DE19821861A1

DE19821861A1 - Vorrichtung zur dynamischen Anregung von Plattenlautsprechern

Info

Publication number: DE19821861A1
Application number: DE19821861A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bachmann; Gerhard Krump; Hans-Juergen Regl
Original assignee: Nokia Deutschland GmbH
Current assignee: Harman Audio Electronic Systems GmbH
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1999-11-18
Also published as: EP1078552B1; US6494289B1; WO1999060817A1; EP1078552A1; DE59904458D1

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung von Plattensprechern 10, die nach dem Biegewellenprinzip arbeiten. Derartige Lautsprecher 10 werden im allgemeinen von Klangpaneel 11 und Treibern 12 gebildet, wobei die Treiber 12 mit dem Klangpaneel 11 verbunden sind. Für die Ausbildung von Biegewellen im Klangpaneel 11 ist aber wesentlich, daß die Treiber 12 das Klangpaneel 11 nicht unnötig versteifen. Aus diesem Grunde ist man dazu übergegangen, die Treiber 12 beabstandet vom Klangpaneel 11 auf einem gesonderten Rahmen anzuordnen. Da dies sehr aufwendig ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen Treiber 12 und Klangpaneel 11 anzugeben, welche sich direkt an oder auf dem Klangpaneel 11 abstützt, aber gleichwohl die Ausbreitung der Biegewellen nicht behindert. Die wird dadurch erreicht, daß entweder der Treiber 12 nur an sehr wenigen Stellen 24 mit dem Klangpaneel 11 verbunden ist oder aber es sind elastische Glieder 25 im Befestigungsbereich der Treiber 12 vorgesehen. Auch ist eine Kombination aus beiden Lösungen erläutert.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung von Vorrichtungen zur dynamischen Anregung von Plattenlautsprechern, insbesondere mit der Verbindung von Treibern mit dem Klangpaneel bei Plattenlautsprechern, die nach dem Biegewellenprinzip arbeiten.

Stand der Technik

Gemäß dem Stand der Technik sind Schallwiedergabeanordnungen bekannt, die nach dem Biegewellenprinzip arbeiten. Derartige Anordnungen, welche auch als Multiresonanzplattenlautsprecher bezeichnet werden, werden im wesentlichen von einem Klangpaneel und wenigstens einem Antriebssystem in der Form eines Treibers gebildet, wobei das Klangpaneel in Schwingungen versetzt wird, wenn den Treibern elektrische Tonsignale zugeführt werden. Charakteristisch für solche Schallwiedergabeanordnungen ist, daß ab einer kritischen unteren Grenzfrequenz eine "Biegewellenabstrahlung" möglich wird, wobei die Biegewellen in der Ebene des jeweiligen Paneels zu einer Schallabstrahlung mit frequenzabhängiger Richtung führen. Mit anderen Worten, ein Schnitt durch ein erstelltes Richtdiagramm zeigt eine Hauptkeule, deren Richtung frequenzabhängig ist. Diese Verhältnisse sind für unendlich ausgedehnte Platten und vollständig gültig, während die Verhältnisse für die in dieser Anmeldung behandelten Multiresonanzplatten wegen der starken Randreflexe deutlich komplexer sind. Diese Komplexität bei Multiresonanzplatten rührt daher, daß die genannte Hauptkeule mit frequenzabhängiger Richtung von einer Mehrzahl weiter solcher Hauptkeulen überlagert wird, so daß ein stark aufgefächertes Richtdiagramm entsteht, welches außerdem sehr frequenzabhängig ist. Den hier behandelten Multiresonanzplatten ist aber gemein, daß ihre Richtdiagramme im Mittel eher von der Mittelsenkrechten wegweisen. Dieses Verhalten bewirkt, daß der Raum stärker in die Projektion der Schallwellen einbezogen wird.

Das Klangpaneel ist nach dem Sandwich-Prinzip aufgebaut, indem zwei einander gegenüberliegende Oberflächen einer sehr leichten Kernschicht jeweils mit einer dünnen Deckschicht beispielsweise durch Verklebung verbunden sind. Damit das Klangpaneel gute Schallwiedergabeeigenschaften aufweist, muß das Material für die Deckschicht eine besonders hohe Dehnwellengeschwindigkeit haben.

Geeignete Deckschichtmaterialien sind beispielsweise dünne Metallfolien oder auch faserverstärkte Kunststoffolien.

Auch an die Kernschicht werden besondere Anforderungen gestellt. So ist es notwendig, daß die einsetzbaren Materialien eine geringe Massendichte und eine geringe Dämpfung aufweisen. Außerdem müssen die Materialien für die Kernschicht einen möglichst hohen Schermodul senkrecht zu den Oberflächen haben, die mit den Deckschichten verbunden werden. Schließlich ist notwendig, daß die für Kernschichten verwendbaren Materialien in der Richtung, in welcher später die jeweils aus diesem Material gebildete Kernschicht ihre größte Ausdehnung hat, einem sehr geringen Elastizitätsmodul besitzen. Diese in bezug auf die beiden letzten Anforderungen auf den ersten Blick widersprüchlichen Voraussetzungen werden am ehesten von einer Kernschicht erfüllt, die eine Lochstruktur mit zwischen den beiden für die Beschichtung mit den Deckschichten vorgesehenen Oberflächen verlaufenden Durchbrüchen mit vorzugsweise geringem Querschnitt aufweist. Neben den Kernschichten mit der Lochstruktur sind auch Hartschäume als Kernschichtmaterialien einsetzbar, weil diese trotz ihrer isotropen Materialeigenschaften immer noch geeignete Scher- und Elastizitätsmodule aufweisen. Nicht unerwähnt soll in diesem Zusammenhang bleiben, daß bei der Verwendung von Hartschäumen als Material für die Kernschicht die Deck schichten die Aufgabe haben, das geforderte anisotrope Verhalten des Klangpaneels herzustellen.

Um mittels eines oben beschriebenen Klangpaneels Schallwellen abzustrahlen ist es notwendig, das Klangpaneel mit mindestens einem Treiber zu verbinden, welcher dann das Klangpaneel senkrecht zur Ebene der Decksichten durch zeitvariable Krafteinwirkung zu Schwingungen anregt. Um dies zu realisieren werden nach dem Stand der Technik allgemein elektrodynamische Antriebssysteme verwendet, wie sie im Prinzip auch zum Antrieb von herkömmlichen Lautsprechern verwendet werden. Damit diese Antriebssysteme auch die zur Anregung von Biegewellen notwendige Verformung des Klangpaneels herbeiführen, werden die Treiber überlicherweise mit entsprechenden Gegenlagern versehen. Diese Gegenlager können beispielsweise von einer Stützstruktur gebildet werden, die im Abstand zu einer der beiden Deckfolien angeordnet ist und die Antriebssysteme aufnimmt. Abgesehen davon, daß eine solche Stutzstruktur nicht nur die Bautiefe und das Gewicht solcher Anordnungen erhöht, bedingen solche Stützstrukturen auch einen nicht unerheblichen Herstellungsaufwand. Deshalb konnt man sich vorstellen, die als Gegenlager für die Antriebssysteme wirkenden Stützstrukturen direkt mit dem Klangpaneel zu verbinden. Nachteilig ist dabei jedoch, daß die mit dem Klangpaneel verbundenen Stützstrukturen die Generierung von Biegewellen im Klangpaneel durch ungünstige Veränderungen der Punktimpedanzen erschweren.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Plattenlautsprecher oder besser eine Halterung für Treiber von Multiresonanzplattenlautsprecher anzugeben, die mit dem Klangpaneel verbunden sind, aber trotz der Verbindung mit dem Klangpaneel dessen Verformung nicht oder nur unwesentlich behindern.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2 gelöst. Ein vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung in Anspruch 3 entnehmbar.

Ist gemäß Anspruch 1 die Halterung des jeweiligen Treibers mindestens an drei Stellen mit dem Klangpaneel verbunden, wird zum einen der Treiber am Klangpaneel befestigt und zum weiteren die freie Beweglichkeit des Klangpaneels im Gegensatz zu den sonst üblichen oder denkbaren Verbindungen erheblich verbessert. Vier oder mehr Stellen mit denen ein Treiber mit dem Klangpaneel verbunden ist, führen zu einer stärkeren Dämpfung, obwohl gegenüber herkömmlichen Verbindungen noch eine verbesserte Beweglichkeit gegeben ist.

Dies ist auch die Folge, wenn gemäß Anspruch 2 der Treiber mittels einer ein elastisches Glied aufweisenden Halterung mit dem Klangpaneel verbunden ist, denn auch bei dieser Art der Verbindung wird sichergestellt, daß die in das Klangpaneel vom Treiber ein geprägten Biegewellen sich weitgehend frei in Klangpaneel ausbreiten können.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 3 die nur an drei Punkten mit dem Klangpaneel verbundene Halterung zusätzlich noch mit elastischen Gliedern versehen ist, da diese elastischen Glieder die entkoppelte Verbindung zwischen dem Treiber und dem Klangpaneel noch verstärken, da es in allen Fällen auf eine Tieftonabstimmung ankommt, d. h. die unterste Eigenresonanz des Systems Treiber plus Halter muß deutlich tiefer als die tiefsten intersesierenden (Wiedergabe-)Frequenzen liegen.

Kurze Darstellung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Plattenlautsprecher;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Plattenlautsprecher gemäß Anspruch 1;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform in der Darstellung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform in der Darstellung gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Plattenlautsprecher gemäß Fig. 4; und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform in der Darstellung gemäß Fig. 1.

Wege zu Ausführen der Erfindung

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

In Fig. 1 ist ein Schnitt AA gemäß Fig. 2 durch einen Plattenlautsprecher 10 gezeigt. Dieser Plattenlautsprecher 10 wird im wesentlichen von einem Klangpaneel 11 und einem elektromagnetischen Treiber 12 gebildet. Das Klangpaneel 11 besteht aus einer aus einem Hartschaum hergestellten Kernschicht 11', welche mit zwei Deckschichten 11'' verbunden ist. Auch in einem anderen - nicht dargestellten - Ausführungsbeispiel die Kernschicht 11 eine Wabenstruktur haben. In das Klangpaneel 11 ist eine Ausnehmung 13 eingefräst, welche den Treiber 12 aufnimmt. Der Treiber 12 wird im wesentlichen von einer topfförmigen Rückschlußanordnung 14, einem Dauermagneten 15 und einem mit einer Schwingspule 16 versehen Schwingspulenträger 17 gebildet. Der Schwingspulenträger 17 ist gleichfalls topfförmig ausgebildet und mit seinem Roden 17' mit der Kernschicht 11' über eine Platte 18 verbunden. Der Rand 17'' des Schwingspulenträgers 17, welcher mit der Schwingspule 16 versehen ist, taucht in einen im Treiber 12 belassenen Luftspalt 19 ein. Außerdem ist der Schwingspulenträger 17 mittels einer Zentriermembran 20 mit der Rückschlußanordnung 14 verbunden. Die näheren Einzellieiten zu dieser Zentriermembrane 20 sind einer Parallelanmeldung entnehmbar, die zeit gleich mit dieser Anmeldung hinterlegt wurde.

Um den Treiber 12 oder besser die schwere Einheit aus der Rückschlußanordnung 14 und Dauermagnet 15 mit dem Plattenlautsprecher 10 zu verbinden, ist die Seite 21 mit einer Halterung 22 versehen. Diese Halterung 22 ist mit drei Laschen 23 (Fig. 2) versehen, welche den seitlichen Abstand A zwischen der Rückschlußanordnung 14 und der Kernschicht 11' überspannen.

Diese nur an drei Stellen 24 erfolgende Befestigung zwischen dem Treiber 12 und den Klangpaneel 11 bewirkt, daß die vom Schwingspulenträger 17 während des Betriebs des Plattenlautsprechers 10 in das Klangpaneel 11 eingeprägten Biegewellen weitgehend unbeeinflußt von der Halterung 22 übertragen werden.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Bereiche B zwischen den einzelnen Laschen 23 (in Fig. 2 nur für einen Bereich zwischen zwei Laschen durch eine Doppelpfeil angedeutet) nicht durch diese versteift werden.

In dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wurde die Halterung 22 mit samt den Laschen 23 aus Kunststoff hergestellt. Sofern eine gute Wärmeableitung vom Treiber 12 gewünscht ist, kann die Halterung 22 auch aus Metall gebildet sein oder auch nur auf die Laschen 23 reduziert sein.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Treiber 12 nicht im Klangpaneel 11 integriert ist, sondern außen am Klangpaneel 11 angesetzt. Um das Gewicht des Treibers 12 aufzunehmen ist eine Halterung 22 vorgesehen, welche ein elastisches Glied 25 in der Form einer gewellten Kontur aufweist. Außerdem ist die Halterung 22 gemäß Fig. 3 umlaufend ausgebildet und durchgängig mit dem Klangpaneel 11 verbunden. Die sich durch diese durchgängige Verbindung ergebene Versteifung des Klangpaneels 11 wird dadurch vermindert, daß das elastische Glied 25 in der Form der gewellten Kontur den eingeprägten Biegewellen nachgeben kann.

Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist der Treiber 12 außen am Klangpaneel 11 angesetzt und mittels einer Halterung 22 mit diesem verbunden. Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 umfaßt die Halterung 22 gemäß Fig. 4 auch nur drei Laschen 23, die vom Treiber 12 zum Klangpaneel 11 geführt und an dem Stellen 24 mit diesem verbunden sind (Fig. 5). Dadurch, daß die Laschen 23 eine geschwungene Kontur haben (Fig. 4), wirken sich gleichzeitig als elastische Glieder 25 aus und unterstutzen damit die freie Beweglichkeit des Klangpaneels 11 während des Betriebs.

In diesem Zusammenhang sei zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 noch nachgetragen, daß die dort verwendeten flachen Laschen 23 auch mit einem elastischen Glied 25 versehen sein können. Dieses elastische Glied 25 kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, daß die Laschen 23 sehr dünn ausgebildet werden und/oder der Abstand A zwischen der Kernschicht 11' und der Rückschlußanordnung 14 vergrößert wird.

In Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Mittellinie durch einen Plattenlautsprecher 10 mit seitlich angesetztem Treiber 12 gezeigt. Die Halterung 22 zwischen dem Treiber 12 und dem Klangpaneel 11 ist so gelöst, daß die Rückschlußanordnung 14 mit einen Ring 26 aus elastischem Material verbunden ist. Dieser Ring 26, welcher als elastisches Glied 25 wirkt, wurde vorliegend aus ein ein Schaumstoff gebildet und ist in ein Rohr 27 eingesetzt. Die dem Klangpaneel 11 zugewandte Stirnseite 28 ist mit drei Laschen 23 (von denen in Fig. 6 aber nur zwei sichtbar sind) versehen, die die Verbindung zum Klangpaneel 11 herstellen. Auch bei dieser Ausführungsform wird die entkoppelte Verbindung zwischen dem Treiber 12 und dem Klangpaneel 11 durch eine Kombination aus einem elastischen Glied 25 und einer auf drei (Verbindungs-)Stellen 24 reduzierten Befestigung realisiert. Abschließend sei darauf hingewiesen, daß weitere Modifikationen der gezeigten Halterungen 22 möglich sind. So ist es beispielsweise möglich, die Halterung 22 gemäß den Fig. 4 und 6 so zu verändern, daß sie ein im Klangpaneel 11 gemäß Fig. 1 integrierten Treiber 12 befestigen.

Claims

1. Vorrichtung zur dynamischen Anregung von Plattenlautsprechern
mit einem Klangpaneel (11), welches eine Kernschicht (11)' und mindestens eine Deckschicht (11'') umfaßt,
mit wenigstens einem elektromagnetischen Treiber (12) und
mit einer Halterung (22), welche den Treiber (12) mit dem Klangpaneel (11) verbindet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung (22) des jeweiligen Treibers (12) an wenigstens drei Stellen (24) mit dem Klangpaneel (11) verbunden ist.

2. Vorrichtung zur dynamischen Anregung von Plattenlautsprechern
mit einem Klangpaneel (11), welches eine Kernschicht (11') und mindestens eine Deckschicht (11'') umfaßt,
mit wenigstens einem elektromagnetischen Treiber (12) und
mit einer Halterung (22), welche den Treiber (12) mit dem Klangpaneel (11) verbindet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung (22) ein elastisches Glied (25) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (22) des jeweiligen Treibers (12) an lediglich drei Stellen (24) mit dem Klangpaneel (11) verbunden ist.