DE2658644A1 - Elektroakustischer wandler mit einer membran - Google Patents

Description

Elektroakustischer Wandler mit einer Membran

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Mikrophon oder eine Hörkapsel für Fernsprechapparate mit einer auf Biegung beanspruchten kreisförmigen piezoelektrischen Keramikmembran. Wandler dieser Art waren bereits Gegenstand zahlreicher und eingehender theoretischer und praktischer Untersuchungen, die ergeben haben, daß den unzweifelhaften Vorzügen dieser Wandler (z.B. die Möglichkeit der Verwendung sowohl als Mikrophon als auch als Hörkapsel, kleine Abmessungen usw.) gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich der Konstruktion und praktischen Realisierbarkeit gegenüberstehen. Im Prinzip besteht ein elektroakustischer Wandler mit einer piezoelektrischen Keramikmembran aus einem steifen zentralen Gehäusekörper, in welchem die Keramikmembran, die über Drähte und Schrauben oder Steckkontakte elektrisch angeschlossen werden kann, z.B. mittels eines Gummilagerkörpers federnd eingespannt ist, und aus Boden- und Deckelteilen, welche die Membran und die Anschlußelemente gegen Erschütterungen, Staub oder andere Beeinträchtigungen schützen. Für einen einwandfreien Betrieb des Wandlers ist es notwendig, daß der Gehäusekörper

709828/0648

entsprechend einem gewünschten Frequenzgang gestaltete innere Hohlräume aufweist, deren Abmessungen, insbesondere zwischen Membran und Gehäusekörper, beim Montieren mit sehr geringen Toleranzen eingehalten werden müssen. Ferner muß beachtet werden, daß die Keramikmembran frei schwingen kann und beim Montieren keinen mechanischen Spannungen oder anderen Beanspruchungen ausgesetzt wird, die nicht vorgesehen bzw. nicht genau vorherbestimmbar sind.

Bei einer bekannten Konstruktion bestehen der Gehäuseboden und der Deckel aus zwei miteinander verschweißten Schalen, die den Lagerkörper für die Membran enthalten. Bei einer solchen Konstruktion ist es aber sehr schwierig, die übrigen Bauteile des Wandlers, d.h. die Anschlußdrähte und die Schrauben oder Steckkontakte einzusetzen, wenn nicht die Steckkontakte oder Schrauben an dem Deckel befestigt werden und die Lötstellen der Anschlußdrähte außerhalb der Kapsel bleiben.

Zweckmässiger ist eine ferner bekannte Anordnung, bei der alle wesentlichen Bauteile an dem aus Kunststoff bestehenden Gehäusekörper befestigt sind, der durch einen oberen und einen unteren Deckel geschlossen ist. Bei dieser bekannten Anordnung bestehen die Deckel aus Metall; beim Zusammenbau ist ein Bördelvorgang erforderlich, der insbesondere bei der Massenfertigung aufwendig und ungenau ist. Ferner ist bei der bekannten Anordnung die Membran in einem an der Oberseite der Kapsel angeordneten schalenförmigen Gummiring gelagert, welcher maßgeblich für die Höhenabmessung der Kapsel ist und die Möglichkeit beeinträchtigt, die Abmessungen des Luftraumes zwischen Membran und der unter ihr befindlichen Fläche vorauszubestimmen, weil man vorher kaum weiß, wie weit der Gummiring beim Zusammenbau der verschiedenen äußeren Teile nachgibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hinsichtlich

709828/0648

Durchmesser und Höhe kompakten Wandler anzugeben, der die oben genannten Nachteile vermeidet, also einfach montierbar ist und eine einen günstigen Frequenzgang gewährleistende Anordnung der Membran ermöglicht, die genau vorherbestimmbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Es handelt sich also um einen dreiteiligen Aufbau, wobei der aus Kunststoff bestehende Gehäusekörper die übrigen Bestandteile trägt und den Befestigungsring für die Membran,die Steckkontakte sowie die Anschluß- und Verbindungsdrähte enthält. Auch die aus Kunststoff bestehenden Deckel werden an dem Gehäusekörper befestigt. Die Verwendung von Kunststoff für den unteren Deckel vereinfacht die Fertigung, weil zur Isolierung der aus dem Wandler herausgeführten Kontakte keine besonderen Maßnahmen erforderlich sind. Da der die Membran tragende Gummiring, der aus Elastizitätsgründen eine gewisse Höhe haben muß, im Gehäusekörper statt (wie bei bekannten Anordnungen) am Deckel montiert ist, ergibt sich die Möglichkeit, die Membran sehr nahe an der Oberfläche der Kapsel anzuordnen, wodurch der Luftraum zwischen der Membran und der Fläche des oberen Deckels verkleinert und infolgedessen der Frequenzgang bei Hochfrequenz verbessert wird. Die Verwendung von Kunststoff für den oberen Deckel hat den Vorteil, daß beim Zusammenbau der Teile kein Bördelvorgang erforderlich, sondern die für die Massenfertigung geeignetere Ultraschallschweißung anwendbar ist. Ein weiterer Vorteil liegt in einer Vereinfachung der Endmontage, da beim Zusammenbau in einem einzigen Arbeitsgang mit einer Ultraschallmaschine die gegenseitige Lage der Teile und insbesondere der Abstand zwischen der schwingenden Membran und dem zentralen Gehäusekörper mit engsten Toleranzen eingehalten werden. Die Genauigkeit des Abstands zwischen Membran und Gehäusekörper hat großen Einfluß auf die Entzerrung des Frequenzgangs.

709828/0648

' 6"

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert, in welcher ein Schnitt durch einen Teil des Wandlers schematisch dargestellt ist.

Sowohl der zentrale Gehäusekörper 1 als auch der obere Deckel 2 und der untere Deckel 3 bestehen aus thermoplastischem Kunststoff . Im Gehäusekörper 1 ist ein rillenförmiger kreisrunder Hohlraum 4 vorgesehen, in dem ein Gummiring 5 untergebracht ist. Die piezoelektrische Keramikmembran 6, die eine metallische Trägerscheibe aufweist, ist zwischen dem Gummiring 5 und einem an der Innenfläche des oberen Deckels 2 vorgesehenen ringförmigen Andruckansatz 7 eingespannt.

Aufgrund der Tatsache, daß der Gummiring 5, der notwendigerweise eine gewisse Höhe haben muß, in einem besonderen Hohlraum 4 im Gehäuse 1 untergebracht ist, kann die Membran 6 mit minimalem Abstand d von der Oberseite des Gehäusekörpers 1 angeordnet sein. Wie schon erwähnt wurde, wirkt sich dies günstig auf die Betriebseigenschaften des Wandlers hinsichtlich der Frequenzgang-Entzerrung aus.

Weitere Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform sind der Zeichnung zu entnehmen. Beispielsweise hat sich als zweckmässig erwiesen, daß der Gummiring 5, der die Membran 6 gegen den Andruckansatz 7 drückt, einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt hat.

709828/0648

Leerseite

Claims (4)

1. 265864A

   Patentansprüche

   ίΐ.)) Elektroakustischer Wandler mit einer Membran, insbesondere einer piezoelektrischen Keramikmembran, einem oberen Deckel mit Schallwellen durchlassenden Löchern, einem unteren Deckel und einem die Membran haltenden mittleren Gehäusekörper, der Ausgleichräume für die Membran aufweist und mit elektrischen Anschlußelementen sowie durch öffnungen im unteren Deckel herausragenden Steckmitteln zum Anlöten von Anschlußdrähten der Membran versehen ist, dadurch gekennzeLchn e t , daß der Gehäusekörper (1) an seiner Oberseite einen ringförmigen Hohlraum (4) enthält, in dem ein Gummiring (5) untergebracht ist, der die Membran (6) trägt, daß die Membran

   (6) zwischen dem Gummiring (5) und einem entsprechenden, an der Innenfläche des oberen Deckels (2) befindlichen ringförmigen Andruckansatz (7) eingespannt ist, und daß die beiden Deckel (2,3) wie der Gehäusekörper (1) aus thermoplastischem Kunststoff bestehen.
2. 2.) Wandler nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Gummiring (5) einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt hat.
3. 3.) Wandler nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß der Gehäusekörper (1) und die Deckel (2,3) durch ültraschallschweißung zusammengefügt sind.
4. 4.) Wandler nach Anspruch 1, 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet , daß die Membran (6) in unmittelbarer Nähe (Abstand d) der Oberseite des Gehäusekörpers (1) angeordnet ist.

   ORIGINAL INSPECTED

   709828/0648