УСТРОЙСТВО ГРОМКОГОВОРИТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК H04R1/30 H04R17/00 

Область техники
Данное изобретение относится к устройству высокочастотного громкоговорителя.

Уровень техники
Известен громкоговоритель, называемый громкоговорителем для воспроизведения верхних звуковых частот, выполненный таким образом, что мембрана, например мембрана конусного типа, в целях ее возбуждения прикреплена к пьезоэлектрическому элементу. В этом типе громкоговорителя переменное напряжение подают на пьезоэлектрический элемент для придания ему колебаний в целях возбуждения мембраны, в результате чего воспроизводятся верхние звуковые частоты. Этот тип громкоговорителя описывается в патенте Бразилии 38401504 (патентная заявка PI8401504), в опубликованной патентной заявке Японии S46-2716, в опубликованной патентной заявке Японии S47-2754, в опубликованной патентной заявке Японии S53-38924, и в выложенной патентной заявке Японии Н5-56497, и др.

В этих громкоговорителях, поскольку такие узлы, как пьезоэлектрический элемент, мембрана и пр., выполняют независимо и затем производят их сборку, производственный процесс является усложненным. Поэтому осуществление взаимного позиционирования каждого узла затруднено, и удовлетворительная чувствительность может быть не достигнута.

Сущность изобретения
Задача данного изобретения заключается в обеспечении устройства громкоговорителя, сборка которого облегчена и которое обеспечивает требуемые рабочие характеристики.

Первый вариант осуществления изобретения заключается в том, что устройство громкоговорителя содержит рамный элемент, пьезоэлектрический элемент, на который подают звуковой сигнал; мембрану, прикрепленную к пьезоэлектрическому элементу, катушку для подъема частотной характеристики звукового сигнала и демпфер, прикрепленный к пьезоэлектрическому элементу на поверхности, противоположной мембране, и являющийся упругой опорой для пьезоэлектрического элемента; причем катушка намотана на рамном элементе, а демпфер прикреплен к рамному элементу.

В указанной выше конструкции устройства громкоговорителя катушка намотана на рамном элементе. Демпфер, пьезоэлектрический элемент и мембрана прикреплены к рамному элементу. Поэтому, поскольку соответствующие узлы выполнены заодно с рамным элементом, изготовление этого устройства громкоговорителя облегчается.

Второй вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что рамный элемент содержит цилиндрическую верхнюю часть, цилиндрическую нижнюю часть, которая имеет меньший диаметр, чем диаметр верхней части, и соединительную часть для соединения верхней части и нижней части, причем катушка намотана по наружной периферии нижней части. Таким образом, нижняя часть рамного элемента функционирует как каркас катушки. Поскольку нижняя часть рамного элемента имеет меньший диаметр, чем диаметр верхней части, катушку можно разместить в уступе между верхней частью и нижней частью рамного элемента.

Третий вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что рамный элемент содержит нижнюю пластину, выполненную перпендикулярно внутренней стенке нижней части, и демпфер расположен на указанной нижней пластине. Поэтому демпфер устойчиво фиксируется на рамном элементе. При этом поскольку части для вмещения соответствующих узлов формируют заранее в рамном элементе, то соответствующие узлы можно надежно закрепить в соответствующих местах, и работа устройства громкоговорителя становится стабильной. В частности, поскольку мембрана надежно закреплена между рамным элементом и рупором, характеристики устройства громкоговорителя можно стабилизировать. Таким образом можно осуществить устройство громкоговорителя с высокой чувствительностью и низким уровнем искажений.

Четвертое осуществление устройства громкоговорителя отличается тем, что содержит рупор, выполненный на передней поверхности мембраны. Поэтому акустическому сигналу, выводимому из устройства громкоговорителя, можно придать соответствующую направленность.

Пятый вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что наружная периферийная часть мембраны прикреплена к рупору.

Шестой вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что наружная периферийная часть мембраны крепится между верхним концом рамного элемента и рупором. Поэтому мембрана и рупор стабильно прикреплены взаимно друг к другу.

Седьмой вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что также содержит корпус для размещения в нем пьезоэлектрического элемента, мембраны, демпфера, катушки и рамного элемента, причем рамный элемент прикреплен к указанному корпусу. Поэтому за счет размещения внутри корпуса рамного элемента, крепящего соответствующие узлы, сборка устройства громкоговорителя облегчается.

Восьмой вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что также содержит корпус для размещения в нем пьезоэлектрического элемента, мембраны, демпфера, катушки и рамного элемента, причем рамный элемент, рупор и указанный корпус устойчиво прикреплены друг к другу. Поэтому соответствующие узлы, прикрепленные к рамному элементу, рупору и корпусу, устойчиво прикреплены взаимно друг к другу.

Девятый вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что рамный элемент имеет углубление в нижней поверхности нижней пластины и в указанном углублении размещен схемный элемент. Поэтому даже схемный элемент может быть прикреплен заодно к рамному элементу. За счет устойчивого крепления схемного элемента характеристики устройства громкоговорителя можно стабилизировать.

Десятый вариант осуществления данного изобретения отличается тем, что устройство громкоговорителя содержит рамный элемент, пьезоэлектрический элемент, на который подают звуковой сигнал, мембрану, прикрепленную к пьезоэлектрическому элементу, рупор, выполненный на передней поверхности мембраны, и демпфер, прикрепленный к рамному элементу и прикрепленный к пьезоэлектрическому элементу на боковой поверхности, противоположной мембране, и создающий упругую опору для пьезоэлектрического элемента, причем наружная периферийная часть мембраны закреплена между верхним концом рамного элемента и рупором.

В изложенной выше конструкции этого устройства громкоговорителя демпфер, пьезоэлектрический элемент и мембрана прикреплены к рамному элементу. Наружная периферийная часть мембраны находится между верхним концом рамного элемента и рупором. Поэтому, поскольку соответствующие узлы выполнены заодно с рамным элементом, изготовление устройства громкоговорителя облегчается.

Одиннадцатый вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что рупор составлен из двух элементов. Поэтому можно облегчить формирование самого рупора, а также прикрепление рупора к устройству громкоговорителя.

Двенадцатый вариант осуществления устройства громкоговорителя отличается тем, что два элемента рупора имеют разный цвет. Поэтому эти два элемента легко отличать друг от друга во время сборки рупора, при этом позиционирование или подобные операции в сборке облегчаются. Поскольку рупор формируют в сочетании разных цветов, улучшается визуальный эффект громкоговорителя.

Краткое описание чертежей
фиг. 1 (А) и 1 (В) иллюстрируют конструкцию устройства громкоговорителя согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 2 (А) и 2 (В) - конструкцию рамного элемента устройства громкоговорителя согласно фиг.1;
фиг. 3 (А) и 3 (В) иллюстрируют в увеличенном масштабе зафиксированную часть мембраны и принципиальную схему устройства громкоговорителя согласно фиг.1 соответственно; и
фиг. 4 (А) и 4 (В) - частотные характеристики устройств громкоговорителя согласно данному изобретению.

Подробное описание предпочтительного осуществления изобретения
Далее, со ссылкой на прилагаемые чертежи излагаются предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Фиг. 1 (А) и 1 (В) иллюстрируют конструкцию устройства громкоговорителя согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения. На фиг.1 (А) представлено частичное боковое сечение устройства 1 громкоговорителя; на фиг. 1 (В) представлен вид снизу устройства 1 громкоговорителя. Устройство 1 громкоговорителя выполнено таким образом, что рамный элемент 3 установлен в корпусе 2. Устройство 1 громкоговорителя согласно данному изобретению имеет отличительный признак, состоящий в том, что различные узлы конструктивно взаимосвязаны в отношении рамного элемента 3.

Конструкция рамного элемента 3 показана на фиг.2 (А) и 2 (В). Фиг.2 (А) иллюстрирует частичное сечение рамного элемента 3; фиг.2 (В) изображает его вид снизу. Согласно фиг.1 (А) и 2 (А) рамный элемент 3 имеет некоторый уступ, и диаметр нижней части 16 меньше диаметра верхней части 15. Верхняя часть 15 и нижняя часть 16 соединены соединительной частью 17. Нижняя часть 16 служит в качестве каркаса катушки, и вокруг нее намотана катушка 8 подъема частотной характеристики (катушка повышения). Катушка 8 подъема частотной характеристики повышает напряжение сигнала, которое прикладывают к описываемому ниже пьезоэлектрическому элементу.

Обращаясь к фиг.1 (А): нижняя пластина 14 выполнена перпендикулярно внутренней стенке нижней части 16 вблизи нижнего отверстия рамного элемента 3. Демпфер 6 прикреплен к нижней пластине 14, и пьезоэлектрический элемент 7 закреплен на демпфере 6. Пьезоэлектрический элемент 7 колеблется под действием электронного сигнала согласно принципу, аналогичному для пьезоэлектрического громкоговорителя известного уровня техники. Демпфер 6 выполнен из упругого материала, такого как уретан, а создаваемые пьезоэлектрическим элементом колебания поглощаются между нижней пластиной 14 рамного элемента 3 и пьезоэлектрическим элементом 7, чтобы исключать передачу вторичных и третичных нелинейных искажений и т.п. в рамный элемент 3.

Мембрана 4 выполнена на верхней части рамного элемента 3. Мембрана 4 имеет форму обращенного конуса; при этом его конусовидная нижняя часть прикреплена к пьезоэлектрическому элементу 7, а расширенная верхняя периферийная часть прилегает к верхней части 15 рамного элемента 3 и крепится к ней. Рупор 5 предусмотрен для регулирования направленности акустического сигнала, выводимого из мембраны 4. Рупор 5 состоит из двух элементов, т.е. из первого элемента 5а, соответствующего основанию, и второго элемента 5b, соответствующего центральной крышке. Пространство между мембраной 4 и рупором 5 предпочтительно составляет около 0,3 мм.

Поскольку сформовать весь рупор 5 целиком относительно трудно, он состоит из двух элементов - согласно изложенному выше. При сборке сначала фиксируют первый элемент 5а и к нему крепят второй элемент 5b. Первый элемент 5а и второй элемент 5b имеют отличающиеся друг от друга разные цвета. Поэтому во время сборки облегчается их взаимное позиционирование и также облегчается сборка. Часть рупора 5 является видимой частью, которая создает внешний вид устройства громкоговорителя после завершения сборки; и за счет обеспечения обоих элементов соответствующими цветами возможно улучшить внешний вид и визуальные эффекты громкоговорителя.

Фиг. 3 (А) иллюстрирует в увеличенном масштабе наружную периферийную часть мембраны 4 в зафиксированном положении. Наружная периферийная часть мембраны 4 крепится клеем на верхнем конце 15 рамного элемента 3. Затем ее накрывают рупором 5. Наружный периферийный конец 21 первого элемента 5а рупора 5 отогнут вниз по наружной стороне верхнего конца 15 рамного элемента 3, так что он входит в зацепление с верхним концом 22 корпуса 2. Поэтому верхняя периферийная часть 20 первого элемента 5а рупора 5 прижимает мембрану 4 сверху, а наружная периферийная часть мембраны 4 плотно закреплена между верхним концом 15 рамного элемента 3 и верхним концом 20 первого элемента 5а рупора 5.

Углубление 24 для размещения в нем описываемого ниже конденсатора 11 отсечки постоянного тока выполнено на нижней пластине 14 рамного элемента.

Далее следует пояснение схемы устройства 1 громкоговорителя. Фиг.3 (В) иллюстрирует принципиальную схему устройства 1 громкоговорителя. На фиг.3 (В) входной сигнал подают на положительный вывод и отрицательный вывод. Положительный вывод подключен к одному концевому контакту Т1 катушки 8 подъема частотной характеристики через конденсатор 11 отсечки постоянного тока. Отрицательный вывод подключен к среднему контакту Т2 катушки 8 подъема частотной характеристики. Пьезоэлектрический элемент 7 подключен между концевым контактом Т1 и средним контактом Т2 катушки.

Выполнение схемы на фиг. 3 (В) соответствует фиг.1(В). Входной сигнал подают в устройство 1 громкоговорителя через соединительный шнур 10. Соединительный шнур 10 имеет шнур 10а положительного вывода и шнур 10b отрицательного вывода. На нижней пластине 14 рамного элемента 3 выполнена подложка схемы, на нижней ее поверхности установлены конденсатор 11 отсечки постоянного тока и четыре вывода 15a-15d (см. фиг.2 (В)). На нижней пластине 14 рамного элемента выполнены отверстия 12а и 12b во взаимно противоположных положениях.

Шнур 10а положительного вывода подключен к выводу 15b, конденсатору 11 отсечки постоянного тока и к выводу 15а в том же порядке. Один из проводов от вывода 15а соединен с концевым контактом Т1 катушки 8 подъема частотной характеристики. Другой провод от вывода 15а проходит через отверстие 12а и соединен с пьезоэлектрическим элементом 7, установленным на верхней поверхности нижней пластины 14. Шнур 10b отрицательного вывода соединен со средним контактом Т2 катушки 8 подъема частотной характеристики через вывод 15с. Вывод 15d соединен с концевым контактом Т3 катушки подъема частотной характеристики и проходит через отверстие 12b, соединяясь с пьезоэлектрическим элементом 7. В описываемой выше схеме входной сигнал возбуждает колебания пьезоэлектрического элемента 7, а его колебания передаются на мембрану 4 и выводятся в виде акустического сигнала.

Согласно вышеизложенному рамный элемент 3 служит для крепления разных узлов в соответствующих положениях. Конкретно, во-первых, нижняя часть 16 рамного элемента 3 функционирует в качестве каркаса катушки 8 подъема частотной характеристики; при этом катушка 8 подъема частотной характеристики намотана на ней. Намотанная катушка 8 подъема частотной характеристики размещена в уступе между верхней частью 15 и нижней частью 16 рамного элемента, и за счет этого исключена возможность выпадения катушки 8 подъема частотной характеристики со стороны верхней части 15. По сравнению с исполнением, согласно которому катушка 8 подъема частотной характеристики намотана вокруг отдельно выполненного каркаса, можно уменьшить размер всего устройства громкоговорителя.

Рамный элемент 3 функционирует как опорный элемент для демпфера 6. За счет размещения демпфера 6 между рамным элементом 3 и пьезоэлектрическим элементом 7 вторичные и третичные нелинейные искажения поглощаются демпфером 6 и улучшается частотная характеристика устройства 1 громкоговорителя. Фиг.4 (А) иллюстрирует частотную характеристику устройства громкоговорителя при отсутствии демпфера; фиг.4 (В) иллюстрирует частотную характеристику устройства громкоговорителя при наличии демпфера. На фиг. 4 (A) и фиг. 4 (В) характеристика 20 иллюстрирует акустический сигнал, выводимый из устройства громкоговорителя; характеристика 21 иллюстрирует вторичное нелинейное искажение; характеристика 22 иллюстрирует третичное нелинейное искажение. При сравнении фиг. 4 (А) и фиг.4 (В) очевидно, что в случае наличия демпфера 6 вторичные и третичные линейные искажения можно значительно понизить.

Рамный элемент 3 также выполняет функцию плотного закрепления мембраны 4 между своим верхним концом 15 и верхней периферийной частью 20 рупора 5 - согласно пояснениям со ссылкой на фиг.3 (А). Рамный элемент 3 также выполняет функцию размещения и фиксирования в нем конденсатора 11 отсечки постоянного тока.

Хотя в излагаемом выше осуществлении для подъема частотной характеристики электронного сигнала используют катушку, также вместо катушки подъема частотной характеристики можно применить трансформатор. В этом случае трансформатор можно установить в заранее определенном положении внутри корпуса, прикрепленного к рамному элементу, а прочие соответствующие узлы могут быть выполнены и скомпонованы согласно фиг.1 (А).

Все раскрытие заявки на патент Японии 2000-83215 от 21 марта 2000 г, включая описание, формулу, чертежи и реферат, включено в данный документ полностью в качестве ссылки.

Изобретение относится к устройству громкоговорителя. Предложенный громкоговоритель содержит корпус, рамный элемент, установленный в корпусе, а также пьезоэлектрический элемент, выполненный с возможностью подачи на него звукового сигнала. Также мембрану, прикрепленную к пьезоэлектрическому элементу, рупор, выполненный на передней поверхности мембраны и имеющий наружный периферийный конец, проходящий вниз по наружной стороне верхнего конца рамного элемента и входящий в зацепление с верхним концом корпуса. Также демпфер, прикрепленный к рамному элементу и прикрепленный к пьезоэлектрическому элементу на боковой поверхности, противоположной мембране, и обеспечивающий упругую опору для пьезоэлектрического элемента. При этом наружная периферийная часть мембраны закреплена между верхним концом рамного элемента и рупором. В результате упрощается сборка и обеспечиваются требуемые рабочие характеристики громкоговорителя. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство громкоговорителя, содержащее рамный элемент, пьезоэлектрический элемент, выполненный с возможностью подачи на него звукового сигнала, мембрану, прикрепленную к пьезоэлектрическому элементу, катушку для подъема частотной характеристики акустического сигнала и демпфер, прикрепленный к пьезоэлектрическому элементу на боковой поверхности, противоположной мембране, и являющийся упругой опорой для пьезоэлектрического элемента, при этом катушка намотана по внешней периферии рамного элемента, а демпфер прикреплен к рамному элементу.2. Устройство громкоговорителя по п.1, отличающееся тем, что рамный элемент содержит цилиндрическую верхнюю часть, цилиндрическую нижнюю часть, имеющую меньший диаметр, чем диаметр верхней части, и соединительную часть для соединения верхней части и нижней части, причем катушка намотана по наружной периферии нижней части.3. Устройство громкоговорителя по п.2, отличающееся тем, что рамный элемент содержит нижнюю пластину, выполненную перпендикулярно внутренней стенке нижней части, при этом демпфер расположен на указанной нижней пластине.4. Устройство громкоговорителя по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит рупор, выполненный на передней поверхности мембраны.5. Устройство громкоговорителя по п.4, отличающееся тем, что наружная периферийная часть мембраны прикреплена к рупору.6. Устройство громкоговорителя по п.5, отличающееся тем, что наружная периферийная часть мембраны закреплена между верхним концом рамного элемента и рупором.7. Устройство громкоговорителя по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит корпус для размещения в нем пьезоэлектрического элемента, мембраны, демпфера, катушки и рамного элемента, причем рамный элемент прикреплен к указанному корпусу.8. Устройство громкоговорителя по п.4, отличающееся тем, что дополнительно содержит корпус для размещения в нем пьезоэлектрического элемента, мембраны, демпфера, катушки и рамного элемента, причем рамный элемент, рупор и корпус взаимно прикреплены друг к другу.9. Устройство громкоговорителя по п.3, отличающееся тем, что рамный элемент имеет углубление в нижней поверхности нижней пластины, и в указанном углублении размещен конденсатор отсечки постоянного тока.10. Устройство громкоговорителя, содержащее корпус, рамный элемент, установленный в корпусе, пьезоэлектрический элемент, выполненный с возможностью подачи на него звукового сигнала, мембрану, прикрепленную к пьезоэлектрическому элементу, рупор, выполненный на передней поверхности мембраны и имеющий наружный периферийный конец, проходящий вниз по наружной стороне верхнего конца рамного элемента и входящий в зацепление с верхним концом корпуса, демпфер, прикрепленный к рамному элементу и прикрепленный к пьезоэлектрическому элементу на боковой поверхности, противоположной мембране, и обеспечивающий упругую опору для пьезоэлектрического элемента, при этом наружная периферийная часть мембраны закреплена между верхним концом рамного элемента и рупором.11. Устройство громкоговорителя по любому из пп.4 - 6, 8 или 10, отличающееся тем, что рупор состоит из двух элементов.