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Publication number: DEP0001766MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

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I. l·

Tag der Anmeldung: 28. Februar 1939 Bekanntgemacht am 22. September 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTANMELDUNG

KLASSE 21a² GRUPPE 13o3 P 1766 VIHa/21a²

Dr. Emil Podszus, Nürnberg

ist als Erfinder genannt worden

Dr. Emil Podszus, Nürnberg

Einzellautsprectier mit Mitteln zur Erzielung eines breiten abgestrahlten Frequenzbandes

Will mäh mit Einzellautsprechern sowohl ein breites Frequenzband abstrahlen als auch die Ein- und Ausschwingvorgänge richtig wiedergeben, so stößt man auf 'große Schwierigkeiten. Selbst wenn man das unvermeidliche Absinken des Wirkungsgrades bei den hierzu erforderlichen, aperiodisch arbeitenden Vorrichtungen in Kauf nehmen will, muß die dann notwendige starke Verlustdämpfung infolge ihrer Amplituden- und Frequenzabhängigkeit zu Verzerrungen führen. Die Strahlungsdämpfung muß nämlich so hoch wie möglich gemacht werden und dazu die mitschwingende Masse klein, damit die notwendige Gesamtdämpfung mit geringer Verlustdämpfung erreicht und somit ein ausreichender Wirkungsgrad erzielt wird. Bei den üblichen Lautsprechern wird die Verringerung der mitschwingenden Masse durch Unterteiltschwingen der Membran auf Kosten des Strahlungswiderstandes erreicht, welcher bei wachsender Frequenz sehr viel stärker als die Masse abnimmt. Um trotzdem zu einem brauchbaren Wirkungsgrad zu gelangen, darf die Dämpfung nicht zu groß werden. Die Wirksamkeit eines solchen Lautsprechers kann durch Aneinanderreihung von schwach gedämpften Resonanzlagen verbessert werden, um damit ein breiteres Frequenzband zu erhalten. Eine genügende

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Beseitigung von Eigenschwingungen und damit eine natürliche Wiedergabe ist auf diese Weise nicht möglich.

Die I¹Ji'mdung geht nun von der Beobachtung aus, dal.l das Ohr nur Schallvorgänge mit nicht zu steilen Fronten noch zu unterscheiden vermag und infolgedessen Vorgänge von einer Vorrichtung nur dann gehörrichtig wiedergegeben werden, wenn die erregende Frequenz in der Nähe der Eigenfrequenz

ίο der Vorrichtung liegt und im übrigen die Dämpfung nicht zu klein ist. Dabei ist es möglich, sich von der aperiodischen Grenze um so mehr zu entfernen, je höher der abgestrahlte Ton ist. Die Dämpfung η in 1.1 dabei im Mittel mindestens so groß sein wie das Mittel der Dämpfung der wiederzugebenden Musikinstrumente.

Die Kilindung handelt von Einzellautsprechern, welche mit einem möglichst hohen Strahlungswiderstand arbeiten und deren Membran ohne Unterteilung entweder nur als Kolben oder hauptsächlich in der Form der Grundschwingung strahlt, und bei denen durch besondere Maßnahmen das Frequenzgebiet soweit wie möglich ausgedehnt wird, um bei einer Unterteilung eines einzigen Systems durch Siebstufen mit drei bis vier Siebstufen auskommen zu können. Ein bekanntes Mittel bei Mikrofonen ist die Anwendung von Luftpolstern an der Membran mit hoher zusätzlicher Steife, derart, daß die aus der Kombination von Membran- und Luftpolstersteife resultierende Gesamtsteife bei gleicher Membranfläche und -masse wesentlich erhöht und damit ein höherer spezifischer Strahlungswiderstand erreicht wird. Mit einem solchen Mittel ist bei Lautsprechern nur eine mäßige Verbreiterung des abstrahlbaren Frequenzbereichs zu erreichen. Einmal sinkt der Wirkungsgrad unterhalb der durch die genannte Kombination bestimmten Eigenfrequenz erheblich ab, zum anderen setzt bei wachsender Frequenz beim Erreichen der ersten Oberschwingung der freischwingenden Membran die Gefahr des Unterteiltschwingens derselben ein verbunden mit gegenphasigen Ausgleichsströinungen im Luftpolster.

Es werden daher nach der Erfindung Anordnungen und Hemessungen der Luftpolster benutzt, welche diese Erscheinung weitgehend bekämpfen. Dazu werden Luftpolster verwandt, welche eine frequenzabhäiigige Steife von einem kleinen Vielfachen der Membransteife und eine Dämpfung ergeben, bei denen die Entstehung von gegenphasigen Ausgleichsströmungen beschränkt oder verhindert wird.

Das Luftpolster muß daher erfindungsgemäß mit engen und tiefen Ausströmungsöffnungen nach Räumen geringer Steife versehen sein, und zwar so dimensioniert, daß bei tieferen Frequenzen durch die Ausströmung der Luft praktisch die Zusatzsteife aufgehoben wird, während bei den höchsten abgestrahlten Frequenzen praktisch keine Ausströmung erfolgen kann und die Zusatzsteife gleich derjenigen des geschlossenen Luftpolsters und damit voll wirksam wird. Gleichzeitig ist damit auch eine frequenzabhängige Dämpfung verbunden.

Die Lage und die Anzahl sowie die Abmessung der Ausströmungsöffnungen können nicht beliebig gewählt werden, vielmehr werden sie auf enge, voneinander weit entfernte oder auf eine einzige Zone z. B. in der Mitte konzentrierte öffnungen beschränkt, wobei außerdem die Abströmungswcge ziemlich lang werden. Damit eine gleichmäßige Durchbiegung der Membran eintritt und Unterteilungen erschwert werden, sollen die öffnungen symmetrisch verteilt werden.

Diese Ausgleichsöffnungen werden zweckmäßig an einer Gegenplatte zur Membran angebracht. Trotz solcher Einrichtungen wird schließlich der Punkt erreicht, bei welchem die Neigung zum Unterteiltschwingen stark wird. Sie ist zunächst geringer, wenn bei elektrostatischer Erregung die ganze Fläche mit gleichphasiger Kraft in Bewegung gehalten wird oder wenn bei elektromagnetischem oder elektrodynamischem Antrieb dieser hauptsächlich an denjenigen Stellen angreift, an denen sich die Knotenlinien des ersten Obertones ausbilden müßten. Luftkammern fördern den Ausgleich gegenphasiger Strömungen und damit Unterteilungen. Um nun ein gleichphasiges Schwingen der Membran auch in breiteren Frequenzbereichen zu sichern, werden frequenzabhängige Ausglcichssperren angebracht, welche bei langsamen Bewegungen der Membran pro Schwingung stärkere Strömungen durchlassen als bei schnelleren, wozu auch eine entsprechende Dimensionierung der Luftpolster notwendig ist.

Diese Ausgleichssperrcn werden zwischen Membran und Gegenplatte angebracht. Bereits eine Verlängerung des Weges, über den sich die Schwingungen ausgleichen können, wirkt in gewünschtem Sinne, z. B. wenn dieser Weg längs der Membran verläuft und ringförmig an der Membran dünne Stege angebracht sind, welche in enge Spalte der Gegenplatte tauchen.

Eine besonders wirksame Ausführung besteht darin, daß in ringförmiger, am besten geschlossenei Anordnung sehr dünne, hochelastische Fasern, z. B. aus feinsten Drähten aus Stahl, Wolfram, Quarz usw., vorgesehen werden, die in einer sehr schmalen Zone dicht nebeneinander, z. B. als feinste Spiralen in der Drahtstärke von wenigen Hundertstel Millimetern, so angeordnet sind, daß zwischen den einzelnen Fäden Spalte entstehen, welche am besten senkrecht zur Membran verlaufen. Und zwar soll dies nur in sehr kleinen, am besten symmetrischen Gebieten geschehen, welche nur einen äußerst kleinen Bruchteil der Membranfläche berühren (Größen-Ordnung Vioo). Mit derartigen Anordnungen wird auch Unabhängigkeit des Strömungswiderstandes, der Dämpfung, Steife usw. von der Amplitude der Membran erreicht.

Diese Vorrichtungen brauchen im allgemeinen nur auf einer Seite der Membran angebracht zu werden. In vielen Fällen, z. B. bei elektrostatischer Erregung oder bei Trichtern mit beiderseitigen Kopplungsräumen, ist eine doppelseitige Anordnung zweckmäßig. Dadurch wird eine weitere Steigerung des Strahlungswiderstandes erreicht.

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Für die Abstrahlung größerer Leistungen sind zweckmäßig mehrere Trichter oder mehrere einzelne Membranen vorgesehen.

In den Fig. 1 und 2 bedeutet 1 eine Membran, z. B. elektrostatischer Erregung, 2 die Ausgleichs sperre aus feinen, engen Wolframdrahtspiralen mit einer Drahtstärke von etwa 0,05 mm; 3 ist die Ausströmungsöffnung.

Fig. 3 zeigt eine Sperrung durch Stege.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Einzellautsprecher mit Mitteln zur Erzielung eines breiten, abgestrahlten Frequenzbandes, dadurch gekennzeichnet, daß an die Membran des Lautsprechers eine Luftkammer mit einer Zusatzsteife von einem kleinen Vielfachen der Membransteife angeschlossen ist, in welcher sich für die Luft Ausgleichssperren und so enge und so tiefe Ausströmungsöffnungen befinden, daß mit wachsender Frequenz ein so stark zunehmender Strömungswiderstand entsteht, daß die Zusatzsteife erst bei hohen Frequenzen voll wirksam wird.
2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichssperren zum Mittelpunkt der Membran symmetrisch angeordnet sind.
3. Lautsprecher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichssperren nur einen sehr kleinen Bruchteil der Membranfläche berühren (in der Größenordnung von V100) und z. B. aus sehr feinen, engen Spiralen von dünnsten (Größenordnung Hundertstel von Millimetern), z.B. harten Drähten oder Fäden aus hartem Stahl oder Wolfram mit ähnlich geringem Abstand bestehen.
4. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran auf dem größten Teil der Fläche oder ganz gleichphasig erregt wird, und zwar mit Frequenzen, bei denen sie noch ohne Unterteilung schwingt.
5. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Trichter oder mehrere einzelne Membranen vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen