CN1943269B - 包括电声换能器的电声装置 - Google Patents

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Abstract

一种电声装置(1)，具有一带外壳壁(9)的外壳(2)，并具有一电声换能器(17)，该电声换能器(17)被布置成面向该外壳壁(9)，该换能器(17)与外壳壁(9)之间设有一形成声弹簧的前室容积(31)，且该外壳壁(9)中设有优选形成声质量的声输出孔(14，15)，其中，在该前室容积(31)与声输出孔(14，15)之间设有声导槽(38，39)，该声导槽(38，39)形成相当大的声质量，以便与该前室容积(31)共同实现令人满意的换能器(17)声压频率响应的带通特性。

Description

包括电声换能器的电声装置
本发明涉及一种电声装置，它具有一个带有由一内壁表面限定的外壳壁的外壳，并具有一个面向该内壁表面布置的电声换能器，其中，该换能器被设置并构造成产生声音，并沿着声输出方向完全通过一前室容积发送所产生的声音。
例如，专利文献WO01/060530A1公开了这样一种所谓移动电话形式的电声装置。在已知的装置中，在外壳壁中设有多个沿着声输出方向取向的传声孔，在沿着声输出方向看时，这些传声孔被布置在一个中空圆柱状凸起部分内，该中空圆柱状凸起部分与外壳壁整体成型，且从外壳壁伸入装置内部。与该凸起部分邻接的是电声换能器，也即，小扬声器。换能器沿着声输出方向将它产生的声音发送到由凸起部分包围的空间中，由凸起部分包围的空间形成了所谓的换能器的前室容积。该前室容积形成声弹簧(acoustic spring)，而声输出孔中存在的空气形成声质量。这里，将前室容积和声输出孔的尺寸选定成使前室容积和声输出孔形成所谓的前共振器，就其声压频率响应来说，该前共振器具有限制在通常约为3.4kHz的频率的带通特性。这一技术事实多年来不仅已在专利文献WO01/060530A1公开的电声装置的情况下为人知晓，还在已经投入市场的许多电声装置尤其是移动电话的情况下为人知晓。
假设例如专利文献WO01/060530A1公开的电声装置中的电声换能器具有较大直径，由此能使其前室容积较大，并且假设设有至少一个传声孔的外壳壁具有较大的壁厚，也即至少1.5毫米或更大，实际上在实现令人满意的前共振器且因此实现令人满意的声压频率响应的带通特性方面就不存在重大的问题。
首段所述类型的电声装置的发展研究表明，在电声换能器的直径较之已知电声换能器减小时和电声装置外壳壁的壁厚即与装置内的电声换能器对置的外壳壁的壁厚减小时，已知技术方案并未产生令人满意的结果。在这些情况下，又因为前室容积仅以较小的容积含量实现，且因为传声孔因壁厚薄而结构短，就不能在尝试采用该已知技术方案时实现令人满意的前共振器。
本发明的目的在于解决上述问题和实现一种改进的电声装置，其中，即便是在仅可得到小前室容积且仅存在薄外壳壁的情况下，也能实现令人满意的前共振器且因此可确保令人满意的声压频率响应的带通特性。
为了实现上述目的，在依据本发明的电声装置的情况下，将依据本发明的功能部件设置成使依据本发明的电声装置具有采用下面规定方式的特征，即：
电声装置具有一外壳，该外壳带有由内壁表面限定的外壳壁，并具有一电声换能器，该电声换能器被布置成面向该内壁表面，其中，该换能器被设置和构造成产生声音并沿着声输出方向完全通过一前室容积发送所产生的声音，其中，在该装置内设有一传声容积，通过该传声容积，所产生的完全引导通过该前室容积的声音至少可部分地沿着声输出方向引导，其中，在外壳壁内，设有沿着声输出方向取向且被布置成相对于与声输出方向成横向的传声容积错开的声输出孔，其中，在该传声容积与声输出孔之间设有声导槽，该声导槽基本上与声输出方向成横向地取向，借助于该声导槽，传声容积和声输出孔声连接，并且，该声导槽形成声质量。
通过设置依据本发明的功能部件，除了由声输出孔形成的声质量外，还可采用结构上简单且节省空间的方式并且实际上无需附加费用地借助于至少一个指定的声导槽实现附加的声质量，该声导槽经由其选定尺寸形成声质量；因此，尽管借助于极薄外壳壁中的声输出孔仅实现很小的声质量，以及尽管借助于极小的电声换能器仅实现很小的前室容积，但整体上仍实现如此大的声质量，因为较大的声质量借助于该至少一个声导槽实现，就确保了令人满意的前共振器，且因此确保了令人满意的电声换能器的声压频率响应的带通特性。因此，借助于该至少一个声导槽，可实现如此大的声质量，即，就实现令人满意的前共振器而论，补偿了该至少一个声输出孔在总声质量上仅很小的分布和电声换能器在前室容积上仅较小的分布。
在依据本发明的电声装置的情况下，可设置两个传声容积、两个声输出孔以及两个声导槽，每个传声容积通过一声导槽与一声输出孔声连接。不过，经证实尤其有利的是，设置两个声输出孔和只一个传声容积，并且在该传声容积与各个声输出孔之间设置相应的声导槽。这在极为简单的结构设计和声学性能的良好控制方面都是有利的。
在依据本发明的具有两个声输出孔和只一个传声容积的电声装置的情况下，在沿着声输出方向观察时，可将各个声导槽构造成沿着一直线取向。在该结构的情况下，仅较短的声导槽或传声容积与各个声输出孔之间不适宜大的距离都是可行的。因此，经证实非常有利的是，在沿着声输出方向观察时将各个声导槽构造成沿一曲线取向。由于各个声导槽的弯曲取向，各个声导槽具有较长的长度，尽管各个声导槽的长度长，但传声容积与各个声输出孔之间的直接距离可较小。关于各个声导槽的弯曲形状，应该注意的是，存在不同的可行结构。例如，可将以曲线取向而构造的声导槽构造能够基本上以U形取向，其中可实现U形取向的不同长度支段。该U形取向代表了利用一曲线的取向。作为一种替换，可提供具有几种曲线的取向，甚至可提供波动取向。
在依据本发明的电声装置的情况下，可形成这样一种结构，即，借助于设在前侧换能器外壳壁中的沟形凹槽并借助于其外壳内表面隔音地靠着换能器外壳壁的装置的外壳壁形成声导槽。在依据本发明的电声装置的情况下，还可在设于换能器与外壳壁之间的中间元件中形成声导槽，该中间元件例如由隔音的软塑料或橡胶构成，同时用于补偿声输出方向上的尺寸公差。不过，在依据本发明的电声装置的情况下，经证实非常有利的是，声导槽和传声容积是借助于设在外壳壁中的沟形凹槽、借助于杯形凹槽并且借助于一环形附加元件形成的，两凹槽都通向该内壁表面，而该附加元件隔音地靠着内壁表面且隔音地密封沟形凹槽，且该附加元件中设有传声孔以将所产生的声音引导到该传声容积。该结构带来了很大的优点，即，实际上无需附加费用地在制造电声装置外壳时实现沟形凹槽，且在许多应用情况下无论如何都必不可少的附加元件用于封闭沟形凹槽以便形成声导槽。
在依据本发明的具有前面段落中所述的附加元件的电声装置的情况下，经证实非常有利的是，附加元件的形式为粘合圈，其被布置在外壳壁与换能器之间，且被设置成起到使换能器与外壳壁机械连接的目的。该结构带来的优点在于，附加元件不仅用于实现至少一个声导槽，而且还用于使换能器与外壳壁机械连接。
在具有粘合圈形式的附加元件的结构中，经证实尤其有利的是，形式为粘合圈的附加元件在其传声孔的区域中设有传声网，该传声网经由其结构形成防尘保护装置。这样一来，用于形成声导槽的附加元件还额外地用来以有利的方式实现防尘保护装置。
在具有隔音地靠着外壳壁内壁表面的环形附加元件的电声装置的情况下，经证实还非常有利的是，在附加元件与换能器之间布置有环封，其至少沿着声输出方向弹性地可变形。该结构带来的优点在于，声输出方向上存在的尺寸公差可借助子弹性变形的环封以简单的方式得到补偿。
本发明的这些和其它方面将自下面描述的实施例明显地看出且通过非限制性的示例参照该实施例予以阐明。
在附图中：
图1在正面的斜视图中示意性地示出了依据本发明第一示范性实施例的电声装置；
图2在背面的斜视图中示出了图1装置的前外壳罩，该外壳罩具有一个顶壁，电声换能器设置在该顶壁的后面；
图3较之图2放大地在沿着图2线III-III的剖面中示出了图1装置的一部分，该部分含有电声换能器；
图4-9与图2相似地示出了图2外壳罩的一部分，外壳罩的该部分用来容纳电声换能器；
图10-12在背面的正视图中示出了图2外壳罩的部分，该外壳罩的部分用来容纳电声换能器；
图13与图3相似地示出了依据本发明第二示范性实施例的装置的一部分。
图1示出了电声装置1，其在该具体实例中的形式为移动电话且在下面简称为装置1。不过,，该电声装置的形式也可替换性地为“个人数字助手”，缩写为“PDA”。装置1包括外壳2。外壳2包括前外壳罩3和后外壳罩4，后外壳罩4用于封住外壳罩3。外壳罩3(见图2)具有四个侧壁5、6、7、8和顶壁9。在顶壁9的区域中，设有一个按键键盘10，其在该情况下具有十二个按键11和一个显示装置12。仅示意性地示出的显示装置12是通过所谓的LCD形成的；不过，作为一种替换，它可具有不同的结构。
沿着在图1、2、3和13中以箭头13示出的声输出方向13取向的两个声输出孔14和15设在与侧壁5邻接的顶壁9的区域中。顶壁9在装置1内以内壁表面16为界。
正如从图2、3、4和10中明显看出的一样，装置1包含电声换能器17，其由电动扬声器形成且在下面简称为换能器17。换能器17在该情况下具有约8.0毫米的外径。不过，作为一种替换，外径可更小一些，例如为7.0毫米或6.0毫米。换能器17被布置成面向内壁表面16。在这方面，给换能器17设有定位环18，它自顶壁9在其内壁表面16的区域中突伸，且配备有一个槽隙形式的定位开口19。换能器17具有自其换能器外壳横向突出的定位延长部分20，它容纳在定位开口19中，由此而实现换能器17的角度定位。借助于定位环18，限定了一个圆柱形的容纳空间AR。容纳空间AR与内壁表面16的圆形壁部16A和圆柱形限制壁21毗连。
正如从图3、5、6、7、8和11中明显看出的一样，隔音地靠着内壁表面16(实际上靠着壁部16A)的环形附加元件22容纳在容纳空间AR中。附加元件22包括未在图7和8中示出的传声网24自身和传声网24的垫圈23。这里，垫圈23是由粘合圈形成的，其被布置在外壳壁16与换能器17之间且被设置成起到使换能器17与外壳壁16机械连接的目的。附加元件22设有传声孔25，利用换能器17产生的声音可被引导通过该传声孔25。传声网24位于传声孔25内，传声孔24在该具体实例中由经由其结构构成防尘保护装置的聚酯网形成。传声网24还额外地构成声摩擦，利用声摩擦实现对换能器17频率响应的影响，尽管这仅仅在小部分上有效。粘合圈形式的垫圈23在两面涂有粘合剂，粘合剂是密不透气的，由此确保垫圈23的隔音性能。
此外，正如从图3和5中明显看出的一样，在与环形附加元件22(更确切地说是垫圈23)邻接的容纳空间AR中设有环封26。环封26同样具有传声孔27。环封26在其远离环形附加元件22的那面设有一层粘合剂，该粘合剂同样是密不透气的，也即是隔音的。环封26包括隔音的泡沫材料，且至少在声输出方向13上是弹性的，因此环封26不仅用于密封还用于补偿任何高度公差。
换能器17与环封26邻接地至少主要容纳在容纳空间AR中。换能器17设有环形的盘状前壁28，其借助于施加在环封26上的气密粘合剂层与环封26机械连接。换能器17是一种本身公知的结构，为此仅在图3中示意性地示出了换能器17，仅详细地示出了换能器17的隔膜29。在换能器17的前壁28中，设有一系列的传声孔30，图3中仅可看见这些传声孔30中的两个传声孔30。
换能器17被用来构造成产生声音并沿着声输出方向发送所产生的声音。所产生的声音的发送是通过前室容积31实现的，前室容积31基本上是通过位于隔膜29和换能器17的前壁28之间的第一部分容积32和由环封26包围的第二部分容积33形成的。
正如从图3、7、8、9和12中明显看出的一样，在装置1的情况下，采用一种特别有利的方式，在顶壁9中设有一个杯形凹槽34，它在该具体实例中与换能器17的中心对置，且通向内壁表面16也即通向壁部16A。设在装置1内的传声容积35与杯形凹槽34毗连且因此由其形成。利用换能器17产生的声音被布置成通过设在附加元件22内的传声孔25导引到传声容积35。
正如从图3、8、9和12中进一步明显看出的一样，在装置1的情况下，采用一种特别有利的方式，将顶壁9中对应的沟形凹槽36、37设置在杯形凹槽34与两个声输出孔14，15中的一个之间，该两沟形凹槽36、37分别通向内壁表面16即通向壁部16A。在这方面，两沟形凹槽36和37借助于环形附加元件22隔音密封，因为附加元件22隔音地靠着内壁表面16即壁部16A。借助于每个沟形凹槽36、37和环形附加元件22，分别形成声导槽38、39，它们在该具体实例中垂直于声输出方向13取向，且通过它们在声学上将传声容积35和相关的声输出孔14，15分别连接起来。在此这样选定声导槽38、39的横剖面尺寸和长度，即，两声导槽38、39中的每一个都形成声质量。可就此参照有关声质量成形的专家领域中公开的技术文献。正如从图1-12中明显看出的一样，两声输出孔14和15被设置成(更确切地说，排列成)相对于垂直于声输出方向13的传声容积35错开。此外，沟形凹槽36和37乃至声导槽38和39显然被构造成沿一曲线取向，这就产生了声导槽38和39的长度较长的优点，这样一来，就实现了较大的声质量。
借助于换能器17产生的声音通过设在换能器17的前壁28中的传声孔30输出到前室容积31中，之后，途经前室容积31的所产生的声音被导引到传声容积35，因此所产生的声音至少部分地也即一开始沿着声输出方向13引导通过传声容积35。接着，所产生的声音自与声输出方向13成横向的传声容积35通行到两声导槽38和39中，该两声导槽38和39将所产生的声音引导到声输出孔14和15，通过该声输出孔14和15，所产生的声音被沿着声输出方向13输出。这里，前室容积31构成声弹簧，而两声导槽38和39分别构成声质量，因此借助于前室容积31、两声导槽38和39以及两声输出孔14和15，实现了一个前共振器结构，借助于该前共振器结构，就以本身公知的方式实现了声压频率响应的带通特性。尽管换能器17小，即如上所述，它的外径在本实例中为8.0毫米，使得前室容积31仅具有较小值，但声导槽38和39较长，由此利于对前共振器的成形至为关键的声质量的明显增加，在此就确保了良好且令人满意的前共振器，且因此确保了良好的声压频率响应的带通特性。
应该注意的是，声导槽38和39不必一定要垂直于声输出方向13取向，而是可替换性地与声输出方向13成不同于90°的角度取向，也就是说可以不与声输出方向13垂直而是与其成横向地取向。
还应该注意的是，未设置环封的结构也是可行的，于是与图1-12所示的结构相比，就可省去环封26。
在上述装置1的情况下，获得的优点在于，设为防尘保护装置且无论如何都必不可少而由此设置的环形附加元件22还额外地用于形成声导槽38和39，因而不用增加额外成本地实现声导槽38和39，因为沟形凹槽36和37以及杯形凹槽34都是在制造外壳罩3的过程中无需附加费用地产生的。
在上述装置1的情况下，换能器7是通过环封26和环形附加元件22与顶壁9机械连接的，顶壁9与环形附加元件22之间、环形附加元件22与环封26之间以及环封26与换能器17的前壁28之间各自产生粘附接合。在另一种解决方案中，换能器17可替换性地借助于支承在装置1内的压紧装置在容纳空间AR中压紧。该压紧装置例如可借助于至少一个弹簧或具有弹性的塑料部件或借助于现存的换能器17弹性构造的连接触点实现。
在上述装置1的情况下，电声换能器17是通过电动换能器形成的，其以公知方式包括一磁性系统和在该磁性系统的气隙中振动且与隔膜29连接的一振荡线圈。也可替代该电声换能器改用依据不同物理原理操作的换能器，例如压电换能器。换能器17不必一定要具有圆形的横剖面；横剖面亦可替换性地为卵圆形、椭圆形或两侧面长度为7.0毫米和11.0毫米的矩形。
应该注意的是，可形成这样一个结构，即，在其中未设单独的传声容积35，而是通过利用现存的前室容积实现传声容积。
还应该注意的是，也可形成这样一个结构，即，在其中设有两个并排地沿着与声输出方向13成横向取向的方向排列的传声容积，每个传声容积都通过声导槽与声输出孔声连接。
此外，应该注意的是，亦可形成这样一个结构，即，在其中设有不止两个的声输出孔，每个声输出孔都通过声导槽与传声容积连接，其中，可设置仅单一的一个传声容积或可替换性地设置多个传声容积，其数量至多与声输出孔的数量相同。还可形成这样一个结构，即，在其中均只设置一个声输出孔、一个声导槽以及一个传声容积。
与图3相似，图13示出了装置1的一部分，其同样包含容纳在容纳空间AR中的换能器17、环形附加元件22以及同样设在容纳空间AR中的环封26。
与参照图1-12描述的装置1不同，在图13所示的装置1中，在环封26内设有传声容积40，且两个声导槽41包含在环封26内，图13中仅示出了一个声导槽41。两个声导槽41中的每一个都通向声输出容积42和43，其分别通过环形附加元件22中的传声孔44、45与相应的声输出孔14，15连接，由此传递声音。在该情况下，由此借助于环封26增加了声质量，这对于良好的前共振器乃至良好的声压频率响应的带通特性的形成是必要且至为关键的，环封26在该情况下同样包括隔音的泡沫材料或别的隔音材料，即较软的塑料材料或橡胶材料。
在以图1-12描述的装置1的情况下，形成传声容积的杯形凹槽34具有圆形的横剖面。作为替换，横剖面可为椭圆形、方形、六边形或其它多边形。这也适用于图13所示的装置1情况下的环封26中的传声容积40的结构。

Claims (6)

1.一种电声装置(1)，具有一外壳(2)，该外壳(2)带有由内壁表面(16，16A)限定的外壳壁(9)，并具有一电声换能器(17)，该电声换能器(11)被布置成面向该内壁表面(16，16A)，其中，该换能器(17)被设置和构造成产生声音并沿着声输出方向(13)完全通过一前室容积(31)发送所产生的声音，其特征在于，在该装置(1)内设有一传声容积(35)，所述传声容积(35)与所述电声换能器(17)的中心对置，所述传声容积(35)用于沿着声输出方向(13)至少可部分地导引所产生的声音，一前室容积(31)被设置在所述电声换能器(17)和所述传声容积(35)之间，并且其中，在外壳壁(9)内，设有沿着声输出方向(13)取向的至少两个声输出孔(14，15)，所述两个声输出孔(14，15)被布置成关于传声容积(35)与声输出方向(13)成横向错开，其中，在该传声容积(35；40)与声输出孔(14，15)之间设有声导槽(38；39；41)，该声导槽(38；39；41)基本上与声输出方向(13)成横向地取向，借助于该声导槽(38；39；41)，传声容积(35；40)和声输出孔(14，15)声连接，并且，该声导槽(38；39；41)产生声质量。
2.如权利要求1所述的装置(1)，其中，在沿着声输出方向(13)观察时，将各个声导槽(38，39；41)构造成沿一曲线取向。
3.如权利要求1所述的装置(1)，其中，该声导槽(38，39)和传声容积(35)是借助于设在外壳壁(9)中的沟形凹槽(36，37)和杯形凹槽(34)并且借助于一环形附加元件(22)形成的，两凹槽都通向该内壁表面(16，16A)，而该附加元件(22)隔音地靠着内壁表面(16，16A)且隔音地密封沟形凹槽(36，31)，且该附加元件(22)中设有传声孔(25)以将所产生的声音引导到该传声容积(35)。
4.如权利要求3所述的装置(1)，其中，该附加元件(22)的形式为粘合圈，其被布置在外壳壁(9)与换能器(17)之间，且被设置成起到使换能器(17)与外壳壁(9)机械连接的目的。
5.如权利要求4所述的装置(1)，其中，该形式为粘合圈的附加元件(22)在其传声孔(25)的区域中设有传声网(24)，该传声网(24)经由其结构形成防尘保护装置。
6.如权利要求3所述的装置(1)，其中，在该附加元件(22)与换能器(17)之间布置有环封(26)，其至少沿着声输出方向(13)弹性地可变形。
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