本发明涉及设备声音再现。特别地，本发明涉及用于扬声器传感器的膜片组件。更特别地，本发明涉及一种膜片组件，包括该膜片组件的扬声器传感器，以及用于制造扬声器传感器的膜片组件的方法。
现有技术
为了追求自然的且未经受润色的声音再现，扬声器通常设计为仅能产生要被再现的频率。这意味着，希望能使得来源于扬声器的结构的次级发射最小化。由于扬声器的设计涉及到许多实际的折衷，因此扬声器的元件可能会具有显示出在扬声器的声音频率范围内的自然震荡的趋势，这会破坏所追求的平坦响应。因此，人们努力地控制振动膜片的机械谐振。因此，膜片组件的设计的一个目的在于避免有问题的谐振(也称为锥形分散效应)，其主要在膜片组件的工作频率中，或在其之上。工作频率范围之上的分散显示为恶化的失真特性。为了消除多余的噪声，us8,804,996b2提出了从膜片的第一振动模式的节点处来驱动加强的膜片。
特定的加强结构尽管非常有效，但非常难以制造以及组装到音圈上。因此，希望能提出一种能够很好地控制机械谐振且还易于自动化制造的膜片组件。
技术实现要素：
新颖的膜片组件包括具有第一膜片部件和第二膜片部件的膜片。两个膜片部件在相应的内周与外边缘之间延伸。第一膜片部件的外边缘与第二膜片部件在交叠部分处相交叠，并相连。音圈组件与第二膜片部件的内周相连。
另一方面，提出了一种使用这种膜片组件的新颖的传感器。
另外，还提出了一种相应的制造方法，包括以下步骤：
将音圈规插入到音圈架中，
将带有音圈规的音圈插入到空气间隙中，
将所述音圈连接到第二膜片部件的内周处，
移除所述音圈规，以及
在交叠部分处，将第一膜片部件连接到所述第二膜片部件上。
根据本发明，提出了一种膜片组件，包括：膜片，其包括在内周和外边缘之间延伸的第一膜片部件，以及在内周和外边缘之间延伸的第二膜片部件，其中第一膜片部件的外边缘与所述第二膜片部件在交叠部分处相交叠，所述第二膜片部件与第一膜片部件在所述交叠部分处相连；以及音圈组件，所述音圈组件与所述膜片相连，所述音圈组件与所述第二膜片部件的内周相连。
优选地，交叠部分是环形的。
优选地，在沿声音轴线来截取截面时，所述膜片具有远离所述声音轴线以包括沿声音轴线的方向的分量的轮廓而延伸的截面形状。
优选地，膜片为截锥形的。
优选地，第一膜片部件和第二膜片部件为环形的。
优选地，所述交叠部分沿相对于声音轴线的径向方向在第二膜片部件的径向延伸的1％至100％上延伸，优选地在5％至20％上延伸。
优选地，所述第一膜片部件和所述第二膜片部件相切地对齐。
优选地，在从声音轴线的外侧看时，所述第一膜片部件覆盖所述第二膜片部件与所述音圈组件之间的接触点，优选地在所述接触点上延伸。
优选地，膜片构造为硬得足以进行声音再现。
优选地，所述膜片组件构造为扬声器传感器的次级组件。
本发明提出了一种扬声器传感器，包括上述膜片组件。
优选地，所述扬声器传感器包括：框架，以及至少一个悬置件，所述至少一个悬置件构造为能将所述膜片悬置在所述扬声器传感器的框架上。
优选地，所述第一膜片部件或所述第二膜片部件或所述第一膜片部件和所述第二膜片部件都具有比所述至少一个悬置件的轴向刚度更大的轴向刚度或组合轴向刚度。
优选地，与所述至少一个悬置件的轴向刚度相比，所述第一膜片部件或所述第二膜片部件或所述第一膜片部件和所述第二膜片部件的轴向刚度具有不同的数量级。
优选地，分别在所述外悬置件和膜片的沿径向延伸的中点处，所述至少一个悬置件的轴向移动量最多为所述膜片的轴向移动量的一半。
优选地，所述至少一个悬置件和膜片相切地对齐。
优选地，所述至少一个悬置件为与所述第二膜片部件的外边缘相连的外悬置件，用于将所述膜片组件悬置在所述扬声器传感器的周边框架上。
优选地，所述至少一个悬置件为与所述第一膜片部件的内周相连的内悬置件，用于将所述膜片组件悬置在所述扬声器传感器的中心框架元件上。
优选地，所述扬声器传感器为复合式传感器，包括作为低频率膜片组件的上述膜片组件，以及容纳于所述扬声器传感器的中心框架元件内的高频率膜片组件。
优选地，所述膜片的第一分散效应频率在传感器的最高频率通带处，或更高。
本发明还提出了一种用于制造传感器的扬声器膜片组件的方法，所述方法包括：将音圈规插入到音圈架中；将带有音圈规的音圈插入到空气间隙中；将所述音圈连接到第二膜片部件的内周处；移除所述音圈规；以及在交叠部分处，将第一膜片部件连接到所述第二膜片部件上。
优选地，所述传感器为上述扬声器传感器。
优选地，连接方法为胶粘。
在上述新颖的概念的帮助下可获得相当大的益处。与传统的未加强的膜片(其易于制造)相比，膜片部件之间的交叠接触点提供了用于音圈组件的加强的安装位置，该音圈组件与膜片的内周(即，第一膜片部件的内周)相距一定距离。该增大的距离使膜片的谐振移动至较高、较少有问题的频率，并由此改善了对膜片组件的分散效应的控制。另外，由第一膜片部件所提供的相对于第二膜片部件所提供的有效辐射表面而言增加的有效辐射表面能使膜片组件的体积位移增大。
另一方面，与使用了加强元件(例如，肋材)的改进的膜片设计相比，本发明的膜片组件更适用于自动化制造。鉴于肋材或类似的加强元件难以精确地定位到膜片上，因此可通过使用音圈规来使音圈组件相对于第二膜片部件的内周固定，该音圈规具有在第二膜片部件的内周上的正确位置，并接收用于音圈架的滑动引导件，且允许该滑动引导件与第二膜片部件的内周对齐。这种音圈规不仅能帮助音圈相对于第二膜片部件的内周径向对齐，还有助于轴向对齐。配合可通过特定的适配器来进行，该适配器会给膜片增加重量。因此，制造方法非常稳定。
附图说明
在下文中，参照附图来对示例性实施方案进行更加详细的描述，其中：
图1显示了根据本发明的至少某些实施方案的传感器的截面图；且
图2显示了图1中的传感器的简化了的详细视图。
具体实施方式
在下文中，可明显看出，通过将音圈组件连接到第二膜片部件的内周处(该第二膜片部件又在交叠部分处连接到第一膜片部件的外边缘)会有利于能控制膜片组件的分散效应的膜片组件的制造。然而首先，所使用的术语是通过示例性的、非限制性的方式来提出的。
在本文中，用语“膜片”指的是借由材料、结构或它们两者来构造成能将音圈的往复运动转换为空气的增大的体积速度的扬声器膜片或薄膜。也就是说，用语“膜片”指的是在扬声器结构领域中所确定的通常意义上的膜片。这一概念与不能在没有显著的弯曲或变形的情况下产生声音的任意柔性元件是不同的。例如，用于将膜片悬置到传感器的框架上的薄的片状的悬置元件尽管在截面图中具有大致相似的样子，但不能作为本文中的膜片。
在本文中，用语“外边缘”指的是膜片或膜片部件的不仅覆盖膜片或膜片部件的端面或端部边沿、还覆盖膜片或膜片部件的朝向膜片组件的声音轴线的径向区域的大体上的外沿。
在本文中，用语“内周”指的是膜片或膜片部件的不仅覆盖膜片或膜片部件的端面或端部边沿、还覆盖膜片或膜片部件的朝向膜片组件的的外边缘的径向区域的大体上的内沿。
首先参见图1，其显示了与封闭的扬声器壳体(未显示)分离开的扬声器传感器1000。传感器1000包括框架400，其作为传感器中的移动件的刚性基础，并容纳了磁路300和至少一个膜片组件。该实施例显示了容纳有两个膜片组件(即，用于产生中频带和/或低频带的低频率膜片组件100，以及用于产生高频带的高频率膜片组件200)的传感器1000。膜片组件100构造为扬声器传感器1000的次级组件。这种膜片组件100、200通常分别涉及中频传感器和高频扬声器。低频率膜片组件100为扬声器结构的通常意义上的锥形膜片组件。高频率膜片组件200可以是扬声器结构的通常意义上的所显示的圆顶形膜片组件，或者例如为另一较小的圆锥膜片组件(未显示)。作为所显示的多路传感器的替代，传感器100可以构造为单路传感器，其包含单独的膜片组件100。
在所显示的实施例中，膜片组件100、200共享声音轴线x。作为替代，膜片组件100、200可偏移开，以包含两个分别的声音轴线，这两个声音轴线可以是相对于彼此平行或倾斜的。然而，为了取向性，同轴结构是优选的。膜片组件100、200(或者在同轴单元的情况下，整个传感器1000)的声音轴线x的定向由膜片组件的膜片的移动方向所限定。该方向又由驱动膜片组件的膜片的音圈组件120的往复移动的方向所限定。声音轴线x应理解为指的是传感器的声音传播的所预期的主要方向，和/或所产生的声音图案的所追求的对称轴线。作为替代，声音轴线x可理解为传感器的声音输出的总和是最理想的情况下的轴线。通常，声音轴线为所设计的扬声器的收听轴线。声音轴线x可以是(但不必须是)膜片组件100的对称轴线。
下面参照图2，其显示了低频率膜片组件100的详细视图。如图所示，膜片组件100在外框架部401和内框架部402之间连接到框架上。外框架部401会将传感器1000连接到封闭的壳体(例如，扬声器的机壳，或者齐平安装设备或另一接收结构的壁)上。内框架部402可容纳可选的高频率膜片组件200。磁路300在外框架部401和内框架部402之间连接到框架400上。磁路300包括磁体301和环绕的中心磁极302，在它们之间具有环形间隙303。
膜片组件100通过外悬置件114而悬置在外框架部401上。外悬置件114包围了膜片110，并通过柔性的方式将其连接到传感器1000的框架400上，以允许膜片110进行轴向的往复运动，即沿平行于声音轴线x的方向的前后移动。也就是说，外悬置件114为柔性结构，其允许膜片100沿着传感器1000的主要声音方向而往反复地移动，并在其在主要声音方向上相对于音圈偏离之后返回到平衡位置中。外悬置件114可构造为环形件。适当的材料包括橡胶、泡沫塑料或泡沫聚苯乙烯、纤维织物(尤其是经调节的织物)、热塑性弹性体、聚氨酯橡胶和硅胶。外悬置件114可由与主要振动膜片110相同的材料制成，但也可进行减重处理或在结构上进行改变，以提供允许膜片100移动的弹性。不论外悬置件114的结构和材料如何，其目的均在于允许膜片100进行所期望的移动。因此，优选地，外悬置件114构造为允许膜片100进行轴向移动，在径向方向上支撑膜片100以避免倾斜，使膜片100的内侧相对于外侧密封以避免声音短路，和/或提供用于使膜片返回到膜片110的平衡位置的返回力。
膜片110具有本领域中所理解的截锥形的形状。如图2所示，其显示了沿声音轴线x所截取的截面，膜片110的截面形状背离声音轴线x、以包含沿声音轴线x的方向上的分量以及横向于声音轴线x的方向上的分量的轮廓而延伸。也就是说，在沿膜片组件100的声音轴线x所截取的截面平面中看时，膜片110为沿径向方向r延伸的环形盘。在本文中，用语“径向”指的是从膜片组件100的声音轴线x沿相对于声音轴线x为任意角度(不包含0度和180度)的直线或曲线路径延伸的方向或轮廓。因此，在沿声音轴线x截取的截面中看时，径向方向r由膜片组件110远离声音轴线x并朝向膜片100的外边缘延伸的连续的点所形成的路径所限定。因此，可以看出，由于膜片的截面形状的假想延伸集中在膜片组件的声音轴线x上(例如，在声音轴线x的同一点处)，所以膜片110的扩口形状可以说成是径向的。
膜片110具有包含第一膜片部件111和第二膜片部件112的双部件结构。两个膜片部件111、112设置成相对于彼此的嵌套结构。也就是说，膜片部件111、112是叠置的，以在径向方向r上产生交叠部分l。交叠部分l可在膜片部件111或112的整个长度上延伸，或者如图所示，膜片部件111、112可径向地设置，从而交叠部分l仅覆盖膜片部件111、112的径向部分。第一膜片部件111设置得较为靠近声音轴线x，并被看作为内膜片部件111。第一膜片部件111沿着径向方向r在内周111a和外边缘111b之间延伸。第二膜片部件112设置得较为远离声音轴线x，并被看作为外膜片部件。第二膜片部件沿着径向方向r在内周112a和外边缘112b之间延伸。如图2所示，第二膜片部件112的内周112a包含颈部，即，以陡峭的角度相对于第二膜片部件112的其余部分朝向传感器1000的磁路300延伸的部分。第一膜片部件111的内周111a可包括或可不包括颈部。在所示的实施例中，第一膜片部件111的内周111a为直的，且不包含颈部。
交叠部分l由第一膜片部件111的外周111b和第二膜片部件112的一部分的相交叠的相应的径向部分所形成。第二膜片部件112的参与形成交叠部分l的部分可位于沿着径向方向r的任意位置，然而在所示的实施例中，交叠部分与第二膜片部件112的内周112a相邻。交叠部分l可在第二膜片部件112的径向延伸r的1％至100％上延伸。然而，优选地，交叠部分在第二膜片部件112的径向延伸r的5％至20％的范围内。两个膜片部件111、112在交叠部分l处彼此相连。接触可以是点状的、环状接缝，或在交叠部分l所覆盖的整个区域上接触。连接可通过胶粘、焊接或其他类似的固定方式来实现。在所显示的实施例中，由于膜片部件111、112具有旋转对称特性，因此交叠部分l为环状的(具体为圆环状的)。然而，在沿围绕声音轴线x的边沿看时，交叠部分l也可成形为包含径向交替形状。更具体地，交叠部分l或至少交叠部分l的外部可具有锯齿形状，或径向上光滑地变化的形状，以分散由膜片部件111、112之间的接缝处的不连续所导致的衍射。
如上文所述，膜片110具有大体上为截锥形的形状。因此，膜片部件111、112成形为能构造出这种形状。在本文中，用语“锥形”不仅指数学上的锥形，还应理解为指在扬声器结构领域中所理解的锥形。因此，该表达还包括弯曲的膜片和非旋转对称的膜片，以及它们的截锥形版本。因此，第一膜片部件111和第二膜片部件112相切地对齐，以用于形成膜片110的连续的外表面。在本文中，用语“连续”不仅指数学上的连续，还应理解为指在扬声器结构领域中所意味着的包含具有几乎不存在的小的轴向偏差(即，不可测量的，或对于膜片组件或传感器的输出而言不明显的)的多个表面的表面。也就是说，扩口指向相同的方向。通常来讲，在合理的制造公差内，膜片部件111、112为平行的。上述设置特别适用于膜片部件111、112彼此相连的交叠部分l。在交叠部分l之外，当然也可以在相应的形状的相切对齐中具有略微的偏差。例如，图2显示了第一膜片部件111和第二膜片部件112之间在交叠部分l的外边缘处存在有小的脊。理论上，这种小的脊会造成不能相切对齐，但是它是小到可以被忽略的，即，不会对声音输出产生可测量的影响。
膜片具有用于沿膜片组件100的声音轴线x进行声音传播的外侧115，以及与该外侧115相反的内侧116。音圈组件120与膜片组件100的内侧116相连。更具体地，音圈组件120的音圈架121与第二膜片部件112的内周112a相连。如上文所述，内周112a具有颈部，以利于与音圈架121容易地相连。第二膜片部件112的内周112a还处于参与形成交叠部分l的区域内。因此，可以看出，第二膜片部件112的内周112a具有平行于第一膜片部件111而在交叠部分l上延伸的接缝部分，以及从该接缝部分处以朝向传感器1000的磁路300的陡峭角度延伸的颈部。由此，由音圈施加给合成膜片110的力能作用在膜片110的非常稳定的点上，这是因为音圈连接到内膜片部件与外膜片部件(即，第一膜片部件111与第二膜片部件112)的连接处上。这可降低锥形分散谐振的趋势。图2还显示出在从声音轴线x的外侧看时，第一膜片部件111是如何覆盖第二膜片部件112与音圈组件120之间的接触点的(尤其是如何在该接触点上延伸的)。与传统的膜片组件相比，由第一膜片部件111所提供的这种过度延伸部分增加了膜片组件10的辐射表面。
音圈组件120还可相对于传感器框架400悬置，并通过支架123而与磁性空气间隙303对齐。
如上文所述，膜片110通过外悬置件114而相对于框架悬置在第二膜片部件112的外周处。如果传感器构造为单路传感器(未显示)，那么传感器的中心开口可由防尘盖所覆盖，或者设置有塞子(未显示)。如果传感器构造为如图所示的多路传感器，那么膜片110优选地相对于还容纳了高频率膜片组件200的传感器框架400的内框架部402悬置。因此，第一膜片部件111可通过内悬置件113而相对于扬声器框架400悬置。内悬置件113可与外悬置件114相似，或进行微调，以提供特定的悬置特性。尽管悬置件113、114和膜片部件111、112都具有片状的结构，但是它们的目的和机械特性根本上是不同的。膜片110构造成硬得足以用于声音再现，而悬置件113、114构造为具有足够的弹性，以允许硬的膜片110能在声音再现期间进行轴向移动。膜片部件可由硬质材料制成，例如，铝、纸或聚丙烯。膜片部件可由彼此相同或不同的材料制成。另一方面，悬置件可由弹性材料(例如上文中所列出的那些)制成。因此，第一膜片部件111或第二膜片部件112或者它们两者可具有比至少一个悬置件113、114的轴向刚度更大的轴向刚度或组合轴向刚度。更具体地，与至少一个悬置件113、114的轴向刚度相比，第一膜片部件111或第二膜片部件112的轴向刚度或它们两者可具有不同的数量级。在本文中，用语“轴向刚度”指的是部件(例如，膜片部件或膜片)在沿平行于膜片组件的声音轴线的方向上承受压力时克服变形的能力。轴向刚度可测量为在所给出的点(例如，部件的跨距长度的中点)处单位长度的变形所需的力。由于刚度不同，所以分别从外悬置件114和膜片110的径向延伸r的中点处看，外悬置件114或内悬置件113或它们两者的轴向移动量最多为膜片110的轴向移动量的一半。为了进一步利于传感器的取向性，悬置件113、114优选为与膜片110相切地对齐。
在所示的实施方案中，第一膜片部件111的内周111a(特别地为其内表面)与内悬置件113(特别地为其外表面)相连。类似地，第二膜片部件112的外周112b(特别地为其内表面)与外悬置件114(特别地为其外表面)相连。然而，该结构也有替代结构。例如，连接表面可以颠倒为膜片部件的外表面可接触悬置件的内表面(未显示)。后一实施方案的变化为在悬置件相连或一体成型的情况下，悬置件可覆盖膜片，该膜片可与悬置件的内表面相连。该实施方案具有额外的优势，即：形成用于高频率膜片组件200的“无缝”波导。如果悬置件制造为能覆盖膜片，有利的是通过两个或更多个部件来制造悬置件，以利于制造。特别地，悬置件首先与相应的膜片部件相连，然后在膜片部件彼此组装在一起时再在膜片的外表面上彼此相连。
尽管未在图中显示，还可以添加更多的部件到膜片上，以微调膜片的特性。
不论所使用的悬置件的结构如何，膜片组件的双部件膜片的新颖设计都使得制造更加简单，同时还能实现较大的体积位移。制造优势通过将音圈组件连接到第二膜片组件的内周(尤其是颈部)处而产生，由此允许使用适当地大的音圈，而不需牺牲膜片组件的模态特性或辐射表面面积。下文为参照图2所描述的膜片组件的生产步骤的示例性的连续可变的逐步说明：
将音圈规插入到音圈架121内。
将带有音圈规的音圈插入到空气间隙303中。音圈规限定了空气间隙303中的音圈的高度和径向位置。
在框架401(即，篮)上施加用于支架123的外周的黏着剂，或者在支架123的相应部分上施加黏着剂。
将支架123放置在音圈架121上。
将由音圈和支架123形成的次级组件下压到磁性系统上，其中，音圈规停止水平限定了音圈的正确高度。
将黏着剂施加在支架123和音圈架121之间的接触点上。
通过将黏着剂施加到第二膜片部件112与外悬置件114之间的接触点上并使它们两个相接触来制备包含第二膜片部件112和外悬置件114的次级组件。
将黏着剂施加在外框架部401的用于接收外悬置件114的接触表面上，或者将黏着剂施加在外悬置件114的相应接触表面上。
将包含第二膜片部件112和外悬置件114的次级组件放置在框架400上。
将黏着剂施加在第二膜片部件112和音圈架121之间的接触点上。
将第二膜片部件112连接到音圈架121上。
移除音圈规。
通过将黏着剂施加到第一膜片部件111与内悬置件113之间的接触点处并使它们两者相接触来制备包含第一膜片部件111和内悬置件114的次级组件。
将黏着剂施加到交叠部分l上的第一膜片部件111和/或第二膜片部件112的接触表面上。
将黏着剂施加在框架400的内框架部402与内悬置件113之间的一个或多个接触表面上。
将包含第一膜片部件111和内悬置件113的次级组件放置在由第二膜片部件112和外悬置件114所形成的次级组件上，并放置在框架402上。
应当理解的是，本发明所公开的实施方案不限于这里所公开的特定的结构、方法步骤或材料，而是能延伸至相关领域的普通技术人员所认为的它们的等价物。还应当理解的是，这里所使用的术语仅用于描述特定的实施方案，而不欲进行限制。
在本文中，提及一个实施方案意味着关联于该实施方案所描述的特定的特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。由此，在本文中的许多地方所出现的用词“在一个实施方案中”不必须全都涉及同一个实施方案。
如这里所使用的那样，为了方便起见，多个物品、结构件、组成因素和/或材料可列在共同的列表中。然而，这些列表应当被视为就像列表中的每一个元件均能被单独看做为独立且唯一的元件。由此，不应仅基于这些列表中的单个元件与同一列表中的任何其他元件出现在共同的组中而没有矛盾的说明就将该这些列表中的单个元件看做为同一列表中的任何其他元件的实际等价物。另外，本发明中的多个实施方案和实施例在这里可被认为是它的多个部件的替代方案。应当理解的是，这些实施方案、实施例和替代方案不应被视为另一个的实际等价物，而是应当被认为是本发明的独立且自主的表现形式。
此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案中以任意适当的方式结合。在本说明书中，提出了许多具体细节，例如长度、宽度、形状等的实施例，以助于透彻了解本发明的实施方案。然而，本领域的技术人员会意识到本发明可在缺少该具体细节中的一个或多个的情况下，或者在具有其他方法、部件或材料等的情况下实施。在其他情况下，已知的结构、材料或操作未被详细显示或说明，以避免使本发明的内容不清楚。
尽管前述实施例在一个或多个特定的应用中说明了本发明的原则，然而本领域的普通技术人员应当理解的是，可在不付出创造性劳动且不背离本发明的原则和概念的情况下，进行形式、用途和实施细节的许多修改。因此，不希望本发明受到随附的权利要求的限制。
用词“包含”和“包括”在本文中用作为开放式限定，不排除也不必须有其他未指出的特征存在。除非有明确说明，否则在从属权利要求中所提出的特征能相互自由组合。此外，应当理解的是，“一”或“一个”(即，单数形式)的使用在本文中并不排除多数形式。
附图标记列表
参考文献列表
us8,804,996b