DE69616989T2

DE69616989T2 - Adapterring für audioschwingspule

Info

Publication number: DE69616989T2
Application number: DE69616989T
Authority: DE
Inventors: Proni Lucio
Original assignee: JL Audio Inc
Current assignee: JL Audio Inc
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: US5734734A; EP0812521A4; EP0812521A1; DE69616989D1; WO1997024906A1; EP0812521B1; US6088466A; US6118884A

Description

Hinterrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Lautsprechern und insbesondere einen Schwingspulenadapterring zur Verbindung von Konus und Spinne, um eine erhöhte Festigkeit und einen erhöhten Wirkungsgrad zu erhalten.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Mit Bezug auf Fig. 1 umfaßt ein konventioneller Lautsprecher 20 im allgemeinen einen Stützrahmen 22, einen Konus 24, eine Staubkappe 26, die den Konus quer überspannt, ein Aufhängungssystem, eine Schwingspule 40, einen Schwingspulenträger/-wickelkern 43 und einen belüfteten Polschuh 41. Die Schwingspule 40 ist um den Schwingspulenwickelkern 43 gewickelt, so daß ein ringförmiger Magnetspalt zwischen einer oberen Platte 37 und dem Magnet und der Schwingspule 40 gebildet ist. Der magentische Kreis durchläuft den Schwingspulenwickelkern 43 in diesem Spalt geradlinig zyklisch oder verschiebt ihn. Bei dem konventionellen Lautsprecher ist die kegelförmige Membran (Konus 24) an ihrem unteren Ende an dem Schwingspulenwickelkern oberhalb der Spule 40 und an ihrem oberen Ende an dem Rahmen befestigt. Ein Aufhängungssystem mit zwei Elementen verbindet den Rahmen mit dem oberen Ende des Konus bzw. den Rahmen mit dem Schwingspulenwickelkern.
Das Aufhängungssystem des Lautsprechers umfaßt normalerweise zwei Elemente, die Umrandung 28 (obere oder äußere Aufhängung) und die Spinne 38 (untere oder innere Aufhängung). Die Umrandung 28 ist eine mechanische Vorrichtung, die den äußeren Rand der Membran/des Konus des Lautsprechers hält und häufig als "Wulst" bezeichnet wird. Die Umrandung umfaßt typischerweise eine einzige, große, halbkreisförmige Wellung, die entweder aus Gummi, gepreßtem Schaumstoff oder einem ähnlich behandelten, textilen Material hergestellt ist. Umrandungen können auch aus einigen anderen Materialien hergestellt werden, einschließlich gewelltem Gewebe, Papier, Kunststoff, usw. Ein Zweck der Umrandung ist es, zum zentrierten Halten des Konus 24 beizutragen und einen Teil der Rückstellkraft zu liefern, die die Schwingspule in dem zwischen dem Polschuh und der oberen Platte des Lautsprechers gebildeten Spalt zu halten. Die Umrandung bietet auch einen gedämpften Abschluß für den Rand des Konus. Die Wahl der Dicke und der Art des Materials zum Bau der Umrandung kann das Verhalten des Lautsprechers stark verändern.
Gewöhnlich ist eine Spinne 38 aus einem behandelten, gewellten und textilen Material aufgebaut. Die Spinne 38 umfaßt ein unteres/inneres Aufhängungselement, das dazu beiträgt, die Schwingspule konzentrisch zu dem Polschuh zu halten. Die Spinne erzeugt außerdem einen Teil der Rückstellkraft, die die Schwingspule innerhalb des Spaltes hält. Die Steifigkeit der Spinne kann somit die Resonanz des Lautsprechers stark beeinflussen. Die Spinne bietet zudem eine Barriere, um Fremdpartikel von dem Spaltbereich fern zu halten.
Zusätzlich zur Steuerung der linearen Bewegung des Konus wirkt die Umrandung, ebenso wie die Spinne, als eine Hauptzentrierkraft für die Schwingspule des Lautsprechers. Die Schwingspule umfaßt im allgemeinen eine Wicklung, die durch einen zylindrischen Schwingspulenwickelkern konzentrisch getragen wird. Die von dem Wulst und der Spinne ausgeübte Zentrierkraft verhindert, daß die Schwingspule und der Wickelkern gegen den Polschuh bzw. die obere Platte schwingt oder daran reibt. Ein Schwingen ist unerwünscht, da es hörbare Geräusche verursachen und/oder den Antrieb beschädigen kann.
Oft kann die Konstruktion eines Lautsprechers am besten dadurch optimiert werden, daß eine Schwingspule mit kleinerem Durchmesser verwendet wird. Der Aufbau mit kleinerer Schwingspule bringt jedoch gewisse Probleme mit sich, insbesondere bei der Entwicklung von Lautsprechern zur Wiedergabe niederer Frequenzen. Daher sind bei Lautsprechern mit großem Durchmesser (typischerweise 10 Zoll und darüber) Systeme mit kleiner Schwingspule nicht gebräuchlich. Wenn überhaupt, so gibt es entsprechend wenige Konusse, die für den Spulenwickelkern mit kleinerem Durchmesser gefertigt werden. Um ein kleines Schwingspulensystem einzubauen, muß der Konus speziell entworfen, angepaßt oder überarbeitet werden.
Ein Nachteil, einen Konus direkt an eine kleinere Schwingspule anzupassen, besteht darin, daß eine relativ kleine Klebestelle erzeugt wird. Da der Durchmesser der Schwingspule wesentlich kleiner ist, ist der Umfang der Klebeverbindung drastisch verringert. Der Konstrukteur muß daher die Möglichkeit eines mechanischen Schadens berücksichtigen, da die Spannungsverteilung um die Klebestelle hoch ist. Da auch die Spinne an dieser kritischen Verbindungsstelle angreift, erhöht sich zudem die Spannung der Spinnenverbindung, wodurch noch eine weitere, mögliche Fehlerquelle erzeugt wird.
Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit kleineren Schwingspulen tritt bei der Verwendung von Polbelüftungen auf. Polbelüftungen umfassen Löcher, die innerhalb der Antriebsstruktur direkt durch den Polschuh gebohrt sind. Diese Belüftungen werden verwendet, um einen Luftdruck abzubauen, der sich unterhalb der Staubkappe aufbaut. Ohne eine Polbelüftung können sich hörbare Geräusche einstellen, wenn bei großen Auslenkungen des Konus die eingeschlossene Luft zu entweichen versucht. Werden jedoch Schwingspulen mit Meinem Durchmesser verwendet, so ist die Menge an Metall in dem Polschuh sehr begrenzt. Diese Menge an Stahl kann nur einen begrenzten Betrag des magnetischen Flusses liefern. Folglich kann bei Verwendung eines Polschuhs, bei dem große Mengen an Metall für Polbelüftungen entfernt sind, die Leistungsfähigkeit des magnetischen Kreises grundlegend verändert sein.
Ein belüfteter Polschuh beeinflußt außerdem das thermische Verhalten des Lautsprechers. Der in dem Polschuh enthaltene Stahl sorgt für die Schwingspule für eine wirksame Wärmesenke. Die maschinelle Einarbeitung einer Polbelüftung in den Polschuh erhöht den Wärmewiderstand der Wärmesenke, was zur Folge hat, daß das Leistungsverarbeitungsvermögen des Lautsprechers verringert wird.
Die mechanische Unversehrtheit der Spinne ist bei Verwendung einer kleinen Schwingspule ebenfalls gefährdet. Spinnen werden typischerweise aus harzbehandelten Textilmaterialien hergestellt. Mit kleiner werdendem inneren Durchmesser der Spinne schneiden immer weniger Materialfasern den Ausschnitt. Da die Klebeverbindung auf diesem kleinen Umfang liegt, wird sehr wenig Spinnenmaterial erfaßt. Dies setzt das Spinnenmaterial unter größere Spannungen als es normalerweise der Fall ist. Dieser Zustand hoher Spannung könnte ein vorzeitiges Ermüden der Spinne selbst verursachen. Da die Aufgabe der Spinne typischerweise darin besteht, die sich bewegende Baugruppe zu zentrieren und eine Bewegung des Konus bei den Extrema der Auslenkung zu begrenzen, könnte eine beschädigte Spinne einen Totalausfall verursachen.
Der Schwingwiderstand ist ebenfalls beeinträchtigt, wenn Schwingspulen mit kleinerem inneren Durchmesser verwendet werden. Das Schwingen in einem Lautsprecher beschreibt die in der vertikalen Ebene um einen auf ihrer Bewegungsachse angeordneten Punkt schwenkende Bewegungsvorrichtung. Mit zunehmendem inneren Durchmesser der Spinne muß sich das Material entlang dem inneren Durchmesser immer stärker durchbiegen, wenn die bewegende Baugruppe um einen gegebenen Betrag schwenkt (wie während des Schwingens). Folglich wird eine Spinne mit größerem inneren Durchmesser schwingungssteifer sein, weil mehr Energie erforderlich ist, um eine gegebene Winkeländerung hervorzurufen. Daraus folgt, daß die Verwendung einer kleinen Schwingspule und somit einer Spinne mit kleinerem inneren Durchmesser einen gegebenen Lautsprecher empfindlicher gegenüber Schwingungsproblemen macht.
Das System mit kleinerer Schwingspule beeinflußt zudem die Gesamtfestigkeit des Konus. Mit zunehmender Verkleinerung der Schwingspule vergrößert sich der Konuswinkel (unter Verwendung einer vertikalen Bezugsachse), was eine Abflachung des Konus bewirkt. Indem der Konus beginnt, flacher zu werden, sinkt seine mechanische Festigkeit. Eine Vergrößerung des Konuswinkels erhöht die Wahrscheinlichkeit hörbarer Qualitätseinbußen aufgrund der Durchbiegung des Konus. Normalerweise besteht die einzige verfügbare Möglichkeit, eine Durchbiegung des Konus zu verhindern, darin, die Konusdicke und/oder die Konustiefe zu erhöhen. Dies verkleinert den Konuswinkel und erzeugt eine steilere Konuswand. Diese Lösungen sind jedoch nicht erwünscht, da eine Vergrößerung der Konustiefe eine größere Rahmentiefe erfordert, und die Verwendung eines dickeren Konus fügt der sich bewegenden Struktur Masse hinzu. Darüber hinaus erfordern dickere Konusse und tiefere Rahmen eine spezielle Bearbeitung und machen die Einbautiefe des Lautsprechers für bestimmte Anwendungen uninteressant.
Verschiedene Lautsprecherkonstruktionen sind im Stand der Technik erwogen worden, um die Leistungsfähigkeit des Lautsprechers und Stabilisierung des Konus/der Membran des Lautsprechers zu verbessern und/oder den Herstellungsprozesses zu vereinfachen. Keine dieser Referenzen löst jedoch diese zuvor erwähnten Probleme. Mitobe (US-Patent Nr. 5 111 510) offenbart zum Beispiel einen Lautsprecher und ein Herstellungsverfahren dafür, mit einer Membran, die mit einem ersten Rahmenstück einteilig verbunden ist, und einer Antriebseinheit, die mit einem zweiten Rahmenstück einteilig verbunden ist. Saiki et al (US-Patent Nr. 5 371 805) offenbart einen Lautsprecher sowie ein Lautsprechersystem, in dem dieser verwendet wird, mit einer an einem ersten Umfang eines Randteils befestigten Membran und einem an einem zweiten Umfang eines Randteils befestigten Rahmen. Scholz (US-Patent Nr. 5 323 469) offenbart einen konischen Lautsprecher, der ein konisches Stabilisierungselement aufweist, das zwischen einer Unterseite einer Lautsprechermembran und einer äußeren Oberfläche eines Trägers einer bewegenden Lautsprecherspule eingefügt ist. Kreitmeier (US-Patent Nr. 5 424 496) offenbart einen elektromagnetischen Wandler, der ein inneres Magnetsystem, eine sich bewegende Spule und einen röhrenförmigen Abschnitt aufweist. Kreitmeier (US-Patent Nr. 4 764 968) offenbart eine scheibenähnliche Membran, die aus einem konischen Kunststoffilm gemacht und mit Trageteilen versehen ist, die in Vakuumformtechnik hergestellt sind und die sich bis zu der scheibenähnlichen, schallabstrahlenden Schicht erstrecken. Die US-A-4 387 275 offenbart einen Lautsprecher, in dem ein Schwingspulenträger über einen mechanischen Filter mit Vibrationsteilen verbunden ist, um mit Hilfe des mechanischen Filters das Wiedergabefrequenzband in einem vorbestimmten Bereich zu begrenzen. Eine pneumatische Aufhängung V wird als mechanischer Filter verwendet, um selbst bei längerer Benutzung die Vibrationen in dem Wiedergabeband zu beseitigen.
Die US-A-4 680 800 offenbart einen Lautsprecher mit einer sich bewegenden Spule, mit einer Schwingspule, die um einen Wickelkern gewickelt ist und eine daran befestigte Membran sowie eine hintere oder untere Aufhängungsspinne aufweist. Ein Ring ist in dem Schwingspulenwickelkern eingebaut und so beschaffen, daß er die untere Aufhängungsspinne mit dem Schwingspulenwickelkern verbindet und in bezug auf die Schwingspule exakt positioniert. Über den Ring kann auch die Membran an den Spulenwickelkern zusammen mit der Staubkuppel angeschlossen werden.
Kobayashi schließlich (US-Patent Nr. 4 118 605) offenbart eine Spulenbefestigungsstruktur, mit einem zylindrischen Teil, um dessen einen Endbereich ein Rand einer Membran befestigt ist, einem inneren Umfangsrandbereich, an dem ein Dämpfer abnehmbar befestigt ist, und einem gegenüberliegender Endbereich, um den eine Spule vorgesehen ist. Kobayashi stellt jedoch keine Struktur zum Abbau des Luftdrucks unterhalb der Staubkappe oder eine Struktur zur Erzeugung einer sicheren Verbindung zwischen der Membran/dem Konus, der Spinne, und/oder der Schwingspule bereit. Im Gegensatz dazu ist die vorliegende Erfindung auf einen Adapterring gerichtet, dessen Struktur eine stärkere Klebeverbindung zwischen dem Konus, der Spinne und dem Schwingspulenträger oder - wickelkern ermöglicht, sowie auf ein Mittel zum Abbau des aufgebauten Luftdrucks.
Die durch die vorliegende Erfindung betrachteten Probleme werden durch den Stand der Technik weder gelöst noch angesprochen. Daher besteht weiterhin Bedarf an einem Lautsprecher, der verbesserte strukturelle Verbindungen zwischen dem Lautsprecherkonus, der Spinne und dem Schwingspulenwickelkern bieten kann, so daß die Verwendung kleinerer Schwingspulensysteme ermöglicht wird und eine Belüftung in dem Lautsprecher ohne Leistungsverlust bereitgestellt wird. Die vorliegende Erfindung begegnet dem Bedarf auf diesem Gebiet, indem ein Schwingspulenadapterring bereitgestellt wird, der eine erhöhte Stabilität mit dem Lautsprecherkonus, der Spinne und dem Schwingspulenwickelkern aufweist und der den zuverlässigen Einsatz kleinerer Schwingspulen in Lautsprecherausführungen, einschließlich Niederfrequenzlautsprechern, ermöglicht. Die vorliegende Erfindung begegnet auch dem Bedarf an einer verbesserten Belüftung.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt einen Lautsprecher bereit, umfassend:
einen Rahmen, einen magnetischen Kreis, einen Schwingspulenwickelkern, der eine Schwingspulenwicklung trägt, eine untere Aufhängung, die mit dem Rahmen verbunden ist, und eine Membran, die mit dem Rahmen verbunden ist;
einen Adapterring, mit:
i) einer Buchse, die eine Wand hat, welche ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine innere, ein hohles Inneres definierende Oberfläche und eine äußere, von der inneren Oberfläche beabstandete Oberfläche aufweist; wobei
ii) der Schwingspulenwickelkern innerhalb des hohlen Inneren der Buchse aufgenommen und mit der inneren Oberfläche der Wand verbunden ist;
iii) die untere Aufhängung und die Membran mit der äußeren Oberfläche der Wand verbunden ist; und
iv) die Wand der Buchse wenigstens einen Durchlaß ausgebildet hat, der zwischen ihrer inneren Oberfläche und ihrer äußeren Oberfläche zum Durchlaß von Luft angeordnet ist.
Aus dieser Konstruktion ergeben sich zahlreiche Vorteile.
a) Sie ermöglicht die Verwendung relativ kleiner Schwingspulen in Tieftönern.
b) Sie beseitigt die Notwendigkeit, Polbelüftungen in die Polschuhe von Lautsprechern einzuarbeiten.
c) Sie ermöglicht die Verwendung einer Spinne mit größerem inneren Durchmesser, die schwingungssteifer ist.
d) Sie ermöglicht die Reduzierung des Konuswinkels für eine gegebene Schwingspulengröße, um den Konus zu stärken.
e) Sie beseitigt die Notwendigkeit, die Spinne und den Konus an den Schwingspulenwickelkern anzukleben.
f) Sie ermöglicht es, daß der Konus die Spinnenaufhängung mechanisch sperrt und sichert.
g) Sie reduziert die Anzahl der Schwachstellen in einem Lautsprecher und die Wahrscheinlichkeit eines Lautsprecherdefekts.
h) Sie ermöglicht es, den Konus weiter außen von dem Schwingspulenwickelkern zu befestigen, um den vertikalen Winkel des Konus und somit dessen Festigkeit zu erhöhen.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ein Lautsprecher, der einen Konus, eine Staubkappe, einen das obere Ende des Konus tragende Rahmen, einen Schwingspulenwickelkern, eine um den Wickelkern gewickelte Schwingspule, einen an den Wickelkern montierten Adapterring, eine untere Aufhängung (Spinne), die an einem Ende mit dem Rahmen und an dem anderen Ende mit dem Adapterring verbunden ist, um das Schwingspulensystem zu zentrieren, und einen magnetischen Kreis mit wenigstens einem Magnet, einer Frontplatte, einer Rückplatte und einem Polschuh umfaßt. Der Adapterring umfaßt eine im wesentlichen zylindrische Buchse, die so beschaffen ist, daß sie über den Schwingspulenwickelkern passt und den Lautsprecherkonus/die Lautsprechermembran und die Spinnenaufhängung sichert und befestigt. Der Adapterring hat vorzugsweise entlang seines unteren Umfangsrandes einen Flansch ausgebildet, der genügend Oberflächenbereich aufweist, um den Lautsprecherkonus und die Spinne aufzunehmen, abzustützen und anzukleben. Da dieser Flansch als eine horizontale Plattform zur Abstützung der Spinne dient, wird er auch als Spinnenplateau bezeichnet. Das Spinnenplateau stabilisiert und erhöht die Gesamtfestigkeit des Konus, so daß die Durchbiegung minimiert wird und eine insgesamt verbesserte Leistung und Festigkeit erzeugt wird. Dieses Plateau/dieser Rand liefert einen größeren Oberflächenbereich zum Ankleben der Spinne, was gegenüber einem direkten Ankleben an die vertikale Wand des Schwingspulenwickelkerns, wie es in dem US-Patent Nr. 4 764 968 gezeigt ist, vorteilhaft ist. Durch ein im wesentlichen horizontales Plateau zur Befestigung der Spinnenaufhängung können Klebstoffe sowohl auf die obere als auch auf die untere Seite der Spinne aufgetragen werden, um so den Klebekontaktbereich zu erhöhen. Der durch das Plateau gebildete zusätzliche Klebekontaktbereich sorgt für eine stabilere Spinnenbefestigung, so daß die Möglichkeit eines Schadens stark reduziert wird.
Das Plateau ist auch insofern nützlich für den Konus, als sie einen mechanischen Anschlag zur Aufnahme des unteren Randes des Konus sowie zum Festkleben des unteren Randes an dem Adapter bietet. Dies verstärkt die Verbindungsstelle zwischen dem Konus und dem Adapter, so daß die Zuverlässigkeit erhöht und die Wahrscheinlichkeit eines Schadens verringert wird. Wenn der Konus oben an der Spinne befestigt ist, ist die Spinne vollständig in einer Position festgelegt und gesichert, so daß diese Verbindungsstelle als eine mögliche Schwachstelle in dem Lautsprecher nahezu ausgeschlossen ist. Eine beträchtliche Reduzierung der Spannung an den Klebeverbindungen wird durch die Aufbau und das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwirklicht. Kurz, die Spannungsverteilung über die Verbindung ist günstiger, und die Stabilität ist durch das Spinnenplateau erhöht.
Der Adapterring weist zudem Belüftungsdurchlässe auf, die vertikal, von oben bis unten durch die Wand des Adapterrings gebohrt sind, um Druck, der sich in dem durch die Kappe und den Konus gebildeten Volumen aufgebaut hat, abzubauen. Diese Belüftungsdurchlässe der vorliegenden Erfindung beseitigen die Notwendigkeit, eine Polbelüftung in dem Polschuh vorzusehen. Der Verzicht auf die Polbelüftung reduziert Fertigungszeit und -kosten. Ein massiver Polschuh hat außerdem einen erhöhten Wirkungsgrad des magnetischen Kreises sowie einen thermischen Weg mit geringerem Wärmewiderstand für den Wärmetransport von der Schwingspule zur Folge. Eine Verbesserung des Wärmeabtransports von der Schwingspule erhöht die Nennleistung des Antriebs, wodurch der Lautsprecher zuverlässiger wird. Es wurde festgestellt, daß Luft geräuschlos von dem arenaförmigen Bereich unter der Kappe entweichen kann, wenn eine sehr poröse Spinne mit den Belüftungsdurchlässen kombiniert wird.
Der Adapterring bildet einen inneren Durchmesser, der den Schwingspulenwickelkern aufnehmen kann, um den Adapterring an den Lautsprecher zu montieren. Dementsprechend ist der Zylinder so dimensioniert, daß er zu dem Schwingspulenwickelkern paßt. Ein innerer Klebeflansch ist entlang der inneren Wand und des Bodens des Adapterrings gebildet. Wenn der Adapterring über dem Schwingspulenwickelkern angebracht wird, verbleibt ein Spalt zwischen der inneren Wand des Rings und dem Schwingspulenwickelkern. Dieser Spalt wird mit Klebstoff gefüllt, um den Adapterring an den Schwingspulenwickelkern zu kleben. Alternativ dazu kann der Schwingspulenwickelkern einen Anschlag aufweisen, der von dem Wickelkern hervorsteht, um den Adapterring in einer Position festzulegen.
Das Spinnenplateau des Adapterrings kann auch wenigstens einen Leitungskanal oder Schlitze in dem inneren Klebeflansch entlang seines Umfangrandes enthalten, um Kanäle zur Durchführung von Lautsprecherkabeln wie der nach außen führenden Leitung zu bilden, wenn der Adapter an dem Wickelkern montiert ist. Alternativ dazu kann das Kabel durch einen der Belüftungsdurchlässe geführt werden. Der Ring kann zur Erhöhung der Oberflächenspannung beim Auftragen von Klebstoffen auch mit einer texturierten oder gerippten Oberfläche versehen sein.
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf Lautsprecher beschrieben ist, die kleine Schwingspulen haben, kann der Schwingspulenadapterring zur Verbesserung der Leistung und Stabilität in andere Lautsprecher eingebaut werden.
Die Erfindung wird im folgenden ausführlich mit bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

- Fig. 1 einen Querschnitt eines Lautsprechers nach dem Stand der Technik; Fig. 1A eine Veranschaulichung der Vergrößerung des Konuswinkels beim Einbau der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von oben der bevorzugten Ausführungsform des Schwingspulenadapters der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von unten des Schwingspulenadapters der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4 ein Querschnitt der bevorzugten Ausführungsform des Lautsprechers und des Schwingspulenadapterrings der vorliegenden Erfindung, eingebaut in den Lautsprecher;
- Fig. 5 eine ebene Draufsicht des Schwingspulenadapterrings der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 5 des Schwingspulenadapterrings der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 der Fig. 5 einer Ausführungsform des Schwingspulenadapterrings;
- Fig. 8 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Lautsprechers der vorliegenden Erfindung mit einem Teilausbruch in dem Schwingspulenwickelkern, um Rillen auf der inneren Oberfläche des Schwingspulenwickelkerns darzustellen, wenn der Wickelkern und die Adapterringbaugruppe aus einem leitenden Material hergestellt sind; und
- Fig. 9 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Adapterrings der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in den Fig. 2-9 die bevorzugte Ausführungsform des Schwingspulenadapterrings 51 und des Lautsprechersystems 50 dargestellt, wobei der Adapterring 51 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Der Lautsprecher 50 der vorliegenden Erfindung enthält den Schwingspulenwickelkern 51 und umfaßt eine konusförmige Membran 24' (Konus), einen Rahmen 22', der das obere Ende des Konus 24' trägt, eine Schwingspule 40', die um einen Schwingspulenwickelkern 43' gewickelt ist, wobei der Schwingspulenwickelkern 51 oberhalb dem Wickelkern 43' montiert ist, eine obere Aufhängung 28', eine Spinne 38' und einen magnetischen Kreis. Die Spinne 38' ist an dem Adapterring 51 befestigt und angeklebt, um eine Zentrierkraft auf den Wickelkern 43' und die Schwingspule 40' auszuüben. Der magnetische Kreis umfaßt wenigstens einen Magnet 35', einen Polschuh 41', eine Frontplatte 37' und eine Rückplatte 33'. Zwischen der oberen Platte 37' und dem Polschuh 41 ist ein Magnetspalt vorhanden. Der Adapterring 51 und die Spinnenaufhängung zentrieren gemeinsam das Schwingspulensystem und den Wickelkern in diesem Spalt.
Der Schwingspulenadapterring 51 umfaßt eine Buchse, die im wesentlichen zylindrische Wände 52 aufweist und so beschaffen ist, daß sie gut sitzt und an die äußeren Umfangsränder des Schwingspulenwickelkerns 43' angepaßt ist. Mit Bezugnahme auf Fig. 9 kann der Adapterring alternativ dazu andere, wie etwa konische Formen aufweisen, ohne von dem Umfang und dem Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Wie in Fig. 6 zu sehen ist, bildet der Adapterring 51 einen ersten inneren Durchmesser D1, der dem Durchmesser/den Abmessungen des Schwingspulenwickelkerns 43' entspricht. Der erste innere Durchmesser D1 des Adapterrings 51 wird durch einen inneren Klebeflansch 58 gebildet. Ein zweiter innerer Durchmesser D2, der größer ist als der erste, wird durch das Innere der Wand 52a gebildet. Folglich existiert zwischen der inneren Wand 52a und der äußeren Wand des Schwingspulenwickelkerns 43' ein Spalt, wenn der Ring 51 eingebaut ist. Dieser Spalt wird mit Epoxyharz 60 aufgefüllt, um den Adapterring 51 an dem Schwingspulenwickelkern 43' zu befestigen.
Alternativ dazu könnte der Wickelkern 43' mit einem hervorstehenden Sockel hergestellt werden, auf dem der Adapterring sitzen und in seiner Position festgelegt sein würde. In dieser alternativen Ausführungsform hätte der innere Klebeflansch 58 Rillen 59 ausgebildet, die beim Drehen des Adapterrings mit dem hervorstehenden Sockel ineinandergreifen und ihn in seiner Position festlegen würden.
Der Adapterring 51 weist zudem Belüftungsdurchlässe 56 auf, die vertikal durch die zylindrischen Wände 52 gebohrt sind, um einen vollständigen Durchlaßweg zum Durchlaß der Luft aus dem Volumen der Staubkappe des Lautsprechers bereitzustellen. Das Volumen der Staubkappe wird durch die Konuswände 24' und die Staubkappe 26' gebildet. Die Belüftungsdurchlässe 56 verhindern, daß sich in diesem Volumen Druck aufbaut, so daß eine bessere Klangqualität erzielt wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird durch die Adapterringwände 52, den inneren Klebeflansch 58 und den Schwingspulenwickelkern 43' ein ringförmiger Spalt oder eine ringförmige Tasche zum Auffüllen mit Epoxyharz 60 gebildet. Dadurch wird der Ring 51 mit dem Wickelkern 43' verklebt.
Im folgenden wird auf die Fig. 6 bis 7 Bezug genommen, in denen ein Querschnitt des Adapterrings gezeigt ist, um die Belüftungsdurchlässe 56 und den inneren Klebeflansch 58 zu veranschaulichen. Die Durchlässe 56 sind durch Trennwände 57 voneinander getrennt. Die Trennwände 57 können abgeschrägt, sich verjüngend, planar oder anders gestaltet sein. Ausgewählte Trennwände 57' können, wie in Fig. 7 gezeigt ist, abgeschrägt sein, um Spannungen auf nach außen geführte Leitungen zu reduzieren, wenn sie durch den Adapter 51 geführt werden. Nach außen geführte Leitungen sind typischerweise brüchig, so daß ein Biegen der Leitungen um einen rechten Winkel die Gefahr von Brüchen erhöhen würde. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2-7 enthält der Adapterring 51 ein Mittel zur Führung der nach außen geführten Leitungen. Dieses Leitungsführungsmittel umfaßt vorzugsweise Schlitze 59, die an ausgewählten Stellen um den inneren Umfangsrand des inneren Klebeflansches 58 gebildet sind, so daß Leitungsführungskanäle gebildet werden, wenn der Adapterring 51 an den Schwingspulenwickelkern 43' montiert ist. Die Schlitze 59 sollten zu den abgeschrägten Trennwänden 57' ausgerichtet sein, so daß nach außen geführte Leitungen durch die Leitungskanäle und über die abgeschrägten Trennwände geführt werden können. Alternativ dazu können Leitungskanäle durch die Adapterringwände 52, das Plateau 54 oder den inneren Klebeflansch 58 gebohrt werden. Der Adapterring 51 kann aus jedem Kunststoff, Thermoplast, plastischen Polymer, Metall oder anderem verwendbaren Material hergestellt werden. Zur Fertigung des Rings 51 wird ein Spritzgußverfahren bevorzugt. Es sollte jedoch bedacht werden, daß jede Ausführungsform des Adapterrings einteilig mit dem Schwingspulenwickelkern 43' gefertigt werden kann, so daß der Adapterring metallisch sein würde. Der Ring 51 kann auch wenigstens einen Leitungskanal 55 zur Führung von Leitungen aufweisen.
Die Belüftungsdurchlässe 56 beseitigen die Notwendigkeit einer Polbelüftung 42, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die herkömmliche Polbelüftung 42 ist im Stand der Technik erforderlich, um Wärme abzuleiten und Luftdruck abzubauen, der sich in dem Kappenvolumen aufgebaut hat, das durch die Staubkappe 26 und den Konus 24 gebildet wird. Der Schwingspulenadapterring 51 der vorliegenden Erfindung beseitigt die Polbelüftung 42, indem Belüftungsdurchlässe 56 in den Adapterring 51 aufgenommen werden, wie oben dargelegt wurde. Die Belüftungsdurchlässe 56 umfassen Kanäle, die durchgehend von dem oberen Ende bis zu dem unteren Ende durch die zylindrische Wand 52 gebohrt sind. Indem die herkömmliche Polbelüftung 42 durch die Belüftungsdurchlässe 56 des Adapterrings ersetzt werden, wird die Bearbeitung der Polschuhstruktur 41 weniger, so daß Kosten reduziert werden. Auch erhöht ein massiver Polschuh 41 den Wirkungsgrad des magnetischen Kreises und bietet einen verbesserten Wärmeweg für den Wärmeabtransport von der Schwingspule. Durch die Berücksichtigung eines verbesserten Wärmeabtransports von der Schwingspule, kann der Antrieb bei einer höheren Nennleistung betrieben werden.
Mit Bezug auf die Fig. 2-8 weist der Adapterring 51 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zylindrische Wände 52 auf, die ein äußeres Spinnenplateau 54 bilden. Das Spinnenplateau 54 ist vorzugsweise eben oder im wesentlichen horizontal, so daß sie einen Flansch bietet, um die Spinne/die untere Aufhängung 38' und den Hals/den unteren Rand des Lautsprecherkonus 24' aufzunehmen und zu befestigen. Das Spinnenplateau 54 trägt vorzugsweise den inneren Rand der Spinne 38' und weist einen ausreichenden Oberflächenbereich zum Auftragen von Klebstoffen zwischen der Spinne 38' und dem Flansch 54 auf, um die Spinne dauerhaft ortsfest zu machen. Klebstoffe werden auch auf die obere Oberfläche der Spinne 38' aufgetragen, um den Hals des Konus 24' anzukleben. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, daß der Flansch 54 des Adapterrings 51 eine stabilere Befestigungsstruktur als die vertikale Oberfläche des Schwingspulenwickelkerns 43' aufweist. Darüber hinaus weist sie eine Struktur auf, die eine solche Verbindung zwischen Konus 22' und Spinne 38' ermöglicht, daß eine stabilere Verbindungsstelle erreicht wird. Dementsprechend liefert die Befestigung der Spinne 38' und des Konus 24' an dem Schwingspulenadapterring 51 entlang einer größeren, ebenen Umfangsfläche eine größere Kontaktfläche zum Aufbringen von Epoxyharz. Diese zusätzliche Kontaktfläche verringert die Spannung an den Klebestellen durch verbesserte Spannungsverteilung, so daß eine Erhöhung der Zuverlässigkeit erreicht wird. Alternativ dazu kann die Oberfläche des Spinnenplateaus 54 und/oder des gesamten Adapterringes 51 texturiert oder gerippt sein, um die Adhäsion zu erhöhen. Der Adapterring 51 und das Spinnenplateau 54 bieten außerdem einen mechanischen Anschlag für den unteren Rand des Konus 24', womit eine zuverlässigere Verbindungsstelle erzeugt wird. Wenn der Konus 24' oben an der Spinne 38' befestigt ist, ist die Spinne 38' vollständig ortsfest. Folglich ist die Verbindungsstelle Spinne/Konus/Schwingspule als mögliche Schwachstelle in dem Lautsprecher nahezu beseitigt.
Mit Bezug auf Fig. 4 weist der Schwingspulenadapterring 51 eine zusätzliche Spulenbefestigungshöhe auf, wodurch eine größere Klebekontaktfläche, insbesondere bei Schwingspulen mit kleinem Durchmesser, ermöglicht wird. Außerdem unterstützt der innere Klebeflansch 58 den Klebeprozeß, indem der Klebstoff aufgefangen und in Kontakt mit der Oberfläche des Spulenwickelkerns gehalten wird, so daß eine größere Menge an Klebstoff verwendet werden kann. Diese große Verbindungsstelle weist eine günstigere Spannungsverteilung um den Spulenwickelkern 43' auf, so daß die Befestigung zuverlässiger wird.
Der Schwingspulenadapter 51 ermöglicht die Verwendung einer gewellten Spinne 38', die im Bereich ihrer Mitte einen größeren inneren Durchmesser aufweist. Eine Spinne mit größerem inneren Durchmesser ist wegen der zusätzlichen Sicherheit, die durch den Schwingspulenadapterring 51 und das Spinnenplateau 54 geboten wird, mit der vorliegenden Erfindung verträglich. Das heißt, die Ermüdung der Spinne ist weniger ein Grund zur Sorge, da mehr Spinnenmaterial an die Klebestelle in einem Lautsprecher grenzt, der den Schwingspulenadapterring 51 verwendet. Wie erwähnt ist eine Spinne 38' mit einem größeren innerer Durchmesser biegesteifer gegenüber Schwingungen, die in einem Lautsprecher auftreten können. Durch die Verwendung des Adapterrings 51 wird die akzeptable Durchbiegung des Spinnenmaterials für ein gegebenes Ausmaß der Spulendrehung erhöht, wodurch die Spinne widerstandsfähiger gegen Ermüdung wird. Die durch den Adapterring 51 und die gewellte Spinne 38' gewonnene zusätzliche Stabilität macht den Lautsprecher solider und zuverlässiger. Die verbesserte Zentrierkraft ermöglicht engere Toleranzen in dem zwischen der oberen Platte 37' und dem Polschuh gebildeten Magnetspalt, so daß die Leistung des Lautsprechers verbessert wird. Die Aufrechterhaltung eines kleineren Magnetspalts erhöht die Antriebsstärke und verbessert den Transport von Wärmeenergie des Lautsprechers.
Der Adapterring 51 verschiebt den Berührungspunkt des unteren Konusrandes nach außen. Dadurch wird der Konuswinkel mit Bezug auf eine vertikale Achse erhöht, so daß eine höhere Stabilität und Festigkeit erzielt wird. Dadurch wird der Konus 24' nicht nur zuverlässiger stabilisiert, sondern kann auch aus einem dünneren Material gefertigt werden, wodurch die Masse des Konus und die hörbare Klangverfärbung reduziert wird.
Mit Bezug auf Fig. 8 kann der Schwingspulenwickelkern 43' Rillen 72 und 74 aufweisen, die entlang der inneren Wand, vorzugsweise von oben bis unten, ausgebildet sind. Die Rillen 72 und 74 liefern ein Mittel und eine Struktur, um eine etwaige Leitungsschleife, die sich ergeben kann, in dem Wickelkern 43' zu unterbrechen. Diese Rillen 72, 73 können insbesondere dann notwendig sein, wenn der Adapterring einteilig mit dem Wickelkern 43' gebildet ist und die Baugruppe Wickelkern-Adapterring elektrisch leitend ist. In Fig. 9 ist eine alternative Ausführungsform des Adapterrings gezeigt, bei der der Adapter konusförmig ist. Der konische Adapter 51' übt dieselben Funktionen aus wie der bevorzugte Adapter 51 und weist genauso ein Spinnenplateau 54', eine abgeschrägte Wand 52' sowie Belüftungsdurchlässe 56' auf. Um den Konus und die Spinne aufzunehmen und eine verbesserte Klebeoberfläche zu erhalten, ist in der alternativen Ausführungsform ebenfalls ein vertikaler Anschlag 55 enthalten.
Die vorliegende Erfindung wurde hier in der Ausführungsform gezeigt und beschrieben, die als am praktischsten und bevorzugt erachtet wird. Es ist jedoch klar, daß innerhalb des Umfangs der Erfindung davon abgewichen werden kann und daß sich der Fachmann offensichtliche Modifikationen ableiten kann.

Claims

1. Lautsprecher, umfassend:

einen Rahmen (22'), einen magnetischen Kreis, einen Schwingspulenwickelkern (43'), der eine Schwingspulenwicklung (40') trägt, eine untere Aufhängung (38'), die mit dem Rahmen verbunden ist, und eine Membran (24'), die mit dem Rahmen verbunden ist;

einen Adapterring (51), mit:

i) einer Buchse, die eine Wand (52) hat, welche ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine innere, ein hohles Inneres definierende Oberfläche und eine äußere, von der inneren Oberfläche beabstandete Oberfläche aufweist; wobei

ii) der Schwingspulenwickelkern (43') innerhalb des hohlen Inneren der Buchse aufgenommen und mit der inneren Oberfläche der Wand verbunden ist;

iii) die untere Aufhängung (38') und die Membran (24') mit der äußeren Oberfläche der Wand verbunden ist; und

iv) die Wand (52) der Buchse wenigstens einen Durchlaß (56) ausgebildet hat, der zwischen ihrer inneren Oberfläche und ihrer äußeren Oberfläche zum Durchlaß von Luft angeordnet ist.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, bei dem sich der wenigstens eine Durchlaß (56) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Wand (52) der Buchse erstreckt.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1, bei dem der wenigstens eine Durchlaß (56) eine Anzahl von Durchlässen aufweist, die entlang der Wand (52) der Buchse zueinander beabstandet sind.

4. Lautsprecher nach Anspruch 1, bei dem die Wand (52) der Buchse im wesentlichen zylindrisch ist, wobei der wenigstens eine Durchlaß (56) eine Anzahl von umfangsmäßig beabstandeten Durchlässen aufweist, die in der Wand ausgebildet sind.

5. Lautsprecher nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem sich ein Flansch (54) von der äußeren Oberfläche der Wand der Buchse radial nach außen erstreckt, wobei der Flansch mit der Membran (24') und der unteren Aufhängung (38') verbunden ist.