DD301685A9 - Akustisches verbundsystem fuer handapparate - Google Patents

Abstract

Es ist das Ziel, die Vorteile piezoelektrischer Flächenschwinger für Handapparate zu nutzen, ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Die vorgeschlagene, mit Leiterbahnen zwischen den Schallwandlern sowie mit Kontaktierungselementen ausgestattete Plastträgerfolie (12) weist in dem als Schallmembran (2) ausgebildeten Bereich die Besonderheit radialer Sicken (5) auf, die im randnahen Bereich zwischen Filterteil (1) und Kontaktteil (6) weich gelagert sind. Die so entstandenen Kanäle verbinden den inneren Hohlraum unter der Schallmembran (2) mit einem Randhohlraum (4) im Filterteil (1). Die akustistische Massewirkung dieser Kanäle bildet zusammen mit der akustischen Nachgiebigkeit des Randhohlraumes (4) eine Helmholtzresonanz. Über die in der Schallmembran (2) angeregten gegenphasigen Schwingungen werden störende Resonanzspitzen wirkungsvoll unterdrückt. Das neue akustische Verbundsystem eignet sich besonders für die Handapparate von Fernsprechgeräten. Als die Erfindung am deutlichsten wiedergebende Zeichnung wird die Figur 1 ausgewählt. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Stand der Technik

Die bisher üblichen Funktionseinheiten für Mikrofon- und Hörseite sind im wesentlichen gekapselte Schallwandler, weisen aber fast ausschließlich für die schwingende Schallmembran die klassischen Einspannarten (Rand eingespannt oder Rand gelagert) auf. Damit ist verbunden, daß die größten Auslenkungen in der Mitte, d.h. beim piezoelektrischen System an der Stelleder größten Materialdicke, auftreten.

Es wurde bereits vorgeschlagen, durch Miueneinspannung und randseitig sehr weiche Lagerung den Übertragungsfaktor, die Ansteuerfähigkeit und die akustische Beeinflußbarkeit zu verbessern.

Kritik dos Standes der Technik

Es ist ein Mangel der letztbeschriebenen Lösung, daß es noch nicht gelang, die störenden Resonanzspitzen außerhalb des Übertragungsbereiches, hervorgerufen durch mechanische Oberschwellenschwingungen, zu beseitigen. Trotz der Minimierung der Anzahl der Einzelteile sind bei allen bekannten Lösungen die hör- bzw. mikrofonseitigen Wandlerelemente akustisch und konstruktiv getrennte Funktionseinheiten.

Problem

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Vorteile der piezoelektrischen Flächenschwinger für Handapparate zu erschließen, ohne die Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Auf dem Gebiet der Fernsprechtechnik kann ein Trend zu einem Handapparat beobachtet werden, der im Laufe seiner Lebensdauer nicht repariert werden muß und sich durch Robustheit der technischen Lösung sowie durch die Eignung zum vollautomatischen technologischen Prozeß auszeichnet und eine Auswechslung des Handapparates durch den Benutzer erlaubt.

Bestandteil dieses Trends ist ein Abgehen von gekapselten Schallwandlern. Die besten Möglichkeiten für die unerläßliche Automatisierung bieten die genannten piezoelektrischen Flächenschwinger, die sich durch hohe Streuungssicherheit, robuste Handhabbarkeit, eine hohe Lebensdauer und geringe Kosten auszeichnen. Trotz der offensichtlichen Einfachheit des Aufbaus piezoelektrischer Flächenschwinger erwiesen sich die Technologie der Herstellung und die Anwendung als problematisch. Lediglich mechanisch großflächige, materialintensive Systeme wurden mit ausgeglichenem Frequenzgang im Übertragungsbereich realisiert, wiesen allerdings exemplarbedingte Resonanzspitzen, hervorgerufen durch Oberwellenschwingungen außerhalb des Übertragungsbereiches, auf. Bezogen auf Handapparate ist es das erklärte Ziel der Erfindung, die bei piezoelektrischen Flächenschwingern nachteiligen Resonanzspitzen weitestgehend zu beseitigen bzw. auf ein vertretbares Maß zu beschränken.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen vor allem darin, daß durch einen besonderen konstruktiven Aufbau ein akustisches Zusammenwirken der Schallmembran mit der Hohlraumanordnung unter der Schallmembran und der im Mittelpunkt wirkenden Körperschalltrennung bestimmt wird. Diese kommt dadurch zustande, daß durch die Zwischenschaltung der Plastträgerfolie die Ausbildung einer Körperschallbrücke im mittigen Einspannpunkt vermieden wird. Das Arbeitsprinzip der Erfindung wird deutlich am Schwingungsvorhalten der Schallmembran als Bestandteil der Verbundeinheit. Letztere besteht aus einer sc!i*vingungsfähigen akustischen Plastträgerfolie, die im Bereich zwischen Filterteil und Kontaktteil die Schallmembran bildet, und zwar unter Einbeziehung einer aufgebrachten Aluminiumträgerfolie und eines piezoelektrischen Flächenelements. Weiterhin ist die Verbundeinheit Träger von Leitorbahnen und Kontaktierungselementen.

Die Schallmembranen besitzen im randnahen flaum radiale Sicken. Diese erfüllen eine Doppelfunktion. Dadurch, daß die Sickenhöhe geringfügig höher ist als der auf diesem Durchmossor liegende Abstand zwischen Kontaktteil und Filterteil, wird die Schallmembran neben der mittigen und randseitigen festen Einspannung auf einem bestimmten Durchmesser noch einmal weich gelagert. Zum zweiten aber geben diese Sicken unter der Schallmembran Kanäle sowohl zu dem Hohlraum unter der Schallmembran als auch zu dem umlaufenden Randhohlraum des Filterteiles frei. Die akustische Massewirkung dieser Kanäle bildet zusammen mit der akustischen Nachgiebigkeit des Randhohlraumes eine Helmholtzresonanz, die außerhalb des Übertragungsbereiches im Wirkungsbereich der ausgeprägtesten Oborwellenschwingungen liegt. Da eine Begrenzung des Randhohlraumes durch die Schallmembran gegeben ist, regt die Helmholtzschwingung im Randhohlraum (etwa auf dem doppelten Durchmesser zum Durchmesser der Maximalauslenkung der durch die Oberwellenschwingung gegebenen Schwingungsfigur) die Schallmembran zu gegenphasigen Schwingungen an. Auf diese Art und Weise werden die störenden Resonanzspitzen der Oberwellenschwingung im Bereich bis zur doppelten oberen Grenzfrequenz wirkungsvoll unterdrückt. Durch eine hohe strömungsabhängige und mechanische Dämpfung wird auch die Eigenrosonanz weitestgehend gedämpft, so daß mit weniger aufwendigen akustischen Maßnahmon ein Frequenzgang mit sehr geringer Welligkeit erreicht wird.

Beschreibung elnos Ausführungsbeispieles

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1: den vergrößerten Querschnitt durch das mikrofon- bzw. hörseitige Wandlerteil der erfindungsgemäßen Verbundenheit

und Fig. 2: eine schematisch-vereinfachte, etwas weniger vergrößerte Darstellung der Verbundeinheit ohne konstruktive Einzelheiten.

Das in Fig. 1 dargestellte Filterteil 1 ist in einem Handapparategrundkörper (nicht gezeigt), vorzugsweise in die Unterschale eines Zweischalen-Handapparates über die Lochbilder am Rand akustisch dichtend eingelegt. Auf Grund der unterschiedlichen Anpaßverhältnisse zwischen der Anpassung der Mikrofoneinheit an das freie Schallfeld bzw. der Höreinheit an die Ohrdruckkammer, unterscheiden sich die beiden Filterteile zwar in den Lochbildern, nicht aber in den erfindungswesentlichen konstruktiven Details. Ohne funktionsbeeinträchtigenden Mittenversatz werden der Mittelpunkt des Filterteils 1 sowie der Mittelpunkt der zur Verbundeinheit gehörenden Schallmembran 2 zur Deckung gebracht. Als Schallmembran 2 wird der Teil der Verbundeinheit verstanden, der zwischen Filterteil 1 und Kontaktteil 6 eingespannt ist. Das Filterteil 1 weist Schalleintritts- bzw. -austrittsöffnungen 3 auf, die in ihrer Gesamtheit die erwähnten Lochbilder ergeben. Im Filterteil 1 befindet sich randnah ein Randhohlraum 4, welcher in Verbindung mit radialen Sicken 5 der Schallmembran 2 für die U 'terdrückung von Resonanzspitzen außerhalb des Übertragungsbereichs verantwortlich ist. Die mechanische Fixierung und Einspannung der Schallmembran 2 gegenüber dem Filterteil I erfolgt durch ein metallisches Kontaktteil 6, dessen Außenring 7 der randseitigen Einspannung und Kontaktierung und dessen mittlerer Ring 8 der Lagefixierung sowie Lagerung der radialen Sicken 5 dienen, während dessen mittlerer Einspannpunkt 9 eine kraftbegrenzte Einspannung sowie die Kontaktierung übernimmt. Die Umwandlung der Schallenergie in elektrische Energie und umgekehrt erfolgt durch den auf der Schallmembran 2 befestigten Flächenschwinger, der aus der scheibenförmigen Aluminiumträgerfolie 10 sowie dem ebenfalls scheibenförmigen piezoelektrischen Flächenelement 11 besteht. Alle Bestandteile der Schallmembran 2 sind bezüglich Dicke und Durchmesser akustisch abgestimmt. Bei der konstruktiven Verwirklichung wird das Kontaktteil 6 so gestaltet, daß Schalldichtigkeit zum Rückraum erreicht wird. Um mechanische Verspannungen zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Schallmembran 2 zusätzlich mit einer konzentrisch umlaufenden Sickung zu versehen.

Als Verbundeinheit gemäß Fig. 2 wird eine durchgängige Plastträgerfolie 12, vorzugsweise Polycarbonat- bzw. Polyesterfolie, verstünden, die hör- und mikrofonseitig als Schallmembran 2 ausgebildet ist und im übrigen Leiterbahnen sowie Kontaktierungselemente aufweist. Die um die erwähnten konstruktiven Elemente ergänzte Verbundeinheit wird als Verbundsystem bezeichnet.

Claims (2)

1. Akustisches Verbundsystem für Handapparate, bei dem eine Mitteneinspannung und randseitige weiche Lagerung der Schallmembran erfolgen, gekennzeichnet durch die Einheit folgender Merkmale:

- die mikrofon- wie auch die hörseitige Schallmembran (2) ist Bestandteil einer durchgängigen, mit Leiterbahnen und Kontaktierungselementen versehenen, akustisch wirksamen Plastträgerfolie (12),

- jede Schallmembran (2) weist radiale Sicken (5) auf, die sich im Bereich zwischen einem Randhohlraum (4) im Filterteil (1) sowie dem Außenumfang einer mit der Schallmembran (2) verbundenen Aluminiumträgerfolie (10) erstrecken,

- auf der Aluminiumträgerfolie (10) befindet sich ein piezoelektrisches Flächenelement (11),

- die Höhe der radialen Sicken (5) ist geringfügig größer als der in diesem Durchmesserbereich bestehende Abstand zwischen Filterteil (1) und Kontaktteil (6),

- der sich zwischen radialen Sicken (5) und zentralem Einspannpunkt (9) befindende Hohlraum unter der Schallmembran (2) hat eine Höhe, die im akustischen Dämpfungsbereich kleiner als 0,5mm liegt, und ist gleich oder kleiner als die Höhe der radialen Sicken (5),

- die durch die radialen Sicken (5) gebildeten, den Hohlraum unter der Schallmembran (2) mit dem Randhohlraum (4) verbindenden Kanäle sind so bemessen, daß ihre akustische Masse mit der akustischen Nachgiebigkeit des Randhohlraumes (4) eine Helmholtzresonanz bildet, die außerhalb des Übertragungsbereiches im Wirkungsbereich der ausgeprägtesten Oberwellenschwingungen liegt,

- der durchschnittliche Durchmesser des Randhohlraumes (4) ist etwa doppelt so groß wie der Durchmesser, auf dem die Maximalauslenkungen bei den zu unterdrückenden Oberwellenschwingungen liegen.

2. Akustisches Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastträgerfolie (12) Leiterbahnen, Kontaktierungs- und Anschlußelemente aufweist.