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Akustische Signalvorrichtung Gegenstand der Erfindung ist eine akustische
Signalvorrichtung, insbesondere für Verwendung in Kraftfahrzeugen.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist im besonderen eine Signalvorrichtung,
die einen für obiges Anwendungsgebiet besonders wirkungsvollen Ton mit einem möglichst
einfachen Gesamtaufbau verbindet, um gleichzeitig eine wirtschaftliche Massenfertigung
zu ermöglichen.
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Der Ton wird durch eine am Rande eingespannte Membran erzeugt, die
mit einer zweiten, parallel zu ihr liegenden und ebenfalls am. Rande eingespannten
Membran und einer mit den Mitten beider Membranen starr verbundenen Masse, z. B.
einem Elektromagnetanker, ein einheitliches Schwingungssystem bildet. Derartige
Doppelmembrananordnungen sind an sich bekannt, auch in der Ausführungsform, daß
die Schwingungsantriebsvorrichtung,beispielsweiseElektromagnet undAnker, außerhalb
des von den beiden Membranen eingeschlossenen Raumes angeordnet ist, wodurch sich
eine für Massenfertigung besonders geeignete Bauart ergibt.
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In Signalvorrichtungen der zuletzt beschriebenen Ausführungsform werden
nun nach der Erfindung zweiverschieden starke Membranen verwendet und dadurch eine
wesentliche Steigerung der Tonwirkung erzielt, ohne daß eine Beeinträchtigung der
Einfachheit des Aufbaus oder eine Verteuerung der Fertigung eintritt. Die dünnere
und daher obertonreichere Mein. bran, im folgenden Tonmembran genannt, dient dabei
im wesentlichen "als Schallstrahler, Nvährend die zweite dickere, später als Federmembran
bezeichnete, als Verstärkungsfeder zu ersterer vorgesehen ist, um eine praktischen
Erfordernissen genügende Tonhöhe zu erreichen. Die Dicke der Membranen werden dabei
erfindungsgemäß so unterschiedlich gewählt, daß, auf gleiche Durclibiegung bezogen,
die Federkräfte der Federmembran ein Mehrfaches bis Vielfaches der Federkräfte der
Tonmembran sind.
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Dieses Prinzip der Tonerzeugung mittels einer dünnen, in sich biegungsweichen
und daher obertonreichen Membran, der weitere Federmittel als Verstärkungsfeder
in einem einheitlichen Schwingungssystem zugeordnet werden, ist gleichfalls an sich
bekannt. Seine praktische Durchführung in anderen bekannten Anordnungen mit Blattfedern
o. ä. als Verstärkungsfedern stieß jedoch entweder auf Schwierigkeiten, die in ungenügender
Dauerbetriebsfähigkeit der Verbindungsstellen der Verstärkungsfedern mit den übrigen
Teilen des Schwingungssytems lagen, oder hatte bei entsprechend sorgfältiger Durchbildung
eine Verteuerung zur Folge, die eine wirtschaftliche Massenfertigung ausschloß.
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Dadurch, daß im Anmeldungsgegenstand die einfachst mögliche Art der
Tonerzeugung mittels einer in sich obertonreichen Membran mit dem ebenfalls einfachen
Aufbau des Schwingungssystems in Doppelmembrananordnung mit außerhalb des Metnbranraumes
angeordneter Schwingungsantriebsvorrichtung
vereinigt wurde, ist
eine Signalvorrichtung geschaffen worden, die sowohl vorzügliche Tonwirkung und
Dauerbetriebsfähigkeit hat als auch den Erfordernissen wirtschaftliches Massenfertigung
entspricht. Um letztere nƒch, weiter zu verbilligen, wird vorzugsweise aer
Abstand zwischen Ton- und Federmembran so gering als möglich in der Größenordnung
von Millimetern ausgeführt, wodurch der Abstandsring zwischen den Einspannrändern
der Membranen als gestanzter Blechring oder in ähnlicher einfacher Form ausführbar
wird und beide Membranen in gemeinsamer Randeinspannung gehalten werden können.
Es hat sich gezeigt, daß trotz des so erreichbaren Mindestaufwandes an Baustoff
keine Beeinträchtigung der Tonwirkung eintritt, da auch bei so geringem Abstand
der Membranen die Doppelmernbrananordnung eine praktisch genau geradlinige Schwingungsführung
des ganzen Schwingungssystems bewirkt, dieVerwindungen der Tonmembran ausschließt
und die die Voraussetzung eines reinen Tones ist. Auch in dieser Hinsicht ist die
Anwendung einer Federmembran als Verstärkungsfeder zu einer Tonmembran jeder anderen
Anordnung mit Blattfedern o. ä. überlegen.
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Für ein anderes akustisches Gebiet, und zwar Unterwasserschallgeräte,
ist bereits ein Schwingungsgebilde bekanntgeworden, das ebenfalls zwei verschieden
starke Membranen in Doppelmembrananordnung mit geringem Abstand zeigt. Jedoch ist
hier wegen _ Aufnahme des statischen Wasserdruckes die als Schallstrahler oder -empfängerdienende
Membran die dickere, zumal es sich in diesem Fall nur um Sendung oder Empfang von
Grundtönen handelt. Außerdem sind die beiden Membranen nicht mechanisch starr miteinander
verbunden, sondern nur mittelbar durch eine zwischen ihnen liegende Flüssigkeitsschicht
gekoppelt. Eine geradlinige Schwingungsführung durch mechanisch starres Zusammenwirken
beider Membranen tritt daher nicht ein; diese bekannte Anordnung wäre daher für
das Ziel des Anmeldungsgegenstandes unbrauchbar.
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In Signalvorrichtungen mit Doppelinembranausführung nach der Erfindung
wird eine weitere Verbesserung der Tonwirkung dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß
die Federmembran mit Durchbrechungenversehenwird. Hierdurch wird eine unmittelbare
Resonanz zwischen der Tonmembran und dem hinter ihr und der Federmembran liegenden
Luftraum des Gehäuses der Signalvorrichtung ermöglicht. Wie sich gezeigt hat, genügen
hierzu mehrere kreisförmig angeordnete runde, dreieck- oder sektorförmige Löcher,
deren Gesamtfläche nur ein Bruchteil der ganzen Membran:läche zu sein braucht. Dera
rtige Durchbrechungen sind zwar bereits für ähnliche Zwecke, d. h. den Durchtritt
von Schallwellen, angewendet worden, jedoch nicht in einer als Verstärkungsfeder
dienenden Federmembran @:e@er Doppelmembrananordnung.
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.@ Bezüglich Tonstärke und Tonhöhe von -Signalvorrichtungen nach der
Erfindung ist noch auf einem anderen Wege ein Fortschritt erzielbar, und zwar dadurch,
daß erfindungsgemäß die beiden Membranen durch entsprechende Bemessung der Abstandsmittel
zwischen ihren Einspannrändern und zwischen ihren Mitten gegeneinander vorgespannt
werden. Einmal werden, wie an sich bekannt, die Obertöne der so vorgespannten Tonmembran
noch durchdringender, zweitens hat die gegenseitige Vorspannung beider Membranen,
wie der Versuch zeigt, die Wirkung, daß die Tonhöhe praktisch unabhängig von der
Schwingweite des ganzen Schwingungssystems wird, also auch beim Ein- und Ausschalten
der Signalvorrichtung konstant bleibt, und zwar auch dann, wenn die verwendeten
Membranen jede für sich eine verhältnisungleiche Federkennlinie besitzen. Durch
diese Maßnahme wird demnach erreicht, daß die Signalvorrichtung nach der Erfindung
die im praktischen Anwendungsgebiet meist gestellte Bedingung gleichbleibender Tonhöhe
erfüllt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Signalvorrichtung
nach der Erfindung dargestellt. Abb. z zeigt einen Querschnitt, Abb. a eine Draufsicht
von hinten nach Abnahme der Gehäusekappe; in der rechten Hälfte der Abb. a sind
außerdem die über der Federmembran liegenden Teile größtenteils fortgelassen. Die
Tonmembran a, in an sich bekannter Weise mit eingeprägten konzentrischen Wellen
versehen, ist mit der Federmembran b, ebenfalls vorzugsweise gewellt, zwischen den
Rändern von Flanschdeckeln c durch Schraubend eingespannt. Ihr gegenseitiger Abstand
wird am Rand durch einen Zwischenring e und in der Mitte durch Scheiben f bewirkt.
Beide Membranen sind miteinander und mit einem Elektromagnetanker g mittels eines
durchgehenden Stiftes 1a und zugehöriger Muttern fest verspannt. Der geringe Abstand
zwischen den beiden Membranen, der in Wirklichkeit noch kleiner, als in Abb. z dargestellt,
bis herunter zu etwa 1,5 mm bei einem freien Membrandurchmesser von toomm, ausgeführt
werden kann, genügt, um einpraktisch genau geradliniges Schwingen des aus den Membranen
und dein Elektromagnetanker gebildeten Schwingungssystems zu erreichen, so daß der
von der Tonmembran a durch den Schalltrichters abgegebene Ton von großer Reinheit
ist. Weitere sonst angewendete Hilfsmittel zur Schwingungsführung wie Lenkerfedern
o. ä. erübrigen sich daher.
Diese scharf geradlinige Schwingungsführung
wird auch dadurch nicht gemindert, daß erfindungsgemäß zum Zweck der Tonsteigerung
die beiden Membranen unterschiedlich ausgeführt werden, beispielsweise die Tonmembran
a, aus 0,2 mm startrein Federbandstahl, dieFedermeinbran b hingegen aus dickerem
Bandstahl, etwa 0,3 bis o,5 mm stark und darüber, je nach der gewünschten
Höhe des Grundtones.
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Der zwischen den beiden :Membranen eingeschlosseneLuftraurn wirkt
erfahrungsgemäß dämpfend auf den Ton, besonders auf die Obertöne. Um seine akustisch
nachteilige Wirkung aufzuheben, werden vorzugsweise nach der Erfindung in der Federmembran
b Durchbrechungen o vorgesehen, deren beispielsweise Anordnung aus Abb. 2 hervorgeht.
Diese Üffnungen o können rund, wie dargestellt, oder auch dreiecl- oder sektorförmig
sein.
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Um die beschriebene gegenseitige Vorspannung der beiden Membranen
zu erzielen, wird im Ausführungsbeispiel die Dicke des Ab-
standsringes e
verschieden von der Dicke der Abstandsmittel in der Mittenverspannung, also der
Gesamtdicke der Scheiben f, .ausgeführt, vorzugsweise größer.
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Die weiteren im Ausführun.-sbeispiel dargestellten Teile, ein Elektromagnet
k, L und L'nterbrecherkontakt in, sind in bekannter Weise angeordnet, wobei
der Unterbrecherkontakt m durch eine am Anker g befestigte Nase it, am besten aus
Isolierstoff, bei Durchhiegung der Membranen aus der Ruhelage heraus geöffnet wird.
Der Stromkreis ist schematisch gestrichelt eingezeichnet und entspricht der üblichen
Selbstu_nterbrechungsschaltung.
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Die Ausführungsmöglichkeiten der Erf ndung beschränken sich nicht
auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel. So kann die Federmembran, ähnlich
wie eine mehrlagige Blattfeder, auch aus mehreren dünnen Membranen zusammengesetzt
sein, um etwa bei großen Schwingweiten sonst in einer einzigen dicken Membran zu
hoch werdende Biegungs-Beanspruchungen in zulässigen Grenzen zu halten. Die Federmembran
bildet dann eine ,:pehrlagige Scheibenfeder. Aus demselben Cs:de kann auch der Durchmesser
der FederxmAran größer ausgeführt werden als der ilef Tonmembran, bei mehrlagiger
Ausführung jedoch auch kleiner, wenn die äußere Formgebung der Signalvorrichtung
dieses verlangt. _ Ferner können Ton- und Federmembran auch verschiedenartige Wellung
haben, beispielsweise die Tonmembran nur Randwellen gemäß Abb. i, die Federmembran
jeclochWellen über die ganze Fläche, je nach den gewünschten Eigenschaften in Bezug
auf Klangfarbe, Konstanz der Tonhöhe usw.