[0001] Die Erfindung betrifft eine mechanische Tonerzeugungsvorrichtung, bestehend aus einem,
an einem Ende geschlossenen Profilhohlkörper, einem an die Querschnittsform des Profilhohlkörpers
angepassten, von diesem in seinem Inneren aufgenommenen Kolben, wobei der Kolben einen
die vordere mit der rückseitigen Kolbenstirnseite verbindenden Strömungsdurchlass
aufweist, im Strömungsbereich im oder am Kolben eine zungenförmige, tonerzeugende
Einrichtung befindlich ist, weiterhin der Kolben durch Bewegung, insbesondere schwerkraftbedingtem
Herabgleiten im Profilhohlkörper einen Luftdurchsatz im Strömungsdurchlass mit der
Folge der Tonerzeugung hervorruft, gemäß Patentanspruch 1.
[0002] Aus der
GB 942,523 ist eine Vorrichtung zur Tonerzeugung, insbesondere für Puppen und Spielzeuge vorbekannt.
[0003] Bei der dort gezeigten Vorrichtung wird von einem einseitig geschlossenen zylindrischen
Körper ausgegangen, der über einen Deckel mit darin enthaltenen Öffnungen verschließbar
ist.
[0004] Innerhalb des zylindrischen Körpers ist ein Kolben befindlich, welcher über Führungsrippen
an der Innenwand des Hohlzylinders gelagert ist.
[0005] Der Kolben kann unter Berücksichtigung von im Kolben aufgenommenen Gewichtskörpern
schwerkraftbedingt eine Bewegung in Richtung Zylinderboden ausführen. Ein im Kolbenboden
angeordneter Tonerzeuger führt durch die bei der Kolbenbewegung verdrängte Luft Schwingungen
aus, welche als akustisches Ereignis wahrnehmbar sind.
[0006] Zwei Teilhälften des Kolbens nehmen zwischen sich eine ringförmige Dichtung auf,
welche seitlich des Kolbens übersteht und verhindert, dass bei der Kolbenbewegung
Luft zwischen Kolbenhemd und Zylinderwandung vorbeiströmt.
[0007] Durch die Ausbildung der umfangsseitig verteilt angeordneten Führungsrippen besteht
allerdings die Gefahr des Verkantens des Kolbens im hohlzylindrischen Körper mit einer
Beeinträchtigung der gewünschten Tonerzeugung. Weiterhin ist die vorbekannte Dichtung
unter Beachtung ihrer begrenzten Biegesteifigkeit geneigt, in Richtung Oberseite des
hohlzylindrischen Körpers auszuweichen, so dass ein unerwünschter Luftdurchtritt mit
ebenfalls negativ beeinflusster Tonerzeugung möglich wird.
[0008] Bei der Stimmerzeugungsvorrichtung für Puppen und Spielzeuge nach
GB 694,989 ist ebenfalls ein hohlzylindrischer Körper vorhanden, in dem ein Kolben längsverschieblich
gelagert ist. Der Kolben besteht aus einem keramischen Material und weist eine Strömungsdurchtrittsöffnung
mit im Strömungsweg befindlicher Tonerzeugungszunge auf. Der Kolben ist relativ schwer
ausgeführt und in der Lage, schwerkraftbedingt eine Bewegung innerhalb des Zylinders
von oben nach unten auszuführen. Umfangsseitig des Kolbens ist eine Dichtung angeordnet,
die als Kolbenring fungiert und Kolben und Zylinder gegeneinander abdichtet. Die Dichtung
selbst wird über einen Ring am Kolben gesichert. Auch bei dieser Lösung besteht die
Gefahr des Verkantens des Kolbens aufgrund des recht lang ausgebildeten Kolbenhemds
bei der gewünschten Bewegung innerhalb des hohlzylindrischen Körpers. Darüber hinaus
ist die Dichtheit insbesondere bei einer schnellen Abwärtsbewegung des Kolbens aufgrund
der vorhandenen Masse begrenzt.
[0009] Bei dem Tonspielzeug nach
DE 31 01 818 A1 wird von einem im Wesentlichen vertikalen, an einem Ende mit einem dichten Verschluss
versehenen Führungskanal ausgegangen, in dem beweglich ein an die Querschnittsform
des Führungskanals angepasster Kolben angeordnet ist. Der Kolben weist eine die vordere
mit der rückwärtigen Kolbenstirnseite strömungsverbindende Entlüftungsbohrung auf,
in deren Strömungsbereich eine bei Bewegen des Kolbens gegen den Verschluss und bei
dem damit erfolgenden Ausschieben der verdrängten Luft tonerzeugende Einrichtung angeordnet
ist.
[0010] Der Kolben ist zum Erzeugen des Tones durch Herabgleiten innerhalb des Führungskanals
mit einem solchen Gewicht beschwert, dass in der Entlüftungsbohrung wenigstens der
für die Tonerzeugung notwendige Mindestluftdurchsatz erreicht wird.
[0011] Es wird in der
DE 31 01 818 A1 richtigerweise dargelegt, dass es für die Funktion des Tonspielzeugs vorteilhaft
ist, wenn der Kolben gegenüber dem Führungskanal gut abgedichtet wird, jedoch leicht
verfahrbar im Führungskanal gelagert ist. Eine diesbezüglich technische Lösung, die
zum einen eine optimale Abdichtung gewährleistet und zum anderen die Bewegung des
Kolbens nicht behindert, ist allerdings nicht offenbart.
[0012] Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte mechanische
Tonerzeugungsvorrichtung, bestehend aus einem, an einem Ende geschlossenen Profilhohlkörper
anzugeben, wobei im Profilhohlkörper ein Kolben beweglich angeordnet ist, wobei der
Kolben einen die vordere mit der rückwärtigen Kolbenstirnseite verbindenden Strömungsdurchlass
aufweist und im Strömungsbereich im oder am Kolben eine zungenförmige, tonerzeugende
Einrichtung befindlich ist. Mit der zu schaffenden Tonerzeugungsvorrichtung soll auch
bei einer relativ geringen Masse des Kolbens bzw. zusätzlicher am oder im Kolben vorgesehener
Gewichtskörper sichergestellt sein, dass schwerkraft- oder beschleunigungsbedingt
eine solche Kolbenbewegung stattfindet, dass ausreichend Luft verdrängt wird, um die
zur Schallerzeugung notwendige Strömung zu bewirken. Dabei soll die Konstruktion einfach
und kostengünstig umsetz- und herstellbar sein.
[0013] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine mechanische Tonerzeugungsvorrichtung
gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens
zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
[0014] Es wird demnach von einer mechanischen Tonerzeugungsvorrichtung ausgegangen, welche
aus einem, an einem Ende geschlossenen oder verschließbaren Profilhohlkörper besteht.
Weiterhin ist ein an die Querschnittsform des Profilhohlkörpers angepasster, von diesem
in seinem Inneren aufgenommener Kolben vorhanden, wobei der Kolben einen die vordere
mit der rückwärtigen Kolbenstirnseite verbindenden Strömungsdurchlass aufweist.
[0015] Im Strömungsbereich innerhalb des Kolbens ist eine zungenförmige, tonerzeugende Einrichtung
befindlich. Weiterhin ruft der Kolben durch Bewegung, insbesondere schwerkraftbedingtem
Herabgleiten im Profilkörper einen Luftdurchsatz im Strömungsdurchlass hervor mit
der Folge der gewünschten Tonerzeugung.
[0016] Der Kolben kann z.B. aus einem keramischen Material, z.B. Ton oder dergleichen bestehen.
[0017] Weiterhin kann am oder im Kolben noch eine Gewichtsplatte oder eine Gewichtsscheibe
als Gewichtskörper angeordnet werden. Über die Wahl des Gewichtskörpers in Verbindung
mit der Kolbenmasse ist die Fall- oder Sinkgeschwindigkeit des Kolbens und damit die
Luftmenge je Zeiteinheit, welche den Strömungsdurchlass durchdringt, vorgebbar.
[0018] Erfindungsgemäß ist im Profilhohlkörper ein den Kolben aufnehmender Gleiteinsatz
befindlich.
[0019] Dieser Gleiteinsatz kann bevorzugt, ebenso wie der Profilhohlkörper, aus einem Kunststoff-Spritzmaterial
bestehen.
[0020] An der Außenumfangsfläche des Gleiteinsatzes ist eine angeformte Dichtlippe vorhanden,
wobei die Dichtlippe eine Kragenform mit einem Kragenspalt aufweist und der Kragenspalt
zum geschlossenen Ende des Profilhohlkörpers orientiert ist. Diese Orientierungsangabe
bezieht sich hier auf den Montagezustand, d.h. der Anordnung des Gleiteinsatzes mit
Kolben im Profilhohlkörper.
[0021] Weiterhin besitzt der Gleiteinsatz Mittel zum Halten der vorerwähnten Gewichtsscheibe
oder Gewichtsplatte.
[0022] Der Gleiteinsatz mit Dichtlippe ist als Kompressionsring innerhalb eines bevorzugt
zylindrischen Profilhohlkörpers ausgebildet.
[0023] Ausgestaltend kann an der dem geschlossenen Ende des Profilhohlkörpers gegenüberliegenden
Seite eine Vielzahl von Schallaustrittsöffnungen vorhanden sein.
[0024] Der Kolben mit Strömungsdurchlass ist als Resonanzkörper mit Resonanzboden ausgebildet
und trägt zur Tonerzeugung ein Schiffchen, welches eine Schwingungen erzeugende Zunge
umfasst.
[0025] Ausgestaltend kann am Gleiteinsatz in Richtung des geschlossenen Endes des Profilhohlkörpers
mindestens ein Vorverdichtungsring vorhanden sein.
[0026] Durch den mindestens einen Vorverdichtungsring als Vorverdichtungsmittel ergibt sich
in Verbindung mit der Dichtlippe, ausgebildet als Dichtkragen, eine Labyrinthdichtung
mit verbesserter Dichtwirkung, ohne jedoch zu einer unnötig hohen Reibung zwischen
der Innenwandung des Profilhohlkörpers und dem Kolbenhemd zu führen.
[0027] Erfindungsgemäß ist die Haftreibung zwischen der Dichtlippe und der Innenseite des
Profilhohlkörpers auf ein solches Maß eingestellt, dass der bloße Gleiteinsatz, im
Inneren des Profilhohlkörpers befindlich, keiner schwerkraftbedingten Bewegung unterliegt.
[0028] Dies bedeutet, dass zu Versuchszwecken beim Einschieben des Gleiteinsatzes in den
Profilhohlkörper der Gleiteinsatz verharrt, d.h. nicht oder wenn ja, nur sehr langsam
schwerkraftbedingt nach unten gleitet.
[0029] Durch die spezielle Ausbildung der Dichtlippe in Kragenform mit einem Kragenspalt,
der zum geschlossenen Ende des Profilhohlkörpers hin orientiert ist, kommt es bewegungsbedingt
zu einem Anstauen von Luft im Ringspalt zwischen Kolbenhemd und Zylinderinnenwandung
mit der Folge, dass hierdurch ein Druck auf das Innere des Dichtkragens wirkt und
dieser mit zunehmend schnellerer Bewegung stärker an die Innenwandung des Zylinders
gedrückt wird, so dass sich eine optimale Dichtwirkung ergibt.
[0030] Bei einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung sind über die Längsausdehnung des Profilhohlkörpers
in dessen Wandung eine oder mehrere, beabstandete Öffnungen eingebracht. Über diese
Öffnungen kann die Fall- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit des Gleiteinsatzes mit Kolben
und damit die Tonfolge oder Tonlänge beeinflusst werden.
[0031] Die Öffnungen können wahlweise z.B. von Hand verschlossen werden, so dass eine individuelle
Tonfolge erzeugbar ist.
[0032] Hinsichtlich der Tonerzeugungsvorrichtung sei auf die
DE 198 32 365 A1 aufmerksam gemacht, deren Offenbarung zum Gegenstand vorliegender Anmeldung gemacht
wird.
[0033] Bei einer Weiterbildung der Erfindung können in einem Profilhohlkörper mehrere, gegenseitig
beabstandete Gleiteinsätze mit Kolben befindlich sein, um die Möglichkeit der Tonspektren
zu erweitern, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
[0034] Die Innenoberfläche des Profilhohlkörpers kann Abschnitte mit in Längsrichtung unterschiedlicher
Rauheit oder Struktur aufweisen, um hierdurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Gleiteinsatzes
mit Kolben und damit Tonlänge oder Tonart zu beeinflussen. So können sich Abschnitte
mit einer höheren Rauheit mit Abschnitten geringerer Rauheit abwechseln. Hierdurch
unterliegt der Kolben einer unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeit, und zwar bedingt
durch die sich einstellende unterschiedliche Reibung zwischen Kolbenhemd bzw. Dichtkragen
und der Innenfläche des Profilhohlkörpers bzw. des bevorzugt eingesetzten Profilzylinders.
[0035] Um die notwendige Strömung für das Betätigen der Tonerzeugungsvorrichtung sicherzustellen,
weist die im Gleiteinsatz befindliche Gewichtsplatte oder Gewichtsscheibe eine Durchgangsöffnung
auf.
[0036] Ausgestaltend besitzt der Kompressionsring an einer Seite einen nach innen gerichteten
Flansch als Anschlag für die innerhalb des Kompressionsrings aufzunehmende Gewichtsscheibe
oder Gewichtsplatte sowie einen vom Flansch beabstandeten, innenseitigen Vorsprung,
an welchem der Kolben zur Anlage kommt, wobei Kolben, Gewichtsscheibe oder Gewichtsplatte
sowie der Gleiteinsatz eine vorfertigbare Baueinheit bilden.
[0037] Durch die geringe Einbauhöhe des Gleiteinsatzes nebst Kolben kann das Luftvolumen
im Profilhohlkörper, bevorzugt ausgebildet als Zylinder, voll ausgeschöpft werden.
Die Fallgeschwindigkeit des Kolbens lässt sich durch die erwähnten Gewichtskörper
in Form von z.B. Metallscheiben variabel einstellen und beeinflussen, so dass sich
hieraus Tonlage und Lautstärke beeinflussen lassen.
[0038] Durch den Einsatz des Gleiteinsatzes bzw. Kompressionsrings kann der Profilhohlkörper
quasi auf jede mögliche Länge oder Höhe je nach gewünschtem Einsatzzweck konstruiert
werden. Begrenzungen, wie beispielsweise durch aus dem Stand der Technik bekannt gewordene
zusammenpressbare Balgkörper, entfallen.
[0039] Durch das Anbringen einer Verschlussmöglichkeit auf vorhandenen Öffnungen am oder
auf dem Zylinder sowie dem dann möglichen Abdecken einzelner Löcher können Töne hintereinander
mit langen und kurzen Tonfolgen erzeugt werden. Das Abdecken der Löcher kann erfindungsgemäß
auch mit der Hand bzw. Fingern erfolgen.
[0040] Wenn in einem der lang ausgebildeten Profilhohlkörper mehrere Gleiteinsätze mit Kolben
entgegengesetzt eingebracht werden, kann durch Drehen des Zylinders um seine Längsachse
und Hin- und Herbewegen der Kolben eine unterschiedliche Tonabfolge realisiert werden.
[0041] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme
von Figuren näher erläutert werden.
[0042] Hierbei zeigen:
- Fig. 1
- eine Explosionsdarstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen mechanischen Tonerzeugungsvorrichtung;
- Fig. 2
- ein Montageschema bezüglich der Einzelteile der Tonerzeugungsvorrichtung;
- Fig. 3
- eine perspektivische Darstellung des Gleiteinsatzes mit Dichtkragen und
- Fig. 4
- Vorderansicht und Draufsicht des Gleiteinsatzes, auch als Kompressionsring bezeichnet,
gemäß Fig. 3.
[0043] Die erfindungsgemäße mechanische Tonerzeugungsvorrichtung besteht aus einem Profilhohlkörper,
ausgebildet als Zylinder 9.
[0044] Im Zylinder 9 ist verschiebebeweglich ein als Kompressionsring ausgebildeter Gleiteinsatz
2 befindlich, welcher eine Dichtlippe 10 in Kragenform aufweist.
[0045] Die Dichtlippe 10 in Kragenform weist einen Kragenspalt 11 (siehe Fig. 4, Vorderansicht)
auf, wobei der Kragenspalt 11 zum geschlossenen Ende des Zylinders 9, d.h. zum Zylinderboden
1 hin orientiert ist (siehe auch Fig. 1 und Montageschema nach Fig. 2).
[0046] Der als Kompressionsring 2 ausgebildete Gleiteinsatz besitzt einen nach innen gerichteten
Flansch 12, welcher einen Anschlag für das Gewicht 3 bildet. Das Gewicht 3 ist beim
gezeigten Ausführungsbeispiel als Gewichtsscheibe mit Durchgangsöffnung realisiert.
[0047] Vom Flansch 12 beabstandet ist innerhalb des Kompressionsrings 2 ein Vorsprung 13
ausgebildet, an welchem ein Rücksprung 14 des Kolbens 7 zum Anschlag kommt, welcher
einen Resonanzkörper bildet. Der Resonanzkörper bzw. der Kolben 7 ist mit einem Resonanzboden
8 abgeschlossen.
[0048] Im Kolben 7 befindet sich ein Strömungsdurchlass 15. Im vorderen Bereich des Strömungsdurchlasses
15 ist ein Schiffchen 6 eingesetzt, welches eine Zunge 5 mit Befestigungsklammer 4
trägt.
[0049] Die nicht gezeigte Oberseite des Zylinders ist mit einem Deckel verschlossen, welcher
Luft- und Schalldurchtrittsöffnungen aufweist.
[0050] Der Zylinderboden 1 wird bevorzugt stoffschlüssig mit dem Zylinder 9, z.B. durch
Ultraschallschweißen verbunden.
[0051] Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung kann im Zylinderboden eine
lochförmige Öffnung vorhanden sein, die zum Gebrauch der Tonerzeugungsvorrichtung
z.B. mit dem Daumen verschließbar ist.
[0052] Wird die Tonerzeugungsvorrichtung als Lockmittel bei der Jagd genutzt, ist es unerwünscht,
dass womöglich beim Bewegen der Vorrichtung in einer Tasche Geräusche erzeugt werden.
Dies verhindert die vorerwähnte, im Einsatzfall verschließbare Öffnung im Zylinderboden,
welche in der Figurendarstellung nicht gezeigt ist.
[0053] Wie aus der Vorderansicht des Gleitrings gemäß Fig. 4 ersichtlich ist, kann der Gleiteinsatz
einen Vorverdichtungsring 16 besitzen.
[0054] Bei einer Ausführungsvariante des Zylinders 9 kann dieser über seine Längsrichtung
verteilt in der Wandung beabstandete Öffnungen 17 umfassen, die mit einer Klappe oder
den Fingern des Benutzers verschließbar sind, um die Fall- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit
des Gleiteinsatzes 2 mit aufgenommenem Kolben und Gewichtskörper und damit die Tonfolge
zu beeinflussen.
1. Mechanische Tonerzeugungsvorrichtung, bestehend aus einem, an einem Ende geschlossenen
Profilhohlkörper, einem an die Querschnittsform des Profilhohlkörpers angepassten,
von diesem in seinem Inneren aufgenommenen Kolben, wobei der Kolben einen die vordere
mit der rückseitigen Kolbenstirnseite verbindenden Strömungsdurchlass aufweist, im
Strömungsbereich im oder am Kolben eine zungenförmige, tonerzeugende Einrichtung befindlich
ist, weiterhin der Kolben durch Bewegung, insbesondere schwerkraftbedingtem Herabgleiten
im Profilhohlkörper einen Luftdurchsatz im Strömungsdurchlass mit der Folge der Tonerzeugung
hervorruft,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Profilhohlkörper ein den Kolben aufnehmender Gleiteinsatz befindlich ist, welcher
an seiner Außenumfangsfläche eine angeformte Dichtlippe besitzt, wobei die Dichtlippe
eine Kragenform mit einem Kragenspalt aufweist und der Kragenspalt zum geschlossenen
Ende des Profilhohlkörpers orientiert ist sowie weiterhin im Gleiteinsatz Mittel zum
Halten einer Gewichtsscheibe oder Gewichtsplatte vorgesehen sind.
2. Tonerzeugungsvorrichtung nqach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gleiteinsatz mit Dichtlippe als Kompressionsring innerhalb eines zylindrischen
Profilhohlkörpers ausgebildet ist.
3. Tonerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der dem geschlossenen Ende des Profilhohlkörpers gegenüberliegenden Seite Schallaustrittsöffnungen
vorhanden sind.
4. Tonerzeugungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kolben mit Strömungsdurchlass als Resonanzkörper mit Resonanzboden ausgebildet
ist und zur Tonerzeugung ein Schiffchen aufweist, welches die Schwingungen erzeugende
Zunge trägt.
5. Tonerzeugungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Gleiteinsatz in Richtung des geschlossenen Endes des Profilhohlkörpers mindestens
ein Vorverdichtungsmittel ausgebildet ist.
6. Tonerzeugungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Haftreibung zwischen Dichtlippe und der Innenseite des Profilhohlkörpers auf ein
Maß eingestellt ist, derart, dass der bloße Gleiteinsatz, im Inneren des Profilhohlkörpers
befindlich, keiner schwerkraftbedingten Bewegung unterliegt.
7. Tonerzeugungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
über die Längsausdehnung des Profilhohlkörpers in dessen Wandung eine oder mehrere
beabstandete Öffnungen eingebracht sind, um die Fall- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit
des Gleiteinsatzes mit Kolben und damit die Tonfolge oder Tonmenge zu beeinflussen.
8. Tonerzeugungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Profilhohlkörper mehrere, gegenseitig beabstandete Gleiteinsätze mit Kolben anordenbar
sind.
9. Tonerzeugungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenoberfläche des Profilhohlkörpers Abschnitte mit in Längsrichtung unterschiedlicher
Rauheit oder Struktur aufweist, um hierdurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Gleiteinsatzes
mit Kolben und damit die Tonlänge oder Tonart zu beeinflussen.
10. Tonerzeugungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gewichtsscheibe oder die Gewichtsplatte eine Durchgangsöffnung besitzt.
11. Tonerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kompressionsring an einer Seite einen nach innen gerichteten Flansch als Anschlag
für die Gewichtsscheibe oder die Gewichtsplatte sowie einen vom Flansch beabstandeten,
innenseitigen Vorsprung besitzt, an welchem der Kolben zur Anlage kommt, wobei Kolben,
Gewichtsscheibe oder Gewichtsplatte sowie Gleiteinsatz eine vorfertigbare Baueinheit
bilden.