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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Signalhorn,
das insbesondere für
die Verwendung in Kraftwagen und Kraftfahrzeugen im allgemeinen
geeignet ist.
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Die
bekannten elektromagnetischen Signalgeber haben einen Schallwellengenerator,
der als Antriebseinheit bezeichnet wird und mit einem akustischen
Verstärker
verbunden ist, der im allgemeinen aus einem trompetenförmigen Verstärkungskanal
besteht. Im Einzelnen hat die Antriebseinheit einen Elektromagneten,
der dazu dient, eine Membran bei einer vorbestimmten Frequenz in
Schwingung zu versetzen, wobei diese Membran sich alternierend bewegt
und dabei eine Schallwelle erzeugt, die in Richtung des Verstärkungskanals
geleitet wird. Der Verstärkungskanal
ist im allgemeinen schneckenförmig
gewunden, um die Gesamtabmessung des Signalhorns zu begrenzen; der
Kanal hat dabei einen ersten Längenabschnitt
mit im wesentlichen konstantem Querschnitt und einer Eintrittsöffnung für das Tonsignal,
welches durch die schwingende Membran erzeugt wird, und einen zweiten
Längsabschnitt
mit variablem Querschnitt mit exponentiell konischem Verlauf, der
in eine Austrittsöffnung
für das
verstärkte
Tonsignal mündet.
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Im
Betrieb versetzt die elektromagnetische Antriebseinheit bei jeder
Betätigung
des akustischen Signalgebers die Membran in Schwingung, wodurch
Schallwellen erzeugt werden, die durch den gesamten Verstärkungskanal
verlaufen und diesen verstärkt
verlassen. Der Verstärkungskanal
verhält
sich dabei wie ein selektiver Akustikverstärker, dessen Durchlassbereich
zu den Frequenzen zentriert ist, welche vom menschlichen Ohr besser
gehört
werden können.
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Wie
bereits erwähnt,
sind diese akustischen Signalgeber für den Einsatz in Kraftfahrzeugen
bestimmt und werden im allgemeinen einzeln oder paarweise im Motorraum
angebracht.
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Signalhörner verschiedenster
Ausbildungen sind im Handel erhältlich
und werden in drei Kategorien entsprechend ihrer Größe unterteilt:
kleine Größen oder
Minihörner
mit einem Druchmesser von 80 mm, mittlere Größen mit einem Durchmesser von
90 mm und mittelgroße
Hörner
mit einem Durchmesser von 100 mm, wobei letztere aufgrund ihrer
Kosten und ihrer Abmessungen fast nur für Lastkraftwagen Verwendung
finden.
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Die
akustischen Leistungen hinsichtlich des Schallpegels dieser Signalgeber
sind proportional zu den Abmessungen sowohl der Antriebseinheit
als auch des Verstärkungskanals.
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GB-A
1 351 494 beschreibt einen verbesserten elektroakustischen Signalgeber
mit einer besonderen Ausbildung der Querschnittsfläche des
Resonanzrohres, der Mündungsfläche des
exponentiellen Abschnittes des Horns und der axialen Länge des
konischen Teils des Horns. Dies alles dient zur Minimierung der
Größe des Signalgebers,
ohne dessen Tonstärke
zu verringern.
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Die
Notwendigkeit, in einem Kraftfahrzeug den Platz zu optimieren und
die Abmessungen jedes Bauteils zu verringern, führte dazu, auch die Abmessungen
der Signalhörner
weitgehend zu verkleinern, wobei jedoch sowohl die Lautstärke als
auch die Frequenzverteilung innerhalb vorbestimmter Größen beibehalten
werden sollen, die aufgrund der Gesetze für die Zulassung der Kraftfahrzeuge
notwendig sind.
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Ein
erster Nachteil der bekannten Signalgeber beruht darauf, dass durch
die Verringerung der Abmessungen des Horns auch die Schalldruckpegel,
die von dem Horn erzeugt werden, erheblich abgesenkt werden und
oftmals nicht die Mindestwerte erreichen, die vom Gesetz vorgeschrieben
sind, insbesondere dann, wenn sie einzeln eingebaut werden. Die
akustische Leistung dieser Signalhörner ist nämlich, wie oben erläutert, proportional
zur Abmessung sowohl der Antriebseinheit als auch des Verstärkungskanals.
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Der
genannte Nachteil wird im allgemeinen dadurch vermieden, dass die
Signalgeber paarweise eingebaut werden, wodurch jedoch sowohl die
Gesamtabmessungen der Anlage als auch die Einbaukosten verdoppelt
werden, oder dass Einzelhörner
mit größeren Abmessungen
eingebaut werden.
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Ein
weiterer Nachteil beruht auf der Tatsache, dass zum Ausgleich des
eingeschränkten
Schalldruckpegels der Konstrukteur gezwungen ist, Einbaubegrenzungen
für den
Signalgeber vorzusehen. So ist es insbesondere erforderlich, den
Signalgeber so einzubauen, dass die Ausbreitung des Schalls ohne
Reflexionen und ohne Hindernisse erfolgt, d. h. in sehr exponierten
Stellungen. Damit wird jedoch der Signalgeber anfällig für mögliche Beschädigungen
aufgrund von Spritzwasser, Steinschlag oder Schlamm.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die erläuterten
Nachteile zu vermeiden. Eine erste Aufgabe besteht dabei insbesondere
darin, ein elektromagnetisches Signalhorn zur Verfügung zu
stellen, das Abmessungen hat, die mit kleinen Signalhörnern vergleichbar
sind, jedoch eine Schallleistung erzeugen kann, die gleichwertig
mit derjenigen ist, welche Signalhörner größerer Abmessungen erzeugen.
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Ein
weiteres Ziel besteht darin, einen akustischen Signalgeber anzugeben,
der geringere Herstellungskosten als bekannte Signalhörner mit
denselben Leistungen hat. Nach einer weiteren Aufgabe der Erfindung
soll der Signalgeber ohne besondere Einbaubeschränkungen installiert werden
können.
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Die
genannten Aufgaben werden durch ein elektromagnetisches Signalhorn
gelöst,
welches die hauptsächlichen
Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Es
ist von Vorteil, dass das Signalhorn gemäß der Erfindung eine akustische
Leistung erzeugt, die im Vergleich zu der akustischen Leistung bekannter
Signalhörner
gleicher Abmessungen nahezu das Doppelte beträgt. Weiter ist es vorteilhaft,
dass es mit der Erfindung möglich
ist, die Einbaukosten des Horns zu verringern, da keine besondere
Installationseinschränkungen
für das
Horn bestehen.
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Die
erläuterten
Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich im Einzelnen aus der
folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die
in nicht einschränkender
Weise an einem Beispiel erläutert
ist, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht des Signalhorns gemäß der Erfindung,
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2 eine
Draufsicht des Signalhorns der 1,
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3 in
Explosionsdarstellung einen Axialschnitt durch das Horn der 1,
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4 einen
Querschnitt durch ein Bauteil des Signalhorns der 1 und
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5 eine
Abwicklung des Bauteils der 4 in der Ebene
des Längsschnittes
durch den akustischen Verstärker.
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Das
elektromagnetische Signalhorn der vorliegenden Erfindung ist in
den 1 und 2 mit der Bezugsziffer 1 angegeben
und hat einen Schallwellengenerator 2, der mit einem akustischen Verstärker 3 verbunden
ist. Der Schallwellengenerator 2, der im Einzelnen in 3 zu
erkennen ist, hat eine schwingende Membran 4, die von einer
elektromagnetischen Antriebseinheit 5 betätigt wird,
welche aus einem Elektromagneten besteht.
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Der
akustische Verstärker 3 besteht
aus einem Kanal 6, der im Einzelnen in den 3, 4 und 5 gezeigt
und schneckenförmig
gewunden ist, von dem ein erster Abschnitt 7 einen im wesentlichen
konstanten Querschnitt 8 mit einer Eintrittsöffnung 9 für das zu
verstärkende
Tonsignal und einen zweiten Abschnitt 10 mit variablem
Querschnitt 11 hat, der einen exponentiell konischen Verlauf
hat und in eine Austrittsöffnung 12 für das verstärkte Tonsignal
mündet.
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Gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, dass das Verhältniss
zwischen der Größe des Volumens 13 in mm3, das sich aus der Positionsänderung
der schwingenden Membran 4 gemäß 3 zwischen
den beiden mit 14 bzw. 15 angegebenen Punkten
maximaler Auslenkung ergibt, und der Größe in mm3 der
Querschnittsfläche 8 des
ersten Abschnittes 7 zwischen 16 und 20 liegt und vorzugsweise
18 beträgt,
wenn jede Größe mit einer
homogenen Maßeinheit
angegeben ist.
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Insbesondere
wurde eine Erhöhung
des Schalldruckpegels bei gleichen Abmessungen von 3 dB festgestellt,
was bekanntlich einer Verdoppelung der akustischen Leistung entspricht,
die vom menschlichen Ohr aufgenommen wird.
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Eine
derartige Erhöhung
der Leistung stellt das Signalhorn vom Typ 80 mm Durchmesser, das
gemäß der Erfindung
ausgebildet ist, in die höhere
Kategorie bekannter Signalhörner,
was sich aus der nachstehenden Tabelle ablesen lässt.
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In
dieser Tabelle sind insbesondere typische Werte für die Abmessungen
A, B, C, D, E und F (vgl. die Angaben in 1 und 2)
sowie die Schallleistungen bekannter Modelle (90 und 100 mm Durchmesser) und
der Erfindung (Durchmesser 580 mm) angegeben.
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Aus
einem Vergleich dieser Daten ergibt sich, dass das Signalhorn gemäß der Erfindung
mit einem Druchmesser von 80 mm eine Schallstärke von 111 dB erzeugt, die über der
Schallleistung eines herkömmlichen
Horns mit einem Durchmesser von 90 mm und unter derjenigen eines
herkömmlichen
Horns mit einem Durchmesser von 100 mm liegt.
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Gemäß der Erfindung
liegt das Flächenverhältnis der
von der Austrittsöffnung 12 eingenommenen
Fläche
und der Querschnittsfläche 8 des
ersten Abschnittes 7 zwischen 16 und 20, vorzugsweise bei
18.
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Gemäß der Erfindung
liegt das Produkt a × b × c zwischen
60 und 75, wobei:
- a
- = der in 5 eingezeichnete
Abstand 18 in mm zwischen der Eintrittsöffnung 9 und der Austrittsöffnung 12,
- b
- = Querschnittsfläche 8 des
ersten Abschnittes 7 in mm2,
- c
- = Umkehrung der Wellenlänge der
Grundfrequenz des Tonsignals in mm.
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Das
Verhältnis
des Abstands 18 zwischen der Eintrittsöffnung 9 und der Austrittsöffnung 12 und
der Länge 19 des
ersten Abschnitts 7 liegt zwischen 1,8 und 2,2, vorzugsweise
bei 2, unter der Annahme, dass jede Größe in übereinstimmenden Maßeinheiten
angegeben ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass der Querschnitt jedes Abschnittes innerhalb
des Kanals im wesentlichen poligonal ist, wobei jedoch Ausführungsvarianten
mit kreisförmigen
Querschnitten vorgesehen werden können, deren Flächen denjenigen
eines Kanals mit Poligonquerschnitt entsprechen. Ferner können die
oben erläuterten
Gesetzmäßigkeiten
auch auf Kanäle
dieser Bauart angewandt werden, und es ist darauf hinzuweisen, dass
das Tonsignal eine Grundfrequenz zwischen 380 Hz und 530 Hz hat.
