[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen piezokeramischen Schallwandler mit einer Metallmembran,
die in ihrer Mitte eine Keramikscheibe trägt, und mit einem an dem Außenumfang der
Membran angespritzten Tragring.
[0002] Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellugn eines piezokeramischen Schallwandlers
wird der Außenumfang der eine Keramikscheibe tragenden Metallmembran zwischen die
beiden konzentrisch zusammenzufügenden Teile eines aus Kunststoff bestehenden Tragrings
eingelegt, und diese werden miteinander ultraschallverschweißt. Bei dieser Ausführungsform
hat sich allerdings gezeigt, daß die lediglich punktweise Verbindung der beiden Tragringelemente
ein Mitschwingen der Metallmembran an den Stellen, die nicht miteinander ultraschallverschweißt
sind, zuläßt. Diese Störquelle wird bei einem anderen Schallwandler allerdings dadurch
vermieden, daß die Membran an dem Tragring mit einem Silikonkleber od.dgl. angeklebt
wird. Diese Herstellung erweist sich jedoch - zumal es sich bei einem piezokeramischen
Schallwandler um einen Massenartikel handelt - als zu aufwendig. Bei einer anderen
Ausführungsform wird der Tragring deshalb an die Metallmembran angespritzt. Obwohl
diese kostengünstig hergestellten piezokeramischen Schallwandler sowohl einen großen
Schwingungsfrequenzbereich aufweisen als auch den Präzisionsanforderungen genügen,
läßt sich auch hier ein nachteiliger Nebeneffekt erkennen. Bei dem Abkühlvorgang
des Kunststoffringes werden nämlich beträchtliche Schrumpfspannungen erzeugt, die
die Metallmembran in eine Richtung vorwölben. Wird nun die Metallmembran beispielsweise
durch äußere Einflüsse in die andere Richtung gewölbt, so entstehen unerwünschte
Töne, die sich sehr störend auf die Wiedergabe der Töne durch den Schallwandler auswirken.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen piezokeramischen Schallwandler der
eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er spannungsfrei ist und eine verbesserte
Wiedergabequalität von Sprache und Tonfolgen unter kostengünstigen Herstellungsbedingungen
und unter gleichzeitiger Erhaltung eines großen Schwingungsfrequenzbereiches ermöglicht
wird. Die Lösung dieses Problems sieht die Erfindung darin, daß die Metallmembran
in Abstand von dem Tragring wenigstens eine konzentrische ringförmige Rinne aufweist.
[0004] Durch diese Maßnahme werden die bei der Abkühlung des aus Kunststoff bestehenden
Trag- bzw. Montagerings auf die Membran übertragenen Schrumpfverspannungen in den
Bereich der Metallmembran zwischen der jeweils äußersten Rinne und dem besagten Tragring
verlagert, so daß das Gebiet innerhalb der vorhandenen äußersten Rinne entspannt wird.
Zudem erhält die Metallmembran insgesamt durch die ringförmig ausgebildeten Rinnen
eine höhere Aussteifung.
[0005] In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Rinne/n nach dem Anspritzen
des Tragrings in die Metallmembran eingeprägt ist/sind, um so zum einen eine extrem
einfache und zugleich kostengünstige Fertigung zu erreichen. Zum anderen ist es auf
diese Art und Weise im Zusammenwirken mit der Verlagerung der herstellungsbedingten
Spannungen in Außenrandgebiete der Metallmembran möglich, auftretende Frequenzspitzen
abzubauen und die gewünschte einheitliche Frequenzbandbreite auf überaus einfache
Weise zu erzielen.
[0006] Schließlich liegt es weiter im Rahmen der Erfindung, daß die Prägung der konzentrischen
ringförmigen Rinnen unterschiedlich tief und - bei Anwendung mehrerer Rinnen - der
Abstand dieser Rinnen zueinander bzw. zu dem Tragring unterschiedlich groß ist, woraus
sich eine beachtliche Spannweite von Einstellmöglichkeiten für den Signalgeber ergeben.
[0007] Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der
Zeichnung. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des Schallwandlers und
Fig. 2 eine andere Ausführungsform in perspektivischer Darstellung.
[0008] Der Schallwandler 1 nach Fig. 1 weist eine kreisförmige Metallmembran 2 auf, in deren
Mitte konzentrisch ein ebenfalls kreisförmiges dünnes Keramikplättchen 3 angeordnet
ist. In die Membran 2 ist eine ringförmige rinnenartige Einprägung 4 eingebracht.
Die Rinne 4 befindet sich in dem bei dieser Ausführungsform vergleichsweise großen
Abstand 5 vom Außenumfang 7 der Metallmembran 2. Diese Anordnung ist lediglich beispielhaft.
Die Rinne 4 kann selbstverständlich auch weiter außen liegen, und zwar bis etwa unmittelbar
an der Innenkante 8 des die Membran 2 aufnehmenden Tragrings 9. Dieser Tragring 9
besteht aus Kunststoff und ist im Wege des Spritzgießens an den Außenumfang der Metallmembran
2 angeformt. Der Durchmesser des Keramikplättchens 3 entspricht bei der Ausführungsform
nach Fig. 1 etwa demjenigen des Innenrandes der eingeprägten Rinne 4.
[0009] Die Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht im Grundprinzip derjenigen nach Fig. 1.
Nur weist hier die das Metallplättchen 3 tragende Metallbran 2 zwei im Abstand 10
voneinander angeordnete Rinnen 4 auf.
[0010] In beiden Fällen sind die Rinnen 4 nach dem Anspritzen des Tragrings 9 an die Metallmembran
2 in diese eingeprägt worden. Auf diese Weise werden die beim Schrumpfen des Kunststoffes
des angespritzten Tragrings 9 auftretenden Verspannungen aus der Membran genommen,
so daß diese voll funktionsfähig ist und eine einwandfreie Tonwiedergabe gewährleisten
kann.
1. Piezokeramischer Schallwandler mit einer Metallmembran, die in ihrer Mitte eine
Keramikscheibe trägt, und mit einem an dem Außenumfang der Membran angespritzten Tragring,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran (2) in Abstand von dem Tragring (9) wenigstens eine konzentrische
ringförmige Rinne (4) aufweist.
2. Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (4) nach dem Anspritzen des Tragrings in die Metallmembran (2) eingeprägt
ist.
3. Schallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Prägung der Rinnen (4) unterschiedlich tief ist.
4. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (5) der Rinne (4) vom Tragring (9) oder der Abstand (10) mehrerer
Rinnen (4) voneinander unterschiedlich groß ist.