NO119596B - - Google Patents

Description

Høyttalermembran.

Den foreliggende oppfinnelse vedrorer hoyttalermembran av hvilken den vesentlige del er plan, hvilken membran er fremstilt av skumplast og beregnet på å bli påvirket av et drivorgan i nærheten av dens sentrale område.

Hoyttalermembranen er særlig tenkt brukt i hoyttalere som kan generere lyd i et bredt område fra lave frekvenser til hoye frekvenser med en enkelt membran med hoy virkningsgrad og med en multiresonans-karakteristikk, hvilke hoyttalere er særlig hensiktsmessige som lydgeneratorer i elektriske musikkinstrumenter .

I de fleste elektriske eller elektroniske musikkinstrumenter anvendes en hoyttaler som lydgenererende organ. Hittil er det ikke blitt konstruert hoyttalere spesielt for slik anvendelse,

og folgelig er det i musikkinstrumenter blitt anvendt hoyttalere av en allmenn type som er konstruert for apparater som f.eks. radiomottakere, grammofoner e.l.

Den konvensjonelle koniske hoyttaler er slik konstruert at dens membran utforer en stempelbevegelse eller som helhet en frem-

og tilbakegående bevegelse for derved å oppnå en bred og flat frekvenskarakteristikk, hvilket har til hensikt å tilveiebringe "high fidelity" utgangssignaler. Hvis en enkelt hoyttaler ikke kan dekke hele frekvensområdet som skal reproduseres, må det anvendes et sett av hoyttalere som dekker de respektive frekvens-områder. En plan-plate-hoyttaler med en relativt stor og i det vesentlige flat plate av skumplast, hvilken er blitt utviklet i den senere tid, er konstruert i det alt vesentlige på grunnlag av de samme tekniske antagelser for på denne måte å få en karakteristikk som er tilnærmet lik de koniske hoyttaleres. Slike hoyttalere kan hensiktsmessig anvendes i lydreproduseringsappa-rater,men er ikke hensiktsmessige for generering av lyd i elektriske musikkinstrumenter.

Generelt kan man si at lyden fra musikkinstrumenter har en inn-viklet beskaffenhet. Et elektrisk musikkinstrument inneholder generelt sett kun et begrenset antall lydkilder (tonegeneratorer), dette vanligvis av okonomiske grunner. Hvis den anvendte hoyttaler noyaktig omdanner de elektriske signaler som produseres av lydkildene, til horbare lyder, kan instrumentet derfor produsere kun enkle og utilfredsstillende lyder, hvilke er særegne for elektriske eller elektroniske musikkinstrumenter. Lydgenererende organ i de musikkinstrumenter som antas å produsere vakre lyder, hvilket organ f.eks. er resonansbunnen i et piano eller lydkassen i en fiolin, har derimot multiresonanskarakteri-stikker. De er således ikke enkle transduktorer som noyaktig overforer strengens vibrasjon til lyd, men lydgenererende organ som stimuleres av strengens vibrasjon til å svinge ifolge egne karakteristikker.

Det har vært foretatt undersokelser vedrorende forbedringer av lyd som genereres av elektroniske musikkinstrumenter, og man har funnet at hoyttalere for elektroniske musikkinstrumenter krever en konstruksjon som^har en for nevnte musikkinstrumenter særegen karakteristikk som ikke kan oppnås for konvensjonelle hoyttalere.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på det prinsipp at lyden genereres av en hoyttaler som påvirkes ved hjelp av elektriske signaler og dessuten, i samsvar med lydgenereringsprinsippet i musikkinstrumenter, gjor bruk av membranens multiresonans-karakteristikk istedenfor en noyaktig transformering av de elektriske signaler til lyd.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebrakt en hoyttalermembran av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved den kombinasjon at membranen har asymmetrisk kontur og langs sin ytterkant som på i og for seg kjent måte,er fastspent til en bæreramme.

Ifolge et ytterligere trekk kjennetegnes membranen ved at dens påvirkede område er formet som en konus, idet inklinasjonen for konusens generatrise relativt membranplanet avtar fra membranens sentrum. Dessuten kan membranen fortrinnsvis være forsynt med en eller flere ribber som er buet ifolge forskjellige kurveformer og strekker seg fra det sentrale område mot membranens periferi.

Videre kan kanten av membranen være fastspent i bærerammen under mellomlegg av en tynn pakning som utgjores av et klebebånd av elastisk skumplast. På grunn av fastspenningen i dens periferi utforer hoyttalerens membran ifolge den foreliggende oppfinnelse en boyningssvingning med en multiresonanskarakteristikk.

På grunn av membranens asymmetriske form og de radialt anord-nede, krumme ribber kan membranens resonanser reguleres slik at de opptrer med et moderat nivå ved mange frekvenser i membranens frekvenskarakteristikk og således ikke resulterer i

resonanskonsentrasjoner ved spesielle frekvenser.

Membranen ifolge oppfinnelsen gir oket virkningsgrad over et bredt frekvensområde.

Membranen ifolge oppfinnelsen muliggjor således tilveiebringelse av en hoyttaler som er særlig hensiktsmessig for musikkinstrumenter.

Oppfinnelsen skal nærmere forklares under henvisning til de vedlagte tegninger hvorpå

fig. 1 er et frontriss av en hoyttaler med en membran ifolge oppfinnelsen,

fig. 2 er et riss bakfra av hoyttaleren i fig. 1,

fig. 3 er et snitt efter linjen III-III i fig. 2,

fig. 4 er et forstorret tverrsnitt av monteringspartiet i membranens periferi,

fig. 5 er et forstorret tverrsnitt av det område av membranen som påvirkes av de ytre krefter, og

fig. 6 er et forstorret tverrsnitt efter linjen VI-VI i fig. 2.

Hoyttaleren omfatter en membran 1, en ramme 2, en membran-drivanordning 3, en tynn pakning 4 som forloper langs membranens periferi, en svingspole 5, en demper 6, et deksel 7, én monter-ingsring 8 og en inngangskiemme 9 som er forbundet med spolens 5 ene ende. Membranen 1 er utfort i skumplast som f.eks. skummet polystyren som har en lav tetthet og en hby stivhet. Membranen kan også utfores i andre materialer som f.eks. polyvinylklorid, polyethylen, polyamid, polyuretan, polycarbonat, polypropylen, polyacetal, acryl-plast og ABS-plast (acrylonitril/butadien/ styren co-polymer). Membranen 1 er i periferien fastspent til en ramme 2 ved hjelp av gjengede bolter 22 og pakninger 21, hvor ved membranens periferi forhindres fra å utfore frem- og tilbakegående bevegelser. Når membranen 1 påvirkes av drivanordningnn 3, utsettes den for boyningssvingninger snarere enn en stempelbevegelse eller den utforer i sin helhet frem- og tilbakegående bevegelser, hvilke bevegelser forårsaker generering av lyd i samsvar med den mekaniske resonanskarakteristikk. (Hoy virkningsgrad og lavfrekvent lyd kan oppnås ved å påvirke membranens sentrale område 11, angitt i fig. 3). Det vil si at membranen 1"" ikke tjener som en enkel transduktor for lineær transformasjon av elektriske signaler til lyd men som et lydgenererende organ i form av en plate som er fastspent i dens periferi, hvilket organ ved stimulering av elektriske signaler svinger ifolge egen karakteristikk. Ved anbringelsen av den tynne pakning 4 som kan bestå av et klebende bånd av et elastisk skummet materiale, mellom membranen 1 og rammen 2 og mellom membranen 1 og pakningen 21, reduseres boyningspåkjenningen i membranens periferi, og membranens varighet okes derved. Hvis klebebånd anvendes som pakning 4, kan membranen 1 og rammen 2 sammenføyes med dette for å forhindre at det oppstår stoy på grunn av abnormale membran-svingninger eller på grunn av at luft passerer gjennom en spalte langs membranens periferi.

Fra det ovenfor nevnte vil det forstås at lyden som er særlig hensiktsmessig for musikkinstrumenter, kan oppnås ved å fast-spenne membranens 1 periferi og ved å påvirke membranens sentrale område 11 med det formål å tilveiebringe boyningssvingninger i membranen. Et problem forblir imidlertid ulost i dette tilfelle, nemlig at det oppstår uonskede hoye spisser og daler (dips) i høyttalerens frekvenskarakteristikk. I en membran av normal form som f.eks. en rektangulær form, kan det forekomme en sving-ning smodus som tredeler membranen, nemlig en svingningsmodus av tredje orden. Hvis membranen har to kanter som begge er rette og motstående, kan det forekomme svingningsmodi av hoyere orden på grunn av stående bolger som oppstår på grunn av refleksjon fra de motstående kanter, hvilket således tilveiebringer hoye spisser og dype daler i frekvenskarakteristikken. Ifolge oppfinnelsen elimineres dette problem ved å gi membranen en asymmetrisk form som f.eks. en elliptisk eller en med delvis konkav omkrets forvrengt oval form. Ved en slik asymmetrisk form antar tredje ordens svingningsmodi en forvrengt form slik at svingnings-modiene ikke kan opptre i utpreget grad. Særlig de deler av modiene som forekommer på de overfor hverandre liggende ender, antar forskjellige former slik at resonans og antiresonans ved en viss frekvens avtar merkbart. Denne membrans geometriske form begrenses av en irregulær kurve og har ingen motstående parallelle sider slik at det ikke kan oppstå stående bolger.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter et annet trekk som skal beskrives nedenfor. Membranens 1 område 11 som påvirkes av de ytre krefter, er konstruert som vist i detalj i fig. 5, ved hvilken membrandrivanordningen 3 er montert på rammen 2 ved hjelp av monteringsringen 8, svingningsspolens 5 vikling 51 er anbrakt i en spalte- mellom en sentral pol 32 foran magneten 31 og en ytre pol 33 og en demper er tilkoblet, mellom spolens 5 2 ytre overflate og monteringsringen 8. Svingspolens 5 frontflate er dekket av et deksel 7. Inngangsklemmene 9 (av hvilke en er vist i fig. 5) er forbundet med svingspolens 5 vikling 51 ved hjelp av ledere 91 som loper gjennom den sentrale koniske del av membranen og ved hjelp av fleksible ledninger 92. Det sentrale område 11 med svingspolen 5 er anordnet i det vesentlige i membranens 1 tyngde-punkt. Ved påvirkning av membranen av drivanordningen 3 er strålingseffektiviteten ved lavfrekvent lyd relativt hoy hvis det påvirkede område 11 er plassert i membranens sentrum. Strålingseffektiviteten ved middel- og hoyfrekvent lyd er relativt lav i konvensjonelle hoyttalere som har jevnt flate membraner. Den foreliggende oppfinnelse overvinner dette problem ved å oke stivheten av membranens sentrale område som påvirkes av de ytre krefter, for derved å oke strålingseffektiviteten ved middel- og hoyfrekvent lyd. For dette formål er det område som påvirkes av de ytre krefter, gitt en konisk form med en krum generatrise som tiltar i sin inklinasjon i forhold til rammens 2 plan mot membranens sentrum slik at stivheten tiltar gradvis mot senteret, hvorved det effektive område som påvirkes av de ytre krefter, avtar og den påvirkede masse avtar med okende frekvens.

Ifolge den foreliggende oppfinnelse er det videre utformet ribber 12 og 13 på den bakre overflate av membranen 1, hvilket er vist i fig. 2. Disse ribber er anordnet radialt rundt det område 11 som påvirkes av de ytre krefter, for derved å forbedre utbredelsen av svingninger ved midlere og hoye frekvenser og samtidig undertrykke de ekstreme resonanser som oppstår på grunn av membranens boyningssvingninger. Ved anordning av de radiale ribber 12 og 13 forbedres således utbredelsen av svingningene ved midlere og hoye frekvenser i membranen fra det område som påvirkes av de ytre krefter, til periferien, mens strålingseffektiviteten ved lavfrekvent lyd ikke avtar fordi membranens stivhet avtar mot membranens periferi. Ribbene har ehkrum form slik at membranens stivhet i periferisk retning og membranens asymmetri tiltar for derved å undertrykke oppståelse av overdrevne svingningsmodi. I utfdreisen som er vist i fig. 6, er ribbene formet i et stykke med membranen 1, men ribbene kan være formet av et sepa-rat materiale som f.eks. aluminiumfolie, papir eller lignende, festet til membranen. I den utforelsesform som er vist, er den bredeste og lengste ribbe 12 plassert på det sted hvor tredje-ordens svingningsmodus særlig kan påvirkes av ribben. De respektive ribbers kurvaturer er forskjellige. Ved forandring av kon-struksjonen, dvs. kurvaturen og/eller antallet ribber, forandres forekomsten av svingningsmodusen, hvorved frekvenskarakteristikken således kan reguleres ifolge oppfinnelsen.

Selv om utforelsesformen som vist på tegningene, ikke er begrenset til noen spesifikke dimensjoner, er det blitt oppnådd til-fredsstillende resultater med de folgende dimensjoner og materialer:

Fra den ovenstående beskrivelse fremgår det at hoyttaleren ifolge

den foreliggende oppfinnelse genererer lyd ved å foreta boynings--

svingninger, idet membranens bevegelse passende undertrykkes for ved et optimum av spisser og daler i frekvenskarakteristikken å

oppnå en god strålingseffektivitet over hele området fra lav-

frekvent til hoyfrekvent lyd. Ifolge oppfinnelsen tilveiebrin-

ges derved en hoyttaler som effektivt produserer behagelige lyder og som således er hensiktsmessig for anvendelse i elektriske og elektroniske musikkinstrumenter.

Claims (4)

1. Hoyttalermembran av hvilken den vesentlige del er plan, hvil-

ken membran er fremstilt av skumplast og beregnet på å bli på- virket av et drivorgan i nærheten av dens sentrale område, karakterisert ved den kombinasjon at membranen har asymmetrisk kontur og langs sin ytterkant på i og for seg kjent måte er fastspent til en bæreramme.

2. Hoyttalermembran som angitt i krav 1, karakteri- sert ved at membranens påvirkede område er formet som en konus, idet inklinasjonen for konusens generatrise relativt membranplanet avtar fra membranens sentrum.

3. Hoyttalermembran som angitt i krav 1 eller 2, karak- terisert ved at membranen er forsynt med radiale ribber som er buet ifolge forskjellige kurveformer og strekker seg fra nevnte sentrale område mot membranens periferi.

4. Hoyttalermembran som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at kanten av membranen er fastspent i bærerammen under mellomlegg av en tynn pakning som utgjores av et klebebånd av elastisk skumplast.