EP0772373A2

EP0772373A2 - Arrangement for radiating acoustic waves

Info

Publication number: EP0772373A2
Application number: EP96117145A
Authority: EP
Inventors: Stefan Geisenberger; Gunther Raschke
Original assignee: Nokia Technology GmbH
Current assignee: Nokia Technology GmbH
Priority date: 1995-11-04
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1997-05-07
Also published as: JPH09215089A; DE19541197A1

Abstract

An arrangement for sending out sound waves comprises at least one membrane (13) which is driven by an oscillating spool in a magnet system. The membrane (13) consists of a layer (22) or has its surface (20) supplied with a coating (22). The surface expansion of the coating does not have to match that of the surface of the membrane. The layer (22) preferably consists of polyvinylidene fluoride.

Description

Technical field

Die Erfindung befaßt sich mit Anordnungen zur Abstrahlung von Schallwellen, insbesondere mit der vereinfachten Ausbildung von Anordnungen, bei denen verschieden frequente Signalanteile eines Tonsignals von verschiedenen Wandlern abgestrahlt werden.The invention is concerned with arrangements for emitting sound waves, in particular with the simplified design of arrangements in which different frequency signal components of a sound signal are emitted by different transducers.

State of the art

Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, verschieden frequente Signalanteile eines Tonsignals mittels verschiedener und für den jeweiligen Signalanteil optimiert ausgelegter elektroakustischer Wandler abzustrahlen. Eine in diesem Zusammenhang bekannte Aufteilung ist beispielsweise die separate Wiedergabe von tieffrequenten, mittelfrequenten und hochfrequenten Signalanteilen eines Tonsignals. Mit Rücksicht auf die bei der separaten Wiedergabe von verschieden frequenten Signalanteilen notwendigen Anzahl elektroakustischer Wandler sind derartige Anordnungen außerordentlich platzintensiv, so daß deswegen derartigen Anordnungen viele Anwendungsfälle verschlossen sind. Deshalb wird, wenn nur beengte Platzverhältnisse zur Verfügung stehen, häufig auf Breitbandlautsprecher zurückgegriffen, welche aber in der Tonwiedergabequalität gegenüber den zuvor besprochenen Anordnungen deutlich schlechter sind.According to the prior art, it is known to emit differently frequency signal components of a sound signal by means of different electroacoustic transducers which are designed to be optimized for the respective signal component. A division known in this connection is, for example, the separate reproduction of low-frequency, medium-frequency and high-frequency signal components of an audio signal. In view of the number of electroacoustic transducers required for the separate reproduction of different frequency signal components, such arrangements are extremely space-intensive, so that many applications are closed for such arrangements. Therefore, if only limited space is available, broadband loudspeakers are often used, but the sound reproduction quality is significantly poorer than the arrangements discussed above.

Eine Kompromißstellung nehmen die sogenannten Koaxiallaufsprechersysteme ein, welche zum einen nur den Platzbedarf von Breitbandlautsprecher haben, es aber zum weiteren erlauben, verschieden frequente Signalanteile eines Tonsignals von verschiedenen Wandlern zu übertragen und damit - gegenüber Breitbandlautsprechern - eine deutlich bessere Tonwiedergabequalität haben.One compromise is the so-called coaxial speaker systems, which on the one hand only have the space requirement of broadband loudspeakers, but on the other hand allow different frequency signal components of a sound signal to be transmitted by different converters and thus have a significantly better sound reproduction quality than broadband loudspeakers.

Derartige Koaxiallaufsprechersysteme zeichnen sich dadurch aus, daß sie einen auf einen bestimmten Signalanteil (tieffrequent oder tiefmittelfrequent) optimiert ausgebildeten Konuslautsprecher aufweisen. Im Raum, welcher im wesentlichen von der konischen Membran des Konuslautsprechers ummantelt wird, ist ein weiterer und zumeist für die Hochtonwiedergabe bestimmter Lautsprecher angeordnet. Eine solche Anordnung, welche auch den Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung bildet, ist beispielsweise in DE-Gbm 9210493 näher beschrieben.Coaxial loudspeaker systems of this type are distinguished by the fact that they have a cone loudspeaker that is optimized for a specific signal component (low-frequency or low-medium frequency). In the room, which is essentially encased by the conical membrane of the cone loudspeaker, there is another loudspeaker, usually intended for high-frequency reproduction. Such an arrangement, which also forms the starting point for the present invention, is described in more detail, for example, in DE-Gbm 9210493.

Als nachteilig wird bei den Koaxiallaufsprechersystemen aber angesehen, daß diese Lautsprecher sehr aufwendig in der Fertigung sind. Dies vor allem deshalb, weil die Mehrzahl der Konuslautsprecher von Koaxiallaufsprechersystemen gegenüber reinen Konuslautsprechern modifizierte Magnetsysteme erfordern, um die Aufnahme eines im Membrankegel angeordneten Hochtonlautsprechers zu ermöglichen. Außerdem ist der Materialeinsatz für den im Membrankegel angeordneten Hochtonlautsprecher nicht unerheblich. Letzteres bezieht sich nicht nur auf den Hochtonlautsprecher selbst, sondern schließt auch die Bauteile ein, welche notwendig sind, um den Hochtonlautsprecher im Membrankegel des Konuslautsprechers zu haltern.It is considered a disadvantage of the coaxial speaker systems that these speakers are very complex to manufacture. This is mainly because the majority of the cone loudspeakers of coaxial loudspeaker systems require modified magnet systems compared to pure cone loudspeakers in order to allow the inclusion of a high-frequency loudspeaker arranged in the membrane cone. In addition, the material used for the tweeter arranged in the membrane cone is not insignificant. The latter not only refers to the tweeter itself, but also includes the components that are necessary to hold the tweeter in the cone speaker cone.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Wiedergabe von Schallwellen anzugeben, welche den Fertigungsaufwand von Koaxiallautsprechersystemen deutlich reduziert.The invention is therefore based on the object of specifying an arrangement for reproducing sound waves which significantly reduces the production outlay for coaxial loudspeaker systems.

Presentation of the invention

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindungen sind den Ansprüchen 2 - 6 entnehmbar.This object is achieved with the features specified in claim 1. Advantageous developments and further developments of the inventions can be found in claims 2-6.

Wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, die Oberfläche einer von der Schwingspule angetriebenen Membran, mittels welcher die erzeugten Schallwellen in den Abhörraum abgestrahlt werden, zumindest teilweise mit einer Schicht zu versehen oder die Membran selbst (ganz oder teilweise) aus einem Material zu bilden, welches unter dem Einfluß der elektrischen (Signal-) Spannung ihre Ausdehnung längs und/oder quer zur Schichtebene verändert. Dieser Aufbau erlaubt es, beispielsweise tief- oder mitteltieffrequente Signalanteile eines Tonsignals von der Membran abzustrahlen, während die Abstrahlung der hochfrequenten Signalanteile mittels der mit der Tonsignalquelle elektrisch verbundenen Schicht erfolgt, indem diese unter Wirkung des hochfrequenten Signalanteils eine Ausdehnungsänderung vollführt.The essential idea of the invention is to at least partially cover the surface of a membrane driven by the voice coil, by means of which the generated sound waves are emitted into the listening room To provide the layer or to form the membrane itself (in whole or in part) from a material which, under the influence of the electrical (signal) voltage, changes its extent along and / or transversely to the layer plane. This structure makes it possible, for example, to emit low or medium low-frequency signal components of a sound signal from the membrane, while the high-frequency signal components are emitted by means of the layer which is electrically connected to the audio signal source, by performing an expansion change under the effect of the high-frequency signal component.

Geeignete und dem Fachmann bekannte Werkstoffe zur Ausbildung der Schicht sind die in Anspruch 2 angegebenen piezokeramischen Werkstoffe sowie die in Anspruch 3 angegebenen und ebenfalls piezoelektrische Eigenschaften zeigenden Polyvinyliden - Fluorid - Folien (PVDF).Suitable materials known to those skilled in the art for forming the layer are the piezoceramic materials specified in claim 2 and the polyvinylidene fluoride films (PVDF) specified in claim 3 and also showing piezoelectric properties.

Da insbesondere die PVD-Folien als Material für die Schicht unter Einfluß der von den hochfrequenten Signalanteilen zur Verfügung gestellten Spannungen nur eine geringe Dickenveränderung als Teil der Ausdehnungsänderung zeigen, kann ein ausreichender Schallfluß nur erzeugt werden, wenn die größenmäßige Erstreckung der Schicht, d.h. die Schichtfläche selbst groß und/oder die der Schicht zur Verfügung gestellte Signalspannung hoch ist. Soll eine Transformation der der Schicht zur Verfügung gestellten Signalspannungen ausgeschlossen werden, so bedeutet dies, daß ein Großteil der Oberfläche der die tieffrequenten Signalanteile übertragenden Membran mit der Schicht beschichtet sein muß, wenn diese abstandslos an der Membran anliegt. Wesentlich vorteilhafter ist es aber, durch die in Anspruch 4 angegebene und vereinfacht als Faltung oder Prägung zu bezeichnende Formgebung der Schicht deren Oberfläche bezogen auf die Oberfläche der Membran, welche von der Sicht überdeckt wird, zu vergrößern. Da außerdem bei dieser Formgebung der Schicht gemäß Anspruch 4 ein Großteil der Schichtfläche nicht unmittelbar an der jeweiligen Trägerfläche (beispielsweise der Membran) anliegt, kann das aus der Längsdehnung resultierende Biegeschwingverhalten der Schicht mit zur Erzeugung eines ausreichenden Schallflusses genutzt werden. Dies erlaubt es, die Schicht auf einen Bereich zu beschränken, welcher bei herkömmlichen und etwa in DE 4116819 gezeigten Konuslautsprechern von der sogenannten und den Membrankonus gegenüber dem Schwingspulenträger verschließenden Staubschutzkalotte gebildet wird.Since, in particular, the PVD foils as material for the layer show only a small change in thickness as part of the change in expansion under the influence of the voltages provided by the high-frequency signal components, a sufficient sound flow can only be generated if the size of the layer, ie the layer surface, is sufficient itself large and / or the signal voltage made available to the layer is high. If a transformation of the signal voltages made available to the layer is to be ruled out, this means that a large part of the surface of the membrane which transmits the low-frequency signal components must be coated with the layer if it lies against the membrane without any distance. It is, however, much more advantageous to enlarge the surface of the layer in relation to the surface of the membrane, which is covered by the view, by the shaping of the layer, which is to be referred to simply as folding or embossing. Since, in addition, with this shape of the layer according to claim 4, a large part of the layer surface does not lie directly on the respective carrier surface (for example the membrane), the bending vibration behavior of the layer resulting from the longitudinal expansion can also be used to generate a sufficient sound flow. This allows the layer to be restricted to an area which is conventional and, for example, in DE 4116819 shown cone speakers is formed by the so-called and the membrane cone against the voice coil carrier sealing dust cap.

Die Beschränkung der Schicht auf den Bereich der ursprünglich verwendeten Staubschutzkalotte hat außerdem den Vorteil, daß durch eine entsprechende Krümmung der Schicht in diesem Bereich sehr einfach eine kugelförmige Abstrahlcharakteristik für die Hochtonwiedergabe erreicht werden kann.The restriction of the layer to the area of the dust protection dome originally used also has the advantage that a spherical radiation characteristic for the high-frequency reproduction can be achieved very easily by a corresponding curvature of the layer in this area.

Brief presentation of the figures

Es zeigen:

Fig. 1: einen Lautsprecher im Schnitt;
Fig. 2: eine weitere Darstellung gemäß Figur 1; und
Fig. 3: einen Schnitt durch eine Schicht.

Show it:

Fig. 1: an average speaker;
Fig. 2: a further representation according to Figure 1; and
Fig. 3: a section through a layer.

Ways of Carrying Out the Invention

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to the figures.

Figur 1 zeigt einen Konuslautsprecher 10 im Schnitt. Dieser Konuslautsprecher 10 wird im wesentlichen von einem Lautsprecherkorb 11, einem Magnetsystem 12 und einem aus der Membran 13, dem Schwingspulenträger 14 und der Schwingspule 15 gebildeten Schwingsystem 16 gebildet. Das Schwingsystem 16 ist in den Korb 11 eingesetzt, wobei der obere Rand 17 der Membran 13 mittels einer umlaufenden Sicke 18 mit dem Korb 11 verbunden ist und wobei die mit dem Schwingspulenträger 14 verbundene Schwingspule 15 in einem im Magnetsystem 12 ausgebildeten Luftspalt 19 eintaucht.
Wird die Schwingspule 15 über entsprechende Zuleitungen mit der Signalspannung einer Tonsignalquelle gespeist (alles in Figur 1 nicht dargestellt), vollführt die Membran 13 eine Hubbewegung entlang zur Mittellinie. Dies hat zur Folge, daß von der Oberfläche 20 der Membran 13 Schallwellen in Richtung des Abhörraums 21 abgestrahlt werden.Figure 1 shows a cone speaker 10 in section. This cone speaker 10 is essentially formed by a speaker basket 11, a magnet system 12 and a voice system 16 formed from the membrane 13, the voice coil support 14 and the voice coil 15. The voice system 16 is inserted into the basket 11, the upper edge 17 of the membrane 13 being connected to the basket 11 by means of a circumferential bead 18 and the voice coil 15 connected to the voice coil support 14 being immersed in an air gap 19 formed in the magnet system 12.
If the voice coil 15 is fed with the signal voltage of a sound signal source via corresponding supply lines (everything not shown in FIG. 1), the membrane 13 carries out a lifting movement along to the center line. The result of this is that sound waves are emitted from the surface 20 of the membrane 13 in the direction of the listening room 21.

Deutlich ist der Darstellung gemäß Figur 1 entnehmbar, daß die dem Schwingspulenträger 14 nahen Bereiche 20 der Membran 13 an ihrer dem Abhörraum 21 zugewandten Oberfläche 20 mit einer Schicht 22 überzogen ist und diese Schicht 22 außerdem den Bereich freitragend überspannt, wo der Schwingspulenträger 14 in den Öffnungsausschnitt 23 der Membran 13 eingesetzt und mit dieser verbunden ist. Mithin übernimmt die Schicht 22 im Bereich oberhalb des Öffnungsausschnitts 23 die Funktion, welche bei herkömmlichen Konuslautsprechern üblicherweise von der Staubschutzkalotte wahrgenommen wird. Nur der Vollständigkeit sei darauf hingewiesen, daß aus Gründen der besseren Darstellbarkeit der Verhältnisse in Figur 1 darauf verzichtet wurde, ein abstandsloses Aneinanderliegen des dem Schwingspulenträger 14 nahen Bereichs der Oberfläche 20 der Membran 13 und der Schicht 22 zu zeigen.It can be clearly seen from the illustration according to FIG. 1 that the areas 20 of the membrane 13 near the voice coil support 14 are covered with a layer 22 on their surface 20 facing the listening space 21 and this layer 22 also spans the area where the voice coil support 14 is inserted into the Opening cutout 23 of the membrane 13 inserted and connected to it. The layer 22 in the area above the opening cutout 23 therefore takes on the function which is usually performed by the dust protection dome in conventional cone loudspeakers. For the sake of completeness, it should be pointed out that, for reasons of better representation of the conditions in FIG. 1, it has been dispensed with to show that the region of the surface 20 of the membrane 13 and the layer 22 close to the voice coil support 14 is spaced apart.

Die bisher erläuterte Grundform des Lautsprechers 10 kann in vielfältiger Weise abgewandelt ausgebildet werden. So ist es beispielsweise denkbar, daß die Schicht 22 dadurch vergrößert wird, daß diese bis oder nahezu bis zum oberen Rand 17 der Membran 13 ausgebildet wird. Sofern es aus Gründen der Vergrößerung der Schicht 22 notwendig sein sollte, kann die Schicht 22 auch über den oberen Rand 17 der Membran 13 hinaus verlängert ausgebildet sein. Letzteres ist in Figur 1 (linke Seite) durch die Strichpunktierung angedeutet. Auch kann der Bereich, welcher oberhalb des Öffnungsausschnitts 23 liegt, von einer konventionellen Staubschutzkalotte verschlossen sein, so daß die Schicht 22 auch oder nur die Oberfläche dieser Staubschutzkalotte bedeckt. Bei Verwendung einer konventionellen Staubschutzkalotte kann diese aber auch abstandlos mit der Schicht 22 beschichtet sein oder aber lediglich unbefestigt über die Kontur der konventionellen Staubschutzkalotte gelegt und nur mit der Oberfläche 20 der Membran 13 abstandslos verbunden sein.The basic form of the loudspeaker 10 explained so far can be modified in a variety of ways. For example, it is conceivable that the layer 22 is enlarged in that it is formed up to or almost up to the upper edge 17 of the membrane 13. If it should be necessary for reasons of enlarging the layer 22, the layer 22 can also be designed to be extended beyond the upper edge 17 of the membrane 13. The latter is indicated in FIG. 1 (left side) by the dash-dotted line. The area which lies above the opening section 23 can also be closed by a conventional dust protection cap, so that the layer 22 also or only covers the surface of this dust protection cap. When using a conventional dust protection cap, however, this can also be coated with the layer 22 without a gap or can only be placed unfastened over the contour of the conventional dust protection cap and only be connected to the surface 20 of the membrane 13 without a gap.

Ferner wird darauf hingewiesen, daß auf eine zusätzliche Ausbildung der Schicht 22 dann verzichtet werden kann, wenn beispielsweise die Membran 13 selbst aus einem die Schicht 22 bildenden Material hergestellt wird. Eine derart freitragende Ausbildung der Schicht 22 ist in Figur 1 im Bereich oberhalb des Öffnungsausschnitts 23 gezeigt.Furthermore, it is pointed out that an additional formation of the layer 22 can be dispensed with if, for example, the membrane 13 itself is produced from a material forming the layer 22. Such a self-supporting formation of the layer 22 is shown in FIG. 1 in the area above the opening section 23.

Als Material, aus welchem die Schicht 22 im mit Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gebildet wurde, wird zum einen ein piezokeramischer Werkstoff und zum weiteren als Alternative eine Polyvinyliden-Fluorid-Folie als piezoelektrischer Werkstoff verwendet.The material from which the layer 22 was formed in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is, on the one hand, a piezoceramic material and, alternatively, a polyvinylidene fluoride film is used as the piezoelectric material.

Ist die Schicht 22 eine bimorphe Anordnung zweier gegensätzlich gepolter und mit einander verklebter Längs- bzw. Radialschwinger-Platten und wird dieses Plattenpaar in einer dem Fachmann bekannten Weise mit einer Tonsignalquelle verbunden (in Figur 1 nicht dargestellt), so wird unter dem Einfluß der Signalspannung in den beiden Platten eine gegensätzliche Längs- bzw. Radialdehnung erzeugt. Diese gegensätzliche Längs- bzw. Radialdehnung der beiden die Schicht 22 bildenden Platten bewirkt eine transversale Ausdehnung des Plattenpaars, wenn das Plattenpaar lediglich an seinem Rand eingespannt ist. Mit anderen Worten, eine solche Anordnung wirkt als Biegeschwinger und kann zur Abstrahlung von Tonsignalen genutzt werden. Ist hingegen die Schicht 22 bzw. das Plattenpaar nicht an seinem Rand eingespannt, sondern mit einer weiteren Schicht (in Figur 1 mit der Oberfläche 20 der Membran 13) vollständig verbunden wird eine Längs- bzw. Radialdehnung des Plattenpaares nahezu ausgeschlossen. Dies heißt aber nicht, daß eine solche Anordnung zur Übertragung von Tonsignalen ungeeignet ist. Da unter dem Einfluß der Signalspannung in dem Plattenpaar neben der Längs- bzw. Radialdehnung auch eine Dickenänderung auftritt, wirkt eine mit einer weiteren Schicht verbundenen Schicht 22 nur noch als sogenannter Dickenschwinger, womit eine solche Anordnung weitgehend auf die Übertragung von Tonsignalen im Ultraschallbereich beschränkt ist.If the layer 22 is a bimorphic arrangement of two oppositely polarized and mutually bonded longitudinal or radial transducer plates, and if this plate pair is connected in a manner known to the person skilled in the art to an audio signal source (not shown in FIG. 1), then under the influence of the signal voltage an opposite longitudinal or radial expansion is produced in the two plates. This opposite longitudinal or radial expansion of the two plates forming the layer 22 causes a transverse expansion of the plate pair when the plate pair is only clamped at its edge. In other words, such an arrangement acts as a bending vibrator and can be used to emit sound signals. On the other hand, if the layer 22 or the plate pair is not clamped at its edge, but is completely connected to another layer (in FIG. 1 with the surface 20 of the membrane 13), a longitudinal or radial expansion of the plate pair is almost impossible. However, this does not mean that such an arrangement is unsuitable for the transmission of sound signals. Since under the influence of the signal voltage in the plate pair, in addition to the longitudinal or radial expansion, there is also a change in thickness, a layer 22 connected to a further layer only acts as a so-called thickness transducer, so that such an arrangement is largely limited to the transmission of sound signals in the ultrasound range .

Nur der Vollständigkeit sei darauf hingewiesen, daß somit die Längs- bzw. Radialausdehnung sowie die Dickenänderung der Schicht 22 in Zusammenhang mit dieser Anmeldung zusammenfassend als Ausdehnungsänderung bezeichnet wird.For the sake of completeness, it should be pointed out that the longitudinal or radial expansion and the change in thickness of the layer 22 in connection with this application are referred to collectively as the change in expansion.

Für die in Figur 1 gezeigte Anordnung bedeutet dies, daß die Bereiche der Schicht 22, welche abstandslos mit der Oberfläche 20 der Membran 13 verbunden sind, lediglich durch ihre Dickenänderung zur Schallübertragung beitragen, während die Bereiche der Schicht 22, welche den Öffnungsausschnitt 23 freitragend überspannen und somit weder mit der Membran 13 noch mit einer konventionellen Staubschutzkalotte flächig verbunden sind, sowohl über ihre Längs- bzw. Radialdehnung als auch über die Dickenänderung zur Schallabstrahlung beitragen. Ist der Bereich der Schicht 22, welcher den Öffnungsausschnitt 23 freitragend überspannt, nicht flach sondern gewölbt ausgebildet (in Figur 1 durchgezogen gezeigt), so lassen sich durch eine solche Formgebung die nachfolgenden Vorteile erzielen:For the arrangement shown in FIG. 1, this means that the areas of the layer 22, which are connected to the surface 20 of the membrane 13 without any distance, only contribute to the sound transmission by changing their thickness, while the areas of the layer 22, which span the opening cutout 23 in a cantilever manner and thus neither with the membrane 13 nor with one conventional dust protection caps are connected flatly, contribute to sound radiation both via their longitudinal or radial expansion and via the change in thickness. If the area of the layer 22 which spans the opening section 23 in a self-supporting manner is not flat but curved (shown in solid line in FIG. 1), the following advantages can be achieved by such a design:

Zum einen wird im Vergleich zu einer flachen Ausbildung des Bereiches durch die gewölbte Formgebung die Größe des Bereiches in bezug auf die Größe des überspannten Öffnungsausschnittes 23 vergrößert. Diese Flächenvergrößerung hat zur Folge, daß unter Einfluß der an die Schicht 22 angelegten Signalspannung eine größere Längs- bzw. Radialdehung erzielbar ist, welche ihrerseits durch die seitliche Einspannung des den Öffnungsausschnitt 23 überspannenden Bereiches eine stärkere transversale Ausdehnung der genannten Bereiche bewirkt. Was unter einer transversalen Auslenkung des genannten Bereiches verstanden wird, ist in Figur 1 gestrichelt dargestellt.On the one hand, the size of the area is increased in relation to the size of the spanned opening cutout 23 in comparison to a flat design of the area due to the curved shape. This increase in area has the result that, under the influence of the signal voltage applied to the layer 22, a greater longitudinal or radial expansion can be achieved, which in turn brings about a greater transverse expansion of the areas mentioned by the lateral clamping of the area spanning the opening section 23. What is understood by a transverse deflection of the area mentioned is shown in dashed lines in Figure 1.

Zum zweiten wird im Gegensatz zu einem flachen Bereich bei einem gewölbt ausgebildeten Bereich die in die Schicht 22 eingeleitete Signalspannung mit größerem Wirkungsgrad in eine transversale Auslenkung umgesetzt. Schließlich verbessert die kalottenförmige bzw. gewölbte Ausbildung des genannten Bereiches die kugelförmige Abstrahlcharakteristik der Schicht 22, was insbesondere bei der Hochtonwiedergabe von Vorteil ist.Secondly, in contrast to a flat area in a domed area, the signal voltage introduced into the layer 22 is converted into a transverse deflection with greater efficiency. Finally, the dome-shaped or arched design of the region mentioned improves the spherical radiation characteristic of the layer 22, which is particularly advantageous in the case of high-frequency reproduction.

Soll die Größe des Schallflusses, d.h. das von der Schicht 22 pro Zeiteinheit bewegte Luftvolumen vergrößert werden, so bietet sich dazu eine Erhöhung der der Schicht 22 zur Verfügung gestellten Signalspannung an. Eine solche Maßnahme ist aber nicht unkritisch und erfordert außerdem zusätzlichen Aufwand für Bereitstellung entsprechender Spannungen. Daher ist es wesentlich einfacher, einen ausreichenden Schallfluß über eine flächenmäßige Vergrößerung der Schicht 22 zu bewirken. Bei der in Fig. 1 gezeigten Membran 13 kann diese flächenmäßige Vergrößerung der Schicht 22 beispielsweise dadurch ausgeführt werden, daß die Schicht 22 die Oberfläche 20 der Membran 13 nahezu vollständig, d.h. bis zum oberen Rand 17 abstandlos bedeckt. Diese nahezu vollständige Beschichtung der konischen Membran 13 kann aber mit Rücksicht auf die für die Hochtonwiedergabe wünschenswerte kugelförmige Abstrahlcharakteristik nicht als ideal angesehen werden. Soll dennoch die kugelförmige Abstrahlcharakteristik der Schicht 22 sichergestellt werden, aber gleichzeitig ein guter, über eine Vergrößerung der Schichtfläche bewirkter Schallfluß erzeugt werden, ist es notwendig die Schicht 22 geprägt auszubilden. Was darunter verstanden wird, ist in Figur 3 näher gezeigt. In der linken Darstellung von Fig. 3 ist eine geprägte Schicht 22 gezeigt, welche ein Prägemuster in der Form von Kegelstümpfen 24 aufweist. Diese Schicht 22 ist im Fußbereich 24a der Kegelstümpfe 24 mit einer Trägerschicht (hier einer Membran 13) verbunden. Diese Formgebung der Schicht 22 hat zur Folge, daß die Oberflächengröße dieser Schicht 22 größer ist als die Oberflächengröße der Trägerschicht, welche von dieser Schicht 22 überdeckt bzw. überspannt wird. Dieser und mit der Formung der Schicht 22 einhergehende Flächengewinn bewirkt, daß unter Einfluß der Signalspannung auch eine große Längsdehnung der Schicht 22 hervorgerufen wird, welche ihrerseits durch die Wölbung der freitragend verlaufenden Schichtbereiche (in Fig. 3 [linke Darstellung] sind dies die Mantelflächen der Kegelstümpfe 24) für einen guten Schallfluß sorgt. Da eine geprägte Ausbildung der Schicht 22 aus Gründen eines ausreichenden Schallflusses nicht mehr notwendig große Oberflächenteile oder gar die gesamte Oberfläche 20 der Membran 13 (Fig. 1) überdecken oder überspannen muß, kann eine geprägt ausgebildete Schicht 22 auf einen Bereich beschränkt werden, in welchem bei herkömmlich ausgebildeten Konuslautsprechern die Staubschutzkalotte angeordnet ist. Diese Beschränkung der geprägten Schicht 22 auf den Bereich der herkömmlichen Staubschutzkalotte hat zur Folge, daß dieser Bereich nicht nur geprägt, sondern auch zusätzlich noch gewölbt ausgebildet werden kann (Fig. 3), wom it ein sehr gutes und der Kugelform angenähertes Abstrahlverhalten erzielt wird. Welche Prägeform die Schicht 22 letztendlich hat, hängt von den Gegebenheiten des Einzelfalls ab. Nur beispielhaft sei auf die rechts der Mittellinie in Fig. 3 gezeigte und bogenförmige Noppen 25 aufweisende Prägekontur der Schicht 22 hingewiesen. Nur aus Gründen der Vollständigkeit sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 3 gezeigte und auch als Trägerschicht bezeichnete Membran 13 in einem anderen - nicht dargestellten - Ausführungsbeispiel auch eine herkömmlich bekannte Staubschutzkalotte sein kann.If the size of the sound flow, ie the volume of air moved by the layer 22 per unit of time, is to be increased, the signal voltage made available to the layer 22 can be increased. However, such a measure is not uncritical and also requires additional effort for the provision of corresponding voltages. It is therefore much easier to achieve a sufficient sound flow by enlarging the layer 22 in terms of area. In the membrane 13 shown in FIG. 1, this areal enlargement of the layer 22 can be carried out, for example, in that the layer 22 covers the surface 20 of the membrane 13 almost completely, ie without any distance up to the upper edge 17. This almost complete coating of the conical membrane 13 can, however, be considered to the spherical radiation pattern, which is desirable for high-frequency reproduction, are not considered to be ideal. If the spherical radiation characteristic of the layer 22 is nevertheless to be ensured, but at the same time a good sound flow is to be generated by enlarging the layer area, it is necessary to emboss the layer 22. What is understood by this is shown in Figure 3 in more detail. 3 shows an embossed layer 22 which has an embossed pattern in the form of truncated cones 24. This layer 22 is connected in the foot region 24a of the truncated cones 24 to a carrier layer (here a membrane 13). This shape of the layer 22 has the consequence that the surface size of this layer 22 is larger than the surface size of the carrier layer which is covered or spanned by this layer 22. This and the formation of the layer 22 associated with the surface gain causes that under the influence of the signal voltage also a large longitudinal expansion of the layer 22 is caused, which in turn is due to the curvature of the self-supporting layer regions (in Fig. 3 [left representation] these are the lateral surfaces of the Truncated cones 24) ensures good sound flow. Since an embossed formation of the layer 22 no longer has to cover or span large surface parts or even the entire surface 20 of the membrane 13 (FIG. 1) due to a sufficient sound flow, an embossed layer 22 can be limited to an area in which in conventionally designed cone speakers, the dust protection cap is arranged. This limitation of the embossed layer 22 to the area of the conventional dust protection cap means that this area can not only be embossed, but can also additionally be curved (FIG. 3), which results in a very good and spherical radiation behavior. Which embossing shape the layer 22 ultimately has depends on the circumstances of the individual case. The embossed contour of the layer 22 shown on the right of the center line in FIG. For the sake of completeness, it should be pointed out that the membrane 13 shown in FIG. 3 and also referred to as the carrier layer can also be a conventionally known dust protection cap in another embodiment (not shown).

Mit Figur 2 ist ein Lautsprecher 10 im Ausschnitt gezeigt, welcher sich gegenüber der Darstellung gemäß Figur 1 durch eine etwas geänderte Formgebung der Membran 13 unterscheidet. Diese Membran 13 ist nicht konisch, sondern in Richtung zum Abhörraum 21 gewölbt ausgebildet. Die gewölbte und dem Abhörraum 21 zugewandte Oberfläche 20 der Membran 13 ist mit einer geprägten und in Figur 2 (linke Darstellung) gezeigten Schicht 22 versehen. Diese Schicht 22 wurde durch Formprägung einer PVD-Folie hergestellt und wurde mit der Membran 13 verklebt. Durch diese Formgebung der Membran 13 wird einerseits eine sehr gute Tief bzw. Mitteltiefwiedergabe unter dem Einfluß des Antriebs der Schwingspule 15 und zum weiteren eine kugelcharakteristische Abstrahlwirkung bei der Hochtonwiedergabe durch die Schicht 22 erzielt.FIG. 2 shows a loudspeaker 10 in a detail, which differs from the illustration according to FIG. 1 by a slightly changed shape of the membrane 13. This membrane 13 is not conical, but curved in the direction of the listening room 21. The curved surface 20 of the membrane 13 facing the listening space 21 is provided with an embossed layer 22 which is shown in FIG. 2 (left representation). This layer 22 was produced by embossing a PVD film and was glued to the membrane 13. This shape of the membrane 13 on the one hand achieves very good low or medium-low reproduction under the influence of the drive of the voice coil 15 and, on the other hand, a spherical radiation effect during the high-frequency reproduction through the layer 22.

Claims

Arrangement for emitting sound waves with at least one membrane (13), each of which is driven by a voice coil (15) arranged in a magnet system (12),
characterized,
that the membrane (13) is at least partially formed from a layer (22) or the surface (20) of the membrane (13), by means of which the sound waves intended for a listening room (21) are emitted, is coated with a layer (22) , The area of this layer (22) does not necessarily have to correspond to the area of the surface (20) of the membrane (13), and
that the layer (22) experiences an expansion change under the influence of electrical voltage.

Arrangement according to claim 1,
characterized,
that the layer (22) is a piezoceramic layer.

Arrangement according to claim 1,
characterized,
that the layer (22) is a polyvinylidene fluoride film (PVDF).

Arrangement according to one of claims 1-3,
characterized,
that in order to enlarge the surface of the layer (22) relative to the surface (20) of the membrane (13) in the region in which both surfaces lie opposite one another, the layer (22) at least partially relative to the surface (20) of the membrane (13) has an arcuate or triangular shape.

Arrangement according to one of claims 1-4,
characterized,
that the membrane (13) is provided with a dust protection cap, the dust protection cap being produced exclusively from a material forming the layer (22).

Arrangement according to one of claims 1-5,
characterized,
that the voice coil (15) connected to the membrane (13) is acted upon by the audio signal components of an audio signal source which are in the low-frequency or low-medium frequency range, and
that the layer (22) is acted upon by the high-frequency signal components of the audio signal source.