CN105527819B - 用于报时手表的声辐射膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于报时手表的声辐射膜装置(1)。所述装置包括布置成叠置在第二膜(4)上的第一膜(2)。两个膜的周向边缘部分(21，41)用于将所述膜保持在手表表壳内。第一声辐射膜(2)构造为有效地辐射在第一频段内的频率。第二声辐射膜(4)构造为有效地辐射在与第一频段不同的第二频段内的频率。第一膜和第二膜的周向边缘部分之间还布置有间隔环(3)，以限定声腔。

Description

用于报时手表的声辐射膜装置

技术领域

本发明涉及用于音乐手表或报时手表的声辐射膜装置。该装置包括叠置在手表表壳内的、用于在手表内产生的声音的声辐射的至少两个膜。

背景技术

在手表中，可设置报时机构以产生声音或一段音乐。为了实现这点，报时手表的音簧或者音乐手表的振动板通常布置在手表表壳内。因此，音簧或者振动板条带的振动被传递至手表的各种外部部件。这些外部部件例如为表壳中间部件、表圈、表镜和手表表壳的后盖。这些大的外部部件在所传递的振动的作用下开始辐射声音至空气中。在通过由音锤敲击的音簧产生声音或者通过振动板的一个或多个条带的振动产生声音时，这些外部部件能够辐射所产生的声音至空气中。

一般而言，在这种音乐手表或报时手表中，基于外部部件的复杂的声振传导的声效率低。为了改善和提高报时手表或音乐手表的使用者所感知到的声级，必须考虑外部部件的材料、几何形状和边界条件。这些外部部件的配置也取决于手表的美学外观和运行应力，这也限制了改进的可能性。

来自报时手表或音乐手表的声音的频谱(frequency content)必须大部分处于1kHz到6kHz之间的频率范围内。常规的外部部件不允许在该频率范围内的有效辐射。因此，为了进一步地改善报时机构的声振效率，在手表表壳内布置有一个或多个膜。这些膜的尺寸设置并且构造为使得在手表表壳内所产生的一个或多个音符被有效地辐射。所产生的音符的频率必须接近所述膜的自然振动模态以用于使它们谐振。

与声膜装置相关的限制条件通常与用于保证不渗透的密封和手表对于冲击和高的外部压力的机械抗力的机械设计准则不一致/冲突。通常刺穿有开口的报时手表或音乐手表的后盖也需要一个或多个膜和待密封的机芯的剩余部分之间的连接。在这些情况下，在后盖和机械机芯之间因此不能使用刺穿膜。另外，具有太低刚度水平的膜不能保证对于外部压力的足够抗力而不存在对机芯的破坏的风险，这也构成了缺陷。

欧洲专利申请NO.1 795 978A2公开了一种手表，其包括报时装置。该报时装置包括在手表表壳内共轴保持的两个钟形膜，其中一个膜通过中央支承销位于另一个膜上。在两个钟形膜和手表表壳的后盖之间也设置了紧固在表壳中间部件和手表表壳的刺穿的后盖之间的另一薄的拉紧膜。通过调整该另一膜的径向张紧力，可以调整该膜的声辐射频率。但是，其它的两个钟形膜没有布置成用于改善由报时装置所产生的声音的声级，这是一个缺陷。

发明内容

因此，本发明的一个目的是通过提供一种用于音乐手表或报时手表的声辐射膜装置来克服上述现有技术的缺陷，所述装置构造成用以改善在较宽频率范围上的声效率并且也保证了不渗透的密封和手表表壳对于高的外部压力的抗力。

为此，本发明涉及一种声辐射膜装置，其包括在独立权利要求1中限定的特征。

所述声辐射膜装置的特定实施例在从属权利要求2至18中限定。

所述声辐射膜装置的一个优点是若干个尤其是叠置的膜的几何形状和连接都特别地优化成用以保证机械强度和不渗透的密封，且还用以改善主要在1kHz至4kHz频段内的声辐射并在该频段内形成均匀的声辐射。

有利地，至少一个第一膜构造为有效地辐射在第一频段内的频率，所述第一频段可为2kHz至4kHz的频段。紧固在手表表壳内的第一膜保证了手表表壳的包括报时手表或音乐手表的机械机芯的部分的良好密封。该声膜由确定的材料制成并且具有限定的大致宽度，其平面尺寸与手表表壳或表镜的平面尺寸相当。

有利地，至少一个第二膜构造为具有活塞形式的中央部分，其类似于扬声器的原理。在中央部分也可制造有开口。这使得可以保证尤其是在第二频段内的振动幅度的增大，所述第二频段可以为从1kHz到2kHz的频段。同第一膜一样，第二声膜由确定的材料制成并且具有限定的大致宽度，其具有与第一膜的尺寸相当的尺寸。所述第二膜的声学响应在该频率范围内相对均匀。

有利地，第二膜例如借助于间隔环叠置在第一膜上。由于利用间隔环组装两个膜，在两个膜之间保留有一腔室，所述腔室被调谐至在100Hz内、所述两个膜的两个基础振动频率/振动基频中的一个。另外，在第二膜的中央部分中制造的开口的尺寸可设置成使得所述两个膜的组件提供亥姆霍兹谐振器类型的声腔。这允许报时手表或音乐手表的声级在特定频率上增加。

有利地，优选由两个膜和间隔环构成的膜装置可作为单一构件制造。

有利地，两个膜中的至少一个可用具有E>60GPa和E<150GPa的杨氏模量和介于5000和18000kg/cm³之间的密度的材料由非晶态金属或金属玻璃、或者还由金或铂、或者甚至是由黄铜或钛制成。

有利地，所述两个膜由具有相同的杨氏模量与密度比的两种材料制成。

有利地，所述两个膜中的至少一个具有大于1GPa的弹性极限。

通过这种膜，声音范围的扩展可以与很低的内部阻尼结合，其使得能够获得很好的声效率。

附图说明

用于音乐手表或报时手表的声辐射膜装置的目的、优点和特征将从基于至少一个非限制性的实施例给出的下面的描述中更加清楚地显见，所述实施例通过附图示出，图中：

图1a和1b示出了根据本发明的声辐射膜装置的一个实施例的俯视平面视图和沿着图1a的A-A方向截取的分解径向剖视图。

图2示出了根据本发明的声辐射膜装置的分解三维视图。

图3示出了针对单膜和根据本发明的具有双膜的装置的测量声级随报时手表或音乐手表的声音发生器的激活/触发频率变化的图表。

图4示出了在常规单膜情况下通过测量得到的声级和通过模拟获得的声级之间的对比图表，和

图5示出了在根据本发明的具有双膜的装置的情况下通过测量得到的声级和通过模拟获得的声级之间的对比图表。

具体实施方式

在下面的描述中，主要涉及用于装备音乐手表或报时手表的声辐射膜装置的构型。所述声辐射膜可以制作为复杂的形状以增加在手表表壳中产生的各种音符的振动幅度。优选地，所述膜的尺寸设置并且构造成放大特别是在1kHz至4kHz的频段内的第一振动模态，或者甚至第二振动模态。

图1a，1b和2示出了声辐射膜装置1的一个实施例，其可装备音乐手表或者报时手表。取决于手表表壳的形状，声辐射膜装置1可以从上方看去呈大致长方形或多边形，或如在图1a中示出的优选的圆形。

声辐射膜装置1至少包括叠置在第二声膜4上的第一声膜2。优选地，第一膜2通过间隔环3叠置在第二膜4上，由此限定一声腔。两个叠置的膜2，4的尺寸设置成使得在它们在手表表壳内的装配期间例如保持夹持在手表表壳的后盖和中间部件之间，其中在膜的周界上具有密封圈。这些膜的平面尺寸可与手表表壳或者手表表镜的内部尺寸相当。

第一膜2的尺寸设置并且构造成用以有效地辐射在由手表的报时或音乐装置产生的声音或音符的2kHz至4kHz频段内的频率。优选地，对于大致为圆形的手表表壳的装配而言，从上方看去，第一膜2限定为盘状。第一膜2采用例如具有限定圆顶基部的有效的(起作用的，active)中央部分23，26、圆柱形的或者甚至略微呈圆锥形的侧壁22和周向边缘部分21的圆顶的形式。

中央部分23，26从其至侧壁22的连接处开始，可具有大于15mm并且优选为在20mm和40mm之间的直径。该直径可基本等于手表表镜(未示出)的直径。常规地，周向边缘部分21可通过至少一个密封圈夹持在手表表壳后盖的周向支承件和表壳中间部件的圆形内边缘之间。第一膜2的大体厚度小于或者等于1mm。

第一膜2的中央部分23，26包括限定优选为圆形平坦底部的基部23和在基部23的周界处的环形部分26，以形成单一构件。基部23的直径可以比环形部分26的直径小10％至20％。环形部分26可相对于基部的轴线以在70°和88°之间、优选为86°大小的角度略微呈锥形。

第一膜2制造为不具有贯穿膜的材料的刺穿部分或开口。这保证了手表表壳的特别是包括具有报时机构或音乐机构的钟表机芯的部分的良好的密封性。

也可以在基部23中提供具有不同厚度的凹陷区域24，25。从上面看过去，这些凹陷区域24，25具有对称的圆形形状，例如椭圆形。利用这些椭圆形24，25，对于每一椭圆可以具有与均匀圆形形状区域相比两倍数目的固有振动模态。具有设置了第一凹陷区域24和第二凹陷区域25的基部23的第一膜2的实施例类型在欧洲专利申请No 2 461 219A1中参照图1进行了详细描述，所述专利申请在此通过引用而结合。

当然，也可以在基部23中提供不同厚度的突出部分(未示出)，如在欧洲专利申请No.2 461 219A1中所述的。这些突出部分也可以为椭圆形以获得用于第一膜2的大量的固有振动模态。

第二膜4的尺寸设置并且构造成用以有效地辐射在由手表的报时或音乐机构所产生的声音或音符的1kHz至2kHz频段内的频率。同第一膜2一样，从上方看去，第二膜4限定为盘形，它的形状和尺寸可类似于如上所述的第一膜的形状和尺寸。第二膜4也可构造为具有限定圆顶基部的有效中央部分43，46的圆顶形式。第二膜4也可包括连接到所述中央部分的圆柱形的或甚至略微呈锥形的侧壁42和用于其在手表表壳内叠置地装配至第一膜2上的周向边缘部分41。

第二膜4的有效中央部分由连接至环形部分46的基部43构成，以形成单一构件。同第一膜2一样，第二膜4的基部43优选地限定圆形的平坦基部。基部43的直径可以比环形部分46的外部直径小10％至20％。环形部分46能以与第一膜2的环形部分26相同的角度略微呈锥形。

在中央部分，尤其是在第二膜4的基部43中可制有一个或多个刺穿部分或开口45。这些刺穿部分或开口45可以为U形，同时限定部分地连接至基部43的悬置(suspended)表面或区段47。所述U形开口的臂朝向基部43的中心定向。所述U形刺穿部分的各基部布置在与基部43同心的假想圆上。因此，第二膜的基部43通过一个或多个连接区段44连接至环形部分46。这些连接区段44形成在基部43的材料中并且具有比基部的剩余部分要小的厚度以增强膜的振动。

在图2示出的实施例中，中央部分可包括彼此规则地间隔开的四个连接区段44。悬置区段47因此也彼此规则地间隔。每一区段44的由中央部分43的中心所确定的角度可与每一开口45的基部所确定的角度相同。在这些情况中，每一区段44和每一开口45限定45°的角度。但是，每一区段的角度也可与每一开口的角度不同，因此区段的数目可不等于4。

区段44的厚度可选择在50到100μm之间，而基部43的剩余厚度可以大于100μm并且小于1mm。因此，第二膜4的中央部分可采用活塞的形式，与扬声器的原理一致，其显著地改善了在1kHz至2kHz频段的声辐射。

所述两个声辐射膜2和4可以形成为由相同材料制成的单一构件，所述相同材料可以为金属。该材料可为非晶态金属或金属玻璃。所选择的材料也可以为例如具有类似密度、杨氏模量和弹性极限的金、铂或者甚至是黄铜、钛、铝。

也可以想到通过例如采用焊接、钎焊、压接或者涂装结合两种不同材料来设计每一膜。第一膜2可采用与第二膜4不同的材料制得，但是为了获得在任何温度下的良好的声辐射，所选择材料的温度依赖性必须接近。

如上指出的，膜装置1也包括在装配期间布置在第一膜2和第二膜4之间的间隔环3。该环可以由与第一膜和/或第二膜相当的材料制成。膜装置1也可制作为单一构件。

环3可有利地具有与每一膜的外部直径相等的直径。这便于膜装置1在手表表壳中的装配，其中每一膜2,4的周向边缘部分21,41和间隔环3适当地对齐。当膜装置1装配在表壳中后，两个膜2,4的中央部分23,43彼此不接触并且不与手表的其它部分接触，以便自由地振动。

当安装好第一膜2、间隔环3和第二膜4时，在两个膜之间仍然保留有一腔室。该腔室可被调谐至所述两个膜的两个固有振动频率中的一个。另外，在第二膜4的中央部分中制造的开口45的尺寸和接近1mm的间隔环的厚度尺寸可设定成使得两个膜的组件提供亥姆霍兹谐振器类型的声腔。在这种情况中，所述系统提供在所述膜和所述腔室之间的声振耦合。这允许报时手表或音乐手表的声级在特定频率增加。

还需要注意的是膜2,4的周向边缘部分21的部段必须布置成搁靠在机芯上或表壳中间部件的内边缘上。在这种情况下，周向边缘部分21,41不再是一个放置在另一个上，而是安装在一起。在膜的周界处所形成的部分可具有限定的几何形状以改善在声音发生器和所述膜之间的振动传输。

还需要注意的是第二膜4可以按照与参照图1a,1b和2所描述的方式不同的方式构造。第一膜2和第二膜4可以制造为没有刺穿和/或透明部分。一个膜或另一个膜的中央部分的厚度也可以从中心朝向每一膜的外侧变化。

通过举例，图3示出了根据由手表的振动发生器施加的激活频率而变化的测量声级。所述激活频率可以是，例如，报时机构的振动板条带的第一固有模态频率。示出了在手表表壳中安装常规几何优化膜的应用和本发明的双膜装置的应用之间的对比。

测试结果验证了具有至少两个膜的装置在改进报时机构的声辐射上的实用性。使用该膜装置获得的声级除了在与耦合的膜-腔室系统的反谐振一致的一个频率外在整个频段上有所增加，并且在低频增加更多。反谐振的出现显示了构件之间的声振耦合。

通过举例，图4和5示出了所产生的音符或声音的频率范围内的声级的测量结果和由模拟所得的结果之间的对比。图4示出了单个膜的情况，而图5示出了本发明的膜装置的情况。

由于膜装置的功能和性能可以进行数字化模拟，可以获得所述装置的理论尺寸并且它的性能不依赖于其装配，这不同于其它外部部件。数字化建模的开发使得其具有预见性。也可以优化参数，例如在机芯上的膜的负载、第二膜的刺穿部分的尺寸和两个膜的几何形状。

从刚才已经给出的描述中，本领域的技术人员可以想到用于报时手表或音乐手表的膜装置的几个变型，而不背离权利要求所限定的本发明的范围。各种尺寸的刺穿部分可设置在第二膜中的不同位置，例如从所述中心到膜的外侧。可设置两个以上的叠置组装的膜。

Claims (17)

1.一种用于报时手表或音乐手表的声辐射膜装置(1)，所述声辐射膜装置包括布置成叠置在第二声辐射膜(4)上的第一声辐射膜(2)，第一声辐射膜的第一周向边缘部分(21)和第二声辐射膜的第二周向边缘部分(41)用于将所述第一声辐射膜和第二声辐射膜保持在手表表壳内，

第一声辐射膜(2)构造成有效地辐射在第一频段内的频率，和

第二声辐射膜(4)构造成有效地辐射在与第一频段不同的第二频段内的频率，

其特征在于，在第一声辐射膜(2)和第二声辐射膜(4)之间设置有间隔环(3)以在两个膜之间限定一腔室，所述腔室被调谐至所述两个膜的两个固有振动频率中的至少一个频率。

2.根据权利要求1所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述第一声辐射膜(2)构造成在2kHz和4kHz之间的频段内有效地进行辐射，所述第二声辐射膜(4)构造成在1kHz和2kHz之间的频段内有效地进行辐射。

3.根据权利要求1所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，第一声辐射膜(2)构造为具有中央部分的圆顶形式，所述中央部分连接至侧壁(22)，所述侧壁(22)连接至第一周向边缘部分(21)。

4.根据权利要求3所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述侧壁(22)呈圆柱形。

5.根据权利要求4所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述中央部分包括限定底部的基部(23)和在基部(23)的周界上的环形部分(26)，以形成单一构件。

6.根据权利要求5所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述基部(23)具有圆形平坦形状，并且所述环形部分(26)呈圆锥形。

7.根据权利要求3所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述中央部分包括呈椭圆形式的至少一个第一凹陷区域。

8.根据权利要求7所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述中央部分包括两个具有不同厚度的椭圆形的凹陷区域(24,25)。

9.根据权利要求1所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述第二声辐射膜(4)构造为具有中央部分的圆顶形式，所述中央部分连接至侧壁(42)，所述侧壁(42)连接至第二周向边缘部分(41)。

10.根据权利要求9所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述侧壁(42)呈圆柱形。

11.根据权利要求9所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述中央部分包括限定底部的基部(43)和在所述基部(43)的周界上的环形部分(46)，以形成单一构件。

12.根据权利要求11所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述基部(43)具有圆形平坦形状，并且所述环形部分(46)呈圆锥形。

13.根据权利要求9所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述第二声辐射膜(4)的基部(43)包括一个或多个刺穿部分或开口(45)。

14.根据权利要求13所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述刺穿部分或开口(45)限定悬置区段(47)，所述刺穿部分或开口呈U形，并且所述刺穿部分或开口的臂朝向基部(43)的中心定向。

15.根据权利要求13所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，第二声辐射膜(4)的基部(43)通过连接区段(44)连接至中央部分的环形部分(46)，并且所述连接区段(44)形成在基部(43)的材料中，所述连接区段(44)具有比所述基部的剩余部分要小的厚度。

16.根据权利要求15所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述中央部分包括彼此规则地间隔开的四个连接区段(44)，在两个相继的连接区段之间具有一个刺穿部分。

17.根据权利要求1所述的声辐射膜装置(1)，其特征在于，所述两个膜中的至少一个是透明的。