具有多级悬架系统的扬声器技术方案

一种多级机械悬架系统，其扩展了扬声器的线性操作范围，并防止在爆炸式峰值时的机械损坏。所述系统包括一对间隔的接触接收器，所述接触接收器限制接触器的行程。所述系统在低频率时提供平坦的线性响应，因为在扬声器的操作期间接触器间歇地或偶尔地接触到接触接收器。所述系统使得能够在扬声器悬架系统的总刚度与挠度曲线内产生不同的非线性区域。每个区域中的非线性可以单独地控制，只要在远离静置位置移动的情况下非线性按区域增大即可。因此，在非线性刚度区域仅在可允许的偏移的末端处出现以限制运动之前，基本上为线性刚度的平台可扩展达音圈和悬架部件所允许的总位移的大部分。也可以产生多于两个的刚度区域以实现最大的性能和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多级悬架系统的扬声器相关申请本申请要求2016年11月21日提交的美国临时申请62/424,873的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种用于扬声器的多级机械悬架系统。
技术介绍
目前，常规的运动隔膜电声换能器具有永磁磁路，该永磁磁路与由放大的音频信号激励的线圈相互作用。这个交流电（AC）信号在线圈中产生电流，该电流产生等于B*l*i（其中B=永磁场强度，l=浸在永磁场中的线圈中的线的长度，并且i=在线圈中流动的电流）的力。力的方向取决于电流的极性。力（Bli）在具有质量（Mms）的电声换能器的隔膜中产生运动。恢复力由隔膜和扬声器的静止零件（框架、永磁磁路等）之间的柔性弹簧状连接部提供，其用作机械悬架系统。通常，存在两个或更多个这些柔性连接部。
技术实现思路
在设计一种要求现有设计的几乎150％位移能力的新颖低频扬声器或电声换能器时，认识到需要更好的悬架系统。在开发用于改进的悬架系统的标准量（criteria）时，对多级刚度曲线的需求被认为是最有益的。在制定改进的悬架系统的标准时，对多级刚度曲线的需求被认为是最有益的。针对悬架性能的多级刚度曲线被绘制为恢复力与位移的曲线。在目前技术状态中提供恢复力的柔性连接部（悬架系统）始终是全部相连接的。这限制了设计刚度与挠度（deflection）曲线的形状的能力。由于刚度（KMS）是累加的，因此恢复力与这些柔性连接部的所有力与挠度曲线（见图1中的线B和图2中的线D，它们不是平直的）之和成比例。实线B用于参考，并且其是典型电声换能器的测量值。实线D用于参考，并且其是典型电声换能器的力与位移的测量值。这些曲线必须设计成在接近零位移处具有恰当的刚度，以便实现对于换能器设计的正确谐振频率（Fs）（Fs=1/2π√Kms/Mms）。恢复力也必须是非线性函数，或者隔膜将通过施加更多功率而移动得更远，并且最终将超过物理可用空间，并因此换能器的运动零件将有可能在与静止零件的撞击中被损坏。为了防止这种撞击发生，所有柔性连接部的组合总刚度曲线必须设计成是略微渐近的，其中斜率在小于将导致对运动零件造成物理损坏的位移的位移处快速增加。在目前技术状态下，悬架经历了相当大量的行业中所谓的“削弱（break-in）”。当悬架系统移动时，由于轻微的损坏和材料磨损，悬架的刚度变低。这意味着悬架系统必须在其“削弱”状态下而不是在其新状态下保护电声换能器免于发生过偏移。当主要由悬架的材料发挥作用以限制隔膜的运动时，这种削弱更多地发生在较高的偏移处。起点刚度由设计要求设定，并且终点刚度由物理限制设定，并且这两者之间的区域仅能够以小的方式调节，因为通常必须以平滑曲线连接两端。这是正确的，因为大多数悬架依赖于仅使用材料形成为如下形状的弯曲刚度，该形状将更大的材料长度纳入到在材料成直线的情况下将出现的空间中。这意味着，除非扬声器设计成有意地包括应力集中区域或超过材料屈服强度的铰接点，否则在力与挠度曲线的中心部分中将不存在实质的膝形形状。图3至图5示出了用于高位移电声换能器的悬架部件的环绕件20中典型的盘旋结构。如果在那些盘旋结构中的任一者的顶点处的应力超过材料的屈服强度，则悬架的该区域用作铰链，该铰链进一步将应力、应变和对材料造成的损坏集中到非常小的区域中。图3是环绕件20在对应于静置位置的零位移处的剖切视图。图4是环绕件20在最大位移的1/2（50％）处的剖切视图。因此，图4示出了变形到其总材料长度的近似50％的环绕件20。通过把材料拉紧，有可能刚好在曲线的最末端处实现非常明显的膝形，如在图5中的环绕件20在最大位移（100％材料长度）处的剖切视图中所示。如图5中所示把环绕件20的材料拉紧对于大多数扬声器悬架中目前使用的材料是破坏性的。这使得那些选项中没有一者是明智的设计选择。电声换能器中的非线性也是失真的主要原因（进入换能器中的信号和电声换能器的输出之间的差异）。非线性刚度表现为位移相关的机械压缩。将非线性刚度曲线设计成关于零位移点对称是非常困难的。当在操作中时，这种不对称性会引起扬声器的音圈位移的中点从其自然静置位置移位。这种偏移导致系统不稳定、损坏、失真，并且会导致过早失效。在一个实施例中，具有框架的扬声器包括固定到框架的悬架系统、安置在框架内并且由至少悬架系统悬挂的音圈、和能够由音圈移动的至少一个接触器、以及不连续地与接触器或音圈接合的前接触接收器，该前接触接收器被构造成限制接触器和音圈的向前运动。扬声器还包括不连续地与接触器或音圈接合的后接触接收器，该后接触接收器被构造成限制接触器和音圈的向后运动。接触器能够接合前接触接收器和后接触接收器中的至少一者以限制接触器和音圈的位移。在另一个实施例中，一种操作多级扬声器（该多级扬声器包括由悬架系统悬挂的音圈、能够由音圈移动的至少一个接触器、以及不连续地与接触器或音圈物理地接合的接触接收器）的方法包括：将第一电输入施加到音圈以使音圈振动并产生声音，其中，当接触器移动并且不接合接触接收器时，扬声器针对音圈的总位移的一部分提供基本为线性的刚度。该方法还包括将第二电输入施加到音圈以使音圈振动并产生声音，其中，当可移动接触器接合接触接收器时，扬声器针对音圈的增加的位移提供基本为非线性的刚度。通过考虑详细描述和附图，本专利技术的其他方面将变得明显。附图说明图1是具有图示总刚度与挠度曲线的曲线A的曲线图（graph）。图2是具有图示力与挠度曲线的曲线C的曲线图。图3图示了扬声器的环绕件在零位移处的剖切视图。图4图示了环绕件在最大位移的50%处的剖切视图。图5图示了环绕件在最大位移处的剖切视图。图6示出了具有多级悬架系统的扬声器的一个实施例的局部剖切透视图。图7图示了图6的扬声器的局部横截面侧视图。图8示出了图7的侧视图的特写局部横截面视图。图9图示了图6的扬声器在接触器的自然静置位置处的特写局部剖切视图。图10图示了图6的扬声器在接触器的-5毫米（mm）位移位置处的特写局部剖切视图。图11图示了图6的扬声器在接触器的-10mm位移位置处的特写局部剖切视图。图12图示了扬声器的另一个实施例的横截面视图。图13图示了扬声器的又一实施例的横截面视图。具体实施方式在详细解释任何实施例之前，将理解，本专利技术在其应用方面并不限于在以下描述中阐述的或者在以下附图中图示的部件的构造和布置的细节。本专利技术能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或能够以各种方式实施。图6示出了具有框架34的多级扬声器30。图6示出了环绕件20、柔性后支承圈（spider）38和隔膜42的剖切视图。在图6中，隔膜绕外周边固定到环绕件20的内周边。环绕件20固定到框架34。图6还示出了防尘圆顶46，其被切掉以图示接触器50。此外，图6示出了前接触接收器54，其通过支撑柱60结合到后接触接收器58。支撑柱60在其相对的端部处固定地支撑前接触接收器54和后接触接收器58。此外，图6示出了大致圆柱形的音圈66的轮廓（cut-out），该音圈更好地图示于如图7中所示的扬声器30的横截面视图中。图7示出了支承圈38，其绕内周边固定到音圈66并且绕外周边固定到框架34以用于悬挂音圈。此外，图6示出了隔膜42，其绕内周边固定到音圈66并且绕外周边固定到环绕件20。支承圈38、环绕件20、以及隔膜42用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扬声器（30、130、230），其具有框架（34、134、234）并且包括：悬架系统，其固定到所述框架；音圈（66、166、266），其安置在所述框架内并且由至少所述悬架系统悬挂；至少一个接触器（50、150、250），所述音圈能够使所述至少一个接触器（50、150、250）移动；前接触接收器（54、154、254），其不连续地与所述接触器或所述音圈接合，所述前接触接收器被构造成限制所述接触器和所述音圈的向前运动，以及后接触接收器，其不连续地与所述接触器或所述音圈接合，所述后接触接收器被构造成限制所述接触器和所述音圈的向后运动，其中，所述接触器能够接合所述前接触接收器和所述后接触接收器中的至少一者以限制所述接触器和所述音圈的位移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.21 US 62/4248731.一种扬声器（30、130、230），其具有框架（34、134、234）并且包括：悬架系统，其固定到所述框架；音圈（66、166、266），其安置在所述框架内并且由至少所述悬架系统悬挂；至少一个接触器（50、150、250），所述音圈能够使所述至少一个接触器（50、150、250）移动；前接触接收器（54、154、254），其不连续地与所述接触器或所述音圈接合，所述前接触接收器被构造成限制所述接触器和所述音圈的向前运动，以及后接触接收器，其不连续地与所述接触器或所述音圈接合，所述后接触接收器被构造成限制所述接触器和所述音圈的向后运动，其中，所述接触器能够接合所述前接触接收器和所述后接触接收器中的至少一者以限制所述接触器和所述音圈的位移。2.根据权利要求1所述的扬声器，其中，在接触或者所述前接触接收器或者所述后接触接收器之前，所述音圈和所述接触器能够沿单个轴线移位不到最大预期位移距离的约90%的距离，所述接触修改所述扬声器的总刚度函数。3.根据权利要求1所述的扬声器，所述悬架系统包括隔膜（42、142、242），所述隔膜具有固定到所述音圈的内周边和固定到环绕件（20、120、220）的内周边的外周边，所述环绕件绕外周边固定到所述框架。4.根据权利要求1所述的扬声器，所述悬架系统包括柔性后支承圈（38、138、238），所述柔性后支承圈具有固定到所述音圈的内周边和固定到所述框架的外周边以用于悬挂所述音圈。5.根据权利要求1所述的扬声器，其中，所述接触器是防护板，所述防护板固定到所述音圈以用于间隙地与所述前接触接收器和所述后接触接收器接触。6.根据权利要求5所述的扬声器，其中，所述前接触接收器和所述后接触接收器是通过支撑柱成间隔关系的前防撞器和后防撞器，所述扬声器包括：中心杆，其安置成邻近于接收所述支撑柱的所述后防撞器，其中，所述防护板在静置位置中安置在所述后防撞器和所述前防撞器之间，所述防护板具有接收所述支撑柱的孔口，并且其中，所述防护板响应于所述音圈的运动沿所述支撑柱的长度轴向移动。7.根据权利要求6所述的扬声器，其中，所述前防撞器和所述后防撞器固定到所述支撑柱和所述中心杆的相对端，并且所述扬声器是低音扬声器。8.根据权利要求6所述的扬声器，其中，在接触或者所述前防撞器或者所述后防撞器之前，所述防护板能够沿所述支撑柱的所述轴线移动所述悬架系统的不到最大预期位移距离的约90%的距离，与所述前防撞器和所述后防撞器中的任一者的接触修改所述扬声器的总刚度函数。9.根据权利要求1所述的扬声器，其中，所述接触器是安置成邻近于所述音圈并在其向前处的圆顶。10.根据权利要求9所述的扬声器...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ巴佩，AM格恩洛，DE卡尔森，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE