NL8402125A - Omzetter voor het realiseren van het basreflex-principe. - Google Patents

Description

* r * %

V

EHN 11.076 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Onzetter voor het realiseren van het basreflex-principe.

De uitvinding heeft betrekking op een elektro-akoestische onzetter, voorzien van een membraan en van centreermiddelen voor het centreren van het membraan, welke centreermiddelen zijn gekoppeld tussen enerzijds het membraan en anderzijds een vast deel van de 5 omzetter. Een dergelijke omzetter is bekend uit het boek "Acoustics" van L.L. Beranék, zie hoofdstuk 7 en in het bijzonder figuur 7.1.

De centreermiddelen kunnen bijvoorbeeld dienen voor het centreren van de buitenomtrek van het membraan. Dit is in de omzetter van figuur 7.1 aangegeven met het referentienunmer 2. Deze centreermiddelen hebben 10 niet alleen een centrerende funktie, doch ook een lucht afdichtende funktie.

Stelt men hoge eisen aan de omzetter, bijvoorbeeld ten aanzien van de ondergrens van het frekwentiebereik van de omzetter (die men graag erg laag wil hebben cm de omzetter als woofer te laten 15 funktioneren), de maximaal mogelijke uitwijking van het membraan van de omzetter (die men graag zo groot mogelijk wil hébben) als een zo goed mogelijke hifi'kwaliteit van de omzetter dan zullen de voornoemde middelen zeer soepel moeten zijn (in verband met de gewenste hoge kcmpliantie) en breed moeten zijn (cm een grote uitwijking van 20 het membraan mogelijk te maken).Door de hoge kcmpliantie: a) gaat de centrerende werking van de centreermiddelen grotendeels verloren hetgeen resulteert in het kantelen van het membraan vooral bij grote uitwijkingen, b) gaan de centreermiddelen een eigen trillingsgedrag vertonen waardoor 25 zij een eigen bijdrage gaan leveren aan de akoestische afstraling van de omzetter.

Het resultaat is dat de frekwentiekarakteristiek van de omzetter een grilliger verloop vertoont in het frekwentiewerkbereik van de omzetter en dat de vervorming in het uitgangssignaal van de 30 omzetter hoog is.

De uitvinding beoogt een omzetter te verschaffen met een grote maximaal mogelijke uitwijking, een zo vlak mogelijk frekwentiewerkbereik en een lage vervorming. De omzetter volgens de uitvinding 8402125 '-4 PHN 11.076 2 heeft daartoe het kenmerk, dat de buitenomtrek van het membraan en- het vaste deel van de omzetter een luchtspleet vonten en dat, indien de omzetter is opgenanen in een opening van een verder ten minste nagenoeg gesloten behuizing, er een akoestische weg aanwezig is van het inwendige s volume van de behuizing, via de genoemde luchtspleet naar het inwendige van de behuizing. De uitvinding berust op het inzicht dat doelbewust wordt afgezien van centreermiddelen voor het centreren van de buitenomtrek van het membraan die luchtafdichtend zijn. Hierdoor vervalt de eigen bijdrage van de centreermiddelen aan de akoestische 10 afstraling van de omzetter waardoor de frekwentiekarakteristiek van de omzetter vlakker en de distorsie in het uitgangssignaal van de omzetter minder is . Bovendien kan men de luchspleet zodanig dimensioneren dat deze, indién de omzetter in de voomoemde behuizing is opgencmen, in kombinatie met het volume van de behuizing als een basis reflex opening kan fungeren. Hiermee kan een vergroting van het frekwentiewerkbereik van de omzetter, indien opgenomen in de box, over lagere frekwenties gerealiseerd worden waarbij bovendien de vervorming verder verlaagd is.' .

Het zij vermeld dat het basreflex-principe qp zich bekend 20 is, zie bijvoorbeeld het boek "Acoustics" van L.L. Beranek, deel 20 "Bass-reflex enclosures". De behuizing bevat dan een opening die qua afmetingen zodanig is afgestemd op het volume van de behuizing dat deze als basreflex opening dienst kan doen. Het is echter nog niet vertoond cm een luchtspleet gevormd door de buitenomtrek van het membraan en 25 het vaste deel van de omzetter, als basreflex opening te gebruiken.

Men bereikt hiermee het voordeel dat men standaard gesloten behuizingen kan gebruiken en, door keuze van een normale transducent met niet-luchtdoorlatende centreermiddelen of door keuze van een omzetter volgens de uitvinding, een omzettersysteem kan 30 realiseren dat volledig gesloten is, of dat voorzien is van het basreflex-principe.

De centreermiddelen voor het centreren van de buitenomtrek van het membraan zijn dus luchtdoorlatend en kunnen bijvoorbeeld nog altijd zijn aangebracht tussen de buitenomtrek van het membraan 35 en het vaste deel van de omzetter. Bij voorkeur echter zal men de centreermiddelen met het membraan koppelen langs een lijn over het membraan liggend binnen de buitenomtrek van het membraan. Hierdoor wordt bereikt dat de centreermiddelen breder zijn en dus een grotere 8402125 V > PHN 11.076 3 uitwijking van het membraan toelaten.

Het zij vermeld dat men deze konstruktie niet dient te verwarren met de konstruktie van de zogenaamde Philips’ bombardon luidspreker, zoals beschreven in het Franse oktrooischrift 1 203 162.

5 De daarin met het referentienummer 4 aangegeven centreermiddelen zijn van een luchtondoorlatend materiaal vervaardigd. Indien deze bekende luidspreker in een opening van een verder ten minste nagenoeg gesloten behuizing zou zijn opgenanen, dan is er geen akoestische weg aanwezig van het inwendige volume van de behuizing naar het uitwendige van de 10 behuizing.

De uitvinding zal aan de hand van een aantal uitvoerings-voorbeelden worden uiteengezet. Hierin toont: figuur 1 een eerste uitvoeringsvoörbeeld, en figuur 2 een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de omzetter 15 volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont de maatregel volgens de uitvinding toegepast qp een omzetter zoals beschreven in de Britse oktrooiaanvrage 2 122 453 (PHN 10.378). Voordat overgegaan wordt tot het bespreken van de toepassing van de· maatregel volgens de uitvinding qp de omzetter, zal 20 eerste de werking van de omzetter besproken worden.

Figuur la toont een bovenaanzicht van de omzetter waarbij het membraan 1 is afgencmen. Het membraan 1 is in figuur la enkel met een onderbroken streeplijn aangegeven. Figuur lb toont het aanzicht van een doorsnede volgens de streep-stippellijn B-B in figuur la. De omzetter 25 bevat een magneetsysteem 4 en een qp een spreekspoelkoker 2 aangebrachte spreekspoel 3 die is aangebracht in een luchtspleet 5 van het magneetsysteem 4. De bewegingsoverbrenging tussen spreekspoelkoker en membraan vindt plaats via een hefbooninrichting. De omzetter in figuur 1 bevat drie hefbocnünrichtingen 6, 7 en 8 die onder een hoek ten opzichte van 3fl elkaar zijn opgesteld. De hefbocminrichting 7 die in figuur lb ook zichtbaar zou moeten zijn, is in deze figuur voor de duidelijkheid weggelaten.

De hefboominriditingen funktioneren niet alleen als overbrengers van de beweging van de spreekspoelkoker naar het membraan, doch 35 ook als centreermiddelen voor het centreren van zowel de spreekspoelkoker in da luchtspleet als het membraan.

In principe zou men kunnen volstaan met twee hefbocminrich-tingen die onder een hoek kleiner dan 180°, bijvoorbeeld 90°, ten opzichte 8402125 ΡΗΝ 11.076 4 ί· van elkaar zijn opgesteld. Doch, daar de hefbocminrichtingen altijd enige dwarsslapte hebben (bijvoorbeeld ten gevolge van het niet-ideale gedrag van een hierna te bespreken scharnierende element), zal men ter verkrijging van een zo goed mogelijke, centrering van de spreekspoelkoker 2 in de 5 luchtspleet 5 en van het membraan 1 bij voorkeur drie of meer hefbocm-inrichtingen toepassen. De hoek waaronder de hefbocminrichtingen ten

ïgnO

opzichte van elkaar zijn opgesteld wordt bij voorkeur gelijk aan /n gekozen, waarbij n het aantal hefbocminrichtingen aangeeft. Zo toont figuur la drie hefbocminrichtingen die onder een hoek van 120° ten cp-jq zichte van elkaar zijn opgesteld.

Een hefbocminrichting, zoals met 6 in figuur la en 1b aangegeven, bevat een hefboomarm 9 die ter plaatse van een eerste positie 10 pp de hefboomarm is gekoppeld met een vast punt 11. Het vaste punt 11 bevindt zich binnen het verlengde van de spreekspoelkoker 2 en is 15 aan het' binnen de spreekspoelkoker 2 gelegen gedeelte 12 van het magneet*· systeem 4 bevestigd. In figuur la is zichtbaar dat het vaste punt 11 gemeenschappelijk is voor de drie hefboominrichtingen 6, 7 en 8.

De hefboomarm 9. is ter plaatse van een tweede positie 13 op de hefbocmarm gekoppeld met de spreekspoelkoker ai ter plaatse van een derde positie 14 2q gekoppeld met het membraan 1. De koppeling met het vaste punt 11 vindt plaats door middel van een eerste scharnierend element 15. De koppeling met de spreekspoelkoker vindt plaats via een tweede scharnierend element 16, een eerste stang 17 en een derde scharnierend element 18, en de koppeling met het membraan 1 via een vierde scharnierend element 19, een tweede stang 20 en een vijfde scharnierend element 21. De hefboom- 25 inrichting 6 zoals aangegeven in figuur la is beweegbaar in een vlak dat bepaald wordt door de lijn B-B en dat loodrecht staat op het vlak van tekening van figuur la. In figuur lb komt dit vlak, zoals ook blijkt uit figuur 1c, overeen met het vlak van tekening. Voor de hefboominrichtingen 7 en 8 zoals aangegeven in figuur la geldt dat zij beweegbaar

OU

zijn in een vlak bepaald door de lijn C-C respektievelijk D-D en dat eveneens loodrecht staat op het vlak van tekening van figuur la.

De scharnierende elementen 15,16, 18, 19 en 21 kunnen als bladveren of als kruisveerschamieren worden uitgevoerd. De scharnierende elementen 18 ei 21 draaien bij een uitwijking van het membraan over een zodanig kleine hoek, dat men voor deze scharnierende elementen kan volstaan met bladveren. De scharnierende elementen 15, 16 en 19 draaien echter over een veel grotere hoek, zodat in dat geval kruisveerschamieren 8402125 PHN 11.076 5 de voorkeur verdienen. In een uitvoeringsvorm met twee hefbocrninrichtigen zal men echter ten minste een hefboaninrichting volledig van kruisveer- schamieren voorzien cm het geheel op deze manier voor torsie bewegingen zo stijf mogelijk te maken, dat wil zeggen om een rotatie van het 5 geheel tot een minimum te beperken.

Is de afstand tussen de scharnierende elementen 15 en 16, respectievelijk tussen de scharnierende elementen 15 en 19, a respek- tievelijk b, dan is de uitwijking w van het membraan, bij een uitwijking b u van de spreekspoelkoker, gelijk aan u . zodat een vergroting van

Jb tO de membraanuitwijking met een faktor — gerealiseerd is. Dit is aangegeven

cL

in figuur lc waarin de hefbocminrichting 6 is getoond bij een uitgeweken toestand van spreekspoelkoker 2 en membraan 1. Duidelijk zichtbaar is de uitwijking u van spreekspoelkoker 2 en uitwijking w van membraan 1 ten opzichte van hun respektievelijke rusttoestanden, waarbij w ten tg gevolge van de overbrenging door de hefbocminrichting 6 groter is dan de uitwijking u van de spreekspoelkoker. Eveneens is duidelijk zichtbaar, dat de scharnierende elementen 15, 16 en 19 over een grotere hoek gedraaid zijn dan de scharnierende elementen 18 en 21.

Door de zeer goede rechtgeleiding, veroorzaakt door de 20 hefbocminrichtingen, beweegt het aangrijpingspunt van hefbocminrichting 6 met het membraan zijnde ter plaatse van het schanierend element 21, langs een praktisch rechte lijn die ligt in een richting overeenkomende met de richting van de centrale as 23 (en daarna overeenkomende met de gewenste bewegingsrichting van het membraan 1).

5 Het spreekt voor zich dat de hefbocminrichtingen 7 en 8 op dezelfde wijze zijn opgebouwd en op dezelfde wijze funktioneren als hiervoor voor de hefbocminrichting 6 is uiteengezet.

De omzetter uit figuur 1 is weergegeven met een vlak membraan. Noodzakelijk is dit niet. Ook andere membraanvormen zijn mogelijk, 30 zoals danvormige- of konusvormige membranen. Ook is het niet noodzakelijk dat het membraan rond is. Evenzeer zijn bijvoorbeeld vierkante, rechthoekige of ovale membranen mogelijk. De opstelling van de hefboominrich-tingen 6, 7 en 8 draagt er zorg voor dat de spreekspoel, spreekspoelkoker en membraan gecentreerd worden en alleen maar in de richting van de 35 centrale as 23 kunnen bewegen. Daardoor is centrering van het membraan * en van de spreekspoelkoker doormiddel van een konventionele centreerring overbodig. Het voorgaande geldt alleen bij een ideaal gedrag van de scharnierende elementen: dat wil zeggen dat zij een grote dwarsstijfheid 8402125 * PHN 11.076 6 J- ^ \ hebben en dat daardoor de hefboominrichtingen 6, 7 en 8 alleen bewegen in de bijbehorende vlakken bepaald door de respektievelijke lijnen B-B, C-C en D-D staande loodrecht pp het vlak van tekening in figuur la.

Bij een niet-ideaal gedrag van (bijvoorbeeld ten gevolge van een ontoe-5 lastbaar grote dwarsslapte in) de scharnierende elementen zullen de hefboominrichtingen 6, 7 en 8 zich ook buiten de voornoemde vlakken bewegen. Om te voorkanen dat in dit geval de spreekspoel (koker) in de luchtspleet gaat aanlopen zal een centreerring mogelijk toch zinvol zijn. Een andere mogelijkheid is om de bladveren en krüisveerscharnieren 10 breder uit te voeren, waardoor het ideale gedrag weer benaderd kan worden en geen verdere centreermiddelen noodzakelijk zijn.

Ten aanzien van de hefboominrichtingen 6, 7 en 8 zij nog opgemerkt dat alhoewel in het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 1 het , vaste punt 11 zich binnen de spreekspoelkoker of het verlengde daarvan 15 bevindt, dit punt natuurlijk evenzeer buiten de spreekspoelkoker of het verlengde daarvan had kunnen liggen. Het'vaste punt 11 voor de hefboon-inrichting 6 zou dan met het zich buiten de spreekspoelkoker 2 bevindende deel van het magneetsysteem 4 zijn verbonden en de stang 20 zou zich juist binnen het verlengde van de spreekspoelkoker 2 bevinden.

20 Tot zover de werking van de omzetter.

De buitenomtrek 25 van het membraan 1 vormt met het vaste deel 26 een luchtspleet 27, zie figuur 1b. De omzetter is nu zodanig gekon-strueerd dat, indien de omzetter is opgenomen in een ten minste nagenoeg gesloten behuizing 28, er een akoestische weg aanwezig is van het inwenr 25 dige volume van de behuizing via de luchtspleet 27 naar het uitwendige van de behuizing. De omzetter is daartoe zodanig gekon-strueerd dat er een of meer gaten 30 is respektievelijk zijn aangebracht in het vaste deel 26 van de omzetter. De akoestische weg verloopt dus vanaf het binnenvolumsY, via een gat 30 en de luchtspleet 27, naar 30 het uitwendige Vu van de behuizing.

De afmetingen van de luchtspleet 27, in het bijzonder de hoogte h, de breedte b en de lengte (overeenkomende met de lengte van de buitenomtrek van het membraan 1) zijn bij voorkeur zodanig dat deze, indien de omzetter is opgencmen in de behuizing 28, in kcmbinatie met 35 het volume V.^ van de tekening (inclusief het volume achter het membraan 1 en ingesloten door het vaste deel 26 en het magneetsysteem 4) als een basreflex opening kan fungeren.

Figuur 2 toont een aanzicht van een dwarsdoorsnede van een 8*02125 ΕΗΝ 11.076 7 & tweede uitvoeringsvoorbeeld. Figuur 2 toont een kanventionele spreekspoel-luidspreker met een konusvorraig membraan · 41# een spreekspoelkoker 42 met daarop aangebracht een spreekspoel 43 en een magneetsysteem 44.

De spreekspoelkoker 42 met de spreekspoel 43 kan bewegen in 5 een spleet 45 gevormd door het magneetsysteem 44. De opbouw van het magneetsysteem is ook hier konventioneel en verdient geen verdere uitleg, daar de uitvinding niet gericht is qp maatregelen die op het magneetsysteem betrekking hebben. De uitvinding is dan ook niet beperkt tot die cmzetters die precies volgens het magneetsysteem uit figuur 1 of 2 zijn Μ opgebouwd. De spreekspoelkoker 42 is via een centreerring 46 bevestigd aan het vaste deel (of luidsprekerchassis). 47. De spreekspoelkoker 42 is door een stofkap 52 afgesloten. De centreerring 48 vormt de centreer-middelen voor het centreren van de buitenomtrek 49 van het membraan 41. t

De centreerring 48 is gekoppeld met het membraan 41 en met het vaste deel 47 van de omzetter. De centreerring 48 is luchtdoorlatend. De centreerring 48 is gekoppeld met het membraan 41 langs een lijn (zie de onderbroken lijn 1) over het membraan liggend binnen de buitenomtrek 49 van het membraan 41. De buitenomtrek 49 en het vaste deel 47 vormen tesamen weer een luchtspleet 50. De omzetter is weer zodanig gekonstrueerd dat, 20 indien de omzetter in een gesloten behuizing 58 is opgenomen, er een akoestische weg is van het inwendige volume V . van de behuizing 58, via ill de luchtspleet 50 naar het uitwendige Vu van de behuizing. De omzetter is daartoe voorzien van één of meer gaten 51 in het vaste deel 47.

De akoestische weg loopt nu vanaf het inwendige volume v^, via een gat 25 51, via de luchtdoorlatende centreerring 48, welke centreerring dan ook slechts een kleine akoestische weerstand mag bezitten, via de luchtspleet 50 naar het uitwendige Vu·

Ook hier geldt dat de afmetingen van de luchtspleet 50, dat wil zeggen de hoogte h, de breedte b en de lengte , bij voorkeur zodanig 3Q zijn dat deze, indien de omzetter is opgenomen in de behuizing 58, in kcmbinatie met het volume van de behuizing (inclusief het volume ingesloten door het membraan 41, het vaste deel 47 en de centreerring 46) als een basreflex opening kan fungeren.

De luchtdoorlatende centreerring 48 had ook in de luchtspleet 35 50 tussen de buitenomtrek 49 van het membraan en het vaste deel 47 kunnen zijn aangebracht. Doordat de centreerring 48 dan minder breed is, laat deze een minder grote maximale uitwijking van het membraan toe.

\De konstruktie zoals weergegeven in figuur 2 heeft dus de voorkeur.

8402125

** V

* PHN 11.076 8

Diverse modifikaties zijn mogelijk van de beschreven uitvoeringsvoorbeelden zonder dat wordt afgeweken van de scope van de uitvinding zoals gedefinieerd door de konklusies. Zo kan de omzetter een omzetter van een ander type zijn dan het elektro-dynamische type, 5 bijvoorbeeld van het kapacitieve type. Ook kan in figuur 2 de omzetter zijn voorzien van een vlak membraan of juist een domevormig membraan.

10 15 20 25 30 35 8402125

Claims (4)

1. Elektro-akoestische omzetter, voorzien van een membraan en van centreenniddelen voor het centreren van het membraan, welke centreer-middelen zijn gekoppeld tussen enerzijds het membraan en anderzijds een vast deel van de omzetter, met het kenmerk, dat de buitenomtrek van het 5 membraan en het vaste deel van de omzetter een luchtspleet vormen en dat, indien de omzetter is opgencmen in een opening van een vérder ten minste nagenoeg gesloten behuizing, er een akoestische weg aanwezig is van het inwendige volume van de behuizing, via de genoemde luchtspleet naar het uitwendige van de behuizing.

2. Elektro-akoestische omzetter volgens konklusie 1, met het kenmerk, dat de luchtspleet zodanig gedimensioneerd is dat deze, indien de omzetter in de voomoande behuizing is opgencmen, in kcmbinatie met het volume van de behuizing als een basreflex opening kan fungeren.

3. Elektro-akoestische omzetter volgens konklusie 1 of 2, met 15 centreenniddelen voor het centreren van de buitenomtrek van het membraan, met het kenmerk, dat de centreenniddelen luchtdoorlatend zijn.

4. Elektro-akoestische omzetter volgens konklusie 3, met het kenmerk, dat de centreenniddeleri met het membraan zijn gekoppeld langs een lijn over het membraan liggend binnen de buitenomtrek van het 20 membraan. 25 30 1 8402125