專利名稱：超聲換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛的超聲換能器(Ultraschallwandler),還涉 及一種制造這種超聲換能器的相應(yīng)方法。
背景技術(shù)：
超聲換能器在車輛中例如用在停車輔助系統(tǒng)中。停車輔助系統(tǒng)例 如包含控制設(shè)備和設(shè)置有這種超聲換能器的超聲感應(yīng)器。為此目的， 特別對(duì)于所謂的近測(cè)量性能，超聲換能器的減震性能是重要的功能性 要求(例如<20cm)。超聲感應(yīng)器具有外殼，超聲換能器就安放在此外 殼中。這種超聲換能器一般是由薄膜腔和設(shè)置它里面的換能器元件構(gòu) 成。薄膜腔通常由金屬材料，例如鋁鑄成或銑成。出于防腐和上色原 因，所述薄膜腔涂上了底漆。電機(jī)的換能器元件(例如壓電元件)安裝 在外殼底部上，例如粘貼并與之接觸。外殼中填滿了減震材料。另一 可能性是噴射的硅泡沫。這種制造步驟由于各種原因在技術(shù)上不是普 通的，因此不能移到任意的生產(chǎn)場(chǎng)地上。特別的是，泡沫的化學(xué)工藝 需要精確的參數(shù)，在制造時(shí)很難轉(zhuǎn)換。
也可以通過(guò)在外殼中安放泡沫部件來(lái)實(shí)現(xiàn)減震，來(lái)替代外殼內(nèi)腔 中的泡沫化。因此泡沫填料的生產(chǎn)步驟可通過(guò)手動(dòng)的、控制簡(jiǎn)單的步 驟來(lái)替代。當(dāng)然在此還示出了，與用泡沫填料的實(shí)施形式相比，這種 感應(yīng)器的減震性能也因此更差，這會(huì)對(duì)近測(cè)量性能的重要的功能要求 產(chǎn)生影響。但還特別要在老化和溫度方面確保減震材料在腔壁和薄膜 上的力鎖合。這在插入件的情況下，只能通過(guò)過(guò)盈的部件和應(yīng)用預(yù)緊 才能達(dá)到，這在制造和必須截住預(yù)緊的外殼構(gòu)造方面意味著高成本。 因此可通過(guò)用液態(tài)物質(zhì)來(lái)進(jìn)行形狀精確地填充，其隨后會(huì)變硬，從而更有利地實(shí)現(xiàn)力鎖合。
通過(guò)測(cè)量減震過(guò)程中的光譜成份可得出，主要的部分都是以超聲
感應(yīng)器的工作頻率(48kHz)之外的共振為基礎(chǔ)的，其中30kHz和70kHz 左右的成份是特別重要的。這是由外殼壁上的傾斜和起皺運(yùn)動(dòng)過(guò)程？ 1 起的。迄今對(duì)此的補(bǔ)救措施是，薄膜腔的加厚部由壁上邊緣上的隆起 物構(gòu)成，從而加固了腔壁，但不能減輕激起的震動(dòng)模式。因此由于機(jī) 械阻抗的錯(cuò)誤配合，會(huì)反射腔壁或隆起物上的震動(dòng)，但它們不會(huì)轉(zhuǎn)化 成熱能從而進(jìn)行減震。
為了減輕外殼壁的震動(dòng)，還使用了外殼填充材料，其由減震材料 組成，和/或額外地包含這樣的材料。在薄膜腔內(nèi)腔中以幾乎相同的密 度，例如用減震強(qiáng)勁的泡沫材料填充，不僅可大大減輕壁震動(dòng)，還可 以大大減輕薄膜腔的薄膜的有效震動(dòng)。這使超聲換能器的電聲效率很 小。電子控制設(shè)備，例如發(fā)送電流源、轉(zhuǎn)發(fā)器，在減震過(guò)度時(shí)會(huì)陷入 飽和效應(yīng)中，這還會(huì)減少已調(diào)諧的系統(tǒng)換能器/布線的帶寬。
另一補(bǔ)救措施是外部的退耦環(huán)，其安裝在薄膜腔的壁上。在測(cè)量 技術(shù)方面有證據(jù)證實(shí)的是，在一系列的換能器構(gòu)造中，壁模式幾乎被 完全抑制。這個(gè)退耦環(huán)與薄膜腔外壁的機(jī)械接觸也會(huì)暴露在外面的 環(huán)境影響中，例如污染、感應(yīng)器在它的支架上被磨去棱角、退耦環(huán)的 變得易碎或有水滲入。
DE 199 17772 Al描述了 一種測(cè)量間距的超聲感應(yīng)器，其中薄膜 腔具有橢圓和圓形的槽口，在換能器元件上裝備有許多絕緣體，它們 是一層層重疊的，并被環(huán)繞式槽中的孔固定環(huán)機(jī)械地固定在薄膜腔 中。與內(nèi)壁的連接沒(méi)有描述。這些絕緣體例如由不同的減震材料，例 如硅玻璃、毛氈、軟木。這些絕緣體具有橢圓槽口的形狀，完全遮蓋 了換能器元件。
在DE 199 17 862A1中描述了一種超聲換能器，其壓電的換能器 元件被吸音材料覆蓋。它例如可指毛氈。絕緣的毛趙，例如硅橡膠、 聚胺脂橡膠密封了壓電的換能器元件和隔音材料。薄膜腔的內(nèi)腔具有橢圓或圓形的輪廓。換能器固定在薄膜上，并被環(huán)狀部段包圍，其例 如具有比此部ll更薄的壁厚，此部段上設(shè)置有換能器元件。在一實(shí)施 例中，換能器元件和環(huán)狀部段完全被吸音材料覆蓋。在另一實(shí)施例中， 包圍換能器部段的薄膜環(huán)狀部段被絕緣的、很薄的樹(shù)脂覆蓋，它例如 可以是硅樹(shù)脂或聚胺脂樹(shù)脂。因此，可減輕薄壁的環(huán)狀部段的不期望 的震動(dòng)。此絕緣樹(shù)脂的薄減震層與薄膜腔內(nèi)壁的連接沒(méi)有描述。
按DE 103 41 900 Al的描述所述的超聲換能器具有薄膜腔的內(nèi) 腔，其在換能器元件上層狀地用毛趙填充，毛氈上又用硅橡膠填充。 在硅橡膠中，設(shè)置有由帶氣泡的硅泡沫構(gòu)成的部段。此硅橡膠密封了 薄膜腔。毛氈層完全遮蓋了換能器元件，自身又完全纟皮硅橡膠覆蓋。

發(fā)明內(nèi)容
與^目對(duì)地，按本發(fā)明的超聲換能器具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即薄膜腔 在其下面的區(qū)域內(nèi) 一直到可確定的高度上，具有由同質(zhì)材料構(gòu)成的居 中構(gòu)造，其內(nèi)部區(qū)域在壓電陶瓷上，在有效震動(dòng)(Nutzschwingimg)的表 面上，用減震能力弱的材料填裝。另一優(yōu)點(diǎn)在于，這些零件是這樣構(gòu) 成的，即超聲感應(yīng)器的制造沒(méi)有難以控制的工藝，而是能以簡(jiǎn)單的方 式手動(dòng)完成。
本發(fā)明的核心是，超聲換能器具有薄膜腔，其在邊緣區(qū)域或環(huán)狀 部段中，在換能器元件的周圍，具有減震能力強(qiáng)的減震元件，其與薄 膜和內(nèi)壁力配合地(Kraftschluessig)相連，在換能器元件上居中地具有 另 一減震能力弱的減震元件。
因此，換能器元件上的區(qū)域只會(huì)進(jìn)行^:弱地減震，而圍繞著它的、 居中設(shè)置的薄膜環(huán)狀部段，通過(guò)力配合地設(shè)置在它上面的、減震能力 強(qiáng)的減震元件來(lái)進(jìn)行強(qiáng)勁地減震，其中薄膜腔的內(nèi)壁也與減震能力高 的減震元件力配合地相連。因此，類似對(duì)角線對(duì)平行四邊形進(jìn)行加固， 薄膜腔的壁相對(duì)于薄膜平面的傾斜和起皺運(yùn)動(dòng)就能被這個(gè)減震元件 吸納。在此，不期望的震動(dòng)的動(dòng)力能量在減震元件中轉(zhuǎn)換成熱能。
7第二減震元件居中地圍繞著第 一減震元件，其中第 一減震元件與 薄膜腔的內(nèi)壁基本沒(méi)有接觸。
此構(gòu)造是特別有利的，因?yàn)樗砂垂δ苄枰獊?lái)選擇減震能力對(duì)有 效震動(dòng)進(jìn)行微弱地減震，而對(duì)壁震動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)勁地減震。
特別的優(yōu)點(diǎn)在于，薄膜腔可具有這樣的幾何形狀，其是一系列的 薄膜腔，因此不需要新的結(jié)構(gòu)，必要時(shí)可使用高質(zhì)量的、已被證明可 行的零件。
超聲換能器在它的工作頻率(48kHz)中是低電阻的，因此是有效率 的。它可利用很小的發(fā)射電壓來(lái)控制，并在顫噪操作(Mikrofonbetrieb) 時(shí)具有更高的發(fā)電電壓。首先，減少換能器元件的壓電陶瓷的緩慢去 極化的風(fēng)險(xiǎn)，減少在變壓器和電流發(fā)送源方面的較高的過(guò)載限度 (Uebersteurungsgrenz)。最后，在顫噪操作或接收時(shí)，具有較大的信號(hào) /噪音比。
超聲換能器以及它內(nèi)部的減震結(jié)構(gòu)可不依賴于超聲感應(yīng)器的外 殼而制造出來(lái)，并在它的參數(shù)方面是可檢測(cè)的。因此，流程可有利地 交叉在一起(例如，換能器制造和感應(yīng)器制造處在分開(kāi)的位置上)，并 在感應(yīng)器的最終檢查中減少次品。
按本發(fā)明，特別用于車輛的超聲換能器具有帶環(huán)繞式壁的薄膜 腔，其包括換能器元件，其在薄膜腔中設(shè)置在薄膜內(nèi)側(cè)上的換能器 部段上，用來(lái)產(chǎn)生超聲震動(dòng)；第一減震元件，其在薄膜腔中設(shè)置在換 能器元件上，用來(lái)對(duì)薄膜進(jìn)行減震；和第二減震元件，其在薄膜腔中 設(shè)置在薄膜的、圍繞著換能器元件的邊緣部段上，用來(lái)減緩壁的震動(dòng)， 其中第二減震元件既與邊緣部段，也與壁的內(nèi)側(cè)至少部分力配合地相 連。
壁模式的減震可有利地減震到測(cè)量技術(shù)幾乎不再能探測(cè)得到的 水平，而沒(méi)有外部退耦環(huán)的影響，也沒(méi)有設(shè)置它的必要。因此還可有 利地避免退耦環(huán)和薄膜腔壁之間的過(guò)渡區(qū)域上的環(huán)境影響。
在另一實(shí)施例中，在薄膜腔中，在第一和第二減震元件上設(shè)置有第三減震元件，用來(lái)進(jìn)一步對(duì)薄膜腔進(jìn)行減震和/或密封。
在優(yōu)選的實(shí)施例中^L定，第一減震元件和第二減震元件構(gòu)成為插 入件。因此有利的是，既可自動(dòng)化生產(chǎn)，也可以手工寸喿作?？赏ㄟ^(guò)過(guò) 盈或機(jī)械繃緊或通過(guò)粘合來(lái)實(shí)現(xiàn)朝薄膜或朝壁的力鎖合。
在實(shí)施例中還優(yōu)選的是，第二減震元件具有與薄膜腔輪廓互補(bǔ)的 4侖廓，還具有容納第一減震元件的通孔。因此可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)減震元件的 居中結(jié)構(gòu)，其中有利的是，作為插入件的這兩個(gè)元件可相應(yīng)地在其它 地方預(yù)制出來(lái)。
在可選的實(shí)施例中，第一減震元件構(gòu)成為插入件，其中第二減震 元件由鑄造材料、優(yōu)選具有微氣球的彈性體在薄膜腔中制成。在此有 利的是，可使第二減震元件與薄膜或薄膜腔的內(nèi)壁相適應(yīng)，并與它們 相連。在澆注過(guò)程中，可在薄膜和壁上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的、全面積的力鎖合， 并按所選的材料實(shí)現(xiàn)粘合。彈性體中的微氣球有利于更好地減輕壁的 震動(dòng)，其中震動(dòng)轉(zhuǎn)換成熱能。
在其它實(shí)施例中，第三減震元件由鑄造材料、優(yōu)選兩元件彈性體 構(gòu)成。在此有利的是，這個(gè)減震元件的安放很簡(jiǎn)單。
在優(yōu)選的實(shí)施例中規(guī)定，第一減震元件具有泡沫材料、優(yōu)選閉合 的孔狀的泡沫材料。因此，第一和第二減震元件之間的過(guò)濾區(qū)域得以 改善，因?yàn)榈诙p震元件在處于液體狀態(tài)時(shí)不會(huì)滲進(jìn)第一減震元件 中，因此聲響阻抗的過(guò)渡在兩個(gè)減震元件之間得以改善。通過(guò)例如在 毛氈材料中避免了滲入，就可為減震元件更好地產(chǎn)生阻抗過(guò)渡的分界 層位置。
在另 一可選的實(shí)施例中規(guī)定，第 一減震元件的上側(cè)比其下側(cè)要 寬，其中上側(cè)的寬度比第二減震元件的通孔的寬度要大。因此可有利 地實(shí)施，第 一減震元件例如簡(jiǎn)單地通過(guò)它的圓錐形結(jié)構(gòu)通過(guò)繃緊來(lái)固 定在第一減震元件的通孔中，而不必用到輔助工具，例如粘貼層。
在另一可選的實(shí)施例中，第三減震元件與第二減震元件是構(gòu)成為 一體的。在這種情況下有利的是，可使用相同的材料并節(jié)省工作程序。在另一實(shí)施例中規(guī)定，第一和第二減震元件具有事先確定的、從 薄膜的內(nèi)側(cè)測(cè)起的豎直高度。對(duì)于這兩個(gè)元件，此高度在此優(yōu)選是相 同的。因此可產(chǎn)生有利的居中構(gòu)造，其中有利的是，第三減震元件平
;故在第一和第二減震元件上。
減震構(gòu)造的原理包括薄膜的構(gòu)造，其中壓電的換能器安放在墊座 上或安裝在凹陷處。
按本發(fā)明的方法，其用來(lái)制造按本發(fā)明的超聲換能器，具有下面
的方法步驟
(Sl)把第二減震元件放在薄膜腔中，其中第二減震元件與它薄膜 腔的內(nèi)壁力配合地相連，并與薄膜腔的薄膜內(nèi)側(cè)的邊緣區(qū)域力配合地 相連；和
(S2)把第一減震元件插入第二減震元件的通孔中，或把第一減
震元件插入第二減震元件的通孔中并用第三減震元件來(lái)封閉薄膜腔，
從而制成超聲換能器。
在此可有利的實(shí)現(xiàn)，用簡(jiǎn)單且較少的制造步驟在節(jié)約時(shí)間的同時(shí)
制造出具有減震特征的、符合要求的超聲換能器。不必為薄膜腔創(chuàng)造 高成本的新結(jié)構(gòu)。
在此還有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即可用簡(jiǎn)單的機(jī)械填裝工藝來(lái)代替控制困 難的泡沫工序。待填充的彈性體的聲響特性可通過(guò)它的參數(shù)(密度、邵 氏硬度、微氣球的直徑)來(lái)預(yù)先設(shè)定，并在例如熱硬化過(guò)程中是不可改 變的。
在可選擇的實(shí)施例中規(guī)定，在放入第二減震元件之前，先把具有 第一減震元件的形狀和尺寸的模型或型芯可移除地安放在換能器元 件上，再把第二減震元件作為可鑄造的材料，放在此型芯和薄膜腔的 內(nèi)壁之間的區(qū)域中，待第二減震元件變硬后，把構(gòu)成通孔的型芯取走。 因此有利的是，可應(yīng)用簡(jiǎn)單且已知的填裝工藝。有利的是，兩個(gè)減震 元件和薄膜以及薄膜腔內(nèi)壁之間的力鎖合連接不需要額外的連接物 質(zhì)，例如粘膠劑。按本發(fā)明的可選方法，其用來(lái)制造按本發(fā)明的超聲換能器，具有
下面的方法步驟
(51) 把第一減震元件放在薄膜腔中，其中第一減震元件固定在換 能器元件上；和
(52) 把第二減震元件澆注到第一減震元件與薄膜腔內(nèi)壁之間區(qū) 域內(nèi)，或把第二減震元件注入第一減震元件與薄膜腔內(nèi)壁之間區(qū)域內(nèi) 并用第三減震元件來(lái)封閉薄膜腔，從而制成超聲換能器。
這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是，用于待澆注的第二減震元件的型芯構(gòu)成為所 謂的"取走的型芯"并且是第一減震元件，其中有利的是，它可以繼續(xù) 保持。
在另一優(yōu)選的實(shí)施例中規(guī)定，通過(guò)在薄膜腔中再次注入第二減震 元件的材料來(lái)構(gòu)成第三減震元件，從而對(duì)薄膜腔進(jìn)行封閉。在此有利 的是，第二減震元件的材料也可以用于第三減震元件。有利的是，第 二和第三減震元件的澆注只在一個(gè)生產(chǎn)步驟中進(jìn)行。
下面還有其它的優(yōu)點(diǎn)。
在產(chǎn)生泡沫過(guò)程中，膨脹劑的膨脹和硅酮的粘結(jié)之間難以控制的 反應(yīng)平衡，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械的插入工藝或安裝或填裝工藝來(lái)替代。對(duì) 于填裝物質(zhì)，可預(yù)先設(shè)定與聲響相關(guān)的數(shù)據(jù)，如邵氏硬度、密度以及 其它，并與硫化過(guò)程無(wú)關(guān)。
第一和第二減震元件以插入件的形式，可以有利的簡(jiǎn)單方式制 成，例如通過(guò)沖壓。
在外殼中取消隆起意味著這樣的優(yōu)點(diǎn)，即外殼的粗加工可通過(guò)擠 壓而成。
通過(guò)更高的發(fā)送效率和在接收時(shí)更好的信號(hào)噪聲比，按本發(fā)明的 超聲換能器適合用來(lái)實(shí)現(xiàn)更大的有效距離，用于擴(kuò)展的功能，例如停 車位測(cè)量、監(jiān)控死角、LSF等。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征從描述和附圖中得出。


下面借助在附圖中描述的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。 其中
圖1 超聲換能器的示例性薄膜腔的示意性截面圖2 按本發(fā)明的超聲換能器的第一實(shí)施例的示意性截面圖;
圖3第一實(shí)施例沿圖2的剖線X-X的示意性截面圖4第一實(shí)施例沿圖2的剖線Y-Y的示意性截面圖5 按本發(fā)明的超聲換能器的第二實(shí)施例的示意性截面圖;
圖6示例性的減震元件的透視圖；和
圖7另一示例性的減震元件的透^見(jiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中，相同的元件或具有相同或相似功能的相似元件用相同 的標(biāo)記來(lái)表示。
在圖1中，在剖視圖中示出了按本發(fā)明的超聲換能器的普通實(shí)施 方式，在預(yù)備階段在用減震元件填充之前。薄膜腔2優(yōu)選呈圓柱形， 具有環(huán)繞式的壁3和位于下方的薄膜7。此外，薄膜腔2還在其上側(cè) 具有開(kāi)口 6,其例如具有一定的輪廓ll，(見(jiàn)圖4)。在薄膜腔2的外面， 在靠近開(kāi)口處設(shè)置有加厚部5,其例如是用來(lái)連接未示出的支架元件 和/或退耦環(huán)。薄膜腔2在此實(shí)施例中是擠壓的鋁件。
薄膜腔2的環(huán)繞式壁包圍著內(nèi)腔19,在此內(nèi)腔內(nèi)部，在薄膜7的 內(nèi)側(cè)上，換能器元件10例如壓電換能器安;^丈在換能器部^: 8上(例如 借助粘膠劑)。換能器部段8居中地圍繞著薄膜腔2的中間軸線，并被 邊緣部段9包圍。
圖2示出了按本發(fā)明的超聲換能器的第一實(shí)施例的示意性截面 圖，此超聲換能器具有減震元件12、 13和14。
在換能器元件10上，第一減震元件12居中地對(duì)著薄膜腔2的中 間軸線設(shè)置，其中在這個(gè)實(shí)施例中，換能器元件10的上表面的某些邊緣區(qū)域沒(méi)有被第一減震元件12遮蓋。第一減震元件12可例如是沖 壓的插入件，其借助雙面的膠帶或粘膠劑固定在換能器元件10上。 此第一減震元件例如是毛氈或泡沫件，具有很低的減震系數(shù)。在這個(gè)
第一減震元件12的周圍，具有較高減震系數(shù)的第二減震元件13居中 地設(shè)置在薄膜7的邊緣部段9上，其中此第二減震元件借助邊緣部段 9與第一固定元件15力配合地相連，并借助薄膜腔2的內(nèi)壁與第二固 定元件16力配合地相連。優(yōu)選的是，所述的力鎖合連接是構(gòu)成為平 坦的。固定元件15、 16在實(shí)施中可以是某種粘合劑。通過(guò)這種固定， 在壁3和薄膜7之間形成對(duì)角的加固，從而在操作超聲換能器1時(shí)， 壁3相對(duì)于薄膜7的平面的傾斜運(yùn)動(dòng)和起皺運(yùn)動(dòng)就可被第二減震元件 13吸納，并為減震轉(zhuǎn)化成熱能。
第一和第二減震元件12和13在薄膜腔2的中間軸線的方向上， 以從薄膜7的內(nèi)側(cè)量起的預(yù)先規(guī)定的高度延伸，其優(yōu)選在兩邊都是相 同的。在這樣構(gòu)成的減震元件12和13的上面上，設(shè)置有第三減震元 件14,其填滿和密封了薄膜腔2的內(nèi)腔19, 一直到開(kāi)口 16的上邊緣。 在一個(gè)實(shí)施例中，此第三減震元件14是指兩元件彈性體。
因此，這個(gè)結(jié)構(gòu)具有按功能需要來(lái)選擇的減震能力薄膜7在換 能器部段8上的有效震動(dòng)通過(guò)第一減震元件12實(shí)現(xiàn)了較低的減輕， 其中壁震動(dòng)或壁相對(duì)于薄膜的傾斜運(yùn)動(dòng)和起皺運(yùn)動(dòng)就通過(guò)第二減震 元件13來(lái)強(qiáng)勁地減輕。
圖3示出了第一實(shí)施例沿圖2的剖線X-X的示意性截面圖。薄膜 腔2的內(nèi)橫截面在此具有特別的形狀，其在圖4中沿圖2的剖線Y-Y 的示意性截面圖中示出了。此形狀具有輪廓ll，,其在此實(shí)施例中由橢 圓形的槽口和圓形的槽口組成。第一減震元件12在此具有圓形的橫 截面，并被第二減震元件13包圍，其在外輪廓上具有與薄膜腔2的 內(nèi)壁的輪廓ll，互補(bǔ)的輪廓ll(見(jiàn)圖6)。在此實(shí)施例中可看到，輪廓 11在薄膜腔的橫軸線上呈橢圓形延伸，在與之成直角的橫軸線上呈弓 形延伸，因此薄膜腔2產(chǎn)生了不同的壁厚度，這會(huì)影響超聲換能器l
13的方向性特征。
圖5示出了按本發(fā)明的超聲換能器1的笫一實(shí)施例的示意性截面
圖，其中第二減震元件13與第三減震元件14是構(gòu)成為一體的。
最后，圖6和7示出了作為插入件的減震元件12和13。在此實(shí)
施例中，第二減震元件13由彈性材料沖壓成一定的高度，具有薄膜
腔2的內(nèi)腔19的尺寸，還具有通孔18，用于第一減震元件12，其在
此實(shí)施例中呈圓柱形。
在另一實(shí)施例中，第一減震元件12的上表面17的直徑比它的下
表面要大，從而當(dāng)?shù)谝粶p震元件12插入到第二減震元件13的通孔18
中時(shí)，可實(shí)現(xiàn)有利的夾緊。
為制造超聲換能器1,現(xiàn)在給出三種不同的方法，但它們不是限制的。
在插入件的情況下，首先把第二減震元件13這樣粘貼在薄膜腔2 的內(nèi)腔19的下方區(qū)域中，即它的下表面與薄膜7的內(nèi)側(cè)在邊緣部段9 上力配合地相連，它的外側(cè)與薄膜腔2的壁3的內(nèi)側(cè)力配合地相連。 然后，把第一減震元件12插進(jìn)第二減震元件的通孔18中，其中第一 減震元件的下表面與換能器元件10的上表面例如借助膠帶相連。還 可想像的是，第一減震元件12的外側(cè)在通孔18處與第二減震元件13 粘貼在一起。在4巴毛氈當(dāng)作第一減震元件12的材料的情況下，在第 二減震元件13或薄膜7方向上的粘貼完全可取消。在此實(shí)施例中， 由毛氈構(gòu)成的第一減震元件12只需通過(guò)它的造型，例如輕微的過(guò)盈 或錐度就能固定在通孔18中。
在另一方案中，如同上面已提到的一樣，第一減震元件12由于 它不同的直徑或?qū)挾?，可機(jī)械地固定在通孔18中。這也正好適用于 毛氈材料，其在通孔18方面具有輕孩史擴(kuò)大的直徑。
隨后，第三減震元件14裝入到薄膜腔2的剩余空間中，例如以 兩元件彈性體的形式澆注而成。因此還同時(shí)實(shí)現(xiàn)了薄膜腔2的內(nèi)腔的 封閉。另一制造方法規(guī)定，先把具有第一減震元件12的形狀的模型或 型芯可移除地安放在換能器元件10上。然后，把第二減震元件13以 液態(tài)彈性體的形式，圍繞著型芯填在邊緣區(qū)域中，并進(jìn)行熱硬化。在 此，仍是液態(tài)的彈性體的料位與型芯的上表面的高度相一致，此型芯
具有第一減震元件12的尺寸。在第二減震元件13變硬后，再把型芯 取走，其為第一減震元件12構(gòu)成一個(gè)通孔18，并由第一減震元件12 來(lái)代替，此第一減震元件像上面所述的一樣插入。第一減震元件13 與薄膜7的邊緣部段9以及與薄膜腔2的壁3的內(nèi)表面的力鎖合連接 是通過(guò)第二減震元件13自己構(gòu)成的。然后像上面所述的一樣，把第 三減震元件14裝在薄膜腔2的剩余體積中。
在特別優(yōu)選的制造方法中，第一減震元件12作為"取走的型芯"， 借助雙面的膠帶或傳輸粘結(jié)劑，居中地固定在換能器元件10上。彈 性體作為第二減震元件13，圍繞著第一換能器元件12在邊緣區(qū)域中 注入和硬化，其中構(gòu)成了上面提到的與薄膜7和壁3的力鎖合連接。 然后像上面所述的一樣，4巴第三減震元件14裝在薄膜腔2的剩余體 積中。在另一簡(jiǎn)化的步驟中，第二和第三減震元件13和14是由同種 材料在同 一 澆注過(guò)程中制成。
結(jié)果是，利用超聲換能器1的薄膜腔2的可選擇減震和對(duì)角加固 的這種布置，可有利地達(dá)到20cm下的減震值。在此，外面的退耦環(huán)(未 示出)是沒(méi)必要的，因?yàn)楸谀Ｊ酵ㄟ^(guò)本發(fā)明，可減震到測(cè)量技術(shù)幾乎探 測(cè)不到的水平。
上面的減震構(gòu)造的原則包含薄膜構(gòu)造，壓電的換能器10例如平 放在薄膜7的墊座上，或安放在薄膜7的凹陷處。
本發(fā)明不是限制在上面所述的實(shí)施例中，而是能以多種方式和方 法來(lái)修改。
當(dāng)然，上面所述的輪廓11、 ll，也可以具有其它的形狀，例如水 滴狀。
當(dāng)為第二減震元件13使用液態(tài)的物質(zhì)時(shí)，特別優(yōu)選的是，第一減震元件12由閉合的孔狀的泡沫材料構(gòu)成，因此在通孔18中的笫一
減震元件12的外壁到第二減震元件13之間可有利地實(shí)現(xiàn)確切的過(guò)度 區(qū)域。
彈性體作為第二減震元件13的材料已被證明是有效的，其用微 氣球來(lái)代替，因此可有利地事先調(diào)節(jié)減震參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種超聲換能器(1)，其具有帶環(huán)繞式壁(3)的薄膜腔(2)，特別用于車輛，該超聲換能器(1)包括-換能器元件(10)，其在所述薄膜腔(2)中設(shè)置在薄膜(7)的內(nèi)側(cè)上的換能器部段(8)上，用來(lái)產(chǎn)生超聲震動(dòng)；-第一減震元件(12)，其在所述薄膜腔(2)中設(shè)置在所述換能器元件(10)上，用來(lái)對(duì)所述薄膜(7)進(jìn)行減震；和-第二減震元件(13)，其在所述薄膜腔(2)中設(shè)置在所述薄膜(7)的圍繞著所述換能器元件(10)的邊緣部段(9)上，用來(lái)減緩所述壁(3)的震動(dòng)，其中所述第二減震元件(13)既與所述邊緣部段(9)也與所述壁(3)的內(nèi)側(cè)(4)至少部分地力配合地相連。
2. 按權(quán)利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，在薄膜腔(2) 中，在所述第一和第二減震元件(12、 13)上設(shè)置有第三減震元件(14)， 用來(lái)對(duì)所述薄膜腔(2)進(jìn)一步減震和/或密封。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的超聲換能器，其特征在于，所述第一 減震元件(12)具有減震值低的材料，所述第二減震元件(13)具有減震值 高的材料。
4. 按權(quán)利要求1至3之任一所述的超聲換能器，其特征在于，所 述第一減震元件(12)和所述第二減震元件(13)構(gòu)成為插入件。
5. 按權(quán)利要求4所述的超聲換能器，其特征在于，所述第二減震 元件(13)具有與所述薄膜腔(2)的輪廓(11，)是互補(bǔ)的輪廓(11)，還具有 容納所述第一減震元件(12)的通孔(18)。
6. 按權(quán)利要求1至3之任一所述的超聲換能器，其特征在于，所 述第一減震元件(12)構(gòu)成為插入件，其中所述第二減震元件(13)由鑄造 材料在所述薄膜腔(2)中產(chǎn)生。
7. 按權(quán)利要求6所述的超聲換能器，其特征在于，所述第二減震 元件(13)是具有微氣球的彈性體。
8. 按權(quán)利要求2至7之任一所述的超聲換能器，其特征在于，所 述第三減震元件(14)由鑄造材料、優(yōu)選由兩元件彈性體構(gòu)成。
9. 按權(quán)利要求1至8之任一所述的超聲換能器，其特征在于，所 述第一減震元件(12)具有泡沫材料。
10. 按權(quán)利要求9所述的超聲換能器，其特征在于，所述泡沫材 料構(gòu)成為閉合的孔狀。
11. 按權(quán)利要求1至IO之任一所述的超聲換能器，其特征在于， 所述第一減震元件(12)的上側(cè)(17)比其下側(cè)要寬，其中所述上側(cè)(17)的 寬度比所述第二減震元件(13)的通孔(8)的寬度要大。
12. 按權(quán)利要求2至11之任一所述的超聲換能器，其特征在于， 所述第三減震元件(14)與所述第二減震元件(13)是構(gòu)成為一體的。
13. 按權(quán)利要求1至12之任一所述的超聲換能器，其特征在于， 所述第一和第二減震元件(12、 13)具有事先確定的、從所述薄膜(7)的 內(nèi)側(cè)測(cè)起的豎直高度。
14. 按權(quán)利要求13所述的超聲換能器，其特征在于，所述第一和 第二減震元件(12、 13)具有事先確定的、從所述薄膜(7)的內(nèi)側(cè)測(cè)起的、 相同的豎直高度。
15. —種制造按權(quán)利要求1至5或8至14之任一項(xiàng)所述的超聲換 能器(l)的方法，具有下面的方法步驟(51) 把第二減震元件(13)放在薄膜腔(2)中，其中所述第二減震元 件(13)與所述薄膜腔(2)的內(nèi)壁(4)力配合地相連，并與所述薄膜腔(2) 的薄膜(7)的內(nèi)側(cè)的邊緣區(qū)域(9)力配合地相連；和(52) 把第一減震元件(12)插入到所述第二減震元件(13)的通孔(18) 中，或^fc所述第一減震元件(12)插入所述第二減震元件(13)的通孔(18) 中并用第三減震元件(14)來(lái)封閉薄膜腔(2)，從而制成超聲換能器(l)。
16. 按權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在放入所述第二減 震元件(13)之前，先:fe具有所述第一減震元件(12)的形狀和尺寸的型芯 可移除地安放在所述換能器元件(10)上，再把所述第二減震元件(13)作為可鑄造的材料，放在此型芯和薄膜腔(2)的內(nèi)壁(4)之間的區(qū)域中， 待所述第二減震元件(13)變硬后，把該型芯取走，以構(gòu)成通孔(18)。
17. —種制造按權(quán)利要求1至3或6至14之任一所述的超聲換能 器(l)的方法，具有下面的方法步驟(51) 把第一減震元件(12)放在薄膜腔(2)中，其中所述第一減震元 件(12)固定在換能器元件(10)上；和(52) 把第二減震元件(13)澆注到所述第一減震元件(12)與薄膜腔 (2)的內(nèi)壁(4)之間的區(qū)域內(nèi)，或把所述第二減震元件(12)澆注到所述第 一減震元件(12)與所述薄膜腔(2)的內(nèi)壁(4)之間的區(qū)域內(nèi)，并用第三減 震元件(14)來(lái)封閉所述薄膜腔(2)，從而制成超聲換能器(l)。
18. 按權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，通過(guò)在所述 薄膜腔(2)中再次注入所述第二減震元件(13)的材料來(lái)構(gòu)成所述第三減 震元件(14),從而對(duì)所述薄膜腔(2)進(jìn)行封閉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲換能器(1)，其具有帶環(huán)繞式壁(3)的薄膜腔(2)，特別用于車輛，該超聲換能器(1)包括換能器元件(10)，其在薄膜腔(2)中設(shè)置在薄膜(7)的內(nèi)側(cè)上的換能器部段(8)上，用來(lái)產(chǎn)生超聲震動(dòng)；第一減震元件(12)，其在薄膜腔(2)中設(shè)置在換能器元件(10)上，用來(lái)對(duì)薄膜(7)進(jìn)行減震；和第二減震元件(13)，其在薄膜腔(2)中設(shè)置在薄膜(7)的、圍繞著換能器元件(10)的邊緣部段(9)上，用來(lái)減緩壁(3)的震動(dòng)，其中第二減震元件(13)既與邊緣部段(9)，也與壁(3)的內(nèi)側(cè)(4)至少部分力配合地相連。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的制造方法。
文檔編號(hào)G01S7/521GK101529272SQ200780039591
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
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