DE7919753U1 - Mehrwegfederanordnung fuer einen lautsprecher mit mehrwegmembrane - Google Patents

Description

Il ■ I · ·

Titel sMehrwegf ederanordrfunJT für" elften 5.auts,prooher

mit Mehrwegmembranö· ·· ·ί..ί«· '.ι'ι!,. Blatt 1.

Anwendungsgebiet t

Die Erfindung betrifft eine Mehrwegfedoranordnung,die eine Mehrwegmembrane in ihrer Sohwingungeachse stabilisiert. Zweck»

Die Erfindung soll Trudel- und Taumelbewegungen der Mehrweg» membranelemente verhindern,die zu Verzerrungen des akustischen Signals führen.
Stand der Teohnik:

Hie bereits bekannt,ist die Schwingung einer Membrane entlang einer Achse dadurch zu stabilisieren,daß die Membrane in zwei Federebenen aufgehängt wird.Bei gewöhnlichen Einweglautsprechern sind diese beiden Federebenen eine Feder,die außen an der Membrane ansetzt und auch die Form einer Gummisioke haben kann,und eine Zentrierfeder, die am Übergang der Me&'^rane zur Antriebsspule ansetzt.Bei den bekannten Ausführungen von Mehrwegmembranen setzt . diese Zentrierfeder ebenfalls entweder am ersten oder zweiten Membranelement an.(Quellen:A.BiCohen/: "HlFi- Loudspeakers and Enclosures",/Verlag:John F.Eider Publisher Inc.New York,/1956, S.44 bis 47//jA.B.Cohen/:"Mechanical Crossover Characteristics in Dual Diaphragm Loudspeakers",/journal of the Audio Engineering Society,/Volume 5, January 1957,Number1) ;DE- A- 27 51 700) . Aus der FE-A-22 96 985 ist ein optoelektronischer Istwertgeber bei einer Anordnung zur Eegelung der Spulenauslenkung eines elektrodynamischen Lautsprechers bekannt.

Eegelungsanordnungen für die elektronische Auslenkungskontrolle von Mehrwegmembranen sind bislang nicht bekannt. Kritik am Stand der Technik:

In den bekannten Konstruktionen einer Mehrwegmembrane befindet sich eine zweite Federebene nur in einigen Fällen als Zentrier= feder entweder am Spulenhals oder am äußersten Membranelement, während die übrigen Membranelemente nur in einer Federebene auf= gehängt sind.Dies hat Trudel- und Täumelbewegungen der Membran= elemente zur Folge,die sich als Verzerrungen des akustischen Signals äußern.

Durch die mit den Koppelfedern konkurrierends Zentrierfeder am Spulenhals ergibt sich außerdem eine Amplitudeninodulation,Treil

Blatt 2 ί ι ." ····."··"■

sie Impulsanteile aus denj-meciianiHOheh, tlmßulB, fcuf den Laut» eprecherkorb auskoppelt, die der Absttahlung verloren gehen. Das Problem der Dämpfung mechanischen Überschwingens der Membranelemente ist nur in einer Konstruktion berücksichtigt worden(vgl.die Fig.8A und 8B im o.a.Artikel von A.BiCohen). In diesem Fall nimmt das dämpfende Element jedoch direkt am Koppelvorgang teil.So wird die gesamte weiter zu koppelnde Energie zeitlich verzögert und im Resultat zur Phasenver= zerrung.

Ein weiteres Problem beim mechanischen Koppeln über eine Feder ergibt sich durch die herkömmliche Form der Federn. Ihre gewöhnlich sägezahnförmige Querschnittsform ergibt unter= Bchiedliche rücktreibende Kräfte in den beiden BewegungBXich= tungen der Membrane,weil jede Sägezahnflanke nur in der Riohtung federt, in der sie gekrümmt wird, so daß der Teil der Feder, der in der einen Bewegungsrichtung wirkt,eine andere tangentiale Feder= breite bzw.ein anderes Umfangsintegral hat als der andere. .Diese Kritik gilt sinngemäß für rechteckige oder trapezförmige Querschnitte.Nur bei gleichförmig gekrümmtem Querschnitt,wie er bisher nur bei Kalottenhochtönern verwendet wird,ergibt sich insofern eine Verbesserung, als in den federnden Zonen wenigstens auch eine Streckung möglich ist.Es ist jedoch zu bedenken, daß diese Federn ja in radialer Richtung Verbreiterung aufweisen. Somit ist eine Symmetrie, die im radialen Querschnitt noch gegeben ist,bei der üblichen Ringform nicht mehr vorhanden.Praktisch nimant also die Federkonstante in radialer Richtung zum Mittelpunkt hin ab.
Aufgabe:

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,eine dynamische Stabilisierung einer Mehrwegmembrane gegen Trudel— und Taumelbewegungen ohne Auskopplung von Impulsanteilen zu bewirken.
Lösung:

Die Aufgabe wird bei einem Lautsprecher mit Mehrwegmembrane entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Blatt 3 :

Vorteilhafte Ausgestaltungen der

Die Koppelfedern haben eine nach Abb.3 gestaltete Querschnitts» geometrie.Die Änderung der Querschnittsdioke in radialer Richtung "bewirkt eine Aufhebung der durch radiale Verbreiterung der Federn entstehenden radialen Änderung der Federkonstante.

Ein mechanisches Überschwingen wird durch Dämpfungeelemente nach Abb.4 verhindert.Diese Elemente liegen entweder an den Federn an oder befinden sich in geringem Abstand davon,sind jedoch immer nur mit den einzukoppelnden Stützen verbunden.Das Ziel der praktischen Ausführung muß sein,daß die Dämpfungselemente die Kopplxing selbst möglichst wenig beeinflussen, jedoch die durch Überschwingen erzeugten hohen Frequenzanteile mechanisch aus= koppeln und wegfiltern.

Eine elektronische Regelung der Mehrwegmembrane wird dadurch erreicht,daß an den Stützen Istwertgeber befestigt sind,deren ' Signalgrößen im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie die Abstrahlflächen der zugehörigen Membranelemente.Voraussetzung für ein Funktionieren ist Interferenzfreih.eit der Mehrwegmembrane. Durch Variation der Signalgrößenverhältnisse und -änderung läßt sich zudem eine beliebige Expansion,Kompression oder Amplituden= S begrenzung einstellen.Grundsätzlich eignen sich alle bekanrten

j Istwertgeberkonstruktionen für die Regelung einer Mehrwegmembrane.

Ausftthrungsbeispiel,dargestellt mittels der Abbildungen 1 bis 5* Die Mehrwegfeder(von der Seite-gesehen in Abb.1)besteht aus den Stützen(1 ,-2, 3) und den Koppelf edern( 10,11 ,12). Dabei ist das Mehrwegfederelement( 1,1 θ) dem Hochtonmenrbranelement( 4), das Mehr= wegfederelement( 2,11 ) dem Mitteltonmembranelement( 5)und das Mehr= wegfederelement( 3,12)dem Baßmembranelement( 6) zugeordnet. Abb.2 zeigt die Mehrwegfeder in Auslenkungsrichtung gesehen. Jedes der zwei Mehrwegfederelemente( 2,11 und 3,12)besteht aus drei Stützen und drei halbkreisförmigen Koppelfedern,das Mehrwegfeder~ element(1,iO)besteht aus einer Stütze und einer konzentrischen Koppelfeder.Die Mehrwegfederelemente enthalten feine, starre Ver= bindungen zwischen den zum jeweiligen Element gehörigen Stützen und Koppelfedern.

Blatt 4 ι Ι , ' ί ' I , ·'··"·■'

Die Mehrwegfeder unterscheidet sich'Von'den'bekannten Feder» aufhängungen für Membranen dadurch, daß jedes Membranelement in zwei zur Abstrahlrichtung senkrechten, zueinander pai^allelen Ebenen gefedert ist.Dabei ist die eine Ebene die Membranebene, die andere eine durch nach hinten¹ führende Stützen definierte Ebene.Die Koppelfedern dürfen eine Bewegung der Stützen nur in Arbeitsrichtung erlauben.Dies kann durch die Ausbildung zu einer breiten Blattfeder bewirkt werden, besser aber einer Kreisfeder mit konzentrischer Faltung oder einem Kreissektor derselben. Die Koppelfedern sollen eine möglichst kleine Oberfläche haben, damit sie wenig Schall abstrahlen und sich der abgestrahlte Schall durch Interferenz von mit— und gegenphasigem Anteil um die Feder herum auslöscht.Insbesondere die Kopplungsfeder am Hbchtonelement muß also sehr klein sein.Andererseits darf die radiale Feder= länge nicht zu kurz sein,damit nicht Kompression eintritt. Die radiale Federlänge der Koppelfedern innerhalb der Mehrweg= feder soll auf jeden Fall mindestens gleichlang und ihre Feder= "konstante höchstens gleichgroß sein wie die der Koppelfedern innerhalb der Mehrwegmembrane, damit die verkoppelten Kräfte zum größeren Teil innerhalb der Mehrwegmembrane arbeiten und die Stützen und die Mehrwegfeder leicht ausgeführt werden können. So kann die für jeden Weg verfügbare Masse zui Versteifung der Membranelemente eingesetzt werden.

Die Koppelfedern haben eine Querschnittsform,wie in Abb.3 für die Feder(i1 )dargestellt.Die in radialer Richtung gleichbleibende Federkonstante wird durch eine Manipulation der Querschnittsform erreicht.Wird das Federmaterial an einer bestimmten Stelle dicker gemacht,so wird dort die Federkonstante größer—ebenso, venn die Krümmung bis zum Wendepunkt der Krümmungskurve einen kürzeren oder flacheren Bogen beschreibt .Eine Änderung der Federkonstante läßt sich also durch Geometrievariationen dieser Art erzielen.

Da die Federcharakteristik gemäß der Erfindung nur durch Manipu= lation der Querschnittsform erzielt wird.können durch die Fahl des Federmaterials alle Anforderungen an Elastizität bzw. Dämpfung der Feder erfüllt werden.Dadurch kann wiederum eine Verbesserung des Koppel Verhaltens und somit Verminderung von Phasenverzerrungen und Ober schwingen erreicht werden.

Abb.4 zeigt die Däiüpfungse'lementeii'Tj'im· Sclüii-fctydie an allen Koppelfedern angebracht sind und beispielsweise aus einer Mischung von Gummi und Asbestfasern bestehen.Die Dämpf ungs» elemente sind jeweils mit dem äußeren Membxanelement- verbunden und koppeln deshalb auch die aufgenommene Energie in deTselben Eichtung wie die Koppelfedern weiter.

Abb.5 zeigt einen Istwertgeber(i5)für optoelektronische Istwert= darstellung.Er besteht aus einer Schablone mit dreieckigen Öffnungen,die in dem PeId(I6)von Licht durchstrahlt werden, wenn sie in horizontaler Eichtung ausgelenkir wird.Dabei ist die linke Öffnung der Modulator des Lichtsenders,wenn die Mem= brane in positiver Eichtung ausgelenkt wird,und die rechte Öffnung der Modulator, w^nn die Membrane in negativer Eichtung aus der Hullage ausgelenkt wird.Gezeichneii ist die Hullage. Lichtsender und Lichtempfänger sind starr mit dem Lautsprecher= korb(i3)verbunden.

Jedes der drei Mehrwegfederelemente enthält einen derartigen "Istwertgeber.Die Anpassung an die Abstrahlfläche des zugehörigen Mehrwegmembranelementes geschieht durch Änderung der spitzen Öffnungswinkel der dreieckigen Öffnungen,kann aber auch durch Änderung der durch die Fläche(16)durchtretenden Lichtmenge oder der Lichtempfängerempfindlichkeit erreicht werden.Die Addition der Signalgrößen ergibt schließlich das Maß für die elektro= nische Eegelung.

• fll · I · ti IMI Il

ffBZÜSSZEICHEHLISTE zu den Abbildungen 1 "bis 5

1,2,3...Stützen zwischen Menibranelementen tmd Mehrwegfeder· 4· · · · · · Λ .WegiHbehtonmenrbranelement' 5·..·.·· 2.¥egiMitteltonmem1tranelement 6....... 3.¥eg:Bkßmem"branelement 7.......1 .TfegtHbchtonfeder der Hehnfegmemhrane

8 . 2.¥eg:Mitteliionfeder der Mehrwegmeinbrane

9 3.Veg:lkßf;eder der Mehrwegmembrane

10 1 .WegtHochtonfeder der Mehrwegfeder

11 S.WegiMitteltonfeder der Mehrwegfeder

12 3.WegsBaßfeder der Mehrwegfeder

13 laut sprecherkorb, solidarisch mit dem Gehäuse

14 Antriehsspule

15* optoelektronische Istwertgeher

16......Iiichtdurchtrittsoffnung der Schablone 17..... .Dämpfungselemente

Claims (4)

1. amtl. Aktenzeichen ι? ?Ί TJ ή/\β1^ΐ_2ί .'' ' .*": .·* TdjraljMehrvegfederanordnung für einen Lautsprecher

   mit Mehiwagmembrane ^****^
   Blatt1

   I.Lautsprecher mit Mehrwegnembrano,die

   - im vorderen Hand eines Lautsprecherkorbes(i 3)mit der Feder(9) aufgehängt ist,

   - durch eine Tauchspule(i 4)angetrieben wird,

   - aus konzentrischen Membraneleiaenten( 4,5 > 6) zusammengesetzt ist, welche untereinander durch die Eoppelfedern( 7,8) verbunden sind,

   - oei der die verschiedenen Feder— Masse— Elemente(4»5»6,7,8,9) nach Art einer mechanischen Frequenzweiche so gekoppelt sind, daß bei hohen Frequenzen das Hoehtonmembranelement( 4) allein schsing-fc und bsi tisferen Frequenzen die veiter asx&ea. liegenden Mambranelemente(5»6)in die Schwingung eingekoppeli? werden,

   gekennzeichnet durch

   - eine Mehrwegfederanordnung{1 ,2,3,10,11 ,12),die

   "- an der Hücks~ite des.Lautsprecherkorbes(13)aufgehängt ist, ~ bei der K.opp^lfedern(1 0,11 ,1 2)in einer Ebene aufgespannt sind

   - und bei der zwischen den Koppelfedern(i 0,11,12)stützen(i, 2,3) ansetzen,die mit den jeweils zugehörigen Membranelementen(4,5»6) starr verbunden sind( Abb.1,2).
2. 2.Lautsprecher nach Pn-fcBiffrfcnspruoh 1 ,gekennzeichnet durch

   - eine Querschnittsgeometrie der Koppelfedern(i 0.11.12).deren Dicke zum Mittelpunkt der konzentrischen Federn

   hin zunimmt(Abb.3).
   
3. 3.Lautsprecher nach Patontyansp:ruoh 1 ,gekennzeichnet durch

   - Dämpfungselemente(i 7),die jeweils vor und.hinter den Koppelfeder^ 10,11 ,1 2)an den einzukoppelnden Stützen( 2,3)und dem Lautsprecherkorb(i 3)befestigt sind und entweder unmittelbar anliegend oder mit Zwischenraum zu den Koppelf edern(i 0,11,1 2) angeordnet sind(Abb,4).

   amtl..flktenzeichen? *
   !Pitel tMehrwegf ederanordnung fur exh'en

   mit Mehrweginembrane
   Blatt 2

   AHSPBUCHE
   
4. 4.Lautsprecher nach spruoh 1 ,gekennzeichnet durch

   - optoelektronische Istwertgeber an jeweils einer Stützet 1,2,3) jedes Mehrwegfederelementes(i ,10,2,11, 3,1 2), die

   — aus einer lichtundurchlässigen Scha"blone(i 5)miir symmetrischen Lichtdurchtrittsoffnungen bestehen, die

   - die Form von gleichschenkeligen Dreiecken haten,deren Schenkel gerade oder gekrümmt sind und die

   — ein ülächenverhiCtnis zueinander haben Tiie die mit innen starr über die Stützen( 1,2, 3)verbundenen Mem"branelemente( 4,5,6), ee

   ■ τ · α. >τ + i3_/»m T.aii + i Th mil η (13)™ pirniff rlai f Λ lieirei 6) omocDcn ι CLgukuiUL Übe] VlnTrtcr λτι τ- r»

   ' Qp/k-