EP1064645B1 - Ultraschallwandler - Google Patents

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EP1064645B1
EP1064645B1 EP98959707A EP98959707A EP1064645B1 EP 1064645 B1 EP1064645 B1 EP 1064645B1 EP 98959707 A EP98959707 A EP 98959707A EP 98959707 A EP98959707 A EP 98959707A EP 1064645 B1 EP1064645 B1 EP 1064645B1
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ultrasonic converter
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bowl
ring
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EP98959707A
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Herbert Arnold
Dieter Karr
Meike Fehse
Peter Rapps
Waldemar Ernst
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122Devices 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
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K13/00Cones, diaphragms, or the like, for emitting or receiving sound in general

Definitions

  • the invention is based on an ultrasonic transducer with a pot-like housing with an annular wall and a bottom surface as a membrane, with the On the inside of the bottom surface, a piezo element is applied, which has connection lines connected is.
  • An ultrasonic transducer is known from EP 0 075 302 B1, which has a cup-shaped housing having. Such ultrasonic transducers are used, for example, as sensors for Distance measuring devices used.
  • EP 477 575 A1 describes an ultrasonic transducer and a method for producing the Ultrasonic transducer is known, in which with the help of different shapes to one Piezoceramic disc a pourable matching material is arranged, which is a pot formed. The piezoceramic disc is contacted by wires that are connected by a poured damping material run and open into a connector. The In one embodiment, damping material forms a ring for holding.
  • DE 34 41 684 A1 describes an electroacoustic transducer with an aluminum pot and a piezoceramic disk arranged thereon, which is connected via flexible wires a circuit board is contacted. Is on a housing made of an elastic material arranged a connector that leads out of the housing. There is a on the aluminum pot Ring arranged for holding in the elastic material.
  • the object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer stable contact for secure mounting.
  • the edge facing away from the bottom surface is surrounded by a decoupling ring and that the decoupling ring is designed as a holder for the connecting lines.
  • the annular wall of the pot-like housing has a contour that is rises above the outside of the annular wall of the pot-like housing, the decoupling ring on the outside corresponding to this contour Has contour for secure attachment of the ultrasonic transducer to an opening.
  • a first advantageous embodiment of the Ultrasonic transducer according to the invention is that the Decoupling ring essentially fills the housing and provided with holes to hold the connecting cables is.
  • the Decoupling ring has a central opening at the Edge grooves arranged to hold the connection lines are. It is advantageous if one of them is not Decoupling part of the interior of the Housing including the central opening with a Damping material is filled.
  • An advantageous embodiment of the invention Ultrasonic transducer is that the connecting lines are flexible.
  • the flexible Connection lines for example formed by strands is still an easy assembly of the Ultrasonic transducer according to the invention on a circuit board possible, the connecting cables through the bracket in the holes arranged in the respective grid dimension fit.
  • the connecting lines held in the decoupling ring rigidly formed and with flexible pipe sections with the Piezo element are connected.
  • this one Design provided that the decoupling ring except the Holes for holding the connection lines an opening and that the opening and one not of that Decoupling part of the interior of the Housing are filled with a damping material.
  • the figures show the exemplary embodiments in one view from the direction of radiation or Receiving direction (a) and a plan view of the Connection side (b) and each as a longitudinal section (c) or (d).
  • the illustrated embodiments each contain one, for example made of aluminum, Sensor transducer pot 1, on the bottom of which the piezo element 2 attached, for example glued.
  • a decoupling ring 4, 6, 9 made of elastic material, preferably made of silicone, provided the edge of the Converter pot 1 includes.
  • a corresponding contour of the transducer pot 1 and on the Outside of the decoupling ring 4, 6, 9 is used for secure attachment by simple Press into a corresponding opening of the body part, not shown.
  • connecting strands 3 with the piezo element 2 contacted.
  • the decoupling ring 4 comprises a central opening, at the edge of which grooves are provided for holding the connecting strands 3.
  • the remaining cavities are filled with a damping material 5, for example with a silicone foam.
  • the decoupling ring 6 is designed such that it occupies the entire interior of the sensor pot 1.
  • a bore running through the entire decoupling ring 6 is provided in each case.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Ultraschallwandler mit einem topfähnlichen Gehäuse mit einer ringförmigen Wandung und einer Bodenfläche als Membran, wobei an der Innenseite der Bodenfläche ein Piezoelement aufgebracht ist, das mit Anschlussleitungen verbunden ist.
Aus EP 0 075 302 B1 ist ein Ultraschallwandler bekannt, der ein topfförmiges Gehäuse aufweist. Derartige Ultraschallwandler werden beispielsweise als Sensoren für Abstandsmessgeräte verwendet.
Aus der EP 477 575 A1 ist ein Ulträschallwandler und ein Verfahren zur Herstellung des Ultraschallwandlers bekannt, bei dem mit Hilfe verschiedener Formen an eine Piezokeramikscheibe ein gießbares Anpassmaterial angeordnet wird, das einen Topf ausbildet. Die Piezokeramikscheibe wird durch Drähte kontaktiert, die durch ein gegossenes Dämpfungsmaterial verlaufen und in einen Anschlussstecker münden. Das Dämpfungsmaterial bildet in einer Ausführungsform einen Kranz zur Halterung aus.
Aus der DE 34 41 684 A1 ist ein elektroakustischer Wandler mit einem Aluminiumtopf und einer daran angeordnete Piezokeramikscheibe bekannt, die über flexible Drähte zu einer Leiterplatte kontaktiert wird. An einem Gehäuse aus einem elastischen Material ist ein Stecker angeordnet, der aus dem Gehäuse hinausführt. An dem Aluminiumtopf ist ein Ring zur Halterung in dem elastischen Material angeordnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ultraschallwandler anzugeben mit stabiler montagegerechter Kontaktierung zur sicheren Halterung.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Ultraschallwandler dadurch gelöst, dass der von der Bodenfläche abgewandte Rand von einem Entkopplungsring umgeben ist und dass der Entkopplungsring als Halter für die Anschlussleitungen ausgebildet ist. Femer weist die ringförmige Wandung des topfähnlichen Gehäuses eine Kontur auf, die sich über die Außenseite der ringförmigen Wandung des topfähnlichen Gehäuses erhebt, wobei der Entkopplungsring an seiner Außenseite eine dieser Kontur entsprechende Kontur zur sicheren Befestigung des Ultraschallwandlers an einer Öffnung aufweist.
Eine erste vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers besteht darin, daß der Entkopplungsring das Gehäuse im wesentlichen ausfüllt und mit Bohrungen zur Halterung der Anschlußleitungen versehen ist.
Bei einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Entkopplungsring eine zentrale Öffnung aufweist, an deren Rand Nuten zur Halterung der Anschluβleitungen angeordnet sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein nicht von dem Entkopplungsring eingenommener Teil des Innenraums des Gehäuses einschließlich der zentralen Öffnung mit einem Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers besteht darin, daß die Anschlußleitungen flexibel ausgebildet sind. Durch die Halterung der flexiblen Anschlußleitungen, die beispielsweise von Litzen gebildet werden, ist trotzdem eine einfache Montage des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers auf einer Leiterplatte möglich, wobei die Anschlußleitungen durch die Halterung in die im jeweils vorgesehenen Rastermaß angeordneten Bohrungen passen.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers ist vorgesehen, daß die in dem Entkopplungsring gehaltenen Anschlußleitungen starr ausgebildet und über flexible Leitungsstücke mit dem Piezoelement verbunden sind. Hierbei ist ebenfalls eine einfache Montage gewährleistet. Vorzugsweise ist bei dieser Ausgestaltung vorgesehen, daß der Entkopplungsring außer den Bohrungen zur Halterung der Anschlußleitungen eine Öffnung aufweist und daß die Öffnung und ein nicht von dem Entkopplungsring eingenommener Teil des Innenraums des Gehäuses mit einem Dämpfungsmateriel ausgefüllt sind.
Bei dieser Ausgestaltung können die starren Anschlußleitungenen gerade herausgeführt oder außerhalb des Gehäuses um 90° abgebogen sein.
Um trotz der elastischen Eigenschaften des Entkopplungsringes die Lage der Anschlußleitungen bzw. deren Abstand genau einzuhalten, kann gemäß einer Weiterbildung vorgesehen sein, daß die Anschlußleitungen an der Oberfläche des Entkopplungsringes von einem, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Steg gehalten werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel in vier Ansichten,
Fig. 2
ein zweites Ausführungsbeispiel in vier Ansichten und
Fig. 3
ein drittes Ausführungsbeispiel in drei Ansichten.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren zeigen die Ausführungsbeispiele in jeweils einer Ansicht aus der Abstrahlrichtung bzw. Empfangsrichtung (a) und einer Draufsicht von der Anschlußseite (b) und jeweils als Längsschnitt (c) bzw. (d).
Die dargestellten Ausführungsbeispiele enthalten jeweils einen, beispielsweise aus Aluminium bestehenden, Sensorwandlertopf 1, an dessen Boden innen das Piezoelement 2 befestigt, beispielsweise eingeklebt ist. Zur Montage des Ultraschallwandlers in einem feststehenden Teil, beispielsweise in einen Teil eine Kraftfahrzeugkarosserie, ist ein Entkopplungsring 4, 6, 9 aus elastischem Material, vorzugsweise aus Silikon, vorgesehen, der den Rand des Wandlertopfes 1 umfasst. Eine entsprechende Kontur des Wandlertopfes 1 sowie an der Außenseite des Entkopplungsringes 4, 6, 9 dient zur sicheren Befestigung durch einfaches Eindrücken in eine entsprechende Öffnung des nicht dargestellten Karosserieteils.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind Anschlusslitzen 3 mit dem Piezoelement 2 kontaktiert. Der Entkopplungsring 4 umfasst eine zentrale Öffnung, an deren Rand Nuten zur Halterung der Anschlusslitzen 3 vorgesehen sind. Die verbleibenden Hohlräume sind mit einem Dämpfungsmaterial 5, beispielsweise mit einem Silikonschaum, ausgefüllt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Entkopplungsring 6 derart ausgebildet, dass erden gesamten Innenraum des Sensortopfes 1 einnimmt. Für die Anschlusslitzen 3 ist jeweils eine den gesamten Entkopplungsring 6 durchlaufende Bohrung vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind zwei starre Anschlussleitungen 8 vorgesehen, die über jeweils eine flexible Leitung 7 mit dem Piezoelement 2 verbunden sind. Die starren Anschlussleitungen 8 werden wiederum in dem Entkopplungsring 9 gehalten, wobei ein zusätzlicher Steg 10 aus werkstoffgeringer Elastizität die Anschlussleitungen 8 zusätzlich fixiert. Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Hohlräume mit einem Dämpfungsmaterial 11 ausgefüllt.

Claims (10)

  1. Ultraschallwandler mit einem topfähnlichen Gehäuse (1) mit einer ringförmigen Wandung und einer Bodenfläche als Membran, wobei an der Innenseite der Bodenfläche ein Piezoelement (2) aufgebracht ist, das mit Anschlussleitungen (3, 7, 8) verbunden ist, wobei der von der Bodenfläche abgewandte Rand des topfähnlichen Gehäuses von einem Entkopplungsring (4, 6, 9) umfasst ist, wobei der Entkopplungsring (4, 6, 9) als Halter für die Anschlussleitungen (3, 8) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Wandung des topfähnlichen Gehäuses (1) eine Kontur aufweist, die sich über die Außenseite der ringförmigen Wandung des topfähnlichen Gehäuses (1) erhebt, und dass der Entkopplungsring (4, 6, 9) an seiner Außenseite eine dieser Kontur entsprechende Kontur zur sicheren Befestigung des Ultraschallwandlers in einer Öffnung aufweist.
  2. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das topfähnliche Gehäuse aus Aluminium besteht.
  3. Ultraschallwandler nach einem der vorherigenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entkopplungsring (6) das Gehäuse (1) im wesentlichen ausfüllt und mit Bohrungen zur Halterung der Anschlussleitungen (3) versehen ist.
  4. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entkopplungsring (4) eine zentrale Öffnung aufweist, an deren Rand Nuten zur Halterung der Anschlussleitungen (3) angeordnet sind.
  5. Ultraschallwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht von dem Entkopplungsring (4) eingenommener Teil des Innenraums des topfähnlichen Gehäuses (1) einschließlich der zentralen Öffnung mit einem Dämpfungsmaterial (5) ausgefüllt ist.
  6. Ultraschallwandler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (3) flexibel ausgebildet sind.
  7. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Entkopplungsring (9) gehaltenen Anschlussleitungen (8) starr ausgebildet und über flexible Leitungsstücke (7) mit dem Piezoelement (2) verbunden sind.
  8. Ultraschallwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Entkopplungsring (9) außer den Bohrungen zur Halterung der Anschlussleitungen (8) eine Öffnung aufweist und dass die Öffnung und ein nicht von dem Entkopplungsring (9) eingenommener Teil des Innenraums des topfförmigen Gehäuses (1) mit einem Dämpfungsmaterial (11) ausgefüllt sind.
  9. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Anschlussleitungen (8) außerhalb des topfformigen Gehäuses (1) um 90° abgebogen sind.
  10. Ultraschallwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen (8) an der Oberfläche des Entkopplungsringes (9) von einem, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Steg (10) gehalten werden.
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