EP0571825B1 - Lautsprechersicke mit Bedämpfungslippe - Google Patents

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EP0571825B1
EP0571825B1 EP19930107765 EP93107765A EP0571825B1 EP 0571825 B1 EP0571825 B1 EP 0571825B1 EP 19930107765 EP19930107765 EP 19930107765 EP 93107765 A EP93107765 A EP 93107765A EP 0571825 B1 EP0571825 B1 EP 0571825B1
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EP
European Patent Office
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bead
membrane
damping
loudspeaker
flange
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EP19930107765
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English (en)
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EP0571825A1 (de
Inventor
Rüdiger Fleischer
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Nokia Technology GmbH
Original Assignee
Nokia Technology GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/16—Mounting or tensioning of diaphragms or cones
    • H04R7/18—Mounting or tensioning of diaphragms or cones at the periphery
    • H04R7/20—Securing diaphragm or cone resiliently to support by flexible material, springs, cords, or strands

Definitions

  • the invention is concerned with the optimization of speakers with circumferential rubber surround.
  • Speakers are essentially formed by a magnet system, the membrane and a speaker basket.
  • the magnet system is connected to the loudspeaker basket and the membrane is inserted into the loudspeaker basket in such a way that the voice coil, which is arranged on one side of the membrane, projects into the air gap of the magnet system.
  • the membrane When inserted into the loudspeaker basket, the membrane is connected to the edge of the loudspeaker basket by means of a so-called circumferential bead.
  • Such beads are made of elastic materials when it comes to high quality loudspeakers. Common materials that are used to manufacture beads are e.g. B. rubber, soft PVC or foamed polyurethane.
  • the bead is arched in the area that spans the distance between the membrane and the speaker basket.
  • the curvature of the corrugation to the magnet system or to the direction of radiation of the loudspeaker can be extended.
  • the region of the curvature of the bead is adjoined by circumferential flanges, one flange of which is connected to the edge of the speaker cage and the other flange is connected to the edge of the membrane.
  • the connection between the last-mentioned flange of the bead and the edge of the membrane is usually realized in such a way that the flange and the edge of the membrane overlap one another and the two components are glued to one another in the overlap area.
  • Beads of the above type have the tasks of guiding the membrane during axial movements, limiting the deflection of the membrane together with the centering membrane and, when the speaker is installed in a housing, sealing the rear part of the speaker from the radiation surface of the membrane.
  • the beads that perform the aforementioned tasks should also be designed so that they counter the deflection movements of the membrane over the entire frequency range of the speaker a uniform spring force.
  • the beads should also have a damping effect. If the diaphragm is driven by means of the voice coil, the applied sound energy in the diaphragm continues to the edge of the diaphragm and, if the damping properties of the bead are insufficient, from the edge of the diaphragm to Starting point reflected back. As a result of such reflections, standing waves can occur which severely impair the efficiency or the quality of the loudspeaker.
  • the partial vibrations of the membrane caused by the applied acoustic energy can manifest themselves as longitudinal or radial vibrations.
  • Longitudinal vibrations of the membrane are understood to mean those vibrations which form axially to the direction of movement of the driven membrane.
  • Radial vibrations of the membrane which are also referred to as bell modes, are those vibrations of the membrane that run transversely to the direction of movement of the driven membrane on its circumference. While the longitudinal modes predominantly occur at high transmission frequencies, the bell modes are increasingly recorded at low transmission frequencies.
  • the bead from soft PVC and to form the flange which is glued to the membrane so long that - before the flange merges into the curvature of the bead - a part of the flange which is not glued to the membrane covers the distance between the edge of the membrane and the edge of the speaker basket.
  • the "crinkle" which otherwise occurs at around 900 Hz is weakened and shifted to lower frequencies, the extension does the trick of the (adhesive) flange around the intermediate piece, so that the effective radiator area is reduced for a given speaker basket diameter.
  • soft PVC as a bead material
  • the use of soft PVC as a bead material is not without problems. This is due to the fact that environmental impacts occur in the production of soft PVC.
  • the bonding of soft PVC to other materials is not easy to carry out, but requires additional and therefore expensive measures.
  • One such measure is pretreatment of the adhesive seam surface.
  • this highly damping material can only be used in loudspeakers whose diaphragm deflection is low.
  • this material is unable to exert a sufficiently rapid return speed on the membrane. The latter is particularly important in the case when it is a matter of transmitting low frequencies with a large amplitude or large dynamic jumps.
  • Bead materials that are less strongly damping such as styrene-butadiene rubber or foamed polyurethane, have the disadvantage that they are less suitable for damping bell modes in comparison to the previously mentioned highly damping materials.
  • a certain improvement with regard to the damping of bell modes can be achieved with foamed polyurethane beads if these beads are covered with damping materials in the area of the bead kink.
  • the disadvantage here is that the painting over requires an additional operation which, in many cases, cannot be carried out at all or can only be carried out with considerable difficulty.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a bead which avoids the disadvantages of the known beads by having a rapid return speed even with a large deflection of the loudspeaker diaphragm and nevertheless effectively damping bell modes.
  • the speaker surround is made of rubber and that the flange which is connected to the membrane has a circumferential damping lip which stands up on the flange surface which is connected to the edge of the membrane.
  • the formation of the bead according to the invention is based on the mechanical finding that T-shaped profiles are substantially stronger and stiffer than flat profiles with the same mass. This stiffening of the The beading edge effectively dampens the bell modes without impairing the rolling behavior of the bead itself. Therefore, according to the invention, it is also possible to equip loudspeakers with rubber surrounds without the otherwise usual buckling occurring in the frequency response. I also distinguish the beads according to the invention by their high backward speed and can therefore also be used in loudspeakers with a large diaphragm deflection.
  • the damping lip is glued to the membrane, excellent damping of bell modes can be achieved even with short lengths of the damping lip.
  • This figure shows a bead 10 in a sectional view. It can be clearly seen that this bead 10 has an approximately semicircular curvature 11 in the central region.
  • the flange 12 adjoins the left edge of this curvature 11. With this flange 12, the bead 10 is connected to the speaker basket (not shown). Closes on the right side of the arch 11 also a flange 13. This flange 13 is glued to the membrane 14 on the side 15 facing the membrane 14.
  • the damping lip 16 is led out from the side 15 of the flange 13 approximately as an extension of the curvature 11. This damping lip 16 has a length that corresponds approximately to the thickness d of the membrane 14.
  • the damping lip 16 is also glued to the side facing the membrane 14.
  • the bead 10 together with the damping lip 16 is formed in one piece from styrene-butadiene rubber.
  • styrene-butadiene rubber has been chosen only as an example.
  • the bead can also be formed from another thermoplastic rubber.

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  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung befaßt sich mit der Optimierung von Lautsprechern mit umlaufender Gummisicke.
    • Stand der Technik
  • Lautsprecher werden im wesentlichen von einem Magnetsystem, der Membran und einem Lautsprecherkorb gebildet. Dabei ist das Magnetsystem mit dem Lautsprecherkorb verbunden und die Membran so in den Lautsprecherkorb eingesetzt, daß die Schwingspule, welche an der einen Seite der Membran angeordnet ist, in den Luftspalt des Magnetsystems hineinragt. Die Membran ist, wenn sie in den Lautsprecherkorb eingesetzt ist, mittels einer sogenannten umlaufenden Sicke mit dem Rand des Lautsprecherkorbes verbunden. Derartige Sicken sind, wenn es sich um hochwertige Lautsprecher handelt, aus elastischen Materialien gebildet. Übliche Werkstoffe, die zur Herstellung von Sicken verwendet werden, sind z. B. Gummi, Weich-PVC oder auch geschäumtes Polyurethan.
  • Die Sicke wird in dem Bereich, der die Distanz zwischen der Membran und dem Lautsprecherkorb überspannt, gewölbt ausgebildet. Je nach Ausbildung des Lautsprechers kann die Wölbung der Sicke zum Magnetsystem oder zur Abstrahlrichtung des Lautsprechers ausgedehnt sein. An den Bereich der Wölbung der Sicke schließen beidseitig umlaufende Flansche an, deren einer Flansch mit dem Rand des Lautsprecherkorbes und deren anderer Flansch mit dem Rand der Membran verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem letztbenannten Flansch der Sicke und dem Rand der Membran ist meist so realisiert, daß sich der Flansch und der Rand der Membran gegenseitig überlappen und beide Bauteile im Überlappungsbereich miteinander verklebt sind.
  • Sicken der vorstehenden Art haben die Aufgaben, die Membran bei axialen Bewegungen zu führen, die Auslenkung der Membran zusammen mit der Zentriermembran zu begrenzen sowie - bei Einbau des Lautsprechers in ein Gehäuse - den hinteren Teil des Lautsprechers gegenüber der Abstrahlfläche der Membran abzudichten. Überdies sollen die Sicken, die die vorbenannten Aufgaben erfüllen, auch so beschaffen sein, daß sie über den gesamten Frequenzbereich des Lautsprechers den Auslenkbewegungen der Membran eine gleichmäßige Federkraft entgegenbringen. Diese Forderungen, welche in diesem Absatz zusammengefaßt sind, können von einer Vielzahl von Materialien und Formgebungen erfüllt werden.
  • Neben den vorstehend beschriebenen Aufgaben sollen die Sicken auch dämpfende Wirkung entfalten. Wird nämlich die Membran mittels der Schwingspule angetrieben, setzt sich die aufgebrachte Schallenergie in der Membran zu deren Rand fort und wird, wenn die dämpfenden Eigenschaften der Sicke ungenügend sind, vom Rand der Membran zum Ausgangspunkt zurückreflektiert. Als Folge derartiger Reflexionen können stehende Wellen auftreten, welche den Wirkungsgrad beziehungsweise die Qualität des Lautsprechers stark beeinträchtigen.
  • Die mit der aufgebrachten Schallenergie hervorgerufenen Partialschwingungen der Membran können sich als Longitudinal- oder Radialschwingungen äußern. Unter Longitudinalschwingungen der Membran werden solche Schwingungen verstanden, die sich axial zur Bewegungsrichtung der angetriebenen Membran ausbilden. Radialschwingungen der Membran, welche auch als Glockenmoden bezeichnet werden, sind solche Schwingungen der Membran, die quer zur Bewegungsrichtung der angetriebenen Membran an deren Umfang verlaufen. Während die Longitudinalmoden vorwiegend bei hohen Übertragungsfrequenzen auftreten, sind die Glockenmoden verstärkt bei tiefen Übertragungsfrequenzen zu verzeichnen.
  • Um diese Schwingungen der Membran mittels einer umlaufenden Sicke zu bedämpfen, sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt.
  • Gemäß einer bekannten Maßnahme wird vorgeschlagen, die Sicke aus Weich-PVC zu bilden und den Flansch, welcher mit der Membran verklebt ist so lang auszubilden, daß - bevor der Flansch in die Wölbung der Sicke übergeht - ein nicht mit der Membran verklebter Teil des Flansches den Abstand zwischen dem Rand der Membran und dem Rand des Lautsprecherkorbes überdeckt. Obwohl mittels dieses flachen Zwischenstücks, der sonst bei etwa 900 Hz auftretende "Sickenknick" abgeschwächt und zu tieferen Frequenzen hin verschoben wird, bewirkt die Verlängerung des (Klebe-)Flansches um das Zwischenstück, daß die effektive Strahlerfläche bei vorgegebenem Lautsprecherkorbdurchmesser verkleinert wird.
  • Außerdem ist die Verwendung von Weich-PVC als Sickenwerkstoff nicht unproblematisch. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der Herstellung von Weich-PVC Umweltbeeinträchtigungen auftreten. Ferner ist die Verklebung von Weich-PVC mit anderen Materialien nicht einfach ausführbar, sondern erfordert zusätzliche und daher teure Maßnahmen. Eine derartige Maßnahme ist beispielsweise das Vorbehandeln der Klebenahtfläche.
  • Neben diesen Herstellungs- und Verarbeitungsnachteilen ist auch der Einsatz von Weich-PVC in der Lautsprechersickenanwendung nicht optimal. Zum einen kann dieses hochdämpfende Material nur in Lautsprechern eingesetzt werden, deren Membranauslenkung gering ist. Außerdem ist dieses Material nicht in der Lage auf die Membran eine genügend schnelle Rückstellgeschwindigkeit auszuüben. Letzteres ist insbesondere für den Fall wichtig, wenn es gilt, tiefe Frequenzen mit großer Amplitude oder große Dynamiksprünge zu übertragen.
  • Die letztbenannten Nachteile sind auch zu verzeichnen, wenn die Sicke aus speziellen Gummimischungen gefertigt wird. Ferner ist die Verwendung von Lautsprechern mit Sicken aus speziellen Gummimischungen in all den Fällen ausgeschlossen, in denen die Lautsprecher Temperaturen von < 15°C ausgesetzt werden sollen. Letzteres ist darauf zurückzuführen, daß diese speziellen Gummimischungen unterhalb der angegebenen Temperatur ihre Elastizität verlieren.
  • Weniger stark dämpfende Sickenmaterialien, wie etwa Styrol-Butadien-Gummi oder geschäumtes Polyurethan haben den Nachteil, daß sie im Vergleich zu den zuvor benannten hochdämpfenden Materialien weniger gut zur Bedämpfung von Glockenmoden geeignet sind. Eine gewisse Verbesserung in Bezug auf die Bedämpfung von Glockenmoden ist bei geschäumten Polyurethansicken dann erreichbar, wenn diese Sicken im Bereich des Sickenknicks mit Bedämpfungsmaterialien überstrichen werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß durch das Überstreichen ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist, welcher zu dem in vielen Fällen gar nicht oder nur unter erheblichen Schwierigkeiten ausführbar ist.
  • Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicke anzugeben, die die Nachteile der bekannten Sicken vermeidet, indem sie auch bei großer Auslenkung der Lautsprechermembran eine schnelle Rückstellgeschwindigkeit aufweist und trotzdem Glockenmoden hochwirksam bedämpft.
    • Darstellung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß Anspruch 1 die Lautsprechersicke aus Gummi gebildet ist und daß der Flansch, welcher mit der Membran verbunden ist, eine umlaufende Dämpfungslippe aufweist, die an der Flanschfläche aufsteht, die mit dem Rand der Membran verbunden ist.
  • Der erfindungsgemäßen Ausbildung der Sicke liegt die mechanische Erkenntnis zugrunde, daß bei gleicher Masse T-förmige Profile gegenüber Flachprofilen wesentlich fester und steifer sind. Diese Versteifung des Sickenrandes bewirkt eine effektive Bedämpfung der Glockenmoden, ohne dabei das Abrollverhalten der Sicke selbst zu beeinträchtigen. Daher ist es nach der Erfindung auch möglich, Lautsprecher mit Gummisicken auszustatten, ohne daß im Frequenzgang der sonst übliche Sickenknick auftritt. Die erfindungsgemäßen Sicken zeichnen ich außerdem durch eine hohe Rückschnellgeschindigkeit aus und sind daher auch in Lautsprechern mit großer Membranauslenkung einsetzbar.
  • Entspricht - gemäß Anspruch 2 - die Baulänge der Dämpfungslippe zumindest der Dicke der Membran, wird eine besonders gute Unterdrückung von Glockenmoden erzielt.
  • Ist gemäß Anspruch 3 die Dämpfungslippe mit der Membran verklebt, kann auch bei kurzen Baulängen der Dämpfungslippe eine ausgezeichnete Bedämpfung von Glockenmoden erzielt werden.
  • Zusätzliche Arbeiten - wie etwa das Ansetzen der Dämpfungslippe - entfallen dann, wenn gemäß Anspruch 4 die Sicke mitsamt der Dämpfungslippe einstückig ausgebildet ist.
    • Wege zum Ausführen der Erfindung
  • Die Erfindung soll nun anhand einer einzigen Figur näher erläutert werden. Diese Figur zeigt eine Sicke 10 in Schnittdarstellung. Deutlich erkennbar ist, daß diese Sicke 10 im Mittelbereich eine etwa halbkreisförmige Wölbung 11 aufweist. Am linken Rand dieser Wölbung 11 schließt der Flansch 12 an. Mit diesem Flansch 12 ist die Sicke 10 mit dem Lautsprecherkorb verbunden (nicht dargestellt). An der rechten Seite der Wölbung 11 schließt ebenfalls ein Flansch 13 an. Dieser Flansch 13 ist an der der Membran 14 zugewandten Seite 15 mit der Membran 14 verklebt. Etwa in Verlängerung der Wölbung 11 ist aus der Seite 15 des Flansches 13 die Dämpfungslippe 16 herausgeführt. Diese Dämpfungslippe 16 weist eine Baulänge auf, die etwa der Dicke d der Membran 14 entspricht. Auch die Dämpfungslippe 16 ist an der Seite, welche der Membran 14 zugewandt ist, mit dieser verklebt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sicke 10 mitsamt der Dämpfungslippe 16 einstückig aus Styrol-Butadien-Gummi gebildet. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die Verwendung von Styrol-Butadien-Gummi nur beispielhaft gewählt worden ist. Insbesondere kann in einem anderen - nicht dargestellten Ausführungsbeispiel - die Sicke auch aus einem anderen thermoplastischen Gummi gebildet sein.

Claims (4)

  1. Lautsprechersicke (10)
    - mit einem gewölbten Mittelbereich (11) und
    - mit zwei Flanschen (12,13), die jeweils an den gewölbten Mittelbereich (11) anschließen,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Lautsprechersicke (10) aus Gummi gebildet ist, und
    - daß der Flansch (13), welcher mit einer Membran (14) verbunden ist, eine umlaufende Dämpfungslippe (16) aufweist, die an der Seite (15) des Flansches (13) aufsteht, die mit dem Rand der Membran (14) verbunden ist.
  2. Lautsprechersicke nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Baulänge der Dämpfungslippe (16) zumindest der Dicke (d) der Membran (14) entspricht.
  3. Lautsprechersicke nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Dämpfungslippe (16) und die Membran (14) miteinander verklebt sind.
  4. Lautsprechersicke nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sicke (10) mitsamt der Dämpfungslippe (16) einstückig ausgebildet ist.
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