Die Erfindung betrifft einen Druckkammertreiber der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Druckkammertreiber sind allgemein bekannt. Sie dienen zur Wiedergabe insbesondere von hohen Tönen und weisen eine in einem ringförmigen Luftspalt eines Magnetsystems bewegliche Schwingspule auf, die eine Membran antreibt. Die Membran ist bei diesen bekannten Druckkammertreibern kalottenförmig ausgebildet und erstreckt sich zwischen Stirnrändern der Schwingspule. Gegenüber der Innenseite der kalottenförmigen Membran verläuft mit Abstand eine komplementär zu der Membran ausgebildete Oberfläche eines festen Körpers, durch den sich' strahlenförmig Kanäle von verschiedenen Stellen der Druckkammer zu einem zentralen Schallaustrittskanal hin erstrecken. Da die genannten Kanäle aufgrund ihrer Länge die Phasenlage des in der Schallaustrittsöffnung ankommenden Schalls bestimmen, wird der die Kanäle aufweisende feste Körper häufig als "phasing plug" bezeichnet. Die Schwingspule und damit auch die Membran sind durch innerhalb und außerhalb der Schwingspule sich erstreckende Sickenteile in ihrer Bewegung geführt.

Bei derartigen bekannten Druckkammertreibern muß die kalottenförmige Membran eine hohe mechanische Stabilität haben, damit die durch die Drücke in der Druckkammer auftretenden Verformungen gering bleiben. Diese hohe mechanische Stabilität wird häufig durch Einsatz von Metallfolien oder Kunststoffen mit größerer Materialdicke erreicht. Dadurch erhöht sich aber die Masse der Membran, so daß zu ihrem Antrieb eine höhere Leistung erforderlich ist, was den Wirkungsgrad erniedrigt. Dies gilt insbesondere für höhere Frequenzen. Ist die Membran dagegen leichter, was nur durch geringere Dicke oder leichteres Material zu erreichen ist, so ist sie auch regelmäßig weniger steif, so daß sich insbesondere bei der Wiedergabe hoher Frequenzen Verformungen ergeben, die Verzerrungen zur Folge haben.

Durch US 4,325,456 ist ein Druckkammertreiber der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bekannt, der eine in einem ringförmigen Luftspalt eines Magnetsystems bewegliche Schwingspule aufweist, die eine ringförmige Membran antreibt. Eine ringförmige Druckkammer ist über ihren Umfang mit einem zentralen Schallaustrittskanal verbunden, der als Horn ausgebildet ist. Der Druck der Druckkammer wird also ganz einfach unmittelbar in das Horn eingespeist und ändert somit im Prinzip seine Richtung nicht. Das Magnetsystem befindet sich auf der dem Lautsprechertrichter abgewandten Seite, wodurch sich eine beträchtliche Baulänge in Schallabstrahlrichtung ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckkammertreiber anzugeben, der einen verbesserten Wirkungsgrad hat, höhere Frequenzen besser und verzerrungsfreier wiedergibt und insbesondere eine wesentlich verkürzte Baulänge hat.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.

Erfindungsgemäß führen von der Druckkammer aus einem Bereich gegenüber der Schwingspule gleichmäßig verteilt einzelne Kanäle gleicher Länge oder ein rotationssymmetrischer Kanal zu dem zentralen Schallaustrittskanal. Da die ringförmige Druckkammer an allen Stellen gleichen Abstand von dem zentralen Schallaustrittskanal hat, läßt sich die gleiche Länge der einzelnen Kanäle in einfacher Weise realisieren, wobei eine besonders günstige Form der Verbindung zwischen der Druckkammer und dem Schallaustrittskanal durch die rotationssymmetrische Ausbildung des verbindenden Kanals gegeben ist. Durch die Rotationssymmetrie ergibt sich ein über den Umfang erstreckender Spalt zwischen der Druckkammer und dem Schallaustrittskanal. Damit ist die Druckkammer an allen Stellen in gleicher Form mit dem Schallaustrittskanal verbunden, so daß sich keine Laufzeitdifferenzen und damit auch keine Beeinträchtigungen der naturgetreuen Wiedergabe von Schall ergeben.

Die einzelnen, die Druckkammer mit dem Schallaustrittskanal verbindenden Kanäle bzw. der rotationssymmetrische Kanal münden im Bereich eines Bodens des sackförmig ausgebildeten Schallaustrittskanals, wobei es besonders zweckmäßig ist, daß der Boden des Schallaustrittskanals erhaben, insbesondere kegelig ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine günstige Phasenanpassung zwischen den Kanälen und dem Schallaustrittskanal.

Der Kanal von der Membran zum Fuß des Schallaustrittskanals ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung trapezförmig ausgebildet, derart, daß alle zum Schallaustrittskanal gelangenden Schallanteile den gleichen Laufweg haben. An den geneigten Flächen der Trapezform werden die Schallanteile umgelenkt, wodurch sich der gleiche Laufweg bis zum Eintritt in den Schallaustrittskanal ergibt.

Gemäß einer sehr zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist in Abstrahlrichtung vor der Membran eine Trennwand vorgesehen, in der sich in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete radiale Schlitze befinden. Durch diese Trennwand mit den Schlitzen ist praktisch eine akustische Linse gebildet, die den Zweck hat, den Schall von allen Membranteilen bis zum Ausgang des Druckkammertreibers und damit bis zum Eingang eines angeschlossenen Horns mit minimalem Verlust zu führen. Es wird eine flache akustische Welle geformt, die sich bis zum Horneingang fortsetzt. Außerdem ist durch die akustische Linse die akustische Transformation Membran / Luft verbessert und somit eine optimale Membranauslastung gesichert. Durch die vielen Radialschlitze, die Durchlaßkanäle für den Strahl bilden, ergeben sich auch minimale Wellenverluste.

In der Kammer bzw. dem Hohlraum vor der akustischen Linse werden die einzelnen Teile des von der Membran erzeugten Schalls phasengerecht summiert und somit flache Wellen geformt. Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Schlitze über die gesamte radiale Ausdehnung der Membran.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung genügt die Breite d der Schlitze der Formel$$\text{d =}\frac{\text{λ}}{\text{1,7}}$$ wobei λ die geringste Wellenlänge des übertragenen Schalls ist. Die Breite der Schlitze kann dabei auch kleiner als dieser Wert sein. Bei diesen Werten wird bewirkt, daß sich eine flache Schallwelle ausbreitet. In bezug auf eine solche flache Schallwelle läßt es sich in dem Übertragungskanal zu dem Ausgang des Druckkammertreibers in einfacher Weise sicherstellen, daß der Weg jedes aus einem Schlitz austretenden Schalls zu dem Ausgang des Druckkammertreibers gleich ist, so daß dort die einzelnen Schallwellenteile phasengerecht zusammenlaufen, so daß sich nur minimale Verluste ergeben.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zwei ringförmige Membranen und Druckkammern in Bewegungsrichtung der Membranen gegenüberliegend vorgesehen sind, wobei von den Druckkammern jeweils aus einem Bereich gegenüber der Schwingspule in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt und abwechselnd einmal von der einen Druckkammer und einmal von der anderen Druckkammer einzelne Kanäle zu einem zentralen Schallaustrittskanal verlaufen. Bei dieser Ausführungsform liegen sich also in Bewegungsrichtung der Membranen und somit in Achsrichtung des Systems zwei Druckkammersysteme gemäß der Grundlehre der Erfindung gegenüber und arbeiten bei entsprechender Speisung gegeneinander. Der von ihnen erzeugte Schalldruck wird dann getrennt durch die abwechselnd einmal von der einen Druckkammer und einmal von der anderen Druckkammer her kommenden einzelnen Kanäle zu dem zentralen Schallaustrittskanal geführt. Dort addiert sich der Schalldruck. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn die beiden gegenüberliegenden Druckkammersysteme mit verschiedenen Frequenzen bzw. Frequenzbändern gespeist sind, so daß jeweils den durch die verschiedenen Frequenzen bzw. Frequenzbänder gestellten Anforderungen Rechnung getragen werden kann.

Zweckmäßigerweise haben die von einer Druckkammer weg führenden Kanäle untereinander gleiche Länge, und es ist auch zweckmäßig, daß alle von den Druckkammern wegführenden Kanäle untereinander gleiche Länge haben.

Wie bereits erwähnt, ist der Schalldruck im zentralen Schallaustrittskanal eine Zusammenfügung der Schalldrücke der einzelnen Druckkammersysteme. Da die Schallwellen durch die jeweiligen Membranen zunächst in Bewegungsrichtung der Membrane, also in Achsrichtung des Systems gerichtet sind, und der zentrale Schallaustrittskanal radial innerhalb davon liegt, ergibt sich zwangsläufig ein jedenfalls teilweise radialer Verlauf der die einzelnen Druckkammern mit dem zentralen Schallaustrittskanal verbindenden Kanäle. In diesem Bereich sind die Schallwellen gleich gerichtet. Daher ist es möglich, daß die von den Druckkammern weg führenden Kanäle in diesem Bereich wenigstens teilweise einen gemeinsamen rotationssymmetrischen Kanal bilden.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Fig. 1

zeigt geschnitten in prinzipieller Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2

zeigt in geringfügig anderer und vergrößerter Darstellungsweise den linken Teil von Fig. 1 ergänzt gemäß einer Abwandlung der Erfindung,

Fig. 3

zeigt eine Einzelheit aus Fig. 2,

Fig. 4

zeigt einen Teilschnitt ähnlich Fig. 2 einer Ausführungsform der Erfindung mit zwei in Bewegungsrichtung der Membranen gegenüberliegenden Druckkammersystemen und

Fig. 5

zeigt ähnlich wie Fig. 3 aus Fig. 2 Einzelheiten aus Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen Druckkammertreiber mit einem Magnetsystem 1, in dessen Luftspalt 2 eine Schwingspule 3 beweglich angeordnet ist, deren eine Stirnkante mit einer Spitze 4 einer V-förmig ausgebildeten Membran 5 verbunden ist, die mit ihren äußeren biegsamen Rändern 6 und 7 fest mit der Innenwandung eines äußeren Ringes 8 und der Außenwandung eines inneren Ringes 9 verbunden sind.

Zwischen der Membran 5 und einer komplementär dazu ausgebildeten Wandung 10 eines Körpers 11 ist eine ebenfalls V-förmige Druckkammer 12 gebildet, die im Bereich der Spitze des Vs über einen rotationssymmetrischen Kanal 13, der praktisch einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden Spalt bildet, mit einem Schallaustrittskanal 14 verbunden ist, dessen Boden 15 kegelförmig ausgebildet ist.

Bei Speisung der Schwingspule 3 bewegt diese die Membran 5 vorzugsweise im mittleren Bereich der ringförmigen Druckkammer 12, so daß die in der Druckkammer 12 gebildeten Druckschwingungen über den spaltförmigen Kanal 13 in den Bereich des kegelförmigen Bodens 15 des sackförmig ausgebildeten Schallaustrittskanals 14 übertragen werden.

Fig. 2 und 3 dienen der Verdeutlichung einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Dabei ist Fig. 2 ein vergrößerter Teilschnitt der linken Hälfte der Fig. 1 in etwas veränderter Darstellungsweise. Gleiche oder sich entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Abwandlung besteht darin, daß in Abstrahlrichtung vor der Membran 5 eine Trennwand 16 vorgesehen ist, die den Raum vor der Membran dicht abschließt, jedoch radiale Schlitze aufweist. Fig. 3 zeigt die Trennwand 16 aus Fig. 2 in Einzeldarstellung, teilweise weggeschnitten, so daß radiale Schlitze 17 deutlich erkennbar sind, die Durchlässe für den von der Membran 5 abgegebenen Schall darstellen. Die Schlitze 17 sind in Umfangsrichtung dicht nebeneinander angeordnet. Somit ist insgesamt eine akustische Linse gebildet, die für die Bildung einer ebenen Schallwelle sorgt, welche sich dann bis zum Schallaustrittskanal 14 fortsetzt. Der Kanal 13 ist trapezförmig ausgebildet und weist geneigte Flächen 17 und 18 auf. Durch gestrichelte Linien S₀, S₁ und S₂ ist verdeutlicht, daß aus den Schlitzen 17 austretende Schallanteile an den geneigten Flächen 17 und 18 umgelenkt werden und im Ergebnis bis zum Eintritt in den Schallaustrittskanal 14 gleiche Wege durchlaufen. Für die andere Hälfte des dargestellten Druckkammersystems gilt natürlich das gleiche. Damit ergibt sich am Fuß des Schallaustrittskanals 14 eine ebene Schallwelle, die sich dann auch eben bis zur Mündung des Schallaustrittskanals 14 fortsetzt. Dadurch ergibt sich eine wirksame Abstrahlung im Verhältnis zu der von der Membran 5 aufgebrachten Leistung.

Fig. 4 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche oder sich entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Der Unterschied zu Fig. 2 besteht darin, daß in Axialrichtung gegenüber der Membran 5 eine Membran 20 angeordnet ist, die von einer Schwingspule 21 angetrieben und vor der eine Druckkammer 22 gebildet ist, die über einen Kanal 23 mit dem zentralen Schallaustrittskanal 14 verbunden ist.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind die spaltförmig ausgebildeten Kanäle 13 und 23 in Umfangsrichtung wechselseitig ineinander verschachtelt, so daß sie jeweils die Druckkammern 12 und 22 getrennt mit dem zentralen Schallaustrittskanal 14 verbinden. Die Schallwellen vereinigen sich daher erst bei Eintritt der Kanäle 13 und 23 in den Schallaustrittskanal 14.

Da die spaltförmigen Kanäle 13 und 23 vor Eintritt in den Schallaustrittskanal 14 teilweise radial verlaufen, der Schall also in ihnen gleiche Richtung hat, können die Kanäle 13 und 23 bei radialem Verlauf auch bereits miteinander verbunden sein oder ineinander übergehen.