DE557016C - Einrichtung zur gleichphasigen UEbertragung von Kraeften auf Flaechen, insbesondere auf Lautsprechermembranen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
17. AUGUST 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 557016 .KLASSE 21 a2 GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Mai 1931 ab

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen, bei denen Kräfte auf Flächen übertragen werden und bei denen es erwünscht ist, daß die Kraftübertragung für alle Punkte der Fläche möglichst gleichphasig erfolgt. Sie bezieht sich insbesondere auf Lautsprecher, die große und dünne Membranen besitzen.

Die Bedingung der Gleichphasigkeit kann für niedrige und mittlere Frequenzen leicht erfüllt werden. Bei hohen Frequenzen jedoch stellen sich große Schwierigkeiten ein, da Membranen, sofern sie eine bestimmte Größe überschritten haben, nicht mehr als Ganzes schwingen, sondern Schwingungen in sich ausführen. Dieser Nachteil kann zwar durch Verwendung kleiner Membranen vermieden werden, jedoch sind diese insofern ungünstig, als die Schallabstrahlung nur gering ist.

Eine andere Möglichkeit, das Auftreten schädlicher Schwingungen zu vermeiden, besteht darin, die Membran stärker auszuführen. Die Folge davon jedoch ist eine unerwünschte Vergrößerung der Membranmasse. Auch mit anderen Ausbildungsformen sind befriedigende Lösungen bisher noch nicht erzielt worden.

Gemäß der Erfindung wird eine gleichphasige Übertragung der Kräfte auf die Flächen dadurch erreicht, daß zwischen dem Krafterzeuger und der Fläche Übertragungszwischenglieder verschiedener Fortpflanzungsgeschwindigkeit angeordnet werden und daß die Fläche an solche Punkte der verschiedenen Übertragungsglieder angeschlossen wird, die gleiche Phase besitzen.

Die Möglichkeit, Membranen von mehreren Punkten aus anzutreiben, ist an sich, bekannt. Eine bekannte Anordnung beispielsweise besitzt eine Kraftquelle, von der aus zu einzelnen Punkten der Membran gespannte Drahtsaiten führen. Infolge der verschiedenen Saitenlängen treten hier aber die gleichen Nachteile auf wie bei Membranen, die von einem einzigen Punkt aus angetrieben werden. Erst durch Ausstattung der Zwischenglieder — in diesem Falle der Saiten — mit verschiedenen Fortpflanzungsgeschwindigkeiten wird Gleichphasigkeit erreicht.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1 bis 3 Ausbildungsformen der Übertragungszwischenglieder, die Fig. 4 und S Querschnitte durch Membranen.

In Fig. ι ist ein Übertragungszwischenglied dargestellt, das aus sternförmig sich kreuzenden Stäben besteht. Diese Stäbe sind so bemessen, daß sie, wie bereits angegeben, verschiedene Fortpflanzungsgeschwindigkeiten besitzen, und zwar sind die Abmessungen in diesem Beispiel so gewählt, daß die in den

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Walter Hähnle in Berlin-Spandau.

Punkten A endigenden Stäbe eine höhere Fortpflanzungsgeschwindigkeit besitzen als die übrigen Stäbe. Die Schwingungen, die auf die Membran übertragen werden sollen, greifen im Mittelpunkt des Systems an, von wo aus sie sich in die einzelnen Stabarme fortpflanzen. In dem Augenblick, in dem sie in den Punkten .4 eintreffen, mögen sie in den übrigen Stäben — der geringeren Fortpflanzungsgeschwindigkeit wegen — die Punkte B erreicht haben. Alle Punkte A und B schwingen infolgedessen trotz verschiedenen Abstandes vom Mittelpunkt mit der gleichen Phase. Das gleiche trifft infolgedessien auch für die Membran zu, die mit den genannten Punkten fest verbunden ist. Es ist nun leicht möglich, eine so große Anzahl verschiedenartiger Zwischenglieder vorzusehen, daß die Antriebspunkte der Membran genügend dicht beieinander lieso gen, um in ausreichendem Maße Gleichphasigkeit der ganzen Fläche zu erzwingen.

Zur Erzielung guter Resultate ist es notwendig¹, daß die Zwischenglieder eine geringe Dämpfung besitzen. An ihren Endpunkten, an denen sie befestigt, beispielsweise mit dem Lautsprechergehäuse starr verbunden sind, sind Dämpfungen vorzusehen, die die Aufgabe haben, Reflexionen zu verhindern und dadurch die Ausbildung stehender Wellen unmöglich zu machen. Die verschiedenen Fortpflanzungsgeschwindigkeiten in den Stäben lassen sich leicht durch Verwendung verschiedener Materialien oder durch verschiedenartige Bemessung der Stäbe, insbesondere hinsichtlich ihrer Querschnitte, erzielen.

In Fig. 2 ist ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt, auf das die eben angestellten grundsätzlichen Überlegungen ebenfalls zutreffen. Als Übertragungszwischenglied ist hier ein System gespannter Saiten S benutzt. Es ist mit Hilfe von Bändern D in einem Rahmen R befestigt, der zweckmäßigerweise Kreisform, besitzt. Die Erregung erfolgt wieder vom Mittelpunkt aus, und es sind auch wieder mit A und B die Punkte gleicher Phase bezeichnet. Die dämpfende Wirkung wird durch die Bef estigungsbänder D ausgeübt. Als Saitenmaterial kommt in erster Linie Metall in Frage. Um -ein gewünschtes Verhältnis zwisehen Masse und Elastizität der Saiten zu erzielen, können gegebenenfalls Zusatzmassen aufgebracht werden.

Fig. 3 stellt das gleiche Ausführungsbeispiel noch einmal dar, jedoch in etwas abgeänderter Form. Es sind hier die Saiten und die Bänder so bemessen, daß die Punkte gleicher Phase mit den Endpunkten der Saiten zusammenfallen.

Die Eigenschaften dieser Einrichtungen lassen sich beispielsweise an Hand von Ersatzbildern untersuchen und dadurch im voraus in gewünschter Weise rechnerisch festlegen. Die Bemessung der Elemente einschließlich der Zwischenglieder kann so gewählt werden, daß die ganze Anordnung wie 'ein Kettenleiter, insbesondere wie eine Spulenkettei wirkt.

In den Fig. 4 und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele von Membranen dargestellt, die sich als besonders zweckmäßig erwiesen haben, und zwar stellt Fig. 4 'einen Querschnitt durch eine Papiermembran für einen Hochtonlautsprecher mit einem Frequenzbereich von 800 bis 8000 Hz dar, Fig. 5 eine solche aus Leichtmetall. Die Angriffspunkte dieser kreisförmig ausgebildeten Membranen sind, entsprechend den vorher erläuterten Darstellungen, mit A und B bezeichnet.

Beide Ausführungsformen sollen die grundsätzlichen Gesichtspunkte veranschaulichen und sind daher der Einfachheit wegen für Übertragungszwischenglieder mit nur zwei verschiedenen Fortpflanzungsgeschwindigkeiten gezeichnet. Zur Erzielung größerer Gleichförmigkeit der Membranbewegung ist jedoch meist eine dichtere Unterteilung vorteilhaft.

Wie aus vorstehendem hervorgeht, kann der. Erfindungsgedanke auf sehr verschiedenartige Weise verwirklicht werden. So können beispielswieiseÜbertragungsgliederVerwen.-dung finden, die Biegungsschwingungen ausführen, wie die in Fig. 1 dargestellte Anordnung. Wesentlich vorteilhafter jedoch sind — wie bereits eingangs 'erwähnt — solche Anordnungen, die als Saiten schwingen, und zwar besonders die Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3. Diese besitzen den Vorzug, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit von der Frequenz unabhängig ist.

Die Anwendung des Erfindungsgedankens ermöglicht es demnach, große und dünne Membranen zu verwenden und trotzdem für alle in Frage kommenden Frequenzen Gleichphasigkeit mit Sicherheit zu erzielen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur gleichphasigen Übertragung von Kräften auf Flächen, insbesondere auf Lautsprechermembranen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem no Krafterzeuger 'und der FlächeÜbertragungszwischenglieder verschiedener Fortpflanzungsgeschwindigkeit angeordnet sind, die an Punkten mit der Fläche gekoppelt sind, die gleiche Phase besitzen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Übertragungszwischengliedern und deren Einspannungen Dämpfungsmittel angeordnet sind, um die Ausbildung stehender Wellen zu verhindern.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, ge-

kennzeichnet durch die Vierwendung schwingungsfähiger starrer — vorzugsweise stabförmiger — Übertragungszwischenglieder.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung gespannter Saiten als Übertragungszwischenglieder.

5. Einrichtung nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnetj daß die Saiten in einem zweckmäßigerweise kreisförmigen Rahmen in Richtung von Durchmessern gespannt sind.

6. Errichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Saiten, daß die Punkte gleicher Phase, in denen die Kräfte auf die Fläche übertragen werden, mit den Endpunkten der Saiten zusammenfallen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen