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Motorenlärmapielzeug Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
eine Vor-
richtung zum Nachahmen von Motorenlärm. Insbesondere
be-. zieht sie sich auf eine Vorrichtung, die, wenn sie be-
trieben wird,
Lärm von sich geben kann, der ziemlich
genau dem eines Explosionsmotors
entspricht.
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In der Vergangenheit hat es schon viele Spielfahr- zeuge
gegeben, in welche Vorrichtungen zum Nachahmen von
Motorenlärm eingebaut
waren. Dabei hat ein herkömmliohes Gerät Verwendung gefunden, zu
den eine Schnarrzunge gehörte; diese war an ihrem einen Ende festgemacht
und
stand mit ihrem anderen Ende frei heraus, so daß sie von
einem
umlaufenden Zahnrad erfaBt und in Vibration als
Schallsender versetzt
wurde. Solohe Motorenlärmanordnungen bereite bekannter Art sendeten jedoch
einen ziemlich gleioh-
mäßig auf hohe Frequenzen verteilten
Schall, der bei
weiten nicht an den Krach heranreichte, den ein rich-
tiger
Explosionsmotor von Last- und ähnlichen Kraft-
fahrzeugen macht und der
für gewöhnlich tiefere Frequen-
zen und diese üblicherweise
auch noch in zyklischer
Variation enthält. Darüberhinaus
verbrauchten die Notorenlärmanordnungen bekannter Art eine wesentliche
Zeitdauer
zur Berührung zwischen den schallsendenden
Geräteteil und dem den Schallsender
anregenden Geräte-
teil. Ein beträchtlicher Teil der Schwingungsenergie
ging
also verloren, und die Schallausbeute des Geräts
war nicht gerade effektvoll.
Auch machten eich die Mo-
torenlärmanordnungen bekannter Art für gewöhnlich
einen
unmittelbaren Kontakt zwischen dem Schallsender und dessen
Anreger
zunutze, so daß dem Schallsender Spannungen und
Beanspruchungen auferlegt
wurden, die keinen Beitrag zum
ausgesendeten Schallvolumen leisteten. Infolgedessen
hatte
die bisher übliche Anordnung wegen der dem Schallsender
neben
seiner eigentlichen Aufgabe noch zugemuteten, in-
tensiven Spannungen und
Beanspruchungen eine verhältnis-
mäßig kurze Lebensdauer.
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Viele der Motorenlärmanordnungen herkömmlioher Art
enthalten eine üesonatorvorrichtung, welche mit einer An-triebsvorrichtung
so verbunden ist, daß die Resonatorvorrichtung für einen bestimmten Zeitabschnitt
erregt wird.
Die Spektralanalyse des Geräusches, das von
eine
typischen Autonotor erzeugt wird, zeigt an, daß für
optimale
Wiedergabe der maximale Energiebereich im
Spektrum etwas unter 2500
Schwingungen pro Sekunde sein
sollte. In einem Automotor und in einem System
zu= Nach-
ahmen von Motorgeräuschen ist die Frequenz des Tones allein
nicht
ausreichend, um eine vernünftige Nachahmung des Mo-
torengeräusches
herbeizuführen. Das Spektrum sollte so
sein, daß darin ein breiter Frequenzbereich
unterschieds-
los ohne scharfe und genau trennende Spitzen erzeugt wer-
den
kann. Scharfe und scharf voneinander getrennte Spitzen
erzeugen einen Ton
wie ein tiefes Horn oder eine Glocke.
Wenn solche Spitzen nicht bestehen,
entsteht ein"Geräusch" und, wenn das Geräusch in einem relativ niederen Frequenz-
bereich
ist, gleicht es dem Geräusch eines Motors.
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Die Vorrichtungen zum Nachahmen von Motorengeräuschen
gemäß
der vorliegenden Erfindung enthalten Systeme, welche
stoßerregt werden
und welche über viel Resonanz verfügen.
Diese Stoßerregung wird auf
wiederholende Weise durchge-
führt, muß jedoch keinen festen Zeitabschnitten
unterwor-
fen sein. Die Erregung des Systems geschieht auf "freie
Weise".
Das bedeutet, daß das System nur angeregt wird; es
ist nicht starr mit einer
Antriebsvorrichtung verbunden. So bezieht sich die vorliegende Erfindung
nur auf Vibrationssystene, welche nicht durch starre Verbindung und
direkten
Antrieb mit dem Resonator in Verbindung stehen.
Vibrationssysteme,
welche Geräusche erzeugen können,
die im Frequenzbereich von Explosionsmotoren
liegen, können innerhalb weiter Grenzen aus verschiedenen Materialien
her-
, gestellt werden; es kann sich entweder um eine einzelne Ver-
bindung,
wie z.B. Polyäthylen, handeln, oder aus einem Kompleaengemisch,
wie z.B. Pappe. Das Material kann gleiohartig sein, geschichtet,
oder beliebig ungleichförmig, wie
z.B. PreBplatten. Das Material kann
auch kräftig sein,
porös oder von variierender Dichte und variierendem Quer-
schnitt,
wie z.B. gewebte oder gepreßte Faserstrukturen,
beispielsweise Faserplatten.
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Solche Vibrationssysteme können auch fas jede geome-
trische
Figur annehmen. Es kann sich z.B. um einen Trichter,
eine ebene Scheibe
und eine Schale mit nahezu zylindrischen
Seiteneinfassungen handeln. Diese
Unterschiede in der Aus-
gestaltung haben einen wesentlichen Effekt auf die
Resonanz-
charakteristik des Systems. Dieselbe Masse aus demselben
Material
reagiert akustisch verschieden, wenn sie eher als
ein Trichter oder eine Schale
als eine flache Scheibe aus-
gebildet ist.
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Auf diese Weise reagiert derselbe Gegenstand akustisch vollkommen
unterschiedlich, wenn er auf verschiedene Art und
weise befestigt ist.
Eine federnde Befestigung, bei welcher
der Gegenstand lose und flexibel gehalten
wird, wird andere
Resonanzcharakteristiken aufweisen, als eine Befestigung,
bei welcher der Gegenstand fest auf einem bestimmten Punkt
montiert
ist.
Die Eigen- oder Resonanzfrequenz eines Vibrationsnystems
ist die Basisfrequenz, bei welcher es gemäß einer
Stoßerregung
schwingt. Obwohl es schwierig ist, sie mit
großer Genauigkeit zu messen, ist
sie ein Kennzeichen des
Systems und kann gewöhnlich bei einer Spektralanalyse
des
Tones, der von dem System im wesentlichen durch die niedrig-
sten
Frequenzspitzen erzeugt wird, wahrgenommen werden. Die
Spektralanalyse
von gewissen Spielzeugnotor-Schalltrichtern zeigten eine Anzahl von Spitzen;
die hauptsächliche, an-
dauernde Spitze liegt im Bereich von 2500 Schwingungen
pro
Sekunde. Somit sollte der Hauptanteil der akustischen Ener-
gie,
die bei der Nachahmung eines Motorengeräusches aufge-
wendet wird,
unterhalb von 2500 Schwingungen pro Sekunde
liegen. Die Eigen- oder
Resonanzfrequenz desselben Trichters
liegt jedoch zwischen 250 -
350 Schwingungen.
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Wiederholte Stoßanregung eines Vibrationssystens
er-
zeugt den Hauptanteil an Energie in Frequenzbereichen, die
über
der Eigen- oder Resonanzfrequenz des jeweiligen Resonators
liegen.
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Die Kennlinien von Vibrationssystenen, welche dazu ge-
eignet
sind, Motorengeräusche nachzuahmen, können gemäß der "Steifheit"
den Systems dargestellt werden. Die Eigen-oder Resonanzfrequenz
des Systems ist durch die Gleichung
bestimmt:
Die.Steiiheit wird in dyn pro Zentimeter gemessen.
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Diese Gleichung gibt die Tatsache wieder, daß dasselbe Material
bei selber geometrischer Anordnung verschiedene Resonanzen erzeugt, wenn sich
die Masse ändert. Eine kleine Messingglocke hat einen hohen Ton; eine schwere
Messing- glocke kann einen extrem tiefen Ton haben. Diese Formel ermöglicht
es, eine physikalische Kennzeichnung der Steif-
heit des Vibrationasystems
festzulegen; dies ist eine not-
wendige Bedingung für ein System innerhalb
eines Gewichts-
bereiches, welches für Spielzeuge geeignet ist,
(z.B. i/10 -100 Gramm), welche Motorenlärm nachahmen können. Diese
not-
wendige Bedingung ist jedoch nicht genügend; sie muß noch
qualifiziert
sein, d.h. das System muß von einer Größe und
Beschaffenheit
sein, die es für ein Spielzeug als geeignet
und praktisch erscheinen lassen.
Bei solch einer Einschrän-
kung sind die extremen Kombinationen
ausgeschlossen (z.B. eine extrem dünne Scheibe von geringer Masse und sehr großer
Steifheit,
die Geräusche innerhalb der Eigenfrequenzen er-
zeugt, welche aber
unhörbar oder nahezu unhörbar sind und
welche eher eine nahezu musikalische
Verteilung von Frequenz-
spitzen aufweist, als eine Geräuschverteilung, welche
zum
Nachahmen des Motorenlärms notwendig ist).
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Ein zweiter beschränkender Faktor ist der, daß die Dämpfung
des Vibartionssystems durch die Gleichung be-
stimmt ist:
Der Dämpfungswiderstand ist ein Maßstab
der Wirksam-
keit den Systems; d.h., der Kraft, die nötig
ist, um das
Geräusch zu erzeugen. Wenn der Dämpfungswiderstand
sehr
groß ist, ist das System praktisch unwirksam. Diese
Gleichung
unterstützt die Tatsache, daß der Gebrauch
eines besonders steifen Systems
(z.B. eines gewöhnlichen
Netallschalltrichters) welches so schwer ist,
daß seine
Eigenfrequenz in den gewünschten Bereich liegt, für ein
Spielzeug
wegen den großen Gewichtes und wegen der für
die Anregung
den Systems benötigten Energie unpraktisch
ist. Es ist auch deswegen
auszuscheiden, da das Spektrum, das von einem solchen System erzeugt wird,
keine klar er-
kennbaren und scharf getrennten Spitzen enthält,
womit
eher ein musikalischer Ton als ein Geräusch erzielt wird.
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Qntersnehungen dieser Tatsache haben ergeben, daß eine
Steifheit
zwischen !04 und 108 dyn pro Zentimeter der Be-
reich ist, in
welchem ein praktisches Spielzeug zur Nach-
ahmen von Notorenlärm
hergestellt .werden kann. Diese Gren-
zen der Stllfheit,
welche auf Systeme zwischen i/10 und
100 Gramm angewendet
werden, erzeugen Eigenfrequenzen,
(innerhalb der oben erwähnten
Grenzen) welche sich in den Bereich befinden, welcher zum
Nachahmen von Notorenlärm notwendig ist. Die extremeren
Kombinationen hoher Masse und
geringer Steifheit und kleiner
Nasse bei hoher Steifheit
sind auszuscheiden. Ein System von 100 Gramm
mit einer
Steifheit von 101 ( welches z.B. einem sehr schweren,
schlappen;
losen Stück von Gummi entsprechen würde) ist
vollkommen
unpraktisch, da es eine Eigenfrequenz von etwa
1 1/2 Schwingungen
pro Sekunde erzeugt. Die extreme Kom-
bination einer Steifheit von 108
und eines Gewichtes von
i/10 Gramm, welche einer sehr dünnen Scheibe
harten Pla-
stikmaterials oder weichen Metalles entsprechen würde,
er-
zeugt eine Frequenz welche zu hoch ist und welche über
5000 Schwingungen
pro Sekunde liegt. Nimmt man die vernünftigeren Kombinationen,
sogar an den äußeren Grenzen
der Bereiche, wie z.8. eine Steifheit
von 104 und ein Ge-
wicht von i/10 Gramm (wodurch eine Eigenfrequenz
von 50
Schwingungen pro Sekunde erzeugt wird), oder eine Steif-
heit
von i08 und ein Gewicht von 100 Gramm (wodurch eine
Eigenfrequenz von 155
Schwingungen pro Sekunde erzeugt
wird) zeigt der Bereich von i04
bis 108 der Steifheit,
daß bei Benützung von steiferen Systemen mit größeren
Massen
oder weniger steifen Systemen mit weniger großen
Massen 104 bis i08 dyn
pro Zentimeter die äußeren Grenzen
der Steifheit sind, welche tatsächlich
bei Spielzeugen an-
gewendet werden können, um Motorenlärm nachzuahmen.
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Die folgende Tabelle ist eine Aufzählung von 21 ver- schiedenen
Sorten von Vibrationssystemen,
von Fahrrad-Blocken
bis Schalltrichtern
für Spielzeugmotoren und
flachen Platten aus Polyäthylen, Papier, Pappe,
Styrol,
Messing, Stahl und Gummi:
| Resonator Durchm. Material Hertz Iv:asse Steifheit |
| typ cm Gramm 'dynlcm |
| Hell N0.1 - Stahl 1.850 47 6,4x109 |
| 2 - dto. 2.050 55 9,1x109 |
| " " 3 - dto. 1.700 23 2,6x109 |
| .1 - dto. 1'.400 64 5,0x109 |
| Motor-Konus - Styrol 250 1,6 4,0x106 |
| @ennwauen-Konus - dto. 555 191 1,4x107 |
| Sprechwerk-- - dt,;. 250 0,9 1,9x10" |
| Konus |
| flacl-.e Platte, i'olyäthy- 25 j,1 2,5x103 |
| frei, 0, 0125 nun 79(-_)2 len |
| flache Platte, |
| ' |
| fest, ##, C125 mm- 7262 :? tc . 200 '
@; ,91 196x10 |
| f1&., :_, Platte, |
| frei, D,227 7,ö2 ` Papier 145 120 8, 3x1
05 |
| flache Pla t te , |
| frei, 0,6u= 7,62 Pappe 360 2,8 1,4i107 |
| flache Platte, .- |
| fest, 0,15 mm 7,62 f"lyäthj-len 150 C,8 7.1x10 |
| flache Pla, tte, |
| fest, 0,15 mm 20,32 äto. 141 4,2 2,8h105 |
| flache Platte, |
| frei, 0,6 mm 20,32 Pacpe 60 13,8 1,9x1) |
| flache Platte, |
| frei,0,275 mm 7,62 Styrol 180 2,5 3.2x10° |
| flache Platte, 7 |
| frei, 0.125 mm 7,62 DIeseing 500 6,7 6,6x10 |
| te , |
| frei 1e0 05 mm 7,62 Stahl 130 2 1.7x10 ° |
| flache Platte, |
| rei 0102j mm 62 dto. 160 1,2 1,2x10
0 |
| flache Platte , |
| fest, 0,2 mm 1,62 Gummi 120 1,5 8 x105 |
| flache Platte, |
| frei, 1,2 mm 7,62 Styrol _ __4_80 10,2 @, x107 |
| flache Patte, 7 |
| fei 1,5 mm d to. 120 8 3%1X]0 |
Für jedes der oben angeführten Systeme, von denen
manche
lose und andere wiederum
eher fest montiert waren,
wurden
die Masse
und die Eigenfrequenz bestimmt.
Die Steif-
heit wurde dann ausgerechnet,
und, wie gesehen werden kann,
fielen alle praktischen Nachahmungen von Motorenlärm
in
den Bereich der Steifheit von nahezu 104 und 103. Die
Maßangaben
der Frequenzen, die in der Tabelle aufgeführt
sind, sind Annäherungen,
welche bis zur ersten Einerstelle
genau sind. Die Liste zeigt, daß die Gewichte
von sehr
steifen Metallen, (wie z.B.
Fahrradklingeln mit einer
Steifheit
im Bereich von 109) Eigenresonanzen im Bereich
über 1000 Schwingungen
pro Sekunde erzeugten. Um ein System
zu erhalten, in welchem eine wiederholende
Stoßerregung
ein Geräusch erzeugt, wobei der Hauptanteil des Geräusches
unterhalb
von 2500 Schwingungen pro Sekunde liegt, sollte
die Eigenfrequenz des
Resonators
unterhalb von 1000
Schwingungen pro Sekunde liegen. Somit waren
Stahlglocken
nicht zufriedenstellend. Eine extrem leichte und dünne
Scheibe
aus Polyäthylen, mit einer Steifheit unterhalb
von 104 erzeugte eine Eigenfrequenz
von 25 Schwingungen
pro Sekunde (womit theoretisch ein Motorenlärm nachge-
ahmt
werden kann), aber eine solch dünne Scheibe ist zu
zerbrechlich, um für ein
Spielzeug in Frage zu kommen.
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In Anbetracht des Vorhergehenden soll die vorliegende
Erfindung
eine Vorrichtung zum Nachahmen von Notoranlärm schaffen, welche
geeignet ist, Geräusche zu erzeugen,
welche nahezu genau den Geräuschen einen
Explosionsmotors
entsprechen; es soll sich um
ein Vibrationssystem handeln,
welches stoßerregt wird und über beträchtliche
Resonanz
verfügt.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum
Nachahmen
von Motorenlärm eines Ezplosionsmotores dar,
welche aus folgenden
Teilen besteht:
Eine nicht-metallische Resonator-Vorrichtung
mit einer
niedrigen Eigenfrequenz, welche wesentlich tiefer als
2500
Schwingungen pro Sekunde liegt, wobei die Resonator-Vorrichtung geeignet
ist, wenn sie wiederholend stoßerregt
wird, ein Geräusch zu erzeugen, dessen
Hauptanteil eine
Frequenz unterhalb von 2500 Schwingungen pro Sekunde auf-
weist.;
eine
Schlagvorrichtung, welche bewegbar in der Nähe des
Resonators befestigt
ist, um zyklisch gegen diesen anzu-
schlagen, wenn die Schlagvorrichtung
bewegt wird, und
eine Vorrichtung, die mit der Schlagvorrichtung in Ver-
bindung
steht und sie zyklisch gegen die Resonatorvorriehtung stößt, wodurch der
Resonator ein Geräusch er-
zeugt, dessen Hauptanteil unterschiedslos aus
Frequenzen
unterhalb von nahezu 2500 Schwingungen pro Sekunde be-
steht,
wobei die Resonatorvorrichtung eine Masse im
Bereich von etwa 0,1 bis
nahezu 100 Gramm aufweist und
eine Steifheit im Bereich von nahezu
104 bis i08 dyn pro Zentimeter besitzt.
Um das Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu er-
leichtern, soll nunmehr auf die beigefügten
Zeichnungen sowohl eines speziell bevorzugten Erfindungsmusters
als
auch abgewandelte Erfindungsmuster Bezug genommen
werden.
Diese Zeichnungen sollen jedoch nicht als Einschränkungen
ausgelegt werden, da die eigentliche Erfindung in den bei-
gefügten
Ansprüchen auseinandergesetzt ist.
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Fig. i ist eine perspektivische Ansicht eines Spielautos,
das
die erfindungsgemäße Notorenlärmanoränung ent-
hält.
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Fig. 2 ist ein längs der Linie 2-2 der Fig. i genommener
Querschnitt eines Teils der Fig. i.
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Fig. 3 ist ein längs der Linie 3-3 der Fig.
2 genommener Querschnitt der Fig..2.
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Fig. 4 ist ein längs der Linie 4-4 der Fig. 2 genommener
Querschnitt der Fig. 2.
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Fig. 5 ist eine zum Teil ausgebrochene, perspektivische
Ansicht
eines Teils der Fig. 4.
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Fig. 6 ist eine der Fig. 4 entsprechende Draufsicht
und veranschaulicht ein abgewandeltes Erfindungsmuster der vorliegenden
Erfindung.
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Fig. 7 ist eine zum Teil ausgebrochene, perspekti'isohe
Ansicht eines Teils der Fig. 6.
Fig. 8 ist eine
Draufsicht auf den Klöppelradteil der
Fig. 4 und zeigt ein abgewandeltes
Klöppelradmuster mit einer Auswahl von daran angebauten
Hohlklöppeln.
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Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines abge-
wandelten
Musters des Klöppelradteils der Notorenlärranordnung.
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Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren
abgewandelten
Musters des erfindungsgemäßen Klöppelradteils.
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Fig. 11 ist ein Querschnitt durch ein abgewandeltes Muster
des
erfindungsgemäßen Resonators.
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Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines nachgeahmten
Ezplosionsmotores und einer Vorrichtung zum Nach-
ahmen von
Motorenlärm gemäß der Erfindung.
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Fig. 13 ist ein Querschnitt in vergrößertem Maßstab längs
der Linien 13-i3 der Fig. 12.
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* Fig. 14 ist eine Draufsicht des Klöppelteils von Fig.
5
und zeigt eine weitere Ansiührungsioraj Die erfindungsgemäße
Motorenlärmanordnung 30, wie sie
in den Fig. i-5 veranschaulicht
ist, kann in einem auto-
ähnlichen Fahrzeug 20 eingebaut sein. Die
Notorenlärmanordnung enthält einen Resonator 31, der dazu bestimmt
ist,
* fehlen
angeregt zu werden und wie ein
Explosionsmotor Krach zu
machen. Unmittelbar am Resonator 31
ist eine Brücke 40
konstruktiv so angeordnet, daß sie sich ausschließlich
rechtwinklig zum Resonator bewegt und Stöße, die auf sie
treffen,
an diesen weiter gibt. Die Motorenlärmanordnung 30 enthält auch ein drehbar
angeordnetes Klöppelrad 50
und für dessen Drehung einen Antrieb
70; am Umfang des
Klöppelrads ist mindestens ein Hohlklöppel 60 angebaut,
dessen
Aufgabe es ist, während der Klöppelraddrehung gegen die Brücke 40 zu schlagen.
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Das Fahrzeug 20 enthält einen
Körper 21, in welchem
| sich die Notorenlärmanordnung befindet. Der Körper 21 |
| der |
| rollt mit Hilfel(nieht dargestellten) Vorderachse und |
der Hinterachse 23; an den Achsenden sitzen Vorderräder
22 und Hinterräder
24. Der Körper 21 ist vorzugsweise
aus Kunstharz
oder Plastikmaterial
hergestellt, wie durch
die Quersehraffur
in den Zeichnungen
angegeben ist. Solche
Materialien haben eine verhältnismäßig
niedere Resonanz-
frequenz, so daß der Körper 21 als Resonanzkammer
dient,
wenn er im Zusammenhang
mit einer Vorrichtung zum Nach-
ahmen
Ton Motorenlärm
gemäß der Erfindung verwendet
wird,
um
auf diese Weise den erzeugten Ton zu verstärken.
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Die Motorenlärmanordnung 30 ist innerhalb
des Körpers
21 eingebaut und weist einen Resonator 31 auf, der dazu
dient,
bei Erregung Lärm wie ein Explosionsmotor von sich
zu geben. Der
Resonator 31 enthält einen nachgiebig an
einen Rasuren
33 angebauten Konus 32; der Bahnen ist am Fahrzeugkörper
21 befestigt. Der Konus 32 hat unmittelbar
an Rahmen
33 einen etwas dünneren Querschnitt 34, um die
Nachgiebigkeit
zu steigern, und liegt mit seinem Scheitel-
zylinder 35 dicht an
übrigen Teil der Notorenläraanordnung 30.
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Obwohl es eine Anzahl verschiedener Typen und Größen
des Komma 38 gibt, wurde ein Konus .als auereichend gefun-
den,
der einen Durchmesser von 5,72 en und eine Tiefe von
1,2? an aufweist.
Der Konus hat eine Seitenwaaddicke von
nahezu 15 nm und
besteht aus Zelluloseaeetatbutyral. Der
Kenne hat eine Nasse von
1,6 Grau, wobei eine Steifheit
von 4,0 z 106 dya pro Zentimeter
als ausreichend angesehen wurde. Solch ein Konus hat eine Niaenfrequens
von nahe-
zu 250 Schwingungen pro Sekunde; dies ist tief genug,
um bezüglich der Reneaanz auf Stoßerregung anzusprechen. Die
tantenbefestignna
des Konus 32 in Bahnen 33 ist so, daß
die Resonanz
der niederen Frequenzen bei der verwendeten Nasse den Kenne
erreicht werden kann. Außerdem hat der
Koaaa 32 genügend
hohe Aaplitudenfähiakeiten; die Belastnnasgrennen den Materials
erlauben die Erzeugung eines
hoben Aasmaßes niederer
Freqnenseneraie. Wenn der Konus mit
einer erfindungsgemäßen, Schlagvorrichtung
angeschlagen wird,
gibt der Keane ein akustisches Spektrum von sich,
dessen
böohMe Zaeraie in, den niederen Frequenzbereichen liest,
d.h. unterhalb von 2500 Schwingungen pro Sekunde. Der dünnere
Querschnitt
34 den Koans 32 dient nicht nur als Dämpfer für den Konus,
sondern verlängert auch seine Lebenserwartung, da der verdünnerte
Querschnitt ein Schwingen des Konus
A w w o w o
erlaubt,
womit die Materialschwächung reduziert wird.
Die unmittelbar
an Resonator 31 angebaute Brücke 40
liegt besonders dicht
an dem Scheitelzylinder 35,
ihren erwähnten, konstruktiven Zweck zu
erfüllen, d.h, durch etwa rechtwinklige Bewegung zum Resonator
31 die
erhaltenen Stöße an diesen weiter zu geben. Die Brücke
40
enthält einen stabilen Streiten 41 aus zähem Material, z.B. Kunststoff,
der in Nuten 42 im Rahmen 33 des Resonators 31
gleitend eingesetzt
ist; die Streifenenden 43 liegen dabei
in der Nähe des Nutengrunds
44. Der Streifen 41 kann sich
so senkrecht zum Resonator
31 verschieben, ist jedoch nicht
in der Lage, parallel zum Resonator
zu gleiten; der Streifen
41 reduziert somit die Belastungen, welche von
den Hohl-
klöppeln 60 auf den Konus 32 ausgeübt werden. Wenn das
Fahrzeug
20 durch ein Kind am Boden oder dergleichen ent-
lang geschoben wird, treibt
die Antriebsvorrichtung ?0
das Klöppelrad 50 mit genügend Kraft
an, so daß die Hohl-
klöppel 60 den Scheitelzylinder 35 zerstören würden,
wenn
sie ihn direkt beaufsehlagen würden.
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Das drehbar eingebaute Klöppelrad 50
liegt in der Nähe
der
Brücke 40 und trägt auf seinem Umfang
verteilt eine ge-
wisse Anzahl
der erwähnten Hohlklöppel 60,
die nun
während
der Klöppelraddrehung
gegen die Brücke
40 trommeln können.
Das Klöppelrad
50 enthält eine Spindel 51, deren oberes,
abgesetztes Ende 52 drehbar in
einer Halterung
25 des Kör-
pers 21 aufgenommen
wird. In ähnlicher
Weise hat die
| Spindel 51 ein unteres abgesetztes Ende 53, das drehbar |
| in einer Pfanne 54 einer Kapsel 55 aufgenommen
wird. |
| Letztere sitzt an einer Brücke 26 des Körpers 21.
Mit |
| der Spindel 51 läuft eine fest angesetzte Scheibe
56 um. |
| Die Hohlklöppel 60 sind so a® Klöppelrad 50 angebaut, |
| daB sie heraus- und zurückgezogen Werden können, wenn sie |
| entweder gegen die grüeke 40 durch die infolge der Klöppel- |
| raddrehung ausgeübte Fliehkraft schlagen oder bei des |
| Schlag an der Brücke abprallen. Die Hohlklöppel 60 ent- |
| halten Ringe 61, die lose auf an der Scheibe 56 des Klöp- |
| pelrades 50 angebrachten Lagerstiften 6.2 sitzen. |
| Die Lagerstifte 62 sind um die Scheibe 56 in zufälligen |
| Winkelbereichen verteilt, welche nicht weniger als 60D von- |
| einander getrennt sind, wie für die Lagerstifte 162a in |
| Fig. 14 gezeigt ist. |
| Die 'Ringe 61sind sorgfältig -so ausgebildet, daß sie |
| radial verschiebbar sind, um 'gbn Xdnns 32
mit einer langen |
| Impuls aakuregbn; der Kenne gibt somit ein Spektrum
von |
| sich, dessen iaziUsltnergie in den niederen Prequenzbe- |
| reichen liegt. Die lhlcee und Steieit der Ringe 61 ist |
| so, daß sie *« kolrut 32 'mit tikxi@@* buhen Anteil
von Re- |
| sonanz ma eb-sufalls *!Lt genftend --höheren
Frequenzen an- |
| regen, um die ikastisaht Abgleiaht1-eiohzeitig mit
eine* |
| hohen 11a$ en fana"lga',ba sutr*o'htismek%blten.
Ringe mit einem |
Außen- Innendurchnesserverhältnis
von 9/16
zu 7/i6
bei
einer Dicke von 6,35 rn,
welche aus Azetalharz
herge-
stellt sind, besitzen genügend Masse
und Steifheit für
die
Geschwindigkeit, die auf sie mittels des Klöppel-
rades 50
ausgeübt
wird.
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Das Klöppelrad 50 wird mit Hilfe des Antriebs 70
gedreht,
der einen ersten, an der Hinterachse 23 des
Fahrzeugs 20 angebauten
Getriebeteil 71 und einen zweiten,
an der Spindel 51 des Klöppelrads
50 angebauten Getriebe-
teil 77 enthält. Der zweite Getriebeteil 77 greift
in den
ersten Getriebeteil 71 ein. Der erste Getriebeteil 71 ent-
hält
ein Glockenzahnrad 72, das auf der Hinterachse so
aufgesetzt ist, daß es mit
seiner Nabe 73 in einem geriffelten Teil 74 der Hinterachse 23 festsitzt.
Der zweite
Getriebeteil 77 ist dadurch entstanden, daß aus den unteren
Teil
der Spindel 51 in der Nähe ihres Unterendes 53 eine
Verzahnung
78 herausgearbeitet ist. Die Verzahnung 78 greift
in die Zähne 75 des
Glockenzahnrades 72 ein. Der Antrieb
70 enthält auch ein Schwungrad 79, das
auf der Scheibe 56 des Klöppelrads 50 koaxial aufgesetzt ist und die
Verbin-dung zwischen der Scheibe 56 und der Spindel 51 des Klöppelrades 50
herstellt.
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Der Betrieb der Notorenlärmanordnung 30 des Spielfahr-
zeuges
20 in den Fig. 1-5 ist sehr einfach und ahnt doch
zierlich
genau den Lärm eines Explosionsrotoren nach. Wird
das Spielfahrzeug
20 längs einer für seine Räder 22 und 24
griffigen Fläche
bewegt, so' drehen die Räder 24 die
Achse 23. Die Achse 23 wiederum
dreht das Glockenzahnrad
72, die Verzahnung 78 und damit die Scheibe
56 des Klöppelrades 50. Die Drehung des Klöppelrades
50 schleudert
die Ringe 6! der Hohlklöppel 60 so nach außen, daß
sie
gegen die Brücke 40 schlagen. Da sie aber nur lose auf
den
Lagerstiften 62 sitzen, prallen sie beim Anschlag gegen die Brücke 40
ab und werden*unaittelbar danach so
zurückgeworfen, daß die Sohlagberühruag
mit der Brücke praktisch nur eiaea Augenblick dauert..Der Aufschlag
der
Hohlklöppel 60 bewegt die Brücke 40 wesentlich rechtwinklig
zum Resenator, da, wie erwähnt, die Brücke an seitlichen Parallelversehieben
gehindert wird, weil die
Baden 43 des Streifens 41 dicht an Nutengrund
44 anliegen.
Die Brücke schlägt also gegen den Scheitelzylinder
35 des
Komme 32 am. Der toaus 32 seinerseits gibt bei diesem
An-
schlagen der Brücke 40 einen Lärm in tiefer Tonlage von
sich,
deren Grundfrequenz von der Verteilung und Gestaltung
der Hohlklöppel 60 an Klöppelrad 50 so abhängt, daß der
erzeugte Lyra
ziemlich genau den eines Explosionsmotors entspricht. Wechselweise
kann der Streifen 41 nach innen
geien dem Scheitelzylinder
35 gebogen werden, so daß er
ständig mit diesem in Eingriff
ist. Auf jeden Fall ist
der erzeugte Toa in wesentlichen derselbe,
da der Konus
;2 mit einem langet Impuls dank der radialen
Nachgiebigkeit der Ringe 61 angeregt wird.
Angesichts
dieser Klarlegung können Sachverständige viele andere spezielle Ausführungen
der vorliegenden Erfindung ersehen. Beispielsweise kann eine
Notorenläracanordnung 130, wie sie in den Fig. 6, 7, 12 und 13 veran-
schaulicht
ist, einfach einen Resonato r 131 enthalten,
der sich dafür eignet,
bei Erregung den Lärm eines Ezplosionsmotors nachzuahmen;
ein drehbar angebautes tlöppelrad 150 mit mindestens einen Hohlklöppel
160 an seine=
Umfang hat die Aufgabe, unmittelbar gegen den Resoaator
131 bei jeder Klöppelradundrehung zu schlagen. Diese Umdrehung
besorgt ein Antrieb, der einen Elektromotor 170
enthält. Der
Resonator 131 kann auch einen Konus 132 ent-
halten; dieser
sitzt mit seinen Teil 134 so an einem Rahmen 133, daß in dessen Nähe der
Konus 132 gerillt ist. Außerdem kann das Klöppelrad
150 Hohlklöppel 160 enthalten, wobei Ringe 161 auf am Kiöppelrad
150 sitzenden Lagerstiften 162
lose aufgesetzt sind. Die Ringe
161 können jedoch eines U-förmigen Querschnitt 163 haben, bei den ein
herausstehender Flansch 164 gegen den Resonator 131 schlagen kann.
Die
Ringe 161 können wahlweise auf einem rlöppelrad 1511a
an-
gebracht sein; Lagerstifte 162a sind in beliebiger Winkelstellung
zueinander, wobei der Winkel aber wenigstens 600
beträgt,
auf dem Klöppelrad 150a befestigt. Bei dieser An-
ordnung schlagen.
die Ringe 161 in einem unregelmäßigen Takt gegen den Konus 132, wodurch ein
Knurrton entsteht, der das
Notorengeräusch gut nachahmt.
Der Konus 132 kann vorzsgeweise in der Größe und in der Gestalt mit dem
Konus 32, der
oben besohriebea'wurde, übereinstimmen,
und kann auch
aus'denselben Material sein. Die Brücke 40, die in Zusammenbang
mit den Fig. i-4 beschrieben wurde, kann von
Resonator
131 entfernt werden, so saß die Ringe 161 direkt
gegen die Spitze
den Scheitelzylinders 135 anschlagen. Dies
ist vorteilhaft, wenn
der Motor 170 das Klöppelrad 150 mit
weniger Beschleunigungskraft
antreibt, als es beim Klöppel-
rad 50 der oben erwähnten
Ausführung nötig ist, wenn das
Fahrzeug 20 über eine passende Oberfläche
geschoben wird.
-
So ist das Problem der Reibungsabnutzung an Scheitelzylinder
135
nicht so groß, als es in Zusammenhang mit der Ausiührungt form
der Fig. i-4 der Fall ist. Die Ringe 161 können vorzugsweise
auch andere Radialspiele aufweisen, als die Ringe
61 und werden
am besten aus einem weicheren Material als
die Ringe
60 hergestellt. Zum Beispiel können die Ringe 161'
vorzugsweise
aus Polyäthylen hergestellt werden, wobei sie
einen Elastizitätsmodul
von 7030 kg pro en 2 gegenüber den
Ringen, welche in der oben beschriebenen
Ausführungsform beschrieben wurden, besitzen. Die Anordnung der Ringe
161
gemäß der Fig. 7 ist ein wichtiges Merkmai der Vorrichtung
130- Es wurde während der Praxis gefunden, saß dine solche
Ausbildung
im Zusammenhang mit einem elektrisch angetrie-
benen Rotor
oder Kltippelrad 150 und den besonderen Konus
1.32,
wie er beschrieben wurde, ein Geräusch erzeugt, das
den typischen
Automotorengeräusch näher kommt, als es der
Fall ist bei Verwendung
anders ausgebildeter Ringe, welche
in demselben System verwendet
werden.
.Die Motorenlärmvorrichtung 130 kann vorzugsweise
in
einem nachgeahmten Explosionsmotor untergebracht werden,
. welcher auf einem Rahmen, z.B. einem Fahrrad- oder Dreirad- _
rahmen befestigt werden kann, wie es bei 174 angegeben ist.
Der nachgeahmte
Motor 174 enthält ein Gehäuse 176, welches
eine runde, untere Einfassung
178 aufweist, einen abnehm-
baren Deckel 180, eine obere Einfassung 182, eine
zylind-
rische Einfassung 184 und eine Zylinderoberteilbegrenzung
186. Ein nachgeahmtes Verteilergehäuse, bzw. ein Raum 188
wird
innerhalb des Gehäuses 176 durch ein Paar von Endein-
fassungen 189,
ein Paar von Seitenwänden 190 und einer
unteren Einfassung 192 gebildet.
-
Die gekrümmte untere Einfassung 178 ist mit einem
Paar von suseinanderstehenden Seiteneinfassungen 194 so angeordnet,
daß
ein nachgebildetes Kurbelgehäuse oder eine Kammer 196
entsteht, welche
innerhalb des Gehäuses 176 zur Vervoll-
ständigung der Motorenlärmanordnung
130 angeordnet ist.
-
Der Motor 170 für die Motorenlärmanordnung 130 ist vor-
zugsweise
ein Gleichstrommotor, so daß das Ausmaß der Um-
drehung der
damit verbundenen Spindel 198 proportional
zur angelegten Spannung am Motor
170 ist. Folglich ist die
Intensität und die wiederholgeschwindigkeit
der Geräusche,
die von der Motorenlärmanordnung 130 erzeugt werden,
direkt
proportional zu der am Elektromotor 170 angelegten Spannung.
Der
Elektromotor 170 steht mit einer Batterie 200 direkt
mit einem ersten Leitungsdraht
202 in Verbindung und indirekt
durch einen zveiten'Leitungsdraht
203, welcher an eine
passende Regelvorrichtung angeschlossen
werden kann, weiche schematisch bei 205 aufgeführt ist. Die Regelvorrichtung
entspricht der, wie sie in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung, serial-Eo.,361
653 eingereicht am 22. April 1964, jetzt Patent-ltr. 3 160 984
mit den Titel "Iby Motor Söund Control Neans" + beschrieben wurde.
Ein dritter Leitungs-' draht 204 kann benützt werden, ui
die Regelvorrichtung, wie sie in der Anmeldung ßerial-Eo.
361 653 beschrieben wurde, mit der Batterie 200 zu verbinden.
Die Batterie 200 steht
in Verbindung mit einer Metallöse 206,
weiche an den Leitungsdraht 202 befestigt ist, Die Batterie
200 steht auch mit
einer Metallklette 208 in Verbindung, welche an
den dritten
Leitungsdraht 204 befestigt ist, Die Batterie 200 kann
in
regelmäßigen Abständen, wenn gewünscht, entfernt werden, wenn man
die Kappe 180 abnimmt, welche durch eine Schnappvorrichtung
210 an der Badeinfassung 189 angebracht ist.
-
Ein nachgebildeter elektrischer Verteiler 212 ist auf
den Deckel 180 befestigt und steht, durch ein nachgebildetes
Zündkabel
214 mit einer nachgebildeten Zündkerze 216 in Verbind=g, welche ihrerseits
auf dem,Zylinderkopf 186 befestigt ist,
Eine Mehrzahl von Ösen oder
Augen sind mit den Gehäuse 126 verbunden und jede Öse 218 ist mit
einer Öffnung 219
hersehen, welche dazu dient, um das Gehäuse 176
auf einem + Deutsche Patentanmeldung: x 63 064 Ic/77f
Rahmen
(nicht gezeigt) zu befestigen.
-
Eine Deckplatte 220 hält die Ringe 161 auf ihren
Bolzen 162.
-
Noch weitere spezielle Erfindungsmuster sind in den
Fig.
8 - 11 veranschaulicht. In Fig. 8 enthält ein Klöppel-
rad
250 eine Anzahl von Hohlklöppeln 260, die rund um seinen
Umfang verteilt sind.
Jeder Hohlklöppel enthält einen Ring
261 unterschiedlicher Gestalt, z.B.
einen etwa elliptischen
261a, kreisrunden 261b, dreieckigen 261e und unregelmäßigen
261d.
In ähnlicher Weise können Lagerstifte 262, auf welchen
die Ringe 261 aufgesetzt
sind, unterschiedliche Abstände von
der Mitte des Klöppelrades
250 haben.
-
Das Klöppelrad 250 kann anstelle des Klöppelrades
50
wahlweise in der Motorenlärmanordnung 30 verwendet
werden;
es kann auch anstelle des Klöppelrades 150 in der Motoren-
lärmanordnung
130 benützt werden. Wenn es in der Motoren-
lärmanordnung 30
Verwendung findet, werden die Ringe 261a,
261b, 261c und 261d vorzugsweise
aus einem Material herge-
stellt, welches einen Elastizitätsmodul
von etwa 28 120 kg
pro cm 2 besitzt. Andererseits, wenn das Klöppelrad
im Zu-
sammenhang mit der Motorenlärmvorrichtung 130 benützt wird,
werden
diese Ringe vorzugsweise aus einem Polyäthylenmaterial hergestellt, welches
einen Elastizitätmodul von etwa 7030 kg
pro cm 2 hat. Auch haben
die Ringe 261a - 261d, wenn sie in
der Motorenlärmanordnung
30 Verwendung finden, vorzugsweise
dieselbe Masse der Ringe
61, und wenn sie in der Motorenlärmanordnung 130 benützt werden, weisen di-# Ringe
vorzugsweise eine Masse auf, die jener der Ringe 161 entspricht. Die beliebigen
Formen der Ringe 261a - 261d verstärket. das Motorengeräusch, das von der Vorrichtung
erzeugt wird, in welcher die Ringe benützt werden, um ein Brummgeräusch zum von
der Motorenlärmanordnung hervorgebrachten Ton zu erzeugen.
-
Iil Fig. 9 enthält das xlöppelrad 350 eine Spindel 351 tuit einem
daran sitzenden Joch 352; von diesem gehen Arme 353 nach außen. Von den Armen 353
hängen biegsame Streten 354 herab, die unten durch einen biegsamen Ba:,dring 355
zusammengehalten werden. An den Streben 354 sind Verdickungen 356 angesetzt, die
gegen die Brücke oder den Resonator schlagen können.
-
Das Klöppelrad 350 kann im Körper 21 des Fahrzeuge 20 durch Bolzen
252 und 253 befestigt werden, welche auf den oberen und unteren Enden dafür angebracht
sind. Ein Zahnrad 278 kann am unteren Ende des blöppelrades 350 angebracht
werden; es wird vom Zahnrad 72 im Fahrzeug 20 angetrieben, so da13 das Klöppelrad
350 somit in Drehung versetzt wird.
-
Die Verdickungen 356 weisen vorzugsweise einen Elastizitdtsuiodul
von 7030 - 2`3 120 kg pro cm 2 auf.
In Fig. 10 hat ein
Klöppelrad 450 eine Spindel 451, an der mehrere nach außen verlaufende
Arme 452 angebracht
sind; am Ende eines jeden dieser Arme
sitzt eine Ver-
dickung 453.
-
Das Klöppelrad 450 kann In Fahrzeug 20 so angeordnet
sein,
daß ein Zahnrad 478 am Klöppelrad 450 in das Zahnrad
72 eingreift,
welches in Fahrzeug 20 dafür vorgesehen ist.
Die Arme 452 und ihre
damit verbundenea Verdickungen 453
werden vorzugsweise aus einem nichtmetallischen
Material
hergestellt, welches einen Elastizitätsmodul innerhalb des
Bereiches
von 7030 - 28 120 kg pro en 2 aufweist.
-
In Fig. 11 enthält ein Resonator 5i1 einen Konus
532
mit einem Scheitelzylinder 533, der innen eine Kammer
534
aufweist. In der Kammer 534 ist eine Anzahl frei beweglicher
Gewichte
535 untergebracht. Die Kammer 534 des Zylinders 533
kann einfach dadurch
gebildet werden, daß man sie in Konus
532 mit einer in dessen Innenfläche
eingesetzten Deckel 536 verschließt.
-
Der Konus 532 ist vorzugsweise aus demselben Material
wie
der Konus 32 und 132 hergestellt; die Gewichte 535
haben am besten
kuglige Form und sind aus einem passenden
Plastikmaterial oder dergleichen
hergestellt. Die Gewichte
535 verstärken nicht nur die beliebige Gestaltung
des Tons,
der von dem Konus 532 erzeugt wird, wenn er durch irgendeines
der
Klöppelräder, die oben dargestellt und beschrieben wurden,
angeschlagen
wird, sondern dienen auch als Dämpfungsvorrichtung für den Konus
532.
-
Zusätzlich zu den verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sollte erwähnt werden, daB es
viele
andere mögliche Ausführungsformen gibt. So kann die
Motorenläraanordnung
30 durch einen von Batterien ge-
speisten glehtromotor angetrieben
werden, wenn nicht die
in einen Schwungrad gespeicherte mechanische
Energie oder
lediglich ein Getriebesatz vorliegt, der an den Rädern eines
über
eine Fläche rollenden Wagens angeschlossen ist. Die
Motorenlärmanordnung
130 kann auch anstatt in dem nachge-
bildeten Motor 174 in einen
passenden Fahrzeug, wie z.B.
-
in den Fahrzeug 20 eingebaut werden.
-
Es sollte auch erwähnt werden, da8 Resonatoren
von ver-
schiedener geometrischer Ausgestaltung, von verschiedenen
Massen
und Steifheitsgraden verwendet werden können, wie
bereits erwähnt
wurde.
-
Es gibt viele Merkmale der vorliegenden Erfindung, die
einwandfrei
den bedeutenden Fortschritt zeigen, den sie
gegenüber dem Stand der Technik
darstellt. Infolgedessen
werden nur wenige der auffallenderen Merkmale herausge-
stellt,
um die unerwartete" und ungewöhnlichen Ergebnisse
zu veranschaulichen,
die mit der . vorliegenden Erfindung
erreicht werden. Eines ihrer Merkmale
ist die Benützung
eines Konus als Resonator, der rund um
seinen Umfang frei
nachgibt. Der Konus kann beispielsweise,
wie dargestellt
wurde, in der Nähe der Halterung im Querschnitt geschwächt
werden
oder eine Mehrzahl von Rillen aufweisen. Auf jeden
Fall eignet sich ein solcher
Konus dazu, Lärm in tiefer
Tonlage von sich zu geben und damit den
eines Explosions-
motors nachzuahmen. Ein anderes Erfindungsmerkmal ist die
Benützung
eines Hohlklöppels, der durch Fliehkraft nach
außen ausweichen und dann durch
die Rückprallkraft an der
Resonatorvorrichtung zurückweichen kann.
Bei einer solchen
Anordnung wird ein plötzlicher, scharfer Aufschlag am
Resonator erreicht und dessen Dämpfung infolge von verlängerter
Berührung
im wesentlichen verhindert. Noch ein anderes Merk-
mal der vorliegenden Erfindung
ist die Zwischenschaltung
einer Brücke, die geeignet ist, sich nur etwa rechtwinklig
zum
Resonator zu bewegen, um an ihn die Stöße von Klöppelrad her weiterzugeben.
Bei tieferen Klöppelraddrehzahlen und mit
speziell entworfenen
Resonatorkonstruktionen ist es möglich,
eine vernünftige Betriebsdauer
bis zum Verschleiß des Resonators zu erreichen, der ohne Schutz durch die
Brücke eintritt. Bei schnell laufenden Klöppelrädern oder eines
einfach
konstruierten Resonator wird dieser ohne Schutz
durch die Brücke jedoch
schnell durch das Klöppelrad zer-
stört. Die Brücke schützt nicht nur
den Resonator vor den
unmittelbaren Klöppelradaufschlag,
sondern hält auch die
durch das Klöppelrad an den Resonator
gelegten Verzerrungs-r kräfte so zurück, daß der Resonator
nur in der Richtung be-
tätigt wird, in der er maximalen Lärm von sich
gibt. Ein
weiteres Erfindungs=erkmal ist die Ausnutzung
sowohl ver-
schiedener Größen und Ausführungsformen als auch Lagen der
Hohlklöppel
um einen verlangten Grundton in den Lärm zu
bringen. Es läßt sich auch
eine passende Tonmischung er-
reichen, indem man den Resonator
mit beweglichen Gewichts-
stücken füllt.
-
Es versteht sich, daß die vorstehende Beschreibung mit ihren
Beispielen lediglich der Veranschaulichung dient, daß jedoch die vorliegende
Erfindung nicht darauf einge- schränkt werden soll. Alle Austauschmöglichkeiten,
Änderungen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung, die in den
Rahmen der folgenden Ansprüche fallen oder denen die vorliegende Er-
findung
leicht zugänglich ist, ohne von der Idee und den Um-
fang des hier Offenbarten
abzuweichen, sollen als Bestand-
teil der vorliegenden Erfindung betrachtet
werden.