DE3629093A1 - Piezokeramischer schallwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen piezokeramischen Schallwandler mit einer Metallmembran, die in ihrer Mitte eine Keramikscheibe trägt, und mit einem an dem Außenumfang der Membran angespritzten Tragring.

Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines piezo­ keramischen Schallwandlers wird der Außenumfang der eine Keramikscheibe tragenden Metallmembran zwischen die beiden konzentrisch zusammenzufügenden Teile eines aus Kunststoff bestehenden Tragrings eingelegt, und diese werden mitein­ ander ultraschallverschweißt. Bei dieser Ausführungsform hat sich allerdings gezeigt, daß die lediglich punktweise Verbindung der beiden Tragringelemente ein Mitschwingen der Metallmembran an den Stellen, die nicht miteinander ultraschallverschweißt sind, zuläßt. Diese Störquelle wird bei einem anderen Schallwandler allerdings dadurch vermieden, daß die Membran an dem Tragring mit einem Silikonkleber od.dgl. angeklebt wird. Diese Herstellung erweist sich je­ doch - zumal es sich bei einem piezokeramischen Schallwandler um einen Massenartikel handelt - als zu aufwendig. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Tragring deshalb an die Metallmembran angespritzt. Obwohl diese kostengünstig hergestellten piezokeramischen Schallwandler sowohl einen großen Schwingungsfrequenzbereich aufweisen als auch den Präzisionsanforderungen genügen, läßt sich auch hier ein nachteiliger Nebeneffekt erkennen. Bei dem Abkühlvor­ gang des Kunststoffringes werden nämlich beträchtliche Schrumpfspannungen erzeugt, die die Metallmembran in eine Richtung vorwölben. Wird nun die Metallmembran beispiels­ weise durch äußere Einflüsse in die andere Richtung ge­ wölbt, so entstehen unerwünschte Töne, die sich sehr störend auf die Wiedergabe der Töne durch den Schallwand­ ler auswirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen piezokera­ mischen Schallwandler der eingangs genannten Art so auszu­ gestalten, daß er spannungsfrei ist und eine verbesserte Wiedergabequalität von Sprache und Tonfolgen unter kosten­ günstigen Herstellungsbedingungen und unter gleichzeitiger Erhaltung eines großen Schwingungsfrequenzbereiches ermög­ licht wird. Die Lösung dieses Problems sieht die Erfindung darin, daß die Metallmembran in Abstand von dem Tragring wenigstens eine konzentrische ringförmige Rinne aufweist.

Durch diese Maßnahme werden die bei der Abkühlung des aus Kunststoff bestehenden Trag- bzw. Montagerings auf die Mem­ bran übertragenen Schrumpfverspannungen in den Bereich der Metallmembran zwischen der jeweils äußersten Rinne und dem besagten Tragring verlagert, so daß das Gebiet innerhalb der vorhandenen äußersten Rinne entspannt wird. Zudem erhält die Metallmembran insgesamt durch die ringförmig ausgebildeten Rinnen eine höhere Aussteifung.

In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Rinne/n nach dem Anspritzen des Tragrings in die Metall­ membran eingeprägt ist/sind, um so zum einen eine extrem ein­ fache und zugleich kostengünstige Fertigung zu erreichen. Zum anderen ist es auf diese Art und Weise im Zusammenwirken mit der Verlagerung der herstellungsbedingten Spannungen in Außenrandgebiete der Metallmembran möglich, auftretende Fre­ quenzspitzen abzubauen und die gewünschte einheitliche Fre­ quenzbandbreite auf überaus einfache Weise zu erzielen.

Schließlich liegt es weiter im Rahmen der Erfindung, daß die Prägung der konzentrischen ringförmigen Rinnen unter­ schiedlich tief und - bei Anwendung mehrerer Rinnen - der Abstand dieser Rinnen zueinander bzw. zu dem Tragring unter­ schiedlich groß ist, woraus sich eine beachtliche Spannweite von Einstellmöglichkeiten für den Signalgeber ergeben.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevor­ zugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des Schallwandlers und

Fig. 2 eine andere Ausführungsform in perspektivischer Dar­ stellung.

Der Schallwandler 1 nach Fig. 1 weist eine kreisförmige Metallmembran 2 auf, in deren Mitte konzentrisch ein ebenfalls kreisförmiges dünnes Keramikplättchen 3 angeordnet ist. In die Membran 2 ist eine ringförmige rinnenartige Einprägung 4 eingebracht. Die Rinne 4 befindet sich in dem bei dieser Ausführungsform vergleichsweise großen Abstand 5 vom Außenum­ fang 7 der Metallmembran 2. Diese Anordnung ist lediglich bei­ spielhaft. Die Rinne 4 kann selbstverständlich auch weiter außen liegen, und zwar bis etwa unmittelbar an der Innenkante 8 des die Membran 2 aufnehmenden Tragrings 9. Dieser Tragring 9 besteht aus Kunststoff und ist im Wege des Spritzgießens an den Außenumfang der Metallmembran 2 angeformt. Der Durchmesser des Keramikplättchens 3 entspricht bei der Ausführungsform nach Fig. 1 etwa demjenigen des Innenrandes der eingeprägten Rinne 4.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht im Grundprinzip derjenigen nach Fig. 1. Nur weist hier die das Metallplätt­ chen 3 tragende Metallbran 2 zwei im Abstand 10 voneinander angeordnete Rinnen 4 auf.

In beiden Fällen sind die Rinnen 4 nach dem Anspritzen des Tragrings 9 an die Metallmembran 2 in diese eingeprägt worden. Auf diese Weise werden die beim Schrumpfen des Kunststoffes des angespritzten Tragrings 9 auftretenden Verspannungen aus der Membran genommen, so daß diese voll funktionsfähig ist und eine einwandfreie Tonwiedergabe gewährleisten kann.

Claims (4)

1. Piezokeramischer Schallwandler mit einer Metallmembran, die in ihrer Mitte eine Keramikscheibe trägt, und mit einem an dem Außenumfang der Membran angespritzten Trag­ ring, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran (2) in Abstand von dem Tragring (9) wenigstens eine konzen­ trische ringförmige Rinne (4) aufweist.

2. Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (4) nach dem Anspritzen des Tragrings in die Metallmembran (2) eingeprägt ist.

3. Schallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Prägung der Rinnen (4) unterschiedlich tief ist.

4. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (5) der Rinne (4) vom Tragring (9) oder der Abstand (10) mehrerer Rinnen (4) voneinander unterschiedlich groß ist.