DE892145C - Zentriermembran, insbesondere fuer die Zentrierung akustischer Schwinger - Google Patents

Description

• Zentrierrnerabran, insbesondere für die Zentrierung akustischer Schwinger . Für mechanische Schwinger werden zur geraden Führung zentrierende Mittel erforderlich, die mit dem eigentlichen Schwinger gekoppelt werden. Es ist bekannt, dafür Körper, die aus zentrischen Membranen bestehen, zu verwenden.
• Bei mechanischen Schwingern, die zur Umformung von elektrischer Energie in Schall dienen, insbesondere Lautsprechern, müssen aus physikalischen Gründen-besonders hohe Anforderungen an derartige Zentriermeimbranen gestellt werden.
• Die wesentlichen Bedingungen sind: r. Die Membran muß bei einer Verschiebung ihres Zentralpunktes aus der Nullage in positiver oder negativer Richtung (beispielsweise durch die Schwingspule eines dynamischen Systems) sich weitgehend linear auf ihrer Zentrierachse bewegen, sofern die antreibende Energie der gleichen Bedingung genügt.
• z. Die Membran muß bei ihrer Auslenkung aus der Ruhelage in positiver oder negativer Richtung eine elastische Kraft entwickeln, die im allgemeinen eine Funktion des Beitrages der Auslenkung sein muß und proportional dieser sein soll, daher dein gehorcht. (k = Kraft, m = Masse, z = Ausschlagsweite, t = Zeit, a =elastische Kraft; das Vorzeichen ± bedeutet, daß die elastische Kraft bei k-positiven Werten negativ sein wird und bei k-negativen Werten positiv sein' wird.) In Ausnahmefällen kann zur Kompensation der durch den Feldverlauf des Magneten oder der durch die schallabstrahlende Membran bedingten nichtlinearen Verzerrungen auch eine zusätzliche Forderung auftreten, die Abweichungen von der proportionalen Auslenkung ergibt.
• 3. Die Dämpfung der Membran muß der Bedingung genügen, daß unter Beachtung der Kopplungsfaktoren des gesamtschwingenden Systems ein bestimmter- Wert weder unter- noch überschritten wird. Ferner muß die Dämpfung unter Umständen vor oder hinter der elastischen Kraft oder in gleichmäßiger Verteilung mit der elastischen Kraft der Membran wirksam werden.
• 4. Die Membranen sollen ihre Eigenschaften unabhängig von atmosphärischen oder mechanischen Einwirkungen über eine sehr, lange Zeitdauer beibehalten.
• Bei den bisher bekannten Zentriermembramen, die mit konzentrischen, kreisförmigen Rillen ohne besondere Beachtung einer bestimmten Querschnittslinie der Ri.llenform geprägt sind, werden die sich aus den vorstehenden Forderungen ergebenden Konstruktionsbedingungenteilweisei durch Materialeigenschaften, teilweise durch Formgebung nicht oder nur zum Teil erfüllt.
• Aufgabe der Erfindung ist -es daher, die genannten Bedingungen durch besondere Formgebung und Eigenschaften der Zentriermnembran in vollem Umfang zu erfüllen. Die Erfindung erreicht dies durch die Vereinigung folgender beider Merkmale, daß, a) die Zentriermembran derart geformt ist, daß ihre .radiale Querschnittslinie einer stehenden Sinuslinie entspricht, b) der Schwingungsbauch der letzten Sinuswelle ringförmig starr an dem mit seiner Achse senkrecht zur Nullebene der Sinuswellen angeordneten Schwingspulenkörper und der erste Schwingungsknoten der Sinras.welle starr am Lautsprecherkorb unmittelbar oder mittelbar befestigt ist.
• Theoretische Überlegungen haben ergeben, daß nur mit einem derartigen sinusförmigen Querschnitt einer Zentriermembran ein gleichmäßiges Ablaufen, der von dem bewegten Körper, z. B. der Schwingspule, angefachten Schwingungen. der Zentriermembran über ihre gesamte Fläche hinweg erreichbar isst und die in der Beschreibung angegebenen Bedingungen erfüllt werden können.
• Bei allen bisher bekannten Membranfarmen ist die Querschnittsform der konzentrischen Rillen nur nach der Forderung einer ausreichenden axialen Nachgiebigkeit der Membran mehr oder weniger schematisch gewählt worden, ausgehend von der im wesentlichen nur, statisch betrachteten Bedingung, daß die Zentriermembran einen axial bewegten Körper in allen Bewegungslagen möglichst zentrisch, d. h. ohne seitliche Auslenkungen und mit verhältnismäßig geringen Rückstellkräften, führen soll. In keiner, der Veröffentlichungen über Zentriermembranen ist die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis offenbart, daß nur mit einer bestimmten Quersehnittsform, nämlich mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen sinusförmigen Verlauf der Querasc nittslinie, unerwünschte dynamische Nebenwirkungen der mitschwingenden Membranmasse, die sich in Partialschwingungen und hierdurch verursachten Verzerrungen des Frequenzganges äußern, verhindert werden können. Mit einem Lichtblitz:stroboskop ließ sich in Vergleichsversuchen die Richtigkeit der theorletischen überlegungen und der Vorteil der nach der Vorschrift der Erfindung hergestellten Zentriermembran praktisch nachweisen. Abb. r zeigt eine Membran, die bereits mehrere Merkmale enthält.
• a) Die Membran besteht aus Textilgeweben oder gewirkten Textilfaseum, in die auf geeignete Weise Kunststoffe, wie z. B. Kunstharze, Celluloselösung, Polevinylchloridlösung usw., so eingebettet sind, daß die Gewebefaser von diesen Stoffen vollständig getränkt und umschlossen wird, ohne daß gleichzeitig die Porosität des Gewebes wesentlich beeinträchtigt wird.
• b) Der Zuführung des Stromes zur Schwingspule dienende Litzen sind auf gegenüberliegenden Seiten der Schwingspule radial in einem Winkel von rSo°' geführt und so in der Membran befestigt, daß sie der Bewegung der Membran zwangsläufig in allen Festlegungspunkten folgen. An Stelle dieser Z,uführungslitzeri kann auch in besonderen Fällen auf -die Membran ein Sektor aus leitendem Metall auf galvanischem oder mechanischen Wege aufgebracht werden. An sich ist es für Lautsprecherzentriermembranen bereits bekannt, die Stromzuführungen auf der Membran zu befestigen, jedoch hat man dabei die verwendeten Leiter in der üblichen Weise im Interesse einer guten Zugänglichkeit der Anschlüsse nebeneinander oder höchstens in einem Winkel von 90''°' zueinander angeordnet. Andererseits ist für Tauchspulen von Mikrophonen eine Anordnung der Zuführungsleitungen auf gegenüberliegenden Seiten der Spule, also unter z8o° zueinander bekannt, jedoch in der auch bei Lautsprechern meist gebräuchlichen Weise ohne Berührung mit der Mehran.
• c) Die in der Membran cingepreßte Schwingspule ist in dem napfförmigen Mittelteil der Schwingmembran so befestigt, daß sie den ringförmigen Schwingungsbauch- starr mit dem ebenfalls starren Spulenkörper verbindet. Der Schnitt durch die Membran ergibt die Sinuslini.e in der stehenden Welle, deren Schwingungsknoten fest mit dem Aufnahmering verbunden ist und deren Schwingungsbauch feist an der Schwingspule angebracht ist.
• Abb. 2 zeigt eine Ausbildung des in den Konushals hineinragenden Teils der Membran, der dazu dient, die Abs trahlungsegenschaften der mit der Schwingmembran gekoppelten Trichternxembran insbesondere im Bereich des hohen Frequenzen. zu unterstützen,. Dabei wird dieser parabelförmige Innenteil der Membran ganz oder teilweise durch eingelagerte, besonders harte Kunststoffe -zur Erfüllung dieser Aufgabe präpariert.
• Abb. 3 zeigt eine Ausbildung der Membran, die bezweckt, bei gleichmäßiger Einlagerung der Kunststoffe in die Gewebebahn zu erreichen, daß die elastische Linie gleichwertiger Punkte bei einer Bewegurig des Zentrums der Membran mit gleichen Krümmungen verläuft, d. h. die elastischen Kräfte gleichwertiger Linien sind gleich. Die Sinuslinie dieser Membran verläuft dabei in der Form einer zum Zentrum gedämpften abklingenden Welle.
• Abb. 4 zeigt eine Ausbildung, deren Sinn darin liegt, die elastischen Kräfte zum Zentrum stark abnehmen zu lassen, wobei die dämpfenden Kräfte in entgegengesetzter Weise verlaufen können. Die Sinus.linie der Membran verläuft dabei vom Zentrum aus wie eine stetig angefachte Schwingung.
• Abb..5 zeigt eine weitere Form, die eine wechselweise Verteilung der Elastizität und der Dämpfung ergibt. Die Sinuslinie der Membran entspricht dabei einer Schwebungs:linie.
• Abb. 6 zeigt eine Membran, bei der zur weiteren Verstärkung der Anhebung der hochfrequenten Schwingungen die Parabel durch Verlängerung ihrer Paraheläste in ihrer Abstrahlungsfläche vergrößert wird. Die zusätzliche Einbringung erfolgt aus dem Grund, weil bei normalen Geweben eine gewisse Größe der Parabelfläche nicht ohne Überlastung des Gewebes beim Preßvorgang zugelassen werden kann und weil es weiterhin nicht zweckmäßig ist, den Konushals der Trichter über ein gewisses Maß auszuweiten.
• Abb. 7 zeigt die Einspannung der Membran, die zweckmäßigerweise in einen Kunststoff eingepreßt oder zwischen metallischen Ringen soi absolut starr aufgehängt wird, daß die Grenze für die innerhalb der Membran laufenden, durch den Anstoß ausgelösten Schallwellen eine möglichst weitgehende Reflektion ergibt. Diese Forderung läßt sich auch durch .einwandfreies Aufkleben -zwischen vorher mit sauber begrenzten Klebeflächen vorbereiteten Ringen erreichen.
• Abb. 8 zeigt eine Ausbildung des Gewebes dieser Zentriermembran. Das Gewebe wird dabei in der Weise hergestellt, daß die Kettenfäden radial verlaufen, während sich die Schußfäde@n auf Spiralen bewegen. Der Vorteil dieser radialen Membran liegt erstens darin, daß bereits bei der Herstellung des Gewebes auf die zukünftige Formgebung weitgehendst Rücksicht genommen werden kann und zum zweiten, daß durch die Verteilung von Ketten-und Schußfäden und das nachherige Pressen in- der Sinusform es durchaus möglich ist, den größeren Teil der Dämpfung jeweils in die Scheitel der Sinuslinie oder in ihre Abfallende zu verlegen. Der Hauptvorteil dieser Gewebeform liegt jedoch darin, daß .es auf diese Weise möglich wird, bei gleichmäßiger Einbringung des Kunststoffes und nach ihrer Verpreissung zur Sinusform eine elastischeLinie zu erreichen, die eine absolut: gleichmäßige elastische Verformung der Hauptträger der Elastizität, nämlich der radial verlaufenden Kettenfäden erzwingt.
• Abb.9, i o, ii zeigen, daß durch Aufbringung eines Films, der vorher durch keilförmige oder streifenförmige Ausschnitte oder durch Kreise so präpariert wurde, daß seine Elastizität zum Zentrum hin stark zunimmt, die an und für sich vorhandene, stark abnehmende Elastizität einer reinen Sinuslinie kompensiert werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zentriermembran, vorzugsweise aus gewebten oder gewirkten, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Porosität des Gewebes mit Kunststoffen (Kunstharzen, Celluloselösung, Polyvinylester u. dgl.) ganz oder teilweise durchtränkten Textilfasern (Zellwolle, Kunstseaide, Seide, Baumwolle, Leinen), gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender beider Merkmale, daß a) die Zentrierrnembran derart geformt ist, daß ihre radiale Ouerschni,ttslinie einer stehenden Sinuslinie entspricht, b.) der Schwingungsbauch der letzten Sinuswelle ringförmig starr an dem mit seiner Achse senkrecht zur Nullebene der Sinuswellen angeordneten Schwingspulenkörper und der erste Schwingungsknoten der Sinuswelde starr am L.autsprecheirkorb unmittelbar oder mittelbar- befestigt ist. Zentrierimembran nach Anspruch i, dadurch ,gekennzeichnet, daß ihr Innenteil als Näpfchen zur Aufnahme der Schwingspule ausgebildet ist und dieses Näpfchen gleichzeitig auf der Außenseite die Befestigung der Schallmembran gestattet. 3. Zentriermem-bran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter zur Zuführung des Stromes zur Schwingspule entweder von vornherein mit in das Gewebe eingewebt oder auf das Gewebe aufgeklebt b@zw. aufgepreßt oder mit dem Gewebe auf galvanischem Wege verbunden werden. q.. Zentriermembran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen derart auf gegenüberliegenden Seiten der Schwingspule mit dein Gewebe verbunden sind, daß ihr gemeinsamer Massenschwerpunkt in der Schwingspulenachse liegt. 5. Zentriermemb.ran nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen in Form von Litzen oder leitenden Sektoren mit dem Gewebe verbunden sind. 6. Zentriermembran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise in einem Stück mit der Membran hergestellte Innenteil der Membran, der gleichzeitig als Span- und Staubschutz für den Ringspalt des Magneten dient, so ausgebildet wird, daß seine Abstrahlungseigenschaften die Trichtermembran im Bereich der hohen Frequenzen unterstützen. 7. Zentriermembran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil in Form einer Parabel, deren geradlinige Äste einen Winkel von 5o bis &G° einschließen, ausgebildet wird und der so gebildete Parabeltrichter ganz oder teilweise durch Einbettung besonders harter Kunsitstoffe eine außerordentlich harte Oberfläche erhält, wobei bei dieser Einbettung die Porosität des Innenteils der Membran ganz oder teilweise aufgehoben werden kann. B. Zentriermembran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Querschnittslinie der Membran in -Form einer vom Zentrum ausgehenden gedämpft abklingenden Welle verläuft. g. Zentriermembran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Querschnitts: linie der Membran vom Zentrum aus wie eine stetig angefachte Schwingung verläuft. io. Zentriermembran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Querschnittslinie der Membran entsprechend einer Schwebung verläuft. 1i. Zentriermembran nach Anspruch i oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der schallabstrahlenden Wirkung der Innenparabel die Parabeläste dadurch verlängert werden, daß der in den inneren Konusteil eingebettete besonders harte Kunststn$ikörper über den Umkehrpunkt der Zentriermembran hinaus verläuft. 12. Zentriermemhran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die-Zentriermembran in einem festen Metall- oder Kunststoffring in ihrem Rand so eingebettet ist, daß eine möglichst weitgehende Refflektion der durch den Stoff verlaufenden Wellen der Anstoßschwingung erfolgt. 13. Zentriermombran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe in einer besonderen Form hergestellt wird, bei der die Kettenfäden und die sie kreuzenden Schußfäden vom Zentrum aus so verlaufen, daß -sie erlauben, eine beliebige Verteilung von Elastizität und Dämpfung über das Kreisfeld der Zentriermembran zu erreichen. 1q.. Zentriermembran nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe in einer besonderen Form hergestellt wird, bei der die Einzelfäden, die zu der Sinuslinie verformt werden, als Kettenfäden eines radialen Gewebes gebildet und die spiralförmig verlaufenden Schußfäden so. in diese radialen Ketten eingebettet sind, daß sie erlauben, eine beliebige Verteilung von Elastizität und Dämpfung über das Kreisfeld der Zentriermembran zu erreichen. 15- Zentriermembran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung einer beistimmten Verteilung der Elastizität über die Kreisfläche auf die Zentriermembran Folien aufgepreßt werden, die durch Ausschnitte besondererForm, beispielsweiseDreiecke; Streifen oder Kreise, und geeignete Verteilung dieser Ausschnitte den Elastizitätsverlauf in der jeweils gewünschten Weise ermöglichen. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 469 773, 2:22,1 o6.8, 22o2886.