CN1214966A - 一种能够浸没并包括一个声换能器的装置 - Google Patents

Abstract

该装置包括一个其内安装一个声换能器(22)的壳体(2),以便以不透水的方式以声能与壳体外部联系。声换能器连在膜片(17)上,该膜片将其不透水地与布置在壳体中且与外部连通的内腔(10,11)分开,膜片通过其周边弹性地作用在围绕内腔布置的支承表面(12)上,而将该内腔不透水地与在壳体中在膜片的与所述的内腔对置一侧同时与壳体内部相连通的变形腔(13)分开,另外,当大于预定值的外部静压力作用在膜片上时,变形腔的底部(13a)为所述的膜片形成一个支承表面。

Description

一种能够浸没并包括一个声换能器的装置

本发明涉及一种可以浸没在诸如水的液体中类似例如可以佩戴在手腕上的手表的装置。更具体来说，本发明涉及一个声换能器可以安装在壳体中的这类装置。

为了保证佩戴在手腕上通常可以达到30多米浸没深度的手表的防水性能，在表壳中安装一个声换能器，而在声换能器和能够直接引导声波的外界之间不设置任何联系通路是从现有技术已经知道的。这样的装置的优点在于，可以保证手表有非常好的水密性能。然而，由于声能必须达到声换能器或者通过壳体的实心壁从其予以传递，所以只有人们对于适中的传声质量是满意的时，该方案才是可行的。因此可以采用的频带限于可以成功地通过所述壁的频率。实际上，人们必须以声换能器共振频率来工作，而如果这些频率相当于表壳壁的共振频率它们才能通过该壳壁有效地予以传递。这必然限制能够予以传递的频率的范围因而不适于复制和/或接收诸如语言或者音乐的复杂声音。还应当指出，这样的壁不便于吸收由声换能器所传递或者接收的声音。

本发明的目的是提供一种安装有一个声换能器，而声换能器安装得可以在一个特别是与语言对应的声谱的宽阔的声谱范围内工作，同时可确保高度的防水性能的上述的这类装置。

因此本发明涉及一种能够承受浸没入诸如水的液体中预定的深度的便携式防水装置，特别是防水手表，它包括一个壳体，在该壳体中安装一个声换能器，以便以一种不透水的方式通过声能与壳体外部联系，其特征在于，

-所述的声换能器连接在一个可以变形的膜片上，将其以一种不透水的方式与一个布置在所述壳体中并且与外部直接连通的进气室分开，另外，所述的膜片通过其周边弹性地作用在一个围绕所述的进气室布置的支承表面上，而将该进气室以一种不透水的方式与一个布置在所述壳体中的变形腔分开，而该变形腔设置在膜片的与所述的进气室相反一侧同时与所述的壳体内部相连通，另外，当一个大于一个预定值的外部静压力作用在所述的膜片上时，所述的变形腔的底部为所述的膜片形成一个支承表面。

由于这些特征的结果，声换能器可以通过膜片来接收或者传递声能，而膜片由于仅仅由其圆周边缘悬置在壳体中而可以自由地振动，而不妨碍该声能向着和从声换能器的传递或者接收。

膜片可以通过一个支承在变形腔的底部并作用在膜片边缘的弹性元件而作用在壳体的支承表面上。

然而，根据另一个实施例，膜片可以借助其本身的弹性并在壳体中绷紧安装而被保持作用在其支承表面上。

本发明的其它特征和优点将在仅仅以实例给出的并且参照附图所作的下面的描述中一目了然，其中：

图1示出了一个根据本发明制成的并且安装有一个声换能器(其在本实例中是一个扬声器)的计时器的横截面图；

图2是本发明的另一个实施例的示意横截面图；

图3示出了将声换能器装置对支承表面保持就位的弹性装置的细节。

在下面的描述中，本发明将按照其应用于诸如手表的计时器来进行说明。然而，很显然，本发明可以应用于任何其它的装置，而这些装置通常是便携式的，尺寸小，并且必须包括至少一个声换能器，该装置还可以浸没在诸如水的液体中至预定的深度。另外，在描述的实例中，声换能器是一个扬声器，然而，传声器换能器也可以有利地应用于本发明。

既然如此，图1示出了一个手表1的截面图，它的防水性能可以保证至预定的水深，而30米的深度是在实践中常常给予的数值。

图1的手表1包括一个壳体2，一个水晶表蒙3，表针4和5，表盘6和一个时间调节机构7的某些零件。所有这些零件以及那些概略示出的或者在图1中见不到的零件，例如集成电路，石英，微型马达，齿轮系列等都是惯用的，因此无需在这里予以描述。虽然这不是本发明的一种限制性应用，但是安装有传声器换能器或者扬声器的本发明装置最好是形成一种便携式电话的手表。

在所示的实例中，壳体2包括一个后盖8，该后盖衬以一个在壳体2内叠加在后盖8上并且借助任何适当的装置例如粘结或者卡扣配合连接在其上的支承盘9。

后盖8包括一个进气室10，该进气室大致是圆形的并且布置得可借助一个从侧向通入其中的通道11与外界连通。围绕该进气室10，后盖8具有一个环形的支承表面12，在本实例中，支承表面12相对于进气室10的轴线稍稍倾斜。

在与后盖8的进气室10的相反侧，支承盘9具有一个大致圆形的凹槽13，其大致与进气室10同轴线，同时具有稍大的直径。该凹槽13构成一个变形腔。该凹槽13以一个具有圆形边缘的周边14为边缘，并且该周边14与一个位于其内部的环形槽15相邻。

在由后盖8的进气室10和支承盘9的凹槽13形成的容积中，布置一个声换能器装置16。该装置包括一个由一个圆盘形成的膜片17，在该膜片17上固定地连接一个圆周台肩18，该圆周台肩的外表面结合在围绕分别在后盖8和支承盘9上的支承表面12布置的一个圆周侧壁19上。因此，膜片17可确保手表1的内部与外部的密封。

在支承表面12的内边缘之内的区域中，膜片17可自由变形。膜片17由一个弹性元件20保持在该支承表面12上，以便容许声换能器16的有效部分以最低的频率模式振动。该弹性元件20例如可以由一个环形成，该环可以容纳在支承盘9的凹槽15中并设置有Z形弹性突耳21(图3)，该突耳的数目对于大约25毫米直径的膜片17来说例如可为10个，它是从其平面上切制出来并沿着膜片17的方向向外弯曲的。弹性突耳21是可压缩的，因此可将膜片压在支承表面12上，同时严格地限定了膜片可以自由振动的区域。作为说明，弹性环20可以产生大约250-600克的总力。很显然，该总力取决于膜片的直径，其重量，厚度和人们希望传递和接收的传声频率。

声换能器装置16还包括一个声换能器部件22(形成声换能器的有效部分)，其在所示的实例中是一个压电式扬声器。它也可以是一个接收机(扩音器作用)。在这里所示的实例中，它包括插入在两个压电盘(在图1中见不到)之间的一个金属条，该装置可方便地连接在容纳在壳体2中的控制电路(未予详细示出)上。该声换能器部件22在凹槽13的围绕膜片的自由振动区域一侧结合在膜片17上。它可从日本Murata公司买到。根据另一个实施例，声换能器部件22也可以在膜片的模塑期间通过在其中的局部结合，或者通过与膜片材料的复式模塑而连接在膜片上。

应当指出，突耳21最好是将其压力施加在声换能器部件22的端部边缘处，以便它能够在给定直径条件下传递尽可能低的频率。突耳21靠在声换能器部件22的金属条的边缘处，通过该边缘处，突耳将膜片17压在支承表面12上。

为了避免变形，必须小心，使得由弹性突耳21施加的作用力足以将声换能器部件22保持在支承表面12上，即在工作期间，其被永久地固持住。然而这些力不应当妨碍其取向(即好象被嵌入时那么坚挺)，其通常会导致声换能器部件基本频率的加倍。

凹槽13形成一个内室，该内室通过布置在凹槽13底部13a上的通道孔23可与壳体2的内部连通。膜片17因此可以在该内室或者凹槽13中变形，直至其作用在其底部13a上为止。因此如果在膜片两侧上的差压超过一个预定值时，该底部13a便为膜片17构成一个止档表面。

膜片17最好是由硅制成，并且可以具有大约300微米的厚度，其直径例如为25毫米。

在与刚才描述的装置分开的区域中，后盖8和支承盘9包括一个具有台肩25的通道24，一个压力平衡膜片26靠在该台肩处。该平衡膜片是防水的但是是透气的，条件是在该膜片两侧的压力差的变化变化得非常缓慢。它可以由例如烧结的特氟隆制成。该膜片可以变得与容许其压力以非常低的频率(例如为1/10赫兹)变化的空气通过的低通过性的过滤器相似。该结构容许适应例如由于佩戴手表时海拔高度和/或气候条件的变化而产生静压力的变化。

然而，应当指出，膜片17本身可以这样制成，使得它可以代替膜片26来完成压力平衡功能。这样，膜片17必须由一种对于其静压力以非常低的频率变化的气体是半透气的柔性材料制成，

膜片17的性能如下。

当手表在水之外的条件下佩戴时，膜片17具有平的构形，此时它可以自由振动，因而可以将由部件22产生的传声振动不受干扰地传递到外部。

相反，当手表刚刚被浸没时，膜片17将由于在其两侧存在的差压的突然变化而变形。然后其将在底部13a的方向呈现弯曲的形状，通过通道26的压力补偿通路不能足够迅速地平衡压力差。由于某种流体静力值，膜片17的变形将是这样的，即它作用在凹槽13的底部13a上，而这将确保一种足够的支承，从而防止膜片17和声换能器部件22的任何损坏。

图2非常示意地示出了本发明的一个可替换的实施例，其中，装置1A包括一个设置有一个圆形进气室27的壳体2A。该进气室可以按照与图1的进气室10形成的相同方式布置。围绕该进气室27的边缘向内布置一个环形肋28，该环形肋形成一个支承表面12A。围绕该肋设置一个第一槽29，一个第二槽30开在该第一槽的外壁上。

该装置还包括一个膜片17A，该膜片的外边缘被容纳在第二槽30中，以便通过例如粘结牢固地固定在那里。膜片17A具有固有的弹性而固定在第二槽30中，以便稍稍绷紧。因此，它被保持绷紧在支承表面12A上，而支承表面是在环形肋28上形成的并超过第一槽29底部一定的距离。一个声转换器部件22A固定在膜片17A上。

在膜片17A的后面，在内侧，还设置了一个支承格栅31，从而形成变形腔13A的底部。该格栅设置有通道孔32因而当有过大的压力从外部作用在膜片上时可让膜片保持在其上。

通道24A可以设置在壳体2A的壁上，并由一个压力平衡膜片26A来密封，如图1的实施例那样。

图2的布置不同于图1之处在于。它不包括用于确保将膜片作用在壳体零件上的任何特殊的弹性装置。为此目的所必须的弹性是由膜片本身固有的弹性提供的。

Claims (13)

1．一种能够承受浸没至诸如水的液体中预定的深度的特别是防水手表的便携式防水装置，它包括一个壳体(2,2A)，在该壳体中安装一个声换能器(22,22A)，以便以一种不透水的方式通过声能与壳体(2,2A)外部联系，其特征在于，

-所述的声换能器(22,22A)连接在一个可以变形的膜片(17,17A)上，将其以一种不透水的方式与一个布置在所述壳体(2,2A)中并且与外部直接连通的进气室(10,11,27)分开，另外，所述的膜片(17,17A)通过其周边弹性地作用在一个围绕所述的进气室布置的支承表面(12,12A)上，而将该进气室以一种不透水的方式与一个布置在所述壳体(2,2A)中的变形腔(13,13A)分开，而该变形腔(13,13a)设置在膜片(17,17A)的与所述的进气室(10,11,27)相对置的一侧同时与所述的壳体内部相连通，另外，当一个大于一个预定值的外部静压力作用在所述的膜片(17,17A)上时，底部(13,13a)为所述的膜片形成一个支承表面。

2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它包括一个停靠在所述的变形腔(13)的底部(13a)上并且将作用在所述的支承表面(12)上的所述膜片(17)的周边固持住的弹性元件(20,21)。

3．如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的弹性元件是一个由弹性材料制成的环(20)，其布置在膜片(17)的周边的上方并且包括几个支承突耳(21)，突耳从其平面向外弯曲并支承在所述的周边上。

4如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的膜片(17A)借助其本身的弹性并在所述的壳体(2A)中绷紧安装而保持在所述的支承表面(12A)上。

5．如权利要求1-3中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述的膜片(17)具有一个延伸到其平面之外的周边(18)，通过该周边它结合在所述的变形腔(13)的侧壁上。

6．如权利要求1-5中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述的变形腔(13,13A)布置得可通过装置(24,25,26,24A,26A)与外部连通，用于平衡在所述的膜片(17,17A)两侧上的差压的缓慢变化。

7．如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的平衡装置由膜片本身形成。

8．如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的压力平衡装置包括一个放置在位于所述的壳体(2,2A)壁上的通道(24,24A)中的膜片(26,26A)，所述的通道一方面与外部连通另一方面与所述的变形腔(13,13A)连通，另外，所述的膜片(26,26A)由这样一种材料制成，其当在其两侧的差压有缓慢变化时才容许空气流过。

9．如前述权利要求1-8中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述的膜片(26,26A)由烧结的特氟隆或者陶瓷材料制成。

10．如前述权利要求中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述的声换能器(22)是一个传声器或者扬声器。

11．如前述权利要求中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述的膜片(26,27A)由硅制成。

12．如前述权利要求中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述的膜片在直径为25毫米的情况下厚度为300微米。

13．如前述权利要求中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述的变形腔(13A)的底部(31)是一个多孔格栅。

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