EP4633197A1 - Elektrodynamischer schallwandler zur integration in die innenstruktur eines fahrzeuges und fahrzeug mit schallwandler - Google Patents

Elektrodynamischer schallwandler zur integration in die innenstruktur eines fahrzeuges und fahrzeug mit schallwandler

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Publication number
EP4633197A1
EP4633197A1 EP25167408.1A EP25167408A EP4633197A1 EP 4633197 A1 EP4633197 A1 EP 4633197A1 EP 25167408 A EP25167408 A EP 25167408A EP 4633197 A1 EP4633197 A1 EP 4633197A1
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EP
European Patent Office
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membrane
sound transducer
damping
der
electrodynamic sound
Prior art date
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Pending
Application number
EP25167408.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norman Gerkinsmeyer
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H04R9/02—Details
    • H04R9/025—Magnetic circuit

Definitions

  • the invention relates to an electrodynamic sound transducer, a transducer basket with at least one air passage, a flexible membrane which is free of beads and centering in the peripheral area, a magnet system with a pole plate for driving the membrane via a voice coil, wherein the contour of the membrane and the contour of the voice coil, seen in the plane of greatest extent, differ in such a way that they cannot be scaled linearly to one another, i.e.
  • a one-sided adhesive damping layer is arranged between the membrane and the transducer basket in the edge area and wherein, seen from the magnet system, there is a damping layer in front of the membrane, which is arranged at least in the edge area and connected to the membrane, wherein the damping layer has a centrally arranged recess in order to be able to connect the voice coil to the membrane without a damping layer in between.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular a land, air or water vehicle, which is equipped with such a sound transducer.
  • tweeters are usually installed in the mirror triangles, A-pillars or horizontally in the corners of the instrument panels, and at the rear in the C- or D-pillars or in panel trim.
  • the situation is more difficult with deeper and larger diameter midrange and bass speakers.
  • Sufficient space must be provided for all speakers for the wiring, a rear cover, adapters, protective grilles and numerous amplifier channels to transmit the appropriate power.
  • electronics, batteries and safety features such as stiffeners or airbags, especially in new hybrid and electric vehicles, in the doors or instrument panels, in the rear parcel shelf or the A-, B-, C- and D-pillars or the side members. This is why reduced installation space requirements, efficiency and weight savings are playing an ever greater role.
  • the electrodynamic sound transducer type has a basket integrated into the supporting structure of a vehicle component, a membrane that uses the surface of the vehicle component to generate sound, with neither a surround nor a centering.
  • the sound transducer merges with the respective vehicle component, for example, with the supporting structure of a panel.
  • this central damper ensures sufficient ventilation of the inner area of the voice coil and the central area of the diaphragm, thus avoiding the aforementioned problems.
  • the central bore and open, flexible webs allow air to escape, exchange air, and cool down.
  • the damping can now be optimized by adapting the geometric structure of the damper, for example, with the help of finite element calculations, so that a maximally evenly damped and a somewhat larger movement and amplitude of the diaphragm is possible in both axial directions. It has proven advantageous if the central element is preferably made of rubber, silicone, or similarly flexible and, above all, durable materials, which also To ensure that the temperature fluctuations and other environmental influences are as uniform as possible.
  • the central element is replaced by a central damper which, due to its open structure in the axial direction of movement, allows for somewhat greater, more uniform movement but also better damping and ventilation of the diaphragm compared to a solid damper.
  • the central damper is equipped with an open structure. It can be designed with small outwardly curved webs located between the two cylindrical adhesive surfaces, via which the underside of the diaphragm is connected to the top of the magnet system in a ventilating, flexible, and damping manner.
  • This central damper can preferably be made of rubber, silicone, or similarly flexible and, above all, durable materials that behave as consistently as possible even under temperature fluctuations and other environmental influences.
  • central damper described here harmonizes and functions particularly advantageously in conjunction with the sound transducer otherwise described here, but such a damping element in the design with the open structure can also be used in conjunction with other known sound transducers and can also lead to an improvement in the sound result there.
  • damper pads made of very soft foam, preferably adhesive on both sides, were placed between the damper layer, or directly with the underside of the membrane and the basket surface, to prevent the free surfaces of the membrane from rocking uncontrollably and resonating.
  • the basket beneath the membrane can also be raised at the maximum amplitudes of the surface resonances that would otherwise occur, so that these parts of the basket are bonded to the underside of the damper layer.
  • the damping, hardness, and density of the damper layer should be adjusted to achieve maximum effect.
  • ground pads that are attached either to the underside of the damping layer or directly to the underside of the diaphragm.
  • the mass and area must be adjusted; the higher the frequency of the disturbance, the smaller the area and mass of the ground pads.
  • the side that is bonded to the top of the membrane and/or the basket rim is coated with a thicker adhesive.
  • the other side of the support film is preferably coated with a thinner adhesive.
  • the improvements of the sound transducer according to the invention essentially improve the existing problems with sound transducers of this type in the prior art with regard to heat build-up, standing and reflecting modes, surface resonances, non-linear frequency response and susceptibility to harmonic distortion of the membrane.
  • this electrodynamic sound transducer can be designed such that the damping central element has a cylindrical section on the magnet system side and/or on the membrane side, via which the central element is connected to the magnet system or the membrane.
  • the cylindrical section of the damping central element can be designed as a hollow cylinder, at least on the side of the magnet system.
  • the open-designed damping central element can also have a plurality of webs whose longitudinal direction runs from the magnet system to the membrane.
  • At least two webs of the damper can also have at least one connection between them that is not part of the end connection of the webs.
  • additional connections can be created between the webs, allowing the damping characteristics to be adjusted.
  • the open structure of the damping central element can also be constructed in a grid-like manner.
  • the damping central element can also have centrally running cross connections, which can also influence the damping characteristics in the desired manner.
  • the open structure of the damping central element comprises at least one hollow body.
  • the at least two additional elements damping the membrane can be arranged symmetrically to the central axis.
  • the additional elements damping the membrane can be designed as mass elements which are indirectly connected to the membrane via the foam layer and which, due to their own mass, damp the undesired natural vibrations of the membrane.
  • the additional elements damping the membrane are designed as mass elements which are directly connected to the membrane through a recess in the damper layer.
  • the additional elements damping the membrane can consist of vibration-damping foam, which on the one hand are connected indirectly via the damper layer or directly through a recess in the foam layer or damper layer to the membrane and on the other hand to the transducer basket.
  • the additional elements damping the membrane consist in the transducer basket having an elevation at the position to be damped such that the elevation rests against the damper layer; if necessary, the basket can also be glued to these elevations with the damper layer located on the underside of the membrane.
  • damper layer is thickened in the area of at least one elevation of the converter basket.
  • the inventor also proposes below to equip the electrodynamic sound transducer above the membrane with a support film with a membrane-side first adhesive layer for connecting the membrane to the support film.
  • the support film is additionally provided on the upper side with a second adhesive layer for connecting the support film to a lamination layer, wherein the lamination layer can optionally be part of an interior lining of a vehicle.
  • first adhesive layer and the second adhesive layer have different thicknesses, preferably if the adhesive layer facing the membrane side is thicker than the one on the other side of the support film.
  • the electrodynamic sound transducer can comprise a transducer cage formed as part of the supporting structure of the interior of a vehicle, preferably a land vehicle, aircraft, or watercraft, with the diaphragm provided with a lamination layer.
  • the lamination layer can be part of the interior paneling of a vehicle.
  • a particularly advantageous design of the magnet system installed in the electrodynamic sound transducer is that it has a magnet, a magnetic return, a pole plate and an air gap between the pole plate and the magnet for the voice coil, whereby the damping central element is attached to the magnet system side on the magnet itself and is immersed in an opening of the pole plate or alternatively is attached directly to the pole plate.
  • the electrodynamic sound transducer can be designed such that the voice coil is arranged on a substantially cylindrical coil carrier and is connected to the diaphragm via a mounting adapter, and the mounting adapter is designed on the voice coil side to be complementary in shape to the coil carrier of the voice coil and on the diaphragm side to be complementary in shape to the free-form surface of the diaphragm, wherein the mounting adapter is preferably designed to be stepless between the coil carrier of the voice coil and the diaphragm.
  • the voice coil of the sound transducer is arranged on a substantially cylindrical coil carrier and connected to the Membrane is connected via a mounting adapter and the mounting adapter is designed on the voice coil side to be complementary in shape to the coil carrier of the voice coil and on the membrane side to be complementary in shape to the free-form surface of the membrane, wherein the mounting adapter is preferably designed to be step-free between the coil carrier of the voice coil and the membrane.
  • the membrane can be designed as a three-dimensional free-form surface with the exception of conical shapes.
  • the membrane can also have different thicknesses across its surface, whereby the membrane can preferably be made thicker in areas of connection to force-transmitting components than in free areas without force transmission.
  • the transducer basket can have a circumferential shoulder to which the membrane is connected to the transducer basket via the damper layer, so that the membrane can move freely during sound generation.
  • the membrane can also have at least one convex and at least one concave area, with these areas merging seamlessly into one another.
  • a vehicle in particular a land, air or water vehicle, is also proposed, which is equipped with at least one electrodynamic sound transducer according to the invention.
  • the Figure 1 shows the known basis of the electrodynamic sound transducer according to the publication DE 10 2022 118 813 A1 as a flat supporting structure with a converter basket 4, with a circumferential web with a groove 5.
  • the magnet system 1 is mounted in this converter basket 5 .
  • the magnet system 1 consisting of at least one magnetic return path, a magnet, a pole plate and a pole core.
  • the diaphragm 9 with the transducer cage is mounted on the shoulder 5 via a transfer adhesive ring 6 and the single-sided adhesive damping layer 8.
  • the lamination material is applied to the surface of the diaphragm 9 using a spray adhesive via a support film 10.
  • FIG. 2 shows the state of the art in longitudinal section in a design of the electrodynamic sound transducer according to the publication DE 10 2022 118 813 A1 with the converter basket 4 with circumferential web with groove 5, the air outlets 14, the central damper 7 and the electrical contacts 12 and 13.
  • the sectional view is limited to the magnet system with only one upper side of the converter basket, since the other lower side of the converter basket is designed symmetrically to the upper side. The same applies to the Figures 5 , 7 and 10 .
  • the central damper 17 which has been redesigned compared to the state of the art, is used in the Figure 4 described in more detail. As already explained at the beginning, the newly designed central damper allows for a somewhat larger, more even movement in the axial directions of movement – represented by the double arrow line – but also better damping and ventilation of the diaphragm.
  • the central damper 17 is designed with a central bore and small outwardly curved webs 21, which are located between the two cylindrical adhesive surfaces 20 and 22.
  • the webs 21 are connected via the membrane underside 9 to the upper side with the central bore 25 of the magnet system 19 in a ventilating, flexible, and damping manner.
  • This central damper 17 is preferably made of rubber, silicone, or a similarly flexible and, above all, durable material, which should always behave consistently even under temperature fluctuations and other environmental influences.
  • the flexibility, Shore hardness, design the size and shape as well as the positioning of the double-sided adhesive damper pads 16 depend on the size and shape of the membrane surface, its surface resonance, as well as the position of the reflecting and disturbing modes within the membrane surface that are to be damped.
  • the damper layer 8 it may also be advantageous, instead of the double-sided adhesive foam pads 16, to partially adapt the upper side of the basket 23 by means of elevations so that this can be fixed directly to the damper layer 8, which is connected to the underside 9 of the membrane. In this case, however, a higher damping and/or softer material is preferably used for the damper layer 8.
  • the size and shape of the partial elevation 23 as well as the positioning itself depend on the size and shape of the membrane surface, its surface resonance, and the position of the reflecting and interfering modes within the membrane surface that are to be damped.
  • flat ground pads 28 can also be used, which are mounted only on the underside of the damper layer 8 or directly on the underside of the diaphragm 9 and allow free movement between the damper layer 8 or the diaphragm 9 and the transducer cage 15.
  • this type of damping only works for smaller resonances and higher-order frequency disturbances.
  • the mass and area of the ground pads must be adjusted; the higher the frequency of the disturbance, the smaller the area and lower the mass of the ground pads 28.
  • the support foil 18 may be advantageous to apply without further lamination with an adhesive layer 26. If a lamination layer is used over the support film 18, this can be equipped with two adhesive layers 26 and 24 of different thicknesses.
  • the resulting sandwich can be balanced with the flexibility of the membrane 9 in such a way that a more linear force introduction into the surface of the membrane 9 results, especially in the transition from the inner to the outer area of the voice coil 2 with mounting adapter 3 located there. Experience has shown that this results in significantly less interference and less distortion.
  • frequency response describes the ability of an audio device, as the sound transducer, to reproduce or transmit all frequencies in the audible range, usually between about 20 Hz and 20 kHz, to the same extent.
  • a frequency response diagram as in the Figure 13 It shows the relative levels of different frequencies and allows you to see whether the transducer is amplifying, attenuating, or distorting certain frequencies.
  • a linear frequency response that treats all frequencies equally is considered ideal, although slight variations are acceptable in practice.
  • a good frequency response is important for the reproduction of music and speech with high sound quality.
  • the dotted line shows the massive drop in the previously known sound transducer compared to the only slight drop in the solid line of the inventive sound transducer at approximately 600 Hz.
  • This frequency is the center frequency of the disturbance and indicates the frequency of the maximum effect of the unwanted resonances, standing waves, modes, etc. These, however, have an effect down to 250 Hz and upwards to over 2000 Hz.
  • the membrane oscillates uncontrollably, primarily out of phase or opposite to the wanted signal and the desired movement of the membrane. This is why there is both an increase in the lower frequency range and a reduction of up to 6 dB in the higher frequency range.
  • THD Total Harmonic Distortion
  • THD describes the amount of unwanted harmonic distortion that the transducer adds to an audio signal source.
  • a low THD value indicates to lower distortion and thus higher sound quality.
  • the inventive sound transducer with the continuous line produces significantly less distortion in the range around 600 Hz and especially in the low frequency range than the previously known sound transducer with the dotted line.
  • the characteristic value K3 shown describes the third harmonic distortion, i.e. the distortion that arises from the processing of an audio signal and amounts to three times the fundamental frequency. It is a measure of the quality or purity of the audio signal and is often used together with other distortion measures such as THD to evaluate the overall quality of an audio device. The lower the value for k3, the better the sound quality.
  • the curve of the sound transducer according to the invention runs significantly below the dotted curve of the previously known sound transducer, thus also demonstrating the effectiveness of the improvements according to the invention.
  • damping measures according to the invention show a significant and broad-band reduction in interference, resonances, and the corresponding distortion.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischer Schallwandler, der aufweist:
- einen Wandlerkorb (4, 15, 23) mit mindestens einem Luftdurchlass (14), wobei der Wandlerkorb (4, 15, 23) vorzugsweise als Teil der Tragstruktur des Fahrzeuges ausgebildet ist,
- eine flexible Membrane (9),
- ein Magnetsystem (1, 19) mit einer zentralen und durchgehenden Öffnung (25);
- eine Schwingspule (2);
- einen Zentraldämpfer (17), der verbindend zwischen dem Magnetsystem (4, 15, 23) und der Membrane (9) angeordnet ist und der durch eine offene Struktur gebildet wird;
- zusätzliche Bedämpfungen (16) an Teilflächen der Unterseite der Membrane (9);
- und optional eine Stützfolie (10, 18) auf der Oberseite der Membrane (9), die auf jeder Seite mit unterschiedlich dicken Klebeschichten belegt ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das mit einem solchen elektrodynamischen Schallwandler ausgestattet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Schallwandler einen Wandlerkorb mit mindestens einem Luftdurchlass, eine im peripheren Bereich sicken- und zentrierungsfreie flexible Membrane, ein Magnetsystem mit einer Polplatte zum Antrieb der Membrane über eine Schwingspule, wobei jeweils in der Ebene der größten Ausdehnung gesehen die Kontur der Membrane und die Kontur der Schwingspule sich derart unterscheiden sind, dass sie nicht linear aufeinander skalierbar sind, also unterschiedliche Grundformen aufweisen, die durch einfaches Vergrößern und Verkleinern nicht deckungsgleich gemacht werden können, wobei zwischen der Membrane und dem Wandlerkorb im Randbereich eine einseitig klebende Dämpferschicht angeordnet ist und wobei vom Magnetsystem aus gesehen vor der Membrane eine Dämpferschicht vorliegt, welche zumindest im Randbereich angeordnet und mit der Membrane verbunden ist, wobei die Dämpferschicht eine zentral angeordnete Aussparung aufweist, um die Schwingspule ohne dazwischen liegende Dämpferschicht mit der Membrane verbinden zu können.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, das mit einem solchen Schallwandler ausgestattet ist.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2022 118 813 A1 ist bereits ein ähnlicher Schallwandler mit den oben genannten Merkmalen bekannt, der vorzugsweise in eine Innenverkleidung eines Fahrzeuges unauffällig und platzsparend integriert werden kann, wobei meist ein Teil der Oberfläche der Innenverkleidung mit der Membrane des Schallwandlers verbunden wird und damit Teil des schallerzeugenden Systems wird. Es hat sich allerdings gezeigt, dass in der dort beschriebenen Ausführung die gewünschte Klangqualität noch nicht vollständig erreicht werden konnte.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung den oben genannten elektrodynamischen Schallwandler bezüglich seiner Klangqualität weiter zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
  • Der Erfinder hat Folgendes erkannt:
    Im Fahrzeugbau, insbesondere im KFZ- und Luftfahrtbereich, ist die Integration der bisherigen Schallwandler in den verbleibenden Flächen der Verkleidungen in den Türen, Seiten, Decken und Instrumententafeln ein sehr großes Problem, da diese meist relativ tief und schwer ausgeführt sind und vor allem optisch das Design stören können.
  • Aufgrund der Notwendigkeit akustischer Signale zur Kommunikation zwischen Fahrzeug und Nutzer kann jedoch auf den Einbau von Schallwandlern nicht verzichtet werden, hierbei ist aber die Audioqualität der Schallwandler ein wesentliches Merkmal für die Einschätzung der Fahrzeugqualität.
  • Hierzu werden beispielsweise im KFZ-Bereich Hochtöner meist in den Spiegeldreiecken, A-Säulen oder liegend in den Ecken der Instrumententafeln und im Heck in den C- oder D -Säulen oder in Verkleidungen untergebracht. Schwieriger verhält es sich bei den tieferen und im Durchmesser größeren Mitteltönern und Bässen. Dabei muss für alle Lautsprecher ein ausreichender Bauraum für die Verkabelung, eine rückseitige Abdeckung, Adapter, Schutzgitter und viele Verstärkerkanäle zur Übertragung einer entsprechenden Leistung vorgesehen werden. Hinzu kommt, dass es vor allem in den neuen Hybrid- und E-Fahrzeugen, in den Türen oder in den Instrumententafeln, in den Heckablagen oder den A-, B-, C- und D-Säulen beziehungsweise den Holmen immer mehr Elektronik, Akkus, Sicherheitsvorkehrungen, wie Versteifungen oder Airbags gibt. Deshalb spielen ein reduzierter Bauraumbedarf, Effizienz und Gewichtseinsparung eine immer größer werdende Rolle.
  • Wie bereits in der Druckschrift PCT/DE2021/000031 beschrieben, verfügt der Typ des elektrodynamischen Schallwandlers über einen in eine Tragstruktur eines Fahrzeugbauteils integrierten Korb, eine Membrane, die die Oberfläche des Fahrzeugbauteils zur Schallerzeugung nutzt, wobei weder eine Sicke noch eine Zentrierung vorliegt. Mit anderen Worten verschmilzt der Schallwandler mit dem jeweiligen Fahrzeugbauteil, zum Beispiel mit der Tragstruktur einer Verkleidung.
  • Im Vergleich zu dem in der Druckschrift DE 10 2022 118 813 A1 dargestellten Schallwandler hat der Erfinder erkannt, dass zur Erreichung des Ziels einer verbesserten Wiedergabe die folgenden Elemente und Bauteile grundlegend verändert, modifiziert, ersetzt oder ergänzt werden sollten, wobei einzelne Veränderungen und Ergänzungen nicht unbedingt zum Erfolg führen, sondern sich der Erfolg erst aus Synergieeffekten im Zusammenspiel mehrerer Veränderungen ergibt. Im Wesentlichen betrifft dies die folgenden Gesichtspunkte:
    • die Ausgestaltung des Zentraldämpfers der für eine dämpfende Verbindung zwischen der Membrane und dem Magnetsystem sorgt;
    • die Bedämpfungen der Membranefläche gegen Resonanzen;
    • und optional die Stützfolie bezüglich deren Aufbau und Verbindung mit der Membrane und Verklebung eines möglichen Kaschiermaterials.
  • Ausgestaltung des Zentraldämpfers:
    Es hat sich gezeigt, dass ein Grund für die nicht optimale Audioqualität des Lautsprechers aus dem Stand der Technik der massiv ausgestaltete zentrale Dämpfer war. Ein Austausch dieses massiven zentralen Dämpfers gegen einen Dämpfer mit offener Struktur führte überraschend zu einem wesentlich besseren akustischen Ergebnis. Hierbei hatte der neue Dämpfer zwar annähernd die gleiche Masse, wie der massiv ausgeführte Dämpfer aus den Stand der Technik, um etwa die gleichen dämpfenden Eigenschaften zu erzeugen, allerdings führte die offene Struktur zu einer Verbesserung, bei der vermutet wird, dass der Grund der Verbesserung in einer verbesserten Lüftung des Innenbereiches der Schwingspule und des inneren Bereichs der Membrane. Wahrscheinlich führte die geschlossene Struktur des bekannten Dämpfers zu einer Erwärmung der Schwingspule mangels Austausch der Luft und Kompression der eingeschlossenen Luft im Inneren der Schwingspule Dies hatte zur Folge, dass die Membrane durch die Kompression und die erhebliche Erwärmung der Luft zu Verzerrungen, stehenden Wellen, sowie Resonanzen und letztendlich zu einer Deformierung der Membrane neigte.
  • Der neue Aufbau dieses Zentraldämpfers mit einer möglichst offenen Struktur sorgt für eine ausreichende Belüftung des inneren Bereiches der Schwingspule und des zentralen Bereiches der Membrane, womit die vorgenannten Probleme vermieden werden können. Durch die Zentralbohrung und offenen flexiblen Stege kann nun die Luft entweichen, sich austauschen sowie abkühlen. Zusätzlich kann nun die Dämpfung durch Anpassung der geometrischen Struktur des Dämpfers, beispielsweise mit Hilfe von Finite-Element-Berechnungen optimiert designed werden, so dass nun eine maximal gleichmäßig gedämpfte und eine etwas größere Bewegung und Amplitude der Membrane in beiden axialen Bewegungsrichtung möglich ist. Dabei hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Zentralelement vorzugsweise aus Gummi, Silikon oder ähnlich flexiblen und vor allem beständigen Materialien besteht, welche sich auch bei Temperaturschwankungen und anderen Umwelteinflüssen möglichst gleich verhalten herzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird somit das Zentralelement durch einen Zentraldämpfer ersetzt, welcher aufgrund seiner offenen Struktur in der axialen Bewegungsrichtung eine etwas größere, gleichmäßige Bewegung aber auch eine bessere Bedämpfung und Belüftung der Membrane gegenüber dem massiven Dämpfer zulässt. Dies betrifft vor allem das Zentrum beziehungsweise den inneren Bereich der Membrane und den Bereich der dort auch befindlichen Schwingspule mit Adapter. Dafür ist der erfindungsgemäße Zentraldämpfer mit einer offenen Struktur ausgestattet. Er kann mit kleinen nach außen gebogenen Stegen ausgestaltet werden, welche sich zwischen den beiden zylinderförmigen Klebeflächen befinden, über die die Membranunterseite mit der Oberseite des Magnetsystems belüftend, flexibel und dämpfend verbunden wird. Dabei kann dieser Zentraldämpfer vorzugsweise aus Gummi, Silikon oder ähnlich flexiblen und vor allem beständigen Materialien bestehen, die sich auch bei Temperaturschwankungen und anderen Umwelteinflüssen möglichst gleich verhalten.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der hier beschriebene Zentraldämpfer zwar besonders vorteilhaft in Verbindung mit dem ansonsten hier beschriebenen Schallwandler harmoniert und funktioniert, allerdings kann ein solches Dämpfungselement in der Bauweise mit der offenen Struktur auch im Zusammenhang mit anderen an sich bekannten Schallwandlern verwendet werden und auch dort für eine Verbesserung des Klangergebnisses führen.
  • Vermeidung von Moden, Resonanzen und stehenden Wellen über die Fläche der Membran:
    Es hat sich also herausstellt, dass es bei dem bekannten Schallwandler im Bereich der Längsausdehnung, in der sich frei bewegenden Fläche der Membrane auch eine erhebliche Membran- und Flächenresonanzbildung und somit auftretende Schwingungsmoden oder kurz Moden, gibt. Je größer die Fläche, je länger die Membrane desto größer die Moden- und Resonanzbildung, vor allem im unteren Frequenzbereich. Weder die Sandwichbildung durch mehrere Schichten der Membrane und Kaschierung, Klebefilme, Dämpferschicht etc., noch der neue Zentraldämpfer mit offener Struktur konnten dieses Verhalten vollständig verhindern. Lediglich eine Reduktion dieser Erscheinung konnte bewirkt werden.
  • Das Problem verschob sich damit lediglich in einen etwas höheren oder tieferen Frequenzbereich, je nach Größe des Wandlers. Demnach mussten die unkontrollierten Schwingungen in der Fläche der Membrane vor allem im Bereich der Längsausdehnung je nach Form und Ausgestaltung der Membranfläche nun lokalisiert und bedämpft werden.
  • Dazu wurden vorzugsweise beidseitig klebende Dämpferpads aus sehr weichem Schaum zwischen die Dämpferschicht, oder direkt mit der Unterseite der Membrane und der Korboberfläche platziert, die verhindern das die freien Flächen der Membrane unkontrolliert aufschaukeln und in Resonanz geraten.
  • Alternativ zur Beklebung der Membrane mit Dämpferpads kann auch der Korb unter der Membrane an den sonst auftretenden maximalen Amplituden der Flächenresonanzen erhöht werden, so dass diese Teilflächen des Korbes mit der Unterseite der Dämpferschicht verklebt werden. Hieraus ergibt sich eine ähnliche beziehungsweise sogar fast gleiche Wirkung, wie durch aufgeklebte Dämpferpads am selben Ort der Membrane. Die Dämpfung, Härte und Dichte der Dämpferschicht sollte allerdings zur Erzielung einer maximalen Wirkung angepasst werden.
  • Eine weitere Methode, die bei kleineren Resonanzen oder Frequenzstörungen höherer Ordnung und deren Nichtlinearität funktioniert, ist das Verwenden von Massepads die lediglich mit der Unterseite der Dämpferschicht oder direkt mit der Unterseite der Membrane befestigt werden. Je nach Höhe der Frequenz bzw. Stärke der Störung muss die Masse und die Fläche angepasst werden, je höherfrequent die Störung umso geringer die Fläche und die Masse der Massepads.
  • Modifikation der Stützfolie:
    Um den jetzt flexibleren freischwingenden Bereich der Membrane nicht nur gegen Beschädigung, Eindrücken oder Stoßen zu schützen, sondern auch ausgeprägte Flächenresonanzen, unkontrollierte Moden, Reflexionen und Störungen der gewollten Ringmodenausbreitung zu verhindern, hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn die Stützfolie bei einer Ausführung des Schallwandlers mit Kaschierung über der Membrane diese Stützfolie mit unterschiedlich dicken Klebeschichten belegt wird. Wobei es zudem vorteilhaft ist, die Klebeschicht zur Membranoberseite hin dicker als zur Kaschierung zu gestalten, da sich damit ein kontrolliert flexibles Sandwich ausbildet, welches sich bei der beidseitig klebenden Variante auch noch zur Verklebung mit dem Kaschiermaterial eignet. Außerdem spart man damit erheblich Montagezeit, Bauteile und Kosten.
  • Vorzugsweise wird die Seite, die mit der Oberseite der Membrane und/oder dem Korbrand verklebt wird, mit einem dickeren Kleber versehen. Bei der Verwendung eines Kaschiermaterials über der Stützfolie wird die andere Seite der Stützfolie vorzugsweise mit einem dünneren Kleber versehen. Dadurch ergibt sich in Verbindung mit der Membrane und der unterseitig befindlichen Dämpferschicht, ein besseres in der Bewegung lineareres Sandwich, welches weitere Resonanzen und Moden unterbindet. Dabei sollte aber die Flexibilität der Membrane mit der Dämpferschicht in Verbindung mit der neuen einseitig oder beidseitig klebenden Stützfolie neu ausgelegt werden, so dass eine in beide Bewegungsrichtungen lineare Flexibilität vorliegt, um so ein optimal klirrfreies akustisches Ergebnis zu erreichen.
  • Durch die erfindungsgemäßen Verbesserungen des Schallwandlers werden im Wesentlichen die bestehenden Probleme bei Schallwandlern dieses Typs im Stand der Technik bezüglich, Wärmestau, stehender und reflektierender Moden, Flächenresonanzen, nichtlinearem Frequenzgang und Klirranfälligkeit der Membrane verbessert.
  • Auf der Basis der obenstehenden Ausführungen schlägt der Erfinder einen elektrodynamischen Schallwandler zur Integration in eine Tragstruktur eines Fahrzeuges vor, der zumindest die folgenden Merkmale aufweist:
    • einen Wandlerkorb mit mindestens einem Luftdurchlass,
    • eine im peripheren Bereich sickenfreie flexible Membrane,
    • ein Magnetsystem zum Antrieb der Membrane über eine Schwingspule, wobei das Magnetsystem mit einer zentralen durchgehenden Öffnung, vorzugsweise entlang der Symmetrieachse des Magnetsystems, versehen ist,
    • wobei, jeweils in der Ebene der größten Ausdehnung der Membrane gesehen, die Kontur der Membrane und die Kontur der Schwingspule sich derart unterscheiden sind, dass sie nicht linear aufeinander skalierbar sind,
    • wobei zwischen der Membrane und dem Wandlerkorb zumindest im Randbereich eine einseitig klebende Dämpferschicht angebracht ist, welche die freie Beweglichkeit der Membrane im Rahmen der Schallerzeugung erhält,
    • wobei die Dämpferschicht eine zentrale Aussparung zur Befestigung der Schwingspule an der Membrane aufweist,
    • wobei zwischen dem Magnetsystem und der Membrane ein dämpfendes Zentralelement befestigt, welches aus einer offenen Struktur aus einem flexiblen und dämpfend wirkenden Material besteht,
    • und wobei in der Fläche der Membrane im Bereich der maximalen Amplitude einer sich ohne Dämpfung im Betrieb ausbildenden stehenden Welle mindestens zwei zusätzliche die Membrane dämpfende Elemente an der Unterseite der Membrane angebracht sind.
  • Zur Begriffsbestimmung sei Folgendes angemerkt:
    • Unter einem Bauteil mit "offener Struktur" ist ein Bauteil zu verstehen, welches bezogen auf das gesamte umfasste Volumen eine geringe Menge Material verwendet wird und Hohlräume vorliegen. Eine "offene Struktur" beschreibt also eine Bauweise, die das Bauteil leichter und luftiger macht, somit ein nicht massiv ausgebildetes Bauteil. Dabei bezieht diese Ausbildung nicht auf Mikrostrukturen wie einen offenporigen oder geschlossenporigen Schaum, sondern auf Strukturen in der Größenordnung des Bauteils selbst. Beispielsweise kann die offene Struktur des Bauteils auch aus einem offenporigen oder geschlossenporigen Schaum gebildet werden, bei dem das Material selbst Mikrostrukturen aufweist, oder aus einer flexiblen aber vollvolumigen Masse.
    • Der Begriff "der Konturen, die nicht isotropisch aufeinander skalierbar sind", beschreibt solche Konturen, die unterschiedliche Grundformen aufweisen, also solche Formen die nicht durch richtungsunabhängiges lineares vergrößern und verkleinern mit identischem Faktor zur Deckung gebracht werden können. Beispiele hierfür sind; ein Kreis und ein Rechteck, ein Kreis und eine Ellipse, ein Dreieck und eine Quadrat, etc..
    • Die Unterseite der Membrane ist als die dem Magnetsystem zugewandte Seite definiert.
  • Durch diese Gesamtgestaltung eines Schallwandlers wird erreicht, dass er - wie zuvor ausführlich beschrieben - bezüglich seiner Klangqualität drastisch verbessert wird.
  • Bezüglich der Ausgestaltung des dämpfenden Zentralelementes zur Verbesserung dessen Dämpfungseigenschaften wird insbesondere vorgeschlagen, dieser elektrodynamische Schallwandler so ausgestaltet werden kann, dass das dämpfende Zentralelement magnetsystemseitig und/oder membranseitg ein zylinderförmiges Teilstück aufweist, über welches das Zentralelement mit dem Magnetsystem beziehungsweise der Membrane verbunden ist.
  • Dabei kann das zylinderförmige Teilstück des dämpfenden Zentralelements zumindest auf der Seite des Magnetsystems als Hohlzylinder ausgebildet sein.
  • Bei dem elektrodynamischen Schallwandler kann auch das offen gestaltete dämpfende Zentralelement eine Vielzahl von Stegen aufweist, deren Längsrichtung vom Magnetsystem zur Membrane verläuft.
  • Hierbei können auch mindestens zwei Stege des Dämpfers mindestens eine Verbindung untereinander aufweisen, die nicht Teil einer endseitigen Verbindung der Stege ist. Es können als zusätzlich zu den endständigen zylindrischen Abschnitten weitere Verbindungen zwischen den Stegen erzeugt werden, wodurch die Dämpfungscharakteristik eingestellt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schallwandlers kann die offene Struktur des dämpfenden Zentralelements auch gitterartig aufgebaut ist.
  • Alternativ oder ergänzend kann das dämpfende Zentralelement auch zentral verlaufende Kreuzverbindungen aufweisen, die ebenfalls die Dämpfungscharakteristik in gewünschter Weise beeinflussen können.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die offene Struktur des dämpfenden Zentralelements zumindest einen Hohlkörper umfasst.
  • In einer besonders günstigen Ausbildung des dämpfenden Zentralelements wird vorgeschlagen, dass diese in seiner Außenkontur tonnenförmig ausgebildet ist. Hierdurch wird auf einfache Weise ein größerer freier Hub erreicht.
  • Um eine bessere Bedämpfungen der Membranefläche gegen das Auftreten von Resonanzen, stehenden Wellen und Moden auf der Fläche der Membrane zu erreichen, werden weiterhin die folgenden Ausführungsvarianten des elektrodynamischen Schallwandlers vorgeschlagen.
  • Gemäß einer besonderen Ausbildung können die mindestens zwei zusätzlichen die Membrane dämpfenden Elemente symmetrisch zur Mittelachse angeordnet werden.
  • Weiterhin kann zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane dämpfenden Elemente als Masseelemente ausgebildet werden, die mittelbar über die Schaumschicht mit der Membrane verbunden sind und die aufgrund ihrer Eigenmasse eine Bedämpfung der unerwünschten Eigenschwingungen der Membrane bewirken.
  • Vorteilhaft kann es auch sein, wenn zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane dämpfenden Elemente als Masseelemente ausgebildet sind, die unmittelbar durch eine Aussparung in der Dämpferschicht mit der Membrane verbunden sind.
  • Des Weiteren kann zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane dämpfenden Elemente aus schwingungsdämpfendem Schaum bestehen, die einerseits mittelbar über die Dämpferschicht oder unmittelbar durch eine Aussparung in der Schaumschicht beziehungsweise Dämpferschichtmit der Membrane und andererseits mit dem Wandlerkorb in Verbindung stehen.
  • Besonders Vorteilhaft kann auch sein, wenn zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane dämpfenden Elemente darin besteht, dass der Wandlerkorb an der zu dämpfenden Position eine Erhöhung derart aufweist, dass sie Erhöhung an der Dämpferschicht anliegt, gegebenenfalls kann der Korb an diesen Erhebungen auch mit der auf der Unterseite der Membrane befindlichen Dämpferschicht verklebt sein.
  • Dabei ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Dämpferschicht im Bereich zumindest einer Erhöhung des Wandlerkorbes verdickt ausgeführt ist.
  • Um den jetzt wegen des gegenüber dem Stand der Technik filigraner ausgeführten Zentraldämpfers flexibleren freischwingenden Bereich der Membrane gegen Beschädigung, Eindrücken oder Stoßen zu schützen und auch ausgeprägte Flächenresonanzen, unkontrollierte Moden, Reflexionen und Störungen der gewollten Ringmodenausbreitung zu verhindern, ist es vorteilhaft vor der Membrane eine Stützfolie mit gegebenenfalls unterschiedlich dicken Klebeschichten anzuordnen. Wobei es günstig erscheint die Klebeschicht zur Membranoberseite hin dicker zu gestalten da sich damit ein besser kontrolliert flexibles Sandwich bildet, welches sich bei der beidseitig klebenden Variante auch noch zur Verklebung mit dem Kaschiermaterial eignet. Außerdem spart man damit erheblich Montagezeit, Parts und Kosten.
  • Entsprechend schlägt der Erfinder auch im Folgenden vor, den elektrodynamischen Schallwandler über der Membrane mit einer Stützfolie mit einer membranseitigen ersten Klebeschicht zur Verbindung der Membrane mit der Stützfolie auszustatten.
  • Weitergehend wird in einer besonderen Ausführung vorgeschlagen, dass die Stützfolie zusätzlich auf der Oberseite mit einer zweiten Klebeschicht zur Verbindung der Stützfolie mit einer Kaschierschicht ausgestattet wird, wobei die Kaschierschicht gegebenenfalls Teil einer Innenverkleidung eines Fahrzeuges sein kann.
  • Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die erste Klebeschicht und die zweite Klebeschicht unterschiedliche Dicken aufweisen, vorzugsweise, dass die zur Membranseite gewandte Klebeschicht dicker ausgeführt ist als die auf der anderen Seite der Stützfolie.
  • Nachfolgend werden besonders vorteilhafte zusätzliche Merkmale beschrieben, die zwar teilweise aus dem Stand der Technik bekannt sind, sich jedoch besonders gut in Kombination mit dem zuvor beschriebenen Schallwandler kombinieren und dabei zu verbesserten Klangergebnissen führen.
  • Demnach kann der elektrodynamische Schallwandler einen Wandlerkorb aufweisen, der als Teil der Tragstruktur eines Innenraumes eines Fahrzeuges, vorzugsweise einer Land-, Luft- oder Wasserfahrzeuges, ausgebildet ist, wobei die Membrane mit einer Kaschierschicht versehen ist. Insbesondere kann die Kaschierschicht Teil einer Innenraumverkleidung eines Fahrzeuges sein.
  • Ein besonders günstiger Aufbau des, im elektrodynamischen Schallwandler verbauten, Magnetsystems besteht darin, dass dieses einen Magneten, einen magnetischen Rückschluss, eine Polplatte und einen Luftspalt zwischen der Polplatte und dem Magneten für die Schwingspule aufweist, wobei das dämpfende Zentralelement magnetsystemseitig am Magneten selbst befestigt ist und in eine Öffnung der Polplatte eintaucht oder alternativ direkt an der Polplatte befestigt ist.
  • Weiterhin kann der elektrodynamischer Schallwandler so ausgestaltet werden, dass die Schwingspule auf einem im Wesentlichen zylinderförmigen Spulenträger angeordnet und mit der Membrane über einen Montageadapter verbunden ist und der Montageadapter schwingspulenseitig formkomplementär zum Spulenträger der Schwingspule und membranseitig formkomplementär zur Freiformfläche der Membrane ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Montageadapter stufenfrei zwischen dem Spulenträger der Schwingspule und der Membrane ausgebildet ist.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn bei dem Schallwandler die Schwingspule auf einem im Wesentlichen zylinderförmigen Spulenträger angeordnet und mit der Membrane über einen Montageadapter verbunden ist und der Montageadapter schwingspulenseitig formkomplementär zum Spulenträger der Schwingspule und membranseitig formkomplementär zur Freiformfläche der Membrane ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Montageadapter stufenfrei zwischen dem Spulenträger der Schwingspule und der Membrane ausgebildet ist.
  • Insbesondere kann die Membrane als dreidimensionale Freiformfläche mit Ausnahme konischer Formen ausgebildet werden.
  • Die Membrane kann in der Fläche auch unterschiedliche Dicken aufweisen, wobei die Membrane vorzugsweise in Bereichen der Verbindung zu kraftübertragenden Bauelementen dicker ausgeführt werden kann als in freien Bereichen ohne Kraftübertragung.
  • Weiterhin kann der Wandlerkorb einen umlaufenden Absatz aufweisen, an dem die Membrane über die Dämpferschicht mit dem Wandlerkorb verbunden wird, so dass eine im Rahmen der Schallerzeugung freie Beweglichkeit der Membrane gegeben ist.
  • Auch kann die Membrane mindestens einen konvexen und mindestens einen konkaven Bereich aufweisen, wobei diese Bereiche fließend ineinander übergehen.
  • Neben dem oben beschriebenen Schallerzeuger wird auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, beschrieben, welches einen Innenraum und eine Tragstruktur, welche den Innenraum bildet, und einer Innenraumverkleidung, welche auch eine Kaschierschicht aufweist, wobei der Innenraum mit mindestens einem Lautsprecher ausgestattet ist. Wobei der mindestens eine Lautsprecher als elektrodynamischer Schallwandler ausgestaltet ist, der die folgenden Merkmale aufweist:
    • einen Wandlerkorb mit mindestens einem Luftdurchlass, wobei der Wandlerkorb vorzugsweise als Teil der Tragstruktur des Fahrzeuges ausgebildet ist,
    • eine flexible Membrane,
    • ein Magnetsystem mit einer zentral gelegenen und durch das Magnetsystem durchgehenden Öffnung;
    • eine Schwingspule;
    • einen Zentraldämpfer, der verbindend zwischen dem Magnetsystem und der Membrane angeordnet ist und der durch eine offene Struktur gebildet wird, um für eine Belüftung im von der Schwingspule umgebenen Bereich zu sorgen und der
  • Schwingspule einen möglichst großen freien Hub bei gleichzeitiger Dämpfung zu gewährleisten;
    • zusätzliche Bedämpfungen an Teilflächen der Unterseite der Membrane, um stehende Wellen auf der Membranenfläche zu unterdrücken;
    • und eine Stützfolie auf der Oberseite der Membrane, die auf jeder Seite mit unterschiedlich dicken Klebeschichten belegt ist, um sie beim Einbau in ein Fahrzeug mit der Kaschierschicht einer Innenraumverkleidung zu verkleben.
  • Des Weiteren wird auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, vorgeschlagen, welches mit mindestens einem erfindungsgemäßen elektrodynamischen Schallwandler ausgestattet ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei im Wesentlichen nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es zeigen im Einzelnen:
    • FIG 1:
    elektrodynamischer Schallwandler in einer 3D-Explosionsdarstellung einer einfachen Version gemäß der Druckschrift DE 10 2022 118 813 A1 mit Schutzfolie und Kaschiermaterial;
    FIG 2:
    Detaillängsschnitt des Schallwandlers aus FIG 1;
    FIG 3:
    elektrodynamischer Schallwandler in der 3D-Explosionsdarstellung mit einer Membrane mit beidseitig klebender Schutzfolie, dem Kaschiermaterial, mit doppelseitig klebenden Dämpferpads und dem Zentraldämpfer;
    FIG 4:
    Schnittdarstellung des Zentraldämpfers aus FIG 3;
    FIG 5:
    Detaillängsschnitt des Schallwandlers aus FIG 3;
    FIG 6:
    elektrodynamischer Schallwandler in der 3D-Explosionsdarstellung mit einer Membrane mit beidseitig klebender Schutzfolie, dem Kaschiermaterial, mit einseitig klebenden Massepads und dem Zentraldämpfer;
    FIG 7:
    Detaillängsschnitt des Schallwandlers aus FIG 6;
    FIG 8:
    elektrodynamischer Schallwandler in der 3D-Explosionsdarstellung mit einer Membrane mit beidseitig klebender Schutzfolie, dem Kaschiermaterial, mit partieller Erhebung zwecks Bedämpfung und dem Zentraldämpfer;
    FIG 9:
    Detailansicht der Stützfolie mit zwei unterschiedlichen Klebeschichten;
    FIG 10:
    Längsschnitt des elektrodynamischen Schallwandlers in einer Detail- und Schnittdarstellung mit einer Membrane mit einseitig klebender Stützfolie, mit partieller Erhebung zwecks Bedämpfung und dem Zentraldämpfer aus FIG 8;
    FIG 11:
    Längsschnitt des Schallwandlers aus Fig 5;
    FIG 12:
    Längsschnitt des Schallwandlers aus Fig 8;
    FIG 13:
    Vergleich der im Nahfeld gemessenen Frequenzgänge der elektrodynamische Schallwandler gemäß Figur 1 (~Punktlinie) und der erfindungsgemäßen Version aus FIG 3, 6 oder 8 (~Strichlinie);
    FIG 14:
    Vergleich der im Nahfeld gemessenen THD Verzerrungskurven über den Frequenzgang des elektrodynamischen Schallwandlers gemäß Figur 1 (~Punktlinie) und der erfindungsgemäßen Version aus FIG 3, 6 oder 8 (~Strichlinie);
    FIG 15:
    Vergleich der im Nahfeld gemessenen K3-Verzerrungskurven über den Frequenzgang des elektrodynamischen Schallwandlers gemäß Figur 1 (~Punktlinie) und der erfindungsgemäßen Version aus FIG 3, 6 oder 8 (~Strichlinie).
  • Die Figur 1 zeigt die bekannte Basis des elektrodynamischen Schallwandlers gemäß der Druckschrift DE 10 2022 118 813 A1 als flache Tragkonstruktion mit einem Wandlerkorb 4, mit umlaufendem Steg mit Nut 5. In diesem Wandlerkorb 5 montiert befindet sich das Magnetsystem 1, bestehend aus mindestens einem magnetischen Rückschluss, einem Magnet, einer Polplatte und einem Polkern.
  • Auf dem Absatz 5 ist über einen Transferklebering 6 und der einseitig klebenden Dämpferschicht 8 die Membrane 9 mit dem Wandlerkorb montiert. Auf der Oberfläche der Membrane 9 ist über eine Stützfolie 10 das Kaschiermaterial mit einem Sprühkleber aufkaschiert.
  • Die Figur 2 zeigt den Stand der Technik im Längsschnitt in einer Ausführung des elektrodynamischen Schallwandlers gemäß der Druckschrift DE 10 2022 118 813 A1 mit dem Wandlerkorb 4 mit umlaufendem Steg mit Nut 5, den Luftdurchlässen 14, dem Zentraldämpfer 7 und den elektrischen Kontaktierungen 12 und 13.
  • Die Schnittdarstellung beschränkt sich dabei auf das Magnetsystem mit nur einer oberen Seite des Wandlerkorbes, da die andere untere Seite des Wandlerkorbes symmetrisch zur oberen Seite ausgebildet ist. Gleiches gilt auch für die Figuren 5, 7 und 10.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, erzeugt dieser Schallwandler gemäß dem Stand der Technik aus DE 10 2022 118 813 A1 noch störende Resonanzen, gegenphasige Schwingungen, stehende und reflektierende Moden und damit einhergehende mess- und hörbare Verzerrungen die für eine verbesserte Audioqualität vermieden oder zumindest gedämpft werden sollten. Dazu zeigt die Figur 3 den erfindungsgemäßen Wandler mit den eingangserwähnten Maßnahmen und Details der Verbesserungen mit dem Wandlerkorb 15 der zusätzlich partiell positionierten beidseitig klebenden Dämpferpads 16, dem neu gestalteten Zentraldämpfer 17 und der neuen Stützfolie 18 mit 2 unterschiedlichen Klebeschichten die wiederum mit der Kaschierschicht versehen ist. In den nun folgenden Figuren und deren Beschreibung werden die Einzelmaßnahmen detailliert dargelegt.
  • Der gegenüber dem Stand der Technik neu gestaltete Zentraldämpfer 17, wird in der Figur 4 näher beschrieben. Wie bereits Anfangs dargelegt, lässt der neuen gestaltete Zentraldämpfer in den axialen Bewegungsrichtungen - dargestellt durch die Doppelpfeillinie - eine etwas größere, gleichmäßige Bewegung aber auch eine bessere Bedämpfung und Belüftung der Membrane zu.
  • Dies betrifft vor allem das Zentrum, also den inneren Bereich der Membrane und den von der dort befindlichen Schwingspule 2 mit ihrem Montageadapter 3 umgebenden Bereich, wie es aus der Figur 3 zu erkennen ist. Wie die Figur 4 zeigt ist der erfindungsgemäße Zentraldämpfer 17 mit einer Zentralbohrung und mit kleinen nach außen gebogenen Stegen 21 gestaltet, welche sich zwischen den beiden zylindrischen Klebeflächen 20 und 22 befinden. Die Stege 21 sind über die Membranunterseite 9 mit der Oberseite mit zentraler Bohrung 25 des Magnetsystems 19 belüftend, flexibel und dämpfend verbunden. Dabei besteht dieser Zentraldämpfer 17 vorzugsweise aus Gummi, Silikon oder ähnlich flexiblen und vor allem beständigen Material, welches sich auch bei Temperaturschwankungen und anderen Umwelteinflüssen immer gleich verhalten sollte.
  • In den Figur 5 , die einen Detaillängsschnitt des oberen Teils des Schallwandlers und der Figur 11 , die den Längsschnitt des kompletten Schallwandlers aus der Figur 3 zeigt, ist ein weiteres neues Element zu erkennen, welches die zusätzliche Bedämpfung der Fläche bewirkt und welche in der Längsausdehnung der Membrane 9 mögliche Flächenresonanzen und Moden bedämpfen oder unterbinden soll. Dafür werden vorzugsweise hochdämpfende doppelseitig klebende Dämpferpads 16 entweder zwischen der frei schwingenden Fläche der Dämpferschicht 8, oder direkt mit der Unterseite Membrane 9 und der Oberfläche des Korbes 15 platziert verklebt. Dabei ist die Flexibilität, Shorehärte, Auslegung der Größe und die Form sowie die Positionierung der doppelseitig klebenden Dämpferpads 16 abhängig von der Größe und Form der Membranfläche, deren Flächenresonanz, sowie die Position der reflektieren und störenden Moden innerhalb der Membranfläche die bedämpft werden sollen.
  • Um Kosten zu sparen kann es, wie in den Figuren 8, 10 und 12 gezeigt wird, auch von Vorteil sein, anstelle der doppelseitig klebende Schaumpads 16 die Korboberseite partiell 23 durch Erhebungen so anzupassen, dass diese direkt mit der Dämpferschicht 8, welche mit der Membranunterseite 9 verbunden ist, fixiert werden kann. Dabei wird dann aber vorzugsweise ein höher dämpfendes und/oder weicheres Material für die Dämpferschicht 8 verwendet. Die Größe und die Form der partielle Erhebung 23 sowie die Positionierung selbst ist abhängig von der Größe und Form der Membranfläche, deren Flächenresonanz, sowie der Position der reflektieren und störenden Moden innerhalb der Membranfläche die bedämpft werden sollen.
  • Alternativ dazu können, wie es in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist, anstatt der Schaumpads 16 oder der Lösung die in den Figuren 8 und 10 beschrieben wird, auch flache Massepads 28 Verwendung finden, die nur an der Unterseite der Dämpferschicht 8 oder direkt mit der Unterseite der Membrane 9 montiert sind und eine freie Bewegung zwischen Dämpferschicht 8 beziehungsweise der Membrane 9 und dem Wandlerkorb 15 zulassen. Diese Art der Bedämpfung funktioniert allerdings nur bei kleineren Resonanzen und Frequenzstörungen höherer Ordnung. Je nach Höhe der Frequenz und/oder Stärke der Störung muss die Masse und die Fläche der Massepads angepasst werden, je höherfrequent die Störung umso kleiner die Fläche und geringer die Masse der Massepads 28.
  • Um ein weitgehend kontrolliertes und lineares Verhalten der gesamten Fläche der Membrane 9 zu erreichen, kann es von Vorteil sein, die Stützfolie 18 entsprechend der Figur 9 , ohne weitere Kaschierung mit einer Klebeschicht 26 zu kaschieren. Im Fall einer Verwendung einer Kaschierschicht über der Stützfolie 18 diese mit zwei unterschiedlich dicken Klebeschichten 26 und 24 auszustatten. Das sich daraus ergebene Sandwich lässt sich mit der Flexibilität der Membrane 9 so ausbalancieren, dass sich daraus gerade im Übergang vom inneren zum äußeren Bereich der dann dort befindlichen Schwingspule 2 mit Montageadapter 3 eine linearere Krafteinleitung in die Fläche der Membrane 9 ergibt. Erfahrungsgemäß erfolgt dadurch eine deutlich störungs- und klirrfreiere Musikwiedergabe.
  • Das Ergebnis der Summe der Einzelmaßnahmen zeigt sich anhand der vergleichenden Nahfeldmessungen Messungen in den Figuren 13, 14 und 15. Aufgetragen ist dort jeweils das Verhalten des Schallwandlers aus der Druckschrift DE 10 2022 118 813 A1 mit der gepunkteten Linie gegenüber dem Verhalten des erfindungsgemäßen elektrodynamischen Schallwandlers dieser Anmeldung entsprechend der Figuren 3, 6 oder 8, jeweils dargestellt mit einer durchgezogenen Linie. Dabei wird in der Figur 13 der Frequenzgang, in der Figur 14 der Klirrfaktor (=THD =Total Harmonic Distorsion = Gesamtverzerrung) über die Frequenz und in der Figur 15 die dritte harmonische Verzerrung (= Kenngröße K3) über die Frequenz verglichen.
  • Im Audiobereich beschreibt der Begriff Frequenzgang die Fähigkeit eines Audiogeräts, als des Schallwandlers, alle Frequenzen im hörbaren Bereich, normalerweise zwischen etwa 20 Hz bis 20 kHz, in gleichem Maße zu reproduzieren oder zu übertragen. Ein Frequenzgangdiagramm wie in der Figur 13 zeigt also die relativen Pegel verschiedener Frequenzen an und ermöglicht es, zu sehen, ob der Schallwandler bestimmte Frequenzen verstärkt, abschwächt oder verzerrt. Ein linearer Frequenzgang, der alle Frequenzen gleichbehandelt, wird als ideal angesehen, obwohl in der Praxis leichte Variationen akzeptabel sind. Ein guter Frequenzgang ist wichtig für die Wiedergabe von Musik und Sprache mit hoher Klangqualität.
  • Zu sehen ist in der Figur 13 in der punktierten Linie der massive Einbruch des vorbekannten Schallwandlers gegenüber dem nur geringen Absinken der durchgehenden Linie des erfindungsgemäßen Schallwandlers bei ca. 600 Hz. Diese Frequenz ist die Mittenfrequenz der Störung und zeigt die Frequenz der maximalen Wirkung der unerwünschten Resonanzen, stehend Wellen, Moden etc.. Diese wirken allerdings herunter bis 250 Hz und nach oben bis über 2000 Hz hinein. In diesem Bereich schwingt die Membrane ohne die erfindungsgemäße Korrektur unkontrolliert vor allem gegenphasig beziehungsweise gegenläufig zum Nutzsignal und der gewünschten Bewegung der Membrane. Daher kommt auch zum einen die Überhöhung im tieferen Frequenzbereich und zum anderen die Reduzierung des Pegels im höheren Frequenzbereich bis zu 6 dB.
  • In der Figur 14 wird die Kenngröße THD über die Frequenz zwischen den beiden zuvor genannten Schallwandlern verglichen. THD steht für "Total Harmonic Distortion", auf Deutsch Gesamtverzerrung oder Klirrfaktor. Der THD beschreibt also die Menge an unerwünschten harmonischen Verzerrungen, die der Schallwandler einer Audiosignalquelle hinzufügt. Ein niedriger THD-Wert deutet auf eine geringere Verzerrung und damit auf eine höhere Klangqualität hin. Wie aus der Figur 14 zu ersehen ist, erzeugt der erfindungsgemäße Schallwandler mit der durchgehenden Linie wesentlich weniger Verzerrungen im Bereich um 600 Hz und besonders auch im niedrigen Frequenzbereich, als der vorbekannte Schallwandler mit der gepunkteten Linie.
  • Die in der Figur 15 gezeigte Kenngröße K3, deren Verlauf bezüglich der beiden Schalwandlerausführungen gegenübergestellt wird, beschreibt die dritte harmonische Verzerrung, also die Verzerrung, die durch die Verarbeitung eines Audiosignals entsteht und das dreifache der Grundfrequenz beträgt. Es ist ein Maß für die Qualität oder Reinheit des Audiosignals und wird oft zusammen mit anderen Verzerrungsmaßen wie THD verwendet, um die Gesamtqualität eines Audiogeräts zu bewerten. Je niedriger der Wert für k3, desto besser die Klangqualität. Wie zu sehen ist, verläuft die Kurve des erfindungsgemäßen Schallwandlers deutlich unterhalb der gepunkteten Kurve des vorbekannten Schallwandlers und zeigt auch damit die Effektivität der erfindungsgemäßen Verbesserungen.
  • Damit korrespondieren die Ergebnisse der drei Messungen von Frequenzgang, THD und K3. Durch die erfindungsgemäßen Bedämpfungsmaßnahmen sieht man eine deutliche und breitbandige Reduzierung der Störungen, der Resonanzen und dem korrespondierendem Klirrverhalten.
  • Insgesamt wird mit der Erfindung also ein Schallwandler vorgeschlagen, der aufweist:
    • einen Wandlerkorb mit mindestens einem Luftdurchlass,
    • eine flexible Membrane,
    • ein Magnetsystem mit einer zentralen und durchgehenden Öffnung;
    • eine Schwingspule;
    • einen Zentraldämpfer, der verbindend zwischen dem Magnetsystem und der Membrane angeordnet ist und der durch eine offene Struktur gebildet wird, um für eine bessere Belüftung im von der Schwingspule umgebenen Bereich zu sorgen und der Schwingspule einen möglichst großen freien Hub bei gleichzeitiger möglichst linearer Dämpfung zu gewährleisten;
    • und zusätzliche Bedämpfungen an Teilflächen der Unterseite der Membrane, um stehende Wellen auf der Membranenfläche zu unterdrücken;
    • optional die Verwendung einer Stützfolie auf der Oberseite der Membrane, die zumindest auf jeder Seite mit unterschiedlich dicken Klebeschichten belegt ist, um sie im Falle eines Einbaues in ein Fahrzeug mit der Kaschierfläche einer Innenraumverkleidung zu verkleben und für eine bessere Krafteinleitung zu sorgen.
  • Obwohl die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurden, so ist die Erfindung nicht durch diese offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf die angegebenen Merkmalskombinationen, sondern es können auch für den Fachmann offensichtlich ausführbare andere Kombinationen und Teilkombinationen aus den offenbarten Merkmalen gebildet werden. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert wurden, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Ebenso liegt es auch im Rahmen der Erfindung, eine mechanische Umkehr der Funktionen der einzelnen mechanischen Elemente der Erfindung zu bewirken.
  • Nachfolgend werden besonders günstige Variationen erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele der voranstehend ausgeführten Erfindung beschrieben:
    • I. Elektrodynamischer Schallwandler zur Integration in eine Tragstruktur eines Fahrzeuges, aufweisend:
      • I.1. einen Wandlerkorb (4, 15, 23) mit mindestens einem Luftdurchlass (14),
      • I.2. eine im peripheren Bereich sickenfreie flexible Membrane (9),
      • I.3. ein Magnetsystem (1, 19) zum Antrieb der Membrane (9) über eine Schwingspule (2), wobei das Magnetsystem (1, 19, 23) mit einer zentralen durchgehenden Öffnung (25) versehen ist,
      • I.4. wobei jeweils in der Ebene der größten Ausdehnung der Membrane (9) gesehen die Kontur der Membrane (9) und die Kontur der Schwingspule (2) sich derart unterscheiden, dass sie nicht isotropisch aufeinander skalierbar sind,
      • I.5. wobei zwischen der Membrane (9) und dem Wandlerkorb (4, 15, 23) zumindest im Randbereich eine einseitig klebende Dämpferschicht (8) angeordnet ist,
      • I.6. wobei die Dämpferschicht (8) eine zentrale Aussparung (8.1) zur Befestigung der Schwingspule (2) an der Membrane (9) aufweist,
      • I.7. wobei zwischen dem Magnetsystem (1, 19) und der Membrane (9) ein dämpfendes Zentralelement (17) befestigt, welches aus einer offenen Struktur aus einem flexiblen und dämpfend wirkenden Material besteht,
      • I.8. und wobei in der Fläche der Membrane (9) im Bereich der maximalen Amplitude einer sich ohne Dämpfung im Betrieb ausbildenden stehenden Welle mindestens zwei zusätzliche die Membrane (9) dämpfende Elemente (16) an der Unterseite angebracht sind.
    • II. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Ausführungsbeispiel I, dadurch gekennzeichnet, dass das dämpfende Zentralelement (17) magnetsystemseitig und/oder membranseitg ein zylinderförmiges Teilstück (20, 22) aufweist, über welches das Zentralelement (17) mit dem Magnetsystem (1) beziehungsweise der Membrane (9) verbunden ist.
    • III. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Ausführungsbeispiel II, dadurch gekennzeichnet, dass das zylinderförmige Teilstück (20, 22) des dämpfenden Zentralelements (17) zumindest auf der Seite des Magnetsystems (1, 19) als Hohlzylinder ausgebildet ist.
    • IV. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis III, dadurch gekennzeichnet, dass das dämpfende Zentralelement (17) eine Vielzahl von Stegen (21) aufweist, deren Längsrichtung vom Magnetsystem (1, 19) zur Membrane (9) verläuft.
    • V. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Ausführungsbeispiel IV, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dämpfenden Zentralelement (17) mindestens zwei Stege (21) mindestens eine Verbindung untereinander aufweisen, die nicht Teil einer endseitigen Verbindung der Stege (21) ist.
    • VI. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis V, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Struktur bei zumindest einem dämpfenden Zentralelement (17) gitterartig aufgebaut ist.
    • VII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis VI, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Struktur bei zumindest einem dämpfenden Zentralelement (17) zentral verlaufende stegartige Kreuzverbindungen aufweist.
    • VIII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis VI, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Struktur mindestens eine dämpfenden Zentralelements (17) einen zentralen Hohlkörper umfasst.
    • IX. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis VIII, dadurch gekennzeichnet, dass das dämpfende Zentralelement (17) in seiner Außenkontur tonnenförmig ausgebildet ist.
    • X. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis IX, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei zusätzlichen die Membrane (9) dämpfenden Elemente (16) symmetrisch zur Mittelachse des Zentralelements (17) angeordnet sind.
    • XI. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis X, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane (9) dämpfenden Elemente (16) als Masseelemente ausgebildet sind, die mittelbar über die Schaumschicht (8) mit der Membrane verbunden sind.
    • XII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XI, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane (9) dämpfenden Elemente (16) als Masseelemente ausgebildet sind, die unmittelbar durch eine Aussparung in der Dämpferschicht (8) mit der Membrane verbunden sind.
    • XIII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XII, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane (9) dämpfenden Elemente (16) aus schwingungsdämpfendem Schaum bestehen, die einerseits mittelbar über die Dämpferschicht (8) oder unmittelbar durch eine Aussparung in der Schaumschicht (8) mit der Membrane (9) und andererseits mit dem Wandlerkorb (4, 15, 23) in Verbindung stehen.
    • XIV. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XIII, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane (9) dämpfenden Elemente (16) darin besteht, dass der Wandlerkorb (4, 15, 23) an der zu dämpfenden Position eine Erhöhung derart aufweist, dass sie Erhöhung an der Dämpferschicht (8) anliegt.
    • XV. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Ausführungsbeispiel XIV, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferschicht (8) im Bereich zumindest einer Erhöhung des Wandlerkorbes (4, 15, 23) eine Verdickung aufweist.
    • XVII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XV, dadurch gekennzeichnet, dass über der Membrane (9) eine Stützfolie (10, 18) mit einer membranseitigen ersten Klebeschicht (26) zur Verbindung der Membrane (9) mit der Stützfolie (10, 18) angeordnet ist.
    • XVII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Ausführungsbeispiel XVI, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfolie (10, 18) zusätzlich auf der Oberseite mit einer zweiten Klebeschicht (24) oder Doppelklebefolie zur Verbindung der Stützfolie (10, 18) mit einer Kaschierschicht (11) versehen ist.
    • XVIII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Ausführungsbeispiel XVII, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klebeschicht (26) und die zweite Klebeschicht (24) unterschiedliche Dicken aufweisen.
    • XIX. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XVIII, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandlerkorb (4, 15, 23) als Teil der Tragstruktur eines Innenraumes eines Fahrzeuges, vorzugsweise einer Land-, Luft- oder Wasserfahrzeuges, ausgebildet und die Membrane (9) mit einer Kaschierung verbunden ist.
    • XX. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele XVII bis XIX, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaschierschicht (11) Teil einer Innenraumverkleidung eines Fahrzeuges ist.
    • XXI. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XX, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (1, 19) einen Magneten (1.2), mindestens einen magnetischen Rückschluss (1.3), die Polplatte (1.1), und einen Luftspalt zwischen der Polplatte (1,1) und dem Magneten (1.2) für die Schwingspule (2) aufweist, wobei das dämpfende Zentralelement (17) magnetsystemseitig an der Polplatte (1.1) befestigt ist.
    • XXII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XX, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (1, 19) einen Magneten (1.2), mindestens einen magnetischen Rückschluss (1.3), die Polplatte (1.1), und einen Luftspalt zwischen der Polplatte (1,1) und dem Magneten (1.2) für die Schwingspule (2) aufweist, wobei das dämpfende Zentralelement (17) magnetsystemseitig am Magneten (1.2) befestigt ist und in die Polplatte (1.1) eintaucht.
    • XXIII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XXII, dadurch gekennzeichnet, dass: die Schwingspule (2) auf einem im Wesentlichen zylinderförmigen Spulenträger angeordnet und mit der Membrane (9) über einen Montageadapter (3) verbunden ist und der Montageadapter (3) schwingspulenseitig formkomplementär zum Spulenträger der Schwingspule (2) und membranseitig formkomplementär zur Freiformfläche der Membrane (9) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Montageadapter stufenfrei zwischen dem Spulenträger der Schwingspule (2) und der Membrane (9) ausgebildet ist.
    • XXIV. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XXIII, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (9) als dreidimensionale Freiformfläche mit Ausnahme konischer Formen ausgebildet ist,
    • XXV. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XXIV, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (9) in der Fläche unterschiedliche Dicken aufweist und vorzugsweise in Bereichen der Verbindung zu kraftübertragenden Bauelementen dicker ausgeführt ist als in freien Bereichen ohne Kraftübertragung.
    • XXVI. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XXV, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandlerkorb (4, 15, 23) einen umlaufenden Absatz aufweist, an dem die Membrane (9) über die Dämpferschicht (8) mit dem Wandlerkorb (4, 15, 23) verbunden ist, so dass im Rahmen der Schallerzeugung eine freie Beweglichkeit gegeben ist.
    • XXVII. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispiele I bis XXVI, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (9) mindestens einen konvexen und mindestens einen konkaven Bereich aufweist und diese Bereiche fließend ineinander übergehen.
    • XXVIII. Fahrzeug, insbesondere Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, mit einem Innenraum und einer Tragstruktur, welche den Innenraum bildet, und einer Innenraumverkleidung, welche auch eine Kaschierschicht (11) aufweist, wobei der Innenraum mit mindestens einem Lautsprecher ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lautsprecher als elektrodynamischer Schallwandler ausgestaltet ist, der die folgenden Merkmale aufweist:
      • einen Wandlerkorb (4, 15, 23) mit mindestens einem Luftdurchlass, wobei der Wandlerkorb (4, 15, 23) vorzugsweise als Teil der Tragstruktur des Fahrzeuges ausgebildet ist,
      • eine flexible Membrane (9),
      • ein Magnetsystem (1, 19) mit einer zentral gelegenen und durch das Magnetsystem durchgehenden Öffnung (25);
      • eine Schwingspule (2);
      • einen Zentraldämpfer (17), der verbindend zwischen dem Magnetsystem (1,19) und der Membrane (9) angeordnet ist und der durch eine offene Struktur gebildet wird, um für eine Belüftung im von der Schwingspule (2) umgebenen Bereich zu sorgen und der Schwingspule (2) einen möglichst großen freien Hub bei gleichzeitiger Dämpfung zu gewährleisten;
      • zusätzliche Bedämpfungen (16) an Teilflächen der Unterseite der Membrane (9), um stehende Wellen auf der Membranenfläche zu unterdrücken;
      • und eine Stützfolie (10, 18) auf der Oberseite der Membrane, die auf jeder Seite mit unterschiedlich dicken Klebeschichten (24, 26) belegt ist, um sie beim Einbau in ein Fahrzeug mit der Kaschierschicht einer Innenraumverkleidung zu verkleben.
    • XXIX. Fahrzeug mit mindestens einem elektrodynamischen Schallwandler, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler gemäß einem der Ausführungsbeispiele I bis XXVII ausgebildet ist.
    Bezugszeichenliste:
    • 1
    Magnetsystem
    1.1
    Polplatte
    1.2
    Magnet
    1.3
    Rückschluss
    2
    Schwingspule
    3
    Montageadapter
    4
    Wandlerkorb
    5
    umlaufendem Steg mit Nut
    6
    Transferklebering
    7
    Zentralelement
    8
    Schaumgrund / Dämpferschicht / Schaumschicht
    8.1
    Aussparung
    9
    Membrane
    10
    Stützfolie
    11
    Kaschiermaterial
    12
    - Elektrische Kontaktierung
    13
    + Elektrische Kontaktierung
    14
    Luftdurchlass
    15
    Wandlerkorb
    16
    Dämpferpad
    17
    Zentraldämpfer / dämpfendes Zentralelement
    18
    Stützfolie mit ein- oder beidseitiger Klebeschicht
    19
    Magnetsystem
    20
    Untere Klebefläche / zylinderförmiges Teilstück
    21
    gebogenen Stege
    22
    obere Klebefläche
    23
    Wandlerkorb mit partieller Klebefläche
    24
    Stützfolienklebeschicht
    25
    Zentralbohrung Magnetsystem
    26
    Stützfolienklebeschicht
    27
    Symmetrieachse

Claims (17)

  1. Elektrodynamischer Schallwandler zur Integration in eine Tragstruktur eines Fahrzeuges, aufweisend:
    1.1 einen Wandlerkorb (4, 15, 23) mit mindestens einem Luftdurchlass (14),
    1.2 eine im peripheren Bereich sickenfreie flexible Membrane (9),
    1.3 ein Magnetsystem (1, 19) zum Antrieb der Membrane (9) über eine Schwingspule (2), wobei das Magnetsystem (1, 19) mit einer zentralen durchgehenden Öffnung (25) versehen ist,
    1.4 wobei jeweils in der Ebene der größten Ausdehnung der Membrane (9) gesehen die Kontur der Membrane (9) und die Kontur der Schwingspule (2) sich derart unterscheiden, dass sie nicht isotropisch aufeinander skalierbar sind,
    1.5 wobei zwischen der Membrane (9) und dem Wandlerkorb (4, 15, 23) zumindest im Randbereich eine einseitig klebende Dämpferschicht (8) angeordnet ist,
    1.6 wobei die Dämpferschicht (8) eine zentrale Aussparung (8.1) zur Befestigung der Schwingspule (2) an der Membrane (9) aufweist,
    1.7 wobei zwischen dem Magnetsystem (1, 19) und der Membrane (9) ein dämpfendes Zentralelement (17) befestigt ist, welches aus einer offenen Struktur aus einem flexiblen und dämpfend wirkenden Material besteht,
    1.8 und wobei in der Fläche der Membrane (9) im Bereich der maximalen Amplitude einer sich ohne Dämpfung im Betrieb ausbildenden stehenden Welle mindestens zwei zusätzliche die Membrane (9) dämpfende Elemente (16) an der Unterseite angebracht sind.
  2. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dämpfende Zentralelement (17) magnetsystemseitig und/oder membranseitg ein zylinderförmiges Teilstück (20, 22) aufweist, über welches das Zentralelement (17) mit dem Magnetsystem (19) beziehungsweise der Membrane (9) verbunden ist.
  3. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dämpfende Zentralelement (17) eine Vielzahl von Stegen (21) aufweist, deren Längsrichtung vom Magnetsystem (1, 19) zur Membrane (9) verläuft.
  4. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Struktur bei dem dämpfenden Zentralelement (17) gitterartig aufgebaut ist.
  5. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Struktur des dämpfenden Zentralelements (17) einen zentralen Hohlkörper umfasst.
  6. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane (9) dämpfenden Elemente (16) als Masseelemente ausgebildet sind, die mittelbar über die Dämpferschicht (8) mit der Membrane (9) verbunden sind.
  7. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der zusätzlichen die Membrane (9) dämpfenden Elemente (16) darin besteht, dass der Wandlerkorb (4, 15, 23) an der zu dämpfenden Position eine Erhöhung derart aufweist, dass die Erhöhung an der Dämpferschicht (8) anliegt.
  8. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferschicht (8) im Bereich zumindest einer Erhöhung des Wandlerkorbes (4, 15, 23) eine Verdickung aufweist.
  9. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass über der Membrane (9) eine Stützfolie (10, 18) mit einer membranseitigen ersten Klebeschicht (26) zur Verbindung der Membrane (9) mit der Stützfolie (10, 18) angeordnet ist.
  10. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandlerkorb (4, 15, 23) als Teil der Tragstruktur eines Innenraumes eines Fahrzeuges, vorzugsweise einer Land-, Luft- oder Wasserfahrzeuges, ausgebildet und die Membrane (9) mit einer Kaschierschicht (11) verbunden ist.
  11. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaschierschicht (11) Teil einer Innenraumverkleidung eines Fahrzeuges ist.
  12. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (1, 19) einen Magneten (1.2), mindestens einen magnetischen Rückschluss (1.3), die Polplatte (1.1), und einen Luftspalt zwischen der Polplatte (1.1) und dem Magneten (1.2) für die Schwingspule (2) aufweist, wobei das dämpfende Zentralelement (17) magnetsystemseitig an der Polplatte (1.1) befestigt ist.
  13. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (1, 19) einen Magneten (1.2), mindestens einen magnetischen Rückschluss (1.3), die Polplatte (1.1), und einen Luftspalt zwischen der Polplatte (1.1) und dem Magneten (1.2) für die Schwingspule (2) aufweist, wobei das dämpfende Zentralelement (17) magnetsystemseitig am Magneten (1.2) befestigt ist und in die Polplatte (1.1) eintaucht.
  14. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (9) in der Fläche unterschiedliche Dicken aufweist und vorzugsweise in Bereichen der Verbindung zu kraftübertragenden Bauelementen dicker ausgeführt ist als in freien Bereichen ohne Kraftübertragung.
  15. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandlerkorb (4, 15, 23) einen umlaufenden Absatz aufweist, an dem die Membrane (9) über die Dämpferschicht (8) mit dem Wandlerkorb (4, 15, 23) verbunden ist, so dass im Rahmen der Schallerzeugung eine freie Beweglichkeit gegeben ist.
  16. Elektrodynamischer Schallwandler gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (9) mindestens einen konvexen und mindestens einen konkaven Bereich aufweist und diese Bereiche fließend ineinander übergehen.
  17. Fahrzeug mit mindestens einem elektrodynamischen Schallwandler, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallwandler gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.
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