DE4126121A1 - Dynamischer lautsprecher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dynamischen Lautsprecher mit einem Lautsprecherchassis, das eine Konusmembran trägt, in deren Mitte eine Hubbewegungen ausführende Schwingspule sitzt, die in einen Luftspalt zwischen Magnetpolen eines Dauermagne­ ten eingreift, der in der Konusmembran an der Seite des Schallaustritts angeordnet ist.

Bei herkömmlichen dynamischen Lautsprechern befindet sich der Dauermagnet mit den Magnetpolen an der Lautsprecherrück­ seite, d. h. an der Seite, die der Schallabstrahlung aus der Konusmembran gegenüberliegt. Diese äußere Anordnung hat sich bewährt, da die Schwingspulen ungehindert auch größere Hubbe­ wegungen ausführen können, und somit auch zur Wiedergabe tie­ fer Tonfrequenzen geeignet sind. Die an der Rückseite außen angesetzten Anbauten vergrößern das Maß der Einbautiefe eines Lautsprechers. Bei bestimmten Verwendungsfällen, dort, wo nur ein beschränkter Einbauraum zur Verfügung steht, kann dies nachteilig sein. Insbesondere bei in Kraftfahrzeuge einzubau­ enden Lautsprechern müssen dann aufgrund schwieriger Einbau­ verhältnisse Kompromisse geschlossen werden. Klangqualität und Leistung eines Lautsprechers sind auch von seiner Dimensionie­ rung beeinflußt, und folglich kann bei schwierigen Einbauver­ hältnissen weder ein optimaler Lautsprecher gewählt werden noch der für das gewünschte Hörerlebnis optimale Einbauort. Bei einem Einbau von Lautsprechern in Kraftfahrzeuge erweist es sich auch oft als notwendig, Durchbrüche in Blechtrennwän­ de, z. B. unterhalb einer Heckscheibenablage, anzubringen, um den erforderlichen Einbauraum zu schaffen. Blechteile, wie z. B. Trennwände, haben bei einem Kraftfahrzeug zumeist auch Halte- und Versteifungsfunktionen zu erfüllen. Für größere Lautsprecher erforderliche Durchbrüche anzubringen, ohne Ver­ steifungen, Halterungen, Sicken oder dergleichen zu beschädi­ gen ist kaum möglich. Werden derartige Veränderungen an Kraftfahrzeugen dennoch vorgenommen, um Lautsprecher einzu­ bauen, kann das sogar zum Erlöschen der Betriebserlaubnis führen. Bei ungünstigen Einbauverhältnissen sind deshalb klei­ nere, leistungsschwächere Lautsprecher mit schlechterem Klang­ bild einzubauen.

Es sind bereits dynamische Lautsprecher bekannt, bei denen versucht wurde, zwecks Verringerung der Einbautiefe, eine Ausrüstung mit innerhalb der Konusmembran sitzenden Magneten vorzunehmen. Derartige Lautsprecher erwiesen sich jedoch in der Klangabstrahlung als ungenügend, weil der Magnet und die zugehörigen Magnetpole den in der Konusmembran liegenden Raum größtenteils selbst einnehmen. Bei leistungsstärkeren Laut­ sprechern stand der Magnet mit seinen Abschirmungen auch mei­ stens über den Öffnungsrand der Konusmembran nach außen vor, so daß der Vorteil der geringeren Einbautiefe dann wieder auf­ gehoben war, wenn nach vorne aus dem Lautsprecher vorstehende Teile nicht in Kauf genommen werden konnten. Dies ist z. B. der Fall, wenn die Schallöffnung des eingebauten Lautsprechers mehr oder weniger bündig in der Einbauebene liegen soll und eine gewölbte Abdeckung aufgrund der Einbauverhältnisse nicht anwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dynami­ schen Lautsprecher zu schaffen, der geringe Einbautiefe auf­ weist und dennoch gehobenen Ansprüchen an die Klangwiedergabe genügt, wobei der Schalldruckverlauf einen Übertragungsbereich von ca. 60 Hz bis ca. 15 kHz abdecken soll.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß der Dauermagnet einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser der Schwingspule ist und der so angeordnet ist, daß er wenigstens teilweise in die Schwingspule ein­ taucht.

Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Magnet­ einrichtung eines Lautsprechers ermöglicht eine äußerst flache Bauweise mit geringer Einbautiefe. Der Magnetkreis kann so klein gehalten werden, daß ein zur Wiedergabe tiefer Frequen­ zen erforderlicher Hub der Schwingspule von ca. ± 5 mm (ins­ gesamt etwa 10 mm) bei etwa 60 Hz erreicht wird. Somit kann gerade für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, bei denen regel­ mäßig geringer Einbauraum zur Verfügung steht, ein leistungs­ starker Lautsprecher verwendet werden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß am Laut­ sprecherchassis ein Kühlkörper angeordnet ist, der einen gegen die Konusmembran vorstehenden Mittelzapfen hat, welcher im Zentrum der Konusmembran von hinten durch ein Loch in der Ko­ nusmembran ragt und daß der Dauermagnet als auf dem Mittel­ zapfen sitzender Ring ausgebildet ist.

Der Kühlkörper erfüllt in vorteilhafter Weise gleichzeitig die Funktion eines Trägers für die Magneteinrichtung, die den Dauermagneten sowie sein Magnetpole ausbildende Elemente, z. B. Polplatten und Magnetjoch, umfaßt. Dies trägt zusätzlich dazu bei, die Bauabmessungen des Lautsprechers besonders gering zu halten.

Darüber hinaus kann der Kühlkörper mit Vorteil auch der Ausbildung einer Abschirmung des Dauermagneten dienen.

Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Magnetpole den als Ring ausgebildeten Dauermagneten zwischen sich aufnehmende, auf dem Mittelzapfen sitzende Ringteile sind, von denen der dem freien Ende des Mittelzapfens benach­ barte erste Ringteil ein Joch aufweist, dessen freies Schen­ kelende der Umfangsfläche des zweiten Ringteiles gegenüber­ steht, wobei der Luftspalt zwischen dem Schenkelende und der Umfangsfläche ausgebildet ist.

Eine besonders geringe Bauabmessung, die außerdem auch zu einer bedeutsamen Verringerung des Lautsprechergewichtes führt, wird durch die Verwendung besonderer Magnetwerkstoffe erreicht, die äußerst hohe Magnetkräfte erzeugen können und deshalb gegenüber Magneten aus herkömmlichen, z. B. Ferro­ magnetwerkstoffen, geringere Abmessungen aufweisen können.

Ein bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher bevorzugt ver­ wendeter Magnetwerkstoff ist Neodym. Gegenüber herkömmlichen Magnetkreisen mit einem Dauermagnet aus Ferromagnetwerkstoff hat der besondere Werkstoff Neodym den Vorteil, daß die Bau­ abmessungen bei sonst gleichen Parametern erheblich geringer sein können. So ist z. B. der Durchmesser eines herkömmlichen Magnetkreises gegenüber dem Durchmesser eines Magnetkreises des erfindungsgemäßen Lautsprechers mindestens um einen Faktor 2 größer und würde den erforderlichen Hub für die Wiedergabe tiefer Frequenzen nicht mehr ermöglichen.

Weil auch bei dem erfindungsgemäßen Lautsprecher in der Konusmembran Einbauten unumgänglich sind, die selbst bei ge­ ringstmöglicher Dimensionierung dennoch die Abstrahlung hoher Frequenzen nachteilig beeinträchtigen können, ist zur Verbes­ serung der Abstrahlung mittlerer bis hoher Frequenzen nach einer zweckmäßigen Weiterbildung vorgesehen, daß an dem Mit­ telzapfen ein in der Konusmembran befindlicher Hochtonlaut­ sprecher befestigt ist.

Der Hochtonlautsprecher ist problemlos mit seiner Abschir­ mung auf der Abschirmung des Tieftönermagneten - bei dem er­ findungsgemäßen Lautsprecher ist diese Abschirmung der Mit­ telzapfen des Kühlkörpers - montierbar.

Geringstmögliche Bauhöhe des Hochtonlautsprechers wird da­ durch ermöglicht, daß ein Kalottenhochtöner verwendet wird, der sich durch besonders flache Bauweise auszeichnet. Der er­ findungsgemäße Lautsprecher hat somit auch den Vorteil, daß er eine praktisch als "Zweiwegsystem" arbeitende Einheit ist.

Weiterhin zeichnet sich der Lautsprecher dadurch aus, daß die Konusmembran im Zentrum einen in Verlängerung des Loches in der Konusmembran nach innen vorstehenden hülsenförmigen Schwingspulenkörper aufweist, der den Mittelzapfen umgibt und auf dem die Schwingspule angeordnet ist.

Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, die Einbautiefe des Lautsprechers zu verringern, da die Tiefe der Konusmembran auf das notwendige Maß beschränkt bleibt und das Chassis, das die Konusmembran trägt, relativ dicht an der äußeren Spitze der Konusmembran vorbeigeführt werden kann.

Im Übergangsbereich zwischen der Konusmembran und dem im Zentrum der Konusmembran angeordneten Schwingspulenkörper ist ein Dämpferelement angelenkt, welches den Schwingspulenkörper zentriert und Hubbewegungen dämpft. Das Dämpferelement ist mit dem Chassis verbunden. Das Dämpferelement ist in vorteilhafter Weise eine Scheibe, in die konzentrische Wellen eingeformt sind, deren Abmessungen (Amplituden) von innen (Anlenkung am Schwingspulenkörper) nach außen (Anlenkung am Chassis) zu­ nehmen.

Die ungleichmäßige Wellung hat gegenüber bekannter, gleichmäßiger Wellung den Vorteil, verbesserte Federwirkung bei gleichwertiger Zentriereigenschaft zu bieten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Seitenansicht eines Lautsprechers, teilweise im Schnitt. Im Lautsprecherchassis 10 ist eine Konusmembran 8 mittels der äußeren Membraneinfassung 11 befestigt. Im Zentrum der Konusmembran befindet sich ein Loch 12, das zum Inneren der Konusmembran hin durch einen hülsenförmigen Schwingspulenkörper 5 verlängert ist. Im Übergangsbereich zwischen Konusmembran 8 und Schwingspulen­ körper 5 ist der Schwingspulenkörper über ein zentrierendes Dämpferelement 9 mit dem Chassis 10 verbunden. Das Dämpfer­ element 9 weist die hier im Schnitt sichtbaren konzentrisch verlaufenden, eingeformten Wellen auf, deren Abmessungen (Amplituden) von innen (Anlenkung am Schwingspulenkörper 5) nach außen (Anlenkung am Chassis 10) zunehmen. Mittels einer angedeuteten Verschraubung 13 ist ein Kühlkörper 2 mit dem Chassis 10 verbunden. Der Kühlkörper 2 weist einen Mittelzap­ fen 14 auf, der sich durch das Loch 12 in die Konusmembran 8 hinein erstreckt. Auf dem Mittelzapfen sitzt ein als Ring ausgebildeter Dauermagnet 1 aus Neodym. Die Magnetpole sind als den Dauermagneten 1 zwischen sich aufnehmende, auf dem Mittelzapfen 14 sitzende Ringteile 3 und 15 ausgebildet, von denen der dem freien Ende 16 des Mittelzapfen 14 benachbarte erste Ringteil 15 ein Joch 17 aufweist, dessen freies Schen­ kelende 6 der Umfangsfläche 18 des zweiten Ringteiles 3 ge­ genübersteht, wobei der Luftspalt 19, in dem eine auf dem Schwingspulenkörper 5 befindliche Schwingspule 4 Hubbewegungen ausführt, zwischen Schenkelende 6 und Umfangsfläche 18 aus­ gebildet ist. Mit 20 ist ein vor das freie Ende 16 des Mittel­ zapfens 14 mittels der angedeuteten Schraube 21 gesetzter Ka­ lottenhochtöner bezeichnet.

Claims (9)

1. Dynamischer Lautsprecher, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einem Lautsprecherchassis, das eine Konusmembran trägt, in deren Mitte eine Hubbewegungen ausfüh­ rende Schwingspule sitzt, die in einen Luftspalt zwischen Magnetpolen eines Dauermagneten eingreift, der in der Konus­ membran an der Seite des Schallaustritts angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (1) einen Durchmesser aufweist, der klei­ ner als der Durchmesser der Schwingspule (4) ist und der so angeordnet ist, daß er wenigstens teilweise in die Schwing­ spule (4) eintaucht.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Lautsprecherchassis (10) ein Kühlkörper (2) angeordnet ist, der einen gegen die Konusmembran (8) vorstehenden Mit­ telzapfen (14) hat, welcher im Zentrum der Konusmembran (8) von hinten durch ein Loch (12) in der Konusmembran (8) ragt und daß der Dauermagnet (1) als auf dem Mittelzapfen (4) sit­ zender Ring ausgebildet ist.

3. Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole den als Ring ausgebildeten Dauermagneten (1) zwischen sich aufnehmende, auf dem Mittelzapfen (14) sit­ zende Ringteile (3, 15) sind, von denen der dem freien Ende (16) des Mittelzapfens (14) benachbarte erste Ringteil (15) ein Joch (17) aufweist, dessen freies Schenkelende (6) der Um­ fangsfläche (18) des zweiten Ringteiles (3) gegenübersteht, wobei der Luftspalt (19) zwischen dem Schenkelende (6) und der Umfangsfläche (18) ausgebildet ist.

4. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Neodym als Werkstoff für den Dauermagneten (1).

5. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Mittelzapfen (14) ein in der Ko­ nusmembran (8) befindlicher Hochtonlautsprecher befestigt ist.

6. Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtonlautsprecher ein Kalottenhochtöner (20) ist.

7. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusmembran (8) im Zentrum einen in Verlängerung des Loches (12) in der Konusmembran (8) nach in­ nen vorstehenden hülsenförmigen Schwingspulenkörper (5) auf­ weist, der den Mittelzapfen (14) umgibt und auf dem die Schwingspule (4) angeordnet ist.

8. Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingspulenkörper (5) mit­ tels eines zentrierenden Dämpferelementes (9) mit dem Chassis (10) verbunden ist.

9. Lautsprecher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpferelement (9) eine Scheibe ist, in die konzentri­ sche Wellen eingeformt sind, deren Abmessungen (Amplituden) von innen (Anlenkung am Schwingspulenkörper 5) nach außen (An­ lenkung am Chassis 10) zunehmen.