DE1566689C3

DE1566689C3 - Arrangement for bells

Info

Publication number: DE1566689C3
Application number: DE1967D0054608
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. 1000 Berlin Reinicke
Original assignee: Siemens AG; Standard Elektrik Lorenz AG; Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Siemens AG; Tenovis GmbH and Co KG; Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1967-11-15
Filing date: 1967-11-15
Publication date: 1978-08-24
Also published as: DE1566689B2; DE1566689A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Glokken, insbesondere für Wecker bei Fernsprechapparaten, die die Abstrahlung der Glockeneigentönc verbessert. Gegenwärtig werden in allen Fernsprech-. apparaten Wechselstromwecker verwendet. Sie besitzen elektromagnetisch angetriebene Klöppel mit zwei Ruhelagen. Dem zeitlich konstanten Fluß eines Dauermagneten überlagert sich der mit der elektrischen Ruffrequenz veränderte Steuerfluß, so daß der Klöppel durch wiederholtes Umlegen ein oder zwei Glokken anschlägt.The invention relates to an arrangement for bells, in particular for alarm clocks in telephone sets, which improves the radiation of the bell's own tones. Currently used in all telephony. AC alarm clock used. They have electromagnetically driven clappers with two Resting positions. The temporally constant flow of a permanent magnet is superimposed on that of the electrical one Ringing frequency changed the flow of control so that the clapper can be opened by repeatedly turning one or two bell strikes.

Die Glockenschalen sind gebogene metallische Platten. Sie besitzen einen durch Material und Form bestimmten Grundton und eine Reihe von Obertönen. Die Grund- und Obertöne bilden die Gesamtheit der Eigentöne der Glocken, deren Frequenzen, bei gleichmäßiger Wanddicke der Glocke, sich annähernd wie 2²:3²:4²:5²:... verhalten. Beim Betrieb des Weckers werden alle diese Eigentöne gleichzeitig und wiederholt angeregt; es ergibt sich ein breitbandiges Geräuschspektrum, in dem außer den Eigentönen der Glocke auch noch-ein gewisses Rasseln und ein Metallgeräusch vorhanden sind.The bell shells are curved metallic plates. They have a fundamental tone determined by material and shape and a series of overtones. The fundamental and overtones form the totality of the bell's own tones, the frequencies of which, given the bell's uniform wall thickness, behave approximately like 2 ² : 3 ² : 4 ² : 5 ² : .... When the alarm clock is operated, all of these intrinsic tones are stimulated simultaneously and repeatedly; The result is a broad-band noise spectrum in which, in addition to the bell's own tones, there is also a certain rattle and a metal noise.

Das Rasseln wird teilweise vom Glockenantrieb als Luftschall erzeugt. Außerdem wirken Gegenkräfte des Klöppelschlages auf das Gehäuse des Fernsprechapparats und verursachen Körperschall.The rattle is partly generated as airborne sound by the bell drive. There are also opposing forces at work the clapper strike on the housing of the telephone set and cause structure-borne noise.

Die gegenwärtig verwendeten Fernsprechapparate zeigen diese Erscheinung besonders stark, weil einerseits ihre Gehäuse aus leichtem Kunststoff hergestellt sind und andererseits der Wecker auf einer Kunstoffbodenplatte starr montiert ist. Es sind auch Konstruktionen bekannt, die mit Hilfe einer Gummilagerung des gesamten Weckerchassis eine Anregung des Apparatgehäuses unterbinden. Ein gewisser Abbau der im Klöppellager auftretenden Reaktionskräfte kannThe telephone sets currently in use show this phenomenon particularly strongly because on the one hand their housings are made of lightweight plastic and, on the other hand, the alarm clock on a plastic base plate is rigidly mounted. There are also constructions known that with the help of a rubber mount of the entire alarm clock chassis prevent stimulation of the apparatus housing. Some breakdown of the reaction forces occurring in the clapper bearing

erfolgen.take place.

Das Metallgeräusch rührt von der Aufschlagstelle des Klöppels her und ist besonders ausgeprägt, wenn der Schlagkörper des Klöppels aus gleichhartem Metall wie die Glocke besteht. Die Anregung der höheren Eigentöne der Glocke kann man unterbinden, indem man den Schlagkörper des Klöppels aus einem Material mit niedrigerem Elastizitätsmodul herstellt. Die dann längere Berührungsdauer bewirkt, daß diese Eigentöne nicht erregt werden.The metal sound comes from the point of impact of the clapper and is particularly pronounced when the impact body of the clapper is made of metal of the same hardness as the bell. The stimulation of the higher The bell's own tones can be prevented by making the striking body of the clapper out of a material with a lower modulus of elasticity. The then longer contact time causes these own tones not be aroused.

Eine Spektralanalyse des Weckergeräusches von Weckern in Fernsprechapparaten zeigt, daß der Pegel der Eigentöne um so höher liegt, je höher ihre Ordnungszahl ist. Die abgestrahlte Leistung steigt also mit der Frequenz, obwohl die Schläge des Klöppels alle Teiltöne etwa gleichmäßig anregen.A spectral analysis of the alarm clock noise from alarm clocks in telephone sets shows that the level the inherent tones are higher, the higher their ordinal number is. The emitted power increases with it the frequency, although the beats of the clapper excite all partials approximately equally.

Das Weckergeräusch reicht bis weit über den Hörbereich hinaus. Bekanntlich steigt aber die Hörschwelle für höhere Frequenzen mit dem Lebensalter, d.h. die Hörfähigkeit läßt gerade dort nach, so daß die subjektive Lautstärke für ältere Personen immer schlechter wird. Bei Messungen der bewerteten Lautstärke der Wecker wird das Ergebnis trügerischerweise gerade durch die höchsten Frequenzen bestimmt. The alarm clock sound extends well beyond the audible range. As is well known, however, the hearing threshold increases for higher frequencies with age, i.e. the hearing ability decreases precisely there, so that the subjective volume for older people is getting worse and worse. When measuring the weighted volume the alarm clock, the result is deceptively determined by the highest frequencies.

Eine Verbesserung der Schallabstrahlung bei tieferen Frequenzen würde alsoAn improvement in the sound radiation at lower frequencies would therefore

1. den Klang subjektiv verbessern,1. subjectively improve the sound,

2. die Lautstärke erhöhen und2. Increase the volume and

3. den elektroakustischer Wirkungsgrad steigern. Durch die DT-PS 87 298 ist eine Glockenschale bekanntgeworden, bei der ein Mitklingen unharmonischer Obertöne dadurch vermieden wird, daß ein als Schlagring dienender und einen konstanten rechteckigen Querschnitt aufweisender Tonkörper mit einem halbkugelförmigen Resonanzkörper verbunden ist.3. Increase the electroacoustic efficiency. Through the DT-PS 87 298 a bell bowl has become known, in which inharmonic overtones are avoided by using an as Brass knuckles serving and a constant rectangular cross-section having clay body with a hemispherical sound box is connected.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für Glocken, insbesondere für Wecker bei Fernsprechapparaten zu schaffen, die eine merkliche Verbesserung der Schallabstrahlung bei den tieferen Eigenfrequenzen erbringt.The present invention is based on the object to create an arrangement for bells, in particular for alarm clocks in telephone sets that brings about a noticeable improvement in the sound radiation at the lower natural frequencies.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine möglichst dicht an den Rand der Glockenöffnung herangebrachte Platte und senkrecht zu dieser stehende radiale, der Form des Mantels der Glocke angepaßte und an diesen ebenfalls möglichst dicht herangebrachte Schallwände in der Ebene der Knotenlinien der dem Eigenton zugeordneten Schwingungsform vorgesehen sind und die Platte und Schallwände mittels einer Abdeckung Schallführungskammern bilden. Die üblichen rotationssymmetrischen Weckerschalen verhalten sich bei Anregung wie folgt: da die Biegesteife zum Boden der Glocke laufend zunimmt, schwingt im wesentlichen der Rand der Glocke in radialer Richtung, und zwar schwingen auf einem Durchmesser befindliche Randpunkte gegeneinander. Beim Grundton bilden sich längs des Umfangs vier Bauche, Maxima der Schwingung in A bis D und vier Knoten F. bis H gemäß Fig. 1. Es handelt sich also um eine stehende Biegewelle auf dem Rand, der zwei Biegewellenlängen lang ist (U_1n = 2nD_m = 2λ_Β). Jeweils zwei Bäuche bzw. Knoten stehen sich auf zwei senkrecht zueinander befindlichen Durchmessern gegenüber. Die Schwingungsphasen dieser Paare sind um 180° gegeneinander verschoben, so daß sich Überdruck, z.B. in A und B, und Unterdruck, z.B. zugleich in C und D, der angeregten Luft längs einem Viertel des Umfangs ausgleichen können. Die Luft-This object is achieved in that a plate brought as close as possible to the edge of the bell opening and perpendicular to this radial, adapted to the shape of the shell of the bell and also brought as close as possible to this baffle is provided in the plane of the nodal lines of the oscillation shape assigned to the inherent tone and the plate and baffles form sound guide chambers by means of a cover. The usual rotationally symmetrical alarm clock shells behave as follows when excited: since the bending stiffness increases continuously towards the bottom of the bell, essentially the edge of the bell swings in a radial direction, namely edge points located on a diameter swing against each other. At the root along the periphery, maxima of the oscillation in A to D and four nodes F. to H Fig form four abdomen invention. 1. It is a related bending wave on the edge, the two bending wavelength is long (U _1n = 2nD _m = 2λ _Β ). Two bellies or nodes face each other on two diameters that are perpendicular to one another. The oscillation phases of these pairs are shifted by 180 ° against each other, so that overpressure, for example in A and B, and underpressure, for example simultaneously in C and D, of the excited air can equalize along a quarter of the circumference. The air-

schallwellenlänge k_L der zugehörigen Frequenz ist nämlich bei dem Grundton und einigen folgenden Obertönen größer als die Biegewellenlänge λ_Β auf dem Umfang der Glocke. Entsprechend ist für diese auch die Luftschallgeschwindigkeit größer als die frequenzabhängige Biegewellengeschwindigkeit. Daher kann der Ausgleich zwischen Über- und Unterdruck erfolgen als akustischer Kurzschluß. Ein solcher Kurzschluß kommt natürlich auch über den Rand der Glocke zustande, und zwar innen wie außen.Sound wavelength k _{L of} the associated frequency is namely greater than the bending wavelength λ _Β on the circumference of the bell for the fundamental and some subsequent overtones. Correspondingly, the airborne sound velocity is also greater for this than the frequency-dependent bending wave velocity. Therefore, the balance between overpressure and underpressure can take place as an acoustic short circuit. Such a short circuit naturally also occurs over the edge of the bell, both inside and outside.

Nach der Erfindung werden diese beiden Arten des Kurzschlusses durch ein System von starren Wänden verhindert. Senkrechte radiale Wände wirken dabei mit einer Deck- und Bodenplatte so zusammen, daß die Abstrahlung für Fequenzen mit X_ß<k_L verbessert wird.According to the invention, these two types of short circuit are prevented by a system of rigid walls. Vertical radial walls interact with a top and bottom plate in such a way that the radiation for frequencies with X _ß <k _{L is} improved.

Die erfindungsgemäße Schallwandanordnung bietet weiterhin den Vorteil, daß sie konzentrisch zur abstrahlenden Glocke angeordnet ist. Sie beeinträchtigt, die ohnehin radial erfolgende Schallabstrahlung ii> keiner Weise, sondern verhindert vielmehr den akustischen Kurzschluß auf dem Umfang der Glocke. Eine besondere Abstimmung ist nicht erforderlich. Die Anordnung ist für alle Glocken gleich und hängt nur von deren Form ab. Nach außen sich z. B. trichterförmig erweiternde Kammern können aber auch durch einen geeigneten Abschluß mit einer Öffnung bestimmter Größe als abgestimmte Resonatoren wirken. The baffle arrangement according to the invention also offers the advantage that it is concentric to the radiating Bell is arranged. It adversely affects the radially occurring sound radiation ii> in no way, but rather prevents the acoustic short circuit on the circumference of the bell. No special coordination is required. The arrangement is the same for all bells and hangs only depends on their shape. Outward z. B. funnel-shaped widening chambers can also act as matched resonators by means of a suitable closure with an opening of a certain size.

Bei dem jetzt verwendeten einschaligen Wecker ist der elektromagnetisch-mechanische Antrieb im Inneren der Glocke angebracht; der Klöppel ragt mit dem Schlagkörper aus einem Ausschnitt auf dem Glockenumfang hervor. Der Ausschnitt stellt eine UnregelmäßigkeitderMaterialverteilung und damit eine Störung der Massensymmetrie dar. Gegenüber der völlig rotationssymmetrischen Glocke bewirkt er eine Fixierung der Schwingungsformen und eine Verdoppelung der Zahl der Eigentöne. Diese Kerbe legt als Randbedingung fest, daß an ihrer Stelle entweder ein Knoten oder ein Bauch der Biegewelle entsteht. Demzufolge treten Eigentonpaare mit gleichen Schwingungsformen bei wenig unterschiedlicher Frequenz auf. Die Orte von Bauch und Knoten sind dann jeweils vertauscht; ihre Zahlenreihe folgt dem Gesetz:The single-shell alarm clock now used has the electromagnetic-mechanical drive inside attached to the bell; the clapper with the striking body protrudes from a cutout on the circumference of the bell emerged. The cutout represents an irregularity in the material distribution and thus a disturbance of the mass symmetry. Compared to the completely rotationally symmetrical Bell causes a fixation of the waveforms and a doubling of the Number of own tones. This notch defines as a boundary condition that either a node or a belly of the flexible wave arises. As a result, self-tone pairs occur with the same waveforms with little different frequency. The locations of the belly and the knot are then reversed; their series of numbers follows the law:

"Knoten = "Bauch = ⁴· ⁶· ⁸-"Knot =" belly = ⁴ · ⁶ · ⁸ -

Diejenige Frequenz, bei der an der Kerbe ein Knoten entsteht, liegt immer niedriger. Der akustische Kurzschluß für eine gegebene Schwingungsform wird am besten vermieden, wenn an der Stelle der Knoten die radialen Wände angebracht werden. Für die verbesserte Abstrahlung der beiden tiefsten Eigentöne ist demnach ein System von 8 radialen Wänden erforderlich, von denen je 2 einen Winkel von 45° bilden. Es ist für die Abstrahlung unerheblich, daß je 4 Wände zugleich an den Orten der Schwingungsbäuehe der anderen Schwingungsform stehen. Obwohl keine feststehende Wand die schwingende Glocke berühren darf, ist es doch erforderlich, daß der verbleibende Abstand möglichst klein ist. Das gilt auch für den Spalt zwischen Glockenwand und Bodenplatte.The frequency at which a knot forms at the notch is always lower. The acoustic one A short circuit for a given waveform is best avoided if the node is at the point the radial walls are attached. For the improved radiation of the two lowest intrinsic tones a system of 8 radial walls is required, 2 of which each form an angle of 45 °. It is irrelevant for the radiation that there are 4 walls at the same time at the locations of the oscillation towers of the other waveform. Though no fixed wall touch the vibrating bell may, it is necessary that the remaining distance is as small as possible. That also applies to the gap between the bell wall and the base plate.

ίο Wenn das Innere der Glockenschale nicht mit dem Weckerantrieb ausgefüllt wird, kann es zweckmäßig sein, auch im Inneren derartige Wände anzubringen. Die Schallabstrahlung der Glockenschale in radialer Richtung kann aus praktischen Gründen auch ab-ίο If the inside of the bell cup does not match the Alarm clock drive is filled, it may be useful to attach such walls inside. For practical reasons, the sound radiation of the bell bowl in the radial direction can also be

¹S geändert werden. Dazu kann ein konzentrischer Abschluß senkrecht zu den Schallwänden dienen. Durch Öffnungen in der Deck- oder Bodenplatte wird dann die Luftschallabstrahlung gewährleistet. Diese Öffnungen können so bemessen werden, daß sich zusamme men mit dem durch die Schallwände und dem Glokkenmantel gebildeten Volumen ein Resonator für eine anregende Frequenz, den Eigenton der Glocke, abgibt. ¹ S. A concentric closure perpendicular to the baffles can serve for this purpose. Airborne sound radiation is then guaranteed through openings in the top or bottom plate. These openings can be dimensioned so that together with the volume formed by the baffles and the bell casing, a resonator for a stimulating frequency, the bell's own tone, emits.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in denAn embodiment of the invention is shown in

²S Fig. 2 und 3 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. ² S shown FIGS. 2 and 3 and is described in more detail below.

Fig. 2 zeigt die Grundform der Schallwandanordnung mit 8 (gegebenenfalls auch nur 4) radialen Wänden 1, der Deckplatte 2 und Bodenplatte 3. Der Wekker mit Glocke 6 und Antrieb 7 ist konzentrisch montiert. Im linken Teil des Querschnitts ist die Abwandlung zu Resonatoren zu erkennen mit seitlichem Abschluß der Kammern 4 und Schallöffnung 5. Der seitliche Abschluß der Kammern 4 kann auch durch das Gehäuse des Fernsprechapparats gebildet werden. Dieser Fall ergibt eine besonders günstige Schallab-Fig. 2 shows the basic shape of the baffle arrangement with 8 (possibly also only 4) radial walls 1, the cover plate 2 and base plate 3. The wekker with bell 6 and drive 7 is concentric assembled. In the left part of the cross-section, the modification to resonators can be seen with a side Completion of the chambers 4 and sound opening 5. The side closure of the chambers 4 can also be through the housing of the telephone set can be formed. This case results in a particularly favorable sound insulation

, strahlung, gleichgültig, ob die Kammern 4 dann noch als Resonatoren ausgebildet werden oder nicht.
Fig. 3 zeigt verschiedene andere praxisnahe Ausgestaltungen der Schallwandanordnung. Unter a) ist ein Halbschnitt mit nach oben offener Glocke 6 dargestellt. Die Bodenplatte 3 des Fernsprechapparates bildet mit den radialen Schallwänden 1 eine herstellungsmäßige Einheit, die nach oben durch eine Deckplatte 2 abgeschlossen ist. Es sind 4 verschiedene Möglichkeiten für Schallöffnungen 8 angegeben., radiation, regardless of whether the chambers 4 are then still formed as resonators or not.
Fig. 3 shows various other practical embodiments of the baffle arrangement. A half-section with the bell 6 open at the top is shown under a). The base plate 3 of the telephone set and the radial baffles 1 form a manufacturing unit which is closed off at the top by a cover plate 2. There are 4 different possibilities for sound openings 8 given.

Im Bildteil b) ist die Schallwandanordnung als Überglocke 2 ausgeführt, die zusammen mit der Bodenplatte 3 die Glocke 6 umschließt. Auch hier gibt es wieder mehrere Möglichkeiten für die Anbringung der Schallöffnungen 8: innerhalb der Schallwandanordnung in der Bodenplatte 3 oder außerhalb, falls die Überglocke durchlässig gemacht wird.In part b) the baffle arrangement is designed as an over-bell 2, which together with the base plate 3 encloses the bell 6. Here, too, there are several options for attachment of the sound openings 8: inside the baffle arrangement in the base plate 3 or outside, if the overdell is made permeable.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for bells, especially for alarm clocks in telephones, characterized in that a plate (3) brought as close as possible to the edge of the bell opening and perpendicular to this standing radial, the shape of the shell of the bell (6) and adapted to this also baffles (1) placed as close as possible in the plane of the node line {EF; GH) of the waveform assigned to the inherent tone are provided and the plate (3) and baffles (1) form sound guide chambers (4) by means of a cover (2).

2. Arrangement for bells according to claim 1, characterized in that the sound guide chambers (4) are completed and remaining openings (5) of certain size in connection form resonators with the volume of the sound guide chamber (4).

3. Arrangement for bells according to claim 1 and 2. characterized in that also in the interior chambers and resonators formed by baffles are provided in the bell shell (6) are.