DE952649C - Tauchspulen-Membran fuer elektrodynamische Hoergeraete - Google Patents

Description

Bei elektrodynamischen Hörgeräten, wie Telephonen, Mikrophonen, Lautsprechern u.dgl., besteht 'die Aufgabe, an der Membran einen dünnwandigen hülsenförmigen Spulenkörper als Träger für die Spulenwicklung zu befestigen. Dieser Spulenkörper muß zusammen mit der Spulenwicklung innerhalb des im Ringspalt befindlichen magnetischen Feldes so bewegt werden, daß die Pole nicht berührt werden. Um eine möglichst hohe Leistung zu erzielen, ist man seit jeher bestrebt, den Ringspalt so eng wie möglich zu gestalten.

Hierbei kommt es entscheidend auf die Erfüllung mehrerer Bedingungen an: So muß der Spulenkörper an der Membran nicht nur koaxial und zentrisch befestigt werden, sondern es muß auch dafür gesorgt werden, daß der Spulenkörper nach erfolgter Befestigung eine kreisrunde Form aufweist; mit anderen Worten, die Rundhaltung muß gewährleistet sein. Schließlich kommt es darauf an, daß die Befestigung auch ausreichend zuverlässig ist.

Diesen Forderungen hat man seit langem erhöhte Aufmerksamkeit entgegengebracht, ohne daß es bisher gelungen war, sie in jeder Beziehung zufriedenstellend zu erfüllen. Hierbei muß man zwei Gruppen von Membranen unterscheiden. Bei der einem, ■ die Kleinmembranen umfassenden Gruppe reicht es aus, die Membran an einer einzigen Stelle, und zwar in Umfangsnähe zu lagern, um eine ausreichende Parallelführung während der SiChwingungen zu gewährleisten· Anders verhält es sich bei den zu der Gruppe der Großflächenmembranen gehörigen Membranen, insbesondere auch bei den Lautsprechermembranen, die grundsätzlich 'einer zusätzlichen Parallelführung bedürfen. Diese besteht zu-

meist airs einer an der Übergangsstelle zwischen der Membran und dem Spulenkörper befestigten, als Zentriermittel dienenden Membran, die vielfach auch Zentrierbrille genannt wird. Die Erfindung ist nun, wie weiter unten näher dargelegt werden soll, bei beiden Membrangruppen mit besonderem Erfolg- anwendbar.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, an der Membran konzentrisch eine ringförmige Sicke z. B. ίο mit V-förmigem Querschnitt vorzusehen, an welcher der Spulenkörper mit seinem Stirnrand duroh Kleben befestigt wird. Dadurch ist jedoch keine einwandfreie Zentrierung möglich, weil keine genau definierte Zentrierfläche vorhanden ist. Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man nacjh einem bekannten Vorschlag bei einer Membran mit mittlerer Öffnung· den unteren und inneren Rand nach innen eingestülpt und den Spulenkörper in das Innere des durch die Einstülpung gebildeten zylindrischen Ansatzes hineingeschoben und dan Spulenkörper mit der Innenfläche des Ansatzes verklebt. Dadurch konnte zwar eine zentrische Anordnung des Spulenkörpers, nicht jedoch die einwandfreie Koaxialität bzw. Rundhaltung· ohne Anwendung besonderer Hilfsmittel erreicht werden. Man hat nun insbesondere bei Großflächenmembranen, wie Lautsprechermembranen, versucht, diesen Forderungen in besonderer Weise unter Zuhilfenahme der Zentriermembran zu entsprechen. Hierbei wurde in der Weise vorgegangen, daß zunächst der Spulenkörper mit der Zentriermembran verbunden wird, wobei bereits hier auf eine genaue koaxiale Lage der beiden Teile zueinander geachtet werden muß. Alsdann wird das freie Zylinderende des Spulenkörpers in das Innere der zylindrischen Einstülpung der Membran eingeführt, bis der untere Rand der Membran an der Befestigungsstelle der Zentriermembran mit der Spule zum satten Anliegen kommt. Schließlich werden die Teile in dieser Stellung durch Kleben befestigt. Erst jetzt wird der Einbau des ganzen Gebildes in das Magnetsystem des Lautsprechers durchgeführt. Diese Ausführungsform hat den Nachteil, daß sich zwei Fehlerquellenbezüglich der Koaxialität ergeben können, die im ungünstigen Fall sich addieren und somit einen besonders großen Fehler ergeben. Der eine Fehler kann dadurch entstehen, daß die Befestigung zwischen der Zentriermembran und der Spule nicht -. genau koaxial ist, und der zweite Fehler kann darauf beruhen, daß diese beiden Teile gegenüber der Membran nicht genau koaxial befestigt werden. Ein weiterer Nachteil besteht noch darin, daß das Gesamtgebilde wegen der großen Fläche der Membran bei der Montage in das Magnetsystem des Lautsprechers und beim Zentrieren wegen der schweren Zugänglichkeit zu den einzelnen Teilen Schwierigkeiten bereitet.

Nach einem weiteren bekannten Vorschlag wurde die Membran mit einem Ringabsatz versehen, über den der Spulenkörper von außen her bis zum Anschlag an den mehr oder weniger konisch verlaufenden übrigen Teil der Membran herangeschoben wurde. Hierbei konnte entweder der Mittelteil geschlossen ausgeführt oder mit einer Durchbrechung versehen sein. Bei diesen zuletzt genannten Ausführungsformen war zwar sowohl eine Zentrierung als auch eine koaxiale Anordnung mit größerer Zuverlässigkeit als bisher möglich geworden. Immerhin konnte auch diese Anordnung nicht den erhöhten Anforderungen an die Koaxialität und Zentrizität sowie insbesondere nicht an die Rundhaltung· genügen. Bestenfalls wurden einige dieser Forderungen erfüllt, während die übrigen keine gebührende Berücksichtigung fanden.

Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugründe, nicht nur die Zentrizität und Koaxialität, sondern gleichzeitig auch die Rundhaltung zwangläufig mit geringstem Fertigungs- und Gewichtsaufwand sicherzustellen und darüber hinaus eine zuverlässige Befestigung zu erreichen. Zu diesem Zweck gibt man der an sich bekannten ringförmigen Sicke eine im Axialschnitt U-förmige Gestalt mit parallelen Schenkeln, die derart vertieft ist, daß zwei im wesentlichen koaxial gerichtete, zwischen sich eine Ringnut frei lassende Anlageflächen für die Befestigung des Spulenkörpers entstehen. In diese Ringnut wird der Spulenkörper so weit hineingeschoben, bis er mit seiner Stirnfläche im Grunde der Eindrückung satt aufliegt. Wenngleich die Membran wegen der gewölbten und konischen Gestaltung in ihren einzelnen Teilen und nicht zuletzt wegen der U-förmigen Ringnut verhältnismäßig steif ist, so würde trotzdem in Fällen ungünstigen Einbaues, wo vom äußeren Rand heiradial nach innen gerichtete Kräfte einseitig auftreten könnten, eine Gefahr der Deformation bestehen. Diese Deformation könnte sich aber in der Ringnut auswirken, indem sie sich an den Druckstellen verengt und an den anderen Stellen entsprechend erweitert. Dies ist aber wiederum nicht möglich, weil erfindungsgemäß die Ringnut durch die Wandstärke des Spulenkörpers und das Klebmittel vollkommen ausgefüllt ist.

Von besonderer erfinderischer Bedeutung ist andererseits, daß beim Zusammenbau des Spulenkörpers' mit der Membran durch Hineinschieben des Spulenkörperrandes in die Ringnut bis zum satten Aufliegen des Stirnrandes auf dem Grunde der Ringnut nicht nur die Zentrizität und Koaxialität, sondern auch die Rundhaltung zwangläufig gewährleistet und außerdem eine ganz besonders zuverlässige Befestigungsart gegeben ist. Die Zwangläufigkeit geht sogar so weit, daß ein vorher unrunder Spulenkörper durch das Hineinzwängen in die Ringnut gerundet wird. Besonders vorteilhaft ist hierbei im Hinblick auf die Erfindung das Merkmal einer außergewöhnlichen, nach dem Zusammenbau eintretenden Formtreue, die trotz eines sehr geringen Material- und damit Gewichtsaufwandes erreicht wird. Andererseits wird die zwangläufige Rundhaltung der Spule dadurch gewährleistet, daß sie nicht nur auf der einen Seite durch eine Zentrierfläche gehalten, sondern von beiden Seiten geführt ist. Ein weiterer Vorteil der doppelten Anlageflächen besteht in der Möglichkeit, beide Flächen für das Verkleben des Spulenträgers aus-

zunutzen. Hierdurch wird eine besonders feste Ver-. bindung gewähr leistet, die eine besondere Bedeutung hat, weil der Spulenkörper im Betrieb starken Druck- und Zugbeanspruchungen ausgesetzt wird. Schließlich besteht wegen des U-förmigen Querschnittes der Eindrückung die Möglichkeit, die einzelnen Teile der Membran bei beschränkten Einbauhöhen mit stärkerer Konizität auszubilden, als dies bei der bisher bekannten,- mit einem Stufenabsatz

ίο versehenen Membran der Fall war, was im - einzelnen in der weiter unten besprochenen Zeichnung näher erläutert werden soll.

Besondere Aufmerksamkeit verdient auch das Membranmaterial. Bei Membranen aus Faserstoff..

die vorzugsweise für Lautsprecher Anwendung finden, ist ein erheblicher Fertigungsaufwand erforderlich, um den aus akustischen Gründen möglichst kleinen Krümmungsradius an den Übergangsstellen zwischen Membran und Spulenkörper zu verwirklichen; dies hat seinen Grund in der Eigenart der Fertigung und in der Struktur des Faserstoffmaterials. Demgegenüber hat sich für die Zwecke der Erfindung die Anwendung einer Kunststoffolie, insbesondere Gellulosetriesterfolie auf der Basis von Celluloseacetobutyrat, besonders geeignet erwiesen. Es ist für die Erfindung wesentlich, daß dieses Material unter Druck und Wärme jeder gewünschten Verformung unterworfen werden kann. Insbesondere kann es an erforderlichen Stellen mit sehr kleinen Radien verformt werden, die nicht nur aus akustischen Gründen vorteilhaft sind, sondern auch wegen der genau definierten Zentriermöglichkeit erhöhte Bedeutung gewinnen.

Die Zeichnung stellt die Erfindung nicht nur in mehreren Ausführungsbeispielen dar, sondern zeigt außerdem zum Vergleich Beispiele der bisher bekannten Befestigungsarten eines Spulenkörpers an einer Membran. Es zeigt

Fig. ι einen teilweisen Axialschnitt durch eine Membran bekannter Konstruktion, bei welcher der Spulenkörper an einer schwach gewölbten Sicke befestigt ist,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Hörkapsel mit einer erfindungsgemäßen Membran mit U-förmiger Eindrückung zur Befestigung des Spulenkörpers,

Fig. 3 einen teilweisen Axialschnitt durch die Membran nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab an der Stelle der U-förmigen Eindrückung,

Fig. 4 einen Axial schnitt durch eine Membran bekannter Bauart mit stufenförmigem Ringabsatz, Fig. S eine andere bekannte Ausführungsform, und zwar die Befestigung einer Lautsprechermembran mit dem Spulenkörper,

Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Konusmembran mit einer erfindungsgemäßen Befestigung des Spulenkörpers durch eine am Rand der Membran angeordnete U-förmige Eindrückung,

Fig. 7 die Befestigung einer Lautsprecher-Konusmembran mit einer Zentriermembran an den.äußeren Flanken der U-förmigen Eindrückung und

Fig. 8 'die Draufsicht auf eine Membran mit U-förmiger Eindrückung in deformiertem 'Zustand ohne eingebauten Spulenkörper.

Die Fig. 1 'zeigt einen teilweisen Axialschnitt durch eine bekannte Membran 1, welche an der Stelle der Befestigung mit dem Spulenkörper 2 eine Sicke 3 aufweist. Aus dieser Abbildung ist klar erkennbar, daß die Zentriermöglichkeit erschwert ist, weil die Sicke nur unter Zuhilfenahme besonderer Einrichtungen oder durch erhöhte Aufmerksamkeit .beim Einbau! eine einwandfrei zentrische Stellung des Spulenkörpers ermöglicht.

Nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 weist die im Kapselgehäuse 4 mit zugehörigem Deckel 5 eingebaute Membran 6 eine im Axialschnitt U-förmige Eindrückung 7 auf. Die Tiefe der Eindrückung wird bis zu einem Vierfachen der Breite gewählt. In die Eindrückung ist der dünnwandige Tauichspulenkörper 8 so weit hin- ■ eingeschoben, bis er fest auf dem Grund 9 der Eindrückung aufliegt. Die Befestigung innerhalb der Eindrückung erfolgt durch ein Klebemittel, das sich zu beiden Seiten des Spulenträgers befindet und •eine -feste Verbindung mit den beiden Innenflächen 10, 11 der Eindrückung gewährleistet.

Da bei der Konstruktion von Hörkapseln besonderer Wert darauf gelegt wird, daß diese eine geringe Einbautiefe, d.h. in axialer Richtung möglichst geringe Abmessungen laben, steht für die Unterbringung der Membran in Axialrichtung nur wenig Raum zur Verfugung, so daß die Forderung nach hoher Steifigkeit der Membran, die wiederum nur durch hinreichende Konizität erreicht werden kann, nicht so leicht zu erfüllen ist. Es zeigt sich nun als besonders günstiger Umstand, daß durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Befestigungsstelle des Spulenkörpers in Form einer U-förmigen Eindrückung die Möglichkeit gegeben ist, einzelnen Teilen der Membran eine ausreichende Konizität zu geben, ohne daß dadurch die Bauhöhe der Hörkapsel erhöht wird. In diesem Sinne ist es auch besonders vorteilhaft, daß gemäß einem spe.-ziellen .Erfindungsgedanken die Tiefe der U-förmigen Eindrückung möglichst groß, und zwar etwa 1,2 mm und die Breite etwa 0,3 mm gewählt wird.

Um diese. Verhältnisse besonders klar zum Ausdruck zu bringen, sei zunächst die Befestigungsart in der bisher üblichen Weise entsprechend der Fig.. 4 betrachtet. Es wird zwar bei dieser bekannten Membran durch den Stufenabsatz 12 die Koni- zität des inneren Teiles 13 verhältnismäßig stark sein, wodurch die Starrheit der Membran in diesem Teil ausreichend ist. Dagegen ist man nicht in der Lage, die weiter außen liegenden, von dem Stufenabeatz 12 ausgehenden Membranteile 14 in der Konizität so steil auszuführen, wie dies mit Rücksicht auf die anzustrebende Starrheit wünschenswert wäre. Durch die U-förmige Ausgestaltung hat man nun aber die Möglichkeit, auch die äußere Teilfläche der Membran tief zu ziehen, so daß diese Membranteile ι S (Fig. 2) mit wesentlich stärkerer Konizität ausgebildet werden können. Die bisher mögliche Konizität dieser Membranteile 14, die in Fig. 4 ausgezogen sind, wurde zum Vergleich auch in Fig. 2, und zwar strichpunktiert, angedeutet, während die nach der Erfindung wesentlich stärker aus-

führbare Konizität des Membranteiles 15 aus den ausgezogenen Linien der Fig. 2 klar erkennbar ist. Es werden also nach der Erfindimg in geschickter Weise die für die Befestigung sehr günstigen beiden tiefgezogenen U-Schenkel gleichzeitig dazu ausgenutzt, den beiden an diese Schenkel angrenzenden Membranflächen 'eine starke Konizität zu geben, ohne daß dadurch die Bauhöhe der Membran vergrößert werden muß.

In Fig. S ist eine Konusmembran 16 dargestellt, die zu der Gruppe der Großflächenmembranen gehört und für die Parallelführung eine Zentriermembran 17 benötigt. Diese Membran wird vor diem Einbau mit dem Spulenkörper 8 verklebt, wobei darauf geachtet werden muß, daß der Spulenkörper koaxial zur Zentriermembran zu liegen kommt. Alsdann wird der Spulenkörper mit seinem oberen freien Rand 18 in das Innere des nach innen umgestülpten zylindrischen Ansatzes 19 hineingeschoben (linke Seite der Fig. 5), bis die untere Kante 20 der Membran zum satten Aufliegen auf der Zentriermembran 17 kommt.

Nach 'einer anderen Ausführungsform wurde der Spulenkörper 8 von außen her über den durch Ziehen zylindrisch geformten unteren Ansatz 21 (rechte Darstellung der Fig. 5) der Konus'.-membran bis zum satten Aufliegen an der Übergangsstelle 22 zwischen dem Ansatz und der Konusfläche geschoben und dann durch Kleben befestigt. Aber auch bei 'diesen Ausführungsformen traten Schwierigkeiten bezüglich der 'eindeutigen Rundhaltung und der zuverlässigen koaxialen Befestigung zwischen Spulenkörper und Membran auf. Diese Schwierigkeiten werden nach der Erfindung entsprechend der Fig. 6 durch Anbringen einer U-förmigen Eindrückung 23 am Innenrand der Membran behoben. Hierbei kann man, soweit es sich um Großflächenmembranen handelt, entsprechend der linken Darstellung der Fig. 6 noch eine Zentriermembran 24 vorsehen oder aber, wie bei Kleinrnembranen entsprechend der rechten Darstellung der Fig. 6, diese Zentriermembran fortlassen. Bei dieser Ausführung bestehen keine Schwierigkeiten in der koaxialen Befestigung, da man nur darauf zu achten braucht, daß der Spulenkörper fest in der Ringnut am Grunde aufliegt.

Wie außerordentlich starr die Membran nach erfolgtem. Einbau des Spulenkörpers' ist, geht noch aus folgender Überlegung hervor: Sollten auf die Membran an zwei gegenüberliegenden Stellen (a, Fig. 8) in der Flächenrichtung von außen nach innen Druckkräfte ausgeübt werden, wie sie gelegentlich einmal bei ungünstigem Einbau in die Hörerkapsel auftreten könnten, so würde, falls sich kein Spulenkörper in der Ringnut befindet, die Ringnut 'die Stelle des .geringsten Widerstandes an der im übrigen verhältnismäßig starren Membran sein. Die offene Seite der Ringnut würde an den Stellen & sich verengen und an den rechtwinklig dazu liegenden Stellen c sich verbreitern. Dies ist jedoch nach erfolgtem Einbau des Spulenkörpers nicht mehr möglich, da die Ringnut vollständig vom Spulenkörper und dem Klebstoff ausgefüllt ist. Aus diesen Darlegungen geht besonders überzeugend hervor, in wie hohem Maße gerade die Ringnut als besonders gestaltete Verbindungsstelle mit dem Spulenkörper zur Versteifung· des aius der Membran und dem Spulenkörper bestehenden Gesamtgebildes hervorragend beiträgt.

Die neue Membran kann auch mit gutem Erfolg im Sinne der Erfindung als Zentriermittel für eine Großflächenkonusmembran verwendet werden (Fig. 7), die am unteren Rand mit einem nach innen umgestülpten (linke Darstellung der Fig. 7) oder nach außen gezogenen (rechte Darstellung der Fig. 7) zylindrischen Ansatz an der Außenbzw. InnenfLanke der U-förmigen, die Ringnut bildenden Eindrückung der Zentriermembran durch Kleben befestigt wird. Da die Zentriermembran hier ausschließlich die Aufgabe einer zusätzlichen Parallelführung hat, wird sie nicht aus konisch versteifend wirkenden Teilflächen aufgebaut, sondern in elastisch leicht deformierbarer Weise in ringwellenförmiger oder ringsinusförmiger Gestalt hergestellt. In der Zentriermembran wird eine Mehrzahl kleiner Löcher vorgesehen, oder sie wird siebartig gelocht, wobei die Durchtrittsöffnungen so klein sind, daß Fremdkörperchea oder Späne wirksam vom Ringspalt ferngehalten werden.

Diese Ausgestaltung ergibt eine große Erleichterung in der bisher außerordentlich schwierig durchführbaren Lautsprechermontage. So kann man zunächst die Zentriermembran in das Magnetsystem einbauen und braucht erst dann anschließend die Großflächenmembran mit der Innen- oder Außenflanke der Eindrückung zu verbinden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Tauichspulenmembran für elektrodynamische Hörgeräte, wie Mikrophone, Telephone, Kleinlautsprecher u. dgl., mit einer ringförmigen, konzentrisch angeordneten Eindrückung, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrückung (7) derart vertieft im Axialschnitt U-förmig mit parallelen Schenkeln gestaltet ist und der Abstand der Schenkel so auf die Wandstärke des Spulenkörpers abgestimmt ist, daß zwei im wesentlichen konzentrisch gerichtete, zwischen sich eine Ringnut frei lassende Anlageflächen (10, 11) für die Zentrierung, Rundhaltung und Befestigung des Spulenkörpers (8) entstehen.
2. 2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (10, ϊ ι) der Eindrückung so groß gewählt sind, daß die Tiefe der Ringnut wesentlich größer ist als ihre Breite.
3. 3. Membran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Ringnut etwa 1,2 mm und die Breite der Ringnut etwa 0,3 mm gewählt ist.
4. 4. Membran nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einer thermoplastischen Kunststoffolie, insbesondere aus einer Cellulosetriesterfolie auf der Basis von Oelluloseacetobutyrat, hergestellt ist.
5. 5- Membran nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung einer Membran mit mittlerer Öffnung die Eindrückung (23) am inneren Rand der Membran derart angeordnet ist, daß nur der eine U-Schenkel mit der Membran verbunden ist (Fig. 6).
6. 6. Membran nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrundungen an den Übergangsstellen von der Eindrückung zu den übrigen Membranflächenteilen mit Krümmungsradien kleiner als 0,5 mm ausgeführt sind.
7. 7. Membran nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Großflächeninembranen, wie Lautsprechermembranen, diese Membranen mittels eines nach innen gestülpten oder nach außen gezogenen Randes an der Außen- oder Innenfläche der Eindrückung der als Zentriermembran von vorzugsweise ringwelliger oder ringsinusförmiger Gestalt dienenden zweiten Membran insbesondere durch Kleben befestigt ist (Fig. 7).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 597 516, 482 132; USA.-Patentschriften Nr. 2197649, 2084945;; -britische Patentschriften Nr. 498218, 465795.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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