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Hörkapsel für Fernsprechgeräte Die Erfindung betrifft eine Hörkapsel
für Fernsprechgeräte mit einer elektromagnetisch öder elektrodynamisch angetriebenen
Membran mit einer kleinen Öffnung, über welche die Räume vor und hinter der Membran
akustisch miteinander gekoppelt sind, um Membranschwingungen mit einer Frequenz
von weniger als etwa Zoo Hz zu dämpfen.
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Die Erfindung hat den Zweck, eine Hörkapsel der oben bezeichneten
Art -zu schaffen, deren »Frequenzgang« in dem Frequenzgebiet zwischen 300 und 3Soo
Hz besonders ausgeglichen ist, die also eine möglichst verzerrungsfreie Wiedergabe
der Töne in dem für Fernsprechzwecke benötigten Frequenzband gewährleistet.
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Bei den bisher inFernsprechgeräten verwendeten Hörkapseln treten vor
allem die Eigenschwingungsfrequenzen des aus dem Anker des Antriebssystems und/oder
der Membran bestehenden Schwingungsgebildes stark hervor. Es hat nicht an Versuchen
gefehlt, diese Eigenschwingungsfrequenzen durch zweckentsprechende Ausbildung des
schwingenden Gebildes selbst, des Antriebssystems und der Form des vor der Membran
liegenden mitschwingenden Luftraumes zu beeinflussen bzw. zu dämpfen. Sämtliche
bekanntgewordenenAusführungen dieser Art haben jedoch nicht voll befriedigen können,
da mit den oben angeführten Maßnahmen allein ein einwandfreier, d. h. ausgeglichener
Frequenzgang einer Hörkapsel nicht zu erreichen ist.
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Es ist auch nicht mehr neu, bei größeren elektroakustischen Wandlern
ausgesprochen frequenzkonstante Resonatoren (Helmhöltz-Resonatoren) zu verwenden,
die mit einem sehr kleinen Luftpolster hinter der Membran über enge Kanäle in Verbin-
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stehen. Die Resonatoren haben den Zweck, die tiefen Frequenzen der Membran anzuheben,
aber nicht eine höher liegende Eigenfrequenz des schwingenden Membransystems zu
dämpfen.
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Man hat schließlich auch bei Hörkapseln Helmholtz-Resonatoren verwendet,
bei denen ein hinter der Membran liegender Raum als Resonatorraum Verwendung findet.
Dieser Resonatorraum, dessen eine Wand von der Membran selbst gebildet wird, steht
mit d em Innenraum der Hörkapsel über eine in ihrer Größe unveränderliche Bohrung
in einer mit Abstand von der Membran angeordneten starren Platte in Verbindung.
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Ein solcher unmittelbar an die Membran angrenzender Resonatorraum
wirkt offenbar gleichfalls als Helmholtz-Resonator, der zwar eine gewisse Anhebung
bestimmter Frequenzen ergeben kann, aber keine wesentliche Dämpfung einer ausgesprochenen
Eigenfrequenz erreichen läßt.
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Die obererwähnten bekannten Ausführungsformen von Hörkqpseln verwenden
überdies durchweg fest eingestellte Resonatoren,, die bereits durch ihre Herstellung
auf .eine ganz bestimmte Frequenz abgestimmt sind. Es sind keine Mittel vorgesehen,
um die Resonanzfrequenz dieser Resonatoren zu verändern.
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Es ist andererseits bekannt, daß bei der serienmäßigen Herstellung
vonHörkapseln dieResonanzfrequenz des schwingenden Systems nicht immer genau bei
.der gleichen Frequenz liegt. Unvermeidliche Schwankungen in der Eigenschaft der
verwendeten Werkstoffe und die normalen Maßtoleranzen können bereits beachtliche
Verschiebungen dieser Resonanzfrequenz ergeben.
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Die Erfindung trägt auch dieser Tatsache Rechnung; sie besteht darin,-daß
bei einer Hörkapsel für Fernsprechgeräte mit einer elektromagnetisch oder elektrodynamisch
angetriebenen Membran reit einer kleinen Öffnung, über welche die Räume .vor und
(hinter .der Membran akustisch miteinander gekoppelt sind, ein im Innenraum der
Hörkapsel durch einseitige Anordnung des Antriebssystems geschaffener zusammenhängender
freier Raum einen nur einen Teil dieses Raumes füllenden, vorzugsweise von außen
auf diz.Eigenresonanz des Membransystems abstimmbaren Resonator aufnimmt, der mit
der Membran üer den verbleibenden freien und unregelmäßig gestalteten Restraum in
der Hörkapsel akustisch gekoppelt ist.
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Bei vielen Versuchsreihen, die an Hörkapseln gemäß' der Erfindung
durchgeführt wurden, hat sich ergeben, daß ein solcher abstimmbarer Resonator eine
ausgezeichnete Dämpfung der Resonanzfrequenz des Membransystems bewirkt. Dabei erwies
sich hie Abstimmbarkeit des Resonators von außen als besonders zweckmäßig, da sie
es gestattet, ohne Öffnen der Hörkapsel den Resonator .auf den jeweils günstigsten
Resonanzpunkt einzustellen.
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Besonders günstig wirken sich Resonatorräume entsprechend der Erfindung
bei Hörkapseln mit Vierpolmagnetsystemen aus, wenn bei deren Aufbau darauf geachtet
wird, die Eigensahwingungsfrequenz der in einem starken konstanten Magnetfeld schwingenden,
durch eine Wechselstromspule erregten Zunge möglichst 'hoch zu machen und die Zunge
mit einer Konusmembran starr zu verbinden, da es in einem solchen Fall meist genügt,
einen einzigen besonderen Resonatorraum vorzusehen, der auf die unterste, in das
zu übertragende Frequenzgebiet fallende Eigenschwingungsfrequenz des Schwingungsgeibildes
abgestimmt ist.
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An sich kann der Resonatorraum in beliebiger Gestalt ausgeführt werden;
-aus Herstellungsgründen ist es jedoch zweckmäßig, wenn man ihn in der Weise von
dem Innenraum der Hörkapsel abtrennt, daß man den gegenüber dem Antriebssystem liegenden
Raum der Hörkapsel durch eine in der Richtung einer Sehne auf d er kreisförmigen
Bodenfläche stehende Wand und eine auf diese Wand und auf einen umlaufenden Absatz
an der Innenseite der zylindrischen Außenwand der Hörkapsel gelegte Deckplatte gegen
den Restraum in der Hörkapsel abschließt.
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Die Verbindung zwischen dem Hörkapsel-Innenraum und dem Resonatorraum
wird durch eine am Kreisbogenrand der Deckenfläche vorgesehene Öffnung bewirkt,
deren Größe veränderbar ist. Durch die Veränderung der Größe der Durchtrittsöffnung
können die Resonatorfrequenz und die Größe der Dämpfung geregelt werden.
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Dabei erweist es sich als zweckmäßig, zur Regelung derGröße derDurchtrittsöffnung
ein stufenlos verstellbares Verschlußglied, z. B. eine in einer durch die äußere
Wand der Hörkapsel geh enden Gewindebohrung geführte Schraube, zu verwenden, die
von außen derart verstellbar ist, daß sie die den Resonatorraum mit dein Restraum
der Hörkapsel verbindende Öffnung je nach ihrer Einstellung mehr oder weniger sperrt.
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' Man kann auch mit Vorteil .die' den Resonatorraum abschließende
Deckplatte so dünn ausführen, daß sie im Zusammenhang mit der Luft im Resonator
und im Restraum der Hörkapsel ein schwingungsfähiges Gebilde darstellt.
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Es wird trotzdem bei der serienmäßigen Herstellung der Hörkapseln
vorkommen, daß bei unterschiedlichen Fertigungsreihen d fieEigenschwingung des Membransystems
nicht immer die gleiche Frequenz hat, so daB es vorteilhaft ist, wenn man auch den
Innenraum des Resonators in seinen Ab-messungen verändern kann. Dies erreicht
man dadurch; daß man den Innenraum des Resonators für den Tiefstwert der Resonanzfrequenz
bemißt und ihn erforderlichenfalls durch z. B. eingeklebte Einlagen oder Einbauten
so weit verkleinert, daß sich eine Anpassung an die Resonanz des schwingenden Systems
erreichen läßt.
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Man kann auch den Innenraum des Resonators dadurch verkleinern, daß
man in ihn eine später erhärtende Masse, z. B. Gußharzmasse, einfüllt, die nur einen
bestimmten Teil des Innenraumes ausfüllt.
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Herstellungstechnisch ist es vorteilhaft, den Körper der Hörkapsel
aus Metallspritzguß oder Kunstharzpreß- oder -spritznasse in einem Stück
zusammen
mit der den Resonatorraum gegen den Restraum der Hörkapsel begrenzenden Wand zu
spritzen oder zu pressen und die Deckplatte mit erhärtendem Kunstharz auf die Stirnfläche
der Wand und den Absatz der Außenwand aufzukleben.
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Eine besonders vorteilhafte, ebenfalls im Zusammenhang mit dem innenliegenden
Resonator den Frequenzgang verbessernde Schallübertragung von der Membran an das
die Schallschwingungen der Membran aufnehmende menschliche Ohr läßt sich in der
Weise erreichen, daß der die Membran am äußeren Rand der Hörkapsel festklemmende
Abschlußdeckel in seiner Mitte einwärts gewölbt ist, so daß er sich der Innenseite
der konischen Membran stark nähert und nur ein verhältnismäßig schmaler, kegelartiger
Luftraum zwischen der Membran und dem mit Löchern versehenen Abschlußdeckel vorhanden
ist. Erfindungsgemäß sollen dabei die Öffnungen in dem die Hörkapsel abschließenden
Deckel im wesentlichen nur auf einen Raum konzentriert sein, dessen Durchmesser
höchstens halb so groß ist wie der Durchmesser der Membran.
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Ein besonders günstiger Frequenzgang der Hörkapsel gemäß der Erfindung
läßt sich dadurch erreichen, daß die z. B. aus Kunststoff gepreßte Membran im wesentlichen
als schiefer Kegel ausgeführt wird, dessen Spitze - an der das die Verlängerung
der "Zunge bildende Stäbchen angreift - außerhalb der Gehäuseachse liegt, vorzugsweise
derart, daß die Länge .des Vierpolsy stems größer gemacht werden kann als der Radius
des Gehäuses. Durch eine solche Ausführung wird einmal die Eigenschwingung der Membran
schon allein durch die Formgebung teilweise unterdrückt, andererseits durch die
auf diese Weise mögliche Vergrößerung des Antriebssystems eine größere Schalleistung
erreicht.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an .dem Beispiel einer Hörkapsel
mit Vierpolmagnetsystem veranschaulicht. Es zeigt Fig.» i die Hörkapsel im Schnitt
nach derLinie I-1 der Fig. 2, Fig.2 die gleiche Hörkapsel in der Aufsicht nach Entfernen
des Hörkapseldeckels und der ?Membran.
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Das topfförmige Hörkapselgehäuse i enthält das aus den Oxyd-Dauermagneten
2, 3, .den Polblechen 4, 5, der schwingenden Zunge 6 und der Erregerspule 7 bestehende
Vielpolmagnetsystem. DieZunge6 ist mit ihrem linken, verbreiterten, den gesamten
Querschnitt der Magnete bedeckenden Ende 6a zwischen die Magnete 2, 3 eingefügt;
sie wird in dieser Lage durch den Druck der das System zusammenhaltenden Schraube
8 fest eingespannt. Zwischen den Polschuhen 4a und 5" hat das freie Ende 6b der
Zunge nur .einen ganz geringen Spielraum. Das die Verlängerung der Zunge 6 bildende,
um 9o° nach oben abgewinkelte Stäbchen 6, tritt durch eine Öffnung an der Spitze
der Membran 9 hindurch und ist an der Membran befestigt. Die Membran 9 ist mit ihrem
äußeren Rand 9" durch den elastischen Druckring io auf einen Randvorsprung des topfförmigen
Gehäuses fest aufgepreßt; der Preßdruck wird durch den um den Rand des Gehäuses
i gebördelten Außenflansch des Schutzdeckels i i erzeugt. Der Schutzdeckel i i ist
in seinem mittleren Teil nach innen eingedrückt und hat mehrere Schalldurchtrittsöffnungen
12, die in dem mittleren Teil des Deckels liegen.
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Das Vierpolmagnetsystem ist mit den Schrauben 13, die an seitlichen
Ansätzen des Polbleches 5 sitzen, an dem Boden des Gehäuses i befestigt. Unter einer
der Befestigungsschrauben 13 sitzt eine Lötlasche 14, die so mit dem aus einer Metallspritzgußlegierung
hergestellten Gehäuse i verbunden ist. An diese Lötlasche 14 ist der eine Anschlußdraht
15 der Erregerwicklung 7 angelötet. Der andere Anschlußdraht 16 dieser Wicklung
ist mit der Lötlasche 17 verlötet. Die isoliert durch den Gehäuseboden hindurchgeführte
Verlängerung der Lötlasche 17 ist an die an der Unterseite des Gehäusebodens sitzende
Kontaktplatte 18 angeschlossen, die gegen das metallische Gehäuse i durch .die Isolierplatte
i9 isoliert ist. In dem Gehäuse i wird der Resonatorraum 2o durch die senkrechte
Trennwand 21 und die Deckplatte 22 gegen den restlichen Gehäuseraum abgeschlossen.
Der freie Öffnungsquerschnitt einer in der Deckplatte 22 vorgesehenen Öffnung 22"
kann durch die Schraube 23, die im Gewindeeiner Bohrung 24 des Gehäuses i geführt
ist, stufenlos verändert werden.
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Für das einwandfreie Arbeiten der Hörkapsel ohne Störschwingungen
ist es wesentlich, daß sich der Abstand zwischen den Polschuhen 4a und 5" sehr genau
und gleichmäßig einstellen läßt, damit die Zunge weder an die Polschuhe anschlägt
noch sich unter der Einwirkung schräg an ihr angreifender magnetisdherKräfte verdreht.
Zu diesem Zweck sind an den Enden der Polsehuhe 4" .und 5" je zwei konsodartige
Vorsprünge 4b und Sb vorgesehen, die durch Schrauben zusammengezogen werden können.
Vor dem Zusammenziehen des Systems legt man zwischen die Vorsprünge 4b und 5b genau
kalibrierte nichtmagnetische Abstandsstücke 25 ein, die GeVVähr dafür bieten, daß
die Polschuhe 4a und 5a genau parallel zu dem zwischen ihnen schwingenden Zungenteil
6b auf das erforderliche Luftspaltmaß zusammengedrückt werden.
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Die Membran 9 und das zunächst lose durch die Bohrung der Membran
hindurchgesteckte Stäbchen 6, der Zunge 6 werden nach dem Zusammenbau des Systems
- d. h. in spannungsfreiem Zustand - durch Eingießen von hartbarem Kunstharz (Epoxyd-
oder Äthoxylinharz, das unter dem Namen Araldit bekannt ist) in die Ringkehle zwischen
Stäbchen und Membrankonus miteinander starr verbunden. Dieses Harz hat den Vorteil,
daß es in leichtflüssigem Zustand an die Verbindungsstelle gebracht werden kann,
daß es sehr gut mit Metall und Kunststoffen bindet und infolge der Beimengung eines
besonderen Härtemittels nach kurzer Zeit erhärtet. Die Verbindung ist 'so fest,
daß sie höheren Beanspruchungen widersteht als die benachbarten Teile der vorzugsweise
aus Kunststoff hergestellten Membran 9. Die Meinbran
9, die aus
einem Stück Kunststoff nahtlos gepreßt ist; trägt an ihrem Randeine angepreßte umlaufende
Ringwelle, die den etwas starreren Membrankegel leicht gegenüber dem eingespannten
Rand 9, der Membran schwingen läßt.