CH637258A5 - Elektroakustischer wandler mit einer membrane aus polyolefin bestehend. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektroakusti-schen Wandler mit einer zur Schallabstrahlung vorgesehenen Membrane und einer mit dieser wirkverbundenen Einrichtung aus Magnet und Erregerspule bestehend zur Auslenkung der Membrane aus ihrer Ruhelage, wobei die Membrane zwecks Erzielung innerer Dämpfungseigenschaften aus Polyoelefin hergestellt ist oder eine Schicht davon aufweist.

Ein solcher Wandler ist ein fremd erregter dynamischer Lautsprecher.

Die Wiedergabequalität eines Lautsprechers dieser Art ist eine Funktion der axialen Schwingungsfrequenz-Charakteristik, der Richteigenschaften und insbesondere der als Klangfarbe bekannten Faktoren.

Um nun die beste Wiedergabequalität zu erreichen, ist es notwendig, diese einzelnen Faktoren, welche nicht vollständig unabhängig voneinander sind, aufeinander abzustimmen. So ist es möglich, die Klangfarbe durch eine Änderung der axialen Schwingungsfrequenz-Charakteristik und ebenso die Richteigenschaften zu ändern. Dies ist aber nur beschränkt möglich. Im weiteren ist ein Ausgleich dieser Art nicht für jede Wiedergabevoraussetzung gleich optimal möglich. Es ist deshalb üblich, das Frequenzband in zwei oder drei Teilbänder aufzuteilen, um eine entsprechende Anzahl Lautsprecher von höchster Wiedergabequalität zu erhalten. Dabei weisen die sogenannten Tieftonlautsprecher eine im allgemeinen trichterförmige Membrane auf, wogegen die sogenannten Hochtonlautsprecher eine kalottenförmige Membrane besitzen.

Zur Reduktion der Anzahl notwendiger Lautsprecher und zur entsprechend notwendigen Verbreiterung der Frequenzbänder wurden nun schon mehrfach Versuche bezüglich des Materials für die Membranen solcher Lautsprecher unternommen. So wurde durch die britische PS Nr. 1384716 vorgeschlagen, als Material für die Membranen Polystyren, Polyvinylchlorid, Polymethacrylamid, Zellulose-Azetat, Acrylharz, Polyacrylonitrilharz, Polyacrylamid, Phenolinharz, ungesättigtes Polyesterharz, Polyoxydharz und Polyurethan-Harz zu verwenden.

Die britische PS Nr. 1271539 schlägt hingegen ein Material für die Lautsprechermembrane vor, welches geschäumtes synthetisches Harz umfasst. Die britische PS Nr. 1186722 schlägt plattenförmige Lautsprecher vor, deren Membrane aus Polystyren, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyamid, Polyurethan oder Acrylonitril-Butadien-Styren-Harz besteht, welches letzteres gemäss der britischen PS Nr. 1384716 geschäumt ist. Ferner schlägt die britische PS Nr. 1174911 eine Lautspre-cher-Membrane aus Metall, vorzugsweise Titan vor.

Keines der vorgenannten Materialien ist nun aber in der Lage, die gewünschten Wiedergabequalitäten über den angestrebten grossen Frequenzbereich zu ermöglichen.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wandler mit einer Membrane der vorgenannten Art zu schaffen, welche geeignet ist, über einen sehr grossen Frequenzbereich eine hohe Wiedergabequalität zu gewährleisten.

Dies wird nun erfindungsgemäss durch einen Wandler erreicht, der durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 definiert ist.

Der darin erwähnte Gütefaktor, auch als mechanischer Q-Wert bezeichnet, ist definiert als das Verhältnis zwischen Resonanzfrequenz und Halbwertsbreite und als solcher aus einschlägigen Tabellen zu entnehmen.

Bei einem fremderregten dynamischen Lautsprecher ist die Membrane entweder mit einer Manschette über einen äusseren Konusträgerring verbunden, oder es ist wenigstens eine Spinne zur Lagerung der Membrane vorgesehen. Sowohl der Konusträgerring als auch die Spinne bestehen mit Vorteil aus einem Kunststoff, der gleich ist wie derjenige, aus dem die Membrane oder die Schicht, welche die Membrane aufweist, besteht.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sollen nunmehr nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 im schematischen Querschnitt eine erste Ausführungsform eines Lautsprechers, und

Fig. 2 schematisch im Querschnitt eine weitere Ausführungsform eines Lautsprechers.

Der in Fig. 1 gezeigte Tiefton-Lautsprecher umfasst eine Membrane 1, welche eine hier geradlinig begrenzte Kegelstumpfform aufweist, wobei die Mantellinien in der Praxis allerdings hyperbolisch sind. Diese Form geht in einen Zylinder 2 über, welcher auf einem Spulenträger 3 aufsitzt und mit diesem durch eine dünne Schicht 4 aus einem geeigneten Klebemittel verbunden ist. Die Membrane besteht aus einem Polypropylen, wie das nachfolgend noch ausführlich erläutert wird. Der Spulenträger 3 trägt die aus einigen Drahtwindungen gebildete Spule 5, welche sich im Luftspalt zwischen zwei Polstücken 6 und 7 aus beispielsweise Weicheisen befindet. Die Trennung der Polstücke erfolgt Wer über einen Magnet 8 aus Ferrit. Wie aus der Darstellung ersichtlich, bildet der Magnet 8 eine Säule, welche vom Polstück 6 umgeben ist und welche den zylinderförmigen Pol 7 trägt. Die Spule befindet sich im Ringspalt 9 zwischen den Polen 6 und 7 derart, dass zu jedem Polstück ein Abstand von etwa 0.25 mm besteht.

5

10

IS

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

637 258

Um eine präzise vertikale Schwingung von Spulenträger und Membrane zu gewährleisten, ist eine Spinne 10 aus Polypropylen vorgesehen, welche den Spulenträger am Polstück 6 abstützt. An ihrem oberen Ende ist die Membrane 1 über einen Ring 12 einer Manschette 11 abgestützt, wobei der Ring 12 ebenfalls aus Polypropylen besteht. Der Ring 12 ist sowohl mit der Membrane als auch mit der Manschette verklebt. Am unteren Ende ist die Manschette über einen Metallrahmen am Polstück 6 abgestützt. Um Verschmutzungen des Luftspaltes 9 zu vermeiden, ist noch eine Kappe 13 ebenfalls aus Polypropylen vorgesehen, welche sich im unteren Bereich der Membrane erstreckt. Eine zweite Spinne 14, vorzugsweise ebenfalls aus Polypropylen, hält die Membrane 1 innerhalb der Manschette 11 zentriert und bildet mit der Spinne 10 ein Kräfteparallelogramm zur Stabilisierung von Membrane und Spulenträger 3.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung eines Lautsprechers hingegen betrifft einen Hochton-Lautsprecher. Entsprechend umfasst dieser eine kalottenförmige Membrane 19, die wieder aus Polypropylen besteht. Ein zylindrischer Abschnitt 20 an dieser Membrane ist ebenfalls mit einem Spulenträger 21 verbunden, welcher sich in den Luftspalt 22 zwischen den zwei Polstücken 23 und 24 erstreckt, welche durch einen Ringmagneten 25 voneinander getrennt sind. Der Magnetkreis könnte aber auch gemäss jenem in Fig. 1 ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform aber erstreckt sich der Spulenträger in einem Ringraum 26 und ist über eine Spinne 27 aus Polypropylen am Ringmagnet 25 abgestützt. Obenseitig stützt eine weitere Spinne 28 den Spulenträger am Polstück 23 ab.

Es wurde bereits ausgeführt, dass durch geeignete Wahl der physikalischen Eigenschaften des Materials für die vorbeschriebenen Membranen die Möglichkeit besteht, eine einstük-kige Membrane für ein sehr breites Frequenz-Band herzustellen.

Ein diese Möglichkeiten gestattendes Material ist das genannte Polypropylen. Propylen selbst kann allein oder in Copolymere mit geringem Anteil von olefinischem ungesättigtem kopolymerisierbarem Monomer, wie etwa Äthylen, Verwendung finden. An sich ist es erstaunlich, dass Polypropylen die erforderlichen physikalischen Eigenschaften aufweist, wogegen beispielsweise das genannte Polyäthylen unbefriedigend sein soll, was allerdings nicht für alle Polyäthylene zutrifft. Aus der nachfolgenden Tabelle geht hervor, dass herkömmliche Polyaethylene der mittleren Dichte durchaus hier verwendet werden können, obgleich Polyaethylene von geringerer und höherer Dichte unbefriedigend sind.

Es hat sich ferner gezeigt, dass die Membranen aus Plastik-Material auf einer oder auf beiden Seiten mit einem Belag aus Plastik, Metall oder Keramik beschichtet werden können, um die physikalischen Eigenschaften zu verbessern. Beispielsweise ist es möglich, ein Polypropylen-Copolymer mit einem dünnen Belag, etwa von 38 Mikron, aus Polyäthylen von geringer Dichte oder aus hochaktivem Polypropylen zu versehen. Propylen-Homopolymer- und Copolymer-Membranen können etwa mit einem Belag von Metall, etwa Aluminium, Titan oder Beryllium versehen werden, oder solche Beläge können andere Plastik-Materialien sein, wie beispielsweise Polystyren, Polyvynilchlorid, Acrylonitril-Butadien-Styrol-Terpoiymer und Polyäthylen, oder Keramik-Materialien aus der Barium-Titan Gruppe.

Die sogenannten Sandwich-Membranen, also jene,welche einen Belag aufweisen, lassen sich natürlich auf die verschiedenste Weise bilden. Metall-Beläge beispielsweise können aufgedampft werden. Ferner ist ein Verkleben mit einem Kleber auf Polyvinyl-Acetat-Basis möglich. Plastik-Materialien hingegen können miteinander thermisch verschweisst werden.

In der nachfolgenden Tabelle sind nun im einzelnen die physikalischen Eigenschaften der verschiedensten Materialien, die für die Membranen Verwendung finden können, angeben, die allen gestellten Voraussetzungen gerecht werden.

Tabelle

Bei

Material

Physikalische Eigenschaften

spiel'

mech. Q-Wert

Elastizitätskonstante

Dichte

(Gütefaktor) (kN/M2)

(g/cm3)

A

Polyäthylen von geringer Dichte

12

6,75 X 105

0,94

B

Polyäthylen von mittlerer Dichte

10,5

10,5 X 105

0,94

C

Polyäthylen von hoher Dichte

17

19,75 x 105

0,95

Dl

Polystyren*

31

19x 105

0,99

D2

Polystyren* mit einem dünnen Belag von

Plastikflex2

21

19 x 10s

1,00

D3

Polystyren* mit einem dünnen Belag Plastikflex2auf beiden Seiten

9

19 x 105

1,30

E

Polypropylen

11

15,5 x 105

0,89

F

Propylen/

Äthylen

Copolymer

(Shorkofilm-

product of

British

Celathere)

11

11,5 x 105

0,89

G

As F with coating (38|_l) of LDPE**

10

9,95 xlO5

0,92

H

Wie mit einem Belag (30 (j.) aus MDPE***

14

13,5 x 105

0,90

J

Wie mit einem Belag aus hochaktivem Polypropylen (30 (J.)

8,5

10 x 105

0,91

In der vorstehenden Tabelle bedeuten:

* ein unter der Marke «Bextrene» bekanntes Produkt ** Polyäthylen von geringer Dichte *** Polyäthylen von mittlerer Dichte

1 Körperdicke der Membrane = 0,015

2 herkömmliche Bezeichnug für Polyvinil-Acetat

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

637 258

1. Elektroakustischer Wandler mit einer zur Schallabstrahlung vorgesehenen Membrane und einer mit dieser wirkverbundenen Einrichtung aus Magnet und Erregerspule bestehend zur Auslenkung der Membrane aus ihrer Ruhelage, wobei die Membrane zwecks Erzielung innerer Dämpfungseigenschaften aus Polyolefin hergestellt ist oder eine Schicht davon aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyoelefin ein Polyäthylen, ein Polypropylen oder ein Copolymer beider ist, und dass das Polyoelefin einen mechanischen Q-Wert von 7-12, eine Elastizitätskonstante von 8,5 x 105 bis 17,5 x 105 kN/m2 und eine Dichte von 0,85-1,05 g/cm3 aufweist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane einen geschichteten Aufbau aufweist, indem das Polyolefin auf beiden Seiten mit einem andern Material beschichtet ist, das ein weiterer Kunststoff, Metall oder Keramik ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der für den geschichteten Aufbau verwendete weitere Kunststoff Polystyrol, Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymer oder Polyäthylen ist.

4. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das für den geschichteten Aufbau verwendete Metall Aluminium, Titan oder Beryllium ist.

5. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyoelefin Beschichtungen aus verschiedenen Kunststoffen aufweist.

6. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kunststoffe Polyäthylen von geringer oder von mittlerer Dichte oder ataktisches Polypropylen ist.

7. Wandler nach Anspruch 1, in welchem die Membrane (1) mittels einer Manschette (11) und eines äusseren Konusträgerringes (12) aus Kunststoff gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Kunststoff gleich ist wie derjenige, aus dem die Membrane oder die Schicht, welche die Membrane aufweist, besteht.

8. Wandler nach Anspruch 1, der wenigstens eine Spinne (10,27) aus Kunststoff zur Lagerung der Membrane (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Kunststoff gleich ist wie derjenige, aus dem die Membrane oder die Schicht, welche die Membrane aufweist, besteht.