DE1766158C - Piezoelektrische keramische Resonatoreinheit - Google Patents

Description

als elektrischer Anschluß dient, während das tendem Kontakt gehalten wird. Dabei dient jeweils

andere Ende am Gummikörper (100) befestigt ist. _a5 ein Ende der Zuleitungsdrähte als elektrischer An-

2. Piezoelektrische keramische Resonatoreinheit schluß, während das andere am Gummikörper benach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß befestigt ist.

das andere Ende jedes Zuleitungsdrahtes des Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das

Paares (7, 8) umgebogen ist, um den Gummi- andere Ende der Zuleitungsdrähte so umgebogen,

körper (100) einzuklemmen. ₃₀ daß es den Gummikörper einklemmt. Die Zulei-

3. Piezoelektrische keramische Resonatoreinheit tungsdrähte werden also am Gummikörper befestigt, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß indem sie an der Schlitzkante umgebogen sind, um der Gummikörper (100) eine Härte von 10 bis den Gummikörper festzuklemmen.

60 Einheiten der Shore-A-Skala hat. N_acn einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung

35 hat der Gummikörper eine Härte von 10 bis 60 Einheiten der Shore-A-Skala. Die Härte des Gummikörpers ist für die Eliminierung subresonanter

Die vorliegende Erfindung betrifft eine piezoelek- Schwingungen wesentlich. Ein weicher Gummikörper trische keramische Resonatoreinheit mit einer Dicken- einer Härte von weniger als 10 Einheiten der scherschwingungen ausführenden und auf gegenüber- 40 Shore-A-Skala absorbiert die Dickenscherschwingunliegenden Flächen mit Elektroden versehenen piezo- _gen so stark, daß die Resonatoreinheit der Erfindung elektrischen keramischen Resonatorscheibe, einem praktisch nicht brauchbar wäre. Ein harter Gummi-Gummikörper und einem Paar Zuleitungsdrähte. körper mit einer Härte von mehr als 60 Einheiten

Ein piezoelektrischer keramischer Dickenscher- der Shore-A-Skala ist nicht elastisch genug und

schwinger läßt sich so herstellen, daß seine Dicken- 45 unterdrückt die subresonanten Schwingungen nicht,

scherschwingungsresonanz auf der gewünschten Fre- Die geeignete Härte des Gummikörpers liegt im

quenz liegt. In der Praxis tritt jedoch auch eine Viel- Bereich von 10 bis 60 Einheiten der Shore-A-Skala.

zahl unerwünschter Subresonanzen auf. Die Härtebestimmung mit dem Shore-Härteprüfer ist

Ein Verfahren zur Verhinderung subresonanter erläutert in S. R. W i 11 i a m s »Hardness and Hard-

Schwingungen besteht darin, den Resonator an sei- 50 ness Measurements«, 1942, Cleveland/Ohio, Ameri-

nem Umfang mit einem Spannband zu haltern, das can Society for Metals. j

einen Belag aus einem dämpfenden Kunststoff auf- Andere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung \

weist (britische Patentschrift 833 930). Desgleichen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Ver- j

lassen sich die Schwingungen dämpfen, indem man bindung mit der Zeichnung. \

den Resonator auf Gummi lagert (deutsche Patent- 55 Fig. la ist eine teilgeschnittene Perspektivansicht '

schrift 518 651). einer piezoelektrischen Keramikresonatoreinheit nach

Ein Resonator nach diesem Stand der. Technik der Erfindung; !

muß jedoch auch noch an elektrische Zuleitungs- Fig. Ib ist ein Schnitt durch die Resonator- '

drähte angeschlossen werden, ohne dabei den Fre- einheit der Fig. la;

quenzgang der Anordnung zu beeinträchtigen. 60 Fig. 2 ist eine teilgeschnittene Perspektivansicht

Außerdem muß der Resonator eingekapselt werden, eines piezoelektrischen keramischen Scheibenresona- i

um seine Beständigkeit gegenüber der umgebenden tors, Teil der Resonatoreinheit der F i g. 1; '

Atmosphäre zu verbessern. Fig. 3 ist eine Perspektivansicht eines Gummi- >

Was die Verfahren zur stabilen Halterung piezo- körpers mit einem Schlitz, ebenfalls Teil der Reso- j

elektrischer Elemente anbetrifft, wird das Element 65 natoreinheit der Fig. 1; ^;

nach dem Stand der Technik durch einen Plastik- F i g. 4 ist eine Scheinleitwertskurve über der Fre- ,

oder Gummikörper gehalten (vgl. die deutsche quenz für einen piezoelektrischen keramischen J

Patentschrift 947 480, die deutsche Auslegeschrift Scheibenresonator der Fig. 2; |

Fig. 5 ist eine Scheinleitwertskurve über der Fre- Ein weiterer wichtiger Faktor für das Gurnmi-

quenz für eine Resonaloreinheit nach vorliegender material nach vorliegender Erfindung ist seine Harte

Erfindung. Die geeignete Härte liegt im Bereich von IO bis 60

In den Fig. la, Ib bezeichnet das Bezugszeichen Einheiten der Shore-A-Skala. Em weiches Gumm,-

200 insgesamt die piezoelektrische keramische Reso- 5 material einer Härte von weniger als 10 Einheiten

natoreinheit nach vorliegender Erfindung. Der piezo- der Shore-A-Skala absorbiert Schwingungen so stark,

elektrische keramische Scheibenresonator 10 mit den daß die Keramikresonatoreinheit nach vorliegender

Zuleitungsdrähten 7, 8 ist in den Schlitz 6 eines Erfindung praktisch nicht brauchbar ware. Ein harter

Gummikörpers 100 eingesetzt, so daß dieser auf den Gummi von mehr als 60 Einheiten der bnore-A-i>kaia

Resonator eine elastische Kraft ausübt. Die Zulei- io hat keine ausreichende Elastizität und unterdruckt

tungsdrähte 7, 8 verlaufen beidseitig zum Gummi- unerwünschte Schwingungen nicht

körper 100, wobei jeweils ein Ende als elektrischer In der F i g. 3 bezeichnen die Buchstaben d und Ii

Anschluß und das jeweils andere Ende auf irgend- die Breite bzw. Tiefe des Schlitzes 6. Die Breite d

eine verfügbare und geeignete Weise am Gummi- und die Tiefe h müssen mit dem Durchmesser υ der

körper 100 befestigt ist. Vorzugsweise sind die Zu- 15 resonierenden Keramikscheibe m folgender Beziehung

leitungsdrähte jedoch an den Kanten 2G und 21 des stehen:

Schlitzes 6 umgebogen, um den Gummikörper 100 d<D<.h. (3) einzuklemmen, wie es die F i g. 1 a, Ib zeigen.

Der piezoelektrische keramische Scheibenresonator Die Bedingung d < D muß erfüllt sein, um sun 10 besteht aus einem piezoelektrischen Keramik- ao resonante Schwingungen zu unterdrucken, die Bedin element 1 mit aufgebrachten Elektroden 2, 3. Die gung D < h um die keramische Kesonatorscneitv Elektroden 2,3 stehen infolge der elastischen Kraft und die Zuleitungsdrähte im Sinne der vorliegenden des Gummikörpers 100 jeweils mit den Zuleitungs- Erfindung stabil haltern zu können. Die Bedingung drähten 7, 8 in leitender Berührung. Der Isolator 15 d<D ist erforderlich, damit der Rand der Resoisoliert die Zuleitungsdrähte an der Öffnung des »5 natorscheibe mit der stärksten elastischen Krau beSchlitzes 6 gegeneinander (vgl. Fig. la, Ib). Der aufschlagt wird. Ist dies der Fall, eliminiert der Isolator 15 kann fortgelassen werden, wenn der Ab- Gummikörper zufriedenstellend die subresonanteii stand der Zuleitungsdrähte 7, 8 an der Öffnung des Schwingungen, bei denen die starrste Schwingung Schlitzes 6 groß genug ist, um eine gegenseitige Be- auslenkung am Außenrand der Resonatorscheibe rührung der Drähte zu verhindern. Jeweils ein Ende 3« auftritt.

der Zuleitungsdrähte 7,8 dient als elektrischer An- Die Bedingung D < h ist wesentlich, um den keta-

schluß zur Zuführung eines elektrischen Signals an mischen Scheibenresonator sowie die auf seine blek-

die Elektroden 2, 3. troden aufgebrachten Zuleitungsdrähte insgesamt ein-

Die Arbeivsweise der piezoelektrischen kerami- betten und damit die schwingende Resonatorscheibe sehen Resonatoreinheit wird unter Bezug auf die 35 stabil haltern zu können.

F i g. 2 und 3 eingehend beschrieben. F i g. 4 zeigt den Frequenzgang des in F ig· -darin Fig. 2 bezeichnen gleiche Bezugszahlen die gestellten piezoelektrischen keramischen Scheibengleichen Komponenten wie in Fig. 1. Das piezo- resonators, wobei dieser einen Durchmesser von elektrische Keramikelement 1 kann aus irgendeiner 2,5 mm und eine Dicke von 0,27 mm hatte, piezoelektrischen Keramik hergestellt sein. Dicken- 40 In der Fig. 4 ist /₀ die Frequenz des maximalen scherschwingungen erreicht man durch Polarisation und /_u0 die des minimalen Scheinleitwertes, d. n._ die in einer zu den Hauptflächen des Keiamikelementesl Resonanz- bzw. Antiresonanzfrequenzen fur Dickenparallelen Richtung, scherschwingungen. Die Spitzen A, B, C, D und t

In der Fig. 3 bezeichnet die Bezugszahl 100 ins- stellen subresonante Schwingungen dar. gesamt einen Gummikörper. Auch hier stellen gleiche 45 F i g. 5 zeigt den Frequenzgang einer Resonator-Bezugszahlen wie in F i g. 1 die gleichen Elemente einheit aus dem keramischen Scheibenresonator und dar. einem Gummikörper nach vorliegender Erfindung. Nach vorliegender Erfindung hat der Gummikör- Der Keramikresonator ist der gleiche, dessen Freper 100 eine Reihe von Funktionen: (1) Er äst ein quenzgang in Fig. 4, dort aber ohne Gummikorper, Dämpfer zur Beseitigung unerwünschter Schwingun- 50 dargestellt ist. Der Resonator und die Zuleitungsgen des Resonatorelementes; (2) er dient als Mittel, drähte sind in den Schlitz eines Butylgummikörpers um die Zuleitungsdrähte leitend mit den Elektroden einer Härte von 17 Einheiten der Shore-A-Skala auf dem Scheibenresonator zu verbinaen; (3) er sorgt eingesetzt, wie es die Fig. 1 zeigt. Der Schlitz hat für die Kapselung und Halterung der Keramikscheibe eine Breite d und eine Tie'e h von 2,0 bzw. 3,5 mm. und (4) für die elektrische Isolierung der Zuleitungs- 55 Wie aus F i g. 5 ersichtlich, zeigt die Frequenzkurve drähte gegeneinander. Diese Funktionen erfüllt er, nunmehr nur noch das Maximum und Minimum der indem er aus natürlichem und/oder synthetischem Resonanz- bzw. Antiresonanz. Die Resonanzspitzen Gummi, wie z. B. Butylgummi, Silicongummi und A, B, C, D und E der Fig. 4 sind erfolgreich unter-Chiocholgummi, hergestellt ist. drückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 _ . ... * ■ 1 140 602 und die schweizerische Patentschrift Patentansprüche: . ArV^-^vT 256 673).

1. Piezoelektrische keramische Resonatoreinheit Hierbei ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfinmit einem piezoelektrischen keramischen Scheiben- dung, eine Keramikresonatoreinheit mit einem piezoresonator, der auf gegenüberliegenden Flächen 5 elektrischen keramischen Scheibenresonator, einem aufgebrachte Elektroden trägt und Dickenscher- Gummikörper und einem Paar Zuleitungsdrähte zu schwingungen ausführt, einem Gummikörper und schaffen, die frei von unerwünschten Schwingungen einem Paar Zuleitungsdrähte, dadurch ge- unterhalb der Betriebsresonanz, gekapselt und stabil kennzeichnet, daß der Gummikörper(100) gehaltert ist, ohne daß die Zuleitungsdrähte die Freeinen Schlitz (6) aufweist, dessen Breite kleiner io quenzcharakteristik beeinträchtigen.

als der Durchmesser des piezoelektrischen kera- Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst

mischen Scheibenresonators (10) und dessen Tiefe durch eine piezoelektrische Keramikresonatoreinheit,

größer als dieser Durchmesser ist, daß der piezo- bei der der Gummikörper einen Schlitz aufweist,

elektrische keramische Scheibenresonator (10) in dessen Breite geringer als der Durchmesser des

diesem Schlitz (6) angeordnet ist und vom Gummi- _l5 piezoelektrischen keramischen Resonatorelementes

körper (100) mit einer elastischen Kraft beauf- _und dessen Tiefe größer ist als dessen Durchmesser,

schlagt wird, und daß ein Paar Zuleitungsdrähte wobei der piezoelektrische Scheibenresonator in die-

(7, 8) sich durch den Gummikörper (100) hin- _Sem Schlitz angeordnet ist, durch den der Gummi-

durch erstreckt und durch dessen elastische Kraft körper mit einer elastischen Kraft beaufschlagt wird

in elektrisch leitender Berührung mit den ent- _{20 un}d das Paar Zuleitungsdrähte sich durch den

sprechenden Elektroden (2, 3) des piezoelektri- Gummikörper hindurch erstreckt und durch die ela-

schen Scheibenresonators (10) gehalten wird, wo- stische Kraft des Gummikörpers mit der jeweiligen

bei jedesmal ein Ende des Zuleitungspaares (7, 8) Elektrode des Scheibenresonators in elektrisch lei-