DD291892A5

DD291892A5 - PLASTIC BEARING BEARINGS FOR A PIEZOKERAMIC, CIRCULAR FOAMED FLAT SWIVEL CONNECTED TO A CARRIER PLATE

Info

Publication number: DD291892A5
Application number: DD33743790A
Authority: DD
Inventors: Detlef Hartmann; Udo Seifert
Original assignee: Funkwerk Koepenick Zft Nachrichtenelektronik,De
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-07-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Plasttragringlager fuer einen mit einer Traegerplatte verbundenen piezokeramischen, kreisfoermigen Flaechenschwinger in piezoelektrischen Schallwandlern, die mit der Erfindung kostenguenstig herstellbar sind, einen ausgeglichenen Frequenzgang aufweisen und keine Entzerrungsmittel benoetigen. Erreicht wird dies dadurch, dasz am Innenumfang des Plasttragringes eine aus dem gleichen Material bestehende, als Scharnier wirkende Ringsicke vorgesehen ist, die zum Zentrum hin in eine Tragflaeche fuer die Traegerplatte auslaeuft. Fig. 1{Plasttragringlager; Traegerplatte; Scharnier; Ringsicke; Tragflaeche; Flaechenschwinger}The invention relates to a plastic bearing for a connected to a Traegerplatte piezoceramic, kreisfoermigen Flaechenschwinger in piezoelectric transducers, which are inexpensive to produce with the invention, have a balanced frequency response and do not require equalization. This is achieved by the fact that on the inner circumference of the Plasttragringes an existing of the same material, acting as a hinge ring bead is provided, which runs towards the center in a Tragflaeche for the Traegerplatte. Fig. 1 {plastic bearing bearing; bearing plate; Hinge; Annular bead; planform; Flaechenschwinger}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Plasttragringlager für einen mit einer Trägerplatte verbundenen piozokoramischon kreisförmigen Flächenschwinger in piezoelektrischen Schallwondlern, insbesondere in Fernsprechschallwandlern.The invention relates to a plastic support bearing for a piozokoramischon circular surface oscillator connected in a piezoelectric soundwonders, in particular in telephone sound transducers.

Charakteristik dos bekannten Standes der TechnikCharacteristics of the known prior art

Es ist bekannt, piezokeramische Flächenschwingor als Bimorphelemente auszubilden oder zum Beispiel als kreisförmige Keramikplatte auf einer Trägerplatte anzuordnen. Die Trägerplatte besteht hierbei überwiegend aus elektrisch leite'idem Material. Bei einer bekannten Wandlerplatte für piezoelektrische Wandler wird zum Erhöhen der Durchschlagfestigkeit nichtmetallisches Material als Trägerplatte verwendet, vergleiche DE-OS 3634484, H04R 17/00.It is known to form piezoceramic surface vibrator as bimorph elements or, for example, to be arranged as a circular ceramic plate on a carrier plate. The carrier plate here consists predominantly of electrically conductive material. In a known transducer plate for piezoelectric transducers non-metallic material is used as a support plate to increase the dielectric strength, see DE-OS 3634484, H04R 17/00.

Zum Lagern derartiger Flächenschwinger werden diese überwiegend an ihrem Umfang je nach den Erfordernissen elastisch oder fest eingespannt.For storing such surface oscillator they are elastically or firmly clamped mainly on its circumference depending on the requirements.

Konstruktiv einfach und daher am weitesten verbreitet ist die feste Einspannung eines Flächenschwingers, die an seinem Rand nur den Biegewinkel von φ = 0 zuläßt.Structurally simple and therefore the most widely used is the fixed clamping of a surface oscillator, which allows only the bending angle of φ = 0 at its edge.

Demgegenüber steht die gelenkige Einspannung, die am Rand des Flächenschwingers oder der Trägerplatte keine Auslenkung zuläßt und kein Drohmoment aufnimmt. Eine solche Anordnung weist gegenüber einer festen Einspannung eine erheblich bessere Empfindlichkeit auf, sie läßt sich aber praktisch nur näherungswaise verwirklichen.In contrast, there is the articulated clamping, which allows no deflection at the edge of the surface oscillator or the support plate and picks up no threat. Such an arrangement has a much better sensitivity to a fixed clamping, but it can be practically only approximate ore realized.

Es ist bei piezokeramischen Schallwandlern bekannt, eine Trägerplatte am Rand mittels elastischer Körper aus Silikonkautschuk fest einzuspannen oder als feste Lagerung einen aus Kunststoff bestehenden Tragring anzuspritzen, vergleiche DE-AS 2119911, DE-OS 3502501, H04R 7/22; DE-OS 3629093, H04R 17/00.It is known in piezoceramic transducers to firmly clamp a support plate on the edge by means of elastic body made of silicone rubber or as a solid support an existing plastic support ring, see DE-AS 2119911, DE-OS 3502501, H04R 7/22; DE-OS 3629093, H04R 17/00.

Diese Verfahren sind technologisch relativ aufwendig, wenn eine ausreichende Reproduzierbarkeit erreicht werden soll. Eine entsprechende Automatisierung der Fertigung ist nur mit einem erheblichen Aufwand zu realisieren.These methods are technologically relatively expensive if sufficient reproducibility is to be achieved. A corresponding automation of production can only be realized with considerable effort.

Hinzu kommt, daß es notwendig ist, die beim Abkühlen des Plasttragringes auftretenden mechanischen Spannungen zusätzlich mittels einer oder mehrerer umlaufender Rillen in der Trägerplatte von der Keramikscheibe fernzuhalten, vergleiche DE-OS 3629093, H04R 17/00. Diese zusätzliche Maßnahme bringt zwar eine Verbesserung des Frequenzganges mit sich, eine Verbesserung der Empfindlichkeit wird jedoch nicht erreicht. Es ist ferner eine zentrale Lagerung einer Piezoplatte für piezoelektrische Schallwandler bekannt, bei der aber.- vecks akustischer Abdichtung am Rand der Trägerplatte eine mit einer Randsicke versehene Plastmenibran starr befestigt und dann an ihrem Rand fest eingespannt ist, vergleiche DD-WP 200342, 252000, H04R 17/00.In addition, it is necessary that the mechanical stresses occurring during cooling of the Plasttragringes additionally keep away by means of one or more circumferential grooves in the support plate of the ceramic disc, see DE-OS 3629093, H04R 17/00. Although this additional measure brings about an improvement in the frequency response, an improvement in the sensitivity is not achieved. Furthermore, a central mounting of a piezoplate for piezoelectric acoustic transducers is known, in which, however, a plastic rib provided with an edge bead is rigidly fastened to the edge of the carrier plate and then firmly clamped at its edge, cf. DD-WP 200342, 252000, H04R 17/00.

Die Randsicke gestattet eine genügend freie Drehbarkeit und translatorische Bewegung des Randes des Piezoschwingsystems, jedoch ist das Herstellen sowie das Anbringen der Plastmembran an der Trägerplatte mit einem technologisch hohen Aufwand verbunden.The edge bead allows a sufficiently free rotation and translational movement of the edge of the piezoelectric vibrating system, however, the manufacture and attachment of the plastic membrane to the support plate is associated with a technologically high cost.

Den bekannten piezokeramischen Flächenschwingern, insbesondere dem Verbund Metallträgerplatte/Piezokeramik, haftet der Nachteil eines ungl' ' läßigen Frequenzganges an, der durch die wenig gedämpften Resonanzen verursacht wird und nur durch zusätzliche Mittel oder Maßnahmen entzerrt werden kann.The known piezoceramic surface vibrators, in particular the composite metal carrier plate / piezoceramic, adheres to the disadvantage of an unreliable frequency response, which is caused by the little damped resonances and can only be equalized by additional means or measures.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen piezokeramischen Flächenschwinger nebst Trägerplatte so zu lagern, daß piezoelektrische Schallwandler möglichst kostengünstig und in einfacher Weise automatisierbar herzustellen sind, und eine möglichst große Empfindlichkeit bei ausgeglichenem Frequenzgang aufweisen.The object of the invention is to store a piezoceramic surface oscillator together with the carrier plate in such a way that piezoelectric transducers can be manufactured in a cost-effective and easily automatable manner, and have the highest possible sensitivity with a balanced frequency response.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Plasttragrlnglagor für einen mit olnor Trägerplatte verbundenen ptezokeramlschen, kreisförmigen Flächenschwingor zu schaffen, bei dem möglichst wenig Resonanzen auftreten, wobei der Einsatz zusätzlicher Entzorrungsmittol entfällt und sowohl oino Trägerplatte aus Metall als auch eine Trägerplatte aus Plastworkstoff ermöglicht wird.The invention has for its object to provide a Plasttragrlnglagor for a connected with olnor carrier plate ptezokeramlschen circular Flächenschwingor in which as few resonances occur, the use of additional Entzorrungsmittol deleted and both oino carrier plate made of metal and a carrier plate made of plastic material is possible.

Diese Aufgabe wird orfindungsgomäß dadurch gelöst, daß am Innonumfang des Plasttragringes oine aus dem gleichen Material bestehende, als Scharnier wirkondo Rinosicko vorgosohon ist, die zum Zontrum hin in oino Tragfläche für die Trägerplatte ausläuft. Die Dicke des an den Plasttragring anschließenden Scharnierteils der Ringsicke ist vorzugsweise kleiner als die Dicke der Trägerplatte und kloinor als die Dicko der Tragfläche gewählt. Die Erfindung läßt es zu, die Tragfläche und die Trägerplatte boi gleicher Dicke einstückig miteinander zu verbinden, zum Beispiel durch Spritzgießen. In diesem FaIIo entfällt eine Trägerplatte aus Metall. Die Dicke der Trägorplatte ist dabei gleich odor größer als die Dicke der piezokeramischen Scheibe.This object is achieved orfindungsgomäß in that at the Innonumfang of Plasttragringes oine made of the same material, as a hinge wirkondo Rinosicko vorgosohon that expires towards the Zontrum in oino bearing surface for the support plate. The thickness of the adjoining the plastic bearing hinge part of the annular bead is preferably smaller than the thickness of the support plate and kloinor selected as the Dicko of the support surface. The invention makes it possible to connect the support surface and the support plate boi same thickness integrally with each other, for example by injection molding. In this case, eliminates a support plate made of metal. The thickness of the Trägorplatte is the same odor greater than the thickness of the piezoceramic disc.

Ausfährungsbelsplel

Anhand von in der zugehörigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigenBased on embodiments shown in the accompanying drawings, the invention will be explained in more detail. In the drawing show

Fig. 1: eine Schnittdarstellung eines piozokeramischen Schwingsystems mit dem erfindungsgemäßen Plasttragringlager und1 shows a sectional view of a piozoceramic oscillating system with the plastic bearing ring according to the invention and

einor Trägerplatte aus Metall in Skizzenform und Fig. 2: eine Schnittdarstellung eines piozokeramischen Schwingsystems mit dem orfindungsgemäßen Plasttragringlager und einor Trägerplatte aus Plastwerkstoff in Skizzenform.1 metal support plate in sketch form and FIG. 2: a sectional view of a pioceramic oscillating system with the plastic bearing ring according to the invention and a carrier plate made of plastic material in sketch form.

Das in Fig. 1 dargestellte Schwingsystem weist oinen Plasttragring 1 auf, an den eine als Scharnier wirkende Ringsicke 2 angesetzt ist, die in eine Tragfläche 3 ausläuft, an die eine Trägerplatte 4 aus Metal' mittels bekannter Maßnahmen befestigt ist.The oscillating system shown in Fig. 1 has oine Plasttragring 1, to which an acting as a hinge ring bead 2 is set, which terminates in a support surface 3, to which a support plate 4 made of metal 'is fixed by known means.

Die Trägerplatte 4 trägt als Flachenschwinger eine piezokeramischo Scheibe 5. Das Plasttragringlager mit den Elementen 1 bis 3 besteht aus einem Plastwerkstoff mit einer großen inneren Dämpfung und einem kloinen Elastizitätsmodul Σ S 10³ MPa und ist in einem Arbeitsgang herstellbar, wobei dio Befestigung der Trägerplatte 4 in diesen Vorgang mit einbezogen werden kann.The plastic plate bearing with the elements 1 to 3 consists of a plastic material with a large internal damping and a kloinen elastic modulus Σ S 10 ³ MPa and can be produced in one operation, wherein dio fastening of the support plate 4th can be involved in this process.

Hierbei kann die Trägerplatte 4 im Bereich der Tragfläche 3 mit einem Schmelzklebstoff beschichtet und in ein Plastspritzgießwerkzeug eingelegt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht in einem formschlüssigen Eingießen der Trägerplatte 4 in die Tragfläche 3.Here, the support plate 4 can be coated in the region of the support surface 3 with a hot melt adhesive and placed in a plastic injection molding tool. Another possibility consists in a positive pouring of the support plate 4 in the support surface. 3

Um einen entsprechenden Befestigungsbereich zu erhalten, ist der Innendurchmesser d der Tragfläche 3 geringfügig kleiner als der Durchmesser dt der Trägerplatte 4.In order to obtain a corresponding fastening region, the inner diameter d of the supporting surface 3 is slightly smaller than the diameter dt of the carrier plate 4.

Die Dicke s 1 des an den Plasttragring 1 anschließenden Scharnierteils beträgt zum Beispiel 0,05 bis 0,1 mm und ist vorzugsweise kleiner als die Dicke s3 der Trägerplatte 4, während die Dicke s2 der Tragfläche 3 sowie des anderen Scharnierteils größer ist als die Dicke s 1. Für die Scharnierwirkung gilt also s 2 > s 1 < s3.The thickness s 1 of the hinge part adjoining the plastic bearing ring 1 is for example 0.05 to 0.1 mm and is preferably smaller than the thickness s3 of the carrier plate 4, while the thickness s2 of the support surface 3 and of the other hinge part is greater than the thickness s 1. For the hinge action s 2> s 1 <s3.

Die Breite des Bereichs der Scharnierwirkung, das ist die Differenz zwischen dem Innendurchmesser di des Plasttragringes 1 und dem Durchmesser dt dor Trägerplatte 4, beträgt ca. 2 bis 3mm.The width of the region of the hinge effect, that is the difference between the inner diameter di of the plastic bearing ring 1 and the diameter dt of the carrier plate 4, is approximately 2 to 3 mm.

In Figur 2 entfällt eine Trägerplatte aus Metall. Hier geht die an die Ringsicke 2 anschließende Tragfläche einstückig gleich in eine Trägerplatte 6 über, wobei die Dicke s4 der Trägorplatte 6 gleich oder größer ist als die Dicke s5 der Piezokeramikscheibe 5.In Figure 2 eliminates a support plate made of metal. Here, the wing adjoining the annular bead 2 integrally merges into a carrier plate 6, the thickness s4 of the carrier plate 6 being equal to or greater than the thickness s5 of the piezoceramic disc 5.

Zum Hindurchführen eines Kontaktierdrähtchens ist im Zentrum der Trägerplatte 6 ein Durchbruch 7 vorgesehen, dessen Durchmesser nicht größer als ein Zehntel des Durchmessers dk der Piezokeramikscheibe 5 sein sollte.For passing a Kontaktierdrähtchens an opening 7 is provided in the center of the support plate 6, whose diameter should not be greater than one-tenth of the diameter dk of the piezoceramic disk 5.

Die übrigen Abmessungen entsprechen denen in Figur 1.The remaining dimensions correspond to those in FIG. 1.

Das erfindungsgemäße Plasttragringlager besitzt gegenüber dem Schwingsystem „Trägerplatte 4 beziehungsweise 6 mit piezokeramlscher Scheibe 5" eine viel kleinere Biegesteifigkeit, während die translatorische Steifigkeit sehr groß ist.The plastic bearing according to the invention has a much smaller flexural rigidity compared to the vibration system "support plate 4 or 6 with piezoceramic disk 5", while the translational rigidity is very large.

Die als Scharnier wirkende Ringsicke 2 und das Schwingsystem sind als mechanisch-akustischer Wandler aufzufassen und bewirken eine große Empfindlichkeit des gesamten Schallwandlers. Die Erfindung erlaubt den Einsatz eines entsprechenden Plastwerkstoffes mit den angegebenen Dämpfungseigenschaften, so daß zusätzliche Entzerrungsmittel entfallen.The acting as a hinge ring bead 2 and the vibration system are to be understood as a mechanical-acoustic transducer and cause a high sensitivity of the entire transducer. The invention allows the use of a corresponding plastic material with the specified damping properties, so that additional equalizing agents omitted.

Das erfindungsgemäße Plasttragringlager ist kostengünstig herstellbar und läßt sich in einfacher Weise in einem Schallwandlergehäuse unterbringen.The Plasttragringlager invention is inexpensive to produce and can be accommodated in a simple manner in a transducer housing.

Claims

1. Plasttragringlager for a connected to a support plate piezoceramic, circular surface oscillator In piezoelectric transducers, especially in telephone sound transducers, characterized in that on the inner circumference of Plasttragringes (1) consisting of the same material, acting as a hinge ring bead (2) is provided, the towards the zontrum into a support surface (3) for the support plate (4) expires,

2. Plasttragringlager according to claim 1, characterized in that when using a support plate made of metal, the thickness (si) of the Plasttragring (1) subsequent hinge part of the annular bead (2) is preferably smaller than the thickness (s3) of the support plate (4) and smaller than the thickness (s2) of the airfoil (3).

3. Plasttragringlager according to claim 1, characterized in that when using a carrier plate made of plastic material, the support surface (3) with the support plate (6) is integrally connected at the same thickness and the thickness (s4) of the support plate (6) is equal to or greater than the thickness (s5) of the piezoceramic surface oscillator (5).