

Abschließend sei bemerkt, daß die technische Konzeption dieser Erfindung nicht auf die im vorhergehenden be-5 schriebenen speziellen Konstruktionen des ersten - elften Ausführungsbeispieles beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche;

f. I* Kalot.tenlautsprecher mit einer kalottenförmigen Membran (15) aus einem steifen Material, einem Schwingspulenkörper (1a), der wirkungsgemäß mit der Membran (15) verbunden ist, gekennzeichnet durch an bzw. in der Membran (15) vorhandenen Mittel zur teil- bzw. abschnittsweisen Veränderung der Steifigkeit der Membran (15), durch die die Resonanzbedingungen der Membran (15) teil- bzw. abschnittsweise veränderbar sind.
2. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung der Steifigkeit der Membran (15) aus wenigstens einem Ausschnitt (23) am Rand der Membran (15) bestehen.
3. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Randteil (22),. der aus einem weichen Material besteht und auf die Membran (15) aufgebracht ist und den Ausschnitt (23) wenigstens teilweise verschließt, wobei der Randteil (22) als Verbindung der Membran (15) mit dem Schwingspulenkörper (1 a) wirkt.
4. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen als Aufhängung für die Membran (15) wirkenden Tragring (5) aufweist.
5. Kalottenlautfsprecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,, daß die Membran (15) aus Titan besteht.
6. Kalottensprecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (15) aus einer Titanlegierung besteht.
[ 7. Kalo.ttenlautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ daß die aus Titan bestehende Membran (15) nitriert ist.
8. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer Titan-Legierung bestehende Membran (15) nitriert ist.
9. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt (23) Ränder mit Verstärkungsrippen (23 a) aufweist.
10. KalottenlautspiBcher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt (23) die Form eines Schlitzes hat.
11. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz einen Rand mit einer Verstärkungsrippe (23 a) aufweist.
12. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz mit einer visko-elastischen Abdeckung versehen ist.
13. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt (23) aus einer Anzahl von Öffnungen (23 b) besteht.

A 3
14. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (23 b) mit einer viskoelastischen Abdeckung (7) vershen sind.
15. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt (23) aus wenigstens einer kleinen Vertiefung (23 c) in der Innenseite der Wand der Membran (15) besteht, wodurch wenigstens eine Stelle geringer Materialdicke in der Membran (15) erzeugt wird.
16. Kalottenlautsprecher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Vertiefung (23 c) mit einem visko-elastischen Material gefüllt ist.