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Elektroakustischer Wandler ( Lautsprecher )
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen wandler (
Lautsprecher ) für die Tonwiedergabe, insbesondere Jr die musik- und Sprachwiedergabe,
aus mindestens einem Schwingungserreger und einer Membran.
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Im allgemeinen wird bei der Musikwiedergabe eine Zerstreuung aller
Frequenzen und insbesondere der höheren Frequenzanteile angestrebt, um eine gleichmäßige
Energieverteilung im WiedergaDeraum zu erreichen und um Richteffekte,die eine gewisse
Härte des Klangbildes charakterisieren, zu vermeiden. Herkömmliche eleXtroakustische
Wandler mit zentral angetriebenen Konusmembranen weisen in der Abstrahlung höherer
Frequenzgemische einen starken Richteffekt auf, wodurch sie unter anderem leicht
geortet werden können. Eine Abhilfe dieses unerwünschten Effektes brachte die bekannte
Anordnung mehrerer gleichartiger richtungsunterschiedlicher Wandler, welche den
Schall zum überwiegenden Teil durch Reflektion an den Wänden des Wiedergaberaumes
verstrahlen.
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Auch die vielfach inlhöheren Frequenzbereich verwendeten Wandler it
kalottenförmig ausgebildeter Membran können die Bündelung und den Richteffekt nicht
ganz ausschließen, da auch hier die
Schwingungsrichtung aller bewegten
Teile der meist sehr kein ausgebildeten Membran gleiche Richtungskomponenten aufweist.
Die Zerstrahlung höherer Frequenzanteile setzt nämlich voraus, dass der Anstoß der
Luftteilchen in-möglichst vielen Richtungen der Schallfortpflanzung erfolgt, also
möglichst kugelförmig.
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Sine weitere bekannte Anordnung bei einem Wandler ist die allseitige
Abstrahlung mittels eines umgestülpten Steilkonus, welcher je nach der Wiedergabe
entsprechenaer Frequenzbereiche in drei unterschiedliche Materialien aufgeteilt
ist.
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Wenn der Konus bei tiefen Frequenzen in herkömmlicher Weise :als Ganzes
in seiner axialen Richtung auf einen Resonanzkasten einwirkend schwingt, so treten
bei höheren Frequenzen, je nach dem L;aterialabschnitt des Konus, Biegeschwingungen,
also Teilschwingungen der Konusmembran auf. Ein Nachteil für die einwandfreie Funktion
ist der sehr hohe Energiebedarf und der für tiefe Frequenzen erforderliche Resonanzkasten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine allseitige Abstrahlung
aller Frequenzen ohne Resonanzkasten zu ermöglichen, wobei die herkömmlichen Schwingungserreger,
insbesondere Tauchspulmagnete Verwendung finden sollen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Membran
aus mehreren konvex vorgekrümmten, biegefähigen Membransegmenten gebildet ist, die
zu einem olivenförmigen Membrankörper untereinander elastisch verbunden sind, und
das.die beiden Spitzen des olivenförmigen Membrankörpers untereinander starr verbunden
sind, wobei in mindestens einer Spitze ein Schwingungserzeuger angeordnet ist. Durch
den erfinduhgsgemäßen Wandler wird die resultierende Schwingungsrichtung des Schwingungserzeugers,
insbesondere einer Tauchspule, in definierte richtungsunterschiedliche Teilkomponenten
zerlegt.
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Da die gleichphasig schwingenden Membransegmente durch ihre kreisförmige
Anordnung das Gehäuse selbst ergeben, wird ein
Gehäuse oder Resonanzkasten
nicht mehr henötigt und es wird eine Konpensierung tiefer Frequennen ausgeschlossen.
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Der erfindungsgemäße Handler ermöglicht eine Zerstrahlung höherer
Frequenzanteile in unendlich viele Richtungen, so daß die Zerstrahlung in wesentlichen
kugelförmig erfolgt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an
beiden Spitzen des olivenförmigen Membrankörpers je ein Schwingungserzeuger amgeordnet,
die mittels einer durchgehenden starren Achse miteinander fest werbunden sind, und
beide Schwingungserzeuger sind zueinander gegenphasig geschaltet, wodurch sie durch
ihre gegeneinamder exial gerichteten Zug- und Druckkräfte Riegesehmingungen auf
die Memhransegmente ausüben. Der olivenförmige Membrankörper erfährt durch die Biegeschwingungen
sowchl radial gerichtete Volumen- als auch Umfangsänderungen, die sich an die umgehemde
Luft als Kugeldruckwelle auswirkem. Es werden also axial wirkende Schwingungskopomenten
auf dem olivenförmigen Membrankörper in allseitig radial gerichtete Schallkomponenten
umgewandelt.
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In einer weiteren Ausführungsform befindet sich nur an einer Spitze
des olivenförmigen Membrankörpers ein Schwingungserzeuger, der mit einer an der
anderen Spitze angeordneten Gegemplatte über eine zemtrale Achse starr verbunden
ist. Die Gegenplatte arbeitet als statische Gegenkraft, um die axial wirkenden Schwingungskomponenten
auf den Membrankörper zu übertragen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die einzelnen Membransegmente
aus mindestens zwei miteinander fest verbundenen Katerialschichten geoildet. In
einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Membransegmente aus Hartschaumstoff.
Die einzelnen Membransegmente sind durch unter Ausbildung eine Sicke elastische
Streifen miteinander verbunden.
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Es ist bekannt, den Membrankörper mit elastischen Stoffen wie
Glaswelle,
Watte, Filz oder dergl. zu füllen. In einer weiteren Ausführungsform ist der olivenförmige
Membrankörper mit einem gasförmigen Medium gefüllt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung sind mehrere olivenförmige Membrankörper
mit zugehörigen Schwingungserregern mit werschiedenen Frequenzgang entlang einer
Achse als Säule übereinander angeordnet.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Rs zeigen: Fig. 1 einen prinzipiellen Querschnitt durch den elektroakustischen
Wandler, Fig. 2 eine Ansicht eines Membransegnentes des Wandlers, Fig. 3 eine Seitenansicht
eines zweischichtigen Membransegmentes, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung
eines mit einer Sicke versehenen elastischen Streifens zur Verhindung der Membransegnente
und Fig. 5 eine Ansicht einer aus mehreren Wandlern unterschiedlicher Frequenzgänge
bestehenden Lautsprechersäule.
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In der Fig. 1 ist ein einzelner elektroskustischer Wandler ( Lautsprecher)
für die Tonwiedergabe, insbesondere für die Musik- und Sprachwiedergabe dargestellt.
Dieser besteht aus zwei Schwingungserregern 1, die durch elektrodynamische Ringspaltnagnete
mit Tauchspulen gebildet sind und die durch eine starre Achse 2 miteinander verbunden
sind, aus einem olivenförmigem Membrankörper 3 und aus einem Fuß 4. Der Membrankörper
7 besteht aus mehreren konvex vorgekrümmten, biegefähigen Membransegmenten 5, 5'
(Fig. 2 und 3), die zur Bildung des olivenförmigen Membrankörpers 3 untereinander
elastisch verbunden sind. Zur elastischen Verbindung der einzelnen Membransegmente
5, 5' sind elastische Streifen 6 ( Fig. 4) vorgesehen,
die mit einer
Sicke 7 versehen sind, um die gewünschte Elastizität zu gewährleisten. Das in der
Fig. 2 dargestellte i.4embransegment 5 kann aus einer einzigen Materialschicht bestehen.
Entsprechend der Darstellung in Fig. 3 können die einzelnen Membransegmente 5' auch
aus zwei miteinander fest verbundenen Materialschichten gebildet werden.
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In der bevorzugten, in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist
beiden Spitzen des olivenförmigen Membrankörpers 3 je ein Schwingungserzeuger 1
angeordnet, die mittels der durchgehenden starren Achse 2 miteinander fest verbunden
sind und die zueinander gegenpolig geschaltet sind und durch ihre gegeneinander
axial gerichteten Zug-und Druckkräfte Biegeschwingungen auf die Membransegmente
5 ausüben. Die Zug- und Druckkräfte sowie die an die umgebende liuft als Kugeldruckwelle
abgegebenen Schwingungen sind in der Fig. 1 durch Pfeile dargestellt.
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Die einzelnen I.embransegmente, die an ihren Kanten durch die elastischen
Streifen 6 oder auch, insbesondere bei kleineren Wandlern, durch Verklebung miteinander
verbunden sind, unterliegen nicht nur den axial gerichteten antreibenden Biegekräften,
sondern auch quer zu ihrer Längsrichtung tangential gerichteten Dehnungskräften,
welche als Dämpfung ausgenutzt werden können, um den olivenförmigen Membrankörper
3 resonanzfrei zu halten. Entsprechende Wirkungen können darüberhinaus durch elastische
Füllungen aus Glaswolle, Watte, Filz, Gummi o.dgl. erreicht werden. Auch eine Füllung
des olivenförmigen Membrankörpers 3 mit einem gasförmigen Medium bringt diese Wirkung.
Inncrhalb der mehrschichtigen Membransegmente 5' ( Fig. 3) treten bei der Durchbiegung
Material-Verschiebungsprozesse auf, wobei die Reibungsdämpfung kurze Ein- und Ausschwingzeiten
gewährleistet.
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Durch die akustische Gegenkopplung der beiden gegeneinander gerichteten
Schwingungserzeuger 1 sind zu berücksichtigende Laufzeiten der Schwingung über längere
Membransegmente unwesentlich,
Ferner werden dadurch Verzerrüngen
klein gehalten.
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bei kleinen Membrankörpern 3 genügt nicht näher dargestellter e1e
d:iC Anordnung eines einzigen Schwingungserregers 1 an einer Spitze des olivonförmigen
Membrankörpers, wobei an der anderen Spitze eine Gegenplatte angeordnet ist und
die Gegenplatte m.it dem Schwingungserzeuger 1 über eine zentrale Achse 3 verbunden
iSt. Durch die starre Verbindung der Gegenplatte mit dem Schwingungserzeuger durch
die starre Achse arbeitet ein derartiger olivenförmiger Membrankörper 3 mit einer
statischen Gegenkraft zum Schwingungserreger 1.
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Die allgemein übliche Aufteilung des Tonspektrums durch mehrere in
der Größe unterschiedliche Wandler über Frequenzweichen kann ebenfalls beim erfindungsgemäßen
Wandler Anwendung finden. Dabei werden in derGröße, d.h. im Frequenzgang unterschiedlicher
Wandler 8,9,10 als Säule übereinander angeordnet, wie es in der Sig. 5 dargestellt
ist. Die Wandler 8 und 9 entsprechen der Ausführungsform nach Fig. 1. Der Wandler
10 entspricht der Ausführungsform mit nur einem Schwingungserreger 1 und einer Gegenplatte.
Die auf einem Fuß 4 stehende Säule ist durch eine obere Scheibe 11 begrenzt und
der Fuß 4 und die obere Scheibe 11 sind durch Stäbe 12 miteinander verbunden. Um
die Stäbe 12 herum kann eine Verkleidung angebracht werden, die in bevorzugter Weise
transparent ist, um die Form der Wandler 8,9,10 erkennen zu lassen.
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In einer praktischen, nicht dargestellten Ausführungsform wird der
olivenförmige Membrankörper aus zwei Halbschalen aus Schaum-Kunststoff, insbesondere
Styropor, gegossen. Die beiden Halbschalen werden später miteinander durch Verklebung
fest verbunden. Dabei werden die Membransegmente aus dem Schaumkunststoff selbst
hergestellt. Die Membransegmente werden durch Schlitze unterteilt, in welche mit
Sicken versehene Streifen ähnlich den Streifen 6 gemäß der Fig. 4 eingeklebt werden.
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Zur Dämpfung ird der Membrankörper innen und außen mit Aluminium-Folie
belegt.