WO2008055925A1 - Lautsprecher-membran sowie ein lautsprecher - Google Patents

Lautsprecher-membran sowie ein lautsprecher Download PDF

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WO2008055925A1
WO2008055925A1 PCT/EP2007/061995 EP2007061995W WO2008055925A1 WO 2008055925 A1 WO2008055925 A1 WO 2008055925A1 EP 2007061995 W EP2007061995 W EP 2007061995W WO 2008055925 A1 WO2008055925 A1 WO 2008055925A1
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WO
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core layer
loudspeaker
membrane
layer
cover layers
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PCT/EP2007/061995
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Inventor
Harry Bachmann
Sigmund Eggenberger
Mathias Fauth
Original Assignee
Anocsys Ag
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/06—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers
    • H04R7/10—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers comprising superposed layers in contact
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2307/00—Details of diaphragms or cones for electromechanical transducers, their suspension or their manufacture covered by H04R7/00 or H04R31/003, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2307/021—Diaphragms comprising cellulose-like materials, e.g. wood, paper, linen
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • H04R2307/029—Diaphragms comprising fibres

Definitions

  • the present invention relates to a loudspeaker membrane according to the preamble of claim 1 and a
  • Electro-acoustic transducers or loudspeakers are devices that convert AC electrical currents in the audio frequency range into audible sound. These devices are well known in the art and described, for example, in US Pat. No. 4,928,312.
  • the membrane for electroacoustic transducers, wherein the membrane has a core layer of a Polymethacrylimidschaum.
  • the membrane should have a low mass in order to achieve maximum acceleration at impulse transitions.
  • the membrane should have a high rigidity, so that the membrane over a wide frequency range behaves like a "piston", ie the membrane should deform only in the desired manner.
  • the internal damping of the membrane should be high in order to prevent vibrations in the membrane structure.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a loudspeaker diaphragm which preferably fulfills all the above-mentioned conditions and objectives.
  • the loudspeaker membrane according to the invention consists of a core layer and of two cover layers, wherein the core layer is arranged between the two cover layers, which are connected to the core layer.
  • the outer layers consist of a mixture of cellulose and gypsum.
  • the subject of the present invention is a
  • Loudspeaker diaphragm constructed of a cover layer consisting of a high volume percent air and low density, preferably cellulose fibers and gypsum.
  • Cellulose fibers have a large pore volume, a low thermal conductivity and have the Property that they can absorb and store moisture.
  • Gypsum has a good control of humidity, a good thermal insulation property and a high hardness.
  • One embodiment of the loudspeaker membrane according to the invention is that the mixture of cellulose and gypsum has a ratio in the cover layers which is in the range from 10: 1 to 5: 1.
  • Cellulosic fibers and gypsum are mixed with a solvent (for example, water) with the mixing ratio of cellulose fibers to gypsum ranging from about 10: 1 to 5: 1.
  • a solvent for example, water
  • a further embodiment of the loudspeaker membrane according to the invention consists in that the thickness of the cover layers can be reduced under heat and pressure to a value less than 80% relative to the original thickness.
  • a further embodiment of the loudspeaker membrane according to the invention consists in that the core layer consists of a structure which has an air content of more than 50% by volume.
  • Another embodiment of the inventive loudspeaker membrane is that the core layer is connected to the cover layer with an adhesive.
  • Speaker diaphragm is that the connection of the core layer with the cover layer by heating and pressure vorappelbar, whereby a compression of the core layer to a thickness less than 90% of its original thickness can be achieved.
  • loudspeaker membrane Another embodiment of the loudspeaker membrane according to the invention is that the membrane is flat and of constant thickness.
  • a further embodiment of the loudspeaker membrane according to the invention consists in that the cover layers are coated with an impregnation layer.
  • Speaker membrane is that the core layer has a density in the range of 20 to 80 kg / m 3 , in particular 25 kg / m 3 .
  • the cover layer is, in one embodiment of the present invention, after prior impregnation with a resin applied to the core layer (for example, on a polyurethane foam) having a cell structure with about 80% closed cells and by a low density, which is in the range 20 to 80 kg / m3, preferably 25 kg / m3.
  • a resin applied to the core layer for example, on a polyurethane foam
  • a low density which is in the range 20 to 80 kg / m3, preferably 25 kg / m3.
  • Another aspect of the invention is the use of the possible embodiments of the loudspeaker diaphragm in a loudspeaker.
  • Fig. 1 shows a section across a cover layer
  • Part of the loudspeaker membrane according to the invention is,
  • Fig. 3 shows a further section through the inventive speaker diaphragm with a
  • FIG. 4 shows a section through a further embodiment of a loudspeaker membrane with two cover layers and core layers before the pressing process and 5 shows a section across the loudspeaker membrane according to FIG. 3 or according to FIG. 4 after the pressing process.
  • FIGS. 1 to 5 schematically show the structure with the various layers of the membrane according to the invention, each being representations in a section transverse to the loudspeaker membranes.
  • Fig. 1 shows a cover layer 1 consisting of a mixture of cellulose fibers and gypsum, wherein the mixing ratio of cellulose fibers to gypsum is preferably in the range of 10: 1 to 5: 1.
  • the cover layer 1 is prepared by applying this mixture on a smooth surface with subsequent drying and pressing the mixture as a thin web.
  • the impregnation of the cover layer 1 is effected by a resin coating, whereby an effective surface protection in the form of an impregnation layer 2, in particular against moisture and also against insects, is achieved.
  • FIG. 2 shows the cover layer 1 provided with an impregnation layer 2 according to FIG. 1, to which a core layer 3 is applied.
  • the core layer 3 is preferably made of a polyurethane foam.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the loudspeaker membrane according to the invention, wherein, in addition to FIG. 2, a cover layer 1 having the thickness 4 is applied to the core layer 3, which has a thickness 5, on the top side and on the underside.
  • the cover layers 1 be in a further embodiment of the inventive loudspeaker membrane in advance with a
  • Fig. 4 shows in a still further embodiment of the inventive loudspeaker membrane two provided with a cover layer 1 of thickness 4 core layers 3 of thickness 5.
  • the membrane structure is under pressure at a temperature of 150 to 200 0 C, particularly preferably in
  • FIG. 5 shows the membrane structure according to FIG. 3 after a pressing process with the criteria given above, wherein the thickness 4 'of the cover layer 1' after the pressing process is less than the thickness 4 according to FIG. 3, respectively according to FIG. 4, before pressing process. At the same time, the thickness 5 'of the core layer 3' before the pressing process is less than the thickness 5 according to FIG. 3, or according to FIG. 4, after the pressing process.

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  • Acoustics & Sound (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lautsprecher-Membran, bestehend aus einer Kernschicht (3') und aus zwei Deckschichten (1'), wovon eine auf der Oberseite und wovon die andere auf der Unterseite der Kernschicht (3') angeordnet ist, wobei die Deckschichten (1') mit einer Imprägnierungsschicht (2) überzogen sind und mit der Kernschicht (3') fest verbunden sind. Erfindungsgemäss besteht die Deckschicht (1') aus einem Gemisch aus Cellulose und Gips. Ferner wird eine Verwendung der Lautsprecher-Membran in einem Lautsprecher vorgeschlagen.

Description

Lautsprecher-Membran sowie ein Lautsprecher
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lautsprecher- Membran nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine
Verwendung der Lautsprecher-Membran in einem Lautsprecher.
Die Wahl von Lautsprechern mit für die Generierung von Schallwellen günstigen Eigenschaften von Membranen ist entscheidend für die Reproduzierbarkeit von Tonsignalen. Elektroakustische Wandler oder Lautsprecher sind Vorrichtungen, die elektrische Wechselströme im Tonfrequenzbereich in hörbaren Schall umwandeln. Diese Vorrichtungen sind in der Fachwelt weithin bekannt und beispielsweise in der Patentschrift US-4 928 312 beschrieben.
Die Druckschrift US-4 928 312 offenbart einen elektroakustischen Wandler mit einer Schaumschicht, wobei die Schaumdichte in verschiedenen Bereichen unterschiedlich gross ist. Ferner wird anderorts ein Lautsprecher mit einer Membran aus geschäumtem Harz beschrieben, wobei die Membran bei diesen Lautsprechern mittels Klebstoff mit einem Film aus Harz verklebt ist. Ferner offenbart beispielsweise die Patentschrift DE-199 25 787 Al ein Verfahren zur
Herstellung einer Membran für elektroakustische Wandler, wobei die Membran eine Kernschicht aus einem Polymethacrylimidschaum aufweist . Zur Herstellung der bekannten Lautsprecher werden Membranen benötigt, die zahlreichen Bedingungen genügen müssen, wobei diese Bedingungen teilweise auch gegensätzlicher Art sind. So sollte die Membran eine geringe Masse aufweisen, um bei Impulsübergängen eine maximale Beschleunigung erreichen zu können. Ferner sollte die Membran eine hohe Steifigkeit aufweisen, damit sich die Membran über einen grossen Frequenzbereich wie ein "Kolben" verhält, d.h. die Membran sollte sich nur in gewünschter Art und Weise verformen. Zudem sollte die innere Dämpfung der Membran hoch sein, um Vibrationen in der Membran-Struktur zu verhindern.
So ist versucht worden, Membranen unter Verwendung von Papier als Rohmaterial herzustellen. Die Forschung und Entwicklung von aus Papier hergestellten Membranen wurde jedoch schliesslich eingestellt aufgrund der Tatsache, dass eine solchermassen produzierte Papiermembran keine ausreichende Strukturfestigkeit ausweisen würde, um Feuchtigkeit und Insektenbissen standzuhalten. Aus Metall hergestellte Membranen weisen zwar eine hohe Steifigkeit auf, erzeugen aber Töne, die zu laut und scharf sind, um akzeptabel zu sein. Es gibt ferner Membranen aus sehr feinen Geweben mit einer ausreichenden Strukturfestigkeit, die aber beim Schwingen nicht steif genug sind, um einen Ton mit idealer Reinheit zu erzeugen. Auch mit Kunststoffoder Gummimembranen gelingt es nicht, eine perfekte Tonqualität zu erzeugen.
Zusammengefasst kann also gesagt werden, dass ein Bedarf für die Entwicklung einer Membran besteht, die eine gute Strukturfestigkeit und Steifigkeit aufweist und eine möglichst perfekte Tonqualität erzeugt. Dabei ist zu beachten, dass die Wandler insbesondere bei Anwendungen in einem Aussenbereich hohe Anforderungen bezüglich sich ändernden Umwelteigenschaften, wie Feuchtigkeit und Temperatur, erfüllen müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecher-Membran anzugeben, welche vorzugsweise alle vorstehend genannten Bedingungen und Ziele erfüllt.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie eine Verwendung der vorliegenden Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemässe Lautsprecher-Membran besteht aus einer Kernschicht und aus zwei Deckschichten, wobei die Kernschicht zwischen den zwei Deckschichten angeordnet ist, die mit der Kernschicht verbunden sind. Erfindungsgemäss bestehen die Deckschichten aus einem Gemisch von Cellulose und Gips .
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine
Lautsprecher-Membran, die aus einer Deckschicht, bestehend aus einem hohen Volumenprozentanteil Luft sowie niedriger Dichte, vorzugsweise aus Cellulosefasern und Gips, aufgebaut ist. Cellulosefasern besitzen ein grosses Porenvolumen, eine geringe Wärmeleitfähigkeit und haben die Eigenschaft, dass sie Feuchtigkeit aufnehmen und speichern können. Gips hat ein gutes Regelungsvermögen der Luftfeuchtigkeit, eine gute Wärmedämmeigenschaft und eine hohe Härte.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher- Membran besteht darin, dass das Gemisch von Cellulose zu Gips in den Deckschichten ein Verhältnis aufweist, das im Bereich von 10:1 bis 5:1 liegt.
Cellulosefasern und Gips werden mit einem Lösungsmittel (beispielsweise Wasser) gemischt, wobei das Mischverhältnis von Cellulosefasern zu Gips in einem Bereich von etwa 10:1 bis 5:1 liegt. Durch Aufbringen einer solchen Mischung auf eine glatte Fläche mit anschliessendem Trocknen und Pressen wird eine Deckschicht als dünne Bahn gewonnen.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran besteht darin, dass die Dicke der Deckschichten unter Hitzeeinwirkung und Druck auf einen Wert kleiner als 80% bezogen auf die ursprüngliche Dicke reduzierbar ist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran besteht darin, dass die Kernschicht aus einer Struktur besteht, die einen Luftanteil von mehr als 50 Volumenprozenten aufweist. Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran besteht darin, dass die Kernschicht mit der Deckschicht mit einem Kleber verbunden ist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Lautsprecher-Membran besteht darin, dass die Verbindung der Kernschicht mit der Deckschicht durch Erhitzung und Druck vornehmbar ist, wodurch eine Verdichtung der Kernschicht auf eine Dicke kleiner als 90% deren ursprünglichen Dicke erreichbar ist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran besteht darin, dass die Membran flach und von konstanter Dicke ist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran besteht darin, dass die Deckschichten mit einer Imprägnierungsschicht überzogen sind.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen
Lautsprecher-Membran besteht darin, dass die Kernschicht eine Dichte im Bereich von 20 bis 80 kg/m3 aufweist, insbesondere 25 kg/m3 beträgt.
Die Deckschicht wird, bei einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung, nach vorheriger Imprägnierung mit einem Harz auf die Kernschicht (beispielsweise auf einen Polyurethan-Schaum) aufgebracht, der eine Zellstruktur mit etwa 80% geschlossener Zellen aufweist und durch eine niedrige Dichte charakterisiert ist, die im Bereich 20 bis 80 kg/m3, vorzugsweise bei 25 kg/m3 liegt.
Schliesslich besteht ein weiterer Aspekt der Erfindung in der Verwendung der möglichen Ausführungsvarianten der Lautsprecher-Membran in einem Lautsprecher.
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt quer durch eine Deckschicht, die
Teil der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran ist,
Fig. 2 einen Schnitt quer durch die Deckschicht und eine Kernschicht,
Fig. 3 einen weiteren Schnitt durch die erfindungsgemässe Lautsprecher-Membran mit einer
Kernschicht und zwei Deckschichten vor einem Pressvorgang,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsvariante einer Lautsprecher-Membran mit zwei Deckschichten und Kernschichten vor dem Pressvorgang und Fig. 5 einen Schnitt quer durch die Lautsprecher-Membran gemäss Fig. 3 bzw. gemäss Fig. 4 nach dem Pressvorgang.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen schematisch die Struktur mit den verschiedenen Schichten der erfindungsgemässen Membran, wobei es sich jeweils um Darstellungen in einem Schnitt quer zu den Lautsprecher-Membranen handelt. Fig. 1 zeigt eine Deckschicht 1, die aus einer Mischung von Cellulosefasern und Gips besteht, wobei das Mischverhältnis von Cellulosefasern zu Gips vorzugsweise im Bereich von 10:1 bis 5:1 liegt. Die Deckschicht 1 wird durch Aufbringen dieser Mischung auf eine glatte Fläche mit anschliessendem Trocknen und Pressen der Mischung als dünne Bahn hergestellt. Die Imprägnierung der Deckschicht 1 erfolgt durch einen Harzanstrich, womit ein wirksamer Oberflächenschutz in der Form einer Imprägnierungsschicht 2, insbesondere gegen Feuchtigkeit und auch gegen Insekten, erreicht wird.
Fig. 2 zeigt die mit einer Imprägnierungsschicht 2 versehene Deckschicht 1 gemäss Fig. 1, auf die eine Kernschicht 3 aufgebracht wird. Die Kernschicht 3 besteht vorzugsweise aus einem Polyurethan-Schaum.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran, wobei in Ergänzung zu Fig. 2 auf der Oberseite und auf der Unterseite eine Deckschicht 1 mit der Dicke 4 auf die Kernschicht 3, welche eine Dicke 5 aufweist, aufgetragen wird. Die Deckschichten 1 werden in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran vorab mit einem
Oberflächenschutz in Form einer Imprägnierungsschicht 2 versehen.
Fig. 4 zeigt in einer noch weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Lautsprecher-Membran zwei mit einer Deckschicht 1 der Dicke 4 versehene Kernschichten 3 der Dicke 5. Der Membranaufbau wird unter Druck bei einer Temperatur von 150 bis 2000C, besonders bevorzugt im
Bereich von 160 bis 1800C, in Richtung 6 zusammengepresst, um die einsätzbereichte Lautsprecher-Membran zu erhalten.
Fig. 5 zeigt den Membranaufbau gemäss Fig. 3 nach einem Pressvorgang mit den vorstehend angegebenen Kriterien, wobei die Dicke 4' der Deckschicht 1' nach dem Pressvorgang geringer ist als die Dicke 4 gemäss Fig. 3, respektive gemäss Fig. 4, vor dem Pressvorgang. Gleichzeitig ist die Dicke 5' der Kernschicht 3' vor dem Pressvorgang geringer als die Dicke 5 gemäss Fig. 3, respektive gemäss Fig. 4, nach dem Pressvorgang.

Claims

Patentansprüche
1. Lautsprecher-Membran, bestehend aus einer Kernschicht (3, 3') und aus zwei Deckschichten (1, 1')/ wobei die Kernschicht (3, 3') zwischen den zwei Deckschichten (1, I1] angeordnet ist, die mit der Kernschicht (3, 3') verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichten (1, I1) aus einem Gemisch von Cellulose und Gips bestehen.
2. Lautsprecher-Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch von Cellulose zu Gips in den Deckschichten (1, 1') ein Verhältnis aufweist, das im Bereich von 10:1 bis 5:1 liegt.
3. Lautsprecher-Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Deckschichten (1, 1') unter Hitzeeinwirkung und Druck auf einen Wert kleiner als 80% bezogen auf die ursprüngliche Dicke reduzierbar ist.
4. Lautsprecher-Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht (3, 3') aus einer Struktur besteht, die einen Luftanteil von mehr als 50 Volumenprozent aufweist.
5. Lautsprecher-Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht (3, 3?) mit der Deckschicht (1, 1') mit einem Kleber verbunden ist.
6. Lautsprecher-Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Kernschicht (3, 3') mit der Deckschicht (1, 1') durch Erhitzung und Druck vornehmbar ist, wodurch eine Verdichtung der Kernschicht auf eine Dicke kleiner als 90% deren ursprünglichen Dicke erreichbar ist.
7. Lautsprecher-Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran flach und von konstanter Dicke ist.
8. Lautsprecher-Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschichten (1, I1) mit einer Imprägnierungsschicht (2) überzogen sind.
9. Lautsprecher-Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht (3, 3') eine Dichte im Bereich von 20 bis 80 kg/m3 aufweist, insbesondere 25 kg/m3 beträgt.
10. Verwendung der Lautsprecher-Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Lautsprecher.
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