JPH04503739A

JPH04503739A - ダイアフラムシステム

Info

Publication number: JPH04503739A
Application number: JP51030189A
Authority: JP
Inventors: クリューガー，ヘルムート
Original assignee: アー　エヌ　テー　ナッハリヒテンテヒニーク　ゲゼルシャフトミット　ベシュレンクテル　ハフツング
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1992-07-02
Also published as: DE3838853C1; EP0361487A1; WO1990003709A1; EP0436615A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ダイアプラムシステム本発明は、請求項１の上位概念に記載のダイアフラムシステムに関する。このようなシステムは、アメリカ合衆国特許出願第４，５３２，３８３号明細書から公知である。また、ドイツ連邦共和国特許出願第３０３６　０３０号、ドイツ連邦共和国特許出願公告第３６　２２　５２６号及び公開された国際特許出願（ＰＣＴ）第８７１０　Ｏ２７５号明細書からも公知である。

本発明によるダイアフラムシステムは、音波変換器用の、特にあらゆる種類のスピーカ用の、例えば球欠状放射器、又は圧力室システム、又はスピーカ円錐体もしくはスピーカプレートの中央部用の、ダイアプラムもしくはダイアフラム部材のために使用される。しかし、このような使用時には不利な部分的振動が生じ、それによって、放射された音波振動にひずみが生ぜしめられる。

本発明の課題は、放射された音波振動のひずみを、駆動装置の振動に対して減少させるようなダイアフラムシステムを提供することにある。

上記課題は、請求項１に記載の特徴を有するダイアフラムシステムによ？て解決される。また、本発明によるダイアフラムシステムの、さらに有利な構成は、請求項２以下に記載した通りである。

本発明のダイアフラムシステムが基づいている計算及び実験によれば、ダイアプラムは、妨害的な部分振動をほぼ阻止できるという結果を伴った良好な機械的特性を、本発明の寸法規定により与えられる。このような部分的振動を抑えるためには、曲げ強さと断面二次モーメントとの所定の大きさが、ダイアフラムの半径方向内側から外側まで一定に、又はほぼ一定に維持されなければならない。

この場合有利には、ダイアフラムを補強するためのストラット又はフレームが設けられていなくともよく、その代りに、中実な構成部材が設けられていてもよい、しかし、このような構成部材には、フォーミングされた部材が含まれていてもよい。

また、ダイアフラムの駆動装置を固定するための、ダイアフラム縁部における固定ｍ囲（請求項１）には、縁部リングが設けられていてもよい、その場合、この縁部リングはダイアフラム縁部に設けられており、かつ不動に緊締されている。

そしてこれにより、ダイアプラムが軸方向に確実に案内される。しかしまた、上記固定範囲は、上記ダイアフラムとスピーカの円錐形ダイアプラムとの結合ｌｉ！囲であってもよい、その場合には、上！己ダイアフラムが円錐形ダイアフラムの内れている。

このような、ダイアフラムが円錐形ダイアフラムの中心に同軸的に橋渡されている構成では、ダイアフラムと円錐形ダイアフラムとの結合される固定範囲と、運動装置とが、同じ半径方向座標値の所に位置している。

次に、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

Ｗｉ１図は、スピーカのための、第１実施例のダイアフラムシステムの直径方向半部断面図、第２図は、スピーカの原則的な断面図、第３図は、第２実施例のダイアフラムシステムの直径方向半部断面図である。

第１図の半径方向断面図には、円錐形ダイアフラムＭの半部が示されている。この円錐形ダイアフラムＭは、半径方向ガイドＲ１（必ずしも必要ではない）と、ダイアフラム軸線１の方向に作用する電磁石的な駆動装置Ｅとを内縁部に有している。また、上記円錐形ダイアフラムＭは、曲がりに＜＜、かつ環状で回転対称的で円錐形に形成されている。さらに、上記運動装置Ｅは、ダイアフラムＰと円錐形ダイアフラムＭ両方のための駆動装置として役立っている。

ところで、ダイアフラム軸！１１の方向で見た、円錐形ダイアフラムＭの肉厚Ｈは、半径方向塵１１ｉｒに従って変化する。この半径方向座標ｒは、ダイアフラムＰＭの内縁部においてｒ＝ｒ、となり、円錐形ダイアフラムＭの外縁部において最大値ｒ＝Ｒとなる。また、円錐形ダイアフラムＭは、この外縁部で縁部リングＲｒへ移行している。縁部リングＲ，ｒは曲げ弾性的で環状に形成されており、かつ凸部の形状を剪しているが、複数の凸部を備えていてもよい。ダイアフラム軸線１の方向で見た、この縁部リングＲｒの肉厚Ｓも、上記円錐形ダイアフラムＭの肉厚Ｈど同様に、間隔座標Ｓに従って、Ｓ＝Ｏから始まって縁部リングＲｒの外縁部へ近づくにつれ、減少する。また、上記縁部リングＲｒは外縁部に環状の突出部Ｆを有しており、突出部Ｆは、縁部リングＲｒと、間接的には円錐形ダイアフラムＭとを緊締している。

さて、上記円錐形ダイアフラムＭの内縁部よりも内側には、回転対称的で曲がりにくいダイアフラムＰが接着されているやこのダイアフラムＰは、上記駆動装置Ｅのために球欠状の振動体として、及び駆動装置Ｅをダストから保護する部材として役立つ、そして、ダイアフラムＰの肉厚りも半径方向塵ＩｊＩｒに従って変化する。この肉厚りは、ダイアフラム軸線１においてｒ＝０で始まり、ダイアフラムＰの縁部において限界値ｒ＝Ｒ０で終わフている。

半径方向座標ｒにおけるｒ＝Ｒ，の点では、上記円錐形ダイアフラムＭとダイアフラムＰとが、詳しく示１所を固定範囲と呼ぶこととする。しかし、この固定範囲の半径方向の寸法は、概略的な第１図においては無視できるほど小さくしか示されていない、また、上記ダイアフラムＰと円錐形ダイアフラムＭとは、一体成形されていてもよい、その場合、半径方向座標ｒにおけるｒ　＝　Ｒｏ　（Ｘ　＝　ｒ　／　Ｒｏ　＝　１　）の点の周辺では、ダイアフラムの肉厚りと円錐形ダイアフラムＭの肉厚Ｈとの変化に関する、理論的な考察によって得られる値と、実際に得られる値とが異なっている。なぜなら、ｒ＝Ｒ，における上記２つの肉厚り及び肉厚Ｉ（は理論上極めて小さくなるが、このことは実際に実現不可能であるからである。

さて、振動コイル形状の駆動装置Ｅによって駆動されるダイアフラムＰは、ピストン式振動体として作用する。そして、このダイアフラムの肉厚りは、ｒ＝Ｒｏ／２周辺の中心環状範囲では半径方向座標ｒが小さくなるにつれて増大する。従って、肉厚りの最小値はｒ＝Ｒｏで得られ、最大値はｒ；０（実際はこの点近く）で得られる。しかも、常に軸方向で見ると、肉厚りは、上記中心環状範囲からダイアフラム縁部（ｒ＝Ｒ）へ向かって極めて急勾配に減少しており、その一方で、ダイアプラム軸線１へ向かって極めて急勾配に増大している。また、上記肉厚りの許容誤差は±５％であり、有利には公式り、、＝Ｃ，（ｉ　−Ｘ、）ｍ、　ｘｌｌに従つ”Ｃ変化する。こＱ場合、ｘ＝ｒ／Ｒｏ、ｃ一定数、ｍ＝０．　１．、．０．　４　、　ｎ＝−０，０５，、、−０，２（有利には、ｍ＝０．２．ｎ＝−０，１）である、さらに、最大値と最小値との間では、肉厚り自身と肉厚りの増大量及び減少量（つまり微分商ｄ　ｈ　／　ｄ　ｒ　）が一定であるか、又は少なくとも部分的にほぼ一定（はとんど一定）である、このことは、ｒ＝０．０５Ｒ。

からｒ＝Ｒ０周辺の固定範囲まで延びる範囲内では、いかなる場合にも当てはまる。なぜなら、肉厚りの変化について述べる際に、縁部の固定範囲が上述した理由のために場合によっては除外されねばならないからである。また、これと同じことが、ダイアフラム軸線１の周りの狭い中心範囲、つまり肉厚りが理論的には無限に増大するが実際にはそのようには増大できない範囲、についても通用する。

ところで、上記定数Ｃ５ひいてはダイアフラムＰの肉厚りの平均値は、安全性を加算した経験値によって、もしくは計算又は実験によって、公知形式で決定される。この場合、選択される材料の剛性と、その密度（比重）とが考慮されなければならない、なぜなら、音波変換器の下限濁液数は、運動する質量体によって左右されるからである。それ故、肉厚をできるだけ小さくしようとする場合には、疲れによる破断の危険性と、（例えばダイアフラムの変形による）ひずみ現象の発生とを考慮して、最小肉厚を維持しなければならない。従って、肉厚りは従来の経験に基づいて選定されなければならない、その結果、音波変換器の所定最大負荷能力に依存した最大変位時にも、ダイアフラムには、疲れによる破断も許容できないほどのひずみも生じない。

さて、上記ダイアフラムは、均質の、又はフォーミングされて滑らかな表面を備えた材料から製作されていると有利である。しかし、ダイアフラムの製作に手間と費用がかけられてもよいならば、サンドイッチ形状のダイアフラムが製作されてもよい。

第２図に断面されて概略的に示されたスピーカは、永久磁石的な環状磁石２を有しており、環状磁石２は軟磁性の芯３３と磁極プレート４とを備えている。そして、この環状磁石２により形成された磁気回路のエアギャップ内で中空シリンダＺの所には、ダイアフラムＰのための駆動装置Ｅ′が配置されている。また、中空シリンダＺは半径方向ガイドＲＩによって案内されており、かつ円錐形ダイアフラムＭを駆動している、さて、第２図では、円錐形ダイアフラムＭはい粉ゆるＮ　ａ　ｗ　ｉ−ダイアフラム（ｎｉｃｈｔ　ａｂｗｉ　−ｃｋｅｌｂａｒｅ　Ｍｅｍｂｒａｎ）として構成されている。このようなダイアフラムは、第１図とは異なって円錐形状に形成されていないが、第１図に相当する肉厚断面形状を有している。つまり、このような円錐ダイアフラム形状は、指数ホーンに似ている。

さらに、本発明による基本形状を備えたダイアフラムについての規定は、別の基本形状、例えば鐘形に湾曲した形状を備えたダイアフラムについても利用される。

また、第２図では、ダイアフラムＰの駆動装置Ｅ′のための半径方向座標が、ダイアフラムＰ縁部のための半径方向座標ｒとは重ならない、しかし、ダイアフラムＰだけに注目して見ると、ダイアフラムＰはその縁部において実際に円錐形ダイアフラムＭによって直接駆動されている。つまり、円錐形ダイアフラムＭはダイアフラムＰのための“駆動装置”として作用している。

さらに、第２図においては、円錐形ダイアフラムＭが外縁部の所で縁部リングＲ２へ移行しており、縁部リングＲ１の突出部Ｆがスピーカバスケット５に固定されている。そして、スピーカバスケット５は上記磁極プレート４に結合されている。また、この図面による縁部リングＲ１についての記載は、第１図による縁部リングＲ７についての北載に相当している。

さらに別のダイアフラムＰ′が第３図に断面されて示されているが、この肉厚りは第１図によるダイアフラムＰの肉厚りと同様に変化する。しかし、このダイアフラムＰ′は、ロッド形の結合部材Ｇどこの結合部材Ｇに固定された本体にとから成るおもりによって、中心で負荷されている。また、本体にはセンタリングダイアフラムＺ′に結合されており、センタリングダイアフラムＺ′の縁部は不動の軸受りによって支承されている。このような結合部材Ｇと本体にと部分的にはセンタリングダイアフラムＺ′とから成る質量体は、この質量体のためにダイアフラムＰが中心に有していない質量体を代用している。従って、上記公式ｈ＝Ｃ・　（ｉ−Ｘ、）ｍ、Ｘｎに基づいた場合とは異なり、この倍の肉厚りは無限には増大しない。

ＩＧｊ国際調査報告国際調査報告ＥＰ　８９０１１４２

Claims

【特許請求の範囲】１．ダイアフラムシステムであって、中心を閉鎖されて回転対称的な、音波変換器のダイアフラムが設けられており、ダイアフラムが、その縁部近くでは、駆動装置のための環状の固定範囲によって駆動されており、ダイアフラム縁部（Ｒｏ）とダイアフラム軸線（１）との間の中心環状範囲では、ダイアフラム軸線（１）の方向で見てこのダイアフラム軸線（１）に近づくにつれ増大する肉厚（ｈ）を有しており、この肉厚（ｈ）が、ダイアフラム縁部（Ｒｏ）における上記固定範囲と、ダイアフラム軸線（１）を中心としたダイアフラム直径の５％よりも小さな直径を有して延びる中心範囲との間では、一定又はほぼ一定となっておりかつ上記中心環状範囲から上記固定範囲までは極めて急勾配に減少している形式のものにおいて、ダイアフラムの肉厚（ｈ）が、中心環状範囲から中心範囲まで極めて急勾配に増大していることを特徴とするダイアフラムシステム。２．ダイアフラム半径部位（Ｒｏ）の２０％〜７０％の環状範囲に、肉厚（ｈ）の変化転向点（Ｗ）が位置している、請求項１記載のダイアフラムシステム。３．肉厚（ｈ）の変化転向点（Ｗ）が、ダイアフラム半径部位（Ｒｏ）の３０％〜６０％の範囲に位置している、請求項２記載のダイアフラムシステム。４．ダイアフラム半径部位（Ｒｏ）の５％の範囲におけるダイアフラム（Ｐ）の肉厚が、ダイアフラム半径部位（Ｒｏ）の９５％の範囲におけるダイアフラム（Ｐ）の肉厚の約２倍になっているか、又はそれよりも大きくなっている、請求項１から３までのいずれか１項記載のダイアフラムシステム５．ダイアフラム（Ｐ）の中心範囲に、このダイアフラム（Ｐ）とは異なる材料から製作されたおもり（Ｇ，Ｋ，Ｚ）が配置されている，請求項１から４までのいずれか１項記載のダイアフラムシステム。６．中心範囲とセンタリングダイアフラム（Ｚ′）との間の結合部材（Ｇ）が、上記おもりの一部を成している、請求項５記載のダイアフラムシステム。７．ダイアフラムの肉厚（ｈ）が、ｘ＝５％〜９０％の範囲で公式ｈ＝Ｃ・（１−Ｘ３）ｍ・ｘｎに従って変化しており、この場合、ｘはダイアフラム半径部位（Ｒｏ）に対して規格化された、ダイアフラム軸線（１）に対して垂直な半径方向座標であり、ｃは定数であり、ｈはダイアフラム軸線（１）の方向で見た肉厚であり、ｍ＝０．１・・・０．４であり、ｎ＝−０．０５・・・−０．２であり、誤差の偏位は±５％まで許容されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のダイアフラムシステム。８．上記公式において、ｍ＝０．２，ｎ＝−０．１である、請求項７記載のダイアフラムシステム。９．ダイアフラム材料の密度及び／又は弾性率が、ダイアフラム軸線（１）に対して垂直な半径方向座標（ｒ）とは関係なく、半径方向座標（ｒ）が、通常の製作手段によって得られる程度は一定である、請求項１から８までのいずれか１項記載のダイアフラムシステム。１０．ダイアフラム材料の密度が、芯範囲から二つの軸線方向（Ａ，Ｂ）へ向かって増大する、請求項１から９までのいずれか１項記載のダイアフラムシステム。１１．ダイアフラムが、均質又はほぼ均質の、特にフォーミングされた材料から製作されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のダイアフラムシステム。１２．ダイアフラム（Ｐ）が、被覆する対象に関してのみ回転対称的に形成されており、かつ２つの固定的な被覆層の間の、フォーミングされた、又はフレームとしての、又は蜂の巣状の芯によって構成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のダイアフラムシステム。１３．上記ダイアフラム（Ｐ）が、環状の第２のダイアフラム（Ｍ）の、ダイアフラム軸線（１）に近い範囲に橋渡されており、第２のダイアフラム（Ｍ）が、第１のダイアフラム（Ｐ）のための駆動装置として構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のダイアフラムシステム。