声换能器制造技术

本发明专利技术提出一种声换能器(1)，包括膜片罐形件(3)、换能器元件(16)和壳体，其中，所述膜片罐形件(3)具有膜片(2)和壁(4)。所述膜片罐形件(3)的所述膜片(2)、所述壁(4)和至少一个壳体部分(6)一件式地构型为纤维塑料复合构件(7)，其中，所述纤维塑料复合构件(7)的至少一个第一区域(10)是以纤维增强的并且所述纤维塑料复合构件(7)的至少一个第二区域(11)是无纤维的，使得在所述纤维塑料复合构件(7)中的波在从所述至少一个第一区域(10)至所述至少一个第二区域(11)的过渡部处至少部分地被反射。

Acoustic transducer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声换能器
本专利技术涉及包括膜片罐形件、换能器元件和壳体的声换能器，其中，膜片罐形件具有膜片和壁。
技术介绍
超声传感器主要使用在汽车和工业应用中来感测周围环境。在周围环境中的物体可以被识别，其方式是，通过超声传感器发射超声信号并且又接收由物体反射的超声回波。然后由在超声信号的发射和超声回波的接收之间的运行时间以及已知的声速可以计算出与物体的距离。超声传感器典型地包括具有膜片、换能器元件和壳体的声换能器。换能器元件例如是压电陶瓷元件，该压电陶瓷元件在施加电压之后使膜片处于振动中或为了接收超声回波将由膜片前的声压所激励出的、在膜片上的振动转化成电信号。这种声换能器在现有技术中已知，对此例如参见DE102012201884A1。对于声换能器的正常功能而言必要的是，避免振动耦入到声换能器的壳体中，因为到壳体中的强烈振动导入导致在切断膜片由换能器元件的激励之后膜片的延长的后续振动(Nachschwingung)。这种后续振动限制通过超声传感器可测量的最小间隔。后续振动时间越长，可测量的最小间隔越大。因此，在现有技术中常见的是，将声换能器和壳体制造为分开的单独部件并且在使用附加的密封件的情况下组合。例如使用硅环作为密封件，该硅环除了壳体密封的功能外也承担振动解耦的功能。然而对此的缺点是，所使用的密封件表现为对于引入湿气或污物的潜在薄弱点并且在制造超声传感器时针对密封件的安装需要附加的工作步骤。
技术实现思路
提出一种声换能器，包括膜片罐形件、换能器元件和壳体，其中，膜片罐形件具有膜片和壁。此外设置为，膜片罐形件的膜片、壁和至少一个壳体部分一件式地构造为纤维塑料复合构件，其中，纤维塑料复合构件的至少一个第一区域是以纤维增强的并且纤维塑料复合构件的至少一个第二区域是无纤维的，使得在复合构件中的波在从所述至少一个第一区域至所述至少一个第二区域的过渡部处至少部分地被反射。所提出的声换能器具有膜片，该膜片优选构型为圆面并且在膜片罐形件中邻接到优选相应的圆柱形的壁上。替代地可以考虑，对于膜片和相应地对于膜片罐形件的壁设置另外的形状。这样膜片例如也可以构型为椭圆面或矩形面，其中，膜片罐形件的壁具有相应的形状，因此例如同样构型为椭圆柱体或矩形柱体。至少一个壳体部分一件式地连接到膜片罐形件的壁上。声换能器的壳体接收换能器元件以及可能的其他部件、如用于操控换能器元件的器件。此外，壳体尤其可以包括固定器件，通过该固定器件可以将声换能器固定在它的使用位置上。为了减少声换能器的壳体的干扰振动而设置为，在纤维塑料复合构件区域构造有不同的振动特性。例如从膜片出发在复合构件中传播的波在具有不同振动特性的区域之间的过渡部处至少部分地被反射。由于至少部分的反射，减少波在具有不同振动特性的区域之间的传递。根据本专利技术，为了构造具有不同振动特性的区域而设置为，纤维塑料复合构件的至少一个第一区域是以纤维增强的并且纤维塑料复合构件的至少一个第二区域是无纤维的。通过引入用于增强纤维塑料复合构件的纤维，相关区域的密度或质量以及其强度和刚度改变。密度或由密度和体积可确定的质量和刚度影响相应区域的振动特性。作为用于至少部分地反射纤维塑料复合构件内部的波的附加可行性方案优选设置为，在纤维塑料复合构件的外侧和/或内侧上布置有至少一个呈棱边或肋的形式的冲击点(Stoβstelle)。通过棱边或肋的附加布置，在该棱边或肋的区域中通过附加的质量和增大的刚度构造冲击点，运行经过纤维塑料复合构件的波在该冲击点处至少部分地被反射。棱边或肋与纤维塑料复合构件一件式地实施。优选地，棱边和/或肋布置在纤维塑料复合构件中的以下部位处，在该部位处存在第一区域和第二区域之间的过渡部。以该方式，通过附加的棱边或肋进一步增强以纤维增强的区域和未增强的区域之间的过渡部的波反射的作用。此外优选地，在纤维塑料复合构件内部使至少一个加固结构与纤维塑料复合构件连接。所述至少一个加固结构优选布置在膜片罐形件的壁的区域中。加固结构优选具有高刚度、高质量和/或针对振动的高减振作用。通过在膜片罐形件的壁的区域中布置至少一个单独的加固结构，加固结构位于端侧的膜片和在复合构件中一件式实施的壳体部分之间的过渡部的区域中。由此振动到壳体上的过渡被有效地抑制。加固结构的材料优选从金属、陶瓷、塑料、纤维增强塑料或这些材料中的至少两种材料的组合中选择出。纤维塑料复合构件的材料优选包括基底材料以及嵌入到基底材料中的纤维。在所述至少一个第一区域中的纤维优选以单层或多层的纤维结构引入。纤维结构优选从织物、织品(Gelege)、针织品、针织面料、编织物、无纺布或这些纤维结构中的至少两种的组合中选择出。优选地，纤维从玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)组成的纤维、由聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)组成的纤维、由液晶聚合物组成(LCP)的纤维、亚麻纤维或这些纤维中的至少两种纤维的组合中选择出。纤维塑料复合构件的基底材料是塑料。塑料优选从热塑性或热固性塑料中选择出。环氧树脂尤其适合作为基底材料。为了有效地抑制振动传递到纤维塑料复合构件的壳体部分上，优选对膜片的至少一个部分区域和/或膜片罐形件的壁的至少一个部分区域和/或壳体部分的至少一个部分区域进行纤维增强。在此，特别优选地，在从膜片至膜片罐形件的壁的过渡部和/或从膜片罐形件的壁至壳体部分的过渡部中设置从第一区域到第二区域的转变。当膜片设有至少一个纤维增强的部分区域时，优选的是，膜片的所述至少一个纤维增强的部分区域的形状从圆面、椭圆面、圆环形状、椭圆环形状、矩形形状或这些形状中的至少两种形状的组合中选择出。在这些形状的多个形状的组合中特别优选的是，这些形状同心地布置、即这些形状具有共同的中点。优选地，膜片完全实施为第一区域、即纤维增强区域。如果纤维被引入到多个层中，那么对于这些层中的每个层可以使用至少一个纤维增强的部分区域的相同的几何形状。替代地，对于这些层中的每个层可以改变所述至少一个纤维增强的部分区域的几何形状。例如可以在第一层中纤维增强的部分区域可以具有矩形形状并且在另外的层中纤维增强的部分区域可以具有圆形形状。优选地，通过选择所述至少一个纤维增强的部分区域的形状和/或通过选择以纤维增强的部分区域的数量预给定膜片的至少两个不同的共振频率。纤维塑料复合构件的壳体部分优选构造为壳体上部分，其中，声换能器优选附加地包括壳体下部分，该壳体下部分与壳体上部分连接。在壳体上部分和壳体下部分之间的连接优选这样实施，使得湿气和污物均不能侵入到壳体内部中。但因为不需要该连接的减振特性，因此为了使壳体下部分与壳体上部分连接例如可以进行焊接或粘接。优选地，声换能器的换能器元件实施为压电换能器、静电换能器、驻极体换能器或压电驻极体换能器。此外，声换能器可以在壳体内部包括其他部件、如用于操控换能器元件的器件。优选地，壳体具有接口元件，通过该接口元件可以建立与声换能器的电连接。接口器件例如可以是穿过壳体的线缆套管或电插接连接部。通过所提出的膜片罐形件的膜片、壁和至少一个壳体部分的一件式的实施，可以取消在由壁和膜片形成的换能器罐形件和壳体上部分之间的密封元件的布置。在这里，振动从膜片到壳体上部分上的传递通过设置在至少一个以纤维增强的第一区域与至少一个无纤维的第二区域之间的过渡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.声换能器(1)，包括膜片罐形件(3)、换能器元件(16)和壳体，其中，所述膜片罐形件(3)具有膜片(2)和壁(4)，其特征在于，所述膜片罐形件(3)的所述膜片(2)、所述壁(4)和至少一个壳体部分(6)一件式地构型为纤维塑料复合构件(7)，其中，所述纤维塑料复合构件(7)的至少一个第一区域(10)是以纤维增强的并且所述纤维塑料复合构件(7)的至少一个第二区域(11)是无纤维的，使得在所述纤维塑料复合构件(7)中的波在从所述至少一个第一区域(10)至所述至少一个第二区域(11)的过渡部处至少部分地被反射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.24 DE 102017203042.91.声换能器(1)，包括膜片罐形件(3)、换能器元件(16)和壳体，其中，所述膜片罐形件(3)具有膜片(2)和壁(4)，其特征在于，所述膜片罐形件(3)的所述膜片(2)、所述壁(4)和至少一个壳体部分(6)一件式地构型为纤维塑料复合构件(7)，其中，所述纤维塑料复合构件(7)的至少一个第一区域(10)是以纤维增强的并且所述纤维塑料复合构件(7)的至少一个第二区域(11)是无纤维的，使得在所述纤维塑料复合构件(7)中的波在从所述至少一个第一区域(10)至所述至少一个第二区域(11)的过渡部处至少部分地被反射。2.根据权利要求1所述的声换能器(1)，其特征在于，在所述纤维塑料复合构件(7)的外侧和/或内侧上布置有至少一个棱边(12)或肋(13)，使得在所述纤维塑料复合构件(7)中的波在所述至少一个棱边(12)或肋(13)的区域中至少部分地被反射，其中，所述至少一个棱边(12)或肋(13)与所述纤维塑料复合构件(7)一件式地实施。3.根据权利要求1或2所述的声换能器(1)，其特征在于，在所述纤维塑料复合构件(7)的内部，至少一个加固结构(14)与所述纤维塑料复合构件(7)连接。4.根据权利要求3所述的声换能器(1)，其特征在于，所述加固结构(14)的材料从金属、陶瓷、塑料、纤维增强塑料或这些材料中的至少两种材料的组合中选择出。5.根据权利要求1至4中任一项所述的声换能器(1)，其特征在于，在所述至少一个第一区域(10)中的纤维以单层或多层的纤维结构的形式引入，其中，所述纤维结构从织物、织品、针织品、针织面料...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·亨内贝格，A·格拉赫，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE