WO1988003691A1 - Acoustic signal generator - Google Patents

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WO1988003691A1
WO1988003691A1 PCT/CH1987/000132 CH8700132W WO8803691A1 WO 1988003691 A1 WO1988003691 A1 WO 1988003691A1 CH 8700132 W CH8700132 W CH 8700132W WO 8803691 A1 WO8803691 A1 WO 8803691A1
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WO
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membrane
acoustic signal
housing
ring
signal transmitter
Prior art date
Application number
PCT/CH1987/000132
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German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Bichsel
Bruno Buser
Max Nebiker
Original Assignee
Elektro-Apparatebau Olten Ag
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means

Definitions

  • the invention relates to an acoustic signal generator, in which electrical vibrations in a membrane composed of a carrier disk and a piezo element produce mechanical vibrations which produce sound waves, the membrane being supported with its edge part in a holder which is held in a the membrane receiving and provided with a cover housing is provided.
  • Acoustic signal and sound transmitters are known in various designs.
  • electrical vibrations are converted into analog acoustic vibrations, the electrical vibrations first producing mechanical vibrations in a vibratable device, which in turn generates sound waves in the air which can be perceived by the human ear if they are in the frequency range (16 Hz to 20 * 000 Hz) detectable by the human ear.
  • the piezo sounder is known as a further signal transmitter, which has been used as a warning and signal transmitter in many areas of technology and is used instead of optical signal transmitter. It is characterized by a relatively small current consumption and can therefore where optical signal transmitters had to be used because of the high current consumption of mechanical vibrators, can be used with advantage.
  • the piezo sound transducer essentially consists of a membrane clamped at the edge, which consists of an electrically conductive metallic disk, on which a disk-shaped piezo element is attached on one side.
  • the piezo element consists of piezoceramic material with a material thickness of a few tenths of a millimeter.
  • the membrane is covered on the front side of the housing by an insulation layer which is clamped in the housing and protects the piezo element against wetting by water.
  • the membrane is in this case on one, as vorzugs ⁇ a knife-edge bearing forming contact ring supported and the housing end face is sealed by 'an elastic Dichtungs ⁇ ring, which is for pressing the membrane on the contact ring at a predetermined bias voltage. This ensures that the sound power is not impaired and that a long lifespan is achieved.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an acoustic signal transmitter in a flood-protected design
  • Fig. 2 is a partial section of the acoustic signal generator according to Fig. 1 and
  • FIG. 3 shows a detail of the sealing of the membrane of the tical signal generator according to Fig. 1st
  • the acoustic sounder shown in FIG. 1 has a cylindrical housing 1, which is closed at one end 2 by a housing base 3. At the other end 4, the housing is closed by a cap-shaped cover 5, which is composed of a cover part 6 and a ring part 7.
  • the ring part 7 has an internal thread 8 on the inner circumference, with which the cover 5 is screwed onto an external thread 9 arranged on the outer circumference of the housing 1.
  • the lid part 6 there are also a plurality of openings 10 which are expediently arranged on the edge of the lid part 6 so that moisture or water which has penetrated in the horizontal sensor axis 11 can be measured again.
  • a retaining ring 15 is screwed onto the central part 12 of the housing 1, with which the housing 1 is mounted in a plate, e.g. a control panel, can be clamped, with a support ring 16 under one. Shoulder 17 of the housing 1 is placed and the housing 1 is additionally held in the plate 13 by fixing screws 18 arranged in the retaining ring 15.
  • the electrical leads 19, 20 are inserted in the housing base 3 and extend up to a printed circuit board 25 for supplying a control which is arranged on the printed circuit board 25.
  • the acoustic sound generator is described with reference to FIG. 2, which shows the upper part of FIG. 1 in an enlarged view.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same parts.
  • the active part of the sound generator is a membrane 30, which is designed as a laminated body, see FIG. 3.
  • the membrane 30 has an insulating carrier disk 31 directed against the outside air and made of a plastic, for example of an epoxy resin, on which housing - A metal layer 32, for example a copper layer, is applied, for example vapor-deposited, on the base side.
  • a disk-shaped piezo element 33 is fastened on the metal layer 32.
  • the carrier disk 31 can be connected loosely or also firmly to the remaining parts of the membrane 30.
  • the membrane 30 is supported on a metal contact ring 34, for example made of brass, the contact ring forming a cutting edge bearing 35 on which the metal layer 32 is supported.
  • a metal contact ring 34 for example made of brass
  • the contact ring forming a cutting edge bearing 35 on which the metal layer 32 is supported.
  • one side of the piezo element 33 is connected to one of the feed lines 19, 20.
  • the contact ring 34 is supported on the edge of the printed circuit board 25, which is also supported on the inner webs 38 of the bearing webs 38.
  • an elastic sealing ring 39 for example an O-ring, which on the side facing away from the membrane 30 carries a pressure ring 40 which has a collar 41 with which the O-ring is partially encompassed .
  • a protective collar 42 which forms the other end 4 of the housing 1.
  • a predetermined pressure is exerted on the mounted sound generator by the pressure ring 40. Since the sealing ring 39 is partially surrounded on the inside by the collar 41, the sealing ring 39 presses against the protective collar 42 on the one hand and against the carrier disk 31 of the membrane 30 on the other hand. This forms two sealing points 43, 44 which cover the metal layer 32 and the piezo Seal element 33 reliably against the interior 45 connected to the outside air. It is expedient here that the resulting compressive force at the sealing point 43 is perpendicular to the cutting edge bearing 35 formed by the contact ring 34.
  • the pressure ring 40 can only be compressed by the cover 5 until a shoulder 6 arranged on the inside of the ring part 7 rests on the end face of the protective collar 42. This type of sealing of the metal layer 32 and the piezo element 33 can ensure that the oscillation behavior of the membrane 30 is not adversely affected.
  • a further interior space 47 is formed between the membrane 30 and the printed circuit board 25.
  • the two interior spaces 45, 47 also influence the vibration behavior of the membrane 30.
  • An increase in the volume can be achieved in that, in addition to the openings 10 to the interior 45 in the circuit board 25, further openings 48 are provided which form a connection to a closed space 49 in the interior of the housing 1. It is essential in the acoustic signal transmitter described that the carrier disk 31 of the membrane 30, which at the same time forms an insulation layer, and the sealing ring 39 completely seal the piezo element 33 and the further interior 47 from the environment .
  • the housing 1 is expediently made of plastic.
  • the cover 5 can be made of both plastic and metal, for example aluminum.
  • the pressure ring 40 is made of plastic. This makes the formation of an electrical creeping path considerably more difficult if liquid penetrates into the inner space 45, since the sealing ring 39 is then also insulated on the side facing away from the membrane 30.
  • the acoustic signal generator described is considerably smaller than that shown in FIGS. 1-3.
  • the cover 5 has a diameter that can be 30 mm and less.
  • the same formwork performance i.e. up to about 85 - 95 dB can be achieved.
  • protection against touching the piezo element 33 and other harmful influences is also achieved.

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Abstract

The generator comprises a membrane (30) stretched between a sealing ring (39) and a contact ring (34). The contact ring (34) is supported by a printed circuit board (25) on which is arranged the control for the membrane. The sealing ring (39) is held at a predetermined tension by a thrust ring (40), said tension being produced by screwing down a cover (5), whereupon a shoulder (46) of the cover (5) is applied against a protective collar (42) externally surrounding the sealing ring. The collar (42) forms a part of the casing (1), in which a printed circuit board (25) rests on supports (38). The membrane (30) is composed of a support and insulation layer (31), a metal layer (32) and a piezoelectric layer (33). The piezoelectric layer is connected to the control by the contact ring (34) and metal layer (32) on one side and by a pressure spring (36) on the other; the control receives direct current through conductors (19, 20). As the piezoelectric element (33) is completely sealed by the support disc (31) and elastic sealing ring (39), the acoustic signal generator can be of watertight design, unlike known signal generators.

Description

Akustischer Signalgeber Acoustic signal generator
Die Erfindung betrifft einen akustischen Signalgeber, bei welchem elektrische Schwingungen in einer aus einer Träger¬ scheibe und einem Piezo-Element zusammengesetzten Membran Schallwellen erzeugende mechanische Schwingungen hervor¬ rufen, wobei die Membran mit ihrer Randpartie in einer Hal- terung abgestützt ist, welche in einem die Membran aufneh¬ menden und mit einer Abdeckung versehenen Gehäuse vorge¬ sehen ist.The invention relates to an acoustic signal generator, in which electrical vibrations in a membrane composed of a carrier disk and a piezo element produce mechanical vibrations which produce sound waves, the membrane being supported with its edge part in a holder which is held in a the membrane receiving and provided with a cover housing is provided.
Akustische Signal- und Schallgeber sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. In diesen werden elektrische Schwingungen in analoge akustische Schwingungen umge¬ setzt, wobei die elektrischen Schwingungen zunächst in einer schwingungsfähigen Vorrichtung mechanische Schwin¬ gungen erzeugen, welche ihrerseits in der Luft Schall¬ wellen erzeugen, welche vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden können, wenn sie in dem vom menschlichen Ohr er¬ fassbaren Frequenzbereich (16 Hz bis 20*000 Hz) liegen.Acoustic signal and sound transmitters are known in various designs. In these, electrical vibrations are converted into analog acoustic vibrations, the electrical vibrations first producing mechanical vibrations in a vibratable device, which in turn generates sound waves in the air which can be perceived by the human ear if they are in the frequency range (16 Hz to 20 * 000 Hz) detectable by the human ear.
Geräte, bei welchen durch mechanische Schwingungen Schall¬ wellen erzeugt werden, sind in verschiedenen Ausfüh¬ rungen, sogar z.B. als Mikrophon, bekannt. Es seien hier nur das Kohle-Mikrophon, das dynamische Mikrophon und das Kondensator-Mikrophon beispielsweise genannt.Devices in which sound waves are generated by mechanical vibrations are known in various versions, even for example as a microphone. It is here only the carbon microphone, the dynamic microphone and the condenser microphone are mentioned, for example.
Als weiterer Signalgeber ist der Piezo-Schallgeber be¬ kannt, welcher als Warn- und Signal-Geber in vielen Ge¬ bieten der Technik Eingang gefunden hat und anstelle optischer Signalgeber verwendet wird.- Er zeichnet sich durch eine verhältnismässig kleine Stromaufnahme aus und kann somit dort, wo wegen der hohen Stromaufnahme mecha¬ nischer Schwinger optische Signalgeber verwendet werden mussten, mit Vorteil eingesetzt werden. Der Piezo-Schall¬ geber besteht im wesentlichen aus einer am Rand einge¬ spannten Membran, die aus einer elektrisch leitenden metallischen Scheibe besteht, auf welcher auf der einen Seite ein scheibenförmiges Piezo-Element befestigt ist. Das Piezo-Element besteht aus piezokeramischem Material, mit einer Materialstärke von einigen Zehntel Millimeter.The piezo sounder is known as a further signal transmitter, which has been used as a warning and signal transmitter in many areas of technology and is used instead of optical signal transmitter. It is characterized by a relatively small current consumption and can therefore where optical signal transmitters had to be used because of the high current consumption of mechanical vibrators, can be used with advantage. The piezo sound transducer essentially consists of a membrane clamped at the edge, which consists of an electrically conductive metallic disk, on which a disk-shaped piezo element is attached on one side. The piezo element consists of piezoceramic material with a material thickness of a few tenths of a millimeter.
Damit solche Piezo-Signalgeber Schallstärken von 80 dB und mehr erzeugen können, ist die Einspannung der Membran von besonderer Bedeutung und muss besonders sorgfältig vorgenommen werden, da bereits geringfügige Abweichungen in der Einspannung zu erheblichen Schallverlusten führen können. Dabei ist es auch erforderlich, den im Bereich der Membran befindlichen Luftraum in geeigneter Weise auszubilden. Da die Membran in einem Gehäuse eingebaut ist, müssen Oeffnungen zur AussenatmoSphäre vorgesehen werden, um die erforderliche Schalleistung zu erreichen. Dies hat jedoch zur Folge, dass durch diese Oeffnungen Feuchtigkeit eindringen kann, durch welche die Funktion des Schallgebers gestört oder ganz unterbrochen wird. Solange diese Piezo-Schallgeber in Schalttafeln und in Räumen mit normaler Luftfeuchtigkeit verwendet werden, bleiben sie über lange Zeiträume funktionstüchtig. Wenn aber hohe Luftfeuchtigkeit oder sogar Wasser im Bereich der Piezo-Schallgeber auftreten, sind Störungen unvermeidlich.So that such piezo signal generators can generate sound strengths of 80 dB and more, the clamping of the membrane is of particular importance and must be carried out particularly carefully, since even slight deviations in the clamping can lead to considerable sound losses. It is also necessary to design the air space in the area of the membrane in a suitable manner. Since the membrane is built into a housing, openings to the outside atmosphere must be provided in order to achieve the required sound power. However, this has the consequence that moisture can penetrate through these openings and interfere with or completely interrupt the function of the sound generator. As long as these piezo sounders are used in control panels and in rooms with normal air humidity, they remain functional for long periods. If but high humidity or even water in the area of the piezo sounder, interference is inevitable.
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, akustische Signalgeber der eingangs beschriebenen Art so weiter auszugestalten, dass sie problemlos und unter Beibehaltung ihrer Schalleistung in Räumen hoher Luftfeuchtigkeit und beim Auftreten von Spritzwassern funktionieren.This is where the invention comes in, which is based on the object of further designing acoustic signal transmitters of the type described at the outset in such a way that they function without problems and while maintaining their sound power in rooms with high atmospheric humidity and when splash water occurs.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Membran gehäusestirnseitig durch eine Isolations¬ schicht abgedeckt ist, die im Gehäuse eingespannt ist und das Piezo-Element vor Benetzung durch Wasser schützt. Zweckmässig wird hierbei die Membran auf einem, vorzugs¬ weise ein Schneidenlager bildenden Kontaktring abgestützt und gehäusestirnseitig durch' einen elastischen Dichtungs¬ ring abgedichtet, welcher zum Anpressen der Membran auf dem Kontaktring unter einer vorbestimmten Vorspannung steht. Dadurch wird erreicht, dass die Schalleistung nicht beeinträchtigt wird und eine Einspannung hoher Lebensdauer erreicht wird.This object is achieved in accordance with the invention in that the membrane is covered on the front side of the housing by an insulation layer which is clamped in the housing and protects the piezo element against wetting by water. Suitably the membrane is in this case on one, as vorzugs¬ a knife-edge bearing forming contact ring supported and the housing end face is sealed by 'an elastic Dichtungs¬ ring, which is for pressing the membrane on the contact ring at a predetermined bias voltage. This ensures that the sound power is not impaired and that a long lifespan is achieved.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich¬ nung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and described below. Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines akustischen Signalgebers in überflutungsgeschützter Ausführung,1 shows a longitudinal section of an acoustic signal transmitter in a flood-protected design,
Fig. 2 einen Teilschnitt des akustischen Signalgebers nach Fig. 1 undFig. 2 is a partial section of the acoustic signal generator according to Fig. 1 and
Fig. 3 ein Detail der Abdichtung der Membran des aku- stischen Signalgebers nach Fig. 1.3 shows a detail of the sealing of the membrane of the tical signal generator according to Fig. 1st
Der in Fig. 1 dargestellte akustische Schallgeber weist ein zylinderförmiges Gehäuse 1 auf, das an dem einen Ende 2 durch einen Gehäusesockel 3 abgeschlossen ist. Am anderen Ende 4 ist das Gehäuse durch eine kappenförmige Abdeckung 5 abgeschlossen, welche aus einem Deckelteil 6 und einem Ringteil 7 zusammengesetzt ist. Der Ringteil 7 weist am Innenumfang ein Innengewinde 8 auf, mit welchem die Abdeckung 5 auf ein am Aussenumfang des Gehäuses 1 angeordneten Aussengewinde 9 aufgeschraubt ist. Im Deckel¬ teil 6 sind zudem mehrere Oeffnungen 10 vorgesehen, die zweckmässig am Rand des Deckelteils 6 angeordnet sind, damit bei horizontaler Geberachse 11 eingedrungene Feuch¬ tigkeit oder Wasser wieder abfHessen kann.The acoustic sounder shown in FIG. 1 has a cylindrical housing 1, which is closed at one end 2 by a housing base 3. At the other end 4, the housing is closed by a cap-shaped cover 5, which is composed of a cover part 6 and a ring part 7. The ring part 7 has an internal thread 8 on the inner circumference, with which the cover 5 is screwed onto an external thread 9 arranged on the outer circumference of the housing 1. In the lid part 6 there are also a plurality of openings 10 which are expediently arranged on the edge of the lid part 6 so that moisture or water which has penetrated in the horizontal sensor axis 11 can be measured again.
Am Mittelteil 12 des Gehäuses 1 ist ein Haltering 15 auf¬ geschraubt, mit dem das Gehäuse 1 in einer Platte, z.B. einer Schalttafel, festgeklemmt werden kann, wobei ein Auflagering 16 unter eine. Schulter 17 des Gehäuses 1 gelegt und das Gehäuse 1 zusätzlich durch im Haltering 15 angeordnete Fixierschrauben 18 in der Platte 13 gehalten ist.A retaining ring 15 is screwed onto the central part 12 of the housing 1, with which the housing 1 is mounted in a plate, e.g. a control panel, can be clamped, with a support ring 16 under one. Shoulder 17 of the housing 1 is placed and the housing 1 is additionally held in the plate 13 by fixing screws 18 arranged in the retaining ring 15.
Im Gehäusesockel 3 sind die elektrischen Zuleitungen 19, 20 eingelegt, die sich bis zu einer Leiterplatte 25 zur Speisung einer Steuerung erstrecken, die auf der Leiter¬ platte 25 angeordnet ist.The electrical leads 19, 20 are inserted in the housing base 3 and extend up to a printed circuit board 25 for supplying a control which is arranged on the printed circuit board 25.
Der akustische Schallgeber wird anhand von Fig. 2 beschrie¬ ben, der den oberen Teil von Fig. 1 in vergrösserter Dar¬ stellung zeigt. Gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1 bezeich¬ nen gleiche Teile. Der aktive Teil des Schallgebers ist eine Membran 30, die als Schichtkörper ausgebildet ist, siehe Fig. 3. Die Membran 30 weist eine gegen die Aussenluft gerichtete, isolierende Trägerscheibe 31 aus einem Kunststoff, bei¬ spielsweise aus einem Epoxyharz, auf, auf welcher gehäuse- sockelseitig eine Metallschicht 32, beispielsweise eine Kupferschicht, aufgebracht, beispielsweise aufgedampft ist. Auf der Metallschicht 32 ist ein scheibenförmiges Piezo-Element 33 befestigt. Die Trägerscheibe 31 kann lose oder auch fest mit den übrigen Teilen der Membran 30 verbunden sein.The acoustic sound generator is described with reference to FIG. 2, which shows the upper part of FIG. 1 in an enlarged view. The same reference numerals as in FIG. 1 denote the same parts. The active part of the sound generator is a membrane 30, which is designed as a laminated body, see FIG. 3. The membrane 30 has an insulating carrier disk 31 directed against the outside air and made of a plastic, for example of an epoxy resin, on which housing - A metal layer 32, for example a copper layer, is applied, for example vapor-deposited, on the base side. A disk-shaped piezo element 33 is fastened on the metal layer 32. The carrier disk 31 can be connected loosely or also firmly to the remaining parts of the membrane 30.
Die Membran 30 ist auf einem metallischen Kontaktring 34, .beispielsweise aus Messing, abgestützt, wobei der Kontakt¬ ring ein Schneidenlager 35 bildet, auf dem die Metall¬ schicht 32 abgestützt ist. Auf diese Weise wird die eine Seite des Piezo-Elementes 33 mit der einen der Zuleitun¬ gen 19, 20 verbunden. Die Verbindung der andern Seite des Piezo-Elementes 33 mit der andern Zuleitung erfolgt mittels einer Kontaktfeder 36, die sich-" itr'deirr-einen • Ende auf dem Piezo-Element 33 und auf dem andern Ende auf der Leiterplatte 25 abstützt, wobei sie durch einen in der Leiterplatte 25 befestigten Führungsstift geführt ist.The membrane 30 is supported on a metal contact ring 34, for example made of brass, the contact ring forming a cutting edge bearing 35 on which the metal layer 32 is supported. In this way, one side of the piezo element 33 is connected to one of the feed lines 19, 20. "Itr'deirr-a supported • end to the piezo-element 33 and at the other end on the circuit board 25 being - the connection of the other side of the piezoelectric element 33 with the other supply line by means of a contact spring 36, which is is guided by a guide pin fastened in the printed circuit board 25.
Der Kontaktring 34 stützt sich auf dem Rand der Leiter¬ platte 25 ab, welche auch am Innenumfang des Gehäuses 1 angeordneten Lagerstegen 38 abgestützt ist.The contact ring 34 is supported on the edge of the printed circuit board 25, which is also supported on the inner webs 38 of the bearing webs 38.
Auf dem Rand der Trägerscheibe 31 ist ein elastischer Dich¬ tungsring 39, beispielsweise ein O-Ring, angeordnet, welcher auf der der Membran 30 abgewandten Seite einen Druckring 40 trägt, der einen Bund 41 aufweist, mit welchem der O-Ring teilweise umfasst wird. Eine weitere Umfassung des O-Rings 39 erfolgt durch einen Schutzkragen 42, welcher das andere Ende 4 des Gehäuses 1 bildet.Arranged on the edge of the carrier disk 31 is an elastic sealing ring 39, for example an O-ring, which on the side facing away from the membrane 30 carries a pressure ring 40 which has a collar 41 with which the O-ring is partially encompassed . Another The O-ring 39 is surrounded by a protective collar 42, which forms the other end 4 of the housing 1.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass am montierten Schall¬ geber durch den Druckring 40 ein vorbestimmter Druck ausgeübt wird. Da der Dichtungsring 39 innenseitig durch den Bund 41 teilweise umfasst ist, presst sich der Dichtungsring 39 einerseits gegen den Schutzkragen 42 und andererseits gegen die Trägerscheibe 31 der Membran 30. Dadurch werden zwei Dichtstellen 43, 44 gebildet, die die Metallschicht 32 und das Piezo-Element 33 zuverlässig gegen den mit der Aussenluft verbundenen Innenraum 45 abdichten. Hierbei ist es zweckmässig, dass die resultierende Druckkraft an der Dichtstelle 43 senkrecht über dem vom Kontaktring 34 gebildeten Schneidenlager 35 liegt. Der Druckring 40 kann nur soweit durch die Ab¬ deckung 5 zusammengedrückt werden, bis eine auf der Innen¬ seite des Ringteils 7 angeordnete Schulter 6 auf der Stirnseite des Schutzkragens 42 aufliegt. Durch diese Art der Abdichtung der Metallschicht 32 und des Piezo- Elementes 33 kann erreicht werden, dass keine ungünstige Beeinflussung des Schwingverhaitens der Membran 30 auf¬ tritt.It can be seen from FIG. 3 that a predetermined pressure is exerted on the mounted sound generator by the pressure ring 40. Since the sealing ring 39 is partially surrounded on the inside by the collar 41, the sealing ring 39 presses against the protective collar 42 on the one hand and against the carrier disk 31 of the membrane 30 on the other hand. This forms two sealing points 43, 44 which cover the metal layer 32 and the piezo Seal element 33 reliably against the interior 45 connected to the outside air. It is expedient here that the resulting compressive force at the sealing point 43 is perpendicular to the cutting edge bearing 35 formed by the contact ring 34. The pressure ring 40 can only be compressed by the cover 5 until a shoulder 6 arranged on the inside of the ring part 7 rests on the end face of the protective collar 42. This type of sealing of the metal layer 32 and the piezo element 33 can ensure that the oscillation behavior of the membrane 30 is not adversely affected.
Ausser einem Innenraum 45 zwischen dem Deckelteil 6 und der Membran 30 ist zwischen der Membran 30 und der Leiter¬ platte 25 ein weiterer Innenraum 47 gebildet. Die beiden Innenräume 45, 47 beeinflussen das Schwingverhalten der Membran 30 ebenfalls. Eine Erhöhung der Lautstärke kann dadurch erreicht werden, dass ausser den Oeffnungen 10 zum Innenräum 45 in der Leiterplatte 25 weitere Oeff¬ nungen 48 angebracht sind, die eine Verbindung zu einem geschlossenen Raum 49 im Inneren des Gehäuses 1 bilden. Wesentlich ist bei dem beschriebenen akustischen Signal¬ geber, dass durch die Trägerscheibe 31 der Membran 30, welche zugleich eine Isolationsschicht bildet, und durch den Dichtungsring 39 ein vollständiger Abschluss des Piezo-Elementes 33 und des weiteren Innenraumes 47 gegen¬ über der Umgebung erreicht wird.In addition to an interior space 45 between the cover part 6 and the membrane 30, a further interior space 47 is formed between the membrane 30 and the printed circuit board 25. The two interior spaces 45, 47 also influence the vibration behavior of the membrane 30. An increase in the volume can be achieved in that, in addition to the openings 10 to the interior 45 in the circuit board 25, further openings 48 are provided which form a connection to a closed space 49 in the interior of the housing 1. It is essential in the acoustic signal transmitter described that the carrier disk 31 of the membrane 30, which at the same time forms an insulation layer, and the sealing ring 39 completely seal the piezo element 33 and the further interior 47 from the environment .
Das Gehäuse 1 ist zweckmässig aus Kunststoff hergestellt. Dagegen kann die Abdeckung 5 sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, gefertigt sein. Dagegen ist der Druσkring 40 aus Kunststoff herge¬ stellt. Dadurch wird die Bildung eines elektrischen Kriech¬ weges wesentlich erschwert, wenn Flüssigkeit in den Innen¬ raum 45 eindringt, da dann der Dichtungsring 39 auch auf der der Membran 30 abgewandten Seite isoliert ist.The housing 1 is expediently made of plastic. In contrast, the cover 5 can be made of both plastic and metal, for example aluminum. In contrast, the pressure ring 40 is made of plastic. This makes the formation of an electrical creeping path considerably more difficult if liquid penetrates into the inner space 45, since the sealing ring 39 is then also insulated on the side facing away from the membrane 30.
Der beschriebene akustische Signalgeber ist wesentlich kleiner, als es in den Figuren 1 - 3 dargestellt ist. In Wirklichkeit weist die Abdeckung 5 einen Durchmesser auf, der 30 mm und weniger betragen kann. Trotz der erreichten vollständigen wasser- und feuchtigkeitsgeschützten Aus¬ führung können dieselben Schalleistungen, d.h. bis etwa 85 - 95 dB erreicht werden. Zudem wird auch ein Schutz vor Berührung des Piezo-Elementes 33 und anderen schädlichen Einflüssen erreicht. The acoustic signal generator described is considerably smaller than that shown in FIGS. 1-3. In reality, the cover 5 has a diameter that can be 30 mm and less. Despite the complete water and moisture-proof design achieved, the same formwork performance, i.e. up to about 85 - 95 dB can be achieved. In addition, protection against touching the piezo element 33 and other harmful influences is also achieved.

Claims

Patentansprüche Claims
Akustischer Signalgeber, bei welchem elektrische Schwingungen in einer aus einer Trägerscheibe und einem Piezo-Element zusammengesetzten Membran Schall¬ wellen erzeugende mechanische Schwingungen hervor¬ rufen, wobei die Membran mit ihrer Randpartie in einer Halterung abgestützt ist, welche in einem die Membran aufnehmenden und mit einer Abdeckung versehenen Ge¬ häuse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (30) gehäusestirnseitig durch eine Isolations¬ schicht (31) abgedeckt ist, welche im Gehäuse (1) einge¬ spannt ist und das Piezo-Element (33) vor Benetzung und Berührung sowie anderen Einflüssen schützt.Acoustic signal transmitter, in which electrical vibrations produce mechanical vibrations in a membrane composed of a carrier disk and a piezo element, the membrane being supported with its edge part in a holder which is in a receptacle receiving the membrane and with a Cover provided housing is provided, characterized in that the membrane (30) on the housing end is covered by an insulation layer (31) which is clamped in the housing (1) and the piezo element (33) from wetting and Protects touch and other influences.
2. Akustischer Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Membran (30) gehäusesockelseitig auf einem, vorzugsweise ein Schneidenlager (35) bildenden Kontaktring (34) abgestützt und gehäusestirn¬ seitig durch einen elastischen Dichtungsring (39) abge¬ dichtet ist, welcher zum Anpressen der Membran (30) unter einer vorbestimmten, vorzugsweise zur Membran¬ ebene vertikalen Vorspannung steht.2. Acoustic signal transmitter according to claim 1, characterized gekenn¬ characterized in that the membrane (30) is supported on the housing base on a, preferably a cutting edge bearing (35) forming contact ring (34) and is sealed on the housing end side by an elastic sealing ring (39) , which for pressing the membrane (30) is under a predetermined, preferably to the membrane level vertical prestress.
3. Akustischer Signalgeber nach Anspruch 1 oder 2, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (39) auf der der Membran (30) abgewandten Seite durch einen Druckring (40) geführt und gepresst ist. 3. Acoustic signal generator according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing ring (39) on the side facing away from the membrane (30) is guided and pressed by a pressure ring (40).
4. Akustischer Signalgeber nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Druckring (40) den Dichtungsring (39) am Innenumfang mindestens teilweise, z.B. durch einen Bund (41) , umfasst.-4. Acoustic signal generator according to claim 3, characterized gekenn¬ characterized in that the pressure ring (40), the sealing ring (39) on the inner circumference at least partially, e.g. by a federal government (41).
5. Akustischer Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (39) am Aussenumfang durch einen, mit dem Gehäuse ver¬ bundenen Schutzkragen (42) umgeben ist.5. Acoustic signal transmitter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sealing ring (39) is surrounded on the outer circumference by a protective collar (42) connected to the housing.
Akustischer Signalgeber nach Anspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Schutzkragen (42) sich über den Dichtungsring (39) hinaus erstreckt und an seinem Ende eine Führung für den Druckring (40) bildet.Acoustic signal transmitter according to Claim 5, characterized in that the protective collar (42) extends beyond the sealing ring (39) and forms a guide for the pressure ring (40) at its end.
7. Akustischer Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) stirnseitig durch eine Abdeckung (5) abgedeckt ist, welche am Gehäuse (1) befesigt, z.B. aufgeschraubt, aufgeschnappt, gepresst oder geklebt ist.7. Acoustic signal transmitter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the housing (1) is covered on the end face by a cover (5) which attaches to the housing (1), e.g. screwed, snapped, pressed or glued.
Akustischer Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,, dass die Abdeckung (5) am Innenumfang eine Schulter (46) aufweist, welche auf dem Ende des Schutzkragens (42) aufliegt, zwecks Begrenzung der von dem Dichtungsring (39) auf die Membran (30) ausgeübten Presskraft. 9. Akustischer Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Druck¬ ring (40) zusammengedrückte Dichtungsring (39) zwei . Dichtstellen (43, 44) bildet, welche an den Membran (30) bzw. an dem Schutzkragen (42) liegen.Acoustic signal transmitter according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the cover (5) has a shoulder (46) on the inner circumference which rests on the end of the protective collar (42) for the purpose of limiting the sealing ring (39) the membrane (30) exerted pressing force. 9. Acoustic signal transmitter according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sealing ring (39) compressed by the pressure ring (40) has two. Seals (43, 44) forms, which lie on the membrane (30) or on the protective collar (42).
10 Akustischer Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) am Innenumfang Lagerstege (38) zur Abstützung des Kontakt¬ ringes (34) aufweist.10 Acoustic signal transmitter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the housing (1) on the inner circumference has bearing webs (38) for supporting the contact ring (34).
11 Akustischer Signalgeber nach Anspruch 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass zwischen dem Kontaktring (34) und den Lagerstegen (38) eine Leiterplatte (25) mit einer Steuerung für die Erzeugung der Membranschwingungen angeordnet ist, bei welcher der Kontakt mit der Membran (30) einerseits durch den Kontaktring (34) und andererseits durch eine Kontaktfeder (36) gebildet ist, welche vorzugsweise durch einen in der Leiter¬ platte befestigten Führungsstift (37) geführt ist.11 Acoustic signal transmitter according to claim 10, characterized ge indicates that between the contact ring (34) and the bearing webs (38) a circuit board (25) is arranged with a controller for generating the membrane vibrations, in which the contact with the membrane (30th ) is formed on the one hand by the contact ring (34) and on the other hand by a contact spring (36) which is preferably guided by a guide pin (37) fastened in the printed circuit board.
2 Akustischer Signalgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in der Gehäuseabdeckung (5) als auch in der Leiterplatte (25) Oeffnungen (10, 48) , vorzugsweise im Randbereich der beidseits der Membran (30) gebildeten Innenräume (45, 46) , vorgesehen sind, zwecks Erreichung einer optimalen akustischen Wirkung. 2 Acoustic signal transmitter according to one of claims 1 to 11, characterized in that both in the housing cover (5) and in the printed circuit board (25) openings (10, 48), preferably in the edge region of the interiors formed on both sides of the membrane (30) 45, 46) are provided in order to achieve an optimal acoustic effect.
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