DE428868C

DE428868C - A cone-shaped acoustic membrane

Info

Publication number: DE428868C
Application number: DES66443D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1924-07-04
Filing date: 1924-07-04
Publication date: 1926-05-12

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
12. MAI 1926ISSUED ON
May 12, 1926

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 a2 GRUPPECLASS 21 A2 GROUP

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Siemens & Halske Akt-Ges. in Berlin-SiemensstadtSiemens & Halske Akt-Ges. in Berlin-Siemensstadt

Kegelförmige akustische Membran. Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Juli 1924 ab. Conical acoustic membrane. Patented in the German Empire on July 4, 1924.

Bei der Umwandlung elektrischer oder mechanischer Energie in Schallenergie oder umgekehrt ist es wünschenswert, solche Membranen zu verwenden, die auf alle im Stimmbereich liegenden Tonhöhen gleich gut ansprechen, was natürlich nur in der Weise geschehen kann, daß bei einer bestimmten Tonhöhe einzelne Teile der Membran in Resonanz geraten, die anderen dagegen nur schwach schwingen. Membranen dieser Art sind in der Weise hergestellt worden, daß man die Membran in von der Kreisform abweichende Rahmen, z. B. dreieckige, einsetzte. Die Spannung der Membran im Ruhezustande war dabei gleichmäßig, und die Resonanz auf verschiedene Töne wurde dadurch ermöglicht, daß infolge der Form des Rahmens Teile kürzerer oder größerer Länge in Schwingung gerieten. _; Diese Membranen zeigen aber eine verhältnisj mäßig starke Dämpfung der in Resonanz be- ! findlichen Teile durch die anderen. Außerdem ist für die Anwendung in Lautsprechern gleichwohl nicht zu vermeiden, daß derWhen converting electrical or mechanical energy into sound energy or vice versa, it is desirable to use membranes that respond equally well to all pitches in the vocal range, which of course can only be done in such a way that individual parts of the membrane in a certain pitch Resonance, the others, on the other hand, only vibrate weakly. Diaphragms of this type have been produced in such a way that the diaphragm is placed in frames other than circular, e.g. B. triangular, used. The tension of the membrane in the resting state was even, and the resonance to different tones was made possible by the fact that parts of shorter or longer length started to vibrate as a result of the shape of the frame. _; However, these membranes show a relatively strong damping of the resonance! sensitive parts by the other. In addition, for use in loudspeakers it cannot be avoided that the

Apparat auf einzelne Tonhöhen mit besonders starker Resonanz anspricht, weil eine derartige Membran noch mit einem Schalltrichter versehen werden muß, wobei der von Membran und Trichter gebildete Hohlraum auf bestimmte Töne mit Resonanz anspricht. Um die Schaffung eines weiteren, mit Resonanz begabten Raumes in Verbindung mit der Membran zu vermeiden, ist auch diese selbst schon ίο in Form eines Kreiskegels ausgeführt worden, der zugleich als Schalltrichter wirkte. Hierbei ging aber wiederum der Vorteil verloren, daß die verschiedenen Teile der Membran auf verschieden hohe Töne mit Resonanz ansprechen. Apparatus responds to individual pitches with particularly strong resonance because such a Membrane still has to be provided with a bell, with that of the membrane and funnel-formed cavity responds to certain tones with resonance. To the Creation of another space gifted with resonance in connection with the membrane to avoid, this has already been implemented ίο in the form of a circular cone, which also acted as a bell. But this again lost the advantage that the different parts of the diaphragm respond to different high tones with resonance.

Die Erfindung vermeidet alle die genannten Nachteile. Sie betrifft auch eine solche Form und Anordnung der Membran, daß die verschiedenen Teile auf verschiedene Töne Resonanz geben. Von den bekannten Ausführungen unterscheidet sich die Anordnung aber grundsätzlich durch die \^Terwendung einer ungleichmäßigen Verteilung der Spannung über die Membran zur Erzeugung verschiedener Eigenfrequenz in den verschiedenen Teilen der Membran. Im besonderen wird die Ausbildung gemäß der Erfindung noch dahin abgeändert, daß die Membran in eine Anzahl nur lose miteinander gekoppelter Teile zerlegt wird, deren Resonanzen auf den fraglichen Tonbereich gleichmäßig verteilt sind. Die der Resonanz dienenden Teile sind beispielsweise straffer gespannt, während die sie verbindenden Teile schwächer gespannt sind, um die durch die Kopplung entstehende Energieabgabe der einzelnen resonierenden Teile und Herabsetzung der Tonstärke möglichst gering zu halten.The invention avoids all of the disadvantages mentioned. It also concerns such a shape and arrangement of the diaphragm that the different parts give resonance to different tones. From the known designs, however, the arrangement is different in principle by \ ^T Using a non-uniform distribution of the voltage across the membrane for producing different resonant frequency in different parts of the membrane. In particular, the design according to the invention is modified so that the membrane is broken down into a number of only loosely coupled parts, the resonances of which are evenly distributed over the tone range in question. The parts used for resonance are tensioned more tightly, for example, while the parts connecting them are less tensioned, in order to keep the energy output of the individual resonating parts and the reduction in tone strength as low as possible.

Die verschiedenartige Spannung der Membran wird beispielsweise auf folgende Art erzeugt:The different tension of the membrane is, for example, in the following way generated:

Die Membran ist als Kegel ausgebildet und ■ wird gespannt gehalten durch einen von einem Punkt des Umfanges bis zur Mitte der Mem- ' bran vortretenden Stab, der durch magnetische Einwirkung in Bewegung gebracht werden ! kann. jThe membrane is designed as a cone and ■ is held taut by one of a Point of the circumference to the middle of the membrane protruding rod, which by magnetic Action can be set in motion! can. j

Die Abb. 1 und 2 zeigen ein Beispiel dieser : Ausführungsart, an dem der Grundgedanke ■ der Erfindung erläutert werden möge. Die | Abb. ι zeigt einen Schnitt durch die Kegelachse. Abb. 2 zeigt eine Draufsicht. Die Grundfläche des von der Membran gebildeten Kegels ist in dem Ausführungsbeispiel ein Kreis. Der Rahmen besteht aus zwei gleichen Ringen 1 und 2, zwischen denen eine aus lackiertem Tuch hergestellte !Membran 3 eingespannt ist. Längs des einen Radius ist eine Leiste 4 auf das Tuch geklebt, die nach der Spitze zu eine Spule 5 für den die Membran erregenden Mikrophonstrom oder den durch die Schwingungen der Membran zu erzeugenden Telephonstrom trägt. Diese Spule 5 wirkt in bekannter Weise zusammen mit einem durch die Spule 6 erregten Topfmagneten 7. In Abb. 2 sind Spule und Magnet fortgelassen. Die Leiste 4 wird durch eine Feder 8, deren Regelbarkeit durch die Schraube 9 angedeutet ist, nach außen gezogen. Entlang der Leiste 4 besitzt die Membran eine Mindestspannung. Die größte Spannung besteht zwischen dem Mittelpunkt der Membran 10 und dem der Leiste 4 entgegengesetzten Punkt 11 des Umfanges. Die j Spannung in den einzelnen Radien nimmt gesetzmäßig von diesem Punkt 11 nach beiden Seiten hin bis nach der Leiste ab. Die Schnel- ^: ligkeit des Abfalles der Spannung hängt von der von der Leiste 4 auf die Membran 3 ausgeübten Kraft und von der Größe des Winkels an der Spitze der Kegelfläche bei 10 ab. , Dieser Winkel kann in weitem Maße verschieden gewählt werden bis zum Übergang des Kegels in eine Ebene. Die Kraft kann durch Regelung an der Feder 8 abgeändert werden. Infolge der verschiedenen Spannung längs der verschiedenen Radien wird auch die Tonhöhe der Resonanz für die verschiedenen Radien ungleich.Figs. 1 and 2 show an example of this: embodiment, on which the basic idea ■ of the invention may be explained. The | Fig. Ι shows a section through the cone axis. Fig. 2 shows a top view. The base area of the cone formed by the membrane is a circle in the exemplary embodiment. The frame consists of two identical rings 1 and 2, between which a membrane 3 made of lacquered cloth is clamped. Along one radius, a strip 4 is glued to the cloth, which, after the tip, carries a coil 5 for the microphone current that excites the membrane or the telephone current to be generated by the vibrations of the membrane. This coil 5 works in a known manner together with a pot magnet 7 excited by the coil 6. In Fig. 2, the coil and magnet are omitted. The bar 4 is pulled outward by a spring 8, the controllability of which is indicated by the screw 9. The membrane has a minimum tension along the strip 4. The greatest tension exists between the center of the membrane 10 and the point 11 of the circumference opposite the strip 4. The tension in the individual radii decreases from this point 11 on both sides to the bar. The ^fast: ligkeit the drop of the voltage depends on the force exerted by the strip 4 on the diaphragm 3 and power of the size of the apex angle of the conical surface at 10 on. This angle can be chosen to a large extent differently up to the transition of the cone into a plane. The force can be changed by adjusting the spring 8. As a result of the different tension along the different radii, the pitch of the resonance also becomes unequal for the different radii.

Damit nun bei Resonanz eines Teiles der go Membran die Dämpfung durch die anderen Teile möglichst vermindert wird, wird die Membran nicht über den ganzen Umfang hin befestigt, sondern nur in einer entsprechend großen Anzahl über den Umfang verteilter Punkte. In den zwischen den Befestigungsstellen endenden Radien ist die Membran dann weniger gespannt, so daß die Übertragung der Schwingung von einem gespannten Teil zum nächsten schwächer ist, als wenn der ganze Umfang eingespannt wäre. Abb. 3 zeigt eine solche Anordnung schematisch in Draufsicht. Auf den Ringen 2 sind die einzelnen Befestigungsstellen an den Schraubenköpfen 12 erkennbar, außerdem aber auch an der Faltung der Membran, die der abwechselnd größeren und kleineren Spannung entspricht. So that if part of the go The attenuation by the other parts is reduced as much as possible, the membrane Membrane not attached over the entire circumference, but only in one corresponding manner large number of points distributed over the perimeter. The membrane is then in the radii ending between the fastening points less tensioned, so that the transmission of the vibration from a tensioned part to the next is weaker than if the whole circumference were clamped. Fig. 3 shows such an arrangement schematically in Top view. The individual fastening points on the screw heads are on the rings 2 12 recognizable, but also by the folding of the membrane, which the alternating corresponds to larger and smaller voltage.

Die Membran kann außer durch unstete Verteilung der Befestigung auch in anderer Weise in ihrer Wirkung der eines Systems selbständig schwingender Teile nahegebracht werden. Man kann sie z. B. an den den einzelnen Teilen eines solchen Systems entsprechenden Stücken verstärken und die lediglieh dem Zusammenhalt der ganzen Membran dienenden Teile schwach halten. Eine solche Verstärkung ist bei der Kegelform der Membran, wenn sie aus einem ebenen Stück hergestellt wird, leicht zu erhalten durch FaI-tungen in der Weise, wie sie in Abb. 4 an einem Stückchen im Querschnitt schematischThe membrane can also be used in other ways, in addition to the unsteady distribution of the fastening Wise brought closer in their effect to that of a system of independently vibrating parts will. You can z. B. on the corresponding to the individual parts of such a system Strengthen pieces and the only cohesion of the whole membrane Keep serving parts weak. Such a reinforcement is in the conical shape of the membrane, if it is made from a flat piece, it can be easily obtained by folding in the manner as shown in Fig. 4 in one piece in cross-section schematically

angedeutet ist. Die Membran ist an den zur Resonanz bestimmten Teilen durch Zusammenfalten verstärkt, wie in Abb. 4 bei 13 angedeutet. Die übereinanderliegenden Teile der gefalteten Stelle können durch irgendwelche Klebemittel zu einem festen Ganzen verbunden werden. Ist die Membran nicht aus Gewebe, sondern einer homogenen Kunstmasse hergestellt, so lassen sich stärkere, den gefalteten Teilen entsprechende Rippen bei der j Herstellung der Membran erzeugen. Ein Bei- j spiel eines entsprechenden Querschnittes zeigt Abb. 5. Die verstärkten Teile 13' sind die einzelnen Resonanzstreifen der Membran.. Die Verstärkung und Versteifung der einzelnen Teile kann natürlich auch mit anderen Mitteln geschehen.is indicated. The membrane is on the parts intended for resonance by folding reinforced, as indicated in Fig. 4 at 13. The superimposed parts of the folded point can be connected to a solid whole by some adhesive will. If the membrane is not made of fabric but a homogeneous synthetic material, stronger, folded ones can be used Share corresponding ribs when making the diaphragm. A bei- j Figure 5 shows a corresponding cross-section. The reinforced parts 13 'are the individual ones Resonance strips of the diaphragm .. The reinforcement and stiffening of each Sharing can of course also be done by other means.

Andere Abstufungen der einzelnen Membranteile kann man erhalten, indem man der Grundfläche des Kegels eine andere Form gibt, beispielsweise Ellipsenform. Bei dieser kann das Ende der Spannleiste exzentrisch liegen, so daß der Resonanzton der einzelnen Membranteile, außer von der verschiedenen Größe der Spannung, auch noch von der verschiedenen Länge der Teile bestimmt wird. Auch geradlinig begrenzte Formen verschiedenen Symmetriegrades sind verwendbar.Other gradations of the individual membrane parts can be obtained by using the The base of the cone has a different shape, for example an elliptical shape. With this can the end of the tensioning bar lie eccentrically so that the resonance tone of the individual membrane parts, besides the different magnitudes of the tension, also the different ones Length of the parts is determined. Shapes with different degrees of symmetry that are delimited in a straight line can also be used.

Für die Übersetzung der Schwingungen der vorbeschriebenen Membran in elektrische oder umgekehrt und zugleich für die Regelung der Membranspannung ist die folgende Einrichtung nach Abb. 6 besonders zweckmäßig. Die Aufnahme oder Abgabe der Bewegung durch das freie Ende der Leiste 4 an der Spitze der Kegelfläche geschieht durch eine mit diesem Ende starr verbundene Membran 14, vorzugsweise die Membran eines nicht mitgezeichneten Telephons, das als Erreger oder Empfänger der Schwingungen dient und somit die in Abb. 1 angegebene Spule 5 mit dem Magneten 7 ersetzt. Der Rahmen 15 dieser Membran ist einerseits bei 16 nahe dem Anfang der Leiste 4 drehbar an der Basis der Kegelmembran befestigt, während an der entgegengesetzten Seite der Abstand des Rahmens gegen die Basis des Kegelmantels und damit die Anfangsspannung der Kegelmembran durch eine Stellschraube 17 geregelt werden kann. Die Telephomnembran ersetzt ; also auch die Feder 8 der Abb. 1. Sie hat vor einer einfachen Blattfeder den Vorteil, daß stärkere Spannungen leicht herstellbar sind. Die Regelung ist sehr empfindlich, weil die Verstellung an den längsten Hebelarm des federnden Teiles 14 angreift.For the translation of the vibrations of the membrane described above into electrical or vice versa and at the same time for the regulation of the membrane tension is the following device according to Fig. 6 particularly useful. The absorption or delivery of movement through the free end of the bar 4 at the top of the Conical surface occurs through a membrane 14 rigidly connected to this end, preferably the membrane of a telephone (not shown) that acts as a pathogen or receiver serves the vibrations and thus the coil 5 indicated in Fig. 1 with the Magnet 7 replaced. The frame 15 of this membrane is on the one hand at 16 near the beginning the ledge 4 is rotatably attached to the base of the cone diaphragm, while to the opposite Side is the distance between the frame and the base of the cone shell and thus the initial tension of the cone membrane can be regulated by an adjusting screw 17. Replaces the telephomic membrane; So also the spring 8 of Fig. 1. It has the advantage over a simple leaf spring that stronger tensions can be easily produced. The scheme is very sensitive because of that Adjustment on the longest lever arm of the resilient part 14 engages.

Eine Umkehrung der geschilderten Einrichtung kann gegebenenfalls auch in der Richtung erfolgen, daß einige Teile ihre Rollen bezüglich der Befestigung tauschen. Es ist nicht ausgeschlossen, die Anordnung so zu treffen, daß die an einer Seitenlinie des Kegels befestigte Leiste der feste, und die Basis der bewegliche Teil wird.A reversal of the device described can also be done in the Direction take place that some parts swap roles with regard to the fastening. It is not out of the question to arrange so that those on a sideline the fixed bar becomes the fixed part of the cone, and the base becomes the movable part.

Claims

Patent Claims:

1. Cone-shaped acoustic membrane, especially for large volumes, thereby characterized in that the membrane has the shape of a right circular cone, whose radial zones are tensioned to different degrees.

2. Cone-shaped acoustic membrane according to claim 1, characterized in that that stronger and weaker tense zones alternate, which is achieved by that the attachment takes place in a larger number of separate points on the circumference of the membrane or that the Membrane strengthened and weakened in a known manner in a regular sequence is.

3. Cone-shaped acoustic membrane according to claim 1, characterized in that that the tension of the zones differs symmetrically and steadily from one zone weakest tension changes to a zone of strongest tension, which is achieved by moving outwards to the Cone apex a train is exerted whose go direction does not coincide with the axis of the cone coincides.

4. Cone-shaped acoustic membrane according to claim 3, characterized in that that a surface line is stiffened, for example by a bar, and the train at the tip of the membrane is perpendicular to this Groin is exercised.

5. Cone-shaped acoustic membrane according to claim 4, characterized in that that this train by a spring, z. B. leaf spring, which is adjustable on the stiffening bar is attached and pulls this away from the base of the cone.

6. Acoustic membrane according to claim ι to 5, characterized in that that the membrane associated with a second, the exciter or recipient is coupled.

7. Acoustic membrane according to claim 6, characterized in that the Stiffening (4) of the main membrane (3) parallel to a radius of a telephone membrane used for excitation or reception runs, with which it is rigidly coupled at its free end.

1 sheet of drawings