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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung befaßt
sich mit der Realisierung der Tonwiedergabe aus Geräten zur
Informationswiedergabe, insbesondere mit der verbesserten Flächenausnutzung
solcher Geräte
zur Tonwiedergabe.
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Stand der Technik
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Gemäß dem Stand
der Technik ist es bekannt, aus Gehäusen von Geräten zur
Informationswiedergabe Schaltwellen abzustrahlen. Solche Geräte, wie
zum Beispiel Radios, Fernseher, Telefone und auch Lautsprecherboxen
sind dem Fachmann bekannt, so daß auf Einzelheiten nicht näher eingegangen
werden zu braucht.
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Sollen
von diesen Geräten
Schallwellen übertragen
werden, sind Lautsprecher vorgesehen, die in Wandungen des Gehäuses eingesetzt
sind. Diese Lautsprecher zeichnen sich dadurch aus, daß im wesentlich
ein Magnetsystem, ein Lautsprecherkorb, eine Membran und eine Schwingspule
vorhanden ist. Wird die Schwingspule, welche direkt oder aber auch über einen
Schwingspulenträger
mit der Membran verbunden ist, mit Tonsignalen beaufschlagt, wird
die Membran in Schwingungen versetzt, welche dann als hörbare Tonfolgen
wahrgenommen werden können.
Ist die Membran, welche in den bekannten Anordnungen ausschließlich für die Tonwiedergabe
verantwortlich ist, in Schwingung versetzt, werden die für die Schwingungserzeugung
notwendigen Gegenkräfte
dadurch bereitgestellt, daß das
Magnetsystem mittels des Lautsprecherkorbes mit der jeweiligen Wandung
des Gehäuses
verbunden ist. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus DE-A-4220637
bekannt.
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Um
die Schwingungsfähigkeit
der Membran herzustellen bzw. zu verbessern ist diese in aller Regel
an ihrem oberen Rand mit dem oberen Rand des Lautsprecherkorbes
mittels einer elastischen Sicke verbunden. Ist die Fläche der
Wandung, welche einen der bekannten Lautsprecher aufnehmen kann, vorgegeben,
bedeutet dies, daß die
aktive, d.h. zur Schallabstrahlung einsetzbare Membranfläche um die
Fläche
verkleinert ist, die von der Sicke „verbraucht" wird. Da i.ü. die bekannten
Lautsprecher auch noch in vielen Fällen mit dem Lautsprecherkorb mit
der Wandung des Gehäuses
verbunden sind, schrumpft bezogen auf die zur Verfügung stehende Fläche der
Wandung die aktive Fläche der
Membran weiter, da die Befestigung Platz beansprucht. Dies ist besonders
bei Tieftonlautsprechern nachteilig, weil diese zur Gewährleistung
eines großen
Membranhubs relativ große
Sicken sowie wegen des hohen Gewichts solcher Systeme sehr stabile
Verbindungen zwischen Lautsprecherkorb und Wandung erfordern. Mit
Rücksicht
auf die zur Verfügung
stehenden Wandungsflächen
wird daher häufig
auf eine optimale Tieftonwiedergabe verzichtet, indem Tieftonlautsprecher
verwendet werden, deren aktive Membranfläche durch Verkleinerung den
gegebenen Bedingungen angepaßt
wird.
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Ferner
haben die bekannten Lautsprecher den Nachteil, daß sie in
Draufsicht eine runde oder ovale Form haben und somit aus diesem
Grund die zur Verfügung
stehenden Flächen
der Wandungen nicht vollständig
zur Tonwiedergabe ausnutzen können.
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Ein
weiteres Problem bei herkömmlichen Lautsprechern
besteht darin, daß solche
Lautsprecher im wesentlichen ebene Wandungsflächen erfordern. Dies bedeutet,
daß der
Formgestaltung von Gehäusen
bzw. Wandungen Grenzen gesetzt werden, wenn diese Wandungen mit
Lautsprechern ausgestattet werden sollen.
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Die
im letzten Zusammenhang gezeigten Probleme sind nicht nur auf Tieftonlautsprecher
beschränkt,
sondern betreffen auch Mittel- und Hochtonlautsprecher, wenngleich
bei diesen Lautsprechertypen wegen der im Vergleich zu Tieftonlautsprechern
verminderten Anmessungen geeignete Wandungsflächen eher zur Verfügung stehen.
Dies bedeutet aber nicht, daß die
Unterbringung von Mittel- und Hochtonlautsprechern in den jeweiligen
Geräten völlig problemfrei
vorgenommen werden kann. Vielmehr ist es so, daß im Gegensatz zu den Tieftonlautsprechern
insbesondere die Hochtonlautsprecher oftmals nur direkt in der einer
Abhörperson
zugewandten Wandung des Geräts
angeordnet werden können,
um die bei diesen Lautsprechersystemen vorhandene Richtwirkung in
das auf eine Abhörperson
wirkende Klangbild optimal einzupassen.
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In
JP 02224495 A ist
eine Schallwand mit mehreren elektrodynamischen Treibern beschrieben. An
der der Schallwand abgewandten Seite jedes Treibers ist ein Magnet
befestigt. Eine gegenüber dem
Magneten bewegliche Spule ist mittels eines Diaphragmas und eines
Gestänges
mit der Schallwand verbunden. Nachteilig ist, dass die Tiefe der
Schallwand um den Abstand zwischen Spule und Schallwand erhöht wird
und die Massen des Diaphragmas und des Gestänges in die bewegte Masse der
Schallwand eingehen.
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In
der
DE 11 32 593 B ist
eine sandwichförmige
Schallwand mit piezopolymeren Folien offenbart. Nachteilig an dieser
Anordnung ist, dass die Piezofolien aufwendig herzustellen und zu
verarbeiten sind. Solche Folien finden kommerziell lediglich selten
Anwen dung. In der WO 97/09842 ist ein sandwichförmiger Schallwandler in Form
eines Panels beschrieben. Das Sandwichpanel ist beispielsweise über Schaumgummielemente
als Verbindungselemente elastisch mit einem Rahmen verbunden. Zur Fixierung
des Panels an dem Rahmen mittels einer Klebung sind zuverlässige, langzeittaugliche
Klebematerialien zwischen Panel und Verbindungselement bzw. Verbindungselement
und Rahmen erforderlich. Diese Art der Aufhängung ist aufwendig und für eine Fertigung
in großen
Stückzahlen
nur bedingt geeignet.
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Daher
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Schallwiedergabeanordnungen
für Geräte der Informationswiedergabe
anzugeben, welche sämtliche
von dem Gerät
zur Informationswiedergabe bereitgestellten Flächen zur Schallwiedergabe ausnutzen
können
und die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.
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Darstellung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis
8 entnehmbar.
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Werden
gemäß Anspruch
1 die Wandungen des jeweiligen Geräts zur Informationswiedergabe
direkt zur Schallabstrahlung genutzt, kann sehr flexibel auf Designvorgaben
reagiert werden. Durch diese Art der Schallabstrahlung können auch
die sonst üblichen
und für
die Schallabstrahlung mit herkömmlichen
Lautsprechern notwendigen Ausschnitte in den Wandungen entfallen.
Schließlich
können
auch die zur Verfügung
stehenden Flächen
der Wandungen besser zur Schallwiedergabe ausgenutzt werden, da die
aktive Membranfläche
bei der erfindungsgemäße Anordnung
nicht notwendig auf runde oder ovale Bauformen beschränkt ist.
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Werden
die Wandungen von einem Magnetsystem der in Anspruch 2 angegebenen
Art angetrieben, hat dies den Vorteil, daß im Vergleich zu herkömmlichen
Lautsprechern zusätzlich
auch die Bautiefe verkleinert ist, da der Lautsprecherkorb, der
bei bekannten Anordnungen den Zwischenraum zwischen dem Magnetsystem
und der Wandung überbrückt, entfällt. Das
zur Realisierung der Schwingung der Wandung erforderliche Gegenlager
wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung
dynamisch durch die Massenträgheit
des Magnetsystems gebildet.
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Da
die Magnetsysteme für
den Antrieb der Wandungen relativ schwer ausgebildet sind bzw. werden
müssen,
kann gemäß Anspruch
3 zusätzlich noch
eine Halterung vorhanden sein, welche die der Wandung abgewandte
Seite des Magnetsystems mit einer der Wandungen des Geräts verbindet.
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Ist
die jeweilige Wandung gemäß Anspruch
1 ausgebildet, lassen sich auch problemlos mittel- und hochfrequente
Schallereignisse damit übertragen. Wesentlich
dabei ist, daß die
leichte Kernschicht ein anisotropes Elastizitätsverhalten zeigt, indem sie
in Richtung ihrer größten Flächenausdehnung
einen sehr geringen und quer zu der eben genannten Flächenausdehnung
einen hohen Elastizitätsmodul
besitzt. Ferner sollten die Deckschichten eine hohe Dehnwellengeschwindigkeit
aufweisen.
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Der
Aufbau ist besonders einfach, wenn gemäß Anspruch 1 die sandwichförmig aufgebaute Wandung
mittels einer der beiden Decksichten mit dem Rahmen verbunden ist,
da die Deckschichten zum einen eine genügende Elastizität aufweisen
und zu weiteren besondere Maßnahmen
zur Befestigung solcher Wandungen überflüssig machen.
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Wird
gemäß Anspruch
4 diejenige Deckschicht zum Verbinden mit dem Rahmen verwendet, welche
zum Inneren des Gerätes
weist, kann der seitliche Abstand, welcher zwischen dem Rahmen und
dem Rand der Wandung besteht und welcher zur Herstellung der Schwingungsfähigkeit
der im Rahmen angeordneten Wandung notwendig ist, sehr schmal ausgebildet
werden, da die erforderliche elastische Verbindung über die
Länge der
(hinteren) Deckschicht eingestellt werden kann, indem die (hintere)
Deckschicht mit weit zur Wandung beabstandeten Teilen der Rückseite
des Rahmens oder einer anderen Wandung verbunden werden kann. Schon
an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß dieser Vorteil auch dann
gegeben ist, wenn die Verbindung zwischen dem Rahmen und der Wandung
nicht von der (hinteren) Deckschicht, sondern von einer separaten Teil
gebildet ist.
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Mittels
der in Anspruch 5 angegebenen rippenförmigen Elemente, welche vorzugsweise
an der Oberfläche
der Wandung angebracht sind, die dem Inneren des Geräts zugewandt
ist, kann ggf. eine akustische Abstimmung der Wandung erzielt werden. Letzteres
ist wegen der mit der Berippung verbundenen Erhöhung des Strahlungswiderstandes
insbesondere dann von Vorteil, wenn es gilt mittels der sandwichförmig aufgebauten
Wandung besonders tiefe Frequenzen abzustrahlen. Da die rippenförmigen Elemente
vorzugsweise nur an der Oberfläche der
Wandung ausgebildet werden, die dem Inneren des Geräts zugewandt
ist, behält
die andere Oberfläche
ihre für
das Aussehen des Geräts
entscheidende Einheitlichkeit.
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Ist
gemäß Anspruch
6 die sandwichförmig aufgebaute
Wandung nicht nur auf eine der Wandungen des Geräts beschränkt, sondern ist eine Mehrzahl
von sandwichförmig
aufgebauten Wandungen des Geräts
als einstückiges
Element ausgebildet, vereinfacht sich der Aufbau des Geräts weiter.
So ist es beispielsweise möglich,
einen Teil der Wandungen herkömmlich
auszubilden und das Gerät
durch Aufsetzen des eine Mehrzahl von Wandungen umfassenden einstückigen Elements
zu vervollständigen.
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Zur
Herbeiführung
einer besonders guten Baßwiedergabe
kann eine der herkömmlich
ausgebildeten Wandungen des Geräts
zusätzlich
auch noch mit einem Baßreflexrohr
versehen sein.
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Kurze Darstellung der Figuren
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Es
zeigen:
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1a einen
Schnitt durch eine Wandung des Geräts zur Informationswiedergabe;
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1b eine
weitere Darstellung gemäß 1a,
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2 eine
weitere Darstellung gemäß 1a,
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3 eine
Berippung einer sandwichförmigen
aufgebauten Wandung;
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4a ein
Fernsehgerät
(schematisch) und
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4b die
verschiedenen Wandungen eines Geräts gemäß 4a.
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Wege zum Ausführen der Erfindung
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Die
Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.
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In 1a ist
ein Schnitt durch eine Wandung 10 eines Gerätes 11 (4a)
gezeigt. Diese Wandung 10 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel von
einem homogenen Kunststoffmaterial gebildet. An der Oberfläche 12 der
Wandung 10, welche dem Inneren des Geräts 11 zugewandt ist,
ist das Magnetsystem 13 angesetzt. Dieses Magnetsystem 13,
welches die Wandung 10 in Schwingungen versetzt, wird vorliegend
von einem topfförmigen
Polstück 14 mit oberer
Polscheibe 14',
einem Dauermagneten 15 und einer auf einem Schwingspulenträger 16 angeordneten
Schwingspule 17 gebildet. Dabei taucht der mit der Schwingspule 17 versehene
Schwingspulenträger 16 in
einen zwischen dem topfförmigen
Polstück 14 und
dem in das topfförmige
Polstück 14 eingesetzten
Dauermagneten 15 belassenen Luftspalt 18 ein.
Der Rand 19 des topfförmigen
Polstücks 14 und
das freie Ende 19' des
Schwingspulenträgers 16 sind
mit der Wandung 10 direkt verbunden. Wird die Schwingspule 17 mit
Tonsignalen einer Tonsignalquelle (nicht gezeigt) beaufschlagt,
wird die Schwingspule 17 und mit ihr die Wandung 10 längs der
in 1a gezeigten Mittellinie in Schwingungen versetzt.
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Zur
Aufnahme des statischen Gewichts des Magnetsystems 13 ist
eine Halterung 20 vorhanden, welche die Wandung 10 mit
der der Wandung 10 abgewandten Seite des topfförmigen Polstücks 14 verbindet.
Diese Halterung 20 kann auch in einem anderen – nicht
gezeigten – Ausführungsbeispiel
nicht vorhanden sein, da bei dem hier gezeigten Antrieb der Wandung 10 die
Massenträgheit
des Magnetsystems 13 die für den Antrieb der Schwingspule 17 erforderlichen
Gegenkräfte
dynamisch bereitstellt.
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Nur
der Vollständigkeit
halb sei darauf hingewiesen, daß je
nach Größe und Verwendungszweck der
Wandung 10 weitere der in 1a gezeigten
Magnetsysteme 13 mit ein und der selben Wandung 10 verbunden
sein können.
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Wird
wie in 1a gezeigt – eine nicht modifizierte Wandung 10 eines
Geräts 11 (4a)
verwendet, lassen sich mittels einer solchen Wandung 10 mir
tieffrequente Tone mit befriedigender Qualität wiedergeben. Dies ist darauf zurückzuführen, daß derart
unmodifizierte Wandungen eine stark dämpfende Wirkung auf erzeugte
Schwingungen haben.
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Eine
weniger dämpfende
Anordnung ist in 1b gezeigt. Diese Anordnung
ist weitgehend mit der in 1a gezeigten
Anordnung identisch, so daß auf
weitergehende Erläuterungen
verzichtet werden kann. Abweichend von 1a ist
die Randbefestigung gelöst.
Während
in 1a die Wandung 10 direkt in die nächste Wandung 10' (in 1a nicht
gezeigt) übergeht,
zeigt die Wandung 10 unmittelbar bevor sie in die angrenzende
Wandung 10' übergeht einen
sickenförmigen Übergang 21.
Dieser sickenförmige Übergang 21,
welcher vorliegend durch eine entsprechende Verformung der Wandung 10 während ihrer
Herstellung ausgebildet wurde, kann in einem anderen – nicht
dargestellten – Ausführungsbeispiel
auch von einem separaten Bauteil, welches hinsichtlich der gewünschten
Elastizität
optimiert ist, gebildet sein. Will man die Vorteile, die mit der
direkten Ausbildung des sickenförmigen Übergang 21 in
der jeweiligen Wandung 10 beibehalten und gleichwohl eine
glattwandige Oberfläche
der Wandung 10 erhalten, kann der sickenförmige Übergang 21 auch
dadurch realisiert werden, daß die
Stellen der Wandung 10, an welchem der Übergang 21 ausgebildet
werden soll, mit einem Weichmacher behandelt sein, der dem Kunststoffmaterial
der Wandung in 10 diesem Bereich seine Festigkeit nimmt.
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Nur
der Vollständigkeit
halber sei darauf hingewiesen, daß die im Zusammenhang mir 1b erläuterten
Modifikation der Wandung 10 auch bei solchen Wandungen 10 eingesetzt
werden können,
die zur Tieftonabstrahlung eingesetzt werden.
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Außerdem ist
in 1b die Halterung 20 so modifiziert, daß die Halterung 20 nicht
zu der Wandung 10 geführt
ist, welche das oder die Magnetsysteme 13 trägt, sondern
mit einer Wandung 10' verbunden
ist, welche nicht zur Abstrahlung von Tonwellen bestimmt ist. Durch
diese Art der Ausbildung der Halterung 20 wird sichergestellt,
daß die
von der Halterung 20 ausgehende Dämpfungswirkung minimiert wird.
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Ware
im Ausführungsbeispiel
gemäß 1b die
Wandung 10' ebenfalls
eine von mindestens einem Magnetsystem 13 angetriebene
Wandung, kann der Eckbereich, in welchem beide Wandungen 10, 10' ineinander übergehen,
auch als separater Rahmen 20' (2)
ausgebildet sein. In diesem Fall wären dann entsprechend 1b die
beiden Halterungen 20 der beiden Wandungen 10, 10' mit dem Rahmen 20 (2)
zu verbinden.
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Im
Gegensatz zu den bisher erläuterten
Ausführungsformen
wird in den 2 und 3 eine Wandung 10 gezeigt,
die sandwichförmig
aufgebaut und welche als solche einen Wandungsteil oder eine vollständige Wandung
eines Geräts 11 (4 bildet. Diese sandwichförmig aufgebauten
Wandungen 10 weisen eine leichte Kernschicht 22 sowie
zwei Deckschichten 23 auf. Dabei sind die beiden Deckschichten 23 mit
zwei einander gegenüberliegenden
Oberflächen
der Kernschicht 22 verbunden. Außerdem ist bei dieser Anordnung
das Magnetsystem 13 in der Kernschicht 22 integriert.
Letzteres ist in 3 angedeutet. Nähere Einzelheiten
hierzu sind der von der Anmelderin am 20.12.97 hinterlegten Schrift DE-A-197
57 097 entnehmbar.
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Aus 2 wird
deutlich, daß die
sandwichförmig
aufgebaute Wandung 10 an ihren Rändern 24 mit einem
Rahmen 20' verbunden
ist, der vorliegend von der an die Wandung 10 angrenzenden
Wandung 10' gebildet
ist. Dabei wurde zur Verbindung die ins Innere des Geräts 11 weisende
(hintere) Deckschicht 23 verwendet. Die Verwendung der
hinteren Decksicht 23 als Aufhängung der Wandung 10 hat
den Vorteil, daß im
Vergleich zur anderen Decksicht 23 ein relativ großer Abstand
A zwischen den Rändern 24 der
Wandung 10 und den übrigen
Wandungen 10' bzw.
dem Rahmen 20' gegeben
ist, welcher zu einer besonders weichen, weil die große Länge der
hinteren Deckschicht 23 in Abstand A nutzenden Aufhängung verwendet
werden kann. Mit anderen Worten, würde man entgegen der Darstellung
gemäß 2 die
andere Deckschicht 23 zur Aufhängung der Wandung 10 nutzen,
müßte zur
Realisierung vergleichbarer und auf der Länge der Verbindung beruhender Elastizitätsverhältnisse
der Spalt 24' vergrößert werden,
womit bei vorgegebenen Flächenangebot
die zur Schallabstrahlung nutzbare Fläche der Wandung 10 verkleinert
wird. Nimmt man jedoch die Verkleinerung der Wandung 10 hin
und nutzt die (obere) Decksicht 23 zur direkten oder indirekten
Aufhängung
der Wandung 10, ist eine einheitliche Oberflächengestaltung
der Wandung 10 im Bereich des Spalts 24' gegeben. Letzteres
gilt auch, wenn die Aufhängung nicht
unter Verwendung einer oder beider Deckschichten 23, sondern
unter Nutzung separater Abhängmittel
realisiert ist.
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Wie
aus 2 weiter entnehmbar ist, schließt an den
Spalt 24' ein
Spaltraum 24'' an, der im
wesentlichen vom Rand 24, dem Rahmen 20' und der (hinteren)
Deckfolie begrenzt wird. Dieser Spaltraum 24'' bildet
zusammen mit dem Spalt 24 einen Helmholtz Resonator und
kann als solcher zur Klangverbesserung der von der jeweiligen sandwichförmig aufgebauten
Wandung 10 abgestrahlten Schallwellen verwendet werden.
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Außerdem kann – wie durch
die gestrichelte Darstellung in der linken Wandung 10' von 2 gezeigt – der Spaltraum 24'' zusätzlich auch noch mittels einer
Transmission Line 24''' mit dem Inneren des Gehäuses 11 verbunden
sein.
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3 welche
eine sandwichförmig
aufgebaute Wandung 10 näher
zeigt, weist an der hinteren Deckschicht 23 rippenförmige Elemente 25 auf.
Diese rippenförmigen
Elemente 25, welche auch in 2 durch
die Strichelung angedeutet sind, dienen zur Modifikation des von
der Wandung 10 bereitgestellten Strahlungswiderstandes.
Nur der Vollständigkeit
halber sei darauf hingewiesen, daß die rippenförmigen Elemente 25 nicht
notwendig an der gesamten Wandungsseite einheitlich ausgebildet
sein müssen. Vielmehr
kommt auch eine nur bereichsweise Anordnung in Betracht.
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In 4a ist
ein Gerät 11 zur
Informationswiedergabe in der Form eines Fernsehgeräts schematisch
dargestellt. In der (Front-)Wandung 10'' sind die
Bildröhre 26 und
vier sandwichförmig
aufgebaute und zur Schallabstrahlung geeignete Wandungen 10 angeordnet.
Ferner ist der Darstellung gemäß 4a die
gute Flächenausnutzung
der (Front-)Wandung 10'' zur Schallabstrahlung
entnehmbar.
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Sofern
erforderlich, können
zusätzlich
auch die übrigen
Wandungen 10''' zur Schallabstrahlung genutzt
werden, indem diese Wandungen 10''' entsprechend
den 1a, 1b oder 2 ausgebildet
werden. Letzteres ist mit der Strichelung angedeutet.
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Auch
können
die Wandungen 10'', welche nicht
(Front-)Wandung 10'' sind, auch
klappbar ausgebildet sein. Letzteres ist in 4a für die linke
(Seiten-)Wandung 10'' angedeutet.
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4b zeigt
ebenfalls ein Gerät 11 der
Informationswiedergabe in der Form eines Fernsehgeräts in schematischer
Darstellung. Wie der Darstellung gemäß 4b klar
entnehmbar ist, ist das Gehäuse 27 des
Geräts 11 zweiteilig
ausgebildet. Der abgehobene Teil 27'' des
Gehäuses 27,
welcher aus einem Stück
besteht, ist entsprechend den Darstellungen der 2 und 3 als
sandwichförmige
Wandung 10 mit u-förmiger
Kontur aufgebaut und kann somit insgesamt zur Schallabstrahlung
eingesetzt werden.
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Der
andere Teil 27' des
Gehäuses 27 ist
ein Spritzgußteil
und dient u.a. als Träger
für die
Bildröhre 26 und
die übrige
Elektronik (nicht dargestellt). Ferner trägt die (Front) Wandung 10'' dieses Teils 27' auch zwei zur
Schallabstrahlung geeignete und sandwichförmig aufgebaute Wandungen 10.
Unterhalb der Bildröhre 26 sind
in der (Front)-Wandung 10'' noch zwei Baßreflexrohre 28 eingesetzt.
Ist Teil 27'' in Pfeilrichtung
auf das Teil 27 aufgesetzt und die Verbindung zwischen
den beiden Teilen 27' und 27'' hergestellt, ist eine Baßreflexanordnung
gegeben, da in diesem Fall auch die ins Innere des Gehäuses 27 von
den Wandungen 10 abgestrahlten Schallwellen zur Tonerzeugung
genutzt werden.