DE102016200657A1

DE102016200657A1 - Transducer array

Info

Publication number: DE102016200657A1
Application number: DE102016200657.6A
Authority: DE
Inventors: Bernd Scheufele; Guenter Gerlach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-07-20
Also published as: EP3405945A1; CN108475501A; WO2017125202A1; KR20180104000A; CN108475501B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schallwandleranordnung (100), mit mehreren, mit einem gemeinsamen Befestigungselement (20) verbundenen Wandlerelementen (10), wobei das Wandlerelement (10) wenigstens ein mit einem Trägerelement (11) wirkverbunden angeordnetes Piezoelement (15) aufweist, und wobei das Trägerelement (11) mit dem Befestigungselement (20) verbunden ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Befestigungselement (20) aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 350 × 103 N/mm2, vorzugsweise etwa 400 × 103 N/mm2 und einer Dichte von mehr als 2,5g/cm3 besteht.The invention relates to a sound transducer arrangement (100) having a plurality of transducer elements (10) connected to a common fastening element (20), wherein the transducer element (10) has at least one piezo element (15) operatively connected to a carrier element (11), and wherein Carrier element (11) is connected to the fastening element (20). According to the invention, it is provided that the fastening element (20) consists of a material having a modulus of elasticity of more than 350 × 10 3 N / mm 2, preferably about 400 × 10 3 N / mm 2 and a density of more than 2.5 g / cm 3.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Schallwandleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE 10 2010 062 990 A1 der Anmelderin bekannt ist. Bei der bekannten Schallwandleranordnung sind mehrere Wandlerelemente, die jeweils wenigstens ein Piezoelement aufweisen, beispielhaft parallel in geringem Abstand auf einer Befestigungsfläche bzw. einem Befestigungselement angeordnet. Die Verbindung zwischen den einzelnen Wandlerelementen und der Befestigungsfläche kann über eine stoffschlüssige Verbindung oder über eine mechanische Verbindung erfolgen. Die einzelnen insbesondere identisch ausgebildeten Wandlerelemente weisen jeweils ein Trägerelement mit beispielsweise U-förmigem Querschnitt auf, wobei die beiden Schenkel des Trägerelements mit der Befestigungsfläche verbunden sind. Darüber hinaus weisen die Wandlerelemente eine schallwirksame Fläche auf, die im Zusammenhang mit den in Wirkverbindung zu den schallwirksamen Flächen angeordneten Piezoelementen dazu dient, die Wandlerelemente als Senderelemente oder als Empfangselemente betreiben zu können. Insbesondere findet eine derartige Schallwandleranordnung Verwendung als Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems in einem Fahrzeug, insbesondere zur Abstandsmessung des Fahrzeugs zu Objekten, welche beispielsweise bei einem Einparkvorgang relevant sind. Einzelheiten bezüglich der Befestigungsfläche, auf der die Wandlerelemente angeordnet sind sowie der elektrischen Kontaktierung der Wandlerelemente sind der genannten Schrift nicht zu entnehmen.The invention relates to a transducer assembly according to the preamble of claim 1, as shown in DE 10 2010 062 990 A1 the applicant is known. In the known sound transducer arrangement a plurality of transducer elements, each having at least one piezoelectric element, for example, arranged in parallel at a small distance on a mounting surface or a fastener. The connection between the individual transducer elements and the mounting surface can be made via a cohesive connection or via a mechanical connection. The individual, in particular identically designed, transducer elements each have a carrier element with, for example, a U-shaped cross-section, the two limbs of the carrier element being connected to the attachment surface. In addition, the transducer elements have a sound-effective surface which, in conjunction with the piezoelectric elements arranged in operative connection with the sound-active surfaces, serves to be able to operate the transducer elements as transmitter elements or as receiver elements. In particular, such a sound transducer arrangement is used as part of a driver assistance system in a vehicle, in particular for distance measurement of the vehicle to objects which are relevant, for example, during a parking operation. Details regarding the mounting surface on which the transducer elements are arranged as well as the electrical contacting of the transducer elements are not to be found in the cited document.

Eine soweit bekannte Schallwandleranordnung soll insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen möglichst kompakt aufgebaut sein, d.h. eine möglichst geringe Grundfläche und eine möglichst geringe Bauhöhe aufweisen, damit sie insbesondere im Bereich des Stoßfängers problemlos eingebaut werden kann. Daraus resultiert der Wunsch, eine möglichst dünne Befestigungsfläche bzw. ein entsprechend dünnes Befestigungselement zu verwenden, um die Bauhöhe der Schallwandleranordnung möglichst gering zu halten. Ebenso soll die Grundfläche der Befestigungsfläche möglichst klein sein, um den Querschnitt der Schallwandleranordnung ebenfalls möglichst klein gestalten zu können. A far known sound transducer arrangement should be constructed as compact as possible, in particular when used in motor vehicles, i. have the smallest possible footprint and the lowest possible height so that they can be easily installed, especially in the bumper area. This results in the desire to use a thin mounting surface or a correspondingly thin fastener to keep the height of the transducer assembly as low as possible. Likewise, the base surface of the mounting surface should be as small as possible in order to make the cross-section of the transducer assembly as small as possible.

Für die fehlerfreie Funktion eines Wandlerelements als Sender- bzw. Empfangselement ist es wesentlich, dass sich die einzelnen Wandlerelemente gegenseitig akustisch bzw. schwingungstechnisch möglichst nicht beeinflussen. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Wandlerelemente im Bereich der Befestigungsfläche bzw. des Befestigungselements möglichst starr mit diesem verbunden sind. Dabei ist es wesentlich, dass nicht nur ein eingespanntes Wandlerelement ein Eigenschwingverhalten aufweist, sondern auch das Befestigungselement. Hierbei treten eigene Resonanzen des Befestigungselements und Vielfache hierzu im Frequenzbereich auf. Treten diese eigene Resonanzen mit entsprechender Amplitudenhöhe im Bereich der Betriebsfrequenz der Wandlerelemente, z.B. im Bereich von 48 kHz auf, dann führt dies zu einem erheblichen Übersprechen bzw. einer Beeinflussung zwischen den einzelnen Wandlerelementen und somit zu sogenannten unerwünschten Nebenkeulen mit damit verbundenen Mehrdeutigkeiten bei einer Objekterkennung. For the correct functioning of a transducer element as a transmitter or receiver element, it is essential that the individual transducer elements do not influence each other as acoustically or vibrationally as possible. In addition, it is important that the transducer elements are connected in the region of the mounting surface or the fastener as rigid as possible with this. It is essential that not only a clamped transducer element has a natural vibration, but also the fastener. Here occur own resonances of the fastener and multiples this in the frequency domain. If these separate resonances with a corresponding amplitude level occur in the range of the operating frequency of the transducer elements, e.g. in the range of 48 kHz, this leads to a considerable crosstalk or an influence between the individual transducer elements and thus to so-called unwanted side lobes with associated ambiguities in an object detection.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schallwandleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die gegenseitige Beeinflussung zwischen den Wandlerelementen bei deren Betrieb möglichst gering ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schallwandleranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a sound transducer assembly according to the preamble of claim 1 such that the mutual influence between the transducer elements in their operation is minimized. This object is achieved in a transducer assembly with the features of claim 1.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass die Frequenzlage als auch die Amplituden der Eigenfrequenzen des Befestigungselements durch dessen Geometrie, d.h. durch dessen Länge, Breite und Dicke und weiterhin wesentlich durch die Größe des Elastizitätsmoduls und die Dichte des Materials des Befestigungselements bestimmt werden. Wie eingangs im Abschnitt „Stand der Technik“ erläutert, ist die geometrische Dimensionierung eines derartigen Befestigungselements lediglich in sehr geringen Grenzen möglich, da die Schallwandleranordnung beispielsweise eine maximale Größe bzw. Bauhöhe aufweisen soll. Weiterhin nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass ein derartiges Befestigungselement ein optimales Eigenschwingungsverhalten aufweist, d.h. sehr steif ist, wenn das Befestigungselement möglichst dick mit großem Elastizitätsmodul und großer Dichte bei gleichzeitig gewünschter kleiner Länge und Breite ausgebildet ist. Diese genannten Erkenntnisse führen zu einer Schallwandleranordnung gemäß des Anspruchs 1, bei der in vorteilhafter Weise ein optimiertes Eigenschwingungsverhalten erzielt werden kann, wenn das Befestigungselement aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 350 × 10³ N/mm², vorzugsweise etwa 400 × 10³ N/mm² und einer Dichte von mehr als 2,5g/cm³ besteht. Eine derartige Dimensionierung bzw. Verwendung eines derartigen Materials vorausgesetzt, lässt sich eine Schallwandleranordnung ausbilden, bei der eine erforderliche Übersprechdämpfung zwischen den einzelnen Wandlerelementen im Bereich von 20dB und mehr erreicht werden kann, wenn die Dicke des Befestigungselements mindestens 5mm aufweist. Hierbei hängt die Dimensionierung (Dicke) des Befestigungselements insbesondere von der Wahl des verwendeten Materials für das Befestigungselement ab.The invention is based on the idea that the frequency position as well as the amplitudes of the natural frequencies of the fastener are determined by its geometry, ie by its length, width and thickness and further substantially by the size of the modulus of elasticity and the density of the material of the fastener. As explained at the beginning in the section "prior art", the geometric dimensioning of such a fastening element is only possible within very narrow limits, since the sound transducer arrangement should have, for example, a maximum size or overall height. Furthermore, the invention uses the knowledge that such a fastener has an optimal natural vibration behavior, that is very stiff, when the fastener is formed as thick as possible with high modulus and high density at the same time desired small length and width. These cited findings lead to a transducer assembly according to claim 1, in which an optimized natural vibration behavior can be achieved in an advantageous manner, when the fastener of a material having a modulus of elasticity of more than 350 × 10 ³ N / mm ² , preferably about 400 × 10 ³ N / mm ² and a density of more than 2.5 g / cm ³ . Given such a dimensioning or use of such a material, a sound transducer arrangement can be formed in which a required crosstalk attenuation between the individual transducer elements in the range of 20 dB and more can be achieved if the thickness of the fastening element has at least 5 mm. This depends on the Dimensioning (thickness) of the fastener in particular on the choice of the material used for the fastener.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schallwandleranordnung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the sound transducer arrangement according to the invention are listed in the subclaims.

Um einerseits eine möglichst geringe Bauhöhe der Schallwandleranordnung erzielen zu können, und andererseits die Herstellung des Befestigungselements möglichst einfach zu gestalten und eine möglichst große Fläche des Befestigungselements zur Anordnung der Wandlerelemente zur Verfügung stellen zu können, ist es vorgesehen, dass das Befestigungselement in Form einer Platte, vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 3mm und 6mm, je nach Wahl des verwendeten Materials, ausgebildet ist. On the one hand to achieve the lowest possible height of the transducer assembly, and on the other hand to make the production of the fastener as simple as possible and to provide the largest possible area of the fastener for the arrangement of the transducer elements available, it is provided that the fastener in the form of a plate , preferably with a thickness between 3mm and 6mm, depending on the choice of material used, is formed.

Als Material für das Befestigungselement kommt beispielsweise eine technische Keramik, insbesondere Aluminiumoxid, in Frage. Eine derartige technische Keramik erfüllt sowohl die Anforderung der erfindungsgemäß vorgesehenen relativ hohen Dichte als auch eines hohen Elastizitätsmoduls. As a material for the fastener, for example, a technical ceramics, in particular alumina, in question. Such a technical ceramic fulfills both the requirement of the inventively provided relatively high density and a high modulus of elasticity.

Insbesondere für den Fall, dass das Befestigungselement nicht nur der mechanischen Befestigung bzw. Kopplung der Wandlerelemente dient sondern auch der elektrischen Kontaktierung von Wandlerelementen oder/und mit dem Befestigungselement in Wirkverbindung angeordneten anderen elektronischen Bauteilen, ist es von Vorteil, wenn das Material des Befestigungselements Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, aufweist.In particular, in the event that the fastener is not only the mechanical attachment or coupling of the transducer elements but also the electrical contacting of transducer elements and / or with the fastener operatively connected to other electronic components, it is advantageous if the material of the fastener metal , in particular aluminum or steel.

Für den Fall, dass das Befestigungselement aus einer technischen Keramik besteht, kann es zur Ausbildung der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit vorgesehen sein, dass das Befestigungselement zumindest auf der den Wandlerelementen zugewandten Seite mit einer vorzugsweise vollflächigen Metallisierungsschicht versehen ist.In the event that the fastening element consists of a technical ceramic, it may be provided to form the desired electrical conductivity, that the fastening element is provided at least on the side facing the transducer elements with a preferably full-surface metallization.

In konkreter bevorzugter Ausgestaltung einer derartigen Metallisierungsschicht weist diese typischerweise eine Dicke zwischen 8µm und 20µm und einen elektrischen Flächenwiderstand von etwa 0,015Ω auf. In a concrete preferred embodiment of such a metallization layer, this typically has a thickness of between 8 μm and 20 μm and an electrical surface resistance of approximately 0.015Ω.

Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass ein derartiges Befestigungselement nicht nur aus einem einzigen Material, beispielsweise aus einer technischen Keramik oder aus einem Metall bestehen kann, sondern auch in Art eines Sandwiches aus übereinander angeordneten einzelnen Schichten aus den angesprochenen Materialien. So ist es beispielsweise denkbar, einen Sandwichaufbau aus einem Kern aus technischer Keramik vorzusehen, der beidseitig mit einer metallischen Schicht bzw. einem Metallplättchen überdeckt ist.It should be expressly understood that such a fastener may not only consist of a single material, such as a technical ceramics or of a metal, but also in the manner of a sandwich of superposed individual layers of the mentioned materials. So it is conceivable, for example, to provide a sandwich construction of a core of technical ceramics, which is covered on both sides with a metallic layer or a metal plate.

Es kann auch vorgesehen sein, dass das Befestigungselement nicht nur der Anordnung von Wandlerelementen dient, sondern gleichzeitig auch von elektronischen Bauteilen, um die von den Piezoelementen erzeugten elektrischen Spannungen auswerten oder die Piezoelemente elektrisch ansteuern zu können. Dabei lässt sich eine besonders kompakte bzw. vorteilhafte Anordnung derartiger Bauteile auf der den Wandlerelementen abgewandten Seite des Befestigungselements erzielen.It can also be provided that the fastening element not only serves the arrangement of transducer elements, but at the same time also of electronic components in order to evaluate the electrical voltages generated by the piezoelectric elements or to be able to electrically actuate the piezoelectric elements. In this case, a particularly compact or advantageous arrangement of such components on the side facing away from the transducer elements of the fastener can be achieved.

Um eine elektrische Kontaktierung bzw. Verbindung zwischen den beiden Seiten des Befestigungselements auszubilden ist es dabei vorteilhaft, dass das Befestigungselement auf der den Wandlerelementen abgewandten Seite mit einer vorzugsweise vollflächigen Metallisierungsschicht versehen ist, und dass die beiden Seiten des Befestigungselements mit einer an einer Seitenfläche des Befestigungselements angeordneten weiteren Metallisierungsschicht, oder mittels eines Verbindungselements, insbesondere in Form einer Flexfolie, oder mittels in dem Befestigungselement angeordneter Durchkontaktierungen elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Auch ist es möglich, das Befestigungselement vollständig aus Metall auszubilden. Unter einer Flexfolie im Sinne der Erfindung wird ein flexibles Trägermaterial verstanden, auf das wenigstens eine Metallisierung, zum Beispiel in Form von Leiterbahnen o.ä., aufgebracht ist.To form an electrical contact or connection between the two sides of the fastening element, it is advantageous that the fastening element is provided on the side facing away from the transducer elements with a preferably full-surface metallization, and that the two sides of the fastener with a on a side surface of the fastener arranged further metallization, or by means of a connecting element, in particular in the form of a flex foil, or electrically conductively connected to each other by means arranged in the fastener through-contacts. It is also possible to form the fastener completely made of metal. In the context of the invention, a flexible film is understood to mean a flexible carrier material to which at least one metallization, for example in the form of printed conductors or the like, is applied.

Zur elektrischen Kontaktierung der Wandlerelemente mit dem Befestigungselement ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Trägerelement, an dem das Piezoelement befestigt ist, mittels eines Leitklebers mit dem Befestigungselement verbunden ist. Als Leitkleber kommt sowohl ein isotroper als auch ein anisotroper Leitkleber in Frage. Auf eine hohe Haftfestigkeit der Klebeverbindung ist zu achten. Durch Plasmabehandlung oder Beizen der Klebepartner (Wandlerelemente und Befestigungselement) wird die Haftfestigkeit der Klebeverbindung deutlich erhöht und die Einspannung der Wandlerelemente dadurch entsprechend fest. Durch eine geringe Schichtdicke des Leitklebers sowie eine entsprechende Füllmenge der leitfähigen Partikel sind die eingebrachten Elastizitäten vernachlässigbar. For electrical contacting of the transducer elements with the fastening element, it is preferably provided that the carrier element, to which the piezoelectric element is attached, is connected to the fastening element by means of a conductive adhesive. As a conductive adhesive is both an isotropic and an anisotropic conductive adhesive in question. On a high adhesive strength of the adhesive bond is to pay attention. By plasma treatment or pickling of the adhesive partners (transducer elements and fastener), the adhesive strength of the adhesive joint is significantly increased and the clamping of the transducer elements characterized accordingly firmly. Due to a small layer thickness of the conductive adhesive and a corresponding filling amount of the conductive particles, the introduced elasticities are negligible.

Wie oben bereits erläutert, können derartige Wandlerelemente sowohl als Senderelemente als auch als Empfangselemente betrieben bzw. angesteuert werden. Darüber hinaus ist es auch bekannt, eine derartige Schallwandleranordnung derart auszubilden, dass sowohl Senderelemente als auch Empfangselemente vorgesehen sind. Insbesondere für den Fall, dass die Schallwandleranordnung sowohl Senderelemente als auch Empfangselemente aufweist, kann eine optimierte akustische Entkopplung zwischen den als Senderelementen und den als Empfangselementen wirkenden Wandlerelementen dadurch ausgebildet werden, dass das Befestigungselement wenigstens zwei Teilelemente aufweist, ein erstes Teilelement, das eine insbesondere eine geschlossene Kontur aufweisende Ausnehmung hat, und ein zweites Teilelement, das unter Ausbildung eines Spalts innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist, wobei der Spalt zumindest bereichsweise mit einem Elastomer ausgefüllt ist, und wobei auf jedem der Teilelemente wenigstens zwei Wandlerelemente angeordnet sind. Dabei sind auf dem einen Teilelement beispielsweise die als Senderelemente wirkenden Wandlerelemente angeordnet und auf dem anderen Teilelement die als Empfangselemente wirkenden Wandlerelemente. Durch das vorzugsweise einen geringen Elastizitätsmodul aufweisende Elastomer wird eine mechanische bzw. akustische Entkopplung zwischen den beiden Teilelementen des Befestigungselements erzielt. Dabei kann der Spalt entweder vollständig von dem Elastomer ausgefüllt sein oder lediglich punktuell. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ausfüllung des Spalts im Injection Molded Verfahren oder im Vergussverfahren erfolgt.As already explained above, such transducer elements can be operated and / or driven both as transmitter elements and as receiver elements. Moreover, it is also known to form such a sound transducer arrangement such that both transmitter elements and receiver elements are provided. In particular for the case that the sound transducer arrangement both transmitter elements and receiving elements an optimized acoustic decoupling between acting as transmitter elements and the receiving elements acting as transducer elements can be characterized in that the fastening element comprises at least two sub-elements, a first sub-element, which has a particular contour having a closed contour, and a second sub-element under Forming a gap is disposed within the recess, wherein the gap is at least partially filled with an elastomer, and wherein on each of the sub-elements at least two transducer elements are arranged. In this case, for example, the transducer elements acting as transmitter elements are arranged on one subelement and the transducer elements acting as receiving elements are arranged on the other subelement. By preferably having a low modulus of elasticity elastomer, a mechanical or acoustic decoupling between the two sub-elements of the fastener is achieved. In this case, the gap can either be completely filled by the elastomer or only selectively. It can also be provided that the filling of the gap takes place in the injection molded method or in the casting process.

Eine Optimierung bzw. Verbesserung der Richtcharakteristik der Senderwellen der als Senderelemente wirkenden Wandlerelemente lässt sich erzielen, wenn die Wandlerelemente einen U-förmigen Querschnitt mit einer rechteckförmigen schallwirksamen Fläche aufweisen, wobei die Längsachsen der schallwirksamen Flächen der als Senderelemente wirkenden Wandlerelemente um 90° gedreht zur Längsachse zumindest einiger der als Empfangselemente wirkenden schallwirksamen Flächen der Wandlerelemente angeordnet sind. An optimization or improvement of the directional characteristic of the transmitter waves acting as transmitter elements transducer elements can be achieved if the transducer elements have a U-shaped cross-section with a rectangular sound-effective surface, the longitudinal axes of the sound effective surfaces acting as transmitter elements transducer elements rotated by 90 ° to the longitudinal axis at least some of the effective as receiving elements sound-effective surfaces of the transducer elements are arranged.

Als weitere Dämpfungsmaßnahme bzw. Maßnahme zur akustischen Entkopplung kann es vorgesehen sein, dass im Bereich der Wandlerelemente und/oder zwischen den Wandlerelementen vorhandene Zwischenräume mit einer Dämpfungsmasse ausgefüllt sind. Eine derartige Dämpfungsmasse besteht beispielsweise aus Fermasil oder einer anderen vorzugsweise elastomeren Dämpfungsmasse.As a further damping measure or measure for the acoustic decoupling, it can be provided that in the region of the transducer elements and / or between the transducer elements existing gaps are filled with a damping mass. Such a damping mass consists for example of Fermasil or another preferably elastomeric damping mass.

Das Zuführen bzw. Dosieren einer derartigen Dämpfungsmasse in den Bereich der Wandlerelemente kann sich bei in einem Gehäuse montierter Schallwandleranordnung relativ schwierig gestalten. Um eine fertigungstechnisch relativ einfache Zuführung der Dämpfungsmasse zu ermöglichen, ist es daher in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Befestigungselement außerhalb von Befestigungsbereichen mit den Trägerelementen wenigstens eine Durchgangsöffnung zum Zuführen der Dämpfungsmasse in die Zwischenräume der Wandlerelemente aufweist. Das Zuführen der Dämpfungsmasse kann dadurch von der den Wandlerelementen abgewandten Seite des Befestigungselements erfolgen, indem beispielsweise durch Dosiernadeln die Dämpfungsmasse über die Durchgangsöffnungen in die Zwischenräume der Wandlerelemente eingebracht wird. Um das Einführen von Dosiernadeln durch die Durchgangsöffnungen im Befestigungselement zu vereinfachen bzw. sicherzustellen, können die Durchgangsöffnungen auf der den Wandlerelementen abgewandten Seite beispielsweise Einführfasen aufweisen.The feeding or metering of such a damping mass in the region of the transducer elements can be made relatively difficult when mounted in a housing acoustic transducer assembly. In order to enable a manufacturing technology relatively simple supply of the damping mass, it is therefore provided in a preferred embodiment that the fastening element outside of mounting areas with the support elements has at least one passage opening for supplying the damping mass in the interstices of the transducer elements. The feeding of the damping mass can thereby be effected by the side facing away from the transducer elements of the fastener by the damping mass is introduced through the through holes into the interstices of the transducer elements, for example by metering needles. In order to simplify or ensure the insertion of dispensing needles through the passage openings in the fastening element, the passage openings on the side facing away from the transducer elements, for example, have Einführfasen.

Wie oben bereits erläutert, ist es sowohl aus mechanischen Gründen als auch aus Gründen der elektrischen Leitfähigkeit wünschenswert, eine zuverlässige bzw. feste Verbindung zwischen dem Befestigungselement und den Wandlerelementen auszubilden. Als wesentliches Kriterium hierfür ist die Haftfestigkeit der Verbindung anzusehen. Zur Erhöhung bzw. Sicherstellung der Haftfestigkeit ist es von Vorteil, wenn das Befestigungselement und/oder die Wandlerelemente oberflächenbehandelt sind, insbesondere durch eine Plasmabehandlung oder durch Beizen.As already explained above, it is desirable, both for mechanical reasons and for reasons of electrical conductivity, to form a reliable or firm connection between the fastening element and the transducer elements. An essential criterion for this is the adhesion of the compound. To increase or ensure the adhesive strength, it is advantageous if the fastening element and / or the transducer elements are surface-treated, in particular by a plasma treatment or by pickling.

Ein bevorzugter Anwendungsbereich der soweit beschriebenen Schallwandleranordnung findet im Bereich eines Fahrerassistenzsystems, insbesondere zur Abstandsmessung zu Objekten, in Kraftfahrzeugen statt. Die Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Anwendungen beschränkt sein. Insbesondere sind auch Anwendungen in der 3D-Umweltsensorik denkbar, wie sie beispielsweise im Bereich von Robotern, bei Sicherheitssystemen wie der Raumüberwachung bei oder Flurförderfahrzeugen benötigt werden. Dabei werden sowohl die Abstände als auch Winkel bzw. Positionen von Objekten/Personen zu der Schallwandleranordnung auf Ultraschallbasis ermittelt. A preferred field of application of the sound transducer arrangement described so far is in the area of a driver assistance system, in particular for distance measurement to objects, in motor vehicles. However, the invention should not be limited to such applications. In particular, applications in 3D environmental sensors are also conceivable, as required, for example, in the field of robots, in security systems such as space monitoring at or industrial trucks. In this case, both the distances and angles or positions of objects / persons to the sound transducer arrangement are determined on ultrasound basis.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 mehrere, an einem Befestigungselement angeordnete Wandlerelemente als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Schallwandleranordnung in perspektivischer Darstellung, 1 a plurality of transducer elements arranged on a fastening element as part of a sound transducer arrangement according to the invention in a perspective representation,

2 einen Schnitt durch eine Schallwandleranordnung mit drei Wandlerelementen, bei der die Wandlerelemente mit dem Befestigungselement unter Verwendung einer Flexfolie elektrisch leitend kontaktiert sind, 2 a section through a transducer assembly with three transducer elements, in which the transducer elements are electrically conductively contacted with the fastener using a flex foil,

3 eine Draufsicht auf ein Befestigungselement, dessen Vorder- und Rückseite mittels Durchkontaktierungen elektrisch leitend verbindbar sind, 3 a top view of a fastener whose front and back are electrically conductively connected by means of plated through holes,

4 einen Querschnitt durch ein Befestigungselement, bei der die Vorderseite und die Rückseite des Befestigungselements über eine an einer Seitenfläche angeordnete Metallisierung elektrisch leitend verbunden sind, 4 a cross section through a fastener in which the front and the back of the fastener are electrically connected via a arranged on a side surface metallization,

5 und 6 Draufsichten auf unterschiedlich ausgestaltete, aus jeweils zwei Teilelementen bestehenden Befestigungselementen und 5 and 6 Top views of differently configured, consisting of two partial elements fasteners and

7 in Draufsicht ein Befestigungselement, wie dies gemäß 5 oder 6 ausgebildet ist und mit einer Vielzahl von Wandlerelementen an der Oberseite versehen ist. 7 in plan view a fastener, as in accordance with 5 or 6 is formed and provided with a plurality of transducer elements on the top.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In den 1 und 2 ist eine Schallwandleranordnung 100 dargestellt, wie sie insbesondere als Bestandteil in einem Fahrerassistenzsystem zur Abstandsmessung von Objekten in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Dabei ist die Schallwandleranordnung 100 vorzugsweise im Bereich des vorderen oder/und hinteren Stoßfängers des Kraftfahrzeugs angeordnet.In the 1 and 2 is a sound transducer arrangement 100 represented as it is used in particular as part of a driver assistance system for measuring the distance of objects in a motor vehicle. In this case, the sound transducer arrangement 100 preferably arranged in the region of the front and / or rear bumper of the motor vehicle.

Die in einem in den Figuren nicht dargestellten Gehäuse angeordnete Schallwandleranordnung 100 umfasst bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel drei identisch ausgebildete Wandlerelemente 10. Die Erfindung soll jedoch nicht Anordnungen von drei Wandlerelementen 10 beschränkt sein. Jedes Wandlerelement 10 weist ein im Querschnitt U-förmiges Trägerelement 11, vorzugsweise aus Metall wie Aluminium bestehend, auf. Das Trägerelement 11 hat eine rechteckförmige schallwirksame Fläche 12 die eine schwingungsfähige Membran ausbildet. Die Fläche 12 bzw. die Membran wird durch eine Basis 16 des Trägerelements 11 gebildet, von der zwei Befestigungsschenkel 17, 18 abragen. Die schallwirksame Fläche 12 ist in Wirkverbindung mit einem Piezoelement 15 angeordnet. Das Piezoelement 15 ist auf der den Befestigungsschenkeln 17, 18 zugewandten Seite der Basis 16 zwischen den Befestigungsschenkeln 17, 18 angeordnet und mittels Leitklebers 44 mit der Basis 16 verbunden. Entsprechend der DE 10 2010062 990 A1 der Anmelderin liegt es jedoch auch im Rahmen der Erfindung, das Piezoelement 15 an einer anderen Stelle des Trägerelements 11 anzuordnen, oder aber mehrere Piezoelemente 15 vorzusehen. The arranged in a housing, not shown in the housing transducer assembly 100 includes in the in the 1 and 2 illustrated embodiment, three identically constructed transducer elements 10 , However, the invention is not intended to be arrangements of three transducer elements 10 be limited. Each transducer element 10 has a cross-sectionally U-shaped carrier element 11 , preferably made of metal such as aluminum, on. The carrier element 11 has a rectangular sound-effective surface 12 which forms a vibratable membrane. The area 12 or the membrane is through a base 16 the carrier element 11 formed by the two attachment legs 17 . 18 protrude. The sound-effective surface 12 is in operative connection with a piezo element 15 arranged. The piezo element 15 is on the attachment legs 17 . 18 facing side of the base 16 between the attachment legs 17 . 18 arranged and by conductive adhesive 44 with the base 16 connected. According to the DE 10 2010062 990 A1 The applicant, however, it is also within the scope of the invention, the piezoelectric element 15 at a different location of the support element 11 to arrange, or several piezo elements 15 provided.

Die in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 vorgesehenen drei Wandlerelemente 10 sind parallel zueinander in geringem Abstand auf einem Befestigungselement 20 angeordnet. Auch andere Anordnungen der Wandlerelemente 10 sind möglich. Das Befestigungselement 20 ist in Form einer Platte 21 mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet. Die Dicke D der Platte 21 beträgt, je nach verwendetem Material, beispielsweise zwischen 3mm und 12mm. Beispielhaft beträgt die Länge L der Platte 21 zwischen 40mm und 50mm, und die Breite B zwischen 25mm und 35mm. Das Material der Platte 21 besteht entweder aus Metall, vorzugsweise Aluminium oder Stahl, beispielsweise V4A, oder aber aus einer technischen Keramik, insbesondere Aluminiumoxid. Weiterhin weist das Material der Platte 21 einen Elastizitätsmodul von mehr als 350 × 10³N/mm², vorzugsweise etwa 400 × 10³N/mm², und eine Dichte von mehr als 2,5g/cm³ auf.In the embodiment according to the 1 and 2 provided three transducer elements 10 are parallel to each other at a small distance on a fastener 20 arranged. Other arrangements of the transducer elements 10 are possible. The fastener 20 is in the form of a plate 21 formed with a rectangular cross-section. The thickness D of the plate 21 is, depending on the material used, for example, between 3mm and 12mm. By way of example, the length L of the plate 21 between 40mm and 50mm, and the width B between 25mm and 35mm. The material of the plate 21 consists of either metal, preferably aluminum or steel, for example V4A, or of a technical ceramics, especially alumina. Furthermore, the material of the plate 21 a modulus of elasticity of more than 350 × 10 ³ N / mm ² , preferably about 400 × 10 ³ N / mm ² , and a density of more than 2.5 g / cm ³ .

Für den Fall, dass das Material der Platte 21 aus einer technischen Keramik besteht, ist es vorgesehen, dass die den Wandlerelementen 10 zugewandte Oberseite der Platte 21 vorzugsweise vollflächig mit einer Metallisierungsschicht 22 versehen ist. Die Haftfestigkeit der Metallisierungsschicht 22 auf der Platte 21 liegt im Bereich von etwa 200N/mm². Zur Erzielung der gewünschten Haftfähigkeit ist es möglich, die Oberfläche der Platte 21 einer Oberflächenbehandlung auszusetzen, insbesondere einer Plasmabehandlung oder Beizen. Die Dicke der Metallisierungsschicht 22 beträgt typischerweise etwa zwischen 8µm und 20µm und weist einen Flächenwiderstand im Bereich von etwa 0,015Ω auf. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Material der Metallisierungsschicht 22 Wolfram enthält.In the event that the material of the plate 21 Made of a technical ceramic, it is envisaged that the the transducer elements 10 facing top of the plate 21 preferably over the entire surface with a metallization layer 22 is provided. The adhesion of the metallization layer 22 on the plate 21 is in the range of about 200N / mm ² . To achieve the desired adhesion, it is possible to remove the surface of the plate 21 subject to a surface treatment, in particular a plasma treatment or pickling. The thickness of the metallization layer 22 is typically between about 8μm and 20μm and has a sheet resistance in the range of about 0.015Ω. It is preferably provided that the material of the metallization layer 22 Contains tungsten.

Die beiden Befestigungsschenkel 17, 18 des Trägerelements 11 sind mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs 23 mit der Oberseite der Platte 21 bzw. des Befestigungselements 20 verbunden. Als Klebstoffe 23 kommen sowohl isotrope, als auch anisotrope Klebstoffe 23, je nach gewünschten Eigenschaften bzw. Kontaktierungstechnik, zur Anwendung.The two attachment legs 17 . 18 the carrier element 11 are by means of an electrically conductive adhesive 23 with the top of the plate 21 or the fastener 20 connected. As adhesives 23 come both isotropic, and anisotropic adhesives 23 , depending on the desired properties or contacting technology, for use.

Für den Fall, dass das Befestigungselement 20 aus Metall, beispielsweise aus Aluminium oder aus Stahl besteht, ist es zur Erzielung einer elektrisch leitfähigen Oberfläche nicht erforderlich, eine Metallisierungsschicht 22 vorzusehen. Nichtsdestotrotz kann diese beispielsweise zur Erzielung besonderer elektrischer Leitfähigkeitseigenschaften oder bestimmter Oberflächeneigenschaften vorgesehen sein.In the event that the fastener 20 is made of metal, such as aluminum or steel, it is not necessary to achieve an electrically conductive surface, a metallization 22 provided. Nonetheless, it may be provided, for example, to achieve particular electrical conductivity properties or surface properties.

Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, das Befestigungselement 20 bzw. die Platte 21 nicht nur aus einem einzigen Element auszubilden, sondern aus mehreren Elementen, die in Art eines Sandwichaufbaus miteinander sowohl mechanisch als auch vorzugsweise elektrisch verbunden sind.Furthermore, it is within the scope of the invention, the fastener 20 or the plate 21 not just from a single element, but from several elements, in the manner of a Sandwich structure are interconnected both mechanically and preferably electrically.

Wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, ist auf der den Wandlerelementen 10 abgewandten Rückseite der Platte 21 ein Schaltungsträger 28 in Form einer Leiterplatte mit dem Befestigungselement 20 bzw. der Platte 21 verbunden. Der Schaltungsträger 28 weist eine im Einzelnen nicht dargestellte elektronische Schaltung mit Schaltungsbauelementen und/oder ein in der 2 erkennbares elektronisches Bauelement 30 in Form eines ASICs auf. Der Schaltungsträger 28 ist unter Zwischenlage einer Flexfolie 35 mit der Unterseite der Platte 21 elektrisch leitend verbunden. Weiterhin ist die Unterseite der Platte 21 über Teilmetallisierungen 36, 37 mit der Flexfolie 35 elektrisch leitend verbunden. Auf der der Platte 21 abgewandten Seite des Schaltungsträgers 28 ist ein elektrischer Anschlussstecker 38 zur elektrischen Kontaktierung der Wandlerelemente 10 bzw. der Schallwandleranordnung 100 vorgesehen.As in particular on the basis of 2 is recognizable, is on the transducer elements 10 facing away from the back of the plate 21 a circuit carrier 28 in the form of a printed circuit board with the fastener 20 or the plate 21 connected. The circuit carrier 28 has an electronic circuit, not shown in detail with circuit components and / or in the 2 recognizable electronic component 30 in the form of an ASIC. The circuit carrier 28 is under the interposition of a flex foil 35 with the bottom of the plate 21 electrically connected. Furthermore, the bottom of the plate 21 via partial metallizations 36 . 37 with the flex foil 35 electrically connected. On the plate 21 remote side of the circuit substrate 28 is an electrical connector 38 for electrical contacting of the transducer elements 10 or the sound transducer arrangement 100 intended.

Die Flexfolie 35 verbindet die beiden gegenüberliegenden Seiten der Platte 21 bzw. des Befestigungselements 20 miteinander. Hierzu ist die Flexfolie 35 in Form einer Schlaufe 39 bzw. eines Bogens auf die Oberseite der Platte 21 geführt und im Bereich neben einem der Wandlerelemente 10 über eine Leitkleberverbindung 41 mit der Metallisierungsschicht 22 elektrisch leitend verbunden. Auf der der Schlaufe 39 gegenüberliegenden Seite der Platte 21 ist eine weitere Schlaufe 42 der Flexfolie 35 vorgesehen, die der elektrischen Kontaktierung der Piezoelemente 15 dient, wie dies insbesondere anhand der 2 erkennbar ist. Insbesondere ist die Flexfolie 35 über die weitere Schlaufe 42 mittels Leitkleber 43 mit den Piezoelementen 15 auf der der jeweiligen Basis 16 gegenüberliegenden Seite mit den Piezoelementen 15 verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Schlaufe 39 der Flexfolie 35 bzw. die Metallisierungsschicht 22 eine elektrische Masse aus. Über die Schlaufe 39 wird die auf Masse liegende Metallisierungsschicht 22 mit der elektrischen Masse des Schaltungsträgers 28 verbunden. Weiterhin sind die drei Wandlerelemente 10 elektrisch parallel geschaltet, wenn diese als Sendeelemente betrieben werden. Für den Fall, dass die Wandlerelemente 10 als Empfangselemente wirken, werden die Piezoelemente 15 über die Schlaufe 42 der Flexfolie 35 einzeln zum Schaltungsträger 28 übertragen.The flex foil 35 connects the two opposite sides of the plate 21 or the fastener 20 together. This is the flex foil 35 in the form of a loop 39 or a bow on top of the plate 21 guided and in the area next to one of the transducer elements 10 via a conductive adhesive connection 41 with the metallization layer 22 electrically connected. On the bend 39 opposite side of the plate 21 is another loop 42 the flex foil 35 provided, the electrical contacting of the piezoelectric elements 15 serves, as this in particular on the basis of 2 is recognizable. In particular, the flex foil 35 over the further loop 42 by means of conductive adhesive 43 with the piezo elements 15 on the respective basis 16 opposite side with the piezo elements 15 connected. In the illustrated embodiment, the loop forms 39 the flex foil 35 or the metallization layer 22 an electrical mass. About the loop 39 becomes the grounded metallization layer 22 with the electrical ground of the circuit carrier 28 connected. Furthermore, the three transducer elements 10 electrically connected in parallel, if they are operated as transmitting elements. In the event that the transducer elements 10 act as receiving elements are the piezo elements 15 over the loop 42 the flex foil 35 individually to the circuit carrier 28 transfer.

Ergänzend wird erwähnt, dass die elektrische Verbindung zwischen der Flexfolie 35 und der Platte 21 bzw. dem Schaltungsträger 28 auch anders realisiert werden kann. So ist es zum Beispiel möglich, dass die Flexfolie 35 mit einem Steckverbinder gekoppelt wird, der sich auf der der Platte 21 abgewandten Seite des Schaltungsträgers 28 befindet. Auch ist es denkbar, den Schaltungsträger 28 zusammen mit der Flexfolie 35 als sogenannte Starrflex-Leiterplatte auszubilden. Auch kann die Flexfolie 35 zum Beispiel an den Teilmetallisierungen 36, 37 enden und keine Zwischenlage ausbilden. Weiterhin ist es denkbar, die Flexfolie 35 seitlich an dem Schaltungsträger 28 oder an der der Platte 21 abgewandten (Unter-)Seite des Schaltungsträgers 28 zu kontaktieren, beispielsweise über eine Leitkleber- oder eine Lötverbindung. In addition, it is mentioned that the electrical connection between the flex foil 35 and the plate 21 or the circuit carrier 28 can also be realized differently. So it is possible, for example, that the flex foil 35 Coupled with a connector located on the plate 21 remote side of the circuit substrate 28 located. It is also conceivable, the circuit carrier 28 together with the flex foil 35 form as a so-called rigid-flex circuit board. Also, the flex foil can 35 for example, at the partial metallizations 36 . 37 end and form no intermediate layer. Furthermore, it is conceivable, the flex foil 35 on the side of the circuit carrier 28 or at the plate 21 remote (bottom) side of the circuit board 28 to contact, for example via a Leitkleber- or a solder joint.

Anhand der 2 ist darüber hinaus erkennbar, dass die schallwirksamen Flächen 12 bzw. Basen 16 der Wandlerelemente 10 bündig mit der Außenseite des Stoßfängers (nicht dargestellt) abschließen. Über die schallwirksamen Flächen 12 werden von dem Piezoelement 15 erzeugte Schallschwingungen übertragen bzw. aus der Umgebung der Wandlerelemente 10 empfangene Schallschwingungen an das Piezoelement 15 weitergeleitet. Zwischen den einzelnen Piezoelementen 15 kann darüber hinaus auf der der Flexfolie 35 abgewandten Seite der Platte 21 jeweils ein Elastomer 46 vorgesehen sein. Das Elastomer 46 dient der akustischen Dämpfung, Entkopplung und Abdichtung der Wandlerelemente 10. Based on 2 In addition, it can be seen that the sound-active surfaces 12 or bases 16 the transducer elements 10 flush with the outside of the bumper (not shown). About the sound-effective surfaces 12 be from the piezoelectric element 15 transmitted generated sound vibrations or from the environment of the transducer elements 10 received sound vibrations to the piezoelectric element 15 forwarded. Between the individual piezo elements 15 In addition, on the flex foil 35 opposite side of the plate 21 one elastomer each 46 be provided. The elastomer 46 serves the acoustic damping, decoupling and sealing of the transducer elements 10 ,

Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die zwischen den Wandlerelementen 10 ausgebildeten Zwischenräume, ebenso wie der zwischen den Befestigungsschenkeln 17, 18 ausgebildete Zwischenraum, von einer Dämpfungsmasse 47 ausgefüllt ist. Bei der Dämpfungsmasse 47 handelt es sich insbesondere um ein Elastomer, beispielsweise um Fermasil, oder um ein anderes Dämpfungsmaterial mit oder ohne Gaseinschlüssen. Auch kann es sich bei der Dämpfungsmasse 47 um eine eingelegte Dämpfungsmatte handeln. Zum Einbringen der Dämpfungsmasse 47 in die Zwischenräume kann es vorgesehen sein, dass die Platte 21, wie anhand der 2 und 3 erkennbar ist, außerhalb der Befestigungsbereiche 24, 25 wenigstens eine Durchgangsöffnung 48 aufweist, die auf der den Wandlerelementen 10 abgewandten Seite der Platte 21 eine Fase 49 aufweist. Durch die Durchgangsöffnung 48 kann zum Dosieren der Dämpfungsmasse 47 beispielsweise eine Dosiernadel hindurchgeführt werden.Furthermore, it can be provided that the between the transducer elements 10 trained spaces, as well as between the mounting legs 17 . 18 trained space, from a damping mass 47 is filled. At the damping mass 47 it is in particular an elastomer, for example Fermasil, or another damping material with or without gas inclusions. Also, it may be in the damping mass 47 to act on an inserted damping mat. For introducing the damping mass 47 in the interstices, it may be provided that the plate 21 as based on the 2 and 3 is recognizable, outside the attachment areas 24 . 25 at least one passage opening 48 which is on the the transducer elements 10 opposite side of the plate 21 a chamfer 49 having. Through the passage opening 48 can for dosing the damping mass 47 For example, a dispensing needle to be passed.

Bei dem soweit beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Vorderseite der Platte 21 mit deren Rückseite über die Flexfolie 35 elektrisch leitend verbunden. Anhand der 3 und 4 werden nunmehr alternative Methoden der elektrischen Verbindung zwischen der Vorderseite und der Rückseite der Platte 21 bzw. des Befestigungselements 20 erläutert. In der 3 ist erkennbar, dass die Platte 21 neben den Durchgangsöffnungen 48 eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 51 aufweist, die die Vorderseite mit der Rückseite der Platte 21 verbinden. Mittels der (identisch zu den Durchgangsöffnungen 48 ausgebildeten) Durchgangsöffnungen 51 können Durchkontaktierungen zwischen der Metallisierungsschicht 22 sowie einer auf der anderen Seite der Platte 21 ausgebildete Metallisierung ausgebildet werden, indem die Durchgangsöffnungen 51 metallisiert ausgebildet sind. Weiterhin können die Durchgangsöffnungen 51 auch zum Dosieren der Dämpfungsmasse 47 verwendet werden.In the embodiment described so far, the front of the plate 21 with its back over the flex foil 35 electrically connected. Based on 3 and 4 Now alternative methods of electrical connection between the front and the back of the plate 21 or the fastener 20 explained. In the 3 it is recognizable that the plate 21 next to the passage openings 48 a plurality of through holes 51 that faces the front with the back of the plate 21 connect. By means of (identical to the through holes 48 trained) through holes 51 can Vias between the metallization layer 22 as well as one on the other side of the plate 21 trained metallization are formed by the passage openings 51 metallized are formed. Furthermore, the passage openings 51 also for dosing the damping mass 47 be used.

In der 4 ist der Fall dargestellt, bei der eine Seitenfläche 52 der Platte 21 mit einer Metallisierung 53 versehen ist, die eine an der Vorderseite ausgebildete Metallisierung 54 (auf der die Wandlerelemente 10 angeordnet sind) mit einer an der Rückseite der Platte 21 ausgebildete Metallisierung 55 elektrisch miteinander verbindet.In the 4 the case is shown where a side surface 52 the plate 21 with a metallization 53 is provided, which is formed on the front metallization 54 (on the the transducer elements 10 are arranged) with one at the back of the plate 21 trained metallization 55 connects electrically with each other.

Das soweit beschriebene, plattenförmige Befestigungselement 20 mit rechteckförmigem Grundriss ist als einstückiges Bauteil ausgebildet. Entsprechend der 5 und 6 kann es auch vorgesehen sein, dass das Befestigungselement 20 aus zwei Teilelementen 61, 62 besteht. Hierbei weist das erste Teilelement 61 beispielhaft in einem mittleren Bereich eine Ausnehmung 63 in Form eines Durchbruchs auf, in der das zweite, beispielhaft etwa quadratische Grundfläche aufweisende Teilelement 62 angeordnet ist. Zwischen den beiden Teilelementen 61, 62 ist ein umfangsseitig verlaufender Spalt 65 ausgebildet. Bei dem in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spalt 65 vollständig von einem Elastomer 66 ausgefüllt. Das Elastomer 66 weist insbesondere einen relativ geringen Elastizitätsmodul auf, um die beiden Teilelemente 61, 62 voneinander akustisch zu entkoppeln. Bei dem in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Teilelemente 61, 62 lediglich über in den Eckbereichen der Ausnehmung angeordnetes Elastomer 66 miteinander verbunden.The plate-shaped fastening element described so far 20 with a rectangular plan is formed as a one-piece component. According to the 5 and 6 it can also be provided that the fastening element 20 from two subelements 61 . 62 consists. Here, the first subelement 61 by way of example in a middle region a recess 63 in the form of a breakthrough, in which the second, example approximately square base having partial element 62 is arranged. Between the two subelements 61 . 62 is a circumferential gap 65 educated. In the in the 5 illustrated embodiment, the gap 65 completely made of an elastomer 66 filled. The elastomer 66 In particular, it has a relatively low modulus of elasticity around the two subelements 61 . 62 acoustically decouple from each other. In the in the 6 illustrated embodiment, the two sub-elements 61 . 62 only over arranged in the corner regions of the recess elastomer 66 connected with each other.

Die Wandlerelemente 10 können entweder als Senderelemente oder als Empfangselemente betrieben werden. Insbesondere bei der Ausführung entsprechend der 4 und 5, bei dem das Befestigungselement 20 aus zwei Teilelementen 61, 62 besteht, ist es von Vorteil, wenn beispielsweise auf dem einen Teilelement 61 lediglich Empfangselemente, und auf dem anderen Teilelement 62 lediglich Senderelemente angeordnet sind. Entsprechend der Darstellung der 7 sind auf dem zweiten Teilelement 62 beispielhaft drei, parallel zueinander angeordnete Wandlerelemente 10 angeordnet, die als Senderelemente wirken. Die Längsachsen 67 der Wandlerelemente 10 bzw. der schallwirksamen Flächen 12 verlaufen parallel zur Längsseite der rechteckförmigen Platte 21. Auf dem ersten Teilelement 61 ist demgegenüber eine Vielzahl von als Empfangselementen ausgebildeten Wandlerelementen 10 angeordnet. Insbesondere erkennt man, dass beidseitig der Schmalseiten der auf dem zweiten Teilelement 62 angeordneten Wandlerelementen 10 zwei bzw. ein Wandlerelement 10 angeordnet ist, deren Längsachsen 68 rechtwinklig zu den Längsachsen 67 der auf dem zweiten Teilelement 62 angeordneten Wandlerelementen 10 angeordnet sind.The transducer elements 10 can be operated either as transmitter elements or as receiver elements. In particular, in the embodiment according to the 4 and 5 in which the fastener 20 from two subelements 61 . 62 exists, it is advantageous if, for example, on the one subelement 61 only receiving elements, and on the other subelement 62 only transmitter elements are arranged. According to the presentation of the 7 are on the second subelement 62 by way of example, three transducer elements arranged parallel to one another 10 arranged, which act as transmitter elements. The longitudinal axes 67 the transducer elements 10 or sound-active surfaces 12 run parallel to the longitudinal side of the rectangular plate 21 , On the first subelement 61 in contrast, a plurality of transducer elements designed as receiving elements 10 arranged. In particular, it can be seen that on both sides of the narrow sides of the on the second sub-element 62 arranged transducer elements 10 two or a transducer element 10 is arranged, whose longitudinal axes 68 perpendicular to the longitudinal axes 67 on the second subelement 62 arranged transducer elements 10 are arranged.

Die soweit beschriebene Schallwandleranordnung 100 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere kann die elektrische Kontaktierung der einzelnen Wandlerelemente 10 auf andere Art und Weise erfolgen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Trägerelement 10 nicht aus Metall, sondern beispielsweise aus einem Kunststoff besteht. Auch müssen nicht auf beiden Seiten des Befestigungselements 20 Metallisierungsschichten 22 ausgebildet bzw. angeordnet sein. Ebenso kann die Elektronik bzw. der Schaltungsträger 28 getrennt von dem Befestigungselement 20 angeordnet werden.The sound transducer arrangement described so far 100 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. In particular, the electrical contacting of the individual transducer elements 10 done in other ways. This is the case, for example, when a carrier element 10 not made of metal, but for example, consists of a plastic. Also do not need to be on both sides of the fastener 20 metallization 22 be formed or arranged. Likewise, the electronics or the circuit carrier 28 separated from the fastener 20 to be ordered.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010062990 A1 [0001, 0032]

Claims

Sound transducer arrangement ( 100 ), with several, with a common fastener ( 20 ) connected transducer elements ( 10 ), each transducer element ( 10 ) at least one with a carrier element ( 11 ) operatively arranged piezoelectric element ( 15 ), and wherein the carrier element ( 11 ) with the fastening element ( 20 ), characterized in that the fastening element ( 20 ) consists of a material having a modulus of elasticity of more than 350 × 10 ³ N / mm ² , preferably about 400 × 10 ³ N / mm ² and a density of more than 2.5 g / cm ³ .

Sound transducer arrangement according to claim 1, characterized in that the fastening element ( 20 ) in the form of a plate ( 21 ) is formed with a thickness (D) between 3mm and 20mm, preferably between 3mm and 6mm.

Sound transducer arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the fastening element ( 20 ) has a technical ceramics, in particular aluminum oxide.

Sound transducer arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material of the fastening element ( 20 ) Metal, in particular aluminum or steel.

Sound transducer arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the fastening element ( 20 ) at least on the transducer elements ( 10 ) facing side with a preferably full-surface metallization layer ( 22 ) is provided.

Sound transducer arrangement according to claim 5, characterized in that the metallization layer ( 22 ) has a thickness between 8μm and 20μm and an electrical sheet resistance of about 0.015Ω, and that between the fastener ( 20 ) and the metallization layer ( 22 ) an adhesion strength between 170 N / mm ² and 230 N / mm ² , preferably about 200N / mm ² , is formed.

Sound transducer arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the fastening element ( 20 ) on the transducer elements ( 10 ) facing away with a metallization layer ( 36 . 37 ; 55 ) or is made of metal, and that the two sides of the fastener ( 20 ) by means of a on a side surface ( 52 ) of the fastener ( 20 ) arranged further metallization layer ( 53 ), or by means of a connecting element ( 35 ), in particular in the form of a flex foil, or by means of in the fastening element ( 20 ) arranged through openings ( 51 ) are electrically connected to one another to form plated-through holes.

Sound transducer arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carrier element ( 11 ) by means of a conductive adhesive ( 23 ) with the fastening element ( 20 ) connected is.

Sound transducer arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fastening element ( 20 ) at least two parts elements ( 61 . 62 ), a first subelement ( 61 ), which has in particular a closed contour having recess ( 63 ), and a second subelement ( 62 ), forming a gap ( 65 ) in the recess ( 63 ), wherein the gap ( 65 ) at least partially with an elastomer ( 66 ) and that on each of the sub-elements ( 61 . 62 ) at least two transducer elements ( 10 ) are arranged.

Sound transducer arrangement according to claim 9, characterized in that on the first or second subelement ( 61 . 62 ), acting as transmitter elements, parallel-connected transducer elements ( 10 ) and that on the second or first subelement ( 62 . 61 ) acting as receiving elements transducer elements ( 10 ) are arranged.

Sound transducer arrangement according to claim 10, characterized in that the carrier elements ( 11 ) of the transducer elements ( 10 ) has a U-shaped cross-section with a rectangular sound-effective surface ( 12 ), and that the longitudinal axes ( 67 ) of the transducer elements acting as transmitter elements ( 10 ) preferably rotated 90 degrees to the longitudinal axis ( 68 ) at least some transducer elements acting as receiving elements ( 10 ) are arranged.

Sound transducer arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the region of the support elements ( 11 ) and / or between carrier elements ( 11 ) existing spaces with a damping mass ( 47 ) are filled out.

Sound transducer arrangement according to claim 12, characterized in that the fastening element ( 20 ) outside of attachment areas ( 24 . 25 ) with the carrier elements ( 11 ) at least one passage opening ( 48 ) for supplying the damping mass ( 47 ) in the interstices.

Sound transducer arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the fastening element ( 20 ) and / or the carrier elements ( 11 ) are surface-treated, in particular by a plasma treatment or by pickling.

Sound transducer arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized in that it is designed as part of an assistance system, preferably a driver assistance system in a motor vehicle, or a control or regulation system.