EP0232760B1

EP0232760B1 - Broad band loudspeaker provided with a membrane surface divided into a plurality of parts corresponding to a plurality of frequency bands

Info

Publication number: EP0232760B1
Application number: EP87100806A
Authority: EP
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Pfleiderer
Original assignee: Individual
Current assignee: Pfleiderer Peter Dipl-Ing
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1987-01-21
Publication date: 1991-04-10
Anticipated expiration: 2007-01-21
Also published as: CN87100528A; DE3769162D1; CN1012316B; US4821330A; KR870008485A; JPS6310900A; EP0232760A2; EP0232760A3; DE3603537A1; DE3603537C2; ES2022158B3; KR950011498B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lautsprecher nach dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1.The invention relates to a loudspeaker according to the preamble of patent claim 1.

Alle elektrodynamischen Lautsprecher sind mechanische Schwingsysteme, die durch Eigenwerte wie federkonstante, Masse und Dämpfung gekennzeichnet sind, und deren Membranen durch den Strom eines Verstärkers z.B. mit Hilfe einer Schwingspule zu erzwungenen Schwingungen angeregt werden.All electrodynamic loudspeakers are mechanical vibration systems, which are characterized by their own values such as spring constant, mass and damping, and whose membranes are powered by the current of an amplifier e.g. are forced to vibrate with the help of a voice coil.

Die sich aus diesem Konstruktionsprinzip des elektrodynamischen Wandlers ergebenden prinzipiellen Fehler im Amplituden- und Phasenfrequenzgang können mit dem Verfahren und der Schaltungsanordnung zur Entzerrung von elektrodynamischen, insbesondere elektroakustischen Wandlern nach DE-B-34 18 047 verhindert werden.The fundamental errors in the amplitude and phase frequency response resulting from this design principle of the electrodynamic converter can be, in particular, with the method and the circuit arrangement for the equalization of electrodynamic electroacoustic transducers according to DE-B-34 18 047 can be prevented.

Während die Entzerrung bei Mehrwegelautsprechern im Tief-, Mittel- und Hochtonbereich meßtechnisch und auch nach dem subjektiven Empfinden hervorragende Ergebnisse liefert, treten bei Breitbandlautsprechern im Hochtonbereich wegen der für die Tiefton- oder Baßabstrahlung benötigten Größe der Membranfläche unerwünschte Richtwirkungen in der Schallabstrahlung ein, außerdem wird die Wiedergabequalität durch einen hohen Anteil an Verzerrungen beeinträchtigt.While the equalization of multi-way speakers in the low, medium and high frequency range provides excellent results in terms of measurement technology and also according to the subjective feeling, broadband loudspeakers in the high frequency range have undesirable directivity effects in the sound radiation due to the size of the diaphragm area required for low or bass radiation playback quality is affected by a high level of distortion.

Besonders ungünstig für eine breitbandige Schallabstrahlung sind die ebenen, flachen Membranscheiben, bei denen die Krafteinleitung senkrecht zur Membranfläche erfolgt (Fig 1a). Hier werden neben den durch die Schwingspule eingeleiteten Grundschwingungen durch die Art und Weise der Krafteinleitung gleichzeitig auch Biegeschwingungen erzeugt, deren Energie sich weitgehend in der ganzen Membranfläche verteilt und neben der Grundschwingung immer auch einen Teil Störschall zur Gesamtschallabstrahlung beifügt. Die Normalkraftbeanspruchung ebener Membranen ist meistens sehr klein (Fig 1b, 1c).The flat, flat membrane disks, in which the force is applied perpendicular to the membrane surface, are particularly unfavorable for broadband sound radiation (FIG. 1a). In addition to the fundamental vibrations introduced by the voice coil, the manner in which the force is applied also generates bending vibrations, the energy of which is largely distributed over the entire membrane surface and, in addition to the fundamental vibration, also always adds a part of the noise to the overall sound radiation. The normal force stress on flat membranes is usually very small (Fig. 1b, 1c).

Ist die ebene, flache Breitbandmembran leicht und steif z.B. als Waben- oder Schaumstoffscheibe ausgebildet, erhält man die bereits erwähnte ausgeprägte Richtwirkung in den Höhen. Außerdem entstehen höherfrequente Biegeschwingungen nicht nur bei höherfrequenter Grundschwingung in der ganzen Membranflächen. Sie entstehen auch bei niederfrequenter Grundschwingung und verfälschen den Klang durch Interferenzen.Is the flat, flat broadband membrane light and stiff e.g. designed as a honeycomb or foam disc, you get the already mentioned pronounced directivity in the heights. In addition, higher-frequency bending vibrations do not only occur with higher-frequency fundamental vibrations in the entire membrane area. They also arise with low-frequency fundamental oscillation and distort the sound through interference.

Aber auch wenn die ebene, flache Breitbandmembran "weich" (viskoelastisch) ausgebildet ist, z.B. nach DE-B-31 23 098, wandern bei tieffrequenter Anregung im Membranzentrum höherfrequente Biegewellen bis zur Randeinspannung und teilweise von dort wieder zurück, und sogar bei hochfrequenter Anregung im Zentrum lassen sich die Biegewellen nicht allein auf das Zentrum begrenzen. Sie verteilen sich, vor allem bei höheren Pegeln mit größeren Schwingspulenauslenkungen, auf eine größere Fläche in der weichen Membran, so daß sich auch hier eine akustische Richtwirkung, die zudem noch pegelabhängig ist, nicht ausschließen läßt. Bei sogenannten "weichen" Membranen ergibt sich für Breitbahndübertragungssysteme als zusätzlicher Nachteil, daß praktisch keine tiefehn Baßtöne übertragen werden können. Für einen wirksamen, tiefen Baß müßten sehr große Schwingspulemauslenkungen erfolgen, die neben erhöhten mechanischen Verzerrungen auch wieder unkontrollierte Membranbiegeschwingungen ergeben würden.But even if the flat, flat broadband membrane is "soft" (viscoelastic), for example according to DE-B-31 23 098, with low-frequency excitation in the membrane center, higher-frequency bending waves migrate to the edge clamping and partially from there again back, and even with high-frequency excitation in the center, the bending waves cannot be limited to the center alone. They are distributed, especially at higher levels with larger voice coil deflections, over a larger area in the soft membrane, so that an acoustic directivity, which is also level-dependent, cannot be ruled out here. In so-called "soft" membranes, there is an additional disadvantage for broadband transmission systems that practically no deep bass tones can be transmitted. For an effective, deep bass, very large voice coil deflections would have to take place, which in addition to increased mechanical distortions would also result in uncontrolled membrane bending vibrations.

Bei den heute in der Praxis am weitesten verbreitetem Papier- oder Pappmembranen wird durch die räumliche, konusförmige Schalenform bei dynamischer Schwingungsbelastung die Biegemomentbeanspruchung geringer, dafür steigt die Normalkraftbeanspruchung an (Fig 2a, b, c). Bei den ebenfalls bekannten räumlichen, gewölbt geformten sogenannten NAWI Membranen (NAWI = nicht abwickelbar) verstärkt sich diese Tendenz nochmals, so daß hier die Biegemomentbeanspruchung noch kleiner und die Normalkraftbeanspruchung noch größer werden (Fig 3a, b, c).In today's most widely used paper or cardboard membranes, the spatial, cone-shaped shell shape with dynamic vibration stresses reduces the bending moment stress, but the normal force stress increases (Fig. 2a, b, c). With the also known spatial, domed so-called NAWI membranes (NAWI = cannot be unwound), this tendency is intensified again, so that the bending moment stress becomes even smaller and the normal force stress increases (Fig. 3a, b, c).

Trotzdem gilt auch hier wie bei allen bekannten Breitbandlautsprechern, daß das gesamte Membrangewicht mit dem großen Luftpolster davor der Membranbewegung als Massenträgheit entgegensteht, weil bei allen Frequenzen die Gesamtmembranfläche zum Schwingen erregt werden muß.Nevertheless, as with all known broadband loudspeakers, the entire diaphragm weight with the large air cushion in front of it opposes the diaphragm movement as mass inertia because the entire diaphragm surface must be excited to vibrate at all frequencies.

Wenn die Membrene leicht und steif genug ist, um die Baßwierdergabe ohne allzu große Verformungen zu ermöglichen, führt dies bei den höheren Frequenzen immer dazu, daß die Gesamtfläche im Vielfachen der anregenden Wellenlänge aufgeteilt schwingt. Bei den Höhen entstehen dann auf der ganzen Membranfläche Partialschwingungen (Biegeschwingungen), mit dem Nachteil von Interferenzen und der Richtwirkung. Die bekannten Breitbandlautsprecher mit ebener Membranform (nach Fig 1a) und konusförmiger Membranform (nach Fig 2a) sind hier noch schlechter als die mit NAWI Membranform nach Fig 3a. Für die genannten Membrantypen ist die Schalldruckverteilung über die Membranoberfläche im Baß, in den Mitten und in den Höhen sowie die Partialschwingungen in Fig 9 dargestellt sind.If the membrane is light and stiff enough to allow the bass to be reproduced without too much deformation, the higher frequencies always result in the total area oscillating in multiples of the exciting wavelength. At the heights, partial vibrations (bending vibrations) then occur on the entire membrane surface, with the disadvantage of interference and the directivity. The well-known broadband speakers with flat membrane shape (according to Fig. 1a) and cone-shaped membrane shape (according to Fig. 2a) are even worse here than the NAWI membrane shape according to Fig. 3a. For the membrane types mentioned, the sound pressure distribution over the membrane surface in the bass, in the middle and in the heights as well as the partial vibrations are shown in FIG. 9.

Da bei den bekannten Breitbandlautsprechern nach Fig 2a und Fig 3a der Übergang von der dünnen Membrane auf den ebenfalls dünnen Schwingspulenträger fest und starr ist, werden hier bei dynamischer Beanspruchung immer auch Biegemomente (Partialschwingungen) auf den Schwingspulenträger und die über der Schwingspule sitzende Kalotte geleitet. Die auf den Schwingspulenträger geleiteten Biegeschwingungen verzerren bereits die entstehende mechanische Membrangrundschwingung, die ihrerseits dann nochmals von in der Membranfläche zusätzlich entstehenden Partialschwingungen überlagert wird. Insgesamt entsteht ein hoher Anteil an technischen Verzerrungen im Übertragungssignal.Since the transition from the thin diaphragm to the likewise thin voice coil former is fixed and rigid in the known broadband loudspeakers according to FIGS. 2a and 3a, bending moments (partial vibrations) are always directed to the voice coil former and the calotte seated above the voice coil in the event of dynamic loading. The bending vibrations guided on the voice coil support already distort the mechanical basic membrane vibration which is in turn superimposed by partial vibrations which additionally arise in the membrane surface. Overall, there is a high proportion of technical distortion in the transmission signal.

Bekannter Stand der Technik ist es, die Schallabstrahlung der verschiedenen Frequenzbereiche mit Hilfe von Frequenzweichen auf unterschiedlich große Membranflächen zu verteilen, um die Richtwirkung im jeweiligen Frequenzbereich zu vermeiden. Die Einzelsysteme für spezielle Frequenzbereiche werden außerdem vom Gewicht und der Steifigkeit her so optimiert, daß auch die Partialschwingungen klein bleiben im Verhältnis zur Anregungsfrequenz. Solche Einzelsysteme für den Baß-, Mittel- und Hochtonbereich haben durch die Randeinspannung immer eine gewisse freie Verschiebbarkeit mit einer zugehörigen Wegbegrenzung, die im Hochtonbereich kleine, im Mitteltonbereich größere und für den Baßbereich noch größere Membranauslenkungen zuläßt.Known prior art is to distribute the sound radiation of the different frequency ranges to different sized membrane areas with the help of crossovers in order to avoid the directivity in the respective frequency range. The weight and rigidity of the individual systems for special frequency ranges are also optimized in such a way that the partial vibrations remain small in relation to the excitation frequency. Such individual systems for the bass, mid-range and high-frequency range always have a certain freedom of movement with an associated travel limitation due to the edge clamping, which allows small diaphragm deflections in the high-frequency range, larger in the mid-range range and even greater for the bass range.

Durch DE-A-27 51 700 oder DE-A-29 27 848 ist es außerdem bekannt, eine ebene oder leicht gewölbte Flächenmembran mit nur einem Schwingspulenantrieb in mehrere konzentrische Membranteilflächen für die verschiedenen Frequenzbereiche aufzuteilen. Es ist jedoch nicht möglich, damit die vorstehend beschriebenen akustischen sowie technischen Nachteile zu umgehen.From DE-A-27 51 700 or DE-A-29 27 848 it is also known to convert a flat or slightly curved surface membrane with only one voice coil drive into several concentric partial membrane surfaces for the different frequency ranges. However, it is not possible to circumvent the acoustic and technical disadvantages described above.

Werden Frequenzgemische übertragen, überlagern sich die hochfrequenten Biegeschwingungen der großflächigen Randzone mit den hochfrequenten Grundschwingungen des kleinen Zentrums und ergeben Interferenzen. Auch wenn die Biegemomente in der äußeren Randzone durch konstruktive Maßnahmen klein gehalten werden, in ebenen, flachen Membranen können sie nicht verhindert werden. Durch die große Abstrahlfläche wird ein erheblicher Schallpegel erreicht, und es entsteht doch wieder die akustische Richtwirkung in der Höhenabstrahlung sowie ein hoher Anteil an technischen Verzerrungen im übertragenen Signal.If frequency mixtures are transmitted, the high-frequency bending vibrations of the large surface area overlap with the high-frequency fundamental vibrations of the small center and result in interference. Even if the bending moments in the outer edge zone are kept small by constructive measures, they cannot be prevented in flat, flat membranes. Due to the large radiation area, a considerable sound level is achieved, and yet there is again the acoustic directivity in the high-frequency radiation as well as a high proportion of technical distortions in the transmitted signal.

Je flacher eine Membrane ausgeführt wird, umso biegesteifer muß sie sein. Wenn sie flach ausgeführt wird mit Gelenken, wird sie instabil. Im äußeren Randteil der innen und außen auf Federn gelagerten steifen Scheibe treten deshalb bei dynamischer Beanspruchung zudem noch Kippschwingugen auf, die zusätzliche unkontrollierbare Klangverfälschungen und Verzerrungen erzeugen (Fig 4a, b).The flatter a membrane is, the more rigid it must be. If it is done flat with joints, it becomes unstable. In the outer edge part of the rigid washer, which is supported on springs on the inside and outside, tilting vibrations also occur under dynamic stress, which produce additional uncontrollable sound distortions and distortions (Fig. 4a, b).

Werden Dämpfungsglieder mittig an den einzelnen Scheiben in der Weise angeordnet, wie in der DE-PS 29 27 848 vorgeschlagen wird, so steigt durch die Krafteinleitung am Rand der Scheibe die Kippneigung noch an (Fig 5a, b).If attenuators are arranged centrally on the individual disks in the manner proposed in DE-PS 29 27 848, the tendency to tilt increases due to the introduction of force at the edge of the disk (FIGS. 5a, b).

Wird, wie in der gleichen Anmeldung vorgeschlagen, für kleine Auslenkungen z.B. im Hochtonbereich eine freie Beweglichkeit zugelassen, die nach einer gewissen Wegstrecke endet, ergeben sich bei größeren Auslenkungen innerhalb der Bewegung Stoßbelastungen (vergl. Abb. 4 der DE-B-29 27 848).If, as suggested in the same application, for small deflections e.g. free mobility in the high frequency range, which ends after a certain distance, there are shock loads with larger deflections within the movement (see Fig. 4 of DE-B-29 27 848).

Auch ein Lautsprechersystem, bei dem wie bei der Europäischer Patentanmeldung 0 039 740 der Pappkonus auch für tiefe Frequenzer beweglich mit der Schwingspule verbunden wird und der Antrieb der Membrane im Wesentlichen über ein Luftpolster erfolgt, das über der Schwingspulenabdeckung angeordnet ist, kann nicht die gewünschte Wirkung erzielen. Es ist nur geeignet, die Hochtonabstrahlung z.B. bei einem Baßlautsprecher zu verhindern, ist prinzipiell aber kein Breitbandübertragungssystem.Also a loudspeaker system in which, as with European patent application 0 039 740, the cardboard cone is connected to the voice coil so that it can move even for low frequencies, and the drive of the Membrane essentially takes place via an air cushion, which is arranged above the voice coil cover, cannot achieve the desired effect. It is only suitable to prevent high-frequency radiation, for example with a bass loudspeaker, but is in principle not a broadband transmission system.

In der US-A-2,007,747 wurde bereits ein akustisches Übertragunpssystem beschrieben, bei dem der äußere Membranteil mit NAWI-förmiger Membran und der auf dem Schwingspulenantrieb sitzende innere Membranteil als Kalotte ausgebildet sind und beide Membranteile so aufgeteilt wurden, daß jede Sektion des Systems für einen bestimmten Frequenzbereich besonders geeignet ist. Mit anderen Worten, bei tiefen Frequenzen vibriert das gesamte Membransystem, hingegen bei höheren Frequenzen nur ein kleiner Teil der Membran vibriert. Die verschiedenen Sektionen sind an den Übergangen durch nachgiebiges Material verbunden. Es ist also bekannt, ein Breitbandübertragungssystem zu konstruieren, dessen Schwingsystem in unterschiedliche Frequenzbereiche aufgeteilt ist.An acoustic transmission system has already been described in US-A-2,007,747, in which the outer diaphragm part with NAWI-shaped diaphragm and the inner diaphragm part sitting on the voice coil drive are designed as a spherical cap and both diaphragm parts have been divided so that each section of the system is for one certain frequency range is particularly suitable. In other words, the entire membrane system vibrates at low frequencies, whereas only a small part of the membrane vibrates at higher frequencies. The different sections are connected at the transitions by flexible material. It is therefore known to construct a broadband transmission system whose oscillation system is divided into different frequency ranges.

Dieses System ist allerdings mit dem Mangel behaftet, daß es nicht in der Lage ist, die sogenannten Biepeschwingungen in der Schwingsgule und in den Membranteilen zu vermeiden, d.h Verzerrungen, die aufgrund von Partial- oder Biegeschwingungen erzeugtwerden, zu bedämpfen und ihre Weiterleitung auf die anderen Lautsprecherbauteile zu verhindern.However, this system suffers from the deficiency that it is unable to avoid the so-called bending vibrations in the vibrating beam and in the membrane parts, that is to say to dampen distortions which are generated as a result of partial or bending vibrations and to transmit them to the others To prevent speaker components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Breitbandübertragungssystem zu schaffen, das im Tieftonbereich weitgehend ohne Biegeschwingungen kolbenförmig als Ganzes und im Hochtonbereich weitgehend nur über dem Zentrum der kalottenförmigen Schwingspulenabdeckung schwingt bei gleichzeitiger Reduzierung der Partialschwingungen im äußeren Membranteil, in der Kalotte und in dem Schwingspulenträger.The invention has for its object to provide a broadband transmission system that is piston-shaped as a whole in the low frequency range largely without bending vibrations and largely only over the center of the spherical voice coil cover in the high frequency range while reducing the partial vibrations in the outer membrane part, in the calotte and in the voice coil former.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst.This object is achieved by the features in the characterizing part of the patent claim.

Für solch ein Lautsprechersystem wird keine Frequenzweiche mehr benötigt, die selbst oft schon Verfälschungen des elektrischen Signals erzeugt.A crossover is no longer required for such a loudspeaker system, which itself often already falsifies the electrical signal.

Während sich bei Mehrwegsystemen in Mehrwegelautsprecherboxen Klangverfärbungen ergeben, da sich wegen der rämlichen Trennung der Einzellautsprecher bei einer Veränderung der Hörerposition vor allem in vertikaler Richtung andere winkel für die Überlagerung der hohen Töne mit den Bässen ergeben, entsteht mit dem erfindungsgemäße Breitbandlautsprecher ein von der Position des Hörers zum Lautsprecher unabhängiges Klangbild.While there are sound discolorations in multi-way systems in multi-way speaker boxes, because due to the spatial separation of the individual speakers when changing the position of the listener, especially in the vertical direction, there are different angles for the superposition of the high tones with the bass, the broadband loudspeaker according to the invention creates a different position from the Sound independent of the speaker.

Die erfindungsgemäße Verbindung des mit einer kalottenförmigen Abdeckung versehenen Schwingspulenträgers mit dem äußeren Membranteil wirkt wie ein Gelenk, das bei hohen Frequenzen kleine gegenseitige Verschiebungen zuläßt (Fig 8a), aber bei tiefen Frequenzen praktisch starr ist (Fig 8c). Bei mittleren Frequenzen ergibt sich ein frequenzabhängiger fließender Übergang zwischen den beiden Extremwerten.The connection according to the invention of the voice coil former provided with a spherical cover to the outer membrane part acts like a joint which allows small mutual displacements at high frequencies (FIG. 8a), but is practically rigid at low frequencies (FIG. 8c). At medium frequencies, there is a frequency-dependent smooth transition between the two extreme values.

Dadurch wird erreicht, daß bei hohen Frequenzen nur das kleine Zentrum der Gesamtmembranfläche, die Kalotte, ohne den Nachteil der akustischen Richtwirkung Schall abstrahlt, der äußere Membranteil schwingt nicht mit. Bei tiefen Frequenzen schwingt die Gesamtmembran aus innerem und äußerem Teil gleichartig und kolbenförmig.It is thereby achieved that at high frequencies only the small center of the entire membrane surface, the dome, emits sound without the disadvantage of the acoustic directivity, the outer membrane part does not vibrate. At low frequencies, the entire membrane of the inner and outer part vibrates in the same way and in a piston shape.

Mit Hilfe der vorgeschlagenen Verbindung zwischen dem Schwingspulenträger und dem äußeren als Konus- oder NAWI-Membran ausgebildeten Membranteil wird im ganzen zu übertragenden Frequenzbereich nicht nur die Übertragung von Partialschwingungen erzeugenden Biegemomenten aus dem äußeren Membranbereich in den Schwingungsspulenträger und in die Kalotte, sondern schon ihre Entstehung verhindert. Daraus ergibt sich eine ganz erhebliche Reduzierung von Verzerrungen der Wiedergabe bei elektrodynamischen Breitbandlautsprechern.With the help of the proposed connection between the voice coil former and the outer conical or NAWI membrane part, not only the transmission of bending moments that generate partial vibrations from the outer membrane area into the voice coil former and into the calotte, but also their formation, is achieved in the entire frequency range to be transmitted prevented. This results in a very significant reduction in playback distortion in the case of electrodynamic broadband loudspeakers.

Es ist noch zu erwähnen, daß der erfindungsgemmäße Breitbandlautsprecher mit Hilfe aller gängigen Fertigungseinrichtungen leicht herstellbar ist.It should also be mentioned that the broadband loudspeaker according to the invention can be easily manufactured with the aid of all common manufacturing facilities.

Auch die Vorteile der Lautsprecherentzerrung nach DE-B-34 18 047 werden in Verbindung mit dem von der Frequenz abhängenden wirksamen Massesystem des erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers deutlich.The advantages of loudspeaker equalization according to DE-B-34 18 047 also become clear in connection with the effective mass system of the broadband loudspeaker according to the invention which is dependent on the frequency.

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen und eines konkreten Ausführungsbeispiels für einen Breitbandlautsprecher näher beschrieben.

Fig 1a zeigt den schematischen Aufbau eines bekannten Flachmenbranwandlers,
Fig 1b das statische System und die Belastung,
Fig 1c die Beanspruchungsart.
Fig 2a zeigt den schematischen Aufbau eines bekannten Wandlers mit konusförhmiger Membran,
Fig 2b das statische System und die Belastung,
Fig 2c die Beanspruchungsart.
Fig 3a zeigt den schematischen Aufbau eines bekannten Wandlers mit NAWI Membran,
Fig 3b das statische System und die Belastung,
Fig 3c die Beanspruchungsart.
Fig 4a zeigt einen Breitbandlautsprecher nach DE-A-27 51 700,
Fig 4b das statische System, die Belastung, die Verformung und die Beanspruchungsart.
Fig 5a zeigt einen Breitbandlautsprecher nach DE-A-29 27 848,
Fig 5b das statische System, die Belastung, die Verformung und die Beanspruchungsart.
Fig 7a zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers mit Konusmembrane,
Fig 7b zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers mit NAWI Membrane,
Fig 7c zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers mit konusförmigem Formteil,
Fig 7d zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers mit räumlich gewölbtem Formteil.
Fig 8a zeigt das statische System des erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers in der Ausführung mit NAWI Membran bei Hochtonbelastung,
Fig 8b die Beanspruchungsart bei Hochtonbelastung,
Fig 8c zeigt das statische System des erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers in der Ausführung mit NAWI Membran bei Tieftonbelastung,
Fig 8d die Beanspruchungsart bei Tieftonbelastung.
Fig 9 zeigt schematisch die Schalldruckverteilung an der Membranoberfläche über den Querschnitt des Membrandurchmessers bei einem bekannten Wandler nach Fig 3a bei tiefen, mittleren und hohen Frequenzen. In dieser Kurve sind die Größe und die Verteilung der Grundschwingung als ausgezogene Linie dargestellt, die Maxima und Minima der Partialschwingungen als gestrichelte Linie.
Fig 10 zeigt schematisch die Schalldruckverteilung an der Membranoberfläche über den Querschnitt des Membrandurchmessers bei dem erfindungsgemäßen Wandler nach Fig 7b bei tiefen, mittleren und hohen Frequenzen. In dieser Kurve sind die Größe und die Verteilung der Grundschwingung als ausgezogene Linie dargestellt, die Maxima und Minima der Partialschwingungen als gestrichelte Linie.
Fig 11 zeigt den mitting und 30 Grad außermittig gemessenen Frequenzgang an einem bekannten Breitbandlautsprecher nach Fig 3a.
Fig 12 zeigt den mittig und 30 Grad außermittig gemessenen Frequenzgang eines erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers, der im übrigen wie der dem Kurvenverlauf nach Fig 11 zugrundeliegende Lautsprecher aufgebaut ist.
Fig 13 zeigt schematisch den mittig und 30 Grad außermittig gemessenen Frequenzgang eines erfindungsgemäßen Wandlers nach Fig 7b in Verbindung mit der elektronischen Entzerrung nach DE-PS 34 18 047.8.
Fig 14 zeigt schematisch die mitting gemessenen Frequenzänge an zwei erfindungsgemäßen Wandlern nach Fig 7b mit gleichen Außendurchmessern, aber einmal mit Schwingspulendurchmesser 19 mm und einmal mit Scwhingspulendurchmesser 25 mm und der entsprechenden Abdeckkalotte.
Fig 15 zeigt, wie sich im Hochtonbereich die erfindungsgemäße Verbindung zwischen äußerem Membranteil und Schwingspulenträger verformt.
Fig 16 zeigt verschiedene Ausführungen a bis k der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen dem äußeren Membranteil und dem Schwingspulenträger.

The invention is described in more detail below with the aid of schematic drawings and a specific exemplary embodiment for a broadband loudspeaker.

1a shows the schematic structure of a known flat membrane converter,
1b the static system and the load,
Fig. 1c the type of stress.
2a shows the schematic structure of a known transducer with a conical membrane,
2b the static system and the load,
Fig. 2c the type of stress.
3a shows the schematic structure of a known converter with NAWI membrane,
3b the static system and the load,
Fig. 3c the type of stress.
4a shows a broadband loudspeaker according to DE-A-27 51 700,
Fig. 4b, the static system, the load, the deformation and the type of stress.
5a shows a broadband loudspeaker according to DE-A-29 27 848,
Fig. 5b, the static system, the load, the deformation and the type of stress.
7a shows the schematic structure of the broadband loudspeaker according to the invention with a cone diaphragm,
7b shows the schematic structure of the broadband loudspeaker according to the invention with NAWI membrane,
7c shows the schematic structure of the broadband loudspeaker according to the invention with a conical shaped part,
7d shows the schematic structure of the broadband loudspeaker according to the invention with a spatially curved molded part.
8a shows the static system of the broadband loudspeaker according to the invention in the version with NAWI membrane with high-frequency exposure,
8b the type of stress with high-frequency exposure,
8c shows the static system of the broadband loudspeaker according to the invention in the version with NAWI membrane with low-frequency loading,
Fig. 8d the type of stress at low-frequency exposure.
FIG. 9 schematically shows the sound pressure distribution on the membrane surface over the cross section of the membrane diameter in a known transducer according to FIG. 3a at low, medium and high frequencies. In this curve, the size and distribution of the fundamental wave are shown as a solid line, the maxima and minima of the partial waves as a dashed line.
10 schematically shows the sound pressure distribution on the membrane surface over the cross section of the membrane diameter in the transducer according to the invention according to FIG. 7b at low, medium and high frequencies. In this curve, the size and distribution of the fundamental wave are shown as a solid line, the maxima and minima of the partial waves as a dashed line.
11 shows the frequency response measured in the middle and 30 degrees off-center on a known broadband loudspeaker according to FIG. 3a.
FIG. 12 shows the frequency response of a broadband loudspeaker according to the invention, measured centrally and 30 degrees off-center, which is otherwise constructed like the loudspeaker on which the curve according to FIG. 11 is based.
13 shows schematically the frequency response measured centrally and 30 degrees off-center of a converter according to the invention according to FIG. 7b in connection with the electronic equalization according to DE-PS 34 18 047.8.
14 schematically shows the mean measured frequency length on two transducers according to the invention according to FIG. 7b with the same outside diameters, but once with a voice coil diameter of 19 mm and once with a voice coil diameter of 25 mm and the corresponding cover cap.
15 shows how the inventive range is in the high-frequency range Deformed connection between outer membrane part and voice coil former.
16 shows different designs a to k of the connection according to the invention between the outer membrane part and the voice coil former.

In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende, an sich bekannte Elemente oder Größen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Diese Bezeichnungen bedeuten:In the figures, the same or corresponding, known elements or sizes are provided with the same reference numerals. These names mean:

1 Schwingspulenträger, 2 Abdeckung des Schwingspulentägers vorzugsweise in Kalottenform, 3 NAWI Membranform, 4 Konusmembranform, 5 Randsicke, 7 elektrische Zuleitung zur Schwingspule, 8 Polplatte, 9 Schwingspule, 10 Magnet, 11 Lautsprecherkorb, 12 Zentrierspinne, 13 räumlich gewölbtes Formteil, 14 räumlich konusförmiges Formteil, P durch die Schwingspule und den Erregestrom erzeugte Kraft auf den Schwingspulenträger, p der Bewegung entgegengerichtete Massenträgheit, F federnde Einspannung, N Normalkraft in Querschnittsrichtung, Q Querkraft senkrecht zur Querschnittsrichtung, M Biegemoment senkrecht zur Querschnittsrichtung, SD Schwingungsdämpfungselement, V Verschieblichkeit über Verformung, D äußerer Membrandurchmesser, H räumliche Bauhöhe des äußeren Membranteils.1 voice coil former, 2 cover of the voice coil former, preferably in the form of a spherical cap, 3 NAWI membrane form, 4 cone membrane form, 5 edge bead, 7 electrical supply line to the voice coil, 8 pole plate, 9 voice coil, 10 magnet, 11 loudspeaker basket, 12 centering spider, 13 spatially curved molded part, 14 spatially conical Molded part, P force generated by the voice coil and the excitation current on the voice coil support, p mass inertia opposing the movement, F resilient clamping, N normal force in the cross-sectional direction, Q transverse force perpendicular to the cross-sectional direction, M bending moment perpendicular to the cross-sectional direction, SD vibration damping element, V displaceability via deformation, D outer membrane diameter, H spatial height of the outer membrane part.

In den Figuren 7a und 7b sind zwei Hälften von Lautsprechern jeweils im Schnitt durch die Symmetrieachse schematisch dargestellt, welche die erfindungsgemäße Verbindung 6 zwischen dem Schwingspulenträger 1 und dem äußeren Membranteil 3 bzw. 4 aufweisen. Dabei besteht der äußere Membranteil 4 nach Fig 7a aus einer Konusmembrane und der äußere Membranteil 3 nach Fig 7b aus einer NAWI-Membrane. Das Magnetsystem, der Schwingspulenträger mit Schingspule, Kalotte und Zentrierspinne sowie der Lautsprecherkorb sind in konventioneller Weise ausgebildet und bedürfen keiner weiteren Erwähnung.FIGS. 7a and 7b schematically show two halves of loudspeakers each in section through the axis of symmetry, which have the connection 6 according to the invention between the voice coil former 1 and the outer membrane part 3 and 4, respectively. The outer membrane part 4 according to FIG. 7a consists of a cone membrane and the outer membrane part 3 according to FIG. 7b consists of a NAWI membrane. The magnet system, the voice coil former with voice coil, calotte and centering spider as well as the loudspeaker basket are designed in a conventional manner and do not require any further mention.

Das Verbindungs- oder Koppelelement 6 zwischen dem durch die Kalotte 2 abgedeckten Schwingspulenträger 1 und dem äußeren Membranteil 3 bzw. 4 besteht aus einem elastischen Material mit hoher innerer Reibung. Spezielle Ausführungsbeispiele werden noch anhand der Figuren 16 vorgestellt. Hohe Tonfrequenzen, die nur über die Kalotte abgestrahlt werden, werden praktisch überhaupt nicht auf den äußeren Membranteil übertragen und können dort folglich auch keine Partialschwingungen auslösen. Sollten jedoch bei extremer dynamischer Belastung trotzdem Partialschwingungen angeregt werden, dann wirkt die innere Reibung des Verbindungselements 6 als Dämpfung für diese Schwingungen. Das Verbindungselement 6 wirkt aber auch als Dämpfung für Biegeschwingungen im Schwingspulenträger 1 und in der Kalotte 2.The connecting or coupling element 6 between the voice coil bobbin 1 covered by the cap 2 and the outer membrane part 3 or 4 consists of an elastic material with high internal friction. Special exemplary embodiments are also presented with reference to FIGS. 16. High sound frequencies, which are only emitted via the dome, are practically not transmitted at all to the outer part of the membrane and consequently cannot trigger any partial vibrations there. However, should partial vibrations be excited despite extreme dynamic loading, then the internal friction of the connecting element 6 acts as damping for these vibrations. The connecting element 6 also acts as damping for bending vibrations in the voice coil former 1 and in the calotte 2.

Bei tiefen Frequenzen im Baßbereich verhält sich das Verbindungselement 6 wie eine starre Verbindung zwischen dem Schwingspulenträger 1 und dem äußeren Membranteil 3 bzw. 4. Die niederfrequenten Schwingungen werden daher voll vom Schwingspulenträger 1 auf den äußeren Membranteil 3 bzw. 4 übertragen, ohne Biegemomente zu erzeugen.At low frequencies in the bass range, the connecting element 6 behaves like a rigid connection between the voice coil former 1 and the outer membrane part 3 or 4. The low-frequency vibrations are therefore fully transmitted from the voice coil former 1 to the outer membrane part 3 or 4, without generating bending moments .

Die erfindungsgemäße Verbindung des Schwingspulenträgers mit dem äußeren Membranteil wirkt wie ein Gelenk, das bei hohen Frequenzen kleine Verschiebungen zuläßt (Fig 8a), aber bei tiefen Frequenzen unverschieblich ist (Fig 8c). Bei mittleren Frequenzen ergibt sich ein frequenzabhängiger, fließender Übergang zwischen beiden Extremzuständen.The connection according to the invention of the voice coil bobbin to the outer membrane part acts like a joint which allows small displacements at high frequencies (FIG. 8a), but is immovable at low frequencies (FIG. 8c). At medium frequencies there is a frequency-dependent, smooth transition between the two extreme states.

Analog zu den Darstellungen in den Figuren 7a und 7b zeigen die Figuren 7c und 7d als weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei Hälften von Breitbandlautsprechern im Schnitt. Die Ausführungsformen nach Fig 7c und Fig 7d weisen einen vergleichsweise langen Schwingspulenträger 1 auf, dessen Übergang in die abschließende Kalotte 2 schon beinahe die durch die Randsicke 5 aufgespannte Ebene erreicht. Entsprechend verlängert ist auch das Verbindungselement 6. Der durch den äußeren Umfang des Verbindungselements, die Membran und die genannte Ebene begrenzte Raum ist durch einen Formkörper 13 bzw. 14 ausgefüllt, der aus einem leichten, aber möglichst steifen Material wie beispielsweise aufgeschäumtem Polygstyrol oder einer Wabenkonstruktion besteht.Analogously to the representations in FIGS. 7a and 7b, FIGS. 7c and 7d show, as further exemplary embodiments of the invention, two halves of broadband loudspeakers in section. The embodiments according to FIGS. 7c and 7d have a comparatively long voice coil former 1, the transition of which into the closing calotte 2 almost reaches the plane spanned by the edge bead 5. Extended accordingly is also the connecting element 6. The space delimited by the outer circumference of the connecting element, the membrane and the plane mentioned is filled by a molded body 13 or 14, which consists of a light but as rigid as possible material such as foamed polygstyrene or a honeycomb construction.

Wenn man mit einem kleinen Ohrsonden Elektret Mikrofon an der Oberfläche der schwingenden Membrane entlangfährt, kann man sehr schnell und genau das Schwingungsverhalten der Gesamtmembran sowie innerhalb der schwingenden Membran die Verteilung der Maxima und Minima der Partialschwingungen darstellen.If you drive along the surface of the vibrating membrane with a small ear probe electret microphone, you can very quickly and accurately show the vibration behavior of the entire membrane and within the vibrating membrane the distribution of the maxima and minima of the partial vibrations.

Dies ist in Fig 9 für einen bekannten Wandler nach Fig 3a dargestellt, und man kann sehen, daß sich nicht nur bei den tiefen, sondern auch bei den mittleren und hohen Frequenzen die Schallabstrahlung über die ganze Fläche verteilt und die Partialschwingungen (durch Biegemomente) außerdem einen hohen Anteil an der Schallabstrahlung haben.This is shown in FIG. 9 for a known transducer according to FIG. 3a, and it can be seen that the sound radiation is distributed over the entire surface and also the partial vibrations (by bending moments) not only at the low but also at the medium and high frequencies have a high proportion of sound radiation.

In Fig 10 ist diese Schalldruckverteilung für einen erfindungsgemäßen Wandler mit NAWI Membrane dargestellt, und es ergibt sich nicht nur bei den tiefen, mittleren und hohen Frequenzen die richtige, der Frequenz entsprechende Abstrahlfläche, die die unerwünschten akustischen Richtwirkungen vermeidet, auch die Partialschwingungen sind über die gesamte Membranfläche stark reduziert. Sinngemäß gilt das auch für die anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Breitbandlautsprechers nach Fig 7a, c, d.This sound pressure distribution for a transducer according to the invention with NAWI membrane is shown in FIG. 10, and it is not only the correct radiation surface that corresponds to the frequency that avoids the undesirable acoustic directivity effects at the low, medium and high frequencies, but also the partial vibrations are above that entire membrane area greatly reduced. This also applies analogously to the other embodiments of the broadband loudspeaker according to the invention according to FIGS. 7a, c, d.

Durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen Schwingspulenträger und dem äußeren Membranteil werden ausschließlich Normalkräfte in den äußeren Membranteil eingeleitet. Das Membranmaterial selbst kann durch den Elastizitätsmodul sowie durch die innere Dämpfung Normalkräfte gut verarbeiten.Through the connection according to the invention between the voice coil former and the outer membrane part, only normal forces are introduced into the outer membrane part. The membrane material itself can process normal forces well thanks to the modulus of elasticity and the internal damping.

Außerdem sind Frequenzabhängige Normalkraftbelastungen innerhalb des Membranmaterials bedeutungslos, während Biegeschwingungen in der Membran beträchtlich zur akustischen Schallabstrahlung beitragen und das Signal verfälschen.In addition, frequency-dependent normal force loads within the membrane material are meaningless, while bending vibrations in the membrane contribute significantly to acoustic sound radiation and distort the signal.

Im Gegensatz zu ebenen, flachen Breitbandmembranen, die von Anfang an auf Biegung beansprucht werden und, durch den Elastizitätsmodul des Materials und das Trägheitsmoment des Querschnitts bedingt, immer Biegeschwingungen zulassen müssen, werden bei der erfindungsgemäßen Verbindung nur Normalkräfte in den Querschnitt des äußeren Membranteils eingeleitet, die zudem nur bis zu dem Punkt wirksam werden, wo die eingeleitele Energie durch Wärme vernichtet ist.In contrast to flat, flat broadband membranes, which are subjected to bending from the start and, due to the modulus of elasticity of the material and the moment of inertia of the cross section, must always allow bending vibrations, only normal forces are introduced into the cross section of the outer membrane part in the connection according to the invention, which are only effective to the point where the energy introduced is destroyed by heat.

Durch die trichterförnnige Ausbildung des äußeren Membranteils (dargestellt in Fig 8a und Fig 8c) als Konus- oder NAWI-Membran mit der Bauhöhe H vom unteren Übergang in den Schwingspulenträger und den oberen Übergang über die Sicke in den Lautsprecherkorb wird ein auf Kippen unempfindliches räumliches Schalen- oder Formtragwerk erhalten, im Gegensatz zur ebenen, flachen Breitbandmembran nach Fig 4a, b und Fig 5a, b mit geringer Bauhöle und großer Kippneigung der Membranteile.Due to the funnel-shaped design of the outer membrane part (shown in Fig. 8a and Fig. 8c) as a cone or NAWI membrane with the height H from the lower transition into the voice coil former and the upper transition via the bead into the loudspeaker basket, a spatial shell that is insensitive to tilting becomes - In contrast to the flat, flat broad-band membrane according to FIGS. 4a, b and 5a, b, the structure or structure is preserved with a small constructional cavity and a large tendency of the membrane parts to tilt.

Auch bei den üblichen Frequenzgangmessungen 1 m vor denn Lautsprecher in Achse und 30 Grad außermittig lassen sich die Verbesserungen durch die erfindungsgemäße Verbindung der Mambranteile aufzeigen.Even with the usual frequency response measurements 1 m in front of loudspeakers in the axis and 30 degrees off-center, the improvements can be demonstrated by the connection of the Mambr portions according to the invention.

Während sich bei einem konventionellen LAutsprecher nach Fig 3a der Schalldruck mittig und außermittig deutlich in den Höhen unterscheidet (Fig 11), verschwindet dieser Unterschied bei einem Lautsprecher, der bei sonst gleicher AusfuPhrung die erfindungsgemäße Verbibdubg zwischen dem Schwingspulenträger und dem äußeren Membranteil aufweist (Fig 12).3a, the sound pressure differs significantly in the heights in the center and off-center (Fig. 11), this difference disappears in the case of a loudspeaker which, with the same design, has the verbubdubg according to the invention between the voice coil former and the outer membrane part (Fig. 12) ).

Zwar wird der Schalldruck in den H¨hen durch diese Maßnahme in der Achse geringer, was man bei oberflächlicher Betrachtung als einen geringeren Wirkungsgrad bezeichnen könnte, doch bei genauerer Untersuchung kann nachgewiesen werden, daß damit nur die Partialschwingungen im äußeren Membranteil keinen Anteil mehr zur Schallabstrahlung beitragen können, wodurch die technische Übertragungsgualität zunimmt und durch die begrenzte Flächenabstrahlung im Hochtonbereich die Richtwirkung verschwindet. Wenn der partialschwingungsfreie, verminderte Pegel in Höhen durch vermehrte elektrische Leistungszuführung wieder ausgeglichen wird, steigt auch der außermittige Pegel mit auf das richtige Maß, und man bekommt obendrein noch die räumlich richtige Verteilung der akustischen Schallenergie.It is true that the sound pressure in the heights is reduced by this measure in the axis could indicate a lower efficiency, but a closer examination can show that only the partial vibrations in the outer membrane part can no longer contribute to the sound radiation, which increases the technical quality of transmission and the directivity disappears due to the limited area radiation in the high frequency range. If the partially vibration-free, reduced level is compensated for at higher altitudes by increasing the electrical power supply, the off-center level also rises to the right level, and on top of that you get the correct spatial distribution of the acoustic sound energy.

In Fig 14 wird gezeigt, wie auch durch konstruktive Maßnahmen wie die Flächenveränderungen der direkt auf der Schwingspule sitzenden kalottenförmigen Abdeckung im Verhältnis zu einem gleichbleibenden Gesamtmembrandurchmesser der Frequenzgang beeinflußt werden känn. Während die größere Kalotte im'unteren Hochtonbereich lauter und im oberen Hochtonbereich leiser ist und schon wieder etwas bündelt, ist die kleinere Kalotte im unteren Hochtonbereich leiser, aber im oberen Hochtonbereich lauter und bündelt auch weniger.FIG. 14 shows how the frequency response can also be influenced by constructive measures such as the changes in area of the dome-shaped cover sitting directly on the voice coil in relation to a constant overall membrane diameter. While the larger dome is louder in the lower high-frequency range and quieter in the upper high-frequency range and bundles again, the smaller dome is quieter in the lower high-frequency range, but louder in the upper high-frequency range and also bundles less.

Die Breite und Dicke der erfindungsgemäßen frequenzabhängig nachgiebigen Verbindung wirkt im Hochtonbereich als Randeinspannung V für Kalotte und Schwingspulenträger sowie im Frequenzbereich darunter als frequenzabhängiger Übertrager von Schwingungen auf den äußeren Membranteil. Zwischen einer großen Dicke der Verbindung, was einer weichen Kalotteneinspannung entspricht, die erst bei ganz tiefen Frequenzen zu einer starren Verbindung mit dem äußeren Membranteil wird, und einer kleinen Dicke der Verbindung, was einer relativ harten Kalotteneinspannung entspricht, die schon bei mittleren Frequenzen zu einer festen Verbindung mit dem äußeren Membranteil führt, ist ein Kompromiß anzustreben. Auch bei gleicher Dicke, aber größerer Breite in der Ausführung der Verbindung zwischen Kalotte und dem äußeren Membranteil verändern sich die Übertragungseigenschaften entsprechend.The width and thickness of the frequency-dependent flexible connection according to the invention acts in the high frequency range as edge clamping V for the calotte and voice coil former and in the frequency range below as a frequency-dependent transducer of vibrations on the outer membrane part. Between a large thickness of the connection, which corresponds to a soft dome clamping, which only becomes a rigid connection to the outer membrane part at very low frequencies, and a small thickness of the connection, which corresponds to a relatively hard dome clamping, which becomes one even at medium frequencies a firm connection with the outer membrane part leads to a compromise. Change the connection between the spherical cap and the outer membrane part even if the thickness is the same but the width is greater the transmission properties accordingly.

Aber auch die Eigenschaften als Dämpfer für die Partialschwingungen in der Kalotte, in dem äußeren Membranteil und in dem Schwingspulenträger hängen von der Breite und der Dicke der erfindungsgemäßen Verbindung ab. Auch eine eventuelle Vordehnung des Materials kann berücksichtigt werden.However, the properties as dampers for the partial vibrations in the calotte, in the outer membrane part and in the voice coil former also depend on the width and the thickness of the connection according to the invention. Any pre-stretching of the material can also be taken into account.

Wenn die erfindungsgemäße Verbindung zwischen dem Schwingspulenträger und dem äußeren Membranteil rein elastisch ausgeführt werden würde, würden sich von der Frequenz abhängige Schwingungszustände ergeben, in denen die beiden Membranteile je nach Massenverteilung einmal in gleicher Phase, aber auch gegenphasig zueinander schwingen könnten.If the connection according to the invention between the voice coil former and the outer membrane part were made purely elastic, frequency-dependent vibration states would result in which the two membrane parts could vibrate in the same phase, but also in opposite phases, depending on the mass distribution.

Um dies zu vermeiden, muß die Verbindung so gestaltet werden, daß sie nur im Hochtonbereich nachgiebig ist und auch nur kleine Auslenkungen der beiden Membranteile ohne freie Verschieblichkeit V gegeneinander zuläßt. Bei niedrigeren Frequenzen muß die Verbindung ohne Verschieblichkeit sein. Dies kann durch die Wahl der Materialien und die Ausführungsform der Verbindung erreicht werden.In order to avoid this, the connection must be designed in such a way that it is only flexible in the high frequency range and also only allows small deflections of the two diaphragm parts without free movement V relative to one another. At lower frequencies, the connection must have no mobility. This can be achieved through the choice of materials and the design of the connection.

Auch eine elektronischen Entzerrung nach dem DE-B-34 18 047 kann zu der erwünschten Wirkungsweise der Verbindung einen Beitrag leisten. Die z.B. im Hochtonbereich erhöhte elektrische Leistungszuführung kann die für die kleinen Auslenkungen V erforderliche Verformungsenergie liefern.Electronic equalization according to DE-B-34 18 047 can also contribute to the desired mode of operation of the connection. The e.g. electrical power supply increased in the high frequency range can supply the deformation energy required for the small deflections V.

Diese Energie wird durch die Konstruktionsform der erfindungsgemäßen Verbindung aber nicht in den äußeren Membranteil geleitet, sondern innerhalb der Verbindung aufgearbeitet, in Wärme umgesetzt. Diese erhöhte Energiezuführung fällt im Mitteltonbereich bereits stark ab und ist im Baßbereich nicht mehr wirksam.However, this energy is not conducted into the outer membrane part by the design of the connection according to the invention, but is worked up within the connection and converted into heat. This increased energy supply already drops sharply in the mid-range and is no longer effective in the bass range.

Alle konstruktiven Maßnahmen wie das Verändern der Steifigkeit der elastischen Randeinspannung des äußeren Membranteils am Lautsprecherkorb, der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen dem äußeren Membranteil und dem Schwingspulenträger, die Gesamtsteifigkeit des äußeren Membranteils sowie seines Gewichts stellen konstruktive Mittel zur Entzerrung des Breitbandlautsprechers dar, die soweit wie möglich genutzt werden sollten, um einen linearen Frequenzgang zu erzielen.All constructive measures such as changing the rigidity of the elastic edge clamping of the outer membrane part on the speaker cage, the connection according to the invention between the outer Membrane part and the voice coil support, the overall rigidity of the outer membrane part and its weight represent constructive means for equalizing the broadband loudspeaker, which should be used as far as possible to achieve a linear frequency response.

Die erfindungsgemäße Verbindung soll überwiegend Normalkräfte aus dem Schwingspulenträger als Normalkräfte in den äußeren Membranteil einleiten. Für die erfindungsgemäße Verbindung wirken die Normalkräfte aus dem Schwingspulenträger als Querkraftbeanspruchung. Diese Beanspruchung auf Scherfestigkeit (Fig 15) ist langzeitbeständiger als eine Beanspruchung auf Zug und Druck.The connection according to the invention should predominantly introduce normal forces from the voice coil former as normal forces into the outer membrane part. For the connection according to the invention, the normal forces from the voice coil former act as a shear load. This stress on shear strength (Fig. 15) is more durable than stress on tension and compression.

Vorzugsweise soll eine Verbindung mit rechteckigem Querschnitt Verwendung finden, die entweder direkt am Schwingspulenträger befestigt wird oder an einer wärmeisolierenden Schicht, die ihrerseits wieder auf dem wärmeleitenden Schwingspulenträger festgemacht ist. Die Verbindung kann zusätzlich auch an dem äußeren Membranteil festgeklebt oder sogar aufvulkanisiert werden. Die Fig 16 zeigt eine Reihe von Möglichkeiten für die Ausbildung des Verbindungselements 6.A connection with a rectangular cross section should preferably be used, which is either attached directly to the voice coil former or to a heat-insulating layer, which in turn is fastened on the heat-conductive voice coil former. The connection can also be glued to the outer membrane part or even vulcanized. 16 shows a number of possibilities for the formation of the connecting element 6.

Eine Alternative ist, die Verbindung über dem Schwingspulenträger schon stark vorgedehnt aufzubringen, um Resonanzen durch den Anpreßdruck noch wirksamer zu verhindern. Es ist auch möglich, über den unteren Rand des äußeren Membranteils ein elastisches Band zu spannen, um die Membran an die erfindungsgemäße Verbindung zu drücken (Fig 16).An alternative is to apply the connection over the voice coil former in a very pre-stretched manner in order to more effectively prevent resonances due to the contact pressure. It is also possible to stretch an elastic band over the lower edge of the outer membrane part in order to press the membrane against the connection according to the invention (FIG. 16).

Auch andere Ausführungen statt rechteckiger Querschnitte sind möglich, z.B. runde oder ovale Querschnitte oder eine Nut und Feder-Ausführung. Die Verbindung kann in einem Stück oder in zwei getrennten Teilstücken ausgebildet werden, wobei die getrennten Teilstücke auch für unterschiedliche Kennwerte wie z.B. optimale Normalkraftübertragung und optimale Schwingungsdämpfung ausgebildet sein können. Die Verbindung kann aufgeklebt oder auch nur aufgezogen sein. Ebenso können nachgiebig bleibende Klebemassen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung benutzt werden.Other versions instead of rectangular cross sections are also possible, for example round or oval cross sections or a tongue and groove version. The connection can be formed in one piece or in two separate sections, the separate sections also being able to be designed for different characteristic values, such as, for example, optimal normal force transmission and optimal vibration damping. The connection can be glued on or just pulled open. Likewise, flexible adhesives can remain can be used to produce the compound of the invention.

Als Material für die erfindungsgemäße Verbindung können Gummi, Neoprene, PVC, Silikon oder ähnliche Elastomere Verwendung finden. Die elastischen und die dämpfenden Eigenschaften der Elastomere werden in ihrem Grundverhalten durch die Molekülstruktur vorgegeben, sie können aber durch den Grad der Vernetzung der Moleküle und durch die Art und Menge der Füll- und Verstärkungsstoffe zusätzlich noch weiter optimiert werden. Gut geeignet wegen ihrer hohen Dämpfung sind unter anderen z.B.Rubber, neoprene, PVC, silicone or similar elastomers can be used as the material for the connection according to the invention. The basic behavior of the elastic and the damping properties of the elastomers is determined by the molecular structure, but they can be further optimized by the degree of cross-linking of the molecules and the type and amount of fillers and reinforcing materials. Well suited because of their high damping are e.g.

Epichlorhydrinkautschuk (ECO), Polynorborenkautschuk (PNR), Polyakrylatkautschuk (ACM) oder auch Butylkautschuk (IIR).Epichlorohydrin rubber (ECO), polynorborene rubber (PNR), polyacrylate rubber (ACM) or butyl rubber (IIR).

Mittlere Vernetzungsgrade der Molekülketten haben sich als vorteilhaft erwiesen.Average degrees of crosslinking of the molecular chains have proven to be advantageous.

Gute Füll- und Verstärkungsstoffe zur Dämpfung, die auch in weiten Temperaturbereichen ein gleiches physikalisches Verhalten gewährleisten sind z.B. Graphit oder Quarzmehl.Good fillers and reinforcing materials for damping, which ensure the same physical behavior even in wide temperature ranges, e.g. Graphite or quartz flour.

Der Einsatz von Mischprodukten mit teilweise elastischem, teilweise plastischem Material mit oder ohne Armierung durch Fasern ist ebenso möglich wie die Verwendung von Schläuchen mit plastisch verformbarem Inhalt. Auch Balsaholz oder Schaumstoffe haben die Eigenschaft, hochfrequente Schwingungen gut zu absorbieren und tieffrequente Schwingungen ohne Verluste weiterzuleiten. Es kann Material Verwendung finden, das in allen drei Achsen gleiche, aber auch unterschiedliche Kennwerte für Dehnung, Steifigkeit, Verformbarkeit und Dämpfung hat.The use of mixed products with partly elastic, partly plastic material with or without reinforcement by fibers is possible as well as the use of hoses with plastically deformable content. Balsa wood or foams also have the property of absorbing high-frequency vibrations well and transmitting low-frequency vibrations without losses. It can be used material that has the same, but also different parameters for elongation, rigidity, deformability and damping in all three axes.

Die Verbindung des Schwingspulenträgers mit der kalottenförmigen Abdeckung ist fest und starr auszubilden, die Kalotte selbst vorzugsweise aus Metall zur besseren Wärmeableitung. Der Kleber zwischen Kalotte und Schwingspulenträger ist ebenfalls vorzugsweise gut wärmeleitend.The connection of the voice coil bobbin to the dome-shaped cover is rigid and rigid, the dome itself preferably made of metal for better heat dissipation. The adhesive between the calotte and the voice coil former is also preferably a good conductor of heat.

Der äußere Membranteil kann am Außenrand rund oder oval sein, der Übergang zum Schwingspulenträger am Innenrand ist aber rund.The outer membrane part can be round or oval on the outer edge, but the transition to the voice coil former on the inner edge is round.

Claims

1. Wideband loudspeaker with a diaphragm area divided into part areas for various frequency ranges, in which the inner diaphragm part (2) consists of a moving-coil cover firmly connected to the moving-coil carrier (1) and the outer diaphragm part (3, 4, 13, 14) constructed as conical diaphragm, as NAWI diaphragm or as moulded body which is planar in the front and has a boundary in the rear in the form of a conical or NAWI diaphragm is coupled via a frequency-dependently resilient connection (6) to the inner diaphragm part (2), the elasticity of the connection being selected in such a manner that at high sound frequencies the outer diaphragm part remains at least approximately at rest, whilst at lower sound frequencies the frequency-dependently resilient connection connects the outer diaphragm part at least almost rigidly with the inner diaphragm part and there is a continuous transition at medium sound frequencies, and the outer diaphragm part (3, 4, 13, 14) being spatially constructed with a certain minimum height (H) in relation to its largest diameter so that, as spatial shell support structure or moulded part, it is not stressed for bending or tilting moments but only for normal force, characterized in that

- the outer diaphragm part (3, 4, 13, 14) is constructed at its narrowest point with an area which, forming an intermediate space, overlaps the moving-coil carrier (1),

- as frequency-dependently resilient connection (6), an annular connecting element is arranged in the intermediate space between the overlapping area of the outer diaphragm part (3, 4, 13, 14) and the moving-coil carrier (1),

- the connecting element (6) consists of an elastic material with a high internal friction and damps high-frequency vibrations from the moving-coil carrier (1) to the outer diaphragm part (3, 4, 13, 14) and damps bending vibrations in the moving-coil carrier (1), in the inner diaphragm part (2) and in the outer diaphragm part (3, 4, 13, 14).

2. Wideband loudspeaker according to Claim 1, characterized in that the moving-coil cover (2) is constructed to be hemispherical-cap-shaped.

3. Wideband loudspeaker according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the frequency-dependently resilient connection (6) consists of a homogeneous material.

4. Wideband loudspeaker according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the frequency-dependently resilient connection (6) consists of various materials having different properties.

5. Wideband loudspeaker according to one of Claims 1 and 2, characterized in that the frequency-dependently resilient connection (6) has different characteristics in the three spatial axes.

6. Wideband loudspeaker according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the frequency-dependently resilient connection (6) is mounted under pretension on the moving-coil carrier (1).

7. Wideband loudspeaker according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the frequency-dependently resilient connection (6) is pressed against the moving-coil carrier (1) by the outer diaphragm part (3, 4, 13, 14).