DE952358C - Elektrodynamischer Wandler wie Telephon, Mikrophon, Kleinlautsprecher od. dgl. - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 15. NOVEMBER 1956

H15868 VIII a12i a*

Günther Wurdel, Berlin

ist als Erfinder genannt worden

Holmberg & Co., Berlin

Zusatz zum Patent 888

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung eines elektrodynamischen Wandlers mit akustischen Kopplungsöffnungen nach Patent 888 113. Der Gegenstand dieses Hauptpatents ist eine elektrodynamische Kapsel, die als Wandler, wie Telephon, Mikrophon, Kleinlautsprecher od. dgl., ausgebildet ist und bei welcher zwischen der Polscheibe und der Bodenplatte des pilzförmigen Kernpols ein Ringmagnet angeordnet ist. Das aus der Polscheibe, der Bodenplatte und dem Ringmagneten bestehende Magnetsystem ist im Gehäuse der Kapsel eingebracht, das an einer Stelle eine akustische Kopplungsöffnung hat.

Sowohl beim Gegenstand des Hauptpatents als auch bei der vorliegenden Zusatzerfindung muß davon ausgegangen werden, daß es sich hierbei ausschließlich um elektrodynamische Kapseln handelt, die auswechselbar in einem Gerätegehäuse untergebracht sind. Diese Gerätegehäuse haben genormte Gehäuseabmessungen, die denjenigen der Posthandapparate entsprechen, und es_ müssen die Abmessungen der erfindungsgemäßen Kapseln diesen genormten Abmessungen angepaßt sein. Es

besteht das nicht leicht zu lösende Problem, bei derartigen in ihren Abmessungen von vornherein festgelegten Gebilden nicht nur die akustischen Eigenschaften wesentlich zu verbessern, sondern gleichzeitig auch die Verlustwiderstände zu verringern und damit den Wirkungsgrad zu steigern. Ferner sollen nach der Erfindung Maßnahmen getroffen werden, die bei Aufrechterhaltung eines hohen Wirkungsgrades einen ausgeglichenen ίο Frequenzgang des Übertragungsmäßes zur Folge haben. Fernerhin ist die Aufgabe gestellt, verschiedenartige Richtcharakteristiken zu erhalten, • soweit es sich um die Verwendung des Gerätes als Mikrophon handelt. Schließlich wird durch die verbesserte Kapsel die Möglichkeit der Ausbildung von einsystemigen Sprechhörern für Wechselsprechbetrieb in besonders vollkommener Weise gegeben.

Die Lösung dieser verschiedenartigen Probleme wird unter gleichzeitiger Verbesserung und weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens des Hauptpatents dadurch erreicht, daß der akustische Luftströmungswiderstand hinter der Membran durch Anordnung zusätzlicher Kopplungsöffnungen so weit herabgesetzt ist, daß er seiner Größenordnung nach dem akustischen Scheinwiderstand der Schalldurchlaßöffnungen in der Schutzkappe vor der Membran entspricht. Solange nämlich das Verhältnis der Widerstände vor und hinter der Membran dem Wert 1 nicht nahe genug kommt, besteht für Teilgebiete des Übertragungsbereiches, insbesondere bei tieferen Frequenzen, noch eine bemerkenswerte Verlustdämpfung. Die Grundresonanz einer tief abgestimmten Membran ist nach dem Einsetzen in den Wandler, je nach der noch vorhandenen Verlustdämpfung, mehr o'der weniger weit nach höheren Frequenzen hin verschoben.

Eine einfache Regel zur Erzielung einer für die Praxis befriedigenden Anpassung der akustischen Widerstände vor der Membran an diejenigen hinter der Membran wird erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß die Summe der Querschnitte der zusätzlichen Kopplungsöffnungen mindestens gleich der Summe der Querschnitte der Schalldurchlaßöffnungen in der Schutzkappe ist.

Es sind zwar akustische Wandler bekanntgeworden,· bei denen akustische Kopplungsöffnungen verschiedentlich verwendet worden sind, jedoch war der Querschnitt dieser öffnungen durchweg unzureichend, so daß bei weitem nicht der optimale Wirkungsgrad, wie ihn die Erfindung gebracht hat, erzielt wird.

Zu den zusätzlichen Kopplungsöffnungen gehört in erster Linie ein Lochkranz, der am Auflageflansch der Kapsel angeordnet ist und den verhältnismäßig schmalen Ringräum zwischen der Kapsel und dem Gerätegehäuse mit dem Teilresonanzraum unterhalb der Membran fester koppelt.

Die Anordnung dieses Lochkranzes hat sich für den angestrebten Zweck als besonders wirkungsvoll erwiesen. Sie war keineswegs naheliegend, und es mußte ein beachtliches Vorurteil überwunden werden, was dadurch begründet ist, daß mit der Anordnung des Lochkranzes eine erhebliche Schwächung des tragenden Querschnittes am Auflageflansch der Kapsel innerhalb des Gerätegehäuses verbunden ist. Man war zu dieser Anordnung eines Lochkranzes bisher um so weniger ermutigt, als bei eingesetzter Kapsel lediglich ein schmaler Ringspalt zwischen dem Kapselgehäuse und dem Gerätegehäuse frei bleibt. Die praktische Erprobung hat jedoch gezeigt, daß trotz des schmalen Ringspaltes gerade ein solcher Lochkranz in besonders wirkungsvoller Weise zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften beiträgt. Dies hängt offenbar damit zusammen, daß der Durchtrittsquerschnitt am Lochkranz ' verhältnismäßig groß ist, da hier der Durchmesser der Kapsel am größten ist.

Weitere zusätzliche Kopplungsöffnungen werden erfindungsgemäß durch Anordnung von Bohrungen sowohl im Kernpol als auch in der an den Kernpol anschließenden Bodenplatte vorgesehen, durch die die Teilresonanzräume der Kapsel mit dem die Kapsel umgebenden Gerätegehäuse zusätzlich akustisch fester gekoppelt werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung zusätzlicher Kopplungsöffnungen läßt sich in erster Linie eine wesentliche Erweiterung des Übertragungs- go bereiches und eine Steigerung des Wirkungsgrades erzielen. Eine gewisse Unausgeglichenheit im Frequenzverlauf kann durch die Anordnung an sich bekannter Dämpfungsmittel innerhalb der zusätzlichen Kopplungsöffnung behoben werden.

Der angestrebten Erweiterung des Frequenzbandes und Steigerung des Wirkungsgrades bei gleichzeitiger Glättung der Frequenzkurve sind jedoch Grenzen gezogen, die vor allen Dingen in den beschränkten Abmessungen und damit den beschränkten Hohlraumvolumen der genormten Kapseln und der genormten Gerätegehäuse begründet . sind. Eine weitere Verbreiterung des Frequenzbandes, insbesondere in den Bereich der tieferen Töne hinein, und damit eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß man auch-im Gerätegehäuse Öffnungen vorsieht, die zur Folge haben, daß die Druckstauungen und der dadurch bedingte frequenzabhängige akustische Widerstand innerhalb des Gerätegehäuses spürbar herabgesetzt wird. Auch hier wird die angestrebte Glättung der Frequenzkurve dadurch erreicht, .daß man eine Nutzdämpfung vorsieht, nur mit dem Unterschied, daß man die zuvor in den Kopplungsöffnungen der Kapsel angeordneten Dämpfungsmittel nunmehr in die Öffnungen des Gerätegehäuses verlegt.

Durch diese Nutzdämpfung im Gerätegehäuse wird nicht nur eine ausgeglichenere Frequenzkurve bei Aufrechterhaltung eines guten Wirkungsgrades erreicht, sondern auch gleichzeitig die Richtcharakteristik des Mikrophons beeinflußt. Während bei geschlossenem, d. h. keine Öffnungen aufweisendem Gerätegehäuse sich eine Kugelrichtcharakteristik ergibt, hat man durch Anordnung der öffnungen im Gerätegehäuse die Möglichkeit,

eine Richtcharakteristik zu bekommen, die etwa derjenigen eines Druckgradienten-Mikrophons entspricht. Eine derartige .Charakteristik erhält man besonders im Bereich tiefer Frequenzen, wenn die S Öffnungen mit darin angeordneten Dampfungsmitteln im wesentlichen auf der Rückseite des Gerätegehäuses, und zwar ausschließlich im Boden angebracht sind. Verlegt man diese Öffnungen teilweise in die Seitenwandungen des Gerätegehäuses,

ίο so entsteht eine Charakteristik von annähernd Kardioidenform. Durch diese Ausgestaltung der Charakteristik sind die Geräte für die Verwendung in geräuscherfüllter Umgebung besonders gut geeignet, weil ein Teil der Geräusche praktisch ausgeblendet wird. Aus dem gleichen Grunde haben erfindungsgemäß ausgebildete Mikrophone schließlich noch den Vorteil, daß beim Besprechen von Verstärkeranlagen auch eine wesentlich verringerte Rückkopplungsgefahr bei Anordnung eines Laut-Sprechers in der Nähe besteht.

Bisher war es nicht üblich, insbesondere die genormten Gerätegehäuse mit besonderen Öffnungen auszustatten und diese zweckentsprechend zu dämpfen. Um nun hierfür einen fertigungstechnisch einfachen Weg zu zeigen, der bei den verschiedenartigen Gehäusen gleichermaßen wirksam ist, und um eine zuverlässige Dosierung der Dämpfungswerte in leicht reproduzierbarer Weise gewährleisten zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Mittel zur Dämpfung der Gerätegehäuse als Dämpfungseinheiten ausgebildet sind, die im wesentlichen aus einer Fassung und dem Dämpfungsmaterial bestehen und in entsprechende Bohrungen der Gerätegehäusewand formschlüssig eingesetzt werden können.

Durch die erfindungsgemäße Herabsetzung des Schallwiderstandes auf der Rückseite des Wandlers bis auf Werte, wie sie auf seiner Vorderseite herrschen, bietet sich der weitere Vorteil, ein Sprechhörgerät mit nur einem System auszubilden, indem man die Kapsel in ein Gehäuse derart einsetzt, daß es in zwei Kammern unterteilt wird, von denen die eine über ein Verbindungsrohr in ein als Einsprechöffnung erweitertes Trichterende mündet, während die andere Kammer in die Hörmuschel übergeht. Dadurch gelingt es, bei Anlegen der Hörmusc'hel an das Ohr die Einsprechöffnung des Gerätes in die geeignete Stellung vor dem Mund zu bekommen, so daß das Gerät im Gegensprechbetrieb benutzt werden kann, ohne daß eine Lagenänderung erforderlich ist.

Bei bisher bekanntgewordenen Einrichtungen dieser Art handelte es sich um starr eingesetzte Magnetsysteme, die selbst keine Kopplungsöffnungen aufweisen und auch nicht auswechselbar waren. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der Zeichnung unter gleichzeitiger Schilderung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. ι einen teilweisen Axialschnitt durch ein Gerätegehäüse mit eingebauter Kapsel,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kapsel nach der Linie II-II der Fig. 1, wobei die linke Hälfte des Schnittes in Pfeilrichtung von unten nach oben und die rechte Hälfte in Pfeilrichtung von oben 6g nach unten gesehen ist,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf die aus dem Gerätegehäuse herausgenommene Kapsel, wobei der Deckel der Kapsel und die Membran entfernt worden sind,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite eines Teiles des Gerätegehäuses,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines mit nur einem Wandler ausgerüsteten Hörsprechgerätes teilweise im Schnitt.

Die Kapsel i' (Fig. 3) des elektrodynamischen Schallwandlers besteht aus einem Gehäuse 1 (Fig. 1) aus thermoplastischem Material. Das Gehäuse trägt im Innern das Magnetsystem, das aus einem Kernpol 14 mit unterer scheibenartig verbreiterter Bodenplatte 14' besteht, auf welcher der zweiteilige Ringmagnet 6, 7 aufgesetzt und oben durch die mit einer mittleren öffnung versehene Polplatte 5 abgedeckt ist. In den Ringspalt zwischen der Polplatte 5 und dem Kernpol 14 ragt die Tauchspule 3' hinein, die an der Membran 3 befestigt ist.

Das zylindrische Kapselgehäuse 1 hat am oberen Rand einen Ringflansch 40, mittels dessen das Kapselgehäuse auf einer Schulter 49 innerhalb des die Kapsel umgebenden Gerätegehäuses 54 gelagert ist. Dieser Ringflansch 40 wird von einer Anzahl dicht nebeneinanderliegender Kanäle 45 durchsetzt, die einen Lochkranz bilden und von der oberen Ringfläche 44 des Ringflansches 40 ausgehend schräg nach unten verlaufen und außen am Ringflansch münden. Diese Anordnung ist besonders deutlich aus der perspektivischen Darstellung der Fig. 3 ersichtlich.

Der Ringflansch 40 setzt sich nach oben hin in einen Ringansatz 41 fort, der als zentrische Auflage für den äußeren Rand der Membran 3 dient. Die Membran 3 weist in der Nähe ihres Randes eine Schulter 42 auf, die mit ihrer zylindrischen Fläche für eine gute Zentrierung der Membran im Kapselgehäuse sorgt, indem diese kurze zylindrische Zentrierfläche sich gegen die innere Zylinderfläche des Ringansatzes 41 abstützt. Anschließend an den Zentrieransatz 41 ist die Membran 3 zu einem ebenen Ring 43 ausgebildet, der in no einem gewissen Abstand von dem Lochkranz verläuft, so daß der äußere unter der Membran liegende Teilresonanzraum 51 über den Lochkranz mit dem Innenraum des Gerätegehäuses in akustischer Verbindung steht.

Der zwischen der Bodenplatte 14 und der Polplatte 5 vorhandene, teilweise durch die Teilringmagnete 6, 7 ausgefüllte Hohlraum 48 ist über die Lücke 11, die zwischen den Endflächen der beiden Teilringmagnete 6, 7 frei bleibt, und die akustische Kopplungsöffnung 23 des Kapselgehäuses 1 mit dem die Kapsel umhüllenden Gerätegehäuseraum 46 verbunden, wie dies bereits im Hauptpatent näher geschildert ist.

Darüber hinaus können mehrere kreisförmig angeordnete Öffnungen 60 in der Bodenplatte 14' vor-

gesehen werden. Ferner wird in an sich bekannter Weise der Kernpol 14 in der Mitte mit einer Bohrung 62 versehen, durch die der mittlere unter der Membran liegende und außen von der Tauchspule 3' begrenzte Teilresonanzraum 47 ebenfalls mit dem Gerätegehäuseraum 46 akustisch gekoppelt ist.

Um das Eindringen von Spänen· und sonstigen Verunreinigungen in das Innere des Magnetsystems hintanzuhalten, werden die Öffnungen 60 und die Bohrung 62 von unten her durch ein feinmaschiges Sieb 61 abgedeckt, das beim Schließen der Kapsel zwischen die Isolierringscheibe 16 und die Bodenplatte 14' eingeklemmt wird. Das Sieb 61 muß aus Metall hergestellt sein, weil es gleichzeitig als Bodenkontakt dient. Der zweite Bodenkontakt wird durch den Kontaktring 19 gebildet, der von dem Drahtsieb 61 durch die Isolierringscheibe 16 isoliert ist.

ao Um auch, eine akustische Kopplung zwischen dem Gerätegehäuse und der Außenluft zu erhalten, sind, wie besonders deutlich aus der Fig. 4 hervorgeht, mehrere Öffnungen 53 auf der Rückseite des Gerätegehäuses 54 angeordnet. Für die Zwecke der akustischen Dämpfung sind in diese Öffnungen Metallbuchsen 55 eingesetzt, in. die beispielsweise Filz oder Glaswolle 56 von innen her eingefüllt ist. Um das Dämpfungsmittel am Austreten nach außen zu hindern und gleichzeitig einen mechanischen Schutz zu bilden, ist an. der Außenseite einer jeden Metallbuchse 55 ein Sieb 58 vorgesehen, das in einer Randsicke 57 der Metallbuchse gehalten wird, wodurch Dämpfungseinheiten gebildet werden, die leicht auswechselbar in Bohrungen des Gerätegehäuses einsetzbar sind.

In. Fig. 5 ist ein mit nur einer Kapsel bestücktes Sprechhörgerät im Schnitt dargestellt, bei welchem die einzige Kapsel 70 so in das Gehäuse 71 eingebaut ist, daß zwei getrennte Zuführungskammern 72, 73 entstehen. Die eine Zuführungskammer 72 liegt auf der Hörseite, während, die zweite Zuführungskammer 73 in ein Sprechrohr 74 ausläuft, das in einen Einsprechtrichter 75 mündet. Sofern man, wie beispielsweise im Sprechfunkbetrieb, die Hände frei haben will, kann in an sich bekannter Weise das Gerät mittels eines Bügels 76 derart am Kopf befestigt werden, daß die Hörmuschel yj des Gerätes an das Ohr gedrückt wird, während der Einsprechtnichter 57 in geeigneter Stellung vor dem Mund zu liegen kommt.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrodynamischer Wandler, wie TeIephon, Mikrophon, Kleinlautsprecher od. dgl.,

   mit akustischen Kopplungsöffnungen nach Patent 888 113, dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Luftströmungswiderstand, hinter der Membran der Wandlerkapsel durch An-Ordnung zusätzlicher Kopplungsöffnungen so

   weit herabgesetzt ist, daß dieser Widerstand seiner Größenordnung nach dem akustischen Scheinwiderstand der in der Schutzkappe vor der Membran befindlichen Schalldurchlaßöffnungen, entspricht.
2. 2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Querschnitte der zusätzlichen Kopplungsöffnungen mindestens der Summe der Querschnitte der Schalldurchlaßöffnungen in der Schutzkappe der Kapsel entspricht.
3. 3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Kopplungsöffnungen ein Lochkranz verwendet ist, der am Auflageflansch der Kapsel angeordnet ist.
4. 4. Wandler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere zusätzliche Kopplungsöffnungen in Form von Bohrungen sowohl im. Kernpol als auch in der an den Kernpol anschließenden Bodenplatte vorgesehen sind.
5. 5. Wandler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Gerätegehäuse in die zusätzlichen Kopplungsöffnungen der Kapsel Dämpfungsmittel eingesetzt sind.
6. 6. Wandler nach Anspruch. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Gerätegehäuses mit in diesem angeordneten Kopplungsöffnungen, die Dämpfungsmittel in den öffnungen des Gerätegehäuses angeordnet sind.
7. 7. Waindler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in. die Öffnungen des Gerätegehäuses Metallbuchsen mit Preßsitz eingedrückt sind, die zur Aufnahme des Dämpfungsmaterials dienen. gs
8. 8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbuchsen an ihren nach außen ragenden Rändern mit je einer Randsicke versehen sind, welche zur Aufnahme eines feinen Schutzsiebes dient.
9. 9. Wandler nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Öffnungen im Gerätegehäuse sowie die Nutzdämpfung so gewählt sind, daß mindestens in einem Teil des Übertragungsbereiches eine annähernd acht- oder kardioidenförmige Richtcharakteristik erreicht wird.
10. 10. Wandler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Kapsel derart in das Gerätegehäuse eingebaut ist, daß durch den Einbau der Kapsel das Gehäuse in zwei getrennte Zuführungskatnmero unterteilt wird, von denen die eine Kammer in die Hörmuschel und die andere in die Einsprechöffnung mündet, welche derart über ein Verbindungsrohr von der Hörmuschel entfernt angeordnet ist, daß das Gerät in ein und derselben Stellung für den gleichzeitigen Sprechhörbetrieb verwendbar ist.

    In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 649 707; USA.-Patentschriften Nr. 2 440 439, 2 482 148.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 609 514/346 5.56 (609 682 11.56)