EP0302258B1 - Signalhorn - Google Patents

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EP0302258B1
EP0302258B1 EP88110999A EP88110999A EP0302258B1 EP 0302258 B1 EP0302258 B1 EP 0302258B1 EP 88110999 A EP88110999 A EP 88110999A EP 88110999 A EP88110999 A EP 88110999A EP 0302258 B1 EP0302258 B1 EP 0302258B1
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EP
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funnel
section
diaphragm
plane
horn according
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EP88110999A
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Werner Kukuk
Ulrich Kellner
Arnold Ruwisch
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Hella GmbH and Co KGaA
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Hella KGaA Huek and Co
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • G10K11/025—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators horns for impedance matching

Definitions

  • the invention relates to a signal horn, in particular for motor vehicles, with a membrane which is moved by a drive and which acts on a pressure chamber, with a funnel which adjoins the pressure chamber and which consists of a first part with a constant cross section conically widening second part and consists of an exponentially widening third part, which ends in a sound outlet opening, the first part and the second part being wound parallel to the membrane plane, and wherein the sound outlet opening is arranged essentially parallel to the membrane plane.
  • Such a signal horn is previously known from French patent application 24 00 744, in which the first part with a constant cross section and the second part with a conically widening cross section are wound parallel to the membrane plane.
  • the exponentially expanding third part is arranged perpendicular to the membrane plane, so that the sound outlet opening is arranged essentially parallel to the membrane plane.
  • the known bugle has disadvantages. By winding the first part and the second part parallel to the membrane plane, it is possible to produce long funnel lengths with the first and the second part.
  • this known signal horn has a large spatial extension in the direction of the sound emission direction, ie in the direction perpendicular to the membrane plane. This large spatial extension can be an extension of the known horn z. B. in a narrow engine compartment of a motor vehicle impossible, because in such an engine compartment the space for the attachment of the known bugle is not available.
  • the exponentially expanding third part is designed independently of the rest of the funnel, so that the production of the known signal horn can be complex because the third part must be connected to the other parts of the funnel in an additional operation in order to assemble the known signal horn.
  • the object of the invention is to create a signal horn which has the highest possible sound pressure level and which takes up as little space as possible.
  • the third part is wound up substantially parallel to the membrane plane and that the third part at the end of the funnel has a flat reflection surface which is pivoted out of the membrane plane in the direction of the sound outlet opening and whose one boundary line is a boundary line of the Sound outlet opening forms.
  • the signal horn according to the invention has a shorter length in the main emission direction. That is, the bugle according to the invention can be different from the previously known z. B. in the engine compartment of the motor vehicle with the sound outlet opening in the direction of travel, which at the same time Signal horn according to the invention has a smaller space requirement in the direction of travel.
  • the signal horn according to the invention can therefore also be used more frequently in confined engine compartments of motor vehicles.
  • the third part according to the invention has a flat reflection surface at the end of the funnel, which is pivoted out of the membrane plane in the direction of the sound outlet opening and whose boundary line forms a boundary line of the sound outlet opening.
  • these sound components are at least partially reflected on this surface and then emitted through the sound outlet opening. Multiple reflections on the funnel walls do not occur. The sound remains bright and loud.
  • the bugle according to the invention has the advantage over the prior art that it is particularly through the formation of the third part of the funnel or the sound outlet, z. B. when installing in engine compartments of motor vehicles, small space required. Furthermore, the signal horn according to the invention has the advantage that it has a high sound pressure level despite the favorable space-saving design, so that a large warning effect can be achieved with the signal horn according to the invention.
  • the flat reflection surface can be trapezoidal and in particular the short parallel can be chosen to be approximately twice the trapezoidal height. This simple shape of the surface boundaries allows easy adaptation to the reflection conditions.
  • the end of the funnel at the point of impact of the center line of the funnel can be assumed on the flat reflection surface.
  • An electromagnetic drive can advantageously be used as the drive.
  • the funnel and the third part are formed in one piece, because this eliminates additional effort for mounting the third part on the funnel and thus shortens and reduces the cost of producing the signal horn according to the invention.
  • the horn (1) according to the invention is shown in perspective in such a way that the funnel (2) with its third, exponentially expanding part (3) is recognizable and allows a view through the sound outlet opening (4) onto the flat reflection surface (5).
  • the third part (3) and the remaining funnel (4) are injection molded together in one piece from plastic.
  • the remaining parts of the bugle according to the invention correspond to e.g. B. the electromagnetic signal horn of French patent application 24 00 744, the membrane plane being arranged parallel to the edge (11) of the signal horn (1).
  • the end of the third part of the funnel (2) is pivoted out of the membrane plane in such a way that the sound outlet opening (4) is arranged parallel to the membrane plane.
  • the pivoting of the end out of the membrane plane essentially results from the flat reflection surface (5) which is incorporated in the third part (3) of the funnel (2).
  • the flat reflection surface (5) is pivoted out of the membrane plane by 45 degrees.
  • a flat reflection surface (5) is advantageously obtained which is trapezoidal.
  • the first boundary line of the trapezoid or its long parallel (6) forms a boundary line of the sound outlet opening (4).
  • the second boundary line or short parallel (7) is arranged parallel to the first boundary line (6) of the flat surface (5).
  • the preferred mounting position of the horn according to the invention z. B. in the engine compartment of a motor vehicle with the plane of the sound outlet opening (4) perpendicular to the direction of travel, so that the main emission direction of the horn according to the invention is perpendicular to the sound outlet opening (4) and thus parallel to the direction of travel.
  • the space requirement of the signal horn according to the invention is no longer determined by the diameter of the signal horn, as in the prior art, but by the height of the funnel (2) and the housing, not shown in the figure, located below the funnel (2).
  • This height is much less than the diameter of the signal horn in signal horns customary today, so that in the direction of travel of the motor vehicle, the arrangement of the signal horn according to the invention in the engine compartment results in a significantly smaller space requirement than the previously known.
  • the diameter of the horn according to the invention is not significantly larger than that of the prior art.
  • the central axis (10) of the funnel (2) is now bent out of the membrane plane due to the third part (3) of the funnel (2) pivoted out of the membrane plane and due to the arrangement of the flat reflection surface (5).
  • An electromagnetic drive as shown in French patent application 24 00 744 can be used to drive the signal horn (1) according to the figure.
  • Such electromagnetic drives have the advantage that they can be easily supplied with electrical energy from the vehicle electrical system.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Signalhorn, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Membran, die durch einen Antrieb bewegt wird und die auf eine Druckkammer wirkt, mit einem Trichter, der sich an die Druckkammer anschließt, der aus einem ersten Teil mit gleichbleibendem Querschnitt, aus einem sich konisch erweiternden zweiten Teil und aus einem sich exponentiell erweiternden dritten Teil besteht, das in einer Schallaustrittsöffnung endet, wobei das erste Teil und das zweite Teil parallel zu der Membranebene aufgewickelt ist, und wobei die Schallaustrittsöffnung im wesentlichen parallel zur Membranebene angeordnet ist.
  • Ein derartiges Signalhorn ist aus der französischen Patentanmeldung 24 00 744 vorbekannt, bei dem das erste Teil mit gleichbleibendem Querschnitt und das zweite Teil mit sich konisch erweiterndem Querschnitt parallel zu der Membranebene aufgewickelt sind. Das sich exponentiell erweiternde dritte Teil ist senkrecht zur Membranebene angeordnet, so daß die Schallaustrittsöffnung im wesentlichen parallel zur Membranebene angeordnet ist.
  • Das vorbekannte Signalhorn hat jedoch Nachteile. Durch die Aufwickelung des ersten Teils und des zweiten Teils parallel zu der Membranebene ist es möglich, mit dem ersten und dem zweiten Teil große Trichterlängen zu erzeugen. Dadurch daß das dritte Teil jedoch senkrecht zur Membranebene angeordnet ist, weist dieses vorbekannte Signalhorn in Richtung der Schallabstrahlrichtung also in Richtung senkrecht zur Membranebene, eine große räumliche Ausdehnung auf. Diese große räumliche Ausdehnung kann einen Anbau des vorbekannten Signalhorns z. B. in einem engen Motorraum eines Kraftfahrzeugs unmöglich machen, weil in einem solchen Motorraum der Platz für den Anbau des vorbekannten Signalhorns nicht zur Verfügung steht.
  • Durch den Knick in dem Trichter des vorbekannten Signalhorns beim Übergang vom zweiten Teil zum dritten Teil ist es möglich, daß insbesondere die hochfrequenten Schallanteile des vom Signalhorn erzeugten Klanges der Umlenkung um etwa 90° nicht folgen können, was zu einem dumpfen Klang, zu einem Schallpegelverlust und damit letztlich zu einer geringen Signalwirkung des vorbekannten Signalhorns führen kann.
  • Schließlich ist das sich exponentiell erweiternde dritte Teil unabhängig von dem übrigen Trichter gestaltet, so daß die Fertigung des vorbekannten Signalhorns aufwendig sein kann, weil zur Montage des vorbekannten Signalhornes das dritte Teil in einem zusätzlichen Arbeitsgang mit den übrigen Teilen des Trichters verbunden werden muß.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Signalhorn zu schaffen, das einen möglichst großen Schalldruckpegel aufweist und das möglichst wenig Platz beansprucht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das dritte Teil im wesentlichen parallel zu der Membranebene aufgewickelt ist und daß das dritte Teil am Ende des Trichters eine ebene Reflektionsfläche aufweist, die aus der Membraneebene in Richtung der Schallaustrittsöffnung herausgeschwenkt ist und deren eine Begrenzungslinie eine Begrenzungslinie der Schallaustrittsöffnung bildet.
  • Dadurch, daß das dritte Teil im wesentlichen parallel zur Membranebene aufgewickelt ist, und sich die Hauptabstrahlrichtung des erfindungsgemäßen Signalhorns im wesentlichen senkrecht zur Membranebene befindet, weist das erfindungsgemäße Signalhorn in Hauptabstrahlrichtung eine geringere Länge auf. Das heißt, das erfindungsgemäße Signalhorn kann anders als die vorbekannten z. B. im Motorraum des Kraftfahrzeuges mit der Schallaustrittsöffnung in Fahrtrichtung angebracht werden, wobei zugleich das erfindungsgemäße Signalhorn einen geringeren Platzbedarf in Fahrtrichtung aufweist. Das erfindungsgemäße Signalhorn kann also auch in engen Motorräumen von Kraftfahrzeugen häufiger verwendet werden.
  • Versuche haben jedoch gezeigt, daß allein bei Anwendungen dieser erfindungsgemäßen Maßnahme der Klang des erfindungsgemäßen Signalhorns dumpf wird. Der Grund ist, daß die schalldruckbestimmenden hohen Obertöne der Krümmung des Trichters im Exponentialbereich nicht folgen können. In den Bereichen des Trichters, in denen der Durchmesser vergleichbar zur Wellenlänge der erzeugten Obertöne wird, können an den Krümmungsflächen Teilreflektionen der höherfrequenten Schallanteile auftreten. Anstelle der gewünschten Bündelung der höherfrequenten Schallanteile tritt eine starke Streuung der Obertöne ein, wodurch der Klang dumpf und leise wird.
  • Um diesen Nachteil zu vermeiden, weist erfindungsgemäß das dritte Teil am Ende des Trichters eine ebene Reflektionsfläche auf, die aus der Membranebene in Richtung der Schallaustrittsöffnung herausgeschwenkt ist und deren eine Begrenzungslinie eine Begrenzungslinie der Schallaustrittsöffnung bildet. Es ergibt sich also im Trichter eine ebene Reflektionsfläche, deren Abmessungen größer oder vergleichbar sind mit einem Drittel der Wellenlänge der Pegelbestimmenden höherfrequenten Obertöne. Als Folge davon werden diese Schallanteile an dieser Fläche zumindest teilweise einmal reflektiert und dann durch die Schallaustrittsöffnung abgestrahlt. Mehrfachreflektionen an den Trichterwänden unterbleiben im wesentlichen. Der Klang bleibt hell und laut.
  • Das erfindungsgemäße Signalhorn hat gegenüber dem Vorbekannten den Vorteil, daß es insbesondere durch die Ausbildung des dritten Teils des Trichters bzw. der Schallaustrittsöffnung, z. B. bei der Anbringung in Motorräumen von Kraftfahrzeugen, geringen Platz benötigt. Weiterhin hat das erfindungsgemäße Signalhorn den Vorteil, daß es trotz der günstigen platzsparenden Bauform einen hohen Schalldruckpegel aufweist, so daß mit dem erfindungsgemäßen Signalhorn eine große Warnwirkung erzielt werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Es ist vorteilhaft, die ebene Reflektionsfläche nur bis zu 60 Grad aus der Membranebene herauszuschwenken, weil ein Zurückwerfen von Schallanteilen in den Trichter damit vermieden wird. Derartige Reflexionen könnten zu einer Verringerung des Schalldruckpegels und zu einem dumpfen Klang des erfindungsgemäßen Signalhorns führen.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, die ebene Reflektionsfläche um 45 Grad aus der Membranebene herauszuschwenken, weil dadurch die hochfrequenten Obertöne im Mittel um 90 Grad aus der Membranebene herausreflektiert werden und aus der Schallaustrittsöffnung heraustreten. Der Schalldruck des erfindungsgemäßen Signalhorns ist dann in Fahrtrichtung besonders groß.
  • Genaue Untersuchungen haben gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Abmessung der Begrenzungslinie der ebenen Reflektionsfläche etwa gleich einem Drittel der Wellenlänge des Frequenzbereiches ist, in dem die schalldruckstärksten Obertöne abgestrahlt werden sollen.
  • Man kann die ebene Reflektionsfläche trapezförmig ausbilden und insbesondere die Kurzparallele etwa gleich dem 2fachen der Trapezhöhe wählen. Diese einfache Formgebung der Flächengrenzen erlaubt eine einfache Anpassung an die Reflektionsbedingungen.
  • Zur Bestimmung der effektiven Trichterlänge an die mechanischen und akustischen Gegebenheiten läßt sich das Ende des Trichters am Auftreffpunkt der Mittellinie des Trichters auf der ebenen Reflektionsfläche annehmen.
  • Um die Wirkung des Trichters als akustischer Transformator durch die ebene Reflektionsfläche nicht zu beeinträchtigen, ist es weiterhin vorteilhaft, die verbleibende Trichterwandung des dritten Teils so zu formen, daß sich der Trichterquerschnitt längs der nunmehr geknickten Mittelachse erweitert.
  • Als Antrieb kann vorteilhaft ein elektromagnetischer Antrieb verwendet werden.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Trichter und das dritte Teil gemeinsam einstückig ausgebildet sind, weil dadurch zusätzlicher Aufwand für die Montage des dritten Teils am Trichter entfällt und so die Fertigung des erfindungsgemäßen Signalhorns verkürzt und verbilligt wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgendem näher erläutert:
    Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Signalhorn in perspektivischer Darstellung.
  • Das erfindungsgemäße Signalhorn (1) ist derart perspektivisch dargestellt, daß der Trichter (2) mit seinem dritten, sich exponentiell erweiternden Teil (3), erkennbar ist und einen Blick durch die Schallaustrittsöffnung (4) auf die ebene Reflektionsfläche (5) ermöglicht. Das dritte Teil (3) und der übrige Trichter (4) sind gemeinsam einstückig aus Kunststoff gespritzt.
  • Die übrigen, in der Figur nicht dargestellten Teile des erfindungsgemäßen Signalhorns, entsprechen z. B. dem elektromagnetischen Signalhorn der französischen Patentanmeldung 24 00 744, wobei die Membranebene parallel zum Rand (11) des Signalhorns (1) angeordnet ist.
  • Der Abschluß des dritten Teils des Trichters (2) ist derart aus der Membranebene herausgeschwenkt, daß die Schallaustrittsöffnung (4) parallel zur Membranebene angeordnet ist. Das Herausschwenken des Abschlusses aus der Membranebene ergibt sich im wesentlichen durch die ebene Reflektionsfläche (5) die in den dritten Teil (3) des Trichters (2) eingearbeitet ist. Die ebene Reflektionsfläche (5) ist dabei um 45 Grad aus der Membranebene herausgeschwenkt.
  • Aufgrund der im wesentlichen rechteckförmigen Ausbildung des Trichterquerschnitts ergibt sich vorteilhaft eine ebene Reflektionsfläche (5), die trapezförmig ist. Die erste Begrenzungslinie des Trapezes bzw. dessen lange Parallele (6) bildet eine Begrenzungslinie der Schallaustrittsöffnung (4). Parallel zur ersten Begrenzungslinie (6) der planen Fläche (5) ist die zweite Begrenzungslinie oder kurze Parallele (7) angeordnet.
  • Die bevorzugte Anbaulage des erfindungsgemäßen Signalhorn z. B. im Motorraum eines Kraftfahrzeuges ist mit der Ebene der Schallaustrittsöffnung (4) senkrecht zur Fahrtrichtung, so daß die Hauptabstrahlrichtung des erfindungsgemäßen Signalhorns senkrecht zur Schallaustrittsöffnung (4) und damit parallel zur Fahrtrichtung liegt. Dadurch wird der Platzbedarf des erfindungsgemäßen Signalhorns nicht mehr wie beim Vorbekannten durch den Durchmesser des Signalhorns bestimmt, sondern durch die Höhe des Trichters (2) und des in der Figur nicht dargestellten, unterhalb des Trichters (2) befindlichen, Gehäuses. Diese Höhe ist bei heute gebräuchlichen Signalhörnern wesentlich geringer als der Durchmesser des Signalhorns, so daß sich in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges bei der Anordnung des erfindungsgemäßen Signalhorns im Motorraum ein gegenüber dem Vorbekannten wesentlich geringerer Platzbedarf ergibt. Dabei ist der Durchmesser des erfindungsgemäßen Signalhorns gegenüber dem Vorbekannten nicht wesentlich größer.
  • Zur Anpassung der Trichterlänge an die gegebenen mechanischen und die gewünschten akustischen Eigenschaften ist es zutreffend, als Ende des Trichters (2) den Auftreffpunkt (9) der Mittellinie (8) des Trichters (2) auf der ebenen Reflektionsfläche (5) zu definieren. Dies ist ebenfalls in der Figur dargestellt.
  • Die Mittelachse (10) des Trichters (2) ist nunmehr aufgrund des aus der Membranebene herausgeschwenkten dritten Teils (3) des Trichters (2) und aufgrund der Anordnung der ebenen Reflektionsfläche (5) aus der Membranebene herausgeknickt. Um die Eigenschaften des Trichters (2) als akustischer Transformator durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht zu beeinträchtigen, ist es vorteilhaft, die außer der ebenen Reflektionsfläche (5) verbleibende Trichterwandung des dritten Teils (3) derart zu formen, daß sich der Trichterquerschnitt längs der nunmehr geknickten Mittelachse (10) erweitert.
  • Als Antrieb des erfindungsgemäßen Signalhorns (1) nach der Figur kommt ein elektromagnetischer Antrieb in Frage, wie er in der französischen Patentanmeldung 24 00 744 dargestellt ist. Derartige elektromagnetische Antriebe haben den Vorteil, daß sie auf einfache Art und Weise aus dem Kraftfahrzeugbordnetz mit elektrischer Energie versorgt werden können.
  • Für andere Anwendungsfälle kann es durchaus vorteilhaft sein, als Antrieb z. B. pneumatische, also druckluftbetriebene Antriebe zu wählen.

Claims (10)

  1. Signalhorn, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Membran, die durch einen Antrieb bewegt wird und die auf eine Druckkammer wirkt, mit einem Trichter, der sich an die Druckkammer anschließt, der aus einem ersten Teil mit gleichbleibendem Querschnitt, aus einem sich konisch erweiternden zweiten Teil und aus einem sich exponentiell erweiternden dritten Teil besteht, das in einer Schallaustrittsöffnung endet, wobei das erste Teil und das zweite Teil parallel zu der Membranebene aufgewickelt ist, und wobei die schallaustrittsöffnung im wesentlichen parallel zur Membranebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Teil (3) im wesentlichen parallel zu der Membranebene aufgewickelt ist und daß das dritte Teil (3) am Ende des Trichters (2) eine ebene Reflektionsfläche (5) aufweist, die aus der Membranebene in Richtung der Schallaustrittsöffnung (4) herausgeschwenkt ist, derart ausgerichtet, daß sie keinen Schall in das Horn zurückreflektiert, und deren eine Begrenzungslinie (6) eine Begrenzungslinie der Schallaustrittsöffnung (4) bildet.
  2. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Reflektionsfläche (5) bis zu 60 Grad aus der Membranebene herausgeschwenkt ist.
  3. Signalhorn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Reflektionsfläche (5) um 45 Grad aus der Membranebene herausgeschwenkt ist.
  4. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Begrenzungslinie (6) der ebenen Reflektionsfläche (5) etwa gleich einem Drittel der Wellenlänge des Frequenzbereiches ist, in dem die schalldruckstärksten Obertöne abgestrahlt werden sollen.
  5. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Reflektionsfläche (5) trapezförmig ist und daß insbesondere die kurze Parallele (7) etwa gleich dem 2fachen der Trapezhöhe ist.
  6. Signalhorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der kurzen Parallele (7) größer als 40 mm ist.
  7. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Trichterlänge am Trichtermund etwa durch den Auftreffpunkt (9) der Mittellinie (8) des Trichters auf der ebenen Reflektionsfläche (5) bestimmt ist.
  8. Signalhorn nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbleibende Trichterwandung des dritten Teils (3) so geformt ist, daß sich der Trichterquerschnitt längs der geknickten Mittelachse (10) erweitert.
  9. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein elektromagnetischer Antrieb ist.
  10. Signalhorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (2) und das dritte Teil (3) gemeinsam einstückig ausgebildet sind.
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