Wraz ze wzrostem popularności zminiaturyzowanych systemów, stosowanie pasywnego radiatora membranowego jako elementu masy akustycznej w obudowie typu bass-reflex staje się standardową praktyką w części systemu o niskiej częstotliwości. Systemy te mają kilka wymagań dotyczących parametrów, które mogą przekraczać możliwości wielu konwencjonalnych podejść do projektowania grzejników pasywnych. Aby sprostać tym wyzwaniom, w tym trybom bujania, firma Bose zaproponowała efektywny projekt.
Redukcja trybu kołysania pasywnej akustycznej chłodnicy
Numer patentu/publikacji: US 7568552
Wynalazcy: Roman Litowski (Newton, MA); Jingyi Liu (Marlborough, MA); Roger Mark (Barrington, RI); i Nachiketa Tiwari (Mansfield, MA)
Mandatariusz:
Firma Bose. (Framingham, MA)
Wniesiony: 15 stycznia 2004
Obecna klasa CPC: H04R 7/20 (20130101)
Przyznane/opublikowane: 4 sierpnia 2009
Liczba roszczeń: 15
Liczba rysunków: 16
Streszczenie z patentu
Akustyczny pasywny radiator kontrolujący wibracje w „trybie kołysania”. Pasywny promiennik akustyczny zawiera membranę emitującą energię akustyczną. Membrana ma część obwodową i część środkową. Część obwodowa jest grubsza niż część środkowa. Chłodnica pasywna obejmuje ponadto pasywne zawieszenie chłodnicy. Zawieszenie zawiera element powłokowy otaczający membranę. Element osłonowy zawiera ramkę do fizycznego połączenia radiatora pasywnego z obudową akustyczną, pneumatycznie uszczelniając membranę i obudowę. Obramowanie ma niejednolitą szerokość. Chłodnica pasywna to niepneumatycznie uszczelniający, nieotaczający i niepająkowy element zawieszenia. Nieotaczający element zawieszenia i obramowanie współdziałają w celu kontrolowania ruchu membrany i utrzymywania ciężaru membrany.
Niezależne roszczenia
1. Pasywny promiennik akustyczny, zawierający: membranę do emitowania energii akustycznej, przy czym wspomniana membrana ma część obwodową i część środkową, przy czym wspomniana część obwodowa jest grubsza niż wspomniana część środkowa; zawieszenie promiennika pasywnego, przy czym zawieszenie obejmuje element osłonowy, przy czym element osłonowy otacza wspomnianą membranę, przy czym element osłonowy zawiera ramkę do fizycznego łączenia wspomnianego promiennika pasywnego z obudową akustyczną i pneumatycznego uszczelniania wspomnianej membrany i wspomnianej obudowy, przy czym wspomniana ramka ma szerokość, przy czym wspomniana szerokość jest niejednolita; oraz nieuszczelniony pneumatycznie, nieotaczający, niekrzyżowy element zawieszenia, przy czym wspomniany nieotaczający element zawieszenia i wspomniana rama współpracują, aby kontrolować ruch wspomnianej membrany i podtrzymywać ciężar wspomnianej membrany.
2. Pasywny promiennik akustyczny składający się z: membrany emitującej energię akustyczną; ramę do pneumatycznego uszczelniania wspomnianej membrany i obudowę akustyczną; oraz wiele oddzielnych, nieotaczających, niepająkowych elementów zawieszenia do fizycznego łączenia wspomnianej membrany ze wspomnianą obudową akustyczną, przy czym wspomniane nieotaczające elementy zawieszenia i wspomniana otoczka współpracują, aby kontrolować ruch wspomnianej membrany i podtrzymywać ciężar wspomnianej membrany.
8. Pasywny promiennik akustyczny składający się z: membrany emitującej energię akustyczną w drodze wibracji tłokowych w zakresie częstotliwości roboczej; pojedynczą ramę do pneumatycznego uszczelniania wspomnianej membrany i obudowy akustycznej, przy czym wspomniana rama jest wykonana z litego poliuretanu; oraz wiele oddzielnych, nieotaczających elementów zawieszenia, przy czym wspomniane nieotaczające elementy zawieszenia i wspomniane obramowanie współpracują ze sobą w celu kontrolowania ruchu wspomnianej membrany i utrzymywania ciężaru wspomnianej membrany.
13. Pasywny promiennik akustyczny składający się z membrany emitującej energię akustyczną; obramowanie do pneumatycznego uszczelniania wspomnianej membrany i obudowy akustycznej, przy czym wspomniane obramowanie zawiera pojedynczy element i ma niejednolitą szerokość; oraz wiele oddzielnych, nieotaczających elementów zawieszenia, przy czym wspomniane oddzielne elementy zawieszenia i wspomniane otoczenie współpracują w celu kontrolowania ruchu wspomnianej membrany i utrzymywania ciężaru wspomnianej membrany.
Komentarze recenzentów
Szczególnie w obliczu rosnącej popularności zminiaturyzowanych systemów, stosowanie pasywnego radiatora membranowego jako elementu masy akustycznej w obudowie typu bass-reflex staje się standardową praktyką w części systemu o niskiej częstotliwości. Systemy te mają kilka wymagań dotyczących parametrów, które mogą przekraczać możliwości wielu konwencjonalnych podejść do projektowania grzejników pasywnych, a niektóre z nich to:
Dla danej częstotliwości strojenia, im mniejszy system, tym większe zapotrzebowanie na masę akustyczną promiennika pasywnego.
W wielu zminiaturyzowanych urządzeniach pasywny grzejnik membranowy o cienkiej obudowie jest niezbędny do zachowania zgodności z wymaganiami dotyczącymi opakowania.
Trzeci czynnik związany z pasywnymi grzejnikami membranowymi, niezależnie od skali, polega na tym, iż często trzeba je formować w prostokątne kształty, aby zmaksymalizować powierzchnię, dopasowując jednocześnie nadruk czołowy do najpopularniejszych form obudów.
W pierwszym przypadku zwiększone zapotrzebowanie na masę może spowodować duże obciążenie zawieszenia surround w postaci ugięcia grawitacyjnego lub pochylenia membrany. Drugi czynnik, czyli cienka obudowa, pogarsza pierwszy problem, ponieważ nie zapewnia głębokiego pasywnego radiatora z dwoma oddalonymi od siebie zawieszeniami, aby zapewnić stabilność i uniknąć statycznego ugięcia i dynamicznego kołysania membrany podczas dłuższych wycieczek.
Trzecia kwestia stosowania membran niekołowych lub prostokątnych może być problematyczna ze względu na to, iż konwencjonalne zawieszenia wykazują podatność wiążącą lub nieliniową w miejscach gwałtownych zmian promienia.
W recenzowanym patencie ujawniono interesującą konfigurację, która dotyczy grzejnik pasywny funkcje zawieszenia polegające na uszczelnieniu obwodu mocowania membrany do obudowy i zawieszeniu membrany w celu stabilizacji masy fizycznej przed uginaniem się lub kołysaniem zawieszenia oraz zapewnieniu liniowej podatności w określonym zakresie przemieszczenia wychylenia, przy jednoczesnym dostosowaniu się do dowolnego kształtu membrany poprzez oddzielenie funkcjonuje pomiędzy dwoma różnymi, równoległymi typami zawieszenia.
Patrząc na przykładowe rysunki na fig. 1 i fig. 2, można zauważyć, iż membrana 10 posiada pierwsze zawieszenie 12 rolki służące do uszczelniania i łączenia membrany z obudową. Unikalnym, nowatorskim elementem jest drugi, równoległy układ zawieszenia, który jest pokazany jako wiele zawieszających „pasów” 32 umieszczonych wokół obwodu membrany.
Rysunek 1: Przekrój poprzeczny wynalazku pasywnego zawieszenia chłodnicy
Rysunek 2: Widok z góry wynalazku pasywnego zawieszenia chłodnicy
Oddzielając funkcje zawieszenia polegające na montażu/uszczelnieniu membrany pasywnej do obudowy i stabilizacji membrany w warunkach statycznych i dynamicznych, można lepiej zoptymalizować obie funkcje w przypadku stosowania membran o dużej masie, grzejników pasywnych o cienkiej obudowie i niekołowych kształtów membran, można lepiej zająć się trzema kwestiami omówionymi powyżej.
Rysunek 3 przedstawia widok z góry prostokątnej membrany lub tak zwanej membrany w kształcie toru wyścigowego, w przypadku której konwencjonalne systemy ze stanu techniki często wykazują gorszą wydajność ze względu na zawieszenia o zmiennej szerokości i/lub zawieszenia muszą pokonywać mniejsze promienie przy każdym z czterech rogów, które mogą wykazywać zmniejszoną lub nieliniową podatność podczas dynamicznych wychyleń. Wprowadzając drugorzędne elementy zawieszenia 32 w czterech pokazanych pozycjach, wymagania głównego zawieszenia 12 można złagodzić i zoptymalizować do współpracy z zawieszeniem 32, aby uzyskać bardziej liniowy i wolny od zniekształceń układ zawieszenia.
Rysunek 3: Widok z góry prostokątnego lub „toru wyścigowego” wynalazku pasywnego zawieszenia chłodnicy
Parametry zawieszenia 12 są również złagodzone dzięki konieczności podtrzymywania membran o niezwykle dużej masie i stabilizowania membrany podczas dużych wychyleń, ponieważ zawieszenie wtórne 32 może albo wspierać, albo dominować tę funkcję. Jak pokazano na Figurze 4, zawieszenie główne 12 i zawieszenie wtórne 32 można również umieścić po przeciwnych stronach membrany, co może być korzystne ze względu na wydajne upakowanie i/lub dalsze zwiększenie stabilności zawieszenia.
Rysunek 4: Przekrój poprzeczny wynalazku pasywnego zawieszenia chłodnicy z częścią uszczelniającą nad membraną i częścią zawieszenia poniżej membrany
W większości przykładów wykonania zaleca się, aby główne zawieszenie 12 było wykonane ze standardowych materiałów, takich jak poliuretan, natomiast drugie zawieszenie 32 było wykonane ze stali sprężynowej i w jednym przykładzie zapewniało grubość stali 0,15 mm, szerokość 3,05 cm i długość 3,05 cm.
Chociaż recenzent nie jest świadomy żadnego wcześniejszego precedensu dotyczącego stosowania tego typu układu zawieszenia w chłodnicy pasywnej, podobne konfiguracje zawieszenia zastosowano w „aktywnych” przetwornikach w połowie lat 80. XX wieku, kiedy zostały wyprodukowane pod koniec Davida Graebenera podczas gdy on i ja opracowywaliśmy przetworniki o dużej mocy wyjściowej do stosowania w ekstremalnie temperaturowych i żrących środowiskach układów wydechowych z aktywną redukcją hałasu.
W tych przypadkach stwierdzono, iż pętle ze stali sprężynowej ze stali nierdzewnej są dość skuteczne w zapewnianiu liniowego zawieszenia o wysokiej stabilności podczas dużych wychyleń, choćby przy zastosowaniu nieokrągłych membran o dużej masie. W przypadku przetworników aktywnych unikanie wszelkich niepożądanych ruchów kołysających pozostało ważniejsze niż w przypadku grzejników pasywnych, ze względu na wąskie szczeliny otaczające cewkę drgającą.
Dlatego też, biorąc pod uwagę, iż wcześniejsze próby zastosowania tego podejścia do aktywnych sterowników okazały się obiecujące, oczekuje się, iż tego typu zawieszenie, jeżeli zostanie odpowiednio zoptymalizowane, będzie działać całkiem dobrze, gdy zostanie zastosowane przy zmniejszonych wymaganiach pasywnych chłodnic. VC
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Voice Coil w grudniu 2018 r
