DE263071C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVl 263071 KLASSE 21 a. GRUPPE- JVl 263071 CLASS 21 a. GROUP

SIDNEY GEORGE BROWN in LONDON.SIDNEY GEORGE BROWN in LONDON.

Telephonempfänger. Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Dezember 1911 ab.Telephone receiver. Patented in the German Empire on December 17, 1911.

Die gebräuchlichen Telephonempfänger bestehen aus einem polarisierten Elektromagneten, durch dessen Wicklung die Linienströme hindurchgehen, und einer Membran aus Weicheisen, die am Umfange in geringem Abstande vom Elektromagneten gehalten wird. Änderungen in der Stärke des Linienstromes setzen die Membran und damit auch die umgebende Luftmasse in Schwingung.The common telephone receivers consist of a polarized electromagnet, the line currents pass through the winding, and a membrane made of soft iron, which is held at a small distance from the electromagnet on the circumference. Changes The strength of the line current sets the membrane and thus also the surrounding air mass in oscillation.

ίο Man hat nun, um die Ungleichheit der Schwingungsweite verschiedener Punkte einer am Umfange gehaltenen Platte zu beseitigen, vorgeschlagen, die Membran bei freier Peripherie nur im Mittelpunkte an ihrem Träger zu befestigen^; oder aber bei peripherischer Befestigungsart die Membran nachgiebig oder biegsam gegenüber ihrem Träger anzuordnen, wodurch eine kolbenartige Wirkung der Membran erzeugt wird. Man hat auch den Vorschlag gemacht, der Membran konische oder schalenförmige Gestalt zu geben. Es ist trotzdem bisher nicht gelungen, mit den bekannten Mitteln das . Leistungsvermögen der Membran in der Umwandlung von Schwingungen oder Änderungen des elektrischen Stromes in akustische Schwingungen wesentlich zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung erreicht dieses Ziel aus folgender Überlegung.ίο It has now been proposed, in order to eliminate the inequality of the oscillation amplitude of different points of a plate held on the periphery, to attach the membrane to its support only at the center point, with the periphery free ^; or in the case of peripheral fastening, the membrane can be arranged in a resilient or flexible manner with respect to its support, as a result of which the membrane has a piston-like effect. The proposal has also been made to give the membrane a conical or bowl-shaped shape. Nevertheless, it has not yet been possible to use the known means. To significantly increase the capacity of the membrane to convert vibrations or changes in the electrical current into acoustic vibrations. The present invention achieves this object by considering the following.

Damit eine Telephonmembran schwingen und ihre Schwingungen der benachbarten Luft in wirksamer Weise mitteilen kann, muß sie äußerst leicht und dünn sein, so daß die auf sie übertragenen Schwingungen mit einer großen Amplitude auf die Luft übergehen.So that a telephone membrane vibrates and its vibrations do the neighboring air can communicate effectively, it must be extremely light and thin so that the the transmitted vibrations with a large amplitude are transferred to the air.

Ist die Amplitude in dem angrenzenden Me-' dium gering und entstehen reflektierte Wellen 40 If the amplitude in the adjacent medium is low and reflected waves 40 arise

darin, wie dies bei einer schweren, dicken Membran der Fall ist, so werden die Schwingungen nicht mit voller Kraft an die benachbarte Luft abgegeben. Weiter ist es wesentlich, daß nur ein einziger Halter oder Träger, und zwar ein solcher, durch den die Schwingungen in die Membran hineingeleitet werden, verwendet wird. Jede andere Befestigung, beispielsweise der bekannte starre peripherische Verband zwischen Membran und Gehäuse, bildet einen Weg, auf dem Energie von der Membran nutzlos entweichen kann. Weiter ist es wesentlich, daß der Membranträger auf einem Teile angeordnet wird, von dem aus die vom Träger auf die Membran übertragene Schwingungsenergie sich gleichförmig durch die Substanz der Membran ausbreiten kann; auch muß die Membran, obschon leicht und dünn, gleichwohl von starrer Beschaffenheit sein, da sonst die absorbierte Energie sich in nutzlosen und unkontrollierbaren Bewegungen darin verliert. in it, as is the case with a heavy, thick membrane, so are the vibrations not released into the neighboring air with full force. It is also essential that only a single holder or carrier, namely one through which the vibrations are fed into the membrane is used. Any other attachment, for example the well-known rigid peripheral bandage between membrane and housing, forms a path for energy from the membrane to escape uselessly. Next is it is essential that the membrane support is arranged on a part from which the vibrational energy transmitted from the carrier to the membrane is uniformly distributed through the Substance of the membrane can spread; the membrane, although light and thin, must nevertheless be of a rigid nature, otherwise the absorbed energy turns into useless and loses uncontrollable movements in it.

Gemäß vorliegender Erfindung ist dementsprechend die Membran des Empfängers unter Verwendung von an sich bekannten Mitteln so gestaltet und angeordnet, daß die vorstehend aufgezählten Bedingungen darin erfüllt sind. Sie besteht aus einem leichten Stoff, wie Aluminium, ist außerordentlich dünn, etwa nur 0,0635 mm stark. Man erhält eine Vorstellung von der Feinheit dieser Membran, wenn man sieht, wie sie beim Fallenlassen nicht wie ein Metall platt zu Boden fällt, sondern langsam oder flatternd niedergeht. Die Membran ist weiter von eigenartiger Gestalt, um Starrheit zu gewinnen, und zwar vorzugsweise konisch,According to the present invention, the membrane of the receiver is accordingly under Using known means designed and arranged so that the above listed conditions are met. It is made of a light material such as aluminum, is extremely thin, only about 0.0635 mm thick. One gets an idea of the delicacy of this membrane if one sees how when it is dropped it does not fall flat to the ground like a metal, but slowly or goes down fluttering. The membrane is also of a peculiar shape, for rigidity to win, preferably conical,

und wird bei vollkommen freier Peripherie im Mittelpunkt getragen, kann aber auch peripherisch mit dem Gehäuse durch einen feinen nachgiebigen Kranz aus einem zarten Material verbunden sein, das Energieäußerun-• gen weder stört noch nutzlos entweichen läßt.and is worn in the center when the periphery is completely free, but can also peripheral to the case by a fine, yielding wreath of a delicate Be connected to material that neither interferes with expressions of energy nor lets them escape uselessly.

Die Membran ist am besten in der Mitte stärker und verdünnt sich allmählich gegen den Umfang hin, so daß die der Mitte zugeführte Schwingungsenergie im Medium der Membran bereits ganz oder fast ganz aufgegangen ist, ehe die Schwingungen den Umfang der Membran erreichen können. Auf diese Weise ergibt die Übertragung der Schwingungsenergie in die Membranmasse und ihr Übergang in die umgebende Luft eine Höchstwirkung. Infolge der geringen Schwere der Membran ist ihr Trägheitsmoment nur gering und ihre Empfindlichkeit auf übertragene Schwingungen daher groß.The membrane is preferably stronger in the middle and gradually thins towards it the circumference, so that the vibrational energy supplied to the center in the medium of Membrane has already opened completely or almost completely before the vibrations reach the extent the membrane can reach. In this way the transmission of the vibrational energy results in the membrane mass and its transition into the surrounding air a maximum effect. As a result of the low severity of the Membrane, their moment of inertia is low and their sensitivity to transmitted Vibrations therefore great.

Wird die Membran aus einem Metall, wie Aluminium, hergestellt, so kann man von einer Scheibe ausgehen und diese Scheibe vom Rande her gegen die Mitte hin durch Pressen oder Drücken in die konische Form bringen, wobei dann zugleich die Dicke der Scheibe vom Rande gegen die Mitte hin wächst. Man kann auch mehrere Scheiben von verschiedenen Durchmessern zusammenlegen. Die Starrheit oder Steifheit des Gebildes läßt sich daneben durch radiale Rippen oder Wellungen erhöhen.If the membrane is made of a metal such as aluminum, one can use a Go out the disc and press this disc from the edge towards the center or pressing into the conical shape, then at the same time the thickness of the disc grows from the edge towards the middle. You can also have multiple slices of different Combine diameters. The rigidity or stiffness of the structure can be different increase with radial ribs or corrugations.

Die Membran wird, wie gesagt, in der MitteThe membrane is, as I said, in the middle

mit dem schwingenden Organe oder Anker verbunden, der auf Änderungen des Stromes in der Wicklung anspricht. Dieses Organ kann aus einem nachgiebigen Stäbchen oder Streifen magnetischen Metalles bestehen, der mit einer Aussparung versehen wird. Die Membran wird zweckmäßig mit ihrer Mitte auf dem Metallstäbchen in einem solchen Abstande von dessen freiem Ende befestigt, daß sie nicht achsial, sondern exzentrisch zum Kern, durch den die Ströme gehen, liegt.connected to the vibrating organ or armature, responding to changes in the current responds in the winding. This organ can consist of a resilient rod or strip consist of magnetic metal, which is provided with a recess. The membrane is expedient with their center on the metal rod at such a distance of whose free end is attached so that it is not axially but eccentrically to the core, through that the rivers go, lies.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Art des Luftraumes über der Membranfläche, aus dem die Luftwellen durch eine öffnung in der Hörschale nach außen gelangen. Bisher hat man das in Bewegung gesetzte Luftvolumen und die Änderungen des Luftdruckes für die Erzeugung einer günstigsten Übertragung nicht weiter beachtet. Die Ausmaße der Hörschale und deren Hohlraum als unveränderliche Faktoren angenommen, so müssen doch bestimmte Beziehungen zwischen ihnen und der Größe der Membran, der Art der Luftdruckänderungen und des in Bewegung zu setzenden Luftvolumens bestehen, wenn eine Tonwiedergabe von höchster Stärke und die gehörige Übertragung der Töne auf das Trommelfell erzielt werden soll. Daher wird bei dem neuen Empfänger in Fällen, wo solches erwünscht ist, der Freiraum zwischen Membran und Hörschale verringert, so daß er kleiner ist wie bei einer konischen oder schalenförmigen Membran mit ebener Hörplatte, und zwar in der Weise, daß die ebene Innenfläche der letzteren der Gegenfläche der Membran entsprechend gestaltet wird. Beispielsweise soll bei konischer Membran die Innenfläche der Hördeckplatte ebenfalls konisch geformt werden. In Vergleichsversuchen hat sich ergeben, daß bei einem Empfänger dieser neuen Art eine sechsmal so große Energieübertragung von der Membran zur anliegenden Luft erreicht werden kann wie bei gewöhnlichen bekannten Empfängern. Another important point is the type of air space above the membrane surface which the air waves get to the outside through an opening in the ear cup. So far has the volume of air set in motion and the changes in air pressure for the Generation of a cheapest transfer not considered further. The dimensions of the ear cup and their cavity is assumed to be unchangeable factors, but certain must be Relationships between them and the size of the membrane, the nature of changes in air pressure and the volume of air to be set in motion, if a sound reproduction of the highest strength and the appropriate transmission exist the sounds to be achieved on the eardrum. Therefore, with the new recipient in cases where this is desired, the space between the membrane and the ear cup reduced so that it is smaller than a conical or cup-shaped membrane with a flat audio plate, in such a way that the flat inner surface of the latter the opposite surface of the membrane is designed accordingly. For example, with conical Membrane the inner surface of the Hördeckplatte are also conically shaped. In comparative tests it has been found that with a receiver of this new kind a six times as much energy transfer from the Membrane to the adjacent air can be achieved as with ordinary known receivers.

In der beiliegenden Zeichnung istIn the accompanying drawing is

Fig. ι eine Ansicht des neuen Empfängers mit entfernter Hörschale.Fig. Ι a view of the new receiver with the earpiece removed.

Fig. 2 ist ein Schnitt des Empfängers mit aufsitzender Hörschale. Dieser Empfänger, in Kapsel- oder Uhrform, hat eine solche Bemessung seiner Teile, exzentrische Lage der Membran zum Kern, Größe und Form des Luftraumes zwischen Membran und Hörschale, daß er für nahen Ohrgebrauch ganz besonders wirksam ist, .insbesondere auch infolge des Verhältnisses der Konstruktionsmaße, namentlich des Durchmessers der Membran zum Durchmesser des Trommelfelles und zum Rauminhalt der Ohrmuschel. Sollen die empfangenen Töne mehr in den Raum hinausschallen, so wird man einen Empfänger größerer Bemessung wählen. DieFig. 2 is a section of the receiver with the earpiece on it. This recipient, in Capsule or clock shape, has such a dimensioning of its parts, the eccentric position of the Membrane to the core, size and shape of the air space between the membrane and ear cup, that it is especially suitable for close ear use is effective, in particular as a result of the ratio of the construction dimensions, in particular the diameter of the membrane to the diameter of the eardrum and the volume the auricle. If the received sounds are to echo more into the room, one becomes a receiver of larger dimensions Select. the

Fig. 3 und 4 verbildlichen besondere Konstruktionseinzelheiten, und die3 and 4 illustrate particular construction details, and the

Fig. 5, 6 und 7 stellen in Schnitten und Ansicht eine andere Ausführungsform des Empfängers dar.Figures 5, 6 and 7 illustrate, in section and elevation, another embodiment of the receiver represent.

Fig. 8 und 9 veranschaulichen im Schnitt und in Ansicht eine weitere Ausführung des Empfängers in Rohrform, die8 and 9 illustrate, in section and in view, a further embodiment of the Tube shaped receiver, the

Fig. 10 und 11 eine solche für bekannte Sonderzwecke. FIGS. 10 and 11 show one for known special purposes.

In den Fig. 1 und 2 ist A das Gehäuse und B die Hörschale oder der Deckel. Das Metallstäbchen E wird durch zwei Einstellschrauben E² über der Brücke E¹ am Gehäuse befestigt. N und S bezeichnen die Pole des polarisierten Elektromagneten mit rechtwinklig angesetzten Endstücken von L-Form, die die Kerne D bilden und mit der Wicklung C versehen sind. E³ ist eine Aussparung des Stäbchens E zum Zwecke der Federung und Gewichtserleichterung. Es hat sich aus Versuchen ergeben, daß eine passende freie Periode für das Stäbchen zwischen 800 und 1200 liegt. Die Einstellung des Stäbchens gegen den Kern D kann durch Zwischenlegen einiger Papierstreifen oder mittels einer Stellschraube D¹ (Fig. 3) bewirkt werden. Letztere kann eine Gold- oder Platinspitze haben, so daß sie inIn Figs. 1 and 2, A is the housing and B is the earpiece or cover. The metal rod E is attached to the housing by two adjusting screws E ² over the bridge E ^1. N and S denote the poles of the polarized electromagnet with L-shaped end pieces at right angles, which form the cores D and are provided with the winding C. E ³ is a recess in the rod E for the purpose of suspension and weight reduction. Experiments have shown that a suitable free period for the rod is between 800 and 1200. The adjustment of the rod against the core D can be effected by inserting a few strips of paper or by means of an adjusting screw D ¹ (Fig. 3). The latter can have a gold or platinum tip so that it can be used in

Vereinigung mit dem Stäbchen E als Stromschließer in einem parallel zur Wicklung C geschalteten Stromkreise dient. Auf diese Weise läßt sich jede Beschädigung des Permanentmagnetismus des Kernes D durch einen die Wicklung C passierenden, ungewöhnlich starken Strom verhüten, da durch das Schließen des Nebenschluß Stromkreises bei Berührung des Stäbchens E mit der Stellschraube Z?¹ derCombination with the rod E serves as a circuit breaker in a circuit connected in parallel to winding C. In this way, any damage to the permanent magnetism of the core D by an unusually strong current passing through the winding C can be prevented, since the closing of the shunt circuit when the rod E touches the adjusting screw Z? ^{1 of} the

ίο Strom von der Wicklung C abgelenkt wird.ίο current is diverted from winding C.

F ist eine leichte Aluminiummembran von konischer Form. Mit der Mitte ist sie auf dem Stäbchen E an einem Punkte exzentrisch zur Kernachse, und zwar zwischen Kernachse und den Befestigungsschrauben E² befestigt. Man kann für jedes Stäbchen durch Versuche mittels Stethoskop und einer verschiebbaren Membran den günstigsten Befestigungspunkt ermitteln. F is a light aluminum cone shaped cone. In the middle it is attached to the rod E at a point eccentric to the core axis, namely between the core axis and the fastening screws E ² . The most favorable attachment point can be determined for each stick by experiments using a stethoscope and a movable membrane.

Die Membran F ist so groß, daß ihr Rand entweder gegen das Gehäuse oder einen Zwischenreif o. dgl. anliegt. Ist ein breiterer Abstand vorhanden, so kann man als nachgiebige Verbindung einen feinen Ring F¹ aus Papier (von nur 0,0085 ^mm Stärke), Glimmer, Metall, Seide ο·. dgl. einordnen, der keinen besonderen Druck auf die Membran ausübt. Dieser feine Flachring F¹ kann durch ein Klebmittel mit der Membran und der Gehäusewand bzw. einem Zwischenreifen verbunden werden. Flüssiges Kollodium kann zweckmäßig als Klebmittel benutzt werden, zumal, wenn auch der Ring selbst aus Kollodium besteht, d. h. aus einem feinen Kollodiumfilm hergestellt ist, den man beispielsweise durch Ausgießen flüssigen Kollodiums auf eine Glasplatte mit nachfolgender Trocknung gewinnen kann. In jedem Falle soll der Raum zu beiden Seiten der Membran in zwei Abteile getrennt gehalten werden.The membrane F is so large that its edge rests either against the housing or an intermediate hoop or the like. If there is a wider distance, a flexible connection can be a fine ring F ¹ made of paper (only 0.0085 ^mm thick), mica, metal, silk ο ·. Like. Classify that does not exert any particular pressure on the membrane. This fine flat ring F ¹ can be connected to the membrane and the housing wall or an intermediate tire by means of an adhesive. Liquid collodion can expediently be used as an adhesive, especially if the ring itself consists of collodion, ie is made of a fine collodion film that can be obtained, for example, by pouring liquid collodion onto a glass plate with subsequent drying. In any case, the space on both sides of the membrane should be kept separate in two compartments.

Infolge des außerordentlich geringen Gewichtes und der periphere sehen Freiheit besitzt die Membran ein hohes Ansprechvermögen für die Bewegungen des Stäbchens E und schwingt als ein Ganzes mit.As a result of the extremely low weight and the peripheral freedom, the membrane has a high responsiveness for the movements of the rod E and resonates as a whole.

Das Stäbchen hat nicht die Funktion, die Luft in Bewegung zu setzen, sondern nur die, die Membran zu tragen und ihr Bewegung zu erteilen; es besitzt in sich, infolge der Aus sparung E^s, die Fähigkeit zu schwingen und dient bei der Ausführung nach Fig. ι und 2 überdies dazu, den magnetischen Kreis zu schließen. Die Membran selbst bildet dagegen keinen Teil dieses Kreises. Die Innenfläche der Hörschale B ist der Membranform entsprechend konisch gestaltet, und ihr Abstand von der Membran ist nur so groß, als der erforderliche Freiraum zwischen den Teilen benötigt. Die Querschnittgröße der Schallöffnungen in der Schale B ist in einem angemessenen Verhältnis zum Freiraum zu wählen.The function of the rod is not to set the air in motion, but only to carry the membrane and to give it movement; It has in itself, as a result of the recess E ^s , the ability to oscillate and is also used in the embodiment according to Fig. ι and 2 to close the magnetic circuit. The membrane itself, on the other hand, does not form part of this circle. The inner surface of the ear cup B is conical in shape to match the membrane shape, and its distance from the membrane is only as large as the required free space between the parts. The cross-sectional size of the sound openings in shell B is to be selected in an appropriate ratio to the free space.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist der iV-Pol von einem ringförmigen S-PoI umgeben. Im ringförmigen Zwischenraum der Pole hängt am Stäbchen E ein zylindrischer Korb mit der Wicklung C. Änderungen in der Stärke des durch die Wicklung gehenden Stromes erteilen der Wicklung achsiale Bewegung, so daß das Stäbchen E und damit die Membran F schwingt. Hier beeinflussen die Bewegungen des Stäbchens E kaum das magnetische Feld zwischen den Polen und den Elektromagneten. In the embodiment according to FIG. 4, the iV pole is surrounded by an annular S-PoI. In the annular space between the poles, a cylindrical basket with the winding C hangs on the rod E. Changes in the strength of the current flowing through the winding cause the winding to move axially, so that the rod E and thus the membrane F oscillate. Here the movements of the rod E hardly influence the magnetic field between the poles and the electromagnets.

Die Ausführung nach· Fig. 5 bis 7 ist der nach Fig. 1 und 2 ähnlich, nur sind die Pole des Elektromagneten und damit die Wicklung C seitlich zum Stäbchen E angeordnet. Der Anschlag D¹ begrenzt dessen Bewegung.The embodiment according to FIGS. 5 to 7 is similar to that according to FIGS. 1 and 2, only the poles of the electromagnet and thus the winding C are arranged laterally to the rod E. The stop D ¹ limits its movement.

Bei der Rohrform des Empfängers nach Fig. 8 und 9 ist ebenfalls die Membran F exzentrisch zu den Wicklungen C auf dem Stabchen E befestigt.In the tubular shape of the receiver according to FIGS. 8 and 9, the membrane F is also fastened eccentrically to the windings C on the rod E.

In der Ausführung nach Fig. 10 und 11 ist der U-förmige Magnet nicht senkrecht, sondern wagerecht im Gehäuse angeordnet. Das schwingende Stäbchen E ruht mit Einschnitten auf Blattfedern £⁴, die in den Stücken E⁵ befestigt sind. Hier dienen die Blattfedern 2?^δ als federndes Gelenk für das Bewegungsspiel des Stäbchens E mit der Membran, die auf dem einwärts gerichteten Ende E⁶ des Stabchens sitzt.In the embodiment according to FIGS. 10 and 11, the U-shaped magnet is not arranged vertically, but horizontally in the housing. The vibrating rod E rests with incisions on leaf springs £ ⁴ , which are fastened in the pieces E ^5. Here are the leaf springs 2? ^δ as a resilient joint for the play of movement of the rod E with the membrane, which sits on the inwardly directed end E ^{6 of} the rod.

Claims

PATENT CLAIM:

Telephone receiver, characterized in that for the purpose of proper absorption of the vibrational energy on the part of the membrane, the membrane is made of metal and is arranged in a known manner centrally on the vibrating body (rod E) , and the conical shape of the membrane, known per se, for the effective propagation of the absorbed energy of the membrane is expediently given a thickness tapering towards the edge, whereby, in order to avoid energy loss due to the transfer of energy from the membrane into the housing, the membrane circumference is left exposed or only connected to the housing by means of a fine annular membrane made of paper or collodion film and a effective transmission of the vibrational energy of the air over the membrane to the air outside the housing is mediated by the conical design of the inner surface of the earpiece (B) according to the shape of the membrane.

1 sheet of drawings.