DE428868C - Kegelfoermige akustische Membran - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
12. MAI 1926

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a2 GRUPPE

(s 66443 vm\'a

Siemens & Halske Akt-Ges. in Berlin-Siemensstadt

Kegelförmige akustische Membran. Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Juli 1924 ab.

Bei der Umwandlung elektrischer oder mechanischer Energie in Schallenergie oder umgekehrt ist es wünschenswert, solche Membranen zu verwenden, die auf alle im Stimmbereich liegenden Tonhöhen gleich gut ansprechen, was natürlich nur in der Weise geschehen kann, daß bei einer bestimmten Tonhöhe einzelne Teile der Membran in Resonanz geraten, die anderen dagegen nur schwach schwingen. Membranen dieser Art sind in der Weise hergestellt worden, daß man die Membran in von der Kreisform abweichende Rahmen, z. B. dreieckige, einsetzte. Die Spannung der Membran im Ruhezustande war dabei gleichmäßig, und die Resonanz auf verschiedene Töne wurde dadurch ermöglicht, daß infolge der Form des Rahmens Teile kürzerer oder größerer Länge in Schwingung gerieten. _; Diese Membranen zeigen aber eine verhältnisj mäßig starke Dämpfung der in Resonanz be- ! findlichen Teile durch die anderen. Außerdem ist für die Anwendung in Lautsprechern gleichwohl nicht zu vermeiden, daß der

Apparat auf einzelne Tonhöhen mit besonders starker Resonanz anspricht, weil eine derartige Membran noch mit einem Schalltrichter versehen werden muß, wobei der von Membran und Trichter gebildete Hohlraum auf bestimmte Töne mit Resonanz anspricht. Um die Schaffung eines weiteren, mit Resonanz begabten Raumes in Verbindung mit der Membran zu vermeiden, ist auch diese selbst schon ίο in Form eines Kreiskegels ausgeführt worden, der zugleich als Schalltrichter wirkte. Hierbei ging aber wiederum der Vorteil verloren, daß die verschiedenen Teile der Membran auf verschieden hohe Töne mit Resonanz ansprechen.

Die Erfindung vermeidet alle die genannten Nachteile. Sie betrifft auch eine solche Form und Anordnung der Membran, daß die verschiedenen Teile auf verschiedene Töne Resonanz geben. Von den bekannten Ausführungen unterscheidet sich die Anordnung aber grundsätzlich durch die \^Terwendung einer ungleichmäßigen Verteilung der Spannung über die Membran zur Erzeugung verschiedener Eigenfrequenz in den verschiedenen Teilen der Membran. Im besonderen wird die Ausbildung gemäß der Erfindung noch dahin abgeändert, daß die Membran in eine Anzahl nur lose miteinander gekoppelter Teile zerlegt wird, deren Resonanzen auf den fraglichen Tonbereich gleichmäßig verteilt sind. Die der Resonanz dienenden Teile sind beispielsweise straffer gespannt, während die sie verbindenden Teile schwächer gespannt sind, um die durch die Kopplung entstehende Energieabgabe der einzelnen resonierenden Teile und Herabsetzung der Tonstärke möglichst gering zu halten.

Die verschiedenartige Spannung der Membran wird beispielsweise auf folgende Art erzeugt:

Die Membran ist als Kegel ausgebildet und ■ wird gespannt gehalten durch einen von einem Punkt des Umfanges bis zur Mitte der Mem- ' bran vortretenden Stab, der durch magnetische Einwirkung in Bewegung gebracht werden ! kann. j

Die Abb. 1 und 2 zeigen ein Beispiel dieser : Ausführungsart, an dem der Grundgedanke ■ der Erfindung erläutert werden möge. Die | Abb. ι zeigt einen Schnitt durch die Kegelachse. Abb. 2 zeigt eine Draufsicht. Die Grundfläche des von der Membran gebildeten Kegels ist in dem Ausführungsbeispiel ein Kreis. Der Rahmen besteht aus zwei gleichen Ringen 1 und 2, zwischen denen eine aus lackiertem Tuch hergestellte !Membran 3 eingespannt ist. Längs des einen Radius ist eine Leiste 4 auf das Tuch geklebt, die nach der Spitze zu eine Spule 5 für den die Membran erregenden Mikrophonstrom oder den durch die Schwingungen der Membran zu erzeugenden Telephonstrom trägt. Diese Spule 5 wirkt in bekannter Weise zusammen mit einem durch die Spule 6 erregten Topfmagneten 7. In Abb. 2 sind Spule und Magnet fortgelassen. Die Leiste 4 wird durch eine Feder 8, deren Regelbarkeit durch die Schraube 9 angedeutet ist, nach außen gezogen. Entlang der Leiste 4 besitzt die Membran eine Mindestspannung. Die größte Spannung besteht zwischen dem Mittelpunkt der Membran 10 und dem der Leiste 4 entgegengesetzten Punkt 11 des Umfanges. Die j Spannung in den einzelnen Radien nimmt gesetzmäßig von diesem Punkt 11 nach beiden Seiten hin bis nach der Leiste ab. Die Schnel- ^: ligkeit des Abfalles der Spannung hängt von der von der Leiste 4 auf die Membran 3 ausgeübten Kraft und von der Größe des Winkels an der Spitze der Kegelfläche bei 10 ab. , Dieser Winkel kann in weitem Maße verschieden gewählt werden bis zum Übergang des Kegels in eine Ebene. Die Kraft kann durch Regelung an der Feder 8 abgeändert werden. Infolge der verschiedenen Spannung längs der verschiedenen Radien wird auch die Tonhöhe der Resonanz für die verschiedenen Radien ungleich.

Damit nun bei Resonanz eines Teiles der go Membran die Dämpfung durch die anderen Teile möglichst vermindert wird, wird die Membran nicht über den ganzen Umfang hin befestigt, sondern nur in einer entsprechend großen Anzahl über den Umfang verteilter Punkte. In den zwischen den Befestigungsstellen endenden Radien ist die Membran dann weniger gespannt, so daß die Übertragung der Schwingung von einem gespannten Teil zum nächsten schwächer ist, als wenn der ganze Umfang eingespannt wäre. Abb. 3 zeigt eine solche Anordnung schematisch in Draufsicht. Auf den Ringen 2 sind die einzelnen Befestigungsstellen an den Schraubenköpfen 12 erkennbar, außerdem aber auch an der Faltung der Membran, die der abwechselnd größeren und kleineren Spannung entspricht.

Die Membran kann außer durch unstete Verteilung der Befestigung auch in anderer Weise in ihrer Wirkung der eines Systems selbständig schwingender Teile nahegebracht werden. Man kann sie z. B. an den den einzelnen Teilen eines solchen Systems entsprechenden Stücken verstärken und die lediglieh dem Zusammenhalt der ganzen Membran dienenden Teile schwach halten. Eine solche Verstärkung ist bei der Kegelform der Membran, wenn sie aus einem ebenen Stück hergestellt wird, leicht zu erhalten durch FaI-tungen in der Weise, wie sie in Abb. 4 an einem Stückchen im Querschnitt schematisch

angedeutet ist. Die Membran ist an den zur Resonanz bestimmten Teilen durch Zusammenfalten verstärkt, wie in Abb. 4 bei 13 angedeutet. Die übereinanderliegenden Teile der gefalteten Stelle können durch irgendwelche Klebemittel zu einem festen Ganzen verbunden werden. Ist die Membran nicht aus Gewebe, sondern einer homogenen Kunstmasse hergestellt, so lassen sich stärkere, den gefalteten Teilen entsprechende Rippen bei der j Herstellung der Membran erzeugen. Ein Bei- j spiel eines entsprechenden Querschnittes zeigt Abb. 5. Die verstärkten Teile 13' sind die einzelnen Resonanzstreifen der Membran.. Die Verstärkung und Versteifung der einzelnen Teile kann natürlich auch mit anderen Mitteln geschehen.

Andere Abstufungen der einzelnen Membranteile kann man erhalten, indem man der Grundfläche des Kegels eine andere Form gibt, beispielsweise Ellipsenform. Bei dieser kann das Ende der Spannleiste exzentrisch liegen, so daß der Resonanzton der einzelnen Membranteile, außer von der verschiedenen Größe der Spannung, auch noch von der verschiedenen Länge der Teile bestimmt wird. Auch geradlinig begrenzte Formen verschiedenen Symmetriegrades sind verwendbar.

Für die Übersetzung der Schwingungen der vorbeschriebenen Membran in elektrische oder umgekehrt und zugleich für die Regelung der Membranspannung ist die folgende Einrichtung nach Abb. 6 besonders zweckmäßig. Die Aufnahme oder Abgabe der Bewegung durch das freie Ende der Leiste 4 an der Spitze der Kegelfläche geschieht durch eine mit diesem Ende starr verbundene Membran 14, vorzugsweise die Membran eines nicht mitgezeichneten Telephons, das als Erreger oder Empfänger der Schwingungen dient und somit die in Abb. 1 angegebene Spule 5 mit dem Magneten 7 ersetzt. Der Rahmen 15 dieser Membran ist einerseits bei 16 nahe dem Anfang der Leiste 4 drehbar an der Basis der Kegelmembran befestigt, während an der entgegengesetzten Seite der Abstand des Rahmens gegen die Basis des Kegelmantels und damit die Anfangsspannung der Kegelmembran durch eine Stellschraube 17 geregelt werden kann. Die Telephomnembran ersetzt ; also auch die Feder 8 der Abb. 1. Sie hat vor einer einfachen Blattfeder den Vorteil, daß stärkere Spannungen leicht herstellbar sind. Die Regelung ist sehr empfindlich, weil die Verstellung an den längsten Hebelarm des federnden Teiles 14 angreift.

Eine Umkehrung der geschilderten Einrichtung kann gegebenenfalls auch in der Richtung erfolgen, daß einige Teile ihre Rollen bezüglich der Befestigung tauschen. Es ist nicht ausgeschlossen, die Anordnung so zu treffen, daß die an einer Seitenlinie des Kegels befestigte Leiste der feste, und die Basis der bewegliche Teil wird.

Claims (7)

Patent-Ansprüche:

1. Kegelförmige akustische Membran, insbesondere für große Lautstärken, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran die Form eines geraden Kreiskegels hat, dessen radiale Zonen verschieden stark gespannt sind.

2. Kegelförmige akustische Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stärker und schwächer gespannte Zonen abwechseln, was dadurch erreicht wird, daß die Befestigung in einer größeren Anzahl getrennter Punkte des Umfangs der Membran stattfindet oder daß die Membran in an sich bekannter Weise in regelmäßiger Folge verstärkt und geschwächt ist.

3. Kegelförmige akustische Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Zonen sich in symmetrischer Weise stetig von einer Zone schwächster Spannung bis zu einer Zone stärkster Spannung ändert, was dadurch erreicht wird, daß nach außen auf die Kegelspitze ein Zug ausgeübt wird, dessen go Richtung nicht mit der Achse des Kegels zusammenfällt.

4. Kegelförmige akustische Membran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mantellinie versteift ist, etwa durch eine Leiste, und der Zug an der Spitze der Membran senkrecht zu dieser Leiste ausgeübt wird.

5. Kegelförmige akustische Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Zug durch eine Feder, z. B. Blattfeder, regelbar ist, die an der Versteifungsleiste befestigt ist und diese von der Basis des Kegels abzieht.

6. Akustische Membran nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer zweiten, dem Erreger oder Empfänger zugehörigen Membran gekoppelt ist.

7. Akustische Membran nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung (4) der Hauptmembran (3) parallel einem Radius einer zur Erregung oder zum Empfang dienenden Telephonmembran verläuft, mit der sie an ihrem freien Ende starr gekoppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen