DE8104570U1

DE8104570U1 - Lautsprecher, insbesondere kalottenlautsprecher

Info

Publication number: DE8104570U1
Application number: DE19818104570U
Authority: DE
Original assignee: Magnat Electronik & Co Kg 5000 Koeln De GmbH
Current assignee: Magnat Electronik & Co Kg 5000 Koeln De GmbH
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1981-07-23
Also published as: EP0059155B1; ATE8000T1; EP0059155A1

Description

DR. REK. NAT. WULF BAUER * *«&lfoang-ii«i.leb-sts.12 PATENTANWALT D-5000 KÖLN 51 (MABIENBDBG)

I.. (0221) 88 25 71

Bezeichnung; Lautsprecher, insbesondere Kalottenlautsprecher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lautsprecher, insbesondere einen Kalottenlautsprecher, mit einer formsteifen Membran, einer die Membran randseitig nach außen fortsetzenden, nachgiebigen Einspannung, einem die Einspannung haltenden Lautsprecherflansch und einer am Flansch befestigten, von diesem nach innen vorspringenden, im Abstand von der Einspannung und in Schallabstrahlungsrichtung des Lautsprechers vor der Einspannung angeordneten, ringförmigen Blende.

Die Erfindung betrifft damit insbesondere Hochtonlautsprecher mit kugelförmiger Kalotte. Bei einem derartigen Lautsprecher mit den Merkmalen der eingangs genannten Art wird eine direkte Schallabstrahlung der Einspannung dadurch verhindert, daß sich die Blende im Weg des von der Einspannung ausgesandten Schalls befindet. Dadurch werden unerwünschte Interferenzen vermieden, die sich bei bestimmten Frequenzen aufgrund von Phasenunterschieden zwischen der mechanischen Bewegung der Einspannung und der mechanischen Bewegung der Membran und damit zwischen den von diesen Teilen ausgesandten Schallwellen ergeben. Diese Blende ist zumeist ein Kunststoffteil, das außen auf den Flansch des Lautsprechers aufgeklebt ist und damit zugleich die Einspannung optisch verdeckt.

Wie die Blende im Objektiv eines Fotoapparats schneidet auch die bekannte Blende des Kalottenlautsprechers Randwellen ab. Dies hat bei einem Lautsprecher jedoch den Nachteil, daß der Abstrahlungswinkel der Schallwellen aufgrund der Blende verkleinert wird. Angestrebt werden jedoch möglichst breite Ab-

Strahlungswinkel, also Abstrahlungskegel mit möglichst großem Öffnungswinkel.

Bei dem bekannten Lautsprecher kann trotz der vorhandenen Blende ein möglichst großer Abstrahlungswinkel erzielt werden, wenn sich die Blende in möglichst geringem Abstand vor der Einspannung befindet, wie dies bei dem Lautsprecher der eingangs genannten Art der Fall ist.

Durch eine unmittelbar vor der Einspannung angeordnete Blende wird jedoch der Lautsprecher zu stark bedämpft, diese Dämpfung macht sich in einem vorzeitigen Höhenabfall des Schalldruckpegels bemerkbar. Der Bedämpfung liegt folgende Ursache zugründe: Aufgrund des geringen Abstandes zwischen der Einspannung und der Blende bleibt zwischen beiden Teilen nur ein schmaler ' Ringspalt frei, der den ringförmigen Hohlraum zwischen der Einspannung, dem Innenrand des Flansches und der Blende mit dem Luftraum vor der Kalotte verbindet. Druckschwankungen, die bei der Bewegung der Membran und damit der Einspannung in diesem ringförmigen Hohlraum auftreten, können sich daher nicht ausreichend schnell abbauen, insbesondere bei hohen Frequenzen. Wird die Membran beispielsweise nach außen bewegt, so führt dies zu einer Verkleinerung des Volumens des ringförmigen Hohlraums, die dort befindliche Luft wird komprimiert und bewirkt als eine Art Luftfeder eine gegenwirkende, dämpfende Kraft. Entsprechende Vorgänge finden bei einer anschließenden Rückbewegung der Membran statt, bei der sich ein Unterdruck im ringförmigen Hohlraum bildet, so daß wiederum eine Gegenkraft zur Auslenkungskraft auftritt. Diese Vorgänge treten insbesondere bei Kalottenlautsprechern mit einer im Profil etwa halbkreisförmigen, nach außen gewölbten Einspannung auf. Diese Ausführung der Einspannung ist jedoch bei Kalottenlautsprechern weitgehend üblich. Die beschriebenen Druckschwankungen müssen sich dabei durch den relativ schmalen, ringförmigen Luftspalt zwischen dem am weitesten nach außen gewölbten Bereich der Einspannung und der Blende ausgleichen.

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! Aufgabe der Erfindung ist es, den vorzeitigen Abfall des Schall-

■ pegels eines Lautsprechers der eingangs genannten Art zu ver-

■ meiden und diesen Lautsprecher dahingehend zu verbessern, daß unter Beibehaltung der Vorteile der Blende das Abstrahlungs-

; verhalten verbessert und die Dämpfung verringert werden.

I Diese Aufgabe wird bei einem Lautsprecher der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß er mindestens einen Kanal aufweist, der zwei Öffnungen verbindet, von denen sich eine, die innere Öffnung,

ί in dem Raum vor der Einspannung befindet und die andere, die

i^; äußere Öffnung, an der Außenseite des Lautsprechers außerhalb

|ö der Blende vorgesehen ist.

il Durch diesen Kanal ist der Raum vor der Einspannung, also der

I ringförmige Hohlraum zusätzlich mit der Umgebungsluft verbunden,

|'^! dadurch können sich Druckschwankungen in dem Raum vor der Ein-

j spannung rascher abbauen und die Einspannung kann sich auch bei

Iy, hohen Frequenzen weitgehend ungehindert bewegen. Insgesamt wird

ι? also der bei Lautsprechern der eingangs genannten Art auftretende

|'^; Hochtonabfall beseitigt. Das Hochtonverhalten des Lautsprechers

i: kann sogar durch geeignete Formgebung, insbesondere durch ge-

I eigneten Durchmesser der Kanäle innerhalb gewisser Grenzen

I willkürlich verändert werden. Dabei kann anstelle eines Hochtonabfalls auch ein Hochtonanstieg erreicht werden.

Die Kanäle sind zweckmäßigerweise möglichst kurz, so daß sich Druckschwankungen im Raum vor der Einspannung ungehindert abbauen können.

Vorzugsweise befindet sich die äußere Öffnung des Kanals an der frontseitigen Außenfläche des Lautsprechers und dabei möglichst in unmittelbarer Nähe der Blende. Dies ermöglicht einerseits die erwünschte, kurze Ausbildung der Kanäle. Andererseits erfolgt bei dieser Ausführung aber auch eine merkliche Schallabstrahlung

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durch die Kanäle. Dies ergibt eine wesentlich breitere Abstrahlung, so daß der an sich durch die Blende erkaufte Nachteil eines geringeren Abstrahlwinkels weitgehend wieder kompensiert wird. Bei geeigneter Ausbildung der Kanäle, insbesondere in Form von relativ großen, im engen Abstand voneinander angeordneten Durchgangslöchern wird eine Art Linsenwirkung erzielt, die das Abstrahlverhalten des erfindungsgemäßen Lautsprechers weiterhin deutlich verbessert.

Vorteilhaft ist es, wenn sich die innere Öffnung des Kanals quer zur Abstrahlrichtung gesehen außerhalb der Einspannung befindet. Dadurch wird die Funktion der Blende voll aufrecht erhalten, d.h. sie schattet weiterhin den unmittelbar nach vorn von der Einspannung ausgesandten Schall ab. Dabei sollte die innere Öffnung jedoch möglichst nahe am Außenrand der Blende beginnen, so daß die oben beschriebene, verbesserte Abstrahlcharakteristik und ein optimaler Druckausgleich erreicht v/erden.

In bevorzugter Ausbildung hat der Lautsprecher einen flachen Ring mit einem, die Blende bildenden Innenrandbereich und einen sich unmittelbar an diesen anschließenden, radial außerhalb liegenden Kanalbereich, in dem als Kanäle mehrere Durchgangslöcher vorgesehen sind. Diese Ausführung ermöglicht eine fertigungs und montagetechnisch günstige Konstruktion, die sich an vorhandene Flansche anpassen läßt, ohne daß auch bei Neukonstruktionen des erfindungsgemäßen Lautsprechers der Flansch umfangreich verändert werden muß. Anstelle eines zusätzlichen Teiles des Lautsprechers, das dieser Ring bildet, ist es jedoch auch möglich, Blende und Kanalbereich einstückig mit dem Flansch herzustellen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden beschrieben und anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungs-

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beispiel gezeigt ist, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen in Abstrahlrichtung ausgeführten Schnitt durch die für die Erfindung wesentlichen Teile eines Kugelkalotten-Lautsprechers mit einem Vorsatzkörper und

Fig. 2 eine Draufsicht auf diesen Vorsatzkörper.

Bei dem aus Fig. 1 ersichtlichen Kugelkalotten-Lautsprecher ist eine formsteife Membran 2o, die als Kugelsegment ausgebildet ist, mit einer zylinderförmigen Tauchspule 21 verbunden, die sich in bekannter Weise in einem (nicht dargestellten) Ringspalt eines Magneten parallel zur Abstrahlrichtung 22 des Lautsprechers bewegen kann. Die Membran 2o geht randseitig in eine Einspannung 23 über, die die Tauchspule 21 und die Membran 2o in bekannter Weise zentriert und eine Hubbewegung parallel zur Abstrahlrichtung dieser beiden Teile 2o, 21 zuläßt. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Einspannung im Profil etwa halbkreisförmig, wobei die konvexe Seite nach außen, in Abstrahlrichtung 22 weist. Der äußere Rand der Einspannung 23 ist an einem Flansch 24 befestigt.

In Abstrahlrichtung 22 vor der Einspannung 2 3 befindet sich eine als Ringscheibe ausgebildete Blende 25. Sie verhindert eine direkte Schallabstrahlung des von der Einspannung 23 in Abstrahlrichtung 22 ausgesandten Schalls. Diese Blende 25 befindet sich in 'einem Abstand von wenigen Millimetern vor der Einspannung 23,' weiterhin ist ihr Abstand von der Membran - wie Fig. 1 zeigt - ebenfalls klein und liegt in der gleichen Größenordnung. Zwischen dem Scheitelpunkt der Einspannung 23 und der Blende 25 sowie zwischen der Membran 2o und der Blende 25 werden somit zwei schmale Ringspalte ausgebildet, die nur einen begrenzten Luftdurchfluß zulassen.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, ist die Blende 25 einstückiges Bestandteil eines Vorsatzkörpers 26, der frontseitig am Flansch 24 befestigt ist, vorzugsweise aufgeklebt ist. Er besteht aus

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einem flachen Ring 27, aus von diesem ausgehenden und bogenförmig nach innen und in Abstrahlrichtung 22 vorspringenden Rippen 28 und aus einem, von diesen Rippen 28 getragenen Innenring 29. Die Rippen 28 und der Innenring 29 wölben sich konzentrisch über der Membran 2o, wie Fig. 1 zeigt. Die Rippen 28, von denen insgesamt 6 vorgesehen sind,und der Innenring 29 haben die Aufgabe, in ähnlicher Weise wie die Blende 25 Interferenzen zu vermeiden, die dadurch entstehen, daß unterschiedliche Bereiche der Membran nicht in gleicher Phase schwingen. Bekanntlich stellen sich bei gewissen Frequenzen Schwingungszustände der Membran 2o ein, die Eigenschwingungszustände sind und den sogenannten chladnischen Klangfiguren entsprechen.

Der flache Ring 27 des Vorsatzkörpers 26 weist drei konzentrische Ringbereiche auf. Der innerste Ringbereich ist die Blende 25. Daran schließt sich nach außen ein Lochbereich 3o an, in dem sich eine große Anzahl von als Durchgangslöcher ausgebildeten Kanälen 31 befindet. Der äußerste Ringbereich des flachen Rings 27 schließlich ist ein Befestigungsbereich 32, durch den der Vorsatzkörper 26 am Flansch 24 befestigt ist.

Jeder einzelne Kanal 31 verbindet zwei Öffnungen 33, 34. Eine dieser beiden Öffnungen, im folgenden innere Öffnung 33 genannt, befindet sich in einem ringförmigen Hohlraum 35, der von der Rückseite des flachen Rings 27, der zur Membran 2o weisenden Fläche des Flansches 24 und den äußeren, vorderen Bereichen der Einspannung 23 begrenzt wird.

Die andere Öffnung 34, im folgenden äußere Öffnung genannt, befindet sich an der frontseitigen Außenfläche 36 des Lautsprechers. Die Kanäle 31 ermöglichen einen Luftaustausch zwischen dem ringförmigen Hohlraum 35 und der freien Umgebung des Lautsprechers, weiterhin ermöglichen sie eine schräg nach außen gerichtete Schallabstrahlung.

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I 1 ι · ι

Wie Fig. 2 zeigt, sind insgesamt sechzehn als in Abstrahlungsrichtung ausgeführte Durchgangslöcher ausgebildete Kanäle 31 vorgesehen, deren Durchmesser etwa einem Zehntel des Durchmessers der Tauchspule 21 entspricht. Insgesamt wird dadurch ein relativ breiter Durchlaß zwischen dem ringförmigen Hohlraum 35 und dem schräg außen davorliegenden Außenluftbereich geschaffen. Dies führt zu einer von der Abstrahlung der Membran 2o weitgehend unabhängigen und unbeeinflußten Schallabstrahlung der Einspannung 23 in Richtung der Pfeile 37. Dadurch wird der Schallaustrittskegel des Lautsprechers, dessen Kegelachse in Abstrahlrichtung 22 liegt, entscheidend breiter.

Der Vorsatzkörper 26 ist aus einem steifen Material gefertigt, es sind Maßnahmen getroffen, daß Eigenschwingungen soweit wie möglich unterdrückt werden. Die Anzahl und die Querschnittsabmessungen der Kanäle 31 werden so gewählt, daß die gewünschte Abstrahlwirkung erreicht wird und/oder der gewünschte Verlauf des Schalldruckpegels des Lautsprechers im Hochtonbereich erzielt wird.

Wie Fig. 1 zeigt, erweitert sich die Flanschöffnung des Flansches 24, in dem sich die Membran 2o befindet, konisch nach außen, wobei ein Winkel von 45 Grad auftritt. Wie Fig. 1 zeigt, befinden sich die Kanäle 31 exakt rechtwinklig in Flucht vor der Abschrägung der Flanschöffnung, d.h. die Kanäle 31 befinden sich zwischen zwei Kreisen, von denen der kleinere den Durchmesser der hinteren Flanschöffnung hat und der größere etwa im Durchmesser der größeren Flanschöffnung ausgeführt ist. Dadurch beginnen die Kanäle 31 in Abstrahlrichtung 22 exakt vor dem äußersten Rand der Einspannung 23, wodurch die Funktion der Blende 25 vollständig erhalten bleibt und zugleich die schräge Abstrahlung in Richtung der Pfeile 37 erzwungen wird.

Wie Fig. 1 zeigt, schließt der flache Ring 27 des Vorsatzkörpers 26 bündig mit der Außenfläche des Flansches 24 ab, wodurch ein ästhetisches Aussehen erzielt wird.

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In geänderter Ausbildung der Erfindung sind die Kanäle 31 nicht in einem zusätzlichen Teil wie der Vorsatzkörper 26, sondern im Flansch 24 selbst ausgeführt. Hierzu sind in den Rand der konischen Flanschöffnung Kerben eingearbeitet, die nach innen hin offen sind. Eine als Ringscheibe ausgebildete Blende 25 wird von vorn so in die Flanschöffnung eingesetzt, daß ihr Außenrand die Kerben überbrückt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Kanäle 31 somit von den Kerben im Flansch 24 und dem Außenrand der Blende 25 begrenzt. Die Öffnungen 33, 34 haben dadurch eina von der Kreisform abweichende Form.

Dieses zweite Ausführungsbeispiel hat den Vorzug, daß das für die Blende 25 benötigte Zusatzteil eine ausgesprochen einfache Form hat.

Schließlich ist es möglich, die Blende 25 einstückig mit dem Flansch 24 herzustellen und die Kanäle 31 als schräglaufende Bohrungen im Flansch 24 auszubilden.

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Claims

1 J ~~ -Γ ~ 1 I f · Schutzansprüche

1. Lautsprecher, insbesondere Kalottenlautsprecher, mit

- einer formsteifen Membran,

- einer die Membran randseitig nach aufien fortsetzenden, nachgiebigen Einspannung,

- einem die Einspannung haltenden Lautsprecherflansch und

- einer am Flansch befestigten, von diesem nach innen vorspringenden, im Abstand von der Einspannung und in Abstrahlrichtung des Lautsprechers vor der Einspannung angeordneten, ringförmigen Blende,

gekennzeichnet durch mindestens einen Kanal (31), der zwei Öffnungen (33, 34) verbindet, von denen sich eine (innere Öffnung 33) in dem ringförmigen Hohlraum (35) vor der Einspannung (23) befindet und die andere (äußere Öffnung 34) an der Außenseite des Lautsprechers, außerhalb der Blende (25) vorgesehen ist.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußere Öffnung (34) an der frontseitigen Außenfläche (36) des Lautsprechers und vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Blende (25) befindet.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die innere Öffnung (33) außerhalb eines Kreises befindet, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser der Einspannung (23) entspricht.

4. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (31) etwa in einem Winkel von 45 Grad zur Abstrahlrichtung (22) des Lautsprechers verläuft.

5. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen flachen Ring (27) mit

- einem die Blende (25) bildenden Innenrandbereich und

- einem sich nach außen hieran unmittelbar anschließenden Lochbereich (3o) , in dem als Kanäle (31) mehrere Durchgangslöcher vorgesehen sind.

6. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (24) eine sich in Abstrahlrichtung (22) konisch erweiternde Flanschöffnung hat, und daß sich die innere und die äußere Öffnung (33, 34) zwischen zwei Kreisen befinden, deren Durchmesser den Durchmessern der kegelstumpfförmigen Flanschöffnung entsprechen.

7. Lautsprecher nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Lochbereich (3o) nach außen ein der Befestigung des flachen Rings (27) am Flansch (24) dienender Befestigungsbereich (32) anschließt.

8. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 5 bis I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (24) eine ringförmige, den Befestigungsbereich (32) bündig aufnehmende Ausnehmung aufweist.

9. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am flachen Ring (27) nach innen und in Abstrahlrichtung (22) bogenförmig nach vorn vorspringende Rippen (28) angeordnet sind, die einen konzentrischen Innenring (29) tragen.

0. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (31) im Flansch (24) vorgesehen sind.

1. Lautsprecher nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (31) durch Kerben, die im Flansch (24) ausgeführt sind und durch eine, diese Kerben überbrückende, ringförmige Blende (25) begrenzt sind.