CN105307785B - 具有模块化的超声波转换器的环境传感装置和具有该环境传感装置的机动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发送和/或接收超声波信号的环境传感装置，其具有超声波转换器和用于传递声波的膜片，所述超声波转换器具有至少一个转换器元件和至少一个谐振体，所述至少一个谐振体具有前体和后体，所述膜片与前体的端侧耦合，其中，前体、转换器元件和后体可分离地彼此连接，并且前体固定在膜片上。此外，本发明公开了一种机动车，其具有保险杠、侧视镜或车门区段和至少一个所述的环境传感装置，其中，所述环境传感装置的膜片通过保险杠、侧视镜或车门区段的外壳构造，其中，所述超声波转换器布置为隐藏在外壳的后面。

Description

具有模块化的超声波转换器的环境传感装置和具有该环境传 感装置的机动车

技术领域

本发明涉及一种用于在使用声波转换器的情况下进行基于超声波的环境传感的环境传感装置，例如所述环境传感装置此外与机动车以及运动的或静止的机器(例如机器人、农业机械或工程机械)结合使用，由此例如作为用于相应的泊车辅助系统的环境检测辅助装置的典型应用、此外用于测量与确定的物体的间距的应用。此外，本发明涉及一种机动车，其中，至少一个所述环境传感装置布置在机动车的保险杠、侧视镜或车门区段上。

背景技术

目前，在机动车中在所述技术领域内通常使用基于超声波的环境传感器，在所述环境传感器中通常使用基于压电的声波转换器。在此，通常通过介质、例如空气或水将超声波信号从发射器传送到接收器或者从发射器传送到周围环境中，或者检测由位于周围环境中的对象所反射的超声波信号并且测量超声波信号的传播时间和/或传播时间差和/或其他参量、例如幅度和相位。为了实现足够的发射强度和高的接收灵敏度，所述声波转换器中主要是谐振振动器，所述谐振振动器包括固体和一个或多个压电元件。此外，作为用于所述谐振振动器的传统的实例，称为厚度振动器的基于压电的超声波转换器公知为现有技术。图3中示出了公知的环境传感装置的原理结构，其中，环境传感装置9的厚度振动器91布置在谐振面92上并且具有作为超声波转换器元件的平坦的压电元件912，所述超声波转换器元件嵌入谐振体中，也就是说，布置在谐振体的前体911和谐振体的后体913之间并且通常通过粘合连接或这一类的连接与所述前体和后体固定地连接。此外，前体911通常通过粘合连接与谐振面92的内侧同样固定地连接。

出于视觉的原因，环境传感器越来越小地并且越来越隐藏地构造，由此例如构造在机动车的保险杠中，从而从确定的结构尺寸起仅仅还可以看到传感器前部。用于机动车的超声波传感器的一个特定的实例可以由DE 10 2007 046 031 A1得出。其中所述的超声波传感器构造为具有声学调谐层，所述声学调谐层与振动元件耦合。振动元件产生超声波，所述超声波被发送到机动车的周围环境中，并且通过反射回的超声波使声学调谐层变形，从而压电振动元件通过变形而处于谐振中。在此，超声波传感器被粘合在保险杠中的孔中，其中，超声波转换器的接收表面朝向机动车的周围环境暴露。

根据公知的超声波传感器的进一步的视觉改善，所述超声波传感器应该同时安置在保险杠的后面，从而所述超声波传感器在视觉上不再可见。作为所述结构的实例，为了进行比较可以在图3中假定，谐振面92是保险杠的外壳，其中，厚度振动器91与外壳92的内侧粘合。然而此外由现有技术公知的超声波转换器的所述类型的缺点是，所述超声波转换器由于其与保险杠或者与相应谐振面的固定连接而不能无损坏地拆卸，从而不能在无过度花费的情况下更换损坏的传感器。

发明内容

一种根据本发明的提供用于前面所讨论的问题的解决方案的环境传感装置包括至少一个超声波转换器和至少一个用于传递声波的膜片。在此，所述超声波转换器具有至少一个转换器元件和至少一个谐振体，所述至少一个谐振体具有前体和后体。膜片与前体的端侧耦合，其中，前体、转换器元件和后体可分离地彼此连接，其中，前体固定在膜片上。在此，优选地通过将前体粘合、焊接、熔合或夹紧在膜片上、更准确地说在膜片的内侧上实现将前体固定在膜片上。前体可以具有连续的棒状的形状，然而所述前体也可以替代该形状构造为，使得所述前体在前体的与膜片连接的端侧上具有平板形状、逐渐变成圆锥形状或者任意地成型。对于前体和后体或谐振体以及转换器元件原则上可以选择任何几何形状。优选地，所述构件的横截面相应于被相应选择的几何形状、例如圆形、椭圆形、特别是具有用于在水平和/或竖直方向上不同的方向特性的不同轴线长度的椭圆形、矩形、特别是方形或者具有圆角的特别是具有用于在水平和/或竖直方向上不同的方向特性的不同尺寸的矩形形状、或者由前述的几何形状构成的组合。超声波转换器的构件的直径可以任意选择，其中，各个构件、特别是前体和后体的直径优选地在相对彼此的关系方面可以选择为使得所述直径优选地是相同大小的或者使得前体可以具有比后体小的直径。

在此，也称为振动体的谐振体的前体和/或后体可以由不同材料制造，由此例如由金属、陶瓷或塑料(例如聚合物)或其组合制造。从用于环境传感的转换器元件发射的声波离开环境传感装置优选地朝向也称为前质量的前体的端侧的方向传播，其中，在最好的情况下完全抑制向后的射束。因此，也称作后质量的后体用于阻尼相对于下述区域的振动，在所述区域中不期望具有辐射。

转换器元件的概念可以进一步地理解并且例如包括电子声学转换器，所述电子声学转换器根据静电效应、磁致伸缩效应、压电效应或所述效应的组合工作。在本发明的范围内，转换器元件可以是压电陶瓷、驻极体、例如聚偏氟乙烯(PVDF)或者压电驻极体、例如已充电的多孔的聚丙烯或聚四氟乙烯或氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)。转换器元件可以特别是压电元件，并且环境传感装置可以理解为压电环境传感装置或基于压电的环境传感装置。转换器元件的在此未详细实施的电极例如通过金属线或绞合线与相应的电子装置连接。

环境传感装置的所述膜片例如通过机动车的保险杠、侧视镜、装饰条、前照灯、尾灯或车门区域的外壳构造，其中，转换器元件和谐振体布置为隐藏地布置在所述外壳的后面。通过与前体的耦合和共同的谐振的构型来激励膜片。优选地，膜片由薄的材料层构成，所述材料层例如由普遍用于机动车的外壳的聚合物材料制造。优选地，膜片具有1.5mm和4mm之间的、特别优选地小于2.5mm的厚度。如果外壳的厚度不相应于前述的对于声学传输而言优选的厚度，则可以设置，机动车的保险杠在可装配环境传感装置的区域中与在其他位置上相比相应地构造为更薄的，也就是说环境传感装置在所述位置上具有厚度缩窄。这种局部的变薄或缩窄不仅可以通过后续的机械加工、例如通过铣削来补充加工或者已经在制造过程中、例如在注射成型中补充加工。

谐振体在端侧上与膜片的耦合可以间接地或直接地进行，然而在任何情况下使得前体固定地与膜片连接并且由此充分地实现声学耦合，也就是说，能够在足够的范围内传递声学能量。直接的耦合例如可以通过挤压配合、夹紧配合、例如通过拧紧或者通过粘合、焊接等来实现。间接的耦合在此仅仅意味着，在谐振体与膜片之间附加地设置一个另外的材料层、例如流体、例如凝胶或油、粘合材料、胶带或其他材料。所述另外的材料层特别是可以设置用于优化超声波转换器和膜片之间的声学耦合或者补偿不平整性。

通过本发明中提出的进一步特征可以实现本发明上述技术方案中所述的装置的有利的进一步方案和改进。

在根据本发明的环境传感装置的一个优选的实施方案中，前体通过保持装置固定在膜片上。保持装置可以机械弹性地构造，以便尽可能小地影响前体的振动。此外，保持装置确保了，已经在一个端侧上与膜片固定地连接、例如粘合的整个前体可以固定在膜片上。这种布置出于以下原因是有意义的，因为前体通常在环境传感装置的正常运行中不遭受损坏、即原则上在环境传感装置的整个使用寿命内可以被使用。因此，通过超声波转换器的可分离的构型、即基于其模块化的结构，能够实现转换器元件和/或后体以及可选地设置在所述转换器元件和后体之间的耦合元件或耦合元件在所述构件中的一个损坏时被更换，其中，前体可以与保持装置一起保留在膜片上、即不必更换整个环境传感装置。这考虑了下述状况，即转换器元件通常是超声波转换器的可能在环境传感装置的常规使用期间遭受损坏的构件。

在一个可能的实施方案中，保持装置例如通过突出部与前体一件式地构造，所述突出部突出于前体并且适用于将前体与膜片固定。取而代之地，保持装置可以是一个单独的构件，其中，前体与保持装置固定地连接，优选地其方式是，将前体粘合到或压入保持装置中、即保持装置的凹进部中。同样可以考虑用于使保持装置与前体固定连接的其他方法，例如在保持装置上的例如以保持夹或保持弹簧形式的附加的固定装置。根据材料，同样可以考虑使保持装置与前体焊接。为了保持尽可能低地影响前体的振动，一方面可以将保持装置装配在振动节点(λ/4)处，并且另一方面保持装置此外通过支承部件、例如通过弹性的支承环或这一类的部件相对于膜片弹性地支承，所述支承环可以布置在保持装置和膜片之间或者在保持装置与设置在膜片上的框架之间。

因为在使用压电陶瓷的转换器元件的情况下压电陶瓷仅仅承受小的拉应力，所以在根据本发明的环境传感装置的一个另外的优选的实施方案中，转换器元件和后体布置为相对于前体被预加应力。在此，所述预加应力可以这样实现，即至少转换器元件和后体布置为通过至少一个夹紧元件以压力相对于前体来预加应力。所述夹紧元件可以是螺栓或夹紧盘，利用所述螺栓或夹紧盘使后体和转换器元件相对于前体被预加应力、优选地通过布置在所述构件之间的耦合元件实现，以便最优地在所述构件之间传递声波转换器的振动并且必要时补偿不平整性。替代通过夹紧螺栓拧紧或者通过夹紧盘来预加应力，也可以考虑其他夹紧方法、例如借助弹簧片或这一类的元件来预加应力。超声波转换器的所述构型特别是使用在功率超声波中，因为在那里可以将高的机械应力作用于压电陶瓷的转换器元件。然而因为特别是拉应力可以导致损坏压电陶瓷，所以所述布置以压力来预加应力，从而超声波转换器可以不导致压电陶瓷断裂的情况下更强地承受负荷。

前述的耦合元件可以布置在前体和转换器元件之间和/或在转换器元件与后体之间，其中，所述耦合元件优选地由一种塑料、例如环氧化物、填充树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、一种金属、例如铝或黄铜、一种凝胶构成或者由其组合构成，以及由发泡材料、例如多种金属或塑料构成。所述组合例如是耦合元件，所述耦合元件由塑料盘或者也由金属盘构造，所述金属盘具有施加在其上的凝胶、胶带或可脱离的粘合材料。

对于传统的超声波转换器应用而言主要使用厚度振动器，因为在所述厚度振动器中可以足够高效地产生声波。厚度振动器通常包括多个元件，所述元件通常由金属、陶瓷、压电陶瓷或塑料制造。所述材料的共同之处是，所述材料不具有对于所述应用足够的材料阻尼。因此，在根据本发明的环境传感装置中进一步优选的是，所述环境传感装置还具有用于在通常弱阻尼的系统中阻尼谐振体的振动的阻尼机构。机械谐振系统的足够的阻尼是需要的，以便实现适用于环境传感的起振特性和振动衰减特性、补偿构件公差并且确保了多个单独转换器相互作用。因此在一个实施方案中，阻尼机构可以通过一个壳体来构造，在所述壳体中安置有振动阻尼材料、优选地基于硅的材料，所述振动阻尼材料以如下程度至少包围转换器元件和后体，如同通过由保持装置和前体构成的组合所允许的那样。在此，还可以使用多孔的硅酮泡沫。壳体可以固定在膜片上并且优选地完全覆盖超声波转换器。此外，后体可以设置有肋或其他突出的几何结构、例如榫舌或翼这一类的几何结构，从而在超声波转换器振动并且因此谐振体振动时阻尼材料被压缩并且后体的振动通过振动阻尼材料来阻尼。进一步优选地，后体的设置有肋或其他突出的几何结构的部分以振动阻尼材料来浇铸成型。

示例性地，对于前体可以选择塑料材料或橡胶材料，其中，后体还可以由金属、例如铝、铁皮、钢或黄铜制造。合适材料的选择可以通过关于环境传感装置的要达到的接收灵敏度或发射信号强度的限制或预定来确定。然而特别是也可以考虑其他的环境影响、例如环境温度或者例如由晃动引起的机械负荷，以便确定适合的材料。此外，最大的装配深度可以确定材料的选择。

这样制造的谐振体尤其适用于所有车辆或运动的通常用于环境传感的机器。本发明特别是可以应用于下述环境传感器中，出于泊车辅助和/或避免碰撞的目的，所述环境传感器例如可以设置在车辆的前保险杠和/或后保险杠中。在此，典型地使用超声波转换器，其不仅可以发射超声波而且可以接收超声波。然而也可以设置，超声波转换器仅仅用作接收器或者仅仅用作发射装置。这特别是下述情况，即在与车辆技术相关的领域、驱动电子设备和运行电子设备中、在特别是用于制造、医院、疗养院、物流领域等中的运输机器人的机器人制造技术领域以及在农业机械和工程机械的制造中。

此外根据本发明设置一种机动车，其具有外壳和前述的环境传感装置，其中，机动车的外壳通过保险杠、侧视镜、装饰条、前照灯、尾灯或车门区域或这一类部件的外壳构造，其中，超声波转换器、即转换器元件和谐振体隐藏地布置在所述外壳的后面。原则上，根据本发明的环境传感装置可以布置在机动车的任何位置上，在所述任何位置上在所述机动车的外壳的后面存在足够的装配空间。在此，环境传感装置特别是可以装配在超声波系统中，所述超声波系统包括一组超声波传感装置，其中，至少一个、优选地所有超声波传感装置包括环境传感装置的前述的特征。超声波系统例如可以设置用于检测机动车的局部周围环境。例如，可以将在前部区域中用于检测前侧的车辆周围环境的超声波传感装置和/或在侧区域中用于检测车辆的侧区域的超声波传感装置和/或在尾部区域中用于检测车辆的后方的周围环境的超声波传感装置分别配置给一个所述的超声波系统。在此，典型地在保险杠中装配四至六个超声波传感装置，其中，仅仅最多四个超声波传感装置装配有大致相同的观测方向。为了特别是也检测车辆附近的区域，超声波传感装置此外在前保险杠中这样定位，以使得超声波传感装置向左和向右具有其检测区域。附加地或可替换地，超声波传感装置在后保险杠中也可以这样定位，以使得所述超声波传感装置检测在机动车附近左边和右边的区域。此外，超声波传感装置也具有配置给相应组的控制装置和信号处理装置。为了检测车辆的侧区域，不仅可以使用侧面地在前保险杠和后保险杠中装配的超声波传感装置，而且可以使用这种装配在侧视镜中或者在车门区段中的超声波传感装置。

在根据现有技术的机动车环境传感装置中，大体上主要公知了下述的超声波转换器构型，其中，超声波转换器完全与保险杠或这一类的部件固定地粘合。因此，在无过度的花费、例如粘合位置的无残留清洁的情况下对所述超声波转换器在产生损坏、例如压电陶瓷转换器元件损坏时进行更换是不可能的。

利用本发明可能的是，在超声波转换器的所述损坏的情况下仅仅更换损坏的构件，而不需要必须使保险杠与整个超声波转换器脱离并且必须装配新的超声波转换器以替代损坏的超声波转换器。超声波转换器的待更换的部件可以作为备用件、例如以由转换器元件、后体和壳体构成的组合来提供，所述待更换的部件在拆卸被损坏的环境传感装置之后可以简单地被更换并且可以利用保持装置相对于还存在的前体被简单地预加应力。以所述方式实现无问题地并且成本低廉地更换环境传感装置的损坏的部件。

附图说明

在附图中示出并且在下面的说明中详细地说明本发明的实施方式。附图中：

图1示出根据本发明的环境传感装置的优选的第一实施方式的原理结构的纵截面图；

图2示出根据本发明的环境传感装置的优选的第二实施方式的原理结构的纵截面图；

图3示出根据现有技术的超声波转换器的原理结构的纵截面图。

具体实施方式

图1以侧向横截面图示出根据本发明的优选的第一实施方式的环境传感装置1。环境传感装置1包括超声波转换器11和膜片12，其中，超声波转换器11原则上由前体111、压电转换器元件112和后体113的连接以此顺序地构造。在转换器元件112与前体111之间布置有以塑料盘形式的耦合元件114。在所述实施方式中，转换器元件112、后体113以及耦合元件114是环形元件，所述环形元件具有圆形的外直径并且在中心具有圆形的空槽。在此，压电转换器元件112的触点通过将第一极安置在转换器元件112的第一侧面上并且通过将第二极安置在与第一侧面对置的侧面上来实现，其中，这两个极通过钎焊连接或这一类的连接与转换器元件112连接。这两个极与环境传感装置1的相应的电子装置连接。出于简化示图的原因，在转换器元件112的每一侧上用于压电转换器元件112的功能所需的触点在图2中未示出。

转换器元件112、后体113以及耦合元件114以此顺序通过夹紧螺栓4相对于前体111被预加应力并且由此以模块化的构造方式固定在所述前体上，所述夹紧螺栓延伸穿过相应的在中心的空槽。前体111具有以盘状的凸起部形式的保持装置1112，所述凸起部从其朝向耦合元件114的端部向外延伸。保持装置1112通过粘合、焊接或者一类的连接固定在固定盘3上，其中，固定盘3在横截面上具有U型，并且保持装置1112固定在U型的一个端部31上。取而代之地，固定盘3在横截面上也可以具有S型，其中，保持装置1112则固定在S型的一个端部上。在U型的另一各端部32上设置凸起部或卡锁凸耳，阻尼机构8的壳体81卡锁在所述凸起部或卡锁凸耳上，其中，卡锁凸耳与在壳体81的外侧上的槽配合。将振动阻尼的硅酮泡沫82填充壳体81，所述硅酮泡沫包围转换器元件112、后体113、耦合元件114、夹紧螺栓4的暴露的端部、前体111的保持装置1112以及固定盘3的端部31。硅酮泡沫82可以在阴模的意义下已经预先施加到壳体81中，然而也可以在卡锁所述壳体81之后随后才注入到壳体81中，从而所述构件完全被压力注塑包封。出于后者所述的目的，壳体81可以具有用于注入硅酮泡沫82的注入口(未示出)。

前体111以朝向膜片12的也称为端部区段1111或端部区域1111的端侧1111与膜片12耦合。这意味着，在所述实施方式中，端侧1111构成与膜片12的接触面。前体111与膜片12之间的耦合直接通过端侧1111和膜片12之间的粘合、焊接等来实现。取而代之地，在端侧1111和膜片12之间可以存在机械耦合，其例如通过将前体111在膜片12中拧紧或夹紧来实现。在所述实施方式中，膜片12在端侧1111和膜片12之间的接触区域中比在接触区域之外更薄地构造，从而前体111在接触区域中至少部分地沉入膜片12中的凹进部121中。这具有的优点是，一方面环境传感装置1可以足够灵敏地构造用于接收超声波或者可以发射足够强的超声波，并且另一方面在水平方向上处于膜片12中的声波部分地通过阻抗跃变来反射并且因此较少地产生干扰。此外，通过所述凹进部可以实现在装配时使前体111准确地定位并且实现了转换器元件112的减小的构造深度。

在图1所示的优选的第一实施方式中，整个超声波转换器11构造为旋转对称的，这意味着，不仅前体111的横截面、转换器元件112的横截面、后体113的横截面而且耦合元件114的横截面构造为圆形。在一个优选的实施方案中，前体111的直径小于其余构件的直径。取而代之地，所述构件中的一个的横截面或所有的所述构件的横截面也可以具有椭圆形、矩形、特别是方形或具有圆角的矩形形状、或者由前述几何形状构成的组合。相应地，前体111的保持装置1112同样具有圆形，因此在所述实施方式中，保持装置1112采用盘的形状。在一个优选的实施方式中，保持装置1112非环绕地构造，而是仅仅部分地、即仅仅在确定的位置上构造在前体111的外周上。由此可以节省前体111的重量和材料以及实现更好的解耦，因为所述部分地构造的保持装置与环绕的保持装置1112相比更有弹性。膜片12的凹进部121相应于前体111的端侧1111的横截面形状。在优选的第一实施方式中，谐振体111，113由前体111和后体113构造，所述前体由金属和/或聚合物构成，所述后体由金属和/或聚合物构成。

此外如图1中所示地，优选的第一实施方式的超声波转换器11构成λ/2振动器，其中，前体111与膜片12一起以具有λ/4波长的谐振来振动，其中，剩余的结构、即由转换器元件112、后体113和耦合元件114构成的组合同样以具有λ/4波长的谐振来振动。因此，保持装置1112精确地布置在λ/2振动器的中心、即在λ/4处，以便确保了保持装置1112处于振动的节点中，因为在所述节点中振动消失并且由此保持装置1112不影响振动。

图2以侧向横截面图示出根据本发明的优选的第二实施方式的环境传感装置2。环境传感装置2包括超声波转换器21和膜片22，其中，超声波转换器21原则上由前体211、压电转换器元件212和后体213的连接以此顺序地构造。在转换器元件212与前体211之间布置有以塑料盘形式的耦合元件214，以及作为耦合元件214的一部分的、可选地施加在所述耦合元件上的由凝胶、胶带或可容易脱离的粘合剂。在所述实施方式中，转换器元件212、后体213以及耦合元件214同样是环形的元件，所述环形的元件具有圆形的外直径并且在中心具有圆形的空槽。在此，压电转换器元件112的触点通过将第一极安置在转换器元件212的第一侧面上并且通过将第二极安置在与第一侧面对置的侧面上来实现，其中，这两个极通过钎焊连接或这一类的连接与转换器元件212连接。这两个极与环境传感装置2的相应的电子装置连接。出于简化示图的原因，在转换器元件212的每一侧上用于压电转换器元件212的功能所需的触点在图1中未示出。

转换器元件212、后体213以及耦合元件214以此顺序插到前体211的棒状的凸出部2111上，所述凸出部延伸穿过相应的在中心的空槽。在凸出部2111的暴露的端部上设置一个槽2112，夹紧环5布置在所述槽中，转换器元件212、后体213以及耦合元件214利用所述夹紧环相对于前体111来预加应力并且由此以模块化的构造形式固定在所述前体上。前体111在凸出部2111之前的凸肩处被压入单独的以环形盘形式的保持装置61中。保持装置61通过环形的弹性的支承盘62通过粘合来固定在固定衬套63上，其中，固定衬套63在横截面上具有L型，并且保持装置61固定在L型的长的端部上。环绕固定衬套63地设置具有卡锁凸耳71的卡锁衬套7，阻尼机构8的壳体81卡锁在所述卡锁凸耳上，为此，卡锁凸耳71与在壳体81的外侧上的槽配合。壳体81例如以振动阻尼的硅酮泡沫82来填充，所述硅酮泡沫从上方起包围前体211的暴露的端部、夹紧环5、转换器元件212、后体213、耦合元件214、耦合层215、保持装置61、支承盘62以及固定衬套63。硅酮泡沫82可以在阴模的意义下已经预先施加到壳体81中，然而也可以在卡锁壳体81之后随后才注入到壳体81中，从而所述构件被压力注塑包封。出于后者所述的目的，壳体81可以具有用于注入硅酮泡沫82的注入口。

前体211以朝向膜片22的也称作端部区段2111或端部区域2111的端侧2111与膜片22耦合。这意味着，在所述实施方式中，端侧2111构成与膜片22的接触面。前体211与膜片22之间的耦合直接通过端侧2111与膜片22之间的粘合、焊接或这一类的连接来实现。取而代之地，在端侧2111和膜片22之间可以存在机械耦合，其例如通过前体211在膜片22中拧紧或夹紧来实现。在优选的第二实施方式中与在优选的第一实施方式中类似地，膜片22在端侧2111和膜片22之间的接触区域中比在接触区域之外更薄地构造，从而前体211在接触区域中至少部分地沉入膜片22中的凹进部221中。这具有的优点是，一方面环境传感装置2可以足够灵敏地构造用于接收超声波或者可以发射足够强的超声波，并且另一方面膜片22在接触区域之外可以构造为足够厚的。

在所述优选的第二实施方式中，整个超声波转换器21构造为旋转对称的，这意味着，不仅前体211的横截面、转换器元件212的横截面、后体213的横截面而且耦合元件214的横截面构造为圆形。取而代之地，所述构件中的一个的横截面或所有的所述构件的横截面也可以具有椭圆形、矩形、特别是方形或具有圆角的矩形形状、或者由前述几何形状构成的组合。相应地，保持装置61同样具有圆形，因此在所述实施方式中，保持装置61采用盘的形状。膜片22的凹进部221相应于前体211的端侧2111的横截面形状。在优选的第二实施方式中，谐振体211，213由前体211和后体213构造，所述前体和后体由作为材料的玻璃纤维填充的环氧树脂构成。

与图1中所示的优选的第一实施方式类似地，优选的第二实施方式的超声波转换器21构成λ/2振动器，其中，前体211与膜片22一起以具有λ/4波长的谐振来振动，其中，剩余的结构、即由转换器元件212、后体213和耦合元件214构成的组合同样以具有λ/4波长的谐振来振动。因此，保持装置2112精确地布置在λ/2振动器的中心、即在λ/4处，以便确保了保持装置2112处于振动的节点中，因为在所述节点中振动消失并且由此保持装置2112不影响振动。

本发明不局限于在此所述的实施方式和其中得知的方面。更确切地说，在由本发明给出的范围内能够实现大量变体，所述大量变体处于本领域技术人员的能力范围内。

Claims (10)

1.一种用于发送和/或接收超声波信号的环境传感装置(1；2)，其具有：

超声波转换器(11；21)，所述超声波转换器具有至少一个转换器元件(112；212)和至少一个谐振体(111，113；211，213)，所述至少一个谐振体具有前体(111；211)和后体(113；213)；

用于传递声波的膜片(12；22)，所述膜片与所述前体(111；211)的端侧(1111；2111)耦合，其中，

所述前体(111；211)、所述转换器元件(112；212)和所述后体(113；213)可分离地彼此连接，并且

所述前体(111；211)固定在所述膜片(12；22)上；

其中所述前体(111；211)通过保持装置(1112；61)固定在所述膜片(12；22)上，其中所述超声波转换器(11；21)和膜片(12；22)一起构成λ/2振动器，其中所述保持装置(1112；61)布置在所述λ/2振动器的中心。

2.根据权利要求1所述的环境传感装置(1)，其中，所述保持装置(1112)与所述前体(111)一件式地构造。

3.根据权利要求1所述的环境传感装置(2)，其中，优选地通过将所述前体(211)粘合到或压入所述保持装置(61)中来将所述前体(211)与所述保持装置(61)连接。

4.根据权利要求2或3所述的环境传感装置(2)，其中，所述保持装置(61)相对于所述膜片(22)通过支承部件(62)弹性地支承。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的环境传感装置(1；2)，其中，所述转换器元件(112；212)和所述后体(113；213)布置为相对于所述前体(111；211)被预加应力。

6.根据权利要求5所述的环境传感装置(1；2)，其中，至少所述转换器元件(112；212)和所述后体(113；213)布置为通过至少一个夹紧元件(4；5)以压力相对于所述前体(111；211)来预加应力，其中，所述夹紧元件(4；5)是螺栓(4)或夹紧盘(5)。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的环境传感装置(1；2)，其中，所述环境传感装置(1；2)还具有用于阻尼所述谐振体(111，113；211，213)的振动的阻尼机构(8)，其中，所述阻尼机构(8)通过一壳体(81)构造，在所述壳体中安置有振动阻尼材料(82)，所述振动阻尼材料至少包围所述转换器元件(112；212)和所述后体(113；213)。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的环境传感装置(1；2)，其中，在所述前体(113；213)和所述转换器元件(112；212)之间和/或在所述转换器元件(112；212)和所述后体(113；213)之间布置一耦合元件(114；214，215)，其中，所述耦合元件(114；214，215)由塑料、凝胶、金属、胶带或上述要素的组合构成。

9.一种机动车，其具有外壳和至少一个根据前述权利要求中任一项所述的环境传感装置(1；2)，其中，所述环境传感装置(1；2)的膜片(12；22)通过机动车的外壳(12；22)构造，其中，所述超声波转换器(11；21)隐藏地布置在所述外壳(12；22)的后面。

10.根据权利要求9所述的机动车，所述机动车的外壳(12；22)包括保险杠、侧视镜、装饰条、前照灯、尾灯或车门区域的外壳。