DE4321949A1 - Vibratoreinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vibratoreinheit, bei der die mechanische Schwin­ gung eines Vibrators ausgenutzt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ei­ nen Piezo-Resonator.

Es sind verschiedenartige Vibratoreinheiten wie etwa Piezo-Resonatoren, Ul­ traschallgeber, Kristalloszillatoren und dergleichen bekannt, in denen die Schwingung eines Vibrators ausgenutzt wird, und die in verschiedenen An­ wendungsgebieten eingesetzt werden.

In einer solchen Vibratoreinheit muß der Vibrator so gehalten werden, daß seine Schwingung nicht behindert wird. Zu diesem Zweck ist allgemein ver­ sucht worden, den Vibrator durch ein Federelement wie etwa eine Schrau­ benfeder oder durch elastisches Material wie etwa Gummi zu halten.

Wenn der Vibrator durch ein Federelement gehalten wird, ergibt sich jedoch eine komplizierte Halteanordnung mit einer erhöhten Anzahl von Bauteilen. Außerdem kann auch ein Federelement die von dem Vibrator übertragenen Schwingungen nicht zuverlässig absorbieren, so daß es unter Umständen nicht möglich ist, den Vibrator mit einer gewünschten Frequenz schwingen zu lassen.

Wenn andererseits der Vibrator durch ein elastisches Material, beispielsweise durch Gummi gehalten wird, so kann die von dem Vibrator übertragene Schwingung zu einem gewissen Grad absorbiert werden. In diesem Fall kann jedoch das elastische Material die Schwingung des Vibrators ungünstig beein­ flussen, so daß es unter Umständen ebenfalls nicht möglich ist, den Vibrator mit einer gewünschten Frequenz schwingen zu lassen.

Bei den vorgenannten Halteanordnungen mit einem Federelement oder ela­ stischem Material ist es außerdem schwierig, selektiv nur eine Schwingungs­ komponente mit einer bestimmten Frequenz oder einer bestimmten Schwin­ gungsmode zu absorbieren, die in der von dem Vibrator erzeugten und auf das Halteelement übertragenen Schwingung enthalten ist. Um gezielt nur eine Komponente der Schwingung des Vibrators mit einer bestimmten Frequenz oder Mode auszunutzen, sollten vorzugsweise Schwingungskomponenten mit anderen Frequenzen oder Moden soweit wie möglich beseitigt werden. Bei den vorgenannten Halteanordnungen ist es jedoch schwierig, solche uner­ wünschten oder unbenötigten Schwingungskomponenten wirksam zu unter­ drücken.

Andererseits sind Vibratoreinheiten wie etwa eine Stimmgabel oder ein Pie­ zo-Resonator bekannt geworden, die einen Schwinger aufweisen, der gezielt Schwingungen mit einer bestimmten Frequenz erzeugt. In einer solchen Ein­ heit muß das als Schwingungsquelle dienende Element, also etwa die Stimm­ gabel oder der Resonator, so gehalten werden, daß seine Schwingung nicht unterdrückt wird. Es besteht somit dringender Bedarf an einer Halteanord­ nung zum mechanischen Halten der Schwingungsquelle, bei der die Schwin­ gung derselben nicht behindert wird.

Wenn in einer solchen Halteanordnung eine übliche Abfederung, etwa durch eine Feder, verwendet wird, ist es überaus schwierig, die Schwingungsquelle einerseits so zu halten, daß die Schwingung nicht behindert wird, und andererseits einen einfachen Aufbau der Halteanordnung zu erreichen.

In einem Piezo-Resonator im Kilohertzbereich werden üblicherweise die fol­ genden Typen von Schwingungsquellen eingesetzt (1) ein Resonator, der mit einer Dehnungsschwingungsmode einer rechteckigen piezoelektrischen Plat­ te arbeitet, (2) ein Resonator, der mit einer Längsschwingungsmode eines stabförmigen piezoelektrischen Elements arbeitet, so daß sich das stabförmi­ ge Element in Längsrichtung ausdehnt und zusammenzieht, und (3) ein pie­ zoelektrischer Stimmgabelresonator.

Ein Piezo-Resonator wird zu Schwingungen angeregt, wenn eine Spannung an seinen Resonanzschwinger angelegt wird. Um einen solchen Piezo-Resonator in der Form eines praktisch verwendbaren Bauelements zu schaffen, muß der Piezo-Resonator so abgestützt werden, daß der Resonanzschwinger nicht an Resonanzschwingungen gehindert wird. Ein Piezo-Resonator mit Energieein­ schluß, d. h., ein Resonator, bei dem die Schwingungsenergie in einem be­ grenzten Raumbereich eingeschlossen bleibt, kann mechanisch in einem Be­ reich außerhalb seines Schwingers abgestützt werden, da die Schwingungse­ nergie in dem schwingenden Teil eingeschlossen bleibt. Im Hinblick auf die praktische Anwendung in einem Produkt ist deshalb ein solcher Piezo-Reso­ nator mit Energieeinschluß einfacher einzusetzen, und für Piezo-Resonatoren im Kilohertzbereich ist deshalb dieser Typ besonders wünschenswert.

Bei den oben genannten bekannten Resonatoren, bei denen (I) eine Deh­ nungsschwingungsmode oder (2) eine Längsschwingungsmode verwendet wird, ist es jedoch äußerst schwierig, einen Einschluß der Schwingungsener­ gie zu erreichen. Zur näheren Erläuterung des Standes der Technik soll be­ reits hier auf Fig. 1A und 1B der Zeichnung bezug genommen werden. In einem Piezo-Resonator 201, der mit einer Längsschwingungsmode arbeitet, sind Federklemmen 202 und 203 so angeordnet, daß sie den Piezo-Resona­ tor 201 an einem Schwingungsknoten halten. Auch bei einem Piezo-Resona­ tor mit einer in einer Dehnungsmode schwingenden rechteckigen Platte, bei dem kein Einschluß der Schwingungsenergie möglich ist, werden Feder­ klemmen eingesetzt, um den Resonator an einem Schwingungsknoten zu hal­ ten. Aufgrund des komplizierten Aufbaues der Halteelemente ist es somit überaus schwierig, einen Piezo-Resonator im Kilohertzbereich zu schaffen, der mit einer Dehnungsmode oder einer Längsschwingungsmode arbeitet und als oberflächenmontierbares chipförmiges Kleinstbauelement ausgebildet ist.

Bei einem piezoelektrischen Stimmgabelresonator 206, wie er in Fig. 1B gezeigt ist, mit einer in Richtung ihrer Dicke polarisierten piezoelektrischen Platte 204, die mit Schlitzen 204a bis 204c und Erregungselektroden 205a auf beiden Hauptflächen in der Umgebung des mittleren Schlitzes 204b ver­ sehen ist (die auf der Rückseite angebrachte Elektrode ist in Fig. 1B nicht erkennbar), wird dagegen die Energie in dem schwingenden Bereich einge­ schlossen. Dieser Resonator 206 kann deshalb als oberflächenmontierbares chipförmiges Bauelement ausgebildet werden, da seine Schwingungscharak­ teristik praktisch nicht beeinflußt wird, wenn der Resonator in Bereichen nahe der Ränder 204d und 204e der piezoelektrischen Platte 204 gehalten wird.

Bei dem piezoelektrischen Stimmgabelresonator 206 läßt sich zwar ein Energieeinschluß erreichen, doch ergibt sich aufgrund von Beschränkungen der Schwingungsmode nur eine Bandbreite im Bereich von 2% der Reso­ nanzfrequenz. Mit dem piezoelektrischen Stimmgabelresonator 206 läßt sich deshalb nicht der am Markt bestehende dringende Bedarf an piezoelektri­ schen Resonatoren befriedigen, die eine große Bandbreite im Kilohertzbe­ reich abdecken.

Der Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zugrunde, eine Vibratoreinheit zu schaffen, in der der Vibrator so gehalten wird, daß die Schwingung des Vi­ brators nicht behindert wird und gezielt eine Schwingung bei einer bestimm­ ten Frequenz oder in einer bestimmten Mode ausgenutzt werden kann.

Eine speziellere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Piezo-Resonator mit Energieeinschluß zu schaffen, der in effizienter Weise als Resonator mit Breitbandcharakteristik im Kilohertzbereich eingesetzt werden kann.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß mit den in den unabhängigen An­ sprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung umfaßt die Vibratoreinheit außer dem eigentlichen Vibrator einen Schwingungsübertragungsteil, der an den Vibrator an oder in der Nähe einer Stelle gekoppelt ist, an der die Auslen­ kung des schwingenden Vibrators minimal ist, und einen Resonanzteil, der an den Schwingungsübertragungsteil gekoppelt ist, so daß er durch die Schwingung des Vibrators zu Resonanzschwingungen angeregt wird.

Der Bereich des Vibrators, der an oder in der Nähe der Stelle mit der mini­ malen Auslenkung liegt, kann der Bereich eines Schwingungsknotens des Vi­ brators oder ein hierzu benachbarter Bereich sein und schließt einen Bereich ein, in dem oder in dessen Nähe bei der Kopplung mit dem Schwingungsü­ bertragungsteil ein Schwingungsknoten entsteht.

Da bei dieser Vibratoreinheit der Schwingungsübertragungsteil an oder in der Nähe einer Stelle mit minimaler Auslenkung an den Vibrator gekoppelt ist, wird die Schwingung des Vibrators durch die Kopplung mit dem Schwin­ gungsübertragungsteil kaum beeinträchtigt.

Außerdem wird aufgrund dieser Art der Kopplung allenfalls ein geringer Teil der Schwingung des Vibrators auf den Schwingungsübertragungsteil übertra­ gen. Der Resonanzteil, der mit dem Schwingungsübertragungsteil gekoppelt ist, nimmt die durch den Schwingungsübertragungsteil übertragene Leck­ schwingung auf und wird hierdurch zu Resonanzschwingungen angeregt.

Auf diese Weise wird die Schwingung, die sich durch den Schwingungsüber­ tragungsteil ausbreitet, durch die Resonanz des Resonanzteils wirksam ausge­ löscht, wie in der folgenden Beschreibung näher erläutert wird. Wenn der Bereich des Resonanzteils, der die minimale Auslenkung aufweist, für die Kopplung an andere Teile ausgewählt wird, so wird folglich die Schwingung in der erfindungsgemäßen Vibratoreinheit kaum durch diese anderen Teile behindert.

Anders ausgedrückt bedeutet dies, die Schwingung wird in einem Bereich zwischen dem Vibrator und dem Resonanzteil eingeschlossen, wodurch die Schwingung des Vibrators selbst dann kaum beeinflußt wird, wenn der Reso­ nanzteil mechanisch durch ein anderes Bauteil gehalten wird. So kann eine Schwingung des Vibrators mit einer gewünschten Frequenz in einer ge­ wünschten Schwingungsmode ermöglicht werden, ohne daß ein Federele­ ment oder elastisches Material zum Halten benötigt wird.

Die Wirkung des Resonanzteils, die vom Vibrator auf den Schwingungsüber­ tragungsteil übertragene Schwingung auszulöschen, wird verständlich durch das bekannte sogenannte Phänomen der dynamischen Schwingungsdämp­ fung. Eine detaillierte Beschreibung dieses Phänomens findet sich beispiels­ weise in Osamu Taniguchi: "Vibration Technology", Corona Publishing Co. Ltd., Japan, Seiten 113 bis 116. Kurz gefaßt, besteht das Phänomen der dynami­ schen Schwingungsdämpfung darin, daß ein Hauptschwinger, dessen Schwingung verhindert werden soll, durch einen Sekundärschwinger an der Schwingung gehindert wird, wenn der Sekundärschwinger mit einer ge­ eignet gewählten Eigenfrequenz an den Hauptschwinger gekoppelt ist. Der Resonanzteil der erfindungsgemäßen Vibratoreinheit entspricht dem Sekun­ därschwinger bei der dynamischen Schwingungsdämpfung, so daß die vom Vibrator über den Schwingungsübertragungsteil übertragene Schwingung durch den Resonanzteil aufgrund der dynamischen Schwingungsdämpfung unterdrückt wird.

Erfindungsgemäß ist es möglich, bei der Konstruktion einer Vibratoreinheit wie etwa eines Piezo-Resonators, eines Ultraschallmotors oder einer Einheit mit einem Kristalloszillator, gezielt eine Schwingung des Vibrators zuzulas­ sen. So kann eine Vibratoreinheit geschaffen werden, die die gewünschte Frequenz- und Betriebscharakteristik aufweist.

Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Piezo-Resonator mit einer Piezo-Resonanzeinheit vorgesehen, der einen an einem Ende mit der Piezo-Resonanzeinheit gekoppelten Schwingungsübertragungsteil und ei­ nen Resonanzteil aufweist, der mit dem Schwingungsübertragungsteil gekop­ pelt ist, so daß er durch die Schwingung der Piezo-Resonanzeinheit zu Reso­ nanzschwingungen angeregt wird. Der Piezo-Resonator ist als Spezialfall der erfindungsgemäßen Vibratoreinheit anzusehen.

Beim erfindungsgemäßen Piezo-Resonator ist der Resonanzteil so ausgebil­ det, daß er durch die über den Schwingungsübertragungsteil übertragene Schwingung zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Vibratoreinheit gemäß dem Grundgedanken der Erfin­ dung wird daher die übertragene Schwingung durch dynamische Schwin­ gungsdämpfung ausgelöscht, so daß diese Schwingung kaum auf Bereiche jen­ seits des Resonanzteils übertragen wird. Dies bedeutet, daß ein Piezo-Resona­ tor mit Energieeinschluß geschaffen werden kann, in dem die Schwingungs­ energie in einem bis zu dem Resonanzteil reichenden Bereich eingeschlossen bleibt.

Wenn für die Piezo-Resonanzeinheit eine geeignete Struktur gewählt wird, bei der beispielsweise eine Längsschwingungsmode oder eine Dehnungs­ schwingungsmode einer rechteckigen Platte benutzt wird, so ist es möglich, einen Piezo-Resonator mit Energieeinschluß zu schaffen, der ein breites Fre­ quenzband abdeckt und im Kilohertzbereich sowie bis zu einigen Megahertz eingesetzt werden kann.

In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Piezo-Resona­ tors, bei der mit einer Longitudinalwelle der Piezo-Resonanzeinheit gearbei­ tet wird, ist der Resonanzteil an einer Stelle an den Schwingungsübertra­ gungsteil gekoppelt, an der sich kein Schwingungsknoten befindet, wenn der Resonanzteil nicht angekoppelt ist und der Schwingungsübertragungsteil durch die von der Piezo-Resonanzeinheit übertragene Schwingung angeregt wird. Bei dieser Anordnung wird eine relativ starke Schwingung, die von dem Schwingungsübertragungsteil auf den Resonanzteil übertragen wird, durch die dynamische Schwingungsdämpfung wirksam ausgelöscht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Reso­ nanzteil so ausgebildet, daß seine Resonanzfrequenz im wesentlichen mit derjenigen der vom Vibrator auf den Resonanzteil übertragenen Schwingung übereinstimmt, so daß die übertragene Schwingung durch die dynamische Schwingungsdämpfung wirksam ausgelöscht werden kann.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1A eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Piezo-Resonators, der mit einer Längsschwingungs­ mode arbeitet;

Fig. 1B eine Grundrißskizze eines piezoelektrischen Stimm­ gabelresonators;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Grund­ prinzips der Erfindung;

Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene Frontansicht einer Testeinrichtung zur Darstellung des Prinzips der Erfindung;

Fig. 4 eine mit der Testeinrichtung nach Fig. 3 aufgenom­ mene Auslenkungs-Zeit-Kurve;

Fig. 5 eine mit der Testeinrichtung ohne Resonator auf­ genommene Auslenkungs-Zeit-Kurve;

Fig. 6 eine teilweise aufgeschnittene Frontansicht einer Vi­ bratoreinheit gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung;

Fig. 7(a) u. 7(b) Blockdiagramme zur Illustration von Abwandlungen des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbei­ spiels der Erfindung;

Fig. 10(a) u. 10(b) Grundrißskizzen eines Piezo-Resonators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie einer auf der Unterseite eines piezoelektrischen Substrats des Resonators angebrachten Elektrode;

Fig. 11 eine teilweise aufgeschnittene Grundrißdarstellung einer Anordnung aus einer Piezo-Resonanzeinheit für Longitudinalschwingungen, mit einem daran gekop­ pelten Stab;

Fig. 12 eine teilweise aufgeschnittene Grundrißdarstellung einer weiteren Anordnung aus einer Piezo- Resonanzeinheit für Longitudinalschwingungen, mit einem daran gekoppelten Resonanzteil;

Fig. 13(a) u. 13(b) die Verteilung und die Absolutbeträge von Auslenkun­ gen längs einer X-Achse bei der Anordnung nach Fig. 11;

Fig. 14 die Verteilung der Auslenkungen bei der Anordnung nach Fig. 12;

Fig. 15 die Absolutbeträge von Auslenkungen in X-Richtung in Abhängigkeit von der Position auf der X-Achse, gemessen für eine Grundschwingung der Piezo- Resonanzeinheit und eine Grundschwingung des Resonanzteils im Biegemodus;

Fig. 16 eine Auslenkungskurve entsprechend Fig. 15 für den Fall, daß die Resonanzfrequenzen der Piezo- Resonanzeinheit und des Resonanzteils überein­ stimmen;

Fig. 17 bis 20 Auslenkungskurven entsprechend Fig. 15, für unter­ schiedliche Abmessungen des Resonanzteils;

Fig. 21 die Auslenkungsverteilung für den Fall, daß die Piezo- Resonanzeinheit und der Resonanzteil jeweils in der zweiten Oberschwingung angeregt sind;

Fig. 22 die Auslenkungskurve in Abhängigkeit von der Posi­ tion auf der X-Achse für die Schwingung nach Fig. 21;

Fig. 23 u. 24 Auslenkungskurven entsprechend Fig. 22, für unter­ schiedliche Abmessungen des Resonanzteils;

Fig. 25 die Auslenkungsverteilung für den Fall, daß die Piezo- Resonanzeinheit in der Grundschwingung und der Resonanzteil in der zweiten Oberschwingung im Biegemodus angeregt ist;

Fig. 26 die Auslenkungskurve für die Schwingung nach Fig. 26;

Fig. 27 u. 28 Auslenkungskurven entsprechend Fig. 26, für unter­ schiedliche Abmessungen des Resonanzteils;

Fig. 29 den Auslenkungszustand eines Schwingungsübertra­ gungsteils bei der Anordnung nach Fig. 12;

Fig. 30 bis 33 Auslenkungskurven für unterschiedliche Abstände P in Fig. 12, wobei Fig. 32 den Spezialfall zeigt, daß der Abstand P einem Schwingungsknoten entspricht;

Fig. 34 eine Grundrißskizze einer Abwandlung des Piezo- Resonators nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 35 eine Grundrißskizze einer weiteren Abwandlung des Piezo-Resonators nach dem zweiten Ausführungs­ beispiel, mit mehreren Resonanzteilen;

Fig. 36(a) u. 36(b) Grundrißskizzen eines Piezo-Resonators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und einer auf der Unterseite einer piezoelektrischen Platte desselben angebrachten Elektrode;

Fig. 37 eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Bauelements, das einen erfindungsgemäßen Piezo- Resonator enthält und mit Leitungsanschlüssen und einem schützenden Kunststoffkörper versehen ist;

Fig. 38 eine Explosionsdarstellung eines chipförmigen Piezo- Resonanzbauelements mit einem Piezo-Resonator ge­ mäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 39 eine perspektivische Ansicht des Bauelements nach Fig. 38;

Fig. 40 eine Explosionsdarstellung eines chipförmigen Piezo- Resonanzbauelements mit einem Piezo-Resonator nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 41 eine perspektivische Ansicht des Bauelements nach Fig. 40.

Das Grundprinzip der Erfindung ist schematisch in einem Blockdiagramm in Fig. 2 veranschaulicht.

Es soll angenommen werden, daß ein Vibrator 1a eine mechanische Schwin­ gung ausführt und dabei abwechselnd die in durchgezogenen Linien und in strichpunktierten Linien in Fig. 2 eingezeichneten Zustände annimmt. In diesem Fall weist im oszillierenden Zustand des Vibrators 1a ein in Längs­ richtung gesehen zentraler Bereich 1b desselben die kleinste Auslenkung auf. Ein Schwingungsübertragungsteil 1c ist an diesen zentralen Bereich 1b ge­ koppelt.

Da der Schwingungsübertragungsteil 1c an den zentralen Bereich 1b gekop­ pelt ist, der die kleinste Auslenkung aufweist, wird die Schwingung des Vi­ brators 1a durch diese Kopplung mit dem Schwingungsübertragungsteil 1c nicht stark unterdrückt. Andererseits ist der Schwingungsübertragungsteil 1c mit einem Resonanzteil 1d gekoppelt, der dazu eingerichtet ist, die über den Schwingungsübertragungsteil 1c übertragene Schwingung aufzunehmen, und dadurch zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Die Schwingung des Vibrators 1a wird zwar kaum auf den Schwingungsübertragungsteil übertra­ gen, weil dieser an den zentralen Bereich 1b gekoppelt ist, der nur eine sehr kleine Auslenkung erfährt, doch wird gleichwohl eine kleine Leckschwin­ gung auf den Resonanzteil 1d übertragen, der dadurch zu Resonanz angeregt wird.

Andererseits wird die Schwingungsenergie, die sich durch den Schwingungs­ übertragungsteil 1c fortpflanzt, durch die Resonanz des Resonanzteils 1d aus­ gelöscht. Folglich ist es möglich, die in Fig. 1 gezeigte Vibratoreinheit me­ chanisch so zu halten, daß der Vibrator 1a nicht am Schwingen gehindert wird, indem ein Bereich des Resonanzteils 1d, der die kleinste Auslenkung aufweist, mit der Umgebung gekoppelt wird.

Das oben genannte Phänomen der Auslöschung des Leckanteils der Schwin­ gung durch Resonanz des Resonanzteils soll nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 5 erläutert werden.

Fig. 3 ist eine teilweise aufgeschnittene Frontansicht einer Versuchsanord­ nung zur Aufklärung des Prinzips der Erfindung. Gemäß Fig. 3 ist eine Trag­ stange 4 aufrecht auf einer oberen Oberfläche einer Schwingungs-Testein­ richtung 3 angeordnet. Ein Stahlstab 5, der in einem Biegemodus vibrieren kann, ist an einem in Vertikalrichtung mittleren Bereich der Tragstange 4 befestigt. Bei dem Stahlstab 5 handelt es sich um ein aus Stahl hergestelltes stabförmiges Element mit 180 mm Länge, 12 mm Breite und 15 mm Dicke mit einem Gewicht von 240 g und einer Resonanzfrequenz von etwa 1 kHz im Biegemodus. Bei der Tragstange 4 handelt es sich um ein säulenförmiges Ele­ ment aus Stahl mit einem Durchmesser von 8 mm, das durch ein Loch in der Mitte des Stahlstabes 5 hindurchgesteckt ist. Der Stahlstab 5 und die Trag­ stange 4 sind in dem in Fig. 3 gezeigten Zustand aneinander befestigt. So­ mit entspricht die Schwingungs-Testeinrichtung 3 einer Piezo-Resonanzein­ heit gemäß der Erfindung, und der Stahlstab 5 entspricht einem Resonanz­ teil, während ein unterhalb des Stahlstabes 5 liegender Teil der Tragstange 4 einem Schwingungsübertragungsteil entspricht.

Wenn man die Schwingungs-Testeinrichtung 3 in Vertikalrichtung mit einer Frequenz von 1 kHz vibrieren ließ, wie durch den Pfeil in Fig. 3 gezeigt wird, so führte der Stahlstab 5 eine Resonanzschwingung im Biegemodus aus, wodurch das obere Ende 4a der Tragstange 4 in der in Fig. 4 gezeigten Wei­ se ausgelenkt wurde. Gemäß Fig. 4 war der Betrag AB der Auslenkung etwa 2,6 µm. Zum Vergleich wurde eine Tragstange 4 in aufrechter Stellung ohne Stahlstab 5 auf einer ähnlichen Schwingungs-Testeinrichtung 3 angeordnet, und man ließ die Schwingungs-Testeinrichtung 3 in ähnlicher Weise vibrie­ ren, wie oben beschrieben wurde. In diesem Fall wurde das obere Ende 4a der Tragstange 4 durch die Schwingung im Biegemodus in der in Fig. 5 ge­ zeigten Weise in Querrichtung ausgelenkt, und der Betrag AA der Auslenkung war etwa 22,6 µm.

Aus einem Vergleich der Fig. 4 und 5 geht hervor, daß die von der Schwingungs-Testeinrichtung 3 durch die Tragstange 4 übertragene Schwin­ gung durch den Stahlstab 5 ausreichend gedämpft wurde.

Im Hinblick auf die Möglichkeit, daß die Schwingung durch die Masse des Stahlstabes 5 gedämpft wurde, führten die Erfinder ein weiteres Experiment durch, in dem sie die Frequenz der Schwingung so änderten, daß keine Re­ sonanz des Stahlstabes 5 auftrat. Im Ergebnis wurde bestätigt, daß der Betrag der Auslenkung des oberen Endes 4a der Tragstange 4 nicht in der in Fig. 4 gezeigten Weise unterdrückt wurde. Es zeigt sich somit, daß die übertragene Schwingung nicht nur durch das Gewicht des Stahlstabes 5 gedämpft wurde, sondern daß diese Schwingung durch das oben erwähnte Phänomen der dy­ namischen Schwingungsdämpfung ausgelöscht wurde.

Fig. 6 ist eine teilweise aufgeschnittene Frontansicht einer Vibratoreinheit 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vibratorein­ heit 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfaßt einen Vibrator 11, der bei der Schwingung in Richtung der Pfeile A in Fig. 6 gestreckt und gestaucht wird. Daher weisen die zentralen Bereiche der oberen und unteren Oberflä­ chen 11a und 11b an dem Vibrator 11 die kleinste Auslenkung auf. Bei die­ sem Ausführungsbeispiel ist eine als Schwingungsübertragungsteil dienende Tragstange 13 an den zentralen Bereich 12 der unteren Oberfläche 11b ge­ koppelt. Ein Resonanzteil 14 ist an ein unteres Ende der Tragstange 13 ge­ koppelt.

Der Resonanzteil 14 ist so ausgebildet, daß er sich waagerecht über das unte­ re Ende der Tragstange 13 erstreckt und Resonanzschwingungen in einem Biegemodus ausführen kann. Bei einem solchen Resonanzteil 14 stimmt die Resonanzfrequenz in dem genannten Biegemodus vorzugsweise mit der Oszil­ lationsfrequenz des Vibrators 11 überein, so daß der Leckanteil der Schwin­ gung in dem Resonanzteil 14 aufgrund der dynamischen Schwingungsdämp­ fung wirksam weiter unterdrückt werden kann. Bei dem Resonanzteil 14, der im Biegemodus schwingt, wie durch Pfeile B in Fig. 6 gezeigt wird, weist der in waagerechter Richtung gesehen zentrale Bereich die kleinste Auslen­ kung auf. Aus diesem Grund ist ein Kopplungsstab 15 an den unteren zentra­ len Bereich des Resonanzteils 14 gekoppelt. Auf diese Weise wird die Schwingung, die sich durch die als Schwingungsübertragungsteil dienende Tragstange 13 ausbreitet, durch den Resonanzteil 14 so weit gedämpft, daß die Schwingung kaum auf den Kopplungsstab 15 übertragen wird. Der Vibra­ tor 11 wird deshalb auch dann nicht an seiner Schwingung gehindert, wenn der Kopplungsstab 15 an einem Gestell 16 der Einheit befestigt ist.

Die als Schwingungsübertragungsteil dienende Tragstange 13, die Schwin­ gung des Vibrators 11 vorzugsweise nicht behindert, kann aus einem steifen Material hergestellt sein, damit sie als Schwingungsübertragungsteil dienen kann, da die übertragene Schwingungsenergie durch die Wirkung des Reso­ nanzteils 14 ausgelöscht wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird die übertragene Schwingungsenergie durch den Resonanzteil 14 verständlicherweise wegen der dynamischen Schwingungsdämpfung ausgelöscht, da der Resonanzteil 14 als Sekundär­ schwinger bei der oben beschriebenen bekannten dynamischen Schwin­ gungsdämpfung dient. Somit ist der Resonanzteil 14 in der erfindungsgemä­ ßen Vibratoreinheit so ausgebildet, daß er eine positive Ausnutzung des Phä­ nomens der dynamischen Schwingungsdämpfung ermöglicht, wodurch die Schwingung des Vibrators 11 in einem bis zu dem Resonanzteil 14 reichen­ den Abschnitt eingeschlossen oder eingefangen werden kann, ohne daß der Vibrator 11 an einer Schwingung gehindert wird.

Fig. 7(a) und 7(b) sind schematische Blockdiagramme zur Veranschauli­ chung von typischen Prinzipien von Vibratoreinheiten mit Energieeinschluß gemäß Abwandlungen des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In Fig. 7(a) wird eine Schwingungsquelle 21a durch ein geeignetes schwin­ gungserzeugendes Element gebildet, beispielsweise durch einen Motor, einen Kompressor, einen Piezo-Resonator oder eine Stimmgabel. Ein Schwingungsübertragungsteil 21b ist mit dieser Schwingungsquelle 21a ge­ koppelt. Der Schwingungsübertragungsteil 21b, der einfach so ausgebildet sein kann, daß er die in der Schwingungsquelle 21a erzeugte Schwingung aufnehmen kann, ist zweckmäßigerweise in der Form einer Stange oder ei­ ner Platte ausgebildet. Um eine höhere Dämpfungswirkung zu erreichen, ist der Schwingungsübertragungsteil 21b vorzugsweise aus einem Material wie etwa Gummi hergestellt, das als solches schwingungsdämpfende Eigenschaf­ ten hat. Alternativ kann der Schwingungsübertragungsteil 21b aus einem star­ ren Material, etwa aus Metall hergestellt sein.

Ein erster Resonanzteil 21c ist mit dem anderen Ende des Schwingungsü­ bertragungsteils 21b gekoppelt. Der erste Resonanzteil 21c ist so ausgebildet, daß er die Schwingung, die sich von der Schwingungsquelle 21a durch den Schwingungsübertragungsteil 21b ausbreitet, aufnimmt und zu Resonanz­ schwingungen angeregt wird. Weiterhin ist ein zweiter Resonanzteil 21d an das andere Ende des ersten Resonanzteils 21c gekoppelt. Der zweite Reso­ nanzteil 21d ist so ausgebildet, daß er die Schwingung aufnimmt, die sich durch den Schwingungsübertragungsteil 21b und den ersten Resonanzteil 21c ausbreitet, und dadurch zu Resonanzschwingungen angeregt wird.

Die ersten und zweiten Resonanzteile 21c und 21d sind so ausgebildet, daß sie in Resonanz in ihren Eigenschwingungsmoden schwingen können, etwa im Biegemodus, Längsschwingungsmodus und dergleichen, wobei ihre Reso­ nanzfrequenzen und/oder ihre Schwingungsmoden voneinander verschieden sind. Die Resonanzfrequenzen und/oder Schwingungsmoden der ersten und zweiten Resonanzteile 21c und 21d sind so gewählt, daß verschiedene Schwingungskomponenten gedämpft werden. Im einzelnen haben die Reso­ nanzteile 21c und 21d die Wirkung, spezielle Schwingungskomponenten durch dynamische Schwingungsdämpfung aufgrund ihrer Resonanzfrequen­ zen und/oder Schwingungsmoden auszulöschen. Im allgemeinen erzeugt die Schwingungsquelle 21a eine gekoppelte Schwingung, die Schwingungskom­ ponenten verschiedener Moden und Frequenzen enthält. Indem mehrere Re­ sonanzteile 21c und 21d vorgesehen werden, die Resonanz bei verschiede­ nen Resonanzfrequenzen und/oder in verschiedenen Schwingungsmoden zei­ gen, ist es somit möglich, solche von der Schwingungsquelle 21a ausgehende gekoppelte Schwingungen wirksam weiter zu dämpfen.

Die Schwingungsquelle 21a kann bei einer speziellen Frequenz und in einer bestimmten Schwingungsmode mit sehr hoher Amplitude vibrieren. In die­ sem Fall ist es möglich, die spezielle Schwingung mit der hohen Schwin­ gungsamplitude wirksam zu dämpfen, indem die Resonanzteile 21c und 21d so ausgebildet werden, daß ihre Resonanzfrequenzen mit der speziellen Fre­ quenz dieser Schwingung übereinstimmen.

Während in Fig. 7(a) die ersten und zweiten Resonanzteile 21c und 21d über ein- und denselben Schwingungsübertragungsteil 21b mit der Schwin­ gungsquelle 21a gekoppelt sind, ist es auch möglich, diese mehreren Reso­ nanzteile mit verschiedenen Schwingungsübertragungsteilen zu koppeln. So können erste und zweite Resonanzteile 21f und 21h mit der Schwingungs­ quelle 21a über verschiedene Schwingungsübertragungsteile 21e bzw. 21g gekoppelt sein, wie in Fig. 7(b) gezeigt ist.

Fig. 8 ist eine teilweise aufgeschnittene Frontansicht einer Vibratoreinheit mit Energieeinschluß nach dem in Fig. 7(a) gezeigten Prinzip.

Bei dieser Anordnung dient ein Motor 22a als Schwingungsquelle, und ein Tragteil 22b ist mit einer unteren Oberfläche des Motors 22a gekoppelt und dient als Schwingungsübertragungsteil. Eine Resonanzplatte 22c, die einen ersten Resonanzteil bildet, ist einstückig am unteren Ende des Tragteils 22b ausgebildet. Die Resonanzplatte 22c, die sich rechtwinklig zur Zeichenebene in Fig. 8 erstreckt, ist so ausgebildet, daß sie die durch das Tragteil 22b übertragenen Schwingungen aufnimmt und in Resonanz in einem Biegemodus schwingt.

Weiterhin ist ein zweites Tragteil 22d, das als weiterer Schwingungsübertra­ gungsteil dient, an die untere Oberfläche der Resonanzplatte 22c gekoppelt, und eine zweite Resonanzplatte 22e ist mit dem unteren Ende des zweiten Tragteils 22d gekoppelt. Die zweite Resonanzplatte 22e, die sich rechtwink­ lig zur Zeichenebene in Fig. 8 erstreckt, hat eine von der ersten Resonanz­ platte 22c verschiedene Größe. Somit schwingt die Resonanzplatte 22e in Resonanz bei einer anderen Frequenz als die erste Resonanzplatte 22c.

Ein drittes Tragteil 22f ist mit einer unteren Oberfläche der zweiten Reso­ nanzplatte 22e gekoppelt. Die untere Oberfläche des dritten Tragteils 22f ist an einer Bodenfläche 22g befestigt.

Bei der Vibratoreinheit mit Energieeinschluß mit dem oben beschriebenen Aufbau wird die Schwingung des Motors 22a auf das erste Tragteil 22b über­ tragen, und die erste Resonanzplatte 22c wird durch die über das erste Trag­ teil 22b übertragenen Schwingungen zu Resonanzschwingungen angeregt. Weiterhin wird die zweite Resonanzplatte 22e durch die über die erste Reso­ nanzplatte 22c und das zweite Tragteil 22d übertragenen Schwingungen zu Resonanzschwingungen angeregt. Die ersten und zweiten Resonanzplatten 22c und 22e, die auf voneinander verschiedene Resonanzfrequenzen einge­ stellt sind, beseitigen durch dynamische Schwingungsdämpfung wirksam diejenigen Komponenten der vom Motor 22a auf das Tragteil 22b übertrage­ nen Schwingung, die in ihrer Frequenz mit den Resonanzfrequenzen der ersten und zweiten Resonanzplatten 22c und 22e übereinstimmen.

Wenn die Schwingung, die von dem als Schwingungsquelle dienenden Motor 22a erzeugt wird, Schwingungskomponenten mit hoher Amplitude bei zwei speziellen Frequenzen enthält, ist es deshalb möglich, die Ableitung von Schwingungen von dem Motor 22a auf die Bodenfläche 22g wirksam zu ver­ hindern, indem die ersten und zweiten Resonanzplatten 22c und 22e mit Re­ sonanzfrequenzen versehen werden, die mit diesen speziellen Frequenzen übereinstimmen.

Ausführungsbeispiel eines Piezo-Resonators

Fig. 9 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Piezo-Resonators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Piezo-Resona­ tor ist ein Schwingungsübertragungsteil 31b an eine Piezo-Resonanzeinheit 31a gekoppelt, und ein Resonanzteil 31c ist an den Schwingungsübertra­ gungsteil 31b gekoppelt. Die Piezo-Resonanzeinheit 31a ist so ausgebildet, daß sie in einem Eigenschwingungsmodus erregt werden kann, beispielswei­ se in einem Längsschwingungsmodus, einem Umriß-Scherschwingungsmo­ dus, einem Dehnungs-Schwingungsmodus und dergleichen. Der Schwin­ gungsübertragungsteil 31b ist so ausgelegt, daß er Schwingungen übertragen kann, die sich von der Piezo-Resonanzeinheit 31a zu dem Resonanzteil 31c ausbreiten. Hinsichtlich des Aufbaus des Schwingungsübertragungsteils 31b als solcher bestehen deshalb keine besonderen Einschränkungen, sofern die­ ser die Piezo-Resonanzeinheit 31a abstützen und ihre Schwingung auf den Resonanzteil 31c übertragen kann.

Der Resonanzteil 31c ist so ausgebildet, daß er die Schwingungen aufnimmt, die sich durch den Schwingungsübertragungsteil 31b ausbreiten, und daß er hierdurch zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Der Resonanzteil 31c, der so gestaltet ist, daß er in einem Eigenschwingungsmodus wie etwa einem Biegemodus schwingt, löscht durch dynamische Schwingungsdämpfung die übertragene Schwingung aus, wie weiter unten unter Bezugnahme auf Ver­ suchsbeispiele und Ausführungsbeispiele beschrieben wird.

Ausführungsbeispiel eines Piezo-Resonators mit Längsschwingungsmode

Fig. 10(a) und 10(b) sind Grundrißskizzen und zeigen einen Piezo-Reso­ nator 41 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie die Form einer Elektrode, die auf einer Unterseite eines piezoelektrischen Sub­ strats ausgebildet ist. Der Piezo-Resonator 41 besitzt eine Piezo-Resonanzein­ heit 42, die in einem zentralen Bereich angeordnet ist. Diese Piezo-Reso­ nanzeinheit 42 wird durch ein piezoelektrisches Substrat gebildet, das ein­ heitlich in Richtung seiner Dicke polarisiert ist, die Form einer langgestreck­ ten rechteckigen Platte hat und mit Elektroden 42a und 42b auf beiden Hauptflächen versehen ist. Eine Wechselspannung wird so an die Elektroden 42a und 42 angelegt daß die Resonanzeinheit 42 in einer Längsschwingungs­ mode gedehnt und gestaucht wird.

Ein Schwingungsübertragungsteil 43 ist an eine Seite eines Längs-Zentralbe­ reichs der Piezo-Resonanzeinheit 42 gekoppelt. Der Schwingungsübertra­ gungsteil 43 ist dazu eingerichtet, eine durch die Dehnungsschwingung der Piezo-Resonanzeinheit bedingte Schwingung auf einen später beschriebenen Resonanzteil 44 zu übertragen. Der Schwingungsübertragungsteil 43 ist an den Längs-Zentralbereich der Resonanzeinheit 42 gekoppelt, so daß er die Schwingung der Piezo-Resonanzeinheit 42 nicht behindert.

Das andere Ende des Schwingungsübertragungsteils 43 ist mit dem Reso­ nanzteil 44 gekoppelt, der so gestaltet ist, daß er die Schwingung der Piezo- Resonanzeinheit 42 aufnimmt und in Resonanz im Biegemodus mit einer Fre­ quenz schwingt, die im wesentlichen mit der Resonanzfrequenz der Piezo- Resonanzeinheit 42 übereinstimmt. Das mit dem Resonanzteil 44 gekoppelte andere Ende des Schwingungsübertragungsteils 43 liegt außerhalb eines Schwingungsknotens des Schwingungsübertragungsteils 43. Weiterhin ist ein Halteteil 46 mit einer relativ großen Fläche über einen Kopplungsstab 45 mit dem Resonanzteil 44 gekoppelt. Der Halteteil 46 weist eine relativ große Flä­ che auf, wie in der Zeichnung zu erkennen ist, so daß er in der Lage ist, den Piezo-Resonator 41 mechanisch an einem anderen Teil, beispielsweise einem Gehäuse-Substrat zu halten.

Die Elektrode 42a ist durch eine Leiterbahn 47a elektrisch mit einer Klem­ menelektrode 48a verbunden, die auf einer oberen Oberfläche des Halteteils 46 ausgebildet ist.

Weiterhin sind ein Schwingungsübertragungsteil 49, ein Resonanzteil 50, ein Kopplungsstab 51 und ein Halteteil 52 an die Seite der Piezo-Resonanzein­ heit 42 angekoppelt, die der an den Schwingungsübertragungsteil 43 gekop­ pelten Seite gegenüberliegt. Wie in Fig. 10(b) gezeigt ist, sind eine Leiter­ bahn 47b und eine Klemmenelektrode 48b, die elektrisch mit der Elektrode 42b verbunden sind, auf der Unterseite des Schwingungsübertragungsteils 49, des Resonanzteils 50, des Kopplungsstabes 51 und des Halteteils 52 aus­ gebildet.

Bei dem Piezo-Resonator 41 nach diesem Ausführungsbeispiel wird eine Wechselspannung an die Klemmenelektroden 48a und 48b angelegt, so daß die Piezo-Resonanzeinheit 42 in einer Längsschwingungsmode oszillierend gedehnt und gestaucht wird. Diese Schwingung wird folglich über die Schwingungsübertragungsteile 43 und 49 auf die Resonanzteile 44 und 50 übertragen. Die Resonanzteile 44 und 50 dienen als Sekundärschwinger bei der oben erwähnten dynamischen Schwingungsdämpfung, wodurch eine Wei­ terleitung der Schwingung zu den Kopplungsstäben 45 und 51 weitgehend unterdrückt wird. Die Schwingungsenergie bleibt daher in dem durch die Re­ sonanzteile 44 und 50 begrenzten inneren Bereich eingeschlossen, wodurch es möglich ist, einen Piezo-Resonator 41 mit Energieeinschluß zu schaffen, der in einer Längsschwingungsmode arbeitet und durch die Halteteile 46 und 52 mechanisch mit der Umgebung verbunden ist.

Die Wirkungsweise des Resonanzteils 44 soll nunmehr anhand des Ergebnis­ ses eines praxisnahen Experiments beschrieben werden.

Fig. 11 zeigt eine zu Vergleichszwecken geschaffene Anordnung mit einer Piezo-Resonanzeinheit 55, die so ausgebildet ist, daß sie in einer Längs­ schwingungsmode oszillieren kann, und mit einem Stab 56, der an einen zentralen Bereich einer seitlichen Oberfläche der Piezo-Resonanzeinheit 55 gekoppelt ist und sich rechtwinklig zu der Piezo-Resonanzeinheit 55 er­ streckt. Ein weiterer Stab 56 ist an einen zentralen Bereich der anderen seit­ lichen Oberfläche der Piezo-Resonanzeinheit 55 gekoppelt.

Fig. 12 zeigt eine Anordnung, die der in Fig. 11 gezeigten ähnelt, jedoch mit einem Resonanzteil 57 versehen ist. Bei der in Fig. 12 gezeigten Anord­ nung ist der Resonanzteil 57 über einen Schwingungsübertragungsteil 58 mit der Piezo-Resonanzeinheit 55 gekoppelt, und ein Stab 59 ist mit einer Ober­ fläche des Resonanzteils 57 gekoppelt, die der mit dem Schwingungsübertra­ gungsteil 58 gekoppelten Oberfläche gegenüberliegt. Der Resonanzteil 57 ist somit in einem Zwischenbereich des durch den Schwingungsübertragungsteil 58 und den Stab 59 gebildeten Teils ausgebildet. Bei der in Fig. 12 gezeig­ ten Anordnung sind Elemente, die den oben beschriebenen ähnlich sind, an die andere seitliche Oberfläche der Piezo-Resonanzeinheit 55 gekoppelt.

Fig. 13(a) zeigt die Verteilung von Auslenkungen in dem in Fig. 11 gezeig­ ten Piezo-Resonator, die sich bei der Schwingung der Piezo-Resonanzeinheit 55 in einer Längsschwingungsmode ergab, und Fig. 13(b) zeigt die Beträge V_X der Auslenkungen in Richtung einer X-Achse in den jeweiligen Abschnit­ ten längs des Stabes 56, d. h., auf der X-Achse.

Hingegen zeigt Fig. 14 die Verteilung der Auslenkungen, die sich bei der Schwingung der Piezo-Resonanzeinheit 55 in dem in Fig. 12 gezeigten Pie­ zo-Resonator ergab. Fig. 15 zeigt die Beträge V_X der Auslenkungen in Rich­ tung der X-Achse in den jeweiligen Abschnitten auf der X-Achse.

Aus dem Vergleich der Fig. 13(B) und 15 geht deutlich hervor, daß durch den Resonanzteil 57 die Beträge der durch Schwingungsübertragung verur­ sachten Auslenkungen in dem Abschnitt des Stabes 59 jenseits des Resonanz­ teils 57 stark verringert wurden, d. h., daß die Schwingungsenergie wirksam in einem bis zu dem Resonanzteil 57 reichenden Bereich eingeschlossen werden kann.

Nachfolgend soll unter Bezugnahme auf Fig. 15 bis 28 erläutert werden, daß die Schwingungsenergie besonders wirksam in einem bis zu dem Reso­ nanzteil reichenden Bereich eingeschlossen werden kann, wenn die Reso­ nanzfrequenz des Resonanzteils im wesentlichen mit derjenigen der Piezo- Resonanzeinheit identisch ist.

Wie oben beschrieben wurde, ergibt sich bei der in Fig. 12 gezeigten Anord­ nung die Verteilung der Auslenkungen nach Fig. 14, wenn die Piezo- Resonanzeinheit 55 in Schwingungen versetzt wird. Diese Verteilung der Auslenkungen ergibt sich dann, wenn die Piezo-Resonanzeinheit 55 und der Resonanzteil 57 in Resonanz in ihrer jeweiligen Grundschwingung schwin­ gen.

Fig. 15 bis 20 zeigen die Absolutbeträge der Auslenkungen in X-Richtung in den jeweiligen Abschnitten längs der X-Achse bei Piezo-Resonatoren mit Piezo-Resonanzeinheiten 55, mit 0,6 mm Breite, 4,0 mm Länge und 0,4 mm Dicke und mit einer Resonanzfrequenz von jeweils 422 kHz für unterschiedli­ che Breiten W und Längen l (Fig. 12) der Resonanzteile 57.

Fig. 15 bis 17 zeigen die Absolutbeträge der Auslenkungen bei Resonanz­ teilen 57 mit einer Länge l von 0,70 mm und der Breite von 0,55 mm, 0,65 mm bzw. 0,75 mm, und Fig. 18 bis 20 zeigen die Ergebnisse für Reso­ nanzteile 57 mit einer Breite W von 0,65 mm und Länge l von 0,65 mm, 0,70 mm bzw. 0,75 mm. Die Längen l und Breiten W der Resonanzteile 57 wurden variiert, um die Resonanzfrequenz der Resonanzteile 57 zu ändern.

Ein Vergleich der in Fig. 15 bis 20 gezeigten Daten mit den Daten gemäß Fig. 13(b) zeigt, daß die Weiterleitung der Schwingungsenergie durch jedes der Resonanzteile 57 mit den oben genannten Abmessungen unterdrückt werden kann.

Weiterhin ist zu erkennen, daß die weitergeleitete Schwingungsenergie be­ sonders wirksam durch die Resonanzteile 57 mit den Abmessungen unter­ drückt werden kann, die den Fig. 16 und 19 zugrunde lagen. Dies ist da­ durch erklärlich, daß die Resonanzfrequenz der Resonanzteile 57 im wesent­ lichen gleich derjenigen der Piezo-Resonanzeinheit 55 war, so daß die Wei­ terleitung der Schwingungsenergie durch dynamische Schwingungsdämp­ fung wirksam unterdrückt wurde.

Nachfolgend wird die Wirkung des Resonanzteils 57 für den Fall beschrieben, daß die Piezo-Resonanzeinheit 55 und der Resonanzteil 57 bei der in Fig. 12 gezeigten Anordnung in der zweiten Oberschwingung angeregt wurden. Fig. 21 zeigt die Verteilung der Auslenkungen bei der zweiten Oberschwin­ gung der Piezo-Resonanzeinheit 55 und der zweiten Oberschwingung des Resonanzteils 57 im Biegemodus. Die in diesem Fall verwendete Piezo- Resonanzeinheit 55 hatte eine Länge von 4,0 mm, eine Breite von 0,6 mm und eine Dicke von 0,4 mm, so daß Resonanz in der zweiten Oberschwingung bei einer Frequenz von 1237 kHz auftrat. Fig. 22 bis 24 zeigen die Abso­ lutbeträge der Auslenkung in X-Richtung für Resonanzteile 57 mit der Länge l von 0,70 mm und den Breiten W von 0,55 mm, 0,65 mm bzw. 0,75 mm.

Ein Vergleich der Fig. 22 bis 24 zeigt, daß die Schwingungsenergie im Fall der Fig. 23 am wirksamsten unterdrückt wurde, was verständlich ist, weil in diesem Fall die Resonanzfrequenz des Resonanzteils 57 mit derjeni­ gen der Piezo-Resonanzeinheit 55 übereinstimmte.

Nachfolgend soll der Fall beschrieben werden, daß die Piezo-Resonanzeinhei­ ten 55 in der Grundschwingung und die Resonanzteile 57 in der zweiten Oberschwingung angeregt werden. Fig. 25 zeigt die für diesen Fall nach der Finite-Elemente-Methode erhaltene Verteilung der Auslenkungen.

Es soll angenommen werden, daß die hier verwendeten Piezo-Resonanzein­ heiten 55 eine Länge von 1,6 mm, eine Breite von 0,6 mm und eine Dicke von 0,4 mm hatten, mit einer Resonanzfrequenz von 1072 kHz. Fig. 26 bis 28 zeigen die Absolutbeträge der Auslenkungen in X-Richtung für Reso­ nanzteile 57 mit der Breite W von 1,0 mm und der Länge l von 0,65 mm, 0,70 mm bzw. 0,75 mm.

Aus einem Vergleich der Fig. 26 bis 28 geht deutlich hervor, daß unter diesen Umständen die weitergeleitete Schwingungsenergie im Fall der Fig. 27 am wirksamsten unterdrückt wurde, was sich dadurch erklären läßt, daß dort die Frequenz der Grundschwingung der Piezo-Resonanzeinheit 55 mit der Frequenz der zweiten Oberschwingung des Resonanzteils 57 überein­ stimmt.

Es zeigt sich somit, daß die Piezo-Resonanzeinheit und der Resonanzteil so­ wohl in der Grundschwingung als auch in der dritten Oberschwingung ange­ regt werden können. Erfindungsgemäß ist der Resonanzteil an einen Bereich des Schwingungsübertragungsteils gekoppelt, der nicht dessen Schwingungs­ knoten entspricht. Hierdurch wird die weitergeleitete Schwingung noch wirksamer durch den Resonanzteil unterdrückt. Dieser Gesichtspunkt wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 29 bis 33 näher erläutert.

Wenn bei der in Fig. 11 gezeigten Anordnung die Piezo-Resonanzeinheit 55 in Resonanz angeregt wird, so breitet sich ihre Schwingung in dem Stab 56 aus. Fig. 29 zeigt vergrößert die in dem Stab 56 auftretenden Auslenkungs­ vektoren. Der Stab 56 wird durch die weitergeleitete Schwingung (Longitudi­ nalwelle) in der in Fig. 29 gezeigten Weise ausgelenkt (wobei die in Fig. 29 gezeigten Pfeile die Auslenkungsvektoren darstellen).

Wie deutlich in Fig. 29 zu erkennen ist, hat der Stab 56 einen Bereich, der sehr stark durch die weitergeleitete Schwingung ausgelenkt wird, und einen kaum ausgelenkten Bereich, d. h., einen Schwingungsknoten. Speziell ist zu erkennen, daß der Stab 56 in einem Bereich an einem Punkt 0,5 in Relativ­ koordinaten besonders stark ausgelenkt wird und in einem Bereich an einem Punkt 1,5 in Relativkoordinaten auf der X-Achse kaum ausgelenkt wird. Für den in Fig. 12 gezeigten Piezo-Resonator wurde die Wirkung des Resonanz­ teils 57 für unterschiedliche Abstände P zwischen der seitlichen Oberfläche der Piezo-Resonanzeinheit 55 und der Mitte des Resonanzteils 57 unter­ sucht.

Fig. 30 bis 33 zeigen die Absolutbeträge der Auslenkungen in X-Richtung in jeweiligen Bereichen längs der X-Achse für Piezo-Resonatoren, bei denen der Abstand P 0,5, 1,0, 1,5 bzw. 2,0 Einheiten auf der in Fig. 29 gezeigten Längenskala an der X-Achse betrug. Aus Fig. 32 geht hervor, daß eine Schwingung mit einer beträchtlichen Amplitude in den jenseits des Reso­ nanzteils 57 gelegenen Bereich weitergeleitet wurde. Dies bedeutet, daß die Schwingung durch Resonanz nicht so wirksam unterdrückt werden kann, wenn der Resonanzteil 57 an der Stelle angekoppelt ist, die dem Abstand P von 1,5 entspricht, d. h., an der Stelle eines Schwingungsknotens. Anderer­ seits ist zu erkennen, daß die Beträge der über den Resonanzteil hinaus wei­ tergeleiteten Leckschwingung in den Fällen der Fig. 30 (Abstand P = 0,5), der Fig. 31 (Abstand P =1,0) und der Fig. 33 (Abstand P = 2,0) besonders klein war. Es ist somit festzustellen, daß der Resonanzteil vorzugsweise an ei­ nen Abschnitt des Schwingungsübertragungsteils gekoppelt sein sollte, der nicht einem Schwingungsknoten entspricht, damit die weitergeleitete Schwingung durch den Resonanzteil wirksam unterdrückt werden kann.

Andererseits zeigt ein Vergleich der Fig. 32 mit Fig. 13(b), daß die Wei­ terleitung der Schwingung nach außen im Vergleich zu dem in Fig. 11 ge­ zeigten Piezo-Resonator ohne Resonanzteil selbst dann noch zu einem gewis­ sen Grad unterdrückt wurde, wenn der Resonanzteil 57 am Schwingungskno­ ten angekoppelt war.

Bei dem Piezo-Resonator 41 nach dem in Fig. 10(a) und 10(b) gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Halteteile 46 und 52 über die Kop­ plungsstäbe 45 und 51 an die Resonanzteile 44 und 50 angekoppelt. Diese Halteteile sind lediglich dazu eingerichtet, die mechanische Befestigung des Piezo-Resonators 41 bei der Herstellung zu erleichtern. Wenn auf den Seiten der Resonanzteile 44 und 50, die den an die Schwingungsübertragungsteile 43 und 49 angekoppelten Seiten gegenüberliegen, Kopplungsteile 60a und 60b zur Kopplung mit anderen Teilen angeschlossen sind, wie in Fig. 34 ge­ zeigt ist, kann die Schwingungsenergie in ähnlicher Weise in Bereichen bis zu den Resonanzteilen 44 und 50 eingeschlossen werden, wie bei dem in Fig. 10(a) und 10(b) gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel, so daß ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auch ein solcher Aufbau für einen Piezo-Resonator mit Energieeinschluß verwendet werden kann.

Während weiterhin bei dem Piezo-Resonator 41 nach dem in Fig. 10(a) und 10(b) gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel jeweils ein einziger Reso­ nanzteil 44 bzw. 50 auf jeder Seite der Piezo-Resonanzeinheit 42 angeordnet ist, können auch mehrere Resonanzteile 44 und 50 auf jeder Seite der Piezo- Resonanzeinheit 42 angeordnet sein, wie in Fig. 35 gezeigt ist. In diesem Fall sind die mehreren Resonanzteile 44 und 50 durch Schwingungsübertra­ gungsteile 43a, 43b, 51a und 51b miteinander gekoppelt.

Ausführungsbeispiel eines Piezo-Resonators mit Dehnungs-Schwingungsmode

Fig. 36(a) und 36(b) sind Grundrißskizzen und zeigen einen Piezo-Reso­ nator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. eine auf der Unterseite einer piezoelektrischen Platte angeordnete Elektrode.

Das dritte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Piezo-Resonator 81, der mit einer Dehnungs-Schwingungsmode einer rechteckigen oder quadrati­ schen Platte arbeitet. Dieser Piezo-Resonator 81 besitzt eine Piezo-Reso­ nanzeinheit 82, in der eine Dehnungs-Schwingungsmode einer rechteckigen Platte (in Richtung der Dicke der Platte) anregbar ist. Die Piezo-Resonanzein­ heit 82 weist eine rechteckige Platte aus Piezokeramik und Elektroden 82a und 82b auf, die auf ganzer Fläche auf den entgegengesetzten Hauptflächen der Platte ausgebildet sind. Die zwischen den Elektroden 82a und 82b einge­ fügte Platte aus Piezokeramik ist einheitlich in Richtung ihrer Dicke polari­ siert.

Abgesehen davon, daß mit einer in der Dehnungs-Schwingungsmode betrie­ benen Piezo-Resonanzeinheit 82 gearbeitet wird, ist der Aufbau des Piezo-Re­ sonators 81 demjenigen des Piezo-Resonators 41 nach dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel ähnlich. Einzelheiten, die denjenigen in Fig. 10(a) und 10(b) entsprechen, sind deshalb in Fig. 36(a) und 36(b) mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden und werden nicht noch einmal im ein­ zelnen beschrieben.

Bei dem Piezo-Resonator 81 wird eine Wechselspannung an die Klemmene­ lektroden 48a und 48b angelegt so daß die Piezo-Resonanzeinheit 82 in Re­ sonanz in einer Dehnungs-Schwingungsmode oszilliert. Auch bei diesem Aus­ führungsbeispiel wird die Schwingung der Piezo-Resonanzeinheit 82 auf Re­ sonanzteile 44 und 50 übertragen, die an außerhalb der Schwingungsknoten gelegene Bereiche von Schwingungsübertragungsteilen 43 und 49 gekoppelt sind, so daß die Resonanzteile 44 und 50 in Resonanz zu Biegeschwingungen mit Frequenzen angeregt werden, die im wesentlichen mit der Resonanzfre­ quenz der Piezo-Resonanzeinheit 82 übereinstimmen. Die weitergeleitete Schwingung wird somit durch Resonanz der Resonanzteile 44 und 50 ausge­ löscht, so daß die Schwingungsenergie in dem durch die Resonanzteile 44 und 50 begrenzten Bereich eingeschlossen bleibt.

Obgleich bei dem in Fig. 36(a) und 36(b) gezeigten Piezo-Resonator 81 die Resonanzteile 44 und 50 nur an zwei Seiten über die Schwingungsüber­ tragungsteile 43 und 49 an die Piezo-Resonanzeinheit 82 gekoppelt sind, können ähnliche Resonanzteile, die zu Biegeschwingungen anregbar sind, auch durch entsprechende Schwingungsübertragungsteile an die oberen und unteren Bereiche der Piezo-Resonanzeinheit 82 an gekoppelt sein.

Bei dem oben beschriebenen Piezo-Resonator 81 nach dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel kann eine Piezo-Resonanzeinheit verwendet werden, die zu Schwingungen in verschiedenen Schwingungsmoden in der Lage ist, und dennoch kann die Schwingungsenergie durch die Ankopplung der Resonanz­ teile über die Schwingungsübertragungsteile in einem Bereich eingeschlos­ sen werden, der nicht über die Resonanzteile hinausgeht. Somit ist es mög­ lich, einen Piezo-Resonator mit Energieeinschluß zu schaffen, der mit einer Schwingungsmode arbeitet, bei der bisher kein Energieeinschluß möglich war.

Anwendungsbeispiele

Fig. 37 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Piezo-Resonators nach dem zweiten Ausführungsbeispiel als in der Praxis an­ wendbares Bauelement. Bei einem solchen Piezo-Resonanzbauelement 100 ist der in Fig. 10(a) und 10(b) gezeigte Piezo-Resonator 41 als Baustein mit Leitungsanschlüssen ausgebildet. Ein Leitungsanschluß 101a ist mit einer Klemmenelektrode 48a verbunden, die auf der oberen Oberfläche des Halte­ teils 46 des Piezo-Resonators 41 ausgebildet ist, und ein weiterer Leitungsan­ schluß 101b ist mit der in Fig. 37 nicht gezeigten anderen Klemmenelek­ trode verbunden, die auf der unteren Oberfläche des anderen Halteteils 52 ausgebildet ist. Alle Teile mit Ausnahme der Endabschnitte der Leitungsan­ schlüsse 101a und 101b sind mit einem schützenden Kunststoffkörper 102 bedeckt, der in Fig. 37 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. In dem schützenden Kunststoffkörper 102 ist ein Hohlraum ausgebildet, damit die schwingenden Teile wie die Piezo-Resonanzeinheit 42 und die Resonanz­ teile 44 und 50 nicht an der Schwingung gehindert werden. Ein solcher Hohlraum kann gebildet werden, indem Wachs auf die schwingenden Teile des Piezo-Resonators 41 aufgebracht und dieser anschließend mit dem Schutzkörper 102 aus wärmehärtbarem Kunststoff umhüllt und danach einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Fig. 38 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines chipförmigen Piezo-Resonanzbauelements 110, das aus dem in Fig. 10(a) und 10(b) ge­ zeigten Piezo-Resonator 41 aufgebaut ist, und Fig. 39 ist eine perspektivi­ sche Ansicht dieses Bauelements 110.

In dem Piezo-Resonanzbauelement 110 sind erste und zweite Distanzplatten 111 und 112 mit Hilfe eines isolierenden Klebers oder dergleichen an den Seitenbereichen des in Fig. 10(a) und 10(b) gezeigten Piezo-Resonators 41 befestigt. Die Distanzplatten 111 und 112 haben im wesentlichen die glei­ che Dicke wie der Piezo-Resonator 41.

Die ersten und zweiten Distanzplatten 111 und 112 sind von den schwingen­ den Teilen des Piezo-Resonators 41, d. h., von der Piezo-Resonanzeinheit 42 und den Resonanzteilen 44 und 50, durch vorgegebene Zwischenräume ge­ trennt, so daß sie nicht mit diesen Teilen in Berührung kommen und deren Schwingung nicht behindern. Die ersten und zweiten Distanzplatten 111 und 112 sind aus einem isolierenden Material wie beispielsweise isolierender Ke­ ramik oder Kunststoff hergestellt, das eine gewisse Steifheit aufweist. Klebe­ streifen 113 und 114 in der Form rechteckiger Rahmen sind auf den oberen und unteren Oberflächen des Piezo-Resonators 41 und der ersten und zwei­ ten Distanzplatten 111 und 112 aufgebracht und dienen dazu, Gehäuse-Sub­ strate 115 und 116, die weiter unten beschrieben werden, an dem Piezo-Re­ sonator 41 und den ersten und zweiten Distanzplatten 111 und 112 zu befe­ stigen.

Die Gehäuse-Substrate 115 und 116, die aus isolierender Keramik wie bei­ spielsweise Aluminiumoxid oder aus Kunstharz bestehen, sind mit Hilfe der Klebestreifen 113 und 114 auf den Piezo-Resonator 41 und die ersten und zweiten Distanzplatten 111 und 112 aufgeklebt.

Die Klebestreifen 113 und 114 können aus Klebematerialien mit rechtecki­ ger Rahmenform hergestellt sein, die den Piezo-Resonator 41 und die damit verklebten ersten und zweiten Distanzplatten 111 und 112 durch Druckkle­ bung mit den Gehäuse-Substraten 115 und 116 zusammenhalten, wie in Fig. 38 gezeigt ist. Alternativ können Klebemittel auf die untere Oberfläche des Gehäuse-Substrats 115 und die obere Oberfläche des Gehäuse-Substrats 116 in der Form rechteckiger Rahmen aufgebracht werden, die die gleichen Grundrißformen wie die Klebestreifen 113 und 114 haben und die Klebe­ streifen 113 und 114 ersetzen.

Wie oben beschrieben wurde, sind die Klebestreifen 113 und 114 als recht­ eckige Rahmen ausgebildet, damit in den Bereichen über und unter dem Pie­ zo-Resonator 41 Hohlräume gebildet werden, die die Schwingung der schwingenden Teile des Piezo-Resonators 41 ermöglichen.

In Fig. 39 ist deutlich zu erkennen, daß erste und zweite äußere Elektroden 117 und 118 durch Vakuumabscheidung, Sputtern, Plattieren oder Aufbrin­ gen und Ausheizen von Leitpaste so auf das chipförmige Bauelement 110 nach diesem Ausführungsbeispiel aufgebracht sind, daß sie zwei Randflächen des­ selben bedecken.

Bei dieser Ausbildung der ersten und zweiten äußeren Elektroden 117 und 188 können äußere Teilelektroden 115a und 115b zuvor auf der oberen Oberfläche des Gehäuse-Substrats 115 ausgebildet werden, wie in Fig. 38 gezeigt ist, und ähnliche äußere Teilelektroden könnten auf der unteren Oberfläche des Gehäuse-Substrats 116 ausgebildet werden, so daß die äuße­ ren Elektroden 117 und 118 auf den Randflächen eines solchen Schichtkör­ pers die äußeren Teilelektroden auf den oberen und unteren Oberflächen des Schichtkörpers elektrisch miteinander verbinden.

Fig. 10 und 41 zeigen eine perspektivische Explosionsdarstellung und ei­ ne perspektivische Ansicht eines chipförmigen Piezo-Resonanzbauelements 120, das aus einem Piezo-Resonator 81 mit Dehnungs-Schwingungsmode auf­ gebaut ist, wie er in Fig. 36 gezeigt ist.

Das chipförmige Bauelement 120 ist ähnlich aufgebaut wie das in Fig. 39 ge­ zeigte Bauelement 110, mit dem Unterschied, daß anstelle des in Fig. 38 gezeigten Piezo-Resonators 41 der Piezo-Resonator 81 verwendet wird und erste und zweite Distanzplatten 121 und 122 an die seitlichen Bereiche des Piezo-Resonators 81 angeklebt sind. Im übrigen kann bezüglich des detaillier­ ten Aufbaus des Bauelements 120 auf die Beschreibung zu dem Bauelement 110 verwiesen werden.

Bei den in Fig. 38 und 40 gezeigten Bauweisen werden blattförmige Kle­ bemittel 113 und 114 verwendet, um Hohlräume in den Bereichen über und unter dem Piezo-Resonator 41 bzw. 81 zu bilden, damit die Schwingung er­ möglicht wird, oder es wird Klebstoff so auf die Hauptflächen der Gehäuse- Substrate aufgetragen, daß er die gleiche Grundrißform hat wie die blattför­ migen Klebemittel 113 und 114. Alternativ können Hohlräume, die die Schwingung der schwingenden Teile der Piezo-Resonatoren 41 und 81 er­ möglichen, auch in der unteren Oberfläche des Gehäuse-Substrats 115 und der oberen Oberfläche des Gehäuse-Substrats 116 ausgebildet sein, und es wird Klebstoff auf die Bereiche um die Hohlräume herum aufgetragen, oder es werden blattförmige Klebemittel in der Form rechteckiger Rahmen ver­ wendet, um die Piezo-Resonatoren 41 und 81 und die ersten und zweiten Distanzplatten 111, 112 bzw. 121, 122 mit den Gehäuse-Substraten 115 und 116 zu verkleben.

Claims (13)

1. Vibratoreinheit mit einem Vibrator (1a; 11; 21a; 22a; 31a; 42; 82) zur Schwingungserzeugung, gekennzeichnet durch einen Schwingungsübertra­ gungsteil (1c; 13; 21b; 21e, 21g; 22b; 31b; 43, 49), der an den Vibrator an oder in der Nähe einer Stelle (1b; 12) gekoppelt ist, an der die Auslenkung minimal ist, und durch einen Resonanzteil (1d; 14; 21c; 21f, 21h; 22c, 22e; 31c; 44, 50), der an den Schwingungsübertragungsteil gekoppelt und so ausgebildet ist, daß er durch die vom Vibrator empfangene Schwingung zu Resonanzschwin­ gungen angeregt wird.

2. Vibratoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stel­ le (1b; 12) des Vibrators, an der oder in deren Nähe der Schwingungsübertra­ gungsteil an den Vibrator gekoppelt ist, ein Schwingungsknoten ist.

3. Vibratoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzteil so ausgebildet ist, daß seine Resonanzfrequenz mit der Fre­ quenz der vom Vibrator übertragenen Schwingung übereinstimmt.

4. Vibratoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch mehrere Resonanzteile (21f, 21g; 22c, 22e; 44, 50).

5. Vibratoreinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die meh­ reren Resonanzteile so ausgebildet sind, daß sie sich zumindest in der Reso­ nanzfrequenz oder der Schwingungsmode voneinander unterscheiden.

6. Piezo-Resonator mit einer Piezo-Resonanzeinheit (42; 82), gekennzeich­ net durch einen Schwingungsübertragungsteil (43, 49), der mit einem Ende an die Piezo-Resonanzeinheit gekoppelt ist, und einen Resonanzteil (44, 50), der an den Schwingungsübertragungsteil gekoppelt und so ausgebildet ist, daß er durch die Schwingung der Piezo-Resonanzeinheit zu Resonanzschwin­ gungen angeregt wird.

7. Piezo-Resonator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Re­ sonanzteil (44, 50) so ausgebildet ist, daß er durch die Schwingung der Piezo- Resonanzeinheit (42) zu Biegeschwingungen angeregt wird.

8. Piezo-Resonator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzteil (44, 50) so ausgebildet ist, daß seine Resonanzfrequenz im wesentlichen mit derjenigen der Piezo-Resonanzeinheit (42; 82) überein­ stimmt.

9. Piezo-Resonator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Eigenschwingung der Piezo-Resonanzeinheit (42) eine Lon­ gitudinalwelle ist und daß der Resonanzteil (44, 50) an den Schwingungsüber­ tragungsteil (43, 49) an einer Stelle angekoppelt ist, an der sich kein Schwin­ gungsknoten befindet, wenn der Schwingungsübertragungsteil nicht an den Resonanzteil gekoppelt ist und aufgrund der von der Piezo-Resonanzeinheit übertragenen Schwingung oszilliert.

10. Piezo-Resonator nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Kopplungsstab (45, 51), der mit einem Ende an den Resonanzteil (44, 50) und mit dem anderen Ende an einen Halteteil (46, 52) gekoppelt ist.

11. Piezo-Resonator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Piezo-Resonanzeinheit (82) eine piezoelektrische Platte aufweist, auf der erste und zweite Erregungselektroden (82a, 82b) ausgebildet sind und an die auf jeder Seite ein Resonanzteil (44, 50) über einen jeweils zugehörigen Schwingungsübertragungsteil (43, 49) angekoppelt ist.

12. Piezo-Resonator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kopplungsstäbe (45, 51) jeweils mit einem Ende an eines der Resonanzteile (44, 50) und mit dem anderen Ende an einen Halteteil (46, 52) gekoppelt sind und daß je eine Klemmenelektrode (48a, 48b) auf jedem der Halteteile (46, 52) ausgebildet und über eine Leiterbahn (47a, 47b) mit einer der Erre­ gungselektroden (82a, 82b) verbunden ist.

13. Piezo-Resonator nach einem der Ansprüche 6 bis 12, als chipförmiges Bauelement (110; 120), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Distanzplatten (111, 112; 121, 122) so zwischen den beiden Halteteilen eingesetzt sind, daß sie die Schwingung der Piezo-Resonanzeinheit, der Schwingungsübertra­ gungsteile, der Resonanzteile und der Kopplungsstäbe nicht behindern und diese Teile in den seitlichen Bereichen umschließen, und daß zwei Gehäuse- Substrate (115, 116) so befestigt sind, daß sie den Piezo-Resonator und die Distanzplatten halten und zu den schwingenden Teilen einen solchen Ab­ stand aufweisen, daß sie deren Schwingung nicht behindern.