DE2121261C3

DE2121261C3 - Electromagnetic horn

Info

Publication number: DE2121261C3
Application number: DE19712121261
Authority: DE
Inventors: Rafael Carbo Madrid Fite
Original assignee: Fabrica Espanola de Magnetos SA FEMSA
Current assignee: Robert Bosch SA
Priority date: 1970-04-30
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1976-05-20

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Siilhorn, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend in einem Gehäuse angeordneten elektromagnetien Membranschwingsystem und einem diesem häuse zugeordneten Schneckentrichter, als Resoizkörper. The invention relates to an electromagnetic Siilhorn, in particular for motor vehicles, consisting of electromagnets arranged in a housing Membrane vibration system and a screw funnel assigned to this housing, as a Resoizkörper.

Derartige Signalhörner bestehen im wesentlichen ; einem elektromagnetischen Schwinger, welcherSuch horns essentially consist; an electromagnetic transducer, which

261 ₂ 261 ₂

eine Membran erregt, die ihre Schwingungen an die Luft überträgt, die sich in einem beispielsweise schnekkenförmieen Trichter befindet, der nur einen geringen Raum beansprucht, wobei seine Öffnung zur Luft hin auf einer Achse liegen kann, die etwa durch das Zentrum des Schneckentrichters hindurchgeht. Elektromagnetische Schwinger an Signalhörnern sind beispielsweise nach den DT-AS H 91 261 und 11 72 582 bekannt.excites a membrane, which transmits its vibrations to the air, which is in a, for example, helical shape Funnel is located, which takes up only a small space, with its opening towards the air can lie on an axis that passes approximately through the center of the screw funnel. Electromagnetic Vibrators on signal horns are, for example, according to DT-AS H 91 261 and 11 72 582 known.

Die Raumausnutzung an Signalhornern mit Schnekkentrichter ist ungleich günstiger als beispielsweise an SiiOialhörnern, deren Trichter gerade ausgebildet ist.The use of space on horns with snail funnels is much cheaper than, for example, on SiiOialhorns whose funnel is straight.

"Signalhörner mit Schneckentrichter können nur Töne mit relativ geringer Frequenz abgeben, deren Wellenlänge meist viel größer ist als die Abmessungen des Trichterausgangs, und das das letzte Stück des Trichters keine gerade Achse besitzt, erfolgt auch keine Beeinflussung der geraden Ausbreitung der Schallwellen. "Horns with snail funnels can only emit tones with a relatively low frequency, their The wavelength is usually much larger than the dimensions of the funnel outlet, and that is the last part of the Funnel does not have a straight axis, there is also no influence on the straight propagation of the sound waves.

Bei Signalhörnern mit Schneckentrichter ist eine Druckkammer vorgesehen, die eine Widerstandsschaltung erlaubt, da die elektromagnetisch angetriebene Membran mit kleinem Durchmesser im Vergleich zu dem äußeren akustischen Luftwiderstand einen inneren, sehr großen mechanischen Widerstand darstellt. An die Druckkammer schließt sich ein Resonanzkörper an, der aus einer Röhre bestimmter Länge besteht. Die Länge des Resonanzkörpers steht in enger Beziehung zur Wellenlänge der Grundfrequenz der vom Signalhorn abgegebenen Töne. An den Resonanzkörper schließt sich ein Trichter an, dessen Querschnitt sich zwischen dem Anschluß an den Resonanzkörper und der Öffnung des Trichters zur Luft hin laufend ändert. Hierdurch vergrößert sich die Querschnittsfläche des Signalhornes, das wiederum den Widerstand für die ausgesandten Töne des Signalhornes erhöht, üblicherweise besteht der Trichter aus zwei Teilen, nämlich aus einem konischen Teil und aus einem Exponentialteil.In the case of horns with a worm funnel, a pressure chamber is provided with a resistance circuit allowed because the electromagnetically driven diaphragm has a small diameter compared to the external acoustic air resistance an internal, represents very high mechanical resistance. A resonance body is attached to the pressure chamber which consists of a tube of a certain length. The length of the resonance body is closer Relationship to the wavelength of the fundamental frequency of the sounds emitted by the horn. To the sound box adjoins a funnel, the cross section of which is between the connection to the resonance body and the opening of the funnel to the air changes continuously. This increases the cross-sectional area of the signal horn, which in turn provides the resistance for the emitted tones of the signal horn increased, usually the funnel consists of two parts, namely a conical part and from an exponential part.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Signalhörner, ausgehend von denen der beschriebenen Art zu bauen, die relativ wenig Raum einnehmen und die gleichwohl alle Qualitäten der Signalhörner mit größerem Volumen aufweisen. Insbesondere soll das Signalhorn eine genügend große Klangkraft, eine gute akustische Qualität sowie bei einer bestimmten Grundfrequenz ein harmonisch reiches Frequenzspektrum aufweisen.The invention is based on the object of signal horns, building on the basis of those of the type described, which take up relatively little space and which nevertheless have all the qualities of the signal horns with a larger volume. In particular, that should Signal horn has a sufficiently large sound power, good acoustic quality and a certain fundamental frequency have a harmoniously rich frequency spectrum.

Diese Aufgabe ist mit einem Signalhorn nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Verhältnis zwischen der freien Membranfläche und der Querschnittsfläche des Resonanzkörpers etwa 34 beträgt.This object is achieved with a horn according to the invention in that the ratio between the free membrane area and the cross-sectional area of the resonance body is about 34.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung ist im wesentlichen ein Grundmaß für die Abmessung der Druckkammer gegeben. Für die Druckkammer des erfindungsgemäßen Signalhornes ist es dabei vorteilhaft, wenn das Verhältnis zwischen dem Quadrat der Querschnittsfläche des Resonanzkörpers und dem Volumen der Druckkammer annähernd 0,15 beträgt. Es wurde nämlich gefunden, daß die Einhaltung dieses Verhältnisses eine gute akustische Kraft, eine bestimmte gewünschte Grundfrequenz und ein reiches harmonisches Frequenzspektrum zur Folge hat.This inventive design is essentially a basic dimension for the dimension of the Given pressure chamber. For the pressure chamber of the horn according to the invention, it is advantageous to when the ratio between the square of the cross-sectional area of the sound box and the Volume of the pressure chamber is approximately 0.15. It has been found that compliance with this Ratio a good acoustic power, a certain desired fundamental frequency and a rich one harmonic frequency spectrum.

Weiterhin wurde gefunden, daß ein optimaler Resonanzkörper dann erreicht wird, wenn das Verhältnis zwischen der Wellenlänge für die gewünschte Grundfrequenz und der Länge des Resonanzkörpers annähernd 3,5 beträgt.Furthermore, it has been found that an optimal resonance body is achieved when the ratio between the wavelength for the desired fundamental frequency and the length of the resonance body is approximately 3.5.

Für ein verbessertes Funktionieren des Signalhornes ist es weiterhin vorteilhaft, daß das Verhältnis zwischen der Differenz aus dem maximalen Querschnitt des konischen Trichters und der Querschnittsfläche des Resonanzkorpers multipliziert mit der Grundfrequenz /₀ und der Länge des konischen Trichters bei einer Tieftonhupe annähernd 0,9 und bei einer Hochtonhupe annähernd :,1 zu betragen hat.For an improved functioning of the signal horn it is furthermore advantageous that the ratio between the difference between the maximum cross section of the conical funnel and the cross-sectional area of the resonance body multiplied by the fundamental frequency / ₀ and the length of the conical horn for a low-frequency horn is approximately 0.9 and at of a high-frequency horn is approximately: .1.

Vorteilhaft sollte das Verhältnis zwischen der fläche gerichtet ist und die Druckkammer begrenzt, eine relativ große Fläche S₁ (Fig. 4) auf. An sie schließt sich die Druckkammer mit einem Volumen V₂ an. Der daran anschließende Resonanzkörper besitzt eine QuerschnittsflächeS₂ sowie eine Länge/,. Der Resonanzkörpei' geht über ia den konischen Teil 8 mit einer Länge /₂, mit einem minimalen Querschnitt S₂ und mit einem maximalen Querschnitt S₃. Der öffnungswinkel des konischen Trichters sei mit L> beThe ratio between the area directed and the pressure chamber should advantageously have a relatively large area S ₁ (FIG. 4). It is followed by the pressure chamber with a volume V ₂ . The adjoining resonance body has a cross-sectional area S ₂ and a length /,. The resonance body generally passes over the conical part 8 with a length / ₂ , with a minimum cross section S ₂ and with a maximum cross section S ₃ . Let the opening angle of the conical funnel be with L> be

Wellenlänge der gewünschten Grundfrequenz /₀ und io zeichnet.Draws the wavelength of the desired fundamental frequency / ₀ and io.

der Länge des Exponer.tialtrichters bei einer Tieftonhupe annähernd 17 und bei einer Hochtonhupe annähernd 14 betragen.the length of the exponer.tial funnel with a bass horn approximately 17 and with a tweeter approximately 14.

Der Exponentialtrichter ist vorteilhaft dadurch bestimmt, daß das Verhältnis zwischen der öffnungsfläche des Expcnentialtrichters und dem maximalen Querschnitt des konischen Trichters annähernd 11,6 beträgt.The exponential funnel is advantageously determined in that the ratio between the opening area of the exponential funnel and the maximum cross section of the conical funnel approximately 11.6 amounts to.

Alle diese Werte bzw. Koeffizienten sind Annäherungswerte, von denen um ± 10% abgewichen werden kann.All these values or coefficients are approximate values, which can deviate by ± 10%.

Da einerseits die Abmessungen des Signalhornes mit Schneckentrichter und infolgedessen andererseits die Abstrahlung nach außen gering sind, wird ein besserer Wirkungsgrad dann erzielt, wenn die Schwingungsgeschwindigkeit der Membran vergrößert wird. Im Grunde ist nämlich die sich erfindungsgemäß ergebende große Membran bisher nur bei Hörnern mit geradem Trichter verwendbar. Da außerdem die Der Exponentialteil 7 des Trichtere hat eine Länge /-, und eine Querschnitts- bzw. öffnungsfläche S₁.Since, on the one hand, the dimensions of the signal horn with the screw funnel and, consequently, on the other hand, the radiation to the outside are small, a better degree of efficiency is achieved if the vibration speed of the membrane is increased. Basically, the large membrane obtained according to the invention has so far only been used in horns with a straight funnel. Since the exponential part 7 of the funnel has a length / -, and a cross-sectional or opening area S ₁ .

Mit η sei die Glockenkonstante des Exponentniltrichters bezeichnet. Let η be the bell constant of the exponential funnel.

Die Werte Ω und «1 stehen im Zusammenhang mit den direkt meßbaren Größen des Signalhornes. Diese sind S₃, Si, I₂ und S₂, wobeiThe values Ω and «1 are related to the directly measurable sizes of the horn. These are S ₃ , Si, I ₂ and S ₂ , where

-S,
Γ -S,
Γ

undand

S₃"S ₃ "

Um eine optimale akustische Kraft bei einer bestimmte:» Gnindfrequenz und einem harmonischTo achieve an optimal acoustic power at a certain: »Gnind frequency and a harmonic

_{ιιιιν &} reichen Frequenzspektrum zu erhalten, ist die Druck-Grundfrequenz des erfindungsgemäßen Signalhornes 30 kammer des Signalhornes nach bestimmten Maßen analog zur Grundfrequenz einer wesentlich größeren zu bauen. _{To obtain ιιιιν &} rich frequency spectrum, the pressure base frequency of the horn according to the invention 30 chamber of the horn is to be built according to certain dimensions analogous to the base frequency of a much larger one.

Hupe sein soll, ist es erforderlich, den Wirkungsgrad Für die Druckkammerbemessung sind die Verhäll-If the horn is to be used, it is necessary to adjust the efficiency.

sowie die elektromagnetische Anziehungskraft auf nisse von S₁ sowie S₂ von Bedeutung,
die beweglichen Teile des elektromagnetischen Schwin- Zur Bestimmung des Resonanzkorpers wird dieas well as the electromagnetic attraction on nits of S ₁ and S ₂ of importance,
The moving parts of the electromagnetic vibration To determine the resonance body is the

gers zu erhöhen, dessen Masse und die: Mechanik 35 _Beziehung L herangezogen, wobei A₀ die Wellenlänge jedoch unverändert zu bleiben hat. Eine Erhöhung der ^fc '- 00 gers, whose mass and the: Mechanics 35 _relationship L are used, with A _0, the wavelength, however, has to remain unchanged. An increase in ^fc'- 00

Amperewindungszahl des Elektromagneten kommt auch nicht in Frage, da hierdurch eine: Erhöhung der Herstellungskosten in Kauf genommen werden müßte.The number of ampere turns of the electromagnet is also out of the question, as this results in an increase the production costs would have to be accepted.

Es wird daher in vorteilhafter Weiterbildung vorgeschlagen, den Luftspalt des elektromagnetischen Teils der Hupe zu verkleinern. Im einzelnen wird hierzuIt is therefore proposed in an advantageous development, the air gap of the electromagnetic Part of the horn to shrink. In detail, this is

ein Joch mit einem Ansatz verwendet, welches zwecks _c „. _ .a yoke used with an approach, which for the purpose of _c ". _.

Herabsetzung der magnetischen Reluktanz die Fläche 45 Annäherungswerte erreichen sollten. Die Annahedes Luftspalts vergrößert und zugleich seine Länge ver- rungswerte sind mit einer Toleranz von ± 10% einzuhalten. Reduction of the magnetic reluctance the area should reach 45 approximate values. The assumption The increased air gap and, at the same time, its length must be maintained with a tolerance of ± 10%.

der erwünschten Grundfrequenz ist.the desired fundamental frequency.

Der Trichter ist bestimmt durch die Werte — inThe funnel is determined by the values - in

seinem konischen Teil und durch a A₀ und durch SJS₃ im Exponentialteil.its conical part and through a A ₀ and through SJS ₃ in the exponential part.

Um ein optimales Funktionierung des Signalhornes zu erreichen, wurde gefunden, daß die oben angegebener. Beziehungen die nachfolgend angegebenenIn order to achieve optimal functioning of the horn, it has been found that the above. Relationships as specified below

kleinen.small ones.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß am Ausgang des Trichters eine membranähnliche Anordnung vorgesehen wird, deren Dicke kleiner ist als der hundertste Teil der Wellenlänge der Grundfrequenz /₀, durch die ohne Änderung der Tiefenfrequenzen die Einstellung eines besonderen Tones bei hohen Frequenzen erreichbar wird.Furthermore, it is advantageous that a membrane-like arrangement is provided at the exit of the funnel, the thickness of which is less than one hundredth of the wavelength of the fundamental frequency / ₀ , through which the setting of a special tone at high frequencies can be achieved without changing the bass frequencies.

Das erfindungsgemäße Signalhorn wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The horn according to the invention is illustrated below with reference to the graphic representation of an exemplary embodiment explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig 1 einen Schnitt durch den Schne:ckentrichter eines Signalhornes Tür tiefe Töne,Fig. 1 shows a section through the screw funnel of a signal horn door low tones,

F i g. 2 eine membranseitige Ansicht des Schneckentrichters nach Fig. 1,F i g. 2 shows a membrane-side view of the screw hopper according to FIG. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs Linie H-II in Fig. 2,F i g. 3 shows a section along line H-II in FIG. 2,

F i g. 4 eine lineare Abwicklung des Schneckentrichters undF i g. 4 a linear development of the screw hopper and

F i g. 5 einen Teilschnitt durch das Signalhorn.F i g. 5 shows a partial section through the horn.

Gemäß F i g. 1 bis 5 weist die Membran 6, die im Zusammenbau gegen die in F i g. 2 gezeigte Ansichts-S₂ According to FIG. 1 to 5, the membrane 6, which in the assembly against the in F i g. 2 shown view S ₂

= 34,= 34,

K,=K, =

= 3,5,= 3.5,

6060

6565 K₄. =K ₄ . =

(S₃ - S₂)Z₀ _ 0,9 für Tiefton hu pe k 1,1 Tür Hochtonhupe. (S ₃ - S ₂ ) Z ₀ _ 0.9 for bass horn k 1.1 door tweeter horn.

K = —— = K = —— =

17 Für Tieftonhupe 14 Tür Hochtonhupe,17 For bass horn 14 Door tweeter horn,

= -^= 11,6.= - ^ = 11.6.

F i g. 5 zeigt einen Teilschnitt durch das Signalhorn. Am Joch 1 sitzt ein Ansatz 2, der zur Verminderung der magnetischen Reluktanz dient. Das Joch 1 mit dem Ansatz 2 vergrößert die Fläche des Luftspaltes und verringert zugleich seine Länge. Ein Magnetkern 3 und eine Spule 4 sind fest im Inneren des Gehäuses 5 verankert. Der Anker 8 steht mit der Membran 6 in Verbindung und versetzt diese bei Beaufschlagung der Spule 4 in Schwingungen.F i g. 5 shows a partial section through the horn. At the yoke 1 sits a approach 2, the reduction the magnetic reluctance is used. The yoke 1 with the approach 2 increases the area of the air gap and at the same time reduces its length. A magnetic core 3 and a coil 4 are fixed inside the housing 5 anchored. The armature 8 is connected to the membrane 6 and moves it when it is acted upon the coil 4 in vibrations.

An Stelle des hochgezogenen Wandungsteiles 9 kann auch ein Ring aus Kunststoff vorgesehen werden, der dann der Membran 6 als Auflage dient.Instead of the raised wall part 9, a ring made of plastic can also be provided, which then serves as a support for the membrane 6.

Bei Hupen der in Rede stehenden Art ist es wichtig, ein bestimmtes Tonspektrum zu erreichen, um den Ton der Hupe bei sich ändernder Frequenz einstellen zu können, ohne dabei die niederen Frequenzen zu beeinflussen.With horns of the type in question, it is important to achieve a certain sound spectrum in order to achieve the To be able to adjust the sound of the horn when the frequency changes without changing the lower frequencies influence.

Um dieses zu erreichen, ist im Öffnungsquerschnitt S_n des Trichters eine membranähnliche Anordnung vorgesehen, deren Dicke kleiner ist als der hundertste Teil der Wellenlänge der Grundfrequenz und durch die nur die Schwingungen mit den tiefenIn order to achieve this, a membrane-like arrangement is provided in the opening cross-section S _{n of} the funnel, the thickness of which is smaller than one hundredth of the wavelength of the fundamental frequency and through which only the vibrations with the deep

ίο Frequenzen durchgelassen werden. Die membranähnliche Anordnung kann aus Plastik, z. B. Polypropylen, bestehen.ίο frequencies are allowed through. The membrane-like Arrangement can be made of plastic, e.g. B. polypropylene exist.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Claims: 2121

1. Electromagnetic horn, in particular for motor vehicles, consisting of a membrane vibrating system arranged in a housing and a screw funnel assigned to this housing, as a resonance body, characterized in that the ratio K ₁ between the free membrane area (S ₁ ) and the cross-sectional area (S ₂ ) of the Sound box is about 34.

2. Signal horn according to claim 1, characterized in that the ratio K ₂ between the square of the cross-sectional area (S ₂ ) and the volume (K ₂ ) of the pressure chamber located between the membrane surface (S ₁ ) and the resonance body is approximately 0.15.

3. Signal horn according to claim 1 and 2, characterized in that the ratio K ₃ between the wavelength (Ji ₀ ) for the desired fundamental frequency and the length (L ₁ ) of the resonance body is about 3.5.

4. Signal horn according to claims 1 to 3, characterized in that the ratio K ₄ between the difference of the largest cross section (S ₃ ) of the funnel and the cross-sectional area (S ₂ ) multiplied by the fundamental frequency (/ ") and divided by the length (L ₂ ) of the funnel is about 0.9 in the low range and about 1.1 in the high range

5. Signal horn according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the ratio K ₅ between the wavelength (/ <,) of the desired fundamental frequency and the length (L ₃ ) of the funnel in the low range about 17 and in the high range about 14 amounts to.

6. Signal horn according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the ratio between the opening _{cross-section (S 4} ) of the funnel and the cross-sectional area (S ₃ ) is approximately 11.6.

7. Signal horn according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that A yoke (1) with an extension (2) is arranged in the oscillation system on the one hand to enlarge the Air gap and on the other hand to reduce its length in order to reduce the magnetic Reluctance.

8. Signal horn according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that _{a membrane is arranged in the opening cross section (S 4} ) of the funnel, the thickness of which is kept smaller than the hundredth part of the wavelength of the fundamental frequency.