CN104698808A - 用于音乐表的声辐射膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于安装在音乐表或报时表中的声辐射膜(1)。圆顶形的膜包括起作用的中央部分、侧壁(3)以及用于使所述膜保持在表壳内的周缘部分(4)。中央部分包括通过连接件(5)连接到***环形件(2’)的中央基部(2)，中央基部、连接件和***环形件的尺寸设定成使得在500-3500Hz的频率范围内放大一个或多个音符的第一振动模式。

Description

用于音乐表的声辐射膜
技术领域
本发明涉及用于音乐表或者报时表的声辐射膜。
背景技术
在制表领域中，可将报时机构加入到手表机芯中以便产生声音或者音乐。报时表的音簧或者音乐表的振动板通常布置在表壳内。因此，音簧或振动板带的振动被传递到手表的各个外部件。这些外部件例如为中间部件、表圈、表镜以及表壳的后盖。这些大的外部件在所传递的振动作用下开始向空气中辐射声音。当通过被音锤击打的音簧或者通过振动板的一个或多个振动带发出声音时，这些外部件能够将所产生的声音辐射到空气中。
通常，在上述类型的报时表或音乐表中，基于外部件的复杂的振动-声音转换，声学效率低。为了提高且增大由报时表或音乐表的用户所感知的声级，必须考虑外部件的材料、几何形状和边界条件。这些外部件的构造还取决于手表的美学外观和工作应力，这可能限制适配修改的可能性。
为进一步提高报时机构的振动-声音转换效率，可在表壳内设置膜。该膜的尺寸必须设定成使得由一个或多个音簧的振动或者由振动板带的振动所产生的所有音符得到有效地辐射。因而重要的是，这些音符的频率接近于该膜的固有模式以便允许它进入共振。
在这点上应注意的是，采用标准的均匀膜很难在例如500Hz到3500Hz之间的有限的频率带宽上获得高模态密度(modal density)，这是因为这种特性仅与具有非常低的刚度或者非常大的质量的均匀膜相容。这两个特性并不是有利的，因为采用上述方式使第一共振模式的频率降低至大约1000Hz同样会使受激模式的频率降低至4000Hz以下，所述受激模式的声学性能非常有限。因此，机械能消散在具有很低的声学效率的膜的振动模式中。因而几乎在整个相关频率范围内降低了辐射效率，该辐射效率逻辑地限定为所辐射的声波能与传递到膜的总能量之间的比例。因此，很难在由报时机构产生的每个音符上获得共振，这构成了现有技术的膜的一个缺陷。
在这方面，可引入欧洲专利申请No.2461219A1，该专利申请公开了用于音乐表或报时表的声辐射膜。该声膜呈大致圆顶形，其周缘夹在中间部件的一部分和表壳的后盖之间。该膜设计成具有在膜的材料中形成的一个或两个非对称形状的区域。在膜的总体厚度中挖出的这两个区域具有不同的尺寸。这两个区域形成椭圆，这两个椭圆相对于膜的中心彼此偏移并且部分重叠。通过在膜内形成的这些椭圆，相比于一个圆形而言，每个椭圆可具有两倍数量的振动模式。然而，这使得能够增大膜的振动模式的带宽以便获得在更大的频率带宽上放大的振动响应，这构成了该方案的一个缺陷。
发明内容
因此，本发明的一个目的是通过提供一种用于音乐表或报时表的声辐射膜来克服上述现有技术中的缺陷，该膜被制作用来在更宽的频率带宽上获得该膜的放大响应。
本发明因而涉及一种声辐射膜，该声辐射膜包括独立权利要求1限定的特征。
在从属权利要求2至17中限定了声辐射膜的特定实施例。
声辐射膜的一个优点在于：根据扬声器的工作原理，中央部分制作成活塞的形式，以便确保特别在500Hz到3500Hz之间的频率带上增大振动幅度。通过声膜的这种复杂的几何形状，膜的声学响应在这一频率范围内相对均匀，其中，该声膜由确定的材料制成且具有一定的总体厚度，该厚度通过与表壳或表镜的平面内尺寸(in-plane dimension)相当的平面内尺寸限定。
上述优点的原因在于：对于上述类型的构造而言，声学效率最高的基本振动模式频率可降低大约1000Hz，但却不会明显降低声学效率低的受激模式频率。因此，在相关的整个频率带(500-3500Hz)上，该膜根据其自身的基本模式的空间变形进行响应，这使得声学辐射最大化。
有利地，对应于第一振动模式的该膜的中央部分的变形不同于标准的底部平坦的膜。正交于所述膜的中央部分的运动在该中央部分的整个表面上相等。这显著增大了声学辐射并且确保了在音乐表或报时表中产生的一组音符的放大。所产生的每个音符的第一振动模式因而至少处于500-3500Hz的频率范围内。第二固有振动模式也处于500-3500Hz的频率范围内。此外，至少第一振动模式的峰宽大于标准的底部平坦的膜的相应峰宽。
有利地，所述膜可由非结晶金属或金属玻璃制成，或者也可由金或铂、或者甚至黄铜、钛、铝或者具有相似的密度、杨氏模量和弹性极限的其他材料制成。通过此类型的膜，声音带宽的扩大可与非常低的内部衰减结合，这允许实现非常好的声学性能。
附图说明
用于音乐表或报时表的声辐射膜的目标、优点和特征将在基于通过附图示出的至少一个非限制性实施例所给出的以下描述中更加清晰地显见，其中：
图1a和1b示出了根据本发明的声辐射膜的一个实施例的简化的三维视图以及沿图1a中的线I-I截取的沿直径方向的截面图，
图2示出了对于标准的金属玻璃膜和根据图1a和1b中的实施例的金属玻璃膜，正交于膜的速度幅值在膜的整个体积上的整合的频率响应的曲线，以及
图3示出根据本发明的膜与标准膜在图2中所示的频率响应之间的比例曲线。
具体实施方式
在以下描述中，将参照特别用以装配在音乐表或报时表中的声辐射膜的构造。声辐射膜形成为复杂的形式以增大在表壳中所产生的不同音符的振动幅度。该膜的尺寸设定成使得特别放大处于500Hz到3500Hz之间的频率带的第一振动模式或者甚至第二振动模式。
图1a和1b示出声辐射膜1的一个实施例，该声辐射膜可安装在音乐表或报时表中。取决于表壳的形状，声辐射膜1当从上方观察时可呈大致矩形或多边形或者优选如图1a中所示的圆形。
膜1构造为例如圆顶形，其具有限定圆顶形基部的起作用的(active)中央部分2、2’、5，圆柱形或者略微呈圆锥形的侧壁3和周缘部分4。起作用的中央部分由中央基部2组成，该中央基部2经由连接件5连接到***环形件2’，该***环形件2’可与中央基部同心。这些连接件为带状形式并且限定为区段5。区段5优选为圆形区段或角度区段，其起始于基部的圆形外周并且附接到环形件的内部边缘部分。在每个角度区段5之间可设置有孔或开口5’。
角度区段5可规则地分布在呈盘状形式的中央基部2的周边上，并且可具有相同的尺寸。开口5’的大致形状在每个角度区段处相同。从膜1的中心所确定的每个区段5的角度可等于由每个开口5’所描述的角度。因此，可设置四个角度区段和四个开口，每个角度区段或者开口以45°的角度限定。然而，每个区段的角度也可与每个开口的角度不同。
根据图1a，布置在各个区段5和侧壁3的边缘之间的***环形件2’呈圆环形。该***环形件2’可构造为具有相对于膜的中心轴线的较大的开口角度(例如，80°左右)的圆锥形部分。***环形件构造成朝圆顶的外部延伸。
应注意的是，中央基部2还可为与***环形件一致的矩形。在此情况下，在矩形基部的每侧上设置有至少四个连接件5诸如连接区段。还可以设想所述中央部分具有分别与中央基部2和***环形件2’相关联的第一和第二连接区段。第一区段和第二区段在中央基部的整个周边上交替设置，但是第一区段的厚度与第二区段的厚度不同。在此情况下，在中央基部2和***环形件2’之间未设置开口5’。
还应注意的是，替代周缘部分4，可设置形式为分布在侧壁3的周边上的若干个外周部分的边缘部分以将所述膜固定在表壳内。
声辐射膜1连同组成它的所有的元件可形成为由同一种材料制成的一体件，该材料可为金属的。在所述示例中并且参照后文将要描述的图2和3，该材料可为非结晶金属或金属玻璃。然而，该膜可由例如具有相似的密度、杨氏模量和弹性极限的其它材料制成，如金、或铂、或者甚至黄铜、钛、铝。
该膜还可通过组合两种不同的材料制成，该两种不同的材料通过软钎焊、硬钎焊、压入或涂覆进行组合。根据一个非限制性示例，中央部分2由材料M1制成，而***环形件由不同于M1的第二材料M2制成。根据第二非限制性示例，中央部分2由材料M1制成，而连接件5由不同于材料M1的第二材料M2制成。根据第三非限制性示例，该膜由材料M1制成，而表面涂层由材料M2形成。该涂层对于中央部分2、***环形件2’和连接件5具有不同的厚度，并且可以具有不均匀的厚度。
声膜1可通过它的周缘部分4安装在表壳(未示出)内，该周缘部分以传统的方式通过密封衬垫被夹紧在表壳的后盖和中间部件之间。在将膜安装到表壳内之后，活塞形的中央部分不与表的其他部分接触并且因而可自由振动。中央部分且特别是中央基部2布置成接近但不接触表壳的后盖。根据以仰视图示出膜的图1a和1b，中央基部2和角度区段5呈平面形状，并且通过连接到侧壁3的圆锥形***环形件2’布置在表壳的后盖侧。
中央部分可具有起始于其通过***环形件2’连接到侧壁3的连接部的、大于15mm并且优选20-40mm的直径。该直径可基本等于表镜(未示出)的直径，只要周缘部分4可被夹持在表壳的后盖的周边支承元件和壳体中部的圆形内边缘之间就可以。中央基部2的直径可为整个的中央部分的直径的60-70％。根据整个中央部分的相应直径，中央基部的直径可为10-27mm，而***环形件可具有直径为13mm(其中，中央部分的直径为15mm)或者34mm(其中，中央部分的直径为40mm)的内部边缘部分。
盘形中央基部2的厚度可在每个点处都相等并且大于***环形件2’的厚度。角度区段5在每个点处具有相等的厚度，该厚度小于***环形件的厚度。每个角度区段的厚度远小于中央基部的厚度，该中央基部限定了中央质量。每个区段的厚度可选定为50-100μm，而***环形件2’的厚度可为大于100μm而小于1mm。中央基部2的厚度可为该***环形件的厚度的至少两倍。
中央活塞形部分可因而根据它的形成材料而设定尺寸，以便在500Hz到3500Hz之间的频率带上放大振动。膜的声学响应因而在该频率带宽上相对均匀。由于该膜被安装在报时表或音乐表中，因而所产生的每个音符的第一振动模式至少处于500-3500Hz的频率范围内。
为清楚地示出根据扬声器的工作原理制作具有活塞形的中央部分的声辐射膜的优点，可参照图2和3中的曲线。图2示出对于标准的金属玻璃膜和根据本发明的金属玻璃膜，正交于膜的速度的幅值在膜的整个体积上的整合频率响应的曲线。该参量数学地定义为R(f)＝∫Vol|vz(x,y,z,f)|dx dydz。图3示出根据本发明的膜和标准膜之间的频率响应的比率的曲线。
关于图2和3中所示出的曲线，应注意的是，在1.5kHz到2kHz之间(例如在1.75kHz)的第一振动模式的峰值的宽度要比标准模的第一振动模式的峰值更大并且具有更大的幅度。此外，对于根据本发明的膜，还具有在2.5kHz到3kHz之间的第二振动模式的另一个峰值。这种声辐射膜——该膜制成为具有复杂形状的起作用的中央部分——使得能够在500-3500Hz的频率范围内增大振幅。有利地，这不同于其中央部分完全平坦的标准模。
还应注意的是，根据本发明的活塞形的膜使得能够在整个表面上获得相同的运动，并且因而确保相比于任何现有技术中的膜具有更加有效的辐射效率。
本领域技术人员可基于刚才所给出的描述设想用于音乐表或报时表的声辐射膜的若干变型，而不偏离由权利要求书所限定的本发明的范围。将中央基部连接到***环形件的多个区段可具有可变化的厚度，但该可变化的厚度要比环形件和中央基部的厚度小。

Claims (17)

1.一种用于音乐表或报时表(10)的声辐射膜(1)，所述膜包括起作用的中央部分(2、2’、5)和用于将所述膜保持在表壳中的边缘部分(4)，其特征在于，所述中央部分包括通过连接件(5)连接到***环形件(2’)的中央基部(2)，所述中央基部、所述连接件以及所述***环形件具有确定的尺寸，以便在500-3500Hz的频率范围内放大一个或多个音符的第一振动模式。
2.根据权利要求1所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述中央基部(2)呈大致圆形。
3.根据权利要求2所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述中央基部(2)采用平坦圆盘的形式。
4.根据权利要求2所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述中央基部(2)的直径介于整个中央部分的直径的60％到70％之间。
5.根据权利要求2所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述***环形件(2’)呈大致圆形并且与所述中央基部(2)同心。
6.根据权利要求5所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述膜呈大致圆顶形，具有中央部分(2、2’、5)和始于侧壁的周缘部分(4)，所述中央部分限定基部并且经由所述***环形件(2’)连接到侧壁(3)，其中，所述***环形件(2’)构造成具有相对于所述膜的中心轴线限定的开口角的圆锥形部分。
7.根据权利要求2所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述连接件(5)为布置在所述中央基部(2)的周边上的角度区段，并且在每个角度区段之间设置有与所述角度区段的数量相同的开口(5’)。
8.根据权利要求7所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述角度区段具有相同的尺寸并且规则地布置在所述中央基部(2)的周边上。
9.根据权利要求7所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述开口(5’)的总体形状与各角度区段(5)的形状相同。
10.根据权利要求7所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述角度区段的厚度在每个点处都相等，所述角度区段的厚度比所述***环形件的厚度小，所述***环形件(2’)的厚度比所述中央基部(2)的厚度小。
11.根据权利要求7所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述中央基部(2)通过4个角度区段(5)连接到所述***环形件(2’)，从所述膜(1)的中心所确定的每个角度区段的角度为45°。
12.根据权利要求2所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述连接件(5)为分别连接到所述中央基部(2)和所述***环形件(2’)的第一角度连接区段和第二角度连接区段，第一角度连接区段和第二角度连接区段交替地布置在所述中央基部(2)的整个周边上，并且第一角度连接区段的厚度与第二角度连接区段的厚度不同。
13.根据权利要求2所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述连接件(5)由不同于材料M1的材料M2制成，其中，所述中央基部(2)和所述***环形件(2’)由材料M1制成。
14.根据权利要求2所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述中央基部(2)和所述***环形件(2’)由两种不同的材料制成。
15.根据权利要求2所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述膜制成为具有表面涂层，该表面涂层的厚度不均匀并且根据所述中央基部(2)、所述***环形件(2’)和所述连接件(5)而不同。
16.根据权利要求1所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述膜呈大致圆顶形，具有中央部分(2、2’、5)以及始于侧壁的周缘部分(4)，所述中央部分限定基部并且经由所述***环形件(2’)连接到侧壁(3)，其中，所述中央基部(2)、所述连接件(5)、所述***环形件(2’)、所述侧壁(3)以及所述周缘部分(4)形成为由相同材料制成的一体件，所述材料为非结晶金属或金属玻璃。
17.根据权利要求1所述的声辐射膜(1)，其特征在于，所述膜呈大致圆顶形，具有中央部分(2、2’、5)以及始于侧壁的周缘部分(4)，所述中央部分限定基部并且经由所述***环形件(2’)连接到侧壁(3)，其中，所述中央基部(2)、所述连接件(5)、所述***环形件(2’)、所述侧壁(3)以及所述周缘部分(4)形成为由相同材料制成的一体件，所述材料为金或铂或黄铜或钛或铝。
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