CN101512637B - 用于超声换能器的保持装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于特别是车用的、具有膜片罐(11)的超声换能器(17)的保持装置(1)以及一种相应的方法，该保持装置具有：一个用于容纳该膜片罐(11)的壳体(3)；一个用于使膜片罐(11)减振地安置在壳体(3)上和保持区段(2)上的去耦构件(6)；一种用于减振地并且密封地、形状锁合地连接膜片罐(11)和去耦构件(6)与壳体(3)的填充材料(16)，其中，去耦构件(6)密封地填满壳体(3)的开口(18)的边缘(5)和膜片罐(11)之间的缝隙(10)。

Description

用于超声换能器的保持装置
技术领域
本发明涉及一种用于超声换能器的保持装置和一种用于制造这样的保持装置的相应方法。
背景技术
这种类型的超声换能器在机动车的超声传感器中例如用作泊车辅助装置。这些传感器通常包括一个壳体，该壳体容纳一个具有安置在其中的换能器元件的膜片罐。该换能器元件(例如压电元件)安置在也被称作膜片的膜片罐底部上。膜片的外表面在安装状态下是裸露的并且被换能器元件激励以发射超声波。此外该表面接收被物体反射的超声波。超声传感器在壳体中被这样容纳，使得达到尽可能大的声学软(schallweich)的去耦。该超声传感器借助一同样具有去耦功能的座装在相应的车辆区段中，例如保险杆中。
膜片罐在壳体中的固定例如通过一个第一、即所谓内部去耦环实现，该去耦环至少部分地包围膜片罐并且通过一个安装在壳体上、例如夹套上的保持套管与壳体连接。安装在膜片罐上的第二去耦环在从属的车辆区段中形成固定。该去耦环由减振材料例如硅酮制成。在此被看作不利的是零件数量和制造/安装费用。
在另一个实施例中，为了内部悬置膜片罐，壳体被填充一种减振材料替代内部去耦环。对此的一种可能性是硅酮构成的内部注射的填充材料或者减振材料。这样的形状锁合的连接已经被验证，但不利的是从属的制造费用很高。因此，用减振材料压力注塑包封需要向下、即朝向膜片罐的自由膜片侧密封的模具，该模具必须一直形状锁合地包围膜片罐和壳体，直到压力注塑包封的减振材料的固化、例如硫化结束为止。该密封模具必须跨接膜片罐和壳体壁之间的一个缝隙，该缝隙具有最小厚度，从而膜片罐在压力注塑包封后与壳体具有声学软的去耦。在硫化后，在第二去耦环能够被安装之前，必须用切割工具附加地去除膜片罐壁的边缘上的注塑残余。除了制造时间外一个缺点在于，这样的工具相应地费用昂贵。
公开文献DE 197 55 729 A1作为例子用于说明，该公开文献描述一种超声传感器，该超声传感器具有一个带插接连接装置的壳体、一个超声换能器和一个印刷电路板，其中，壳体被分为一个支座和一个包围罩。一个去耦环用于超声换能器在壳体中的密封的、减振的支承。一种浇铸材料完全填满超声传感器并且形成超声传感器的机械上耐用的并且紧密的封装。
发明内容
与之相比，根据本发明的用于超声换能器的保持装置具有这样的优点：该保持装置以少量的构件满足声学软地去耦的要求，其中省去一个附加的保持套管。另一个优点在于，一个构件在压力注塑包封期间同时用作壳体和膜片罐之间的密封，其方式是，它密封地跨接它们之间的一个缝隙。由此省去密封工具的必要性、其高成本和在批处理模式(硫化)中的制造时间。此外该构件在压力注塑包封后保留并且在车辆区段中形成外部固定。从而在制造中取消用于去除注塑残余的清洁过程工作步骤，这同时带来时间和成本的节约。
本发明的核心在于，用于超声换能器的保持装置具有一个去耦构件，它在用填充材料压力注塑包封的制造过程中用作该填充材料的密封，直至该填充材料固化，然后在制成的超声传感器中在超声换能器与壳体之间以及超声换能器与车辆区段之间形成声学软的去耦。
根据本发明，用于具有膜片罐的超声换能器、特别是用于车辆的保持装置具有：
一个用于容纳膜片罐的壳体；
一个用于使膜片罐减振地安置在壳体上和保持区段上的去耦构件；
一种用于使膜片罐和去耦构件与壳体减振地且密封地、形状锁合地连接的填充材料，
其中，该去耦构件密封地填满壳体边缘与膜片罐之间的缝隙。由此该保持装置以有利的少量构件得到。
在一个优选实施例中，去耦构件至少区段式地包围膜片罐的外表面。由此得到这样的优点：膜片罐通过该去耦构件声学软地固定。
在一个进一步的实施例中优选的是，去耦构件具有一个用于容纳在保持区段中的前区段和一个安置在壳体内腔中的后区段。由此得到去耦构件的有利的多重功能，其方式是，在壳体中为车辆区段形成一个保持装置，其中，对于两个保持区域形成膜片罐在去耦构件中的声学软的保持。
此外在一个优选实施例中规定，去耦构件的前区段和后区段通过一个径向向外伸出的条分开，该条贴靠在壳体的一个边缘上。该条形成去耦构件的前区段和后区段的有利分离，其中，同时形成一个用于壳体的支承或者止挡。去耦构件的后区段被填充材料紧密地以及形状锁合和力锁合地包围并且在该区域中与被压力注塑包封的填充材料形成具有相同机械阻抗的连接，由此允许膜片罐的良好的轴向的壁减振，以便抑制干扰的振动分量。此外通过压力注塑包封，用于将去耦构件连接到壳体上的附加套管的必要性变得多余。
在一个进一步优选的实施例中，膜片罐具有一个盖，该盖具有一个用于该盖的减振的凹部。由此得到膜片罐的进一步有利的去耦和对不希望的振动分量的减振。
为此在一个特别优选的构型中规定，膜片罐的盖的凹部以用于该盖的减振的填充材料填满。由此形成一个所谓的波槽，该波槽阻尼其它的干扰振动分量。在此特别有利的是，用于填充壳体的填充材料也可用于该盖，由此能够取消用于事先填充盖凹部的制造步骤。由此能够节约时间。
根据本发明用于制造具有膜片罐的超声换能器用保持装置的方法，其中保持装置具有部件：
一个用于在内腔中容纳膜片罐的壳体；
一个用于使膜片罐减振地安置在壳体上和保持区段上的去耦构件；和
一种用于减振地并紧密地、形状锁合地连接膜片罐和去耦构件与壳体的填充材料，
其特征在于下列方法步骤：
(S1)将去耦构件至少区段式地安装在膜片罐的外表面上；
(S2)将膜片罐以去耦构件的后区段装入壳体的一开口中；并且
(S3)用填充材料至少部分地填充壳体的内腔，以制造用于超声换能器的保持装置。
一个特别的优点在于，用填充材料填充内腔能够无附加清洁步骤地在唯一一个方法步骤中进行，因此能够节约时间。
在一个进一步优选的实施例中规定，在至少部分地填充壳体的内腔时，去耦构件在壳体和膜片罐外表面之间形成所述开口中的一个缝隙的密封。由此实现特别有利地节省密封模具和之后的清洁步骤，这节约了制造时间和成本。
在一个更进一步优选实施例中，在用填充材料至少部分地填充壳体的内腔时，膜片罐的盖的一个凹部为了盖的减振被用填充材料填满。由此有利地节省用于填充填充材料的盖预制步骤，这进一步带来成本的节省。
本发明的其它优点和特征能够从说明书和附图中得知。
附图说明
下面借助在附图中给出的实施例详细解释本发明。
在此该图形示出根据本发明的用于超声换能器的保持装置的一个实施例的示意性剖面图。
具体实施方式
具有相同或者类似功能的相同或者类似构件在图中设置相同的标记。
该唯一的图示出一用于超声换能器17的保持装置1的实施例。在该实施例中涉及旋转对称的件，它们在剖面图中示出。
在该实施例中超声换能器17具有一个膜片罐11，该膜片罐具有膜片罐内腔13，该膜片罐内腔在一侧(在图中是下侧)用一个膜片12封闭，在膜片12上在内腔中设置有一个超声波换能器元件21。出于简明性原因没有示出膜片罐内腔13的其它细节。当膜片12被未示出的换能器元件激励时，膜片12的向下指向的外侧面用于发射超声波以及用于接收在障碍物上反射的超声波，这些超声波被传递到换能器元件上并且激励该换能器元件以产生电压脉冲。膜片罐11的另一侧在该实施例中通过一个盖14封闭，该盖具有一个向上扩宽的凹部15，该凹部具有三角形横截面，由此例如产生一个锥形的凹部。该盖14例如由金属材料制成。
膜片罐11例如由铝材料制成并且具有一外表面19，在这里该外表面在该例中完全被一去耦构件6用其内表面20包围。在另一实施方式中例如膜片罐11上边缘区域跨越是自由的并且不被去耦构件6包围。
在该实施例中去耦构件6具有一向下的收缩的圆锥形的前区段7和一向上与该区段相接的条9，该条径向向外延伸。该条9构成相对于圆柱形后区段8的分界。去耦构件6优选由减振材料例如硅酮材料制造并且形状配合地、紧密地包围膜片罐11。
超声换能器17以去耦构件6的后区段8连同被该区段包围的膜片罐11安置在壳体3的内腔4之内。在此超声换能器17延伸穿过壳体3的下侧面上的开口18。壳体3只以其下区段，该区段大致在膜片罐11的盖14的高度上开始向下圆锥形收缩。壳体3向上圆柱形地构造，其中，其上区段没有继续示出。该壳体3例如由塑料材料制成。
壳体3的下侧面具有一个环绕的边缘5，该边缘支承在去耦构件6的条9上。在壳体3的边缘5和膜片罐11的外表面19之间有一个环绕的缝隙10，该缝隙通过去耦构件6填满。在该区域中去耦构件6构成膜片罐11在壳体3上的保持架，该保持架以所谓声学软去耦方式构造。这意味着，壳体3在超声换能器17的发送和接收运行中不对膜片罐11和其膜片12施加干扰影响。同时去耦构件6在缝隙10中形成膜片罐11相对于壳体3的密封，其中，条9也以一个贴靠在壳体3的边缘5的下侧面上的贴靠面提高密封和保持效果。
在壳体3的内腔4中，超声换能器17与以安装在其外表面19上的去耦构件6后区段8通过填充材料16与壳体3连接。该填充材料16是一种被注塑到内腔4中的减振材料例如硅酮材料。该填充材料16形成超声换能器17在壳体3上的力锁合和形状锁合的固定，其中，去耦构件6以相同的阻抗塑性地连接在被压力注塑包封的填充材料16上，并且，填充材料16粘附在壳体3上。由此得到膜片罐11的壁的良好的轴向连续的减振优点，以抑制超声换能器17运行时的干扰振动分量。该填充材料16此外形成超声换能器17相对于壳体3和壳体3外侧面的密封。因此能够有利地取消用于将超声换能器17固定在壳体3上的附加套管。
在该实施例中，膜片罐11被盖14在其上侧封闭。盖14也由填充材料16形状锁合地包围。
去耦构件6的前区段7在该例中用作在车辆的保持区段2中保持架，例如在车辆的保险杠中。因此前区段7形成超声换能器17在保持区段2中的声学软的保持架。
下面说明用于制造超声换能器17的保持装置1的方法。
超声换能器17的预制的膜片罐11用盖14封闭。将去耦构件6形状锁合地、完全地或者部分地安装在膜片罐11上。然后将膜片罐11以被盖14封闭的一侧向前地通过开口18插入壳体3中，直到壳体3的边缘5的下侧面支承在条9上。在此，边缘5和膜片罐11外表面19之间的缝隙10密封地通过去耦构件6封闭，由此在后面对壳体3的内腔4用填充材料16填充的过程中填充材料不能漏出。由此对于该过程能够有利地取消密封工具，该工具必须一直形状锁合地包围膜片罐和壳体，直到被压力注塑包封的减振材料的固化例如硫化结束。这种密封工具必须跨接膜片罐11和壳体3边缘5之间的缝隙10，以使膜片罐11在被压力注塑包封后与壳体3具有声学软的去耦。然后在硫化后必须用一切割工具附加地去除边缘5上和膜片罐11上的注塑残余。
内腔4被完全地或者部分地用填充材料16填充，其中，在图中示出填充材料的一种填充状态，该填充材料大致以盖厚度安置在膜片罐11的盖14上方。在填入的填充材料16固化或者硫化后有利地不再需要对安置在壳体3外部的超声换能器17的另外的清洁过程，因为去耦构件6的前区段形成用于装入车辆的保持区段2中的保持架并且不必再清理填充材料16。
因此，用填充材料16压力注塑包封可以有利地作为一个唯一的方法步骤使用，其中，与去耦构件6一起构成超声换能器17的保持装置1，具有最少数量的构件和高的减振。
本发明不局限于上面所述的实施例，而是能够以多种方式改变。
例如可能的是，具有凹部15的盖14在预制膜片罐11时不必要在凹部15中设置附加的减振材料，而是在填充壳体3的内腔4时填充材料16同时填充盖14的凹部15。从而有利地节约一个准备步骤。

Claims (6)

1.用于机动车用的、具有膜片罐(11)的超声换能器(17)的保持装置(1)，该保持装置具有：
一个用于容纳该膜片罐(11)的至少一部分的壳体(3)；
一个用于使膜片罐(11)减振地安置在壳体(3)上和机动车的保持区段(2)上的去耦构件(6)，其中，所述去耦构件(6)至少区段式地包围所述膜片罐(11)的外侧面(19)；
一种用于减振地并且密封地、形状锁合地连接膜片罐(11)和去耦构件(6)与壳体(3)的填充材料(16)，
其中，所述去耦构件具有一个前区段(7)和一个后区段(8)，所述去耦构件(6)的后区段延伸到壳体内部并且密封地填满壳体(3)的开口(18)的边缘(5)和膜片罐(11)之间的缝隙(10)，所述去耦构件的前区段延伸在壳体外部并且直接接触机动车的保持区段。
2.根据权利要求1的保持装置(1)，其特征在于，去耦构件(6)的前区段(7)和后区段(8)通过一个径向向外伸出的条(9)分开，该条贴靠在壳体(3)的边缘(5)上。
3.根据权利要求1或2的保持装置(1)，其特征在于，膜片罐(11)具有一个盖(14)，该盖具有一个用于该盖(14)的减振的凹部(15)。
4.根据权利要求3的保持装置(1)，其特征在于，为了该盖(14)的减振，膜片罐(11)的该盖(14)的凹部(15)用填充材料(16)填满。
5.用于制造用于机动车用的、具有膜片罐(11)的超声换能器(17)的保持装置(1)的方法，其中，该保持装置具有：
一个用于容纳该膜片罐(11)的至少一部分的壳体(3)；
一个用于使膜片罐(11)减振地安置在壳体(3)上和机动车的保持区段(2)上的去耦构件(6)；
一种用于减振地并且密封地、形状锁合地连接膜片罐(11)和去耦构件(6)与壳体(3)的填充材料(16)，
其特征在于，
该方法具有以下方法步骤：
(S1)将去耦构件(6)至少区段式地安装在膜片罐(11)的外侧面(19)上，使得所述去耦构件(6)至少区段式地包围所述膜片罐(11)的外侧面(19)；
(S2)将膜片罐(11)的被去耦构件(6)的后区段(8)包围的后区段插入壳体(3)的开口(18)中，使得所述去耦构件的前区段延伸在壳体外部，以便能够实现所述去耦构件的前区段与机动车的保持区段之间的直接接触；和
(S3)用填充材料(16)至少部分地填充壳体(3)的内腔(4)，以制成用于超声换能器(17)的保持装置(1)，其中，在至少部分填充壳体(3)的内腔(4)时，去耦构件(6)的后区段在壳体(3)和膜片罐(11)的外侧面(19)之间在开口(18)中形成一缝隙(10)的密封。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，在用填充材料(16)至少部分地填充壳体(3)的内腔(4)时，用填充材料(16)填满膜片罐(11)的盖(14)的凹部(15)用于该盖(14)的减振。
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