EP1083770A2 - Acoustic transducer - Google Patents

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Publication number
EP1083770A2
EP1083770A2 EP00117691A EP00117691A EP1083770A2 EP 1083770 A2 EP1083770 A2 EP 1083770A2 EP 00117691 A EP00117691 A EP 00117691A EP 00117691 A EP00117691 A EP 00117691A EP 1083770 A2 EP1083770 A2 EP 1083770A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sound transducer
transducer according
disc
frame
sound
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00117691A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1083770A3 (en
Inventor
Wolfgang Prof. Dr. Bachmann
Gerhard Dr. Krump
Hans-Jürgen Regl
Andreas Ziganki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harman Becker Automotive Systems GmbH
Original Assignee
Harman Audio Electronic Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harman Audio Electronic Systems GmbH filed Critical Harman Audio Electronic Systems GmbH
Publication of EP1083770A2 publication Critical patent/EP1083770A2/en
Publication of EP1083770A3 publication Critical patent/EP1083770A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/045—Plane diaphragms using the distributed mode principle, i.e. whereby the acoustic radiation is emanated from uniformly distributed free bending wave vibration induced in a stiff panel and not from pistonic motion

Definitions

  • the invention relates to a sound transducer, which consists of a transparent disc mounted in a frame and at least one in vibration connection with the disc standing driver.
  • This transparent sound transducer is used as a window, e.g. B. Shop window or building window, either as a transparent one Can be used as a microphone or as a transparent speaker.
  • Such a transparent sound transducer is in DE 26 12 450 A1 described, which consists of a massive window pane on which a driver is glued. With this driver can the window pane z. B. for music or Speech reproduction can be vibrated.
  • Window glass has also been proposed with WO 96/35313 and similar materials with the help of glued, piezoelectric or electrostatic converter for the purpose of To set sound radiation in vibration.
  • the present invention has for its object a Propose transducers of the disadvantages outlined does not have.
  • a low-damping storage can be according to the proposal Claim 4 with fastening elements designed as cushion elements realize with which the pane in the frame is so articulated that bending vibrations are absorbed as little as possible.
  • these cushion elements made of rubber-elastic Foam, so-called foam rubber, exist with which the pane on one or both sides in the frame below Tension is maintained.
  • spring tongues spring-hard metal sheet e.g. B. spring steel, brass or Aluminum
  • vibration-resistant, spring-elastic plastic e.g. B. made of fiber-reinforced synthetic resin.
  • a sandwich-like disc is proposed as a multi-resonance sound plate, the cover sheets on both sides of which are made of a material that has a high expansion shaft speed of preferably more than 3,000 m / s and the core has a cell structure and consists of a material with a low mass density, preferably less than 40kg / m 3 .
  • the bearing forces to absorb and maintain long-term stability is according to Claim 11 proposed the frame at least partially made of resiliently connected wooden sections, Manufacture metal or plastic. These profile frame parts can run around the entire disc or just extend over part of the edge of the pane.
  • the problem of low radiation efficiency is due to use the multi-resonance sound plate according to claim 1 preferably solved with the dimensioning according to claim 12.
  • the claims 13 and 14 cores proposed which consists of many, homogeneous, transparent cells exist.
  • the cells are matrix-like, orthogonal to each other Rows and columns arranged in a regular way.
  • the point of view of this quasi-transparent slices is through the cell walls, in particular if they are made of opaque material limited, this can be used for many areas of application Limitation however over the advantage of the acoustic Accept functionality.
  • Different design options for the cell structures and materials are included claims 14 and 15 indicated.
  • the cells can be closed-walled, for example, triangular, quadrangular, hexagonal in cross section, diamond or circular.
  • the cells can also have open walls be, the cell walls in shape by small spacers of balls, cubes, grains, by glued or melted, crossed threads made of glass, plastic, metal or also through gluing, welding or merging points against each other or against the cover pages are set.
  • the cover sheets consist of homogeneous, crystal clear material with smooth surface and are with the Core is vibration-proof connected on all contact surfaces, preferably glued or welded. Suitable as a material thin glass or acrylic glass.
  • Such converters can e.g. B. for laser rear projections use.
  • Drivers with seismic are suitable as electromechanical transducers Mass and vibration-proof, distortion-free contact preferably in the form of known piezoelectric flexural vibrators or electrodynamic vibrator, preferably with rare earth magnets. These drivers can either be floating arranged on the pane or supported against the frame, preferably glued on.
  • the sound transducer according to the invention is suitable for an abundance of applications. So he can according to claim 22 either as a speaker, e.g. B. also for conference desks and Isolation cabins, or used according to claim 2 as a microphone become.
  • This converter is particularly suitable according to claim 24 for televisions with flat screens, the disc even used for laser projection or with an LCD screen is combined.
  • the converter can be advantageously used as an architectural element, e.g. B. as a building window or Glass roof, insert, using either the transducer either Speech or music reproduction realized or sound to Noise cancellation purposes is generated.
  • transducer can be made according to the claims 26 and 27 according to the proposal according to DE-OS 26 12 450 Shop windows, showcases or for other advertising facilities deploy.
  • a window sound converter essentially has a sandwich-like disc 10 with cover sheets 11 and 12 and a core 13. Both the cover pages 11 and 12 as well as the light, shear-resistant core 13 consist of transparent material.
  • the core 13 consists of three superimposed cell layers, their cell walls perpendicular to each other and parallel or perpendicular to the Cover sheets 11, 12 run.
  • the disc 10 is arranged in a frame 14 and either with weakly damping, relatively compliant upholstery elements 15 or stored with relatively hard spring tongues 16.
  • a driver 16 for conversion electrical signals in mechanical vibrations or Conversion of mechanical vibrations into electrical signals intended.
  • This driver can either be from a not shown Signal source are fed. In this case it works the window sound converter as a loudspeaker.
  • the driver can however, also the vibrations picked up by the disk 10 convert into electrical signals through an amplifier be fed to a loudspeaker. In this case the Window sound converter as a microphone.
  • the disk 10 can basically be solid. Prefers is, however, the sandwich construction indicated in Fig. 1.
  • Fig. 2.1 shows a nucleus, the cells 20 of which are vertical and parallel cell walls 21 and 22 running to the side walls exhibit.
  • vertical cell walls 50 inevitably lead to a disability the view, since the viewing angle ⁇ is restricted. While the cover pages 51 and 52 expediently transparent material, if necessary the vertical cell walls 50 also made of opaque Materials exist.

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Abstract

A multi-resonance sound panel vibrating on a bending wave principle acts as an element for radiating or picking up sound. This panel is unsupported with low absorbency and fitted with fastening elements in a frame, so that it can be stimulated with bending waves reflected many times. A driver device or converter causes the panel to vibrate or picks up the panel's vibrations.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schallwandler, der aus einer in einem Rahmen gelagerten transparenten Scheibe und mindestens einem mit der Scheibe in Schwingungsverbindung stehenden Treiber besteht.The invention relates to a sound transducer, which consists of a transparent disc mounted in a frame and at least one in vibration connection with the disc standing driver.

Dieser transparente Schallwandler ist als Fenster, z. B. Schaufenster oder Gebäudefenster, entweder als durchsichtiges Mikrofon oder als durchsichtiger Lautsprecher einsetzbar.This transparent sound transducer is used as a window, e.g. B. Shop window or building window, either as a transparent one Can be used as a microphone or as a transparent speaker.

Schallwandler dieser Art sind in der Literatur, insbesondere der Patentliteratur, bekannt.Sound transducers of this type are found in the literature, in particular the patent literature known.

In DE 26 12 450 A1 ist ein derartiger transparenter Schallwandler beschrieben, welcher aus einer massiven Schaufensterscheibe besteht, auf welche ein Treiber aufgeklebt ist. Mit diesem Treiber kann die Schaufensterscheibe z. B. zur Musik- oder Sprachwiedergabe in Schwingungen versetzt werden.Such a transparent sound transducer is in DE 26 12 450 A1 described, which consists of a massive window pane on which a driver is glued. With this driver can the window pane z. B. for music or Speech reproduction can be vibrated.

Aus DE 38 32 616 A1 ist der Vorschlag bekannt, auf den Bildschirm eines Fernsehgerätes eine piezopolymere Folie aufzukleben, welche als elektromechanischer Wandler dient. Damit kann über diese durchsichtige Folie bei entsprechender Ansteuerung der vom Fernsehempfänger erzeugte Ton abgestrahlt werden.From DE 38 32 616 A1 the proposal is known on the screen stick a piezopolymeric film on a television set, which serves as an electromechanical transducer. In order to can over this transparent film with appropriate control the sound produced by the television receiver is emitted become.

Auch mit WO 96/35313 wurde schon vorgeschlagen, Fensterglas und ähnliche Materialien mit Hilfe aufgeklebter, piezoelektrischer oder elektrostatischer Wandler zum Zwecke der Schallabstrahlung in Schwingungen zu versetzen.Window glass has also been proposed with WO 96/35313 and similar materials with the help of glued, piezoelectric or electrostatic converter for the purpose of To set sound radiation in vibration.

Die oben erwähnten Vorschläge haben noch verschiedene Nachteile. The above mentioned suggestions have several disadvantages.

Die Verwendung von massivem Glas führt wegen der extrem geringen Biegefestigkeit, bezogen auf die Masse, zu einem sehr schlechten Wirkungsgrad.The use of solid glass leads to the extremely low Flexural strength, based on the mass, to a very great extent poor efficiency.

Auch die oben erwähnten Folienwandler haben wegen der geringen erzielbaren mechanischen Auslenkungen einen ungünstigen Wirkungsgrad.The film converters mentioned above have also because of the small achievable mechanical deflections an unfavorable Efficiency.

Außerdem stört die Anordnung des Wandlers mitten im Sichtfeld der Scheibe.In addition, the arrangement of the converter in the middle of the field of vision is disruptive the disc.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schallwandler vorzuschlagen, der die erläuterten Nachteile nicht aufweist.The present invention has for its object a Propose transducers of the disadvantages outlined does not have.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem in Anspruch 1 angegebenen Schallwandler.This problem is solved with one specified in claim 1 Sound transducer.

Während bei bekannten Schallwandlern mit Plattenmembran die Biegeresonanzen möglichst vermieden werden - entweder durch reflektionsfreie Bedämpfung gemäß dem Manger-Prinzip oder durch hochgestimmte Resonanzen nach dem Kolbenprinzip - wird gemäß der Erfindung eine nach dem Biegewellenprinzip schwingende Multiresonanzklangplatte vorgeschlagen, welche einen wesentlich besseren Wirkungsgrad hat. Bei dieser Scheibe muß eine möglichst tiefe untere Eigenfrequenz mit einer möglichst tiefliegenden Koinzidenzfrequenz kombiniert werden, eine Forderung, die sich am einfachsten mit einer leichten Platte erfüllen lässt, welche mit Befestigungselementen im Rahmen freitragend und dämpfungsarm derart angeordnet ist, daß sie zu vielfach reflektierten Biegewellen anregbar ist.While in known sound transducers with plate membrane Bending resonances are avoided if possible - either by reflection-free attenuation according to the Manger principle or thanks to highly tuned resonances based on the piston principle according to the invention a vibrating according to the bending wave principle Multi-resonance sound plate suggested which one has much better efficiency. With this disc must a lower natural frequency as low as possible with a deep coincidence frequency can be combined, a requirement the easiest to fulfill with a light plate leaves which with fasteners in the frame is self-supporting and low-damping arranged such that it bending waves that are reflected too often can be excited.

Während grundsätzlich gemäß Anspruch 2 hierfür auch dünnwandige massive Scheiben geeignet sind, läßt sich die Forderung am besten mit gemäß Anspruch 3 sandwichartig geschichteten Scheiben erfüllen. While basically also thin-walled for this purpose solid disks are suitable, the demand can be best with sandwiched according to claim 3 Meet discs.

Eine dämpfungsarme Lagerung läßt sich nach dem Vorschlag gemäß Anspruch 4 mit als Polsterelementen ausgebildeten Befestigungselementen realisieren, mit welchen die Scheibe im Rahmen derartig gelenkig gelagert ist, daß Biegeschwingungen möglichst wenig absorbiert werden.A low-damping storage can be according to the proposal Claim 4 with fastening elements designed as cushion elements realize with which the pane in the frame is so articulated that bending vibrations are absorbed as little as possible.

Nach Anspruch 9 können diese Polsterelemente aus gummielastischem Schaumstoff, sogenanntem Moosgummi, bestehen, mit welchem die Scheibe einseitig oder beidseitig im Rahmen unter Zugspannung gehalten wird.According to claim 9, these cushion elements made of rubber-elastic Foam, so-called foam rubber, exist with which the pane on one or both sides in the frame below Tension is maintained.

Das einleitend erwähnte Problem der störenden Positionierung des Treibers im Sichtfeld der Scheibe wird dadurch gelöst, daß nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Treiber im Rahmenbereich verdeckt angeordnet wird. Das führt allerdings zu einer weiteren Schwierigkeit. Die Schwingungsanregung bzw. -aufnahme mittels eines am Rande einer fast frei schwingenden Platte angeordneten Treibers führt zu einem stark fluktuierenden Frequenzgang der Empfindlichkeit, weshalb man diese Anordnung bisher abgelehnt hat. Abhilfe schafft hier der Vorschlag nach Anspruch 5, nach welchem als Befestigungselemente Federzungen vorgesehen sind, mit welchen die Scheibe im Rahmen eingespannt ist. In Abhängigkeit der Positionierung der Federzungen müssen im Rahmenbereich Treiber mit ausgesuchter Polarität und Empfindlichkeit positioniert werden. Durch die Anordnung derartiger Federelemente im Bereich der Treiberposition wird die Punktimpedanz vergrößert, so daß die sehr begrenzte maximale Treiberauslenkung an die lokal erforderliche Plattenauslegung angepasst werden kann. Auch die Polsterelemente können gemäß Anspruch 6 bei entsprechender Abstimmung bereichsweise zwischen Scheibe und Rahmen angeordnet sein.The problem of disruptive positioning mentioned in the introduction the driver in the field of vision of the window is released, that according to another proposal of the invention the driver is concealed in the frame area. However, that leads to another difficulty. The vibration excitation or recording using one on the edge of an almost free vibrating plate arranged driver leads to a strongly fluctuating frequency response sensitivity, which is why this order has so far been rejected. remedy creates here the proposal according to claim 5, according to which as Fastening tongues are provided with which the pane is clamped in the frame. In dependency of The spring tongues must be positioned in the driver frame area positioned with selected polarity and sensitivity become. By arranging such spring elements in In the driver position area, the point impedance is increased, so the very limited maximum driver excursion the locally required plate design can be adjusted can. The upholstery elements can also according to claim 6 appropriate coordination in areas between the disc and Be arranged frame.

Nach einem weiteren Vorschlag gemäß Anspruch 7 können jedoch Polsterelemente und/oder Federzungen auch umlaufend zwischen Scheibe und Rahmen vorgesehen sein. However, according to a further proposal according to claim 7 Upholstery elements and / or spring tongues also circumferentially between Washer and frame are provided.

Gemäß Anspruch 10 eignet sich als Material für die Federzungen federhartes Metallblech, z. B. Federstahl, Messing oder Aluminium, schwingungsfester, federelastischer Kunststoff, z. B. aus faserverstärktem Kunstharz. Mit derartigen Federzungen läßt sich die Scheibe im Rahmen zugfest, biegemomentübertragend, reibungsarm und unter Zugspannung montieren.According to claim 10 is suitable as a material for the spring tongues spring-hard metal sheet, e.g. B. spring steel, brass or Aluminum, vibration-resistant, spring-elastic plastic, e.g. B. made of fiber-reinforced synthetic resin. With such spring tongues the pane can be tensile in the frame, transmitting bending moment, Mount with low friction and under tension.

Zur Erfüllung der Forderung, eine möglichst tiefe untere Eigenfrequenz mit einer ebenfalls möglichst tief gelegenen Koinzidenzfrequenz zu kombinieren, ist gemäß Anspruch 12 eine sandwichartig aufgebaute Scheibe als Multiresonanzklangplatte vorgeschlagen, deren beidseitige Deckblätter aus einem Material bestehen, das eine hohe Dehnwellengeschwindigkeit von vorzugsweise mehr als 3.000 m/s ermöglicht und deren Kern Zellenstruktur hat und aus einem Material geringer Massendichte von vorzugsweise kleiner als 40kg/m3 besteht.To meet the requirement to combine the lowest possible natural frequency with a coincidence frequency that is also as low as possible, a sandwich-like disc is proposed as a multi-resonance sound plate, the cover sheets on both sides of which are made of a material that has a high expansion shaft speed of preferably more than 3,000 m / s and the core has a cell structure and consists of a material with a low mass density, preferably less than 40kg / m 3 .

Die Klangeigenschaften derartiger Platten lassen sich durch eine Vorspannung in der Plattenebene verbessern, wie dies in Anspruch 8 vorgeschlagen ist. Bei diesen Spannmembranen ist die Scheibe nach Art eines Sprungtuches im Rahmen eingespannt.The sound properties of such records can be determined by improve a bias in the plate plane, as in Claim 8 is proposed. With these tensioning membranes the pane is clamped in the frame like a jumping mat.

Um bei einem Schallwandler, bei welchem die Scheibe gemäß Anspruch 10 mit Federzungen eingespannt ist, die Lagerkräfte aufzunehmen und langzeitstabil aufrechtzuerhalten, wird gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen, den Rahmen wenigstens teilweise aus federnd miteinander verbundenen Profilteilen aus Holz, Metall oder Kunststoff herzustellen. Diese Profilrahmenteile können hierbei die gesamte Scheibe umlaufen oder sich nur über einen Teil des Scheibenrandes erstrecken.To in a sound transducer, in which the disc according to claim 10 is clamped with spring tongues, the bearing forces to absorb and maintain long-term stability is according to Claim 11 proposed the frame at least partially made of resiliently connected wooden sections, Manufacture metal or plastic. These profile frame parts can run around the entire disc or just extend over part of the edge of the pane.

Das Problem der geringen Strahlungseffizienz ist durch Verwendung der Multiresonanzklangplatte gemäß Anspruch 1 vorzugsweise mit der Dimensionierung gemäß Anspruch 12 gelöst. The problem of low radiation efficiency is due to use the multi-resonance sound plate according to claim 1 preferably solved with the dimensioning according to claim 12.

Für den Kern mit geringer Massendichtigkeit ist eine Zellenstruktur vorgeschlagen, welche zwar das Licht durchlässt, aber wegen der vertikalen Zellwände nur für einen beschränkten Blickwinkel eine verzerrungsarme Durchsicht ermöglicht.For the core with low density, there is a cell structure proposed, which does let the light through, but because of the vertical cell walls only for a limited one Viewing angle enables a low-distortion view.

Zur Optimierung der Verzerrungsarmut sind nach den Ansprüchen 13 und 14 Kerne vorgeschlagen, welche matrixartig aus vielen, gleichartigen, durchsichtigen Zellen bestehen. Vorzugsweise sind die Zellen hierbei matrixartig, orthogonal zueinander in Zeilen und Spalten regulär angeordnet. Der Blickwinkel dieser quasi durchsichtigen Scheiben ist durch die Zellwände, insbesondere wenn sie aus undurchsichtigem Material bestehen, zwar eingeschränkt, für viele Anwendungsbereiche läßt sich diese Einschränkung jedoch gegenüber dem Vorteil der akustischen Funktionalität in Kauf nehmen. Verschiedenen Gestaltungsmöglichkeiten für die Zellstrukturen und Materialien sind mit den Ansprüchen 14 und 15 angegeben.To optimize the low distortion are according to the claims 13 and 14 cores proposed, which consists of many, homogeneous, transparent cells exist. Preferably the cells are matrix-like, orthogonal to each other Rows and columns arranged in a regular way. The point of view of this quasi-transparent slices is through the cell walls, in particular if they are made of opaque material limited, this can be used for many areas of application Limitation however over the advantage of the acoustic Accept functionality. Different design options for the cell structures and materials are included claims 14 and 15 indicated.

Gemäß Anspruch 16 können die Zellen geschlossenwandig sein, beispielsweise im Querschnitt dreieckig, viereckig, sechseckig, rauten- oder auch kreisförmig sein.According to claim 16, the cells can be closed-walled, for example, triangular, quadrangular, hexagonal in cross section, diamond or circular.

Die Zellen können jedoch auch gemäß Anspruch 17 offenwandig sein, wobei die Zellwände durch kleine Abstandshalter in Form von Kugeln, Würfeln, Körnern, durch aufgeklebte oder aufgeschmolzene, überkreuzte Fäden aus Glas, Kunststoff, Metall oder auch durch Verklebungs-, Verschweißungs- oder Verschmelzungspunkte gegeneinander bzw. gegenüber den Deckblättern festgelegt sind.However, the cells can also have open walls be, the cell walls in shape by small spacers of balls, cubes, grains, by glued or melted, crossed threads made of glass, plastic, metal or also through gluing, welding or merging points against each other or against the cover pages are set.

Die Deckblätter bestehen gemäß Anspruch 18 aus homogenem, glasklarem Material mit glatter Oberfläche und sind mit dem Kern an allen Berührungsflächen schwingungsfest verbunden, vorzugsweise verklebt oder verschweißt. Als Material eignet sich Dünnglas oder auch Acrylglas. The cover sheets consist of homogeneous, crystal clear material with smooth surface and are with the Core is vibration-proof connected on all contact surfaces, preferably glued or welded. Suitable as a material thin glass or acrylic glass.

Nach einem weiteren Vorschlag gemäß Anspruch 19 ist für die Deckblätter faservertärktes, glasklares Material mit glatter Oberfläche vorgeschlagen, das mit dem Kern gleichfalls an den Berührungspunkten schwingungsfest verbunden ist, wobei die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Materials zur Verbesserung der Durchsichtigkeit parallel zu den Zellwänden verlaufend angeordnet sind.According to a further proposal according to claim 19 is for the Cover sheets fiber-reinforced, crystal-clear material with smooth Surface proposed that also with the core to the Points of contact is connected vibration-proof, the Reinforcing fibers of the fiber-reinforced material for improvement the transparency runs parallel to the cell walls are arranged.

Für bestimmte Anwendungszwecke, z. B. bei Verwendung des Schallwandlers für Projektionszwecke, ist gemäß Anspruch 20 vorgeschlagen, die Deckblätter auf der dem Kern zugewandten Seite mit einer glatten Oberfläche zu versehen, dagegen die äußere Oberfläche mit einer lichtstreuenden Struktur, z. B. durch Aufrauhen, Ätzen, Prägen usw. auszustatten.For certain applications, e.g. B. when using the Sound transducer for projection purposes, is according to claim 20 suggested the cover sheets on the core facing Side with a smooth surface, whereas the outer surface with a light scattering structure, e.g. B. by roughening, etching, embossing, etc.

Derartige Wandler lassen sich z. B. für Laser-Rückprojektionen verwenden.Such converters can e.g. B. for laser rear projections use.

Als elektromechanische Wandler eignen sich Treiber mit seismischer Masse und schwingungsfester, klirrfreier Kontaktierung vorzugsweise in Form bekannter piezoelektrischer Biegeschwinger oder elektrodynamischer Schwinger, vorzugsweise mit Seltenerdmagneten. Diese Treiber können entweder schwimmend auf der Scheibe oder gegen den Rahmen abgestützt angeordnet, vorzugsweise aufgeklebt, sein.Drivers with seismic are suitable as electromechanical transducers Mass and vibration-proof, distortion-free contact preferably in the form of known piezoelectric flexural vibrators or electrodynamic vibrator, preferably with rare earth magnets. These drivers can either be floating arranged on the pane or supported against the frame, preferably glued on.

Bei der Montage dieser Wandler ist auf optimale Polarität und Anschlußdämpfung zu achten.When assembling this converter is on optimal polarity and Pay attention to the connection loss.

Der erfindungsgemäße Schallwandler eignet sich für eine Fülle von Anwendungsmöglichkeiten. So kann er gemäß Anspruch 22 entweder als Lautsprecher, z. B. auch für Konferenzpulte und Isolierkabinen, oder gemäß Anspruch 2 als Mikrofon verwendet werden. Besonders geeignet ist dieser Wandler gemäß Anspruch 24 für Fernsehgeräte mit Flachbildschirmen, wobei die Scheibe selbst für die Laserprojektion verwendet oder mit einem LCD-Bildschirm kombiniert wird. The sound transducer according to the invention is suitable for an abundance of applications. So he can according to claim 22 either as a speaker, e.g. B. also for conference desks and Isolation cabins, or used according to claim 2 as a microphone become. This converter is particularly suitable according to claim 24 for televisions with flat screens, the disc even used for laser projection or with an LCD screen is combined.

Ferner läßt sich der Wandler gemäß Anspruch 25 mit Vorteil als architektonisches Element, z. B. als Gebäudefenster oder Glasdach, einsetzen, wobei mittels des Schallwandlers entweder Sprach- oder Musikwiedergabe realisiert oder Schall zum Zwecke der Geräuschunterdrückung erzeugt wird.Furthermore, the converter can be advantageously used as an architectural element, e.g. B. as a building window or Glass roof, insert, using either the transducer either Speech or music reproduction realized or sound to Noise cancellation purposes is generated.

Schließlich lässt sich der Schallwandler gemäß den Ansprüchen 26 und 27 entsprechend dem Vorschlag nach DE-OS 26 12 450 bei Schaufenstern, Schaukästen oder für andere Werbeeinrichtungen einsetzen.Finally, the transducer can be made according to the claims 26 and 27 according to the proposal according to DE-OS 26 12 450 Shop windows, showcases or for other advertising facilities deploy.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
einen Längsschnitt durch einen als Fenster ausgebildeten Schallwandler,
Fig. 2
Detailaufsichten auf Scheiben in verschiedenen Ausführungsformen, nämlich
Fig. 2.1
Scheiben mit im Querschnitt rechteckigen und orthogonal angeordneten Zellen,
Fig. 2.2
Scheiben mit mäanderförmig angeordneten Zellwänden, welche gemeinsam rautenförmige Zellen bilden,
Fig. 2.3
Scheiben mit sechseckigen nach Art von Honigwaben angeordneten Zellen und
Fig. 3
vergrößerter Querschnitt durch den Kern einer Scheibe.
The subject matter of the invention is explained in detail below with reference to the exemplary embodiments shown schematically in the drawings. The drawings show:
Fig. 1
a longitudinal section through a sound transducer designed as a window,
Fig. 2
Detailed views of panes in various embodiments, namely
Fig. 2.1
Disks with cells which are rectangular and orthogonally arranged in cross section,
Fig. 2.2
Disks with meandering cell walls, which together form diamond-shaped cells,
Fig. 2.3
Discs with hexagonal cells and arranged in the manner of honeycombs
Fig. 3
enlarged cross section through the core of a disc.

Der in Fig. 1 dargestellte, als Fenster ausgebildete Schallwandler, ein sogenannter Fensterschallwandler, weist im wesentlichen eine sandwichartig aufgebaute Scheibe 10 mit Deckblättern 11 und 12 und einem Kern 13 auf. Sowohl die Deckblätter 11 und 12 als auch der leichte, schubsteife Kern 13 bestehen aus transparentem Material. Der Kern 13 besteht aus drei übereinander angeordneten Zellschichten, deren Zellwände rechtwinklig zueinander und parallel bzw. senkrecht zu den Deckblättern 11, 12 verlaufen.1, designed as a window, a so-called window sound converter, essentially has a sandwich-like disc 10 with cover sheets 11 and 12 and a core 13. Both the cover pages 11 and 12 as well as the light, shear-resistant core 13 consist of transparent material. The core 13 consists of three superimposed cell layers, their cell walls perpendicular to each other and parallel or perpendicular to the Cover sheets 11, 12 run.

Die Scheibe 10 ist in einem Rahmen 14 angeordnet und entweder mit schwach dämpfenden, relativ nachgiebigen Polsterlelementen 15 oder mit relativ harten Federzungen 16 gelagert. Zwischen Rahmen 14 und Scheibe 12, vorzugsweise abgedeckt durch den Rahmenschenkel 14a, ist ein Treiber 16 zur Umwandlung elektrischer Signale in mechanische Schwingungen oder zur Umwandlung mechanischer Schwingungen in elektrische Signale vorgesehen. Dieser Treiber kann entweder aus einer nicht dargestellten Signalquelle gespeist werden. In diesem Fall wirkt der Fensterschallwandler als Lautsprecher. Der Treiber kann jedoch auch die von der Scheibe 10 aufgenommenen Schwingungen in elektrische Signale umwandeln, die über einen Verstärker einem Lautsprecher zugeführt werden. In diesem Fall wirkt der Fensterschallwandler als Mikrofon.The disc 10 is arranged in a frame 14 and either with weakly damping, relatively compliant upholstery elements 15 or stored with relatively hard spring tongues 16. Between Frame 14 and pane 12, preferably covered by the frame leg 14a is a driver 16 for conversion electrical signals in mechanical vibrations or Conversion of mechanical vibrations into electrical signals intended. This driver can either be from a not shown Signal source are fed. In this case it works the window sound converter as a loudspeaker. The driver can however, also the vibrations picked up by the disk 10 convert into electrical signals through an amplifier be fed to a loudspeaker. In this case the Window sound converter as a microphone.

Die Scheibe 10 kann grunsätzlich massiv ausgebildet sein. Bevorzugt ist jedoch die in Fig. 1 angedeutete Sandwichbauweise.The disk 10 can basically be solid. Prefers is, however, the sandwich construction indicated in Fig. 1.

Mit den Aufsichten der Kernschichten gemäß Fig. 2 sind verschiedene Zellquerschnitte veranschaulicht.With the views of the core layers according to FIG. 2, there are various Cell cross sections illustrated.

Fig. 2.1 zeigt einen Kern, dessen Zellen 20 senkrecht und parallel zu den Seitenwänden verlaufende Zellwände 21 und 22 aufweisen.Fig. 2.1 shows a nucleus, the cells 20 of which are vertical and parallel cell walls 21 and 22 running to the side walls exhibit.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2.2 werden die an sich offenwandigen Zellen 30 durch mäanderförmig verlaufende Wandteile 31 gebildet, so daß rautenförmige Zellstrukturen entstehen. In the exemplary embodiment according to FIG. 2.2, they are per se open-walled cells 30 through meandering wall parts 31 formed so that diamond-shaped cell structures arise.

Die Darstellung gemäß Fig. 2.3 schließlich zeigt einen Kern, dessen im Querschnitt sechseckige Zellen 40 nach Art einer Honigwabe angeordnet sind.2.3 finally shows a core, whose cells 40 are hexagonal in cross section in the manner of a Honeycomb are arranged.

Wie mit der weiteren Figur gemäß Fig. 3 veranschlaulicht ist, führen vertikale Zellwände 50 zwangsläufig zu einer Behinderung der Durchsicht, da der Blickwinkel α eingeschränkt ist. Während die Deckblätter 51 und 52 zweckmässigerweise aus transparentem Material bestehen, können erforderlichenfalls die vertikalen Zellwände 50 auch aus lichtundurchlässigen Materialien bestehen. As is illustrated with the further figure according to FIG. 3, vertical cell walls 50 inevitably lead to a disability the view, since the viewing angle α is restricted. While the cover pages 51 and 52 expediently transparent material, if necessary the vertical cell walls 50 also made of opaque Materials exist.

Bezugszeichenliste 10 ScheibeReference list 10 disc

11,1211.12
DeckblätterCover pages
1313
Kerncore
1414
Rahmenframe
14a14a
RahmenschenkelFrame legs
1515
PolsterelementUpholstery element
1616
Treiberdriver
2020th
ZellenCells
21,2221.22
ZellwändeCell walls
3030th
ZellenCells
3131
ZellwändeCell walls
4040
ZellenCells
5050
ZellwändeCell walls
51,5251.52
DeckblätterCover pages
αα
BlickwinkelPerspective

Claims (27)

Schallwandler, bestehend aus einer in einem Rahmen gelagerten transparenten Scheibe und mindestens einem mit der Scheibe in Schwingungsverbindung stehenden Treiber, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) eine nach dem Biegewellenprinzip schwingende Multiresonanzklangplatte ist, welche mit Befestigungselementen (15, 16) im Rahmen (14) freitragend und dämpfungsarm derart angeordnet ist, daß sie zu vielfach reflektierten Biegewellen anregbar ist, und daß der Treiber (17) vorzugsweise zwischen Rahmen (14a) und Scheibe (10) vorgesehen ist.Sound transducer, consisting of a transparent disc mounted in a frame and at least one driver which is in vibration connection with the disc, characterized in that the disc (10) is a multi-resonance sound plate which vibrates according to the bending wave principle and which is fastened in the frame (1) with fastening elements (15, 16). 14) is arranged in a self-supporting and low-damping manner in such a way that it can be excited to bending waves which are reflected in many ways, and that the driver (17) is preferably provided between the frame (14a) and the pane (10). Schallwandler nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine massive Scheibe (16).Sound transducer according to claim 1,
characterized by a solid disc (16). Schallwandler nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine sandwichartig geschichtete Scheibe (10).Sound transducer according to claim 1,
characterized by a sandwich-like disc (10). Schallwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente Polsterelemente (15) sind, mit welchen die Scheibe (10) im Rahmen (14) derartig gelenkig gelagert ist, daß Biegeschwingungen möglichst wenig absorbiert werden.Sound transducer according to claim 1, 2 or 3,
characterized in that the fastening elements are cushion elements (15) with which the disc (10) is articulated in the frame (14) in such a way that bending vibrations are absorbed as little as possible. Schallwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente Federzungen (16) sind, mit welchen die Scheibe (10) im Rahmen (14) eingespannt ist.Sound transducer according to claim 1, 2 or 3,
characterized in that the fastening elements are spring tongues (16) with which the disc (10) is clamped in the frame (14). Schallwandler nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterelemente (15) und/oder die Federzungen (16) bereichsweise zwischen Scheibe (10) und Rahmen (14) angeordnet sind.Sound transducer according to claim 4 or 5,
characterized in that the cushion elements (15) and / or the spring tongues (16) are arranged in regions between the pane (10) and the frame (14). Schallwandler nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterelemente (15) und/oder Federzungen (16) umlaufend zwischen Scheibe (12) und Rahmen (14) angeordnet sind.Sound transducer according to claim 4 or 5,
characterized in that the cushion elements (15) and / or spring tongues (16) are arranged circumferentially between the pane (12) and the frame (14). Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe mit einer oder mehreren Spannungsmembranen aus Kunststoff, Textilgewebe oder Metallfolie im Rahmen eingespannt ist.Disc according to one of claims 1 to 7,
characterized in that the pane is clamped in the frame with one or more tension membranes made of plastic, textile fabric or metal foil. Scheibe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterelemente (15) aus gummielastischem Schaumstoff bestehen, mit welchen die Scheibe einseitig oder beidseitig im Rahmen (14) unter Zugspannung gehalten wird.Disc according to claim 4,
characterized in that the cushion elements (15) consist of rubber-elastic foam, with which the pane is held under tension on one or both sides in the frame (14). Scheibe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (16) aus federhartem Metallblech oder schwingungsfestem, federelastischem Kunststoff bestehen und zugfest, biegemomentübertragend und reibungsarm mit Scheibe (10) und Rahmen (14) verbunden sind.Disc according to claim 5,
characterized in that the spring tongues (16) consist of spring-hard metal sheet or vibration-resistant, spring-elastic plastic and are connected to the washer (10) and frame (14) in a tensile, bending moment-transmitting and low-friction manner. Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen wenigstens teilweise aus federnd miteinander verbundenen Profilteilen aus Holz, Metall oder Kunststoff besteht.Disc according to one of claims 1 to 10,
characterized in that the frame consists at least partially of resiliently connected profile parts made of wood, metal or plastic. Schallwandler nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) wenigstens aus einem ebenen Kern (13) mit Zellstruktur und beidseitigen Deckblättern (11, 12) besteht, welche miteinander fest verbunden sind, wobei die Deckblätter aus einem hohe Dehnungswellengeschwindigkeiten, vorzugsweise von mehr als 3.000 m/s, ermöglichenden Material besteht und der Kern eine geringe Massendichte, vorzugsweise < 40 kg/m3, hat.Sound transducer according to claim 3,
characterized in that the disc (10) consists of at least one flat core (13) with a cell structure and cover sheets (11, 12) on both sides which are firmly connected to one another, the cover sheets having a high expansion shaft speeds, preferably of more than 3,000 m / s, enabling material and the core has a low mass density, preferably <40 kg / m 3 . Schallwandler nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (13) matrixartig, orthogonal zueinander in Zeilen und Spalten regulär angeordnete Zellen (20) aufweist, deren durchsichtige oder undurchsichtige Wände (21, 22) senkrecht zu den durchsichtigen Deckblättern (11, 12) stehen.Sound transducer according to claim 12,
characterized in that the core (13) has cells (20) arranged regularly in rows and columns in a matrix-like manner, the transparent or opaque walls (21, 22) of which are perpendicular to the transparent cover sheets (11, 12). Schallwandler nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen einen mehreckigen, vorzugsweise einen drei-, vier- oder sechseckigen bzw. runden Querschnitt aufweisen (Fig. 2.1, 2.2, 2.3).Sound transducer according to claim 13,
characterized in that the cells have a polygonal, preferably a triangular, quadrangular or hexagonal or round cross-section (Fig. 2.1, 2.2, 2.3). Schallwandler nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellwände aus Glas, Kunststoff, Papier oder Metall, vorzugsweise Aluminium, bestehen.Sound transducer according to claim 13 or 14,
characterized in that the cell walls consist of glass, plastic, paper or metal, preferably aluminum. Schallwandler nach Anspruch 13, 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen geschlossenwandig sind (Fig. 2.1, Fig. 2.3).Sound transducer according to claim 13, 14 or 15,
characterized in that the cells are closed-walled (Fig. 2.1, Fig. 2.3). Schallwandler nach Anspruch 13, 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (30) teilweise offenwandig sind, wobei die Zellwände (31) durch Abstandhalter gegeneinander bzw. gegenüber den Deckblättern festgelegt sind (Fig. 2.2). Sound transducer according to claim 13, 14 or 15,
characterized in that the cells (30) are partially open-walled, the cell walls (31) being fixed to one another or to the cover sheets by means of spacers (FIG. 2.2). Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckblätter aus homogenem, glasklarem, durchsichtigem Material mit glatter Oberfläche bestehen und mit dem Kern an allen Berührungflächen schwingungfest verbunden sind.Sound transducer according to one of claims 1 to 17,
characterized in that the cover sheets consist of homogeneous, crystal-clear, transparent material with a smooth surface and are vibration-proof connected to the core on all contact surfaces. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckblätter aus faserverstärktem, glasklarem Material mit glatter Oberfläche bestehen und mit dem Kern an allen Berührungspunkten schwingungsfest verbunden sind, wobei die Verstärkungsfasern parallel zu den Zellwänden verlaufend angeordnet sind.Sound transducer according to one of claims 1 to 17,
characterized in that the cover sheets consist of fiber-reinforced, crystal-clear material with a smooth surface and are connected to the core at all points of contact in a vibration-proof manner, the reinforcing fibers being arranged parallel to the cell walls. Schallwandler nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckblätter nur auf der dem Kern zugewandten Seite eine glatte Oberfläche aufweisen, während die äußeren Oberflächen eine lichtstreuende Struktur besitzen.Sound transducer according to claim 18 or 19,
characterized in that the cover sheets have a smooth surface only on the side facing the core, while the outer surfaces have a light-scattering structure. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß der Treiber (17) ein elektrischer Biegeschwinger oder ein elektrodynamischer Schwinger ist, der auf der Scheibe (10) schwimmend oder gegen den Rahmen (14) abgestützt angeordnet, insbesondere aufgeklebt, ist.Sound transducer according to one of claims 1 to 20,
characterized in that the driver (17) is an electric flexural oscillator or an electrodynamic oscillator which is arranged on the disc (10) floating or supported, in particular glued, against the frame (14). Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
gekennzeichnet durch die Verwendung als Lautsprecher.Sound transducer according to one of claims 1 to 21,
characterized by the use as a speaker. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
gekennzeichnet durch die Verwendung als Mikrofon. Sound transducer according to one of claims 1 to 21,
characterized by the use as a microphone. Schallwandler nach Anspruch 22,
gekennzeichnet durch die Verwendung als Projektionsfläche für ein Fernsehgerät, auf welcher das Bild durch Rückprojektion erzeugbar ist.Sound transducer according to claim 22,
characterized by the use as a projection surface for a television set, on which the image can be generated by rear projection. Schallwandler nach Anspruch 22,
gekennzeichnet durch die Verwendung als Fenster- oder Dachelement bei Gebäuden zur Schallwiedergabe oder Geräuschunterdrückung.Sound transducer according to claim 22,
characterized by the use as a window or roof element in buildings for sound reproduction or noise suppression. Schallwandler nach Anspruch 22,
gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem Schaufenster, dessen Scheibe vorzugsweise mit Nährungssensoren versehen ist, welche der Steuerung einer Schallquelle dienen.Sound transducer according to claim 22,
characterized by use in a shop window, the pane of which is preferably provided with proximity sensors which serve to control a sound source. Schallwandler nach Anspruch 22,
gekennzeichnet durch die Verwendung als ebener, plattenförmiger Werbeträger, dessen Platte mit Näherungssensoren versehen ist, welche der Steuerung einer Schallquelle dienen.Sound transducer according to claim 22,
characterized by the use as a flat, plate-shaped advertising medium, the plate of which is provided with proximity sensors which serve to control a sound source.
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