专利名称：使锥体直径最大化的扬声器环绕结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及音频扬声器/转换器领域，本发明特别涉及改进当前流行的紧凑尺寸型全频率扬声器的中及低频率响应。
背景技术：
紧凑型扬声器可根据其外部尺寸如圆形扬声器的直径进行分类，而它们的主要性能极限即中低频特性主要是由振膜的面积和振动性能来确定的，即像活塞一样工作的振膜的有效振动部分所移动的空气量。
大量的小型扬声器使用于交通工具中如汽车、卡车、船、飞机等。这类扬声器通常设计成能在机械上适用于交通工具制造商所用的特定安装结构，该结构通常包括有一个主切口以及周围的安装孔，其尺寸根据源自世界上不同地区的标准来确定。替换扬声器通常要适于这种安装结构以及交通工具本身所提供的空间。
盆(basket)径为4″～7″的圆形扬声器大量地用于美国及遍及世界的交通工具中。这些扬声器中6″～7″的扬声器多数都采用日本标准JIS(其规定直径为6.18英寸即157mm)和欧洲使用的德国标准DIN(其规定直径为6.69英寸即170mm)。
将锥体面积与盆体投射的总面积相比较就可得出有关尺寸效率的有用的质量因数。这一比例因数与典型盆体直径和相应的锥体直径一起列表如下表1常用紧凑型扬声器的主要尺寸标称尺寸 标准版本 锥体直径 盆体直径 锥体面积/盆体面积mm mm4英寸 73 102.3 0.515英寸 92 129 0.516英寸 JIS日本(a) 111.8157 0.51(b)115.3157 0.54DIN欧洲119.3170 0.49
表1表明常规的扬声器结构所提供的锥体/盆体面积比通常为0.51。JIS的(b)版本表示在保持较小的JIS盆体尺寸的同时其锥体尺寸部分升级到DIN的锥体尺寸从而相应改善中低频性能。
由于实际使用的所有扬声器均会在低端的截止频率处存在一个固有的声频丢失率，该丢失率(在给定的锥体偏移下)与锥体面积成反比，因此对于任一尺寸的全频扬声器来说，增加锥体直径显然是极为有益的，这是因为锥体直径每增加一个百分数会使锥体面积增加双倍的百分数。在不增加扬声器盆体外部尺寸的条件下来提高锥体面积，无论是圆形、椭圆形还是其它的形状，均有益于紧凑型扬声器的中低频性能，但这些紧凑型扬声器的盆体尺寸会因为例如大量用于交通工具音响系统以及小型个人无线电/立体声播放器、多媒体计算机系统等而受到严格的限制。
相关技术论述
图1为一盆体10的边缘部分的剖视图，盆体10属于典型公知技术的扬声器的经成形加工的金属片盆体。典型的环绕式悬架(surround-suspension)12在其向外延展的周边部分具有一径向上的平面外部法兰12A，用于以粘附剂固定到盆体10的周边区域内的平面边缘着落区(landing)，且在其向内延展的周边部分具有一锥形内部法兰12B，用于以粘附剂固定到锥体14，如图中部分所示。环形的环绕式悬架部件12中央的弓形柔性部分12C从径向上约束锥体14，但允许锥体14在受到音圈驱动时在轴向上振动。
图中以实线显示出在标准“静止”条件下锥体14及其环绕式悬架12的位置，以虚线显示出在受最大驱动条件下悬架12′及锥体14′处于最大偏移处的位移位置。环绕式悬架12的弓形部分12C的位移限定了有效活塞直径，该有效活塞直径略大于延伸到弓形部分12C中部的锥体直径。
图1A为盆体10A的剖视图，盆体10A是压制金属片结构的一种变化形式，其由塑料模制而成或者由金属如铝铸造而成，并构造为形成如图所示的着落区，该着落区相当于图1所示压制金属片盆体的着落区，用于以粘附剂固定环绕式悬架12的外部法兰12A。
授予Mitobe的美国专利第5,111,510号和授予Tsuchiya等人的美国专利第5,115,474号公开了代表典型常规扬声器的环绕式悬架结构。他们的标准锥体安装结构的特征在于在其环绕式悬架结构上有向外伸出的径向平面固定法兰，如图1和图1A所示，并且其广泛应用于大量公知技术的扬声器。
发明人为Hazelwood、Espiritu及Jorgensen、名称为“TWIS-TLOCKMOUNTABLE VERSATILE LOUDSPEAKER MOUNT”的美国专利第5,867,583号公开了一种非常规的安装系统，其包括特殊的环绕式悬架结构，该结构能提高锥体/盆体的直径比，例如可将DIN锥体用于JIS的盆体中从而使锥体/盆体面积比达到0.58，即比常规扬声器的锥体/盆体面积比(参见上面表1，其面积比通常为0.51)高出13％。
发明目的本发明的一个主要目的是为圆锥型扬声器的环绕式悬架提供非常规安装结构，其能使用比常规尺寸更大的锥体，因此能够提高锥体/盆体的直径比，从而相应提高中低频性能。
本发明的另一目的是提供新的结构和安装系统，其中的环绕式悬架通过一种方式被构造为在外围固定区能占用更少的空间而可提供的锥体偏移性能至少相当于可比的常规扬声器中可用的锥体偏移性能。
本发明的又一目的是提供一些实施例，这些实施例采用标准的、由成形金属片制成的扬声器盆体以及由塑料模制而成或者由金属如铝铸造而成的盆体。
本发明的进一步目的是在特定的本发明环绕式悬架连接结构中，例如通过以粘附剂固定的接合面积的最大化来得到高质量的粘附固定性能和可靠性。
发明概述本发明的扬声器通过如下措施来实现上述目的在相应的盆体尺寸下采用直径大于常规尺寸的振膜；把环绕式悬架的外周部分做成特定的结构，该结构在保持所需弹性和全部偏移性能的同时通过采用更大的锥体直径和/或提高环绕式悬架柔性弓形部的宽度来扩大有效活塞面积，从而提高其有效的振动面积。
与常规的从柔性弓形部沿径向向外延伸的环绕式悬架外部连接件的平面形状不同，在本发明的新式结构中，环绕式悬架的外部连接件做成轴向裙套的形式，即在圆形扬声器盆体的情况下大体为筒形(tubular)，其向后延伸且后伸尺寸适于紧密装配到设置在盆体周边上的对应轴向凸缘内，其向前延伸并以粘附剂固定在连接区域内。
所述轴向裙套可经过特定的加工成形以使以粘附剂固定面积达到最大。
在各个实施例和实施形式中，盆体可以是金属冲压制成的类型，这类似于常规的JIS扬声器，盆体也可以是金属铸造而成或由合适的塑料模制而成的类型。
附图简要说明结合附图参考以下的说明，将会更充分地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，其中图1～9为扬声器边缘区域的剖视图；图1和图1A展示在以上公知技术讨论中述及的典型常规扬声器；图2～9说明根据本发明的扬声器锥体悬架系统的实施例和实施形式；图2所示是一个带有环绕式悬架的基本实施例，其特别构成为带有一外部的裙套，裙套外表面接合且粘附到盆体边缘凸缘的内表面；图3所示环绕式接合与图2类似，其中裙套装配进特别冲压或铸造形成的盆体的环形槽中；图4所示环绕式接合与图2类似，其中添加了一个环形定位环；图5展示的是图4所示通常结构的一种不同的实施形式，其中定位环经过成形而构成一个环形的安装槽；图6所示是一个优选实施例，其中环绕体经过加工成形而在安装区域内形成一种底部加宽的剖面形状；图7所示是另一实施例，其中在安装区域内具有一个双面凸缘(double-back flange)；图8为图10所示实施例的另一种形式，其中接合面面积有所增加，以强化以粘附剂固定；图9所示实施例采用了一环形垫圈，该垫圈可使扬声器安装到一板的背面。
详细描述图1～9为扬声器盆体边缘区域的剖视图。
图1和图1A展示在以上公知技术讨论中述及的典型常规扬声器的环绕式悬架的安装和连接结构，其中扬声器分别采用金属片或冲压/铸造的盆体。
图2～9展示本发明锥体悬架环绕安装结构的不同实施例和实施形式。
图2所示为本发明的一个基本实施例。设置一特定结构的环绕式悬架16，其外部连接件形成一个轴向的裙套16A，裙套16A向前延伸，这与图1和图1A所示现有技术中常规方式连接件向外延伸的径向平面凸缘12A构成了基本的不同点。
裙套16A接合盆体边缘的内表面，而其底边放置在着落区上。如图所示，裙套16A粘附于连接表面上。该基本实施例可如图所示采用压制金属片作盆体10，或者也可由塑料冲压制成盆体或者由金属如铝铸造而成。
与图1和1A所示的常规锥体14相比，在图2中显而易见，通过本发明可使锥体14A的尺寸增加，对于圆形扬声器来说就是直径增加。
图3展示一实施例，其采用如同图2的特定形状的环绕式悬架16。然而，裙套16A被装配进一环形槽中，该环形槽的外壁由盆体边缘18的内壁形成，环形槽的内壁由盆体18的加厚区域18A形成，盆体由塑料冲压而成或由金属如铝铸造而成。由于盆体18周边凸缘的内壁表面与环绕式悬架16的外壁表面裙套16A之间连接面内的粘附面积增加，这种结构提供了较好的连接可靠性。
图4为图2所示基本实施例的一种变形，其中的环绕式悬架16与图2和图3相同，但图4中的环绕式悬架16在内侧被环形定位环20所固定，该定位环20的形状见图所示，其以粘附剂固定到盆体10中的着落区。环绕式悬架16的连接裙套16A以粘附剂固定到盆体10的边缘以及与定位环20的连接面上。
图5为图4所示一般实施例的一种变形，其中的定位环22被构造成带有一个环形槽，该环形槽容纳悬架16的连接裙套16A。定位环22内的槽道外壁的厚度必须与盆体尺寸、锥体尺寸和/或悬架16的柔性弓形部的跨度相配。
图6展示本发明的一个优选实施例，其中环绕式悬架24受到特别加工成形，以在安装区域内形成如图所示的底部加宽的剖面形状。这样就能同时将轴向和径向的连接区以粘附剂固定，从而通过与如图1、1A所示的常规固定方式相比增加了固定面积而获得了高度可靠性。
图7所示为另一实施例，其中环绕式悬架环绕式悬架26的外部安装裙套26A自身是如图所示的双重背面(doubled back)，其以粘附剂固定于盆体10周边凸缘的内侧和边缘的平面着落区。
图8所示实施例类似于图6，只是环绕式悬架28的安装裙套28A模塑成如图所示形状，其底部加宽到一定厚度，增加了以粘附剂固定的附加面积而基本覆盖了盆体10边缘的平面着落区20的整个区域。
图9展示了本发明的一个实施例，其进一步包括一个安装接头32，其安装在盆体10的轴向周边凸缘的内侧，能使扬声器安装到一板的背面上。环绕式悬架部件30的裙套由一狭窄的固定凸缘30A形成，该凸缘从裙套的边缘向外延伸并以粘附剂固定到盆体10的边缘着落区和环形的扬声器安装接头32的下部，该接头可由塑料模塑而成，也可由金属铸造成形。接头32构成一个介于扬声器和一平板之间的衬套，该平板与接头32的顶部平面连接。接头32垂直部分的下端以粘附剂固定于盆体10边缘的内表面，同时向下作用到狭窄的固定凸缘30A上，由此提供了增强以粘附剂固定效果的附加连接面积。
在带有外径为159mm的盆体的4″圆形扬声器中，本发明的大多数实施例均能使常规的锥体直径(92mm)增加到102.6mm，即直径增加11.5％而面积增加24.4％，这使得低频响应性能显著提高。参见表1，对于4″的圆形扬声器来说，通过本发明所实现的锥体面积/盆体面积之比为0.633，与常规扬声器的0.51相比，这一锥体面积/盆体面积质量因数提高了24％。
在上述任一实施例中，环绕式悬架的弓形部可制成为厚度均匀或厚度以特定形式变化以提高其适用性，例如使其中心区域加工成形得较薄，和/或可使两个凸缘或者其中一个凸缘形成锥度。
本发明也可以另一种结构形式来实现，其中环绕式悬架的裙套凸缘绕盆体边缘凸缘的外侧而不是图示的内侧布置，这样悬架连接裙套的轴向内壁表面就以粘附剂固定到盆体边缘凸缘的轴向外壁表面。
在上述不同的实施例中，本发明的特定结构的环绕式悬架通常可与常规的第二锥体悬架部件相配合工作，该第二锥体悬架部件典型地是以公知方式使用的一同心的辐射形悬架(spider suspension)，其连接到锥体的中心音圈区域。然而本发明也可通过环绕式悬架作为唯一的锥体悬架而工作的实施方式来实现。
尽管为说明起见这里所描述的内容均用于圆形盆体的扬声器，但本发明的发明构思，即缩短或消除环绕式悬架的外伸安装凸缘的构思并不限于圆形扬声器，其适用于盆体为任何实用形状如椭圆形或矩形的扬声器。
在不脱离本发明精神和本质特性的前提下，本发明还可以用其它形式实施和应用。因此从各方面来说，本发明各实施例均应视为说明性的而非限定性的。本发明的保护范围由权利要求书而不是说明书确定。因此权利要求书范围内的所有变形、替换以及变化均在其保护范围之内。
权利要求
1.一种扬声器锥体环绕式支撑系统，其用来使紧凑型全频扬声器中构成发声振膜的前向锥体的有效活塞区域达到最大，其中该扬声器具有一个构成扬声器主框架的盆体，其具有处于垂直于该扬声器中心轴的前平面内的外周边，该外周边围绕一指定的盆体区域，所述锥体环绕式系统包括环绕式悬架，其被构造和布置成环绕所述锥体并以允许声学目的振动的方式为该锥体提供支撑，其被构造成具有一从所述扬声器的径向轴线上取的剖面，而在该剖面中可限定(a)一柔性主部，其被构造和布置成允许所述锥体为声学目的而振动，该柔性主部基本位于所述前平面中的内部和外部悬挂点之间；(b)一锥体固定凸缘，其从所述内部悬挂点开始延伸，交叠并以粘附剂固定于所述锥体的周边悬架连接边缘上；以及(c)一轴向的盆体连接裙套，其从所述外部悬挂点向后延伸而整体上与所述盆体的周边区域构成交叠和连接；连接装置，其用来将所述环绕式悬架的盆体连接裙套固定于所述盆体的周边区域；所述锥体，该锥体在所述前平面内的所述内部悬挂点处具有一区域，在盆体面积给定并且所述环绕式悬架的所述柔性主部在所述内部和外部悬挂点之间所测得的跨度给定的情况下，该区域实质上大于可比的常规扬声器的锥体的区域，其中该常规扬声器具有采用常规平面径向盆体固定凸缘的锥体悬架；以及所述环绕式悬架具有一外轮廓，该外轮廓在所述前平面内所围绕区域的面积至少是盆体面积的95％。
2.根据权利要求1所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其中所述连接装置包括具有基本均匀厚度的悬架固定凸缘，其构造为所述盆体的一部分，沿轴向从一平面边缘着落区的最外端开始延伸，其中该平面边缘着落区绕所述盆体的边缘沿径向布置，该悬架固定凸缘向前延伸到所述前平面，其具有预定的形状和尺寸以交叠安装所述环绕式悬架的盆体连接裙套。
3.根据权利要求2所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其中所述环绕式悬架的盆体连接裙套被构造为具有一周边外壁表面，该周边外壁表面的形状和尺寸适合安装到所述盆体悬架固定凸缘的内壁中，在组装时以一种方式施加粘附剂而使所述环绕式悬架的盆体连接裙套的外壁表面固定连接到所述盆体的所述悬架固定凸缘的内壁。
4.根据权利要求2所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其中所述环绕式悬架的所述盆体连接裙套在模塑过程被构造为具有一底部加宽至增大了边缘厚度的剖面形状，该边缘厚度限定一平坦盆体连接表面，该平坦盆体连接表面基本垂直于所述盆体连接裙套的外表面，所述盆体连接裙套被构造和布置成连接所述扬声器盆体的平面边缘着落区，其与所述悬架固定凸缘相接并由该悬架固定凸缘沿径向向内延伸，所述粘附剂alto施加到所述悬架固定凸缘的平坦盆体连接表面和所述扬声器盆体的平面边缘着落区之间，从而实质上增加了由粘附剂固定的总连接面积。
5.根据权利要求3所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其中所述连接装置包括周边槽道，其具有基本均匀宽度，围绕所述扬声器的盆体形成，所述槽道具有由所述盆体的悬架固定凸缘的内壁形成的第一壁面，且其具有相对的第二壁面，第二壁面与第一壁面以基本均匀的宽度分开，从而适合安装所述锥体环绕式悬架的盆体连接裙套，所述锥体环绕式悬架的盆体连接裙套以咬合方式插入并固定在所述槽道中，通过组装开始时施加到两者之间所有连接面上的粘附剂来进一步固定就位。
6.根据权利要求5所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其进一步包括组合区，该区的一个壁面与所述悬架固定凸缘的内表面等距分开，从而形成槽道的第二壁面；所述的扬声器盆体，包括所述的悬架固定凸缘，其在模塑过程中由塑料形成。
7.根据权利要求5所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其进一步包括一个壁件，其连接到所述盆体的平面边缘着落区上，所述盆体相对于所述悬架固定凸缘的内表面等距分开，从而形成槽道的第二壁面；所述的扬声器盆体，包括所述的悬架固定凸缘，其在铸压过程中由金属片形成。
8.根据权利要求7所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其中的模塑件在结构上进一步具有一剖面形状，该形状的特征在于槽道底部衬垫部分，其在布置上与所述扬声器盆体的平面边缘着落区相交界，并基本延伸到所述盆体悬架固定凸缘的内壁，该槽道底部衬垫通过粘附剂连接到所述盆体的平面边缘着落区上，因此在所述槽道内形成底部衬垫，该底部衬垫在结构上与所述环绕式悬架的盆体连接裙套的端头区域交界并形成支撑。
9.根据权利要求8所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其进一步包括一外围连接衬件，其与槽道底部衬垫做成一体并在结构上交界于所述盆体的平面边缘着落区和所述环绕式悬架盆体连接裙套的外壁之间。
10.根据权利要求2所述的扬声器的锥体环绕支撑系统，其中盆体连接裙套的剖面形状的特征在于该剖面的第一部分从盆体外部悬挂点延伸到平面边缘着落区，在该点处再向外折回并基本延伸回到外部悬挂点，同时与所述盆体悬架固定凸缘的内壁形成交界，其中粘附剂连接，从而形成双层外固定凸缘。
11.根据权利要求2所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其中所述的连接装置进一步包括一个扬声器安装接头，其用来装在一板子的背面，该接头的剖面形状为L形，其特征在于一轴向部分交界并连接到所述悬架固定凸缘的内壁面上，其伸到前向平面之外并与一径向部分形成角接，该径向部分向内延伸并伸向中心轴线从而形成平面安装凸缘；所述环绕式悬架的盆体连接裙套在结构上具有一个环形的外壁表面，该外壁表面的形状和尺寸能够使其紧紧地装入所述扬声器安装接头轴向部分的内壁中，组装时在尽可能大的区域上涂上粘附剂从而将所述环绕式悬架盆体连接裙套的外壁表面永久地连接到所述扬声器安装接头轴向部分的内壁上。
12.根据权利要求11所述的扬声器锥体环绕式支撑系统，其进一步包括所述环绕式悬架的盆体连接裙套在结构上进一步有一个端头凸缘，该凸缘沿径向向外延伸到所述悬架固定凸缘的内壁从而形成一个底部衬垫，该底部衬垫布置所述扬声器安装配件的后边缘和盆体的平面边缘着落区之间。
全文摘要
一种紧凑型扬声器，其使得对于相同的盆体(10)尺寸，振膜(14)的直径大于常规所使用的直径。环绕式悬架(12)的外部盆体连接部分为特定结构，其成形为一轴向裙套(16a)，即在圆形扬声器盆体的情况下基本是筒形，而非常规扬声器盆体连接部分的平面形状。本发明的扬声器盆体(10)在制作上具有一对应的轴向周边凸缘，其内壁用作以粘附剂固定到轴向环绕式悬架凸缘外壁的着落区(20)。这种特定结构保持所需的弹性和全偏移性能，同时能通过采用更大锥体而明显增大有效振动面积。该盆体可如同常规扬声器由金属冲压而成，也可由金属铸造或者由合适塑料模塑而成。该环绕式悬架的外部连接件的剖面形状优选构造成使盆体以粘附剂固定的可用面积达到最大。
文档编号H04R7/18GK1496662SQ02806629
公开日2004年5月12日 申请日期2002年1月18日 优先权日2001年1月19日
发明者R·S·埃斯佩利图, R S 埃斯佩利图 申请人:哈曼国际工业有限公司