DE102020204255A1 - Membrane pot - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Membrantopf (1a), insbesondere für einen Schallwandler. Der Membrantopf (1a) weist eine Membran (3) und eine Wandung (6a, 6b) auf, wobei die Membran (3) und die Wandung (6a, 6b) des Membrantopfs (1a) einstückig als ein Kunststoffbauteil, insbesondere als ein Faser-Kunststoff-Verbundbauteil, ausgestaltet sind. Der Membrantopf (1a) weist zusätzlich wenigstens zwei elektrische Verbindungselemente (8a, 8b) zur elektrischen Verbindung eines Wandlerelements (2), insbesondere eines piezoelektrischen Wandlerelements des Schallwandlers, mit einer Leiterplatte auf. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente (8a, 8b) sind in den Membrantopf (1a), insbesondere die Wandung (6a, 6b) des Membrantopfs (1a), integriert.The invention relates to a diaphragm pot (1a), in particular for a sound transducer. The membrane pot (1a) has a membrane (3) and a wall (6a, 6b), the membrane (3) and the wall (6a, 6b) of the membrane pot (1a) being made in one piece as a plastic component, in particular as a fiber Plastic composite component, are designed. The diaphragm pot (1a) additionally has at least two electrical connection elements (8a, 8b) for the electrical connection of a transducer element (2), in particular a piezoelectric transducer element of the sound transducer, to a printed circuit board. The at least two electrical connecting elements (8a, 8b) are integrated in the membrane pot (1a), in particular the wall (6a, 6b) of the membrane pot (1a).
Description
Die Erfindung betrifft einen Membrantopf, insbesondere für einen Schallwandler, sowie einen Schallwandler mit dem Membrantopf. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Membrantopfs.The invention relates to a diaphragm pot, in particular for a sound transducer, and a sound transducer with the diaphragm pot. The invention also relates to a method for producing a membrane pot.
Stand der TechnikState of the art
Das Dokument
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen vereinfachten Aufbau für einen Membrantopf zu entwickeln.Based on this prior art, the object of the present invention is to develop a simplified structure for a diaphragm pot.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Membrantopf gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Zudem wird ein Schallwandler gemäß Anspruch 12, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Membrantopfs gemäß dem Anspruch 14 vorgeschlagen.To achieve the object, a diaphragm pot according to claim 1 is proposed. In addition, a sound transducer according to claim 12 and a method for producing a diaphragm pot according to claim 14 are proposed.
Der Membrantopf, welcher insbesondere für einen Schallwandler geeignet ist, weist eine Membran, insbesondere eine schwingungsfähige Membran, und eine Wandung auf. Die Membran und die Wandung des Membrantopfs sind einstückig als ein Kunststoffbauteil, insbesondere als ein Faser-Kunststoff-Verbundbauteil, ausgestaltet. Der Membrantopf weist zusätzlich wenigstens zwei elektrische Verbindungselemente auf, die dazu geeignet sind, ein Wandlerelement, insbesondere ein piezoelektrisches Wandlerelement, des Schallwandlers mit einer Leiterplatte zu verbinden. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente sind hierbei in den Membrantopf, insbesondere in die Wandung des Membrantopfs, integriert. Durch die Integration der elektrischen Verbindungselemente und der somit einteiligen Ausgestaltung des Membrantopfs wird der Aufbau des Membrantopfs wesentlich vereinfacht gegenüber konventionell hergestellten Membrantöpfen, deren Komponenten einzeln montiert werden, ausgeführt. Zur Integration der wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente in die Wandung des Membrantopfs können die elektrischen Verbindungselemente beispielsweise in die Wandung zumindest teilweise eingegossen sein. Vorzugsweise ist diese formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem mindestens einen Entkopplungselement und dem Membrantopf und/oder dem mindestens einen Teil des Gehäuses nicht lösbar ausgeführt.The diaphragm pot, which is particularly suitable for a sound transducer, has a diaphragm, in particular an oscillatory diaphragm, and a wall. The membrane and the wall of the membrane pot are designed in one piece as a plastic component, in particular as a fiber-plastic composite component. The diaphragm pot additionally has at least two electrical connection elements which are suitable for connecting a transducer element, in particular a piezoelectric transducer element, of the sound transducer to a printed circuit board. The at least two electrical connection elements are integrated in the diaphragm pot, in particular in the wall of the diaphragm pot. Due to the integration of the electrical connecting elements and the one-piece design of the diaphragm pot, the construction of the diaphragm pot is carried out in a significantly simplified manner compared to conventionally produced diaphragm pots, the components of which are individually assembled. To integrate the at least two electrical connection elements into the wall of the membrane pot, the electrical connection elements can be at least partially cast into the wall, for example. This form-fitting and cohesive connection between the at least one decoupling element and the membrane pot and / or the at least one part of the housing is preferably designed to be non-detachable.
Vorzugsweise ist die Membran als Kreisfläche ausgestaltet, an die in dem Membrantopf eine vorzugsweise entsprechend kreiszylindrische Wandung angrenzt. Alternativ ist es denkbar, für die Membran und entsprechend für die Wandung des Membrantopfs andere Formen vorzusehen. So kann die Membran beispielsweise auch als eine ovale Fläche oder als eine rechteckige Fläche ausgestaltet werden, wobei die Wandung des Membrantopfs eine entsprechende Form aufweist, somit beispielsweise ebenfalls als ovaler Zylinder oder als rechteckiger Zylinder ausgestaltet ist. Bevorzugt ist die Membran oder ein Teilbereich der Membran als ein erster Bereich des Faser-Kunststoff-Verbundbauteils mit Fasern verstärkt und die Wandung des Membrantopfs als ein zweiter Bereich des Faser-Kunststoff-Verbundbauteils frei von Fasern ausgebildet. Weiterhin vorzugsweise ist der Kunststoff des Faser-Kunststoff-Verbundbauteils ausgewählt aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff.The membrane is preferably designed as a circular area, to which a preferably correspondingly circular cylindrical wall adjoins in the membrane pot. Alternatively, it is conceivable to provide other shapes for the membrane and correspondingly for the wall of the membrane pot. For example, the membrane can also be designed as an oval surface or as a rectangular surface, the wall of the membrane pot having a corresponding shape, thus also being configured, for example, as an oval cylinder or as a rectangular cylinder. The membrane or a partial area of the membrane is preferably reinforced with fibers as a first area of the fiber-plastic composite component and the wall of the membrane pot is designed as a second area of the fiber-plastic composite component free of fibers. Furthermore, the plastic of the fiber-plastic composite component is preferably selected from a thermoplastic or thermosetting plastic.
Bevorzugt sind die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit der Leiterplatte als wenigstens zwei elektrische Kontaktpins, insbesondere elektrische Steckstifte, ausgebildet. Diese elektrischen Kontaktpins sind elektrisch leitend aus Metall, insbesondere Kupfer, ausgebildet und stellen eine einfache, mechanisch stabile Möglichkeit dar, das Wandlerelement mit der Leiterplatte elektrisch zu verbinden.The at least two electrical connecting elements for electrically connecting the converter element to the printed circuit board are preferably designed as at least two electrical contact pins, in particular electrical plug-in pins. These electrical contact pins are designed to be electrically conductive from metal, in particular copper, and represent a simple, mechanically stable possibility of electrically connecting the transducer element to the printed circuit board.
Vorzugsweise bilden die Membran, welche an einem Boden des Membrantopfs angeordnet ist und die, insbesondere hohlzylinderförmige, Wandung des Membrantopfs einen Innenraum des Membrantopfs aus. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente sind hierbei zumindest teilweise in dem Innenraum des Membrantopfs angeordnet.The membrane, which is arranged on a bottom of the membrane pot and the, in particular hollow-cylindrical wall of the membrane pot, preferably form an interior space of the membrane pot. The at least two electrical connecting elements are here at least partially arranged in the interior of the diaphragm pot.
Vorzugsweise weist der Membrantopf weiterhin wenigstens ein Versteifungselement zur Versteifung der Wandung des Membrantopfs auf. Das wenigstens eine Versteifungselement ist hierbei in dem Innenraum des Membrantopfs, welcher von Wandung und Membran des Membrantopfs aufgespannt wird, insbesondere vollständig in dem Innenraum des Membrantopfs, angeordnet. Das Versteifungselement hat den Zweck, die Wandung des Membrantopfs schwingungsmechanisch von der, insbesondere schwingfähigen, Membran des Membrantopfs zu entkoppeln. Zudem hat das Versteifungselement vorzugsweise einen auslegbaren Einfluss auf die funktionalen Schwingungseigenschaften des Membrantopfs (z.B. Resonanzfrequenz, Dämpfung und Richtcharakteristik).
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Versteifungselement formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Membrantopf verbunden. Hierzu kann das Versteifungselement beispielsweise mit dem Membrantopf verklebt sein und/oder es besteht eine Pressverbindung zwischen Versteifungselement und Membrantopf. Bevorzugt ist das Versteifungselement lösbar mit dem Membrantopf verbunden. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine Klickverbindung des Versteifungselements mit dem Membrantopf, insbesondere der Wandung des Membrantopfs, vorgesehen sein. Bevorzugt ist das wenigstens eine Versteifungselement ebenfalls in die Wandung des Membrantopfs integriert. Durch die Integration des Versteifungselement in die Wandung des Membrantopfs und der somit einteiligen Ausgestaltung des Membrantopfs wird der Aufbau des Membrantopfs wesentlich vereinfacht gegenüber konventionell hergestellten Membrantöpfen, deren Komponenten einzeln montiert werden, ausgeführt. Zur Integration des Versteifungselements in die Wandung des Membrantopfs können die elektrischen Verbindungselemente beispielsweise in die Wandung eingegossen sein. Bevorzugt ist das Versteifungselement dazu ausgebildet, gegenüberliegende Flächen der Wandung, insbesondere der hohlzylinderförmig ausgebildeten Wandung, miteinander zu verbinden. Das Versteifungselement ist in diesem Zusammenhang an einer der Membran gegenüberliegenden Seite des Innenraums des Membrantopfs angeordnet. Somit ergibt sich eine optimale schwingungsmechanische Entkopplung der Membran von der Wandung des Membrantopfs. Bevorzugt ist das Versteifungselement plattenförmig ausgebildet. Weiterhin vorzugsweise ist das Versteifungselement aus einem Metall, insbesondere Aluminium, ausgebildet. Alternativ ist das Versteifungselement aus einem Kunststoff oder einem Faser-Kunststoffverbund ausgebildet.The membrane pot preferably also has at least one stiffening element for stiffening the wall of the membrane pot. The at least one stiffening element is arranged in the interior of the diaphragm pot, which is spanned by the wall and membrane of the diaphragm pot, in particular completely in the interior of the diaphragm pot. The purpose of the stiffening element is to decouple the wall of the diaphragm pot in terms of vibration mechanics from the, in particular oscillatable, diaphragm of the diaphragm pot. In addition, the stiffening element preferably has a configurable influence on the functional vibration properties of the membrane pot (for example resonance frequency, damping and directional characteristic).
The at least one stiffening element is preferably connected to the diaphragm pot in a form-fitting and / or force-fitting manner. For this purpose, the stiffening element can be glued to the diaphragm pot, for example, and / or there is a press connection between the stiffening element and the diaphragm pot. The stiffening element is preferably detachably connected to the diaphragm pot. In this context, for example, a click connection of the stiffening element with the membrane pot, in particular the wall of the membrane pot, can be provided. The at least one stiffening element is preferably also integrated into the wall of the membrane pot. By integrating the stiffening element into the wall of the diaphragm pot and thus the one-piece design of the diaphragm pot, the construction of the diaphragm pot is carried out in a significantly simplified manner compared to conventionally produced diaphragm pots, the components of which are individually assembled. In order to integrate the stiffening element into the wall of the diaphragm pot, the electrical connecting elements can be cast into the wall, for example. The stiffening element is preferably designed to connect opposing surfaces of the wall, in particular the wall, which is designed as a hollow cylinder, to one another. In this context, the stiffening element is arranged on a side of the interior of the membrane pot opposite the membrane. This results in an optimal vibration-mechanical decoupling of the membrane from the wall of the membrane pot. The stiffening element is preferably designed in the form of a plate. Furthermore, the stiffening element is preferably formed from a metal, in particular aluminum. Alternatively, the stiffening element is formed from a plastic or a fiber-plastic composite.
Vorzugweise sind die elektrischen Verbindungselemente außerhalb eines Bereichs des Innenraums zwischen der Membran und dem wenigstens einen Versteifungselement angeordnet. Die elektrischen Verbindungselemente, insbesondere die Kontaktpins, sind somit von außen gut zugänglich angeordnet, was beispielsweise Vorteile für Instandhaltungen oder Reparaturen der Kontaktpins hat. Alternativ hierzu ist zumindest ein Teilbereich jeweils eines der wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente in einem Bereich des Innenraums zwischen der Membran und dem wenigstens einen Versteifungselement angeordnet. Somit ist das wenigstens eine Versteifungselement von außen gut erreichbar angeordnet. Falls das Versteifungselement lösbar mit dem Membrantopf verbunden und somit nicht in den Membrantopf integriert ist, ergibt sich in beiden Fällen die Möglichkeit, bei Ausbau des Versteifungselement, die elektrischen Verbindungselemente, insbesondere die Kontaktpins, und auch andere Komponenten des Schallwandlers, insbesondere das Wandlerelement, für Instandhaltungen oder Reparaturen zu erreichen.The electrical connecting elements are preferably arranged outside a region of the interior space between the membrane and the at least one stiffening element. The electrical connecting elements, in particular the contact pins, are thus arranged to be easily accessible from the outside, which has advantages, for example, for maintenance or repairs to the contact pins. As an alternative to this, at least a partial area of each of the at least two electrical connecting elements is arranged in an area of the interior space between the membrane and the at least one stiffening element. The at least one stiffening element is thus arranged to be easily accessible from the outside. If the stiffening element is detachably connected to the diaphragm pot and thus not integrated in the diaphragm pot, there is the possibility in both cases of removing the stiffening element, the electrical connecting elements, in particular the contact pins, and also other components of the sound transducer, in particular the transducer element for To achieve maintenance or repairs.
Vorzugsweise weist das Versteifungselement wenigstens eine Aussparung auf, die als Durchlass für, mit den elektrischen Verbindungselementen verbundene, elektrisch leitende Drähte ausgebildet ist. Somit können beispielsweise die elektrischen Verbindungselemente mit dem Wandlerelement elektrisch leitend verbunden werden, auch wenn die elektrischen Verbindungselemente außerhalb eines Bereichs des Innenraums zwischen der Membran und dem wenigstens einen Versteifungselement angeordnet sind.The stiffening element preferably has at least one recess which is designed as a passage for electrically conductive wires connected to the electrical connecting elements. Thus, for example, the electrical connecting elements can be connected to the transducer element in an electrically conductive manner, even if the electrical connecting elements are arranged outside a region of the interior space between the membrane and the at least one stiffening element.
Bevorzugt sind die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement zumindest teilweise in dem Membrantopf, insbesondere der Wandung des Membrantopfs, derart eingebettet, dass die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement formschlüssig mit dem Membrantopf verbunden sind. Als Kunststoffmaterial kann hierbei beispielsweise Epoxidharz verwendet werden. Diese stoffschlüssige Verbindung zwischen Membrantopf und den elektrischen Verbindungselementen und/oder dem Versteifungselement kann erreicht werden, wenn das elektrische Verbindungselement und/oder Versteifungselement während des Herstellungsprozess vom Kunststoffmaterial benetzt wird. Hierfür wird als Kunststoffmaterial bevorzugt ein duroplastischer Werkstoff verwendet. Durch die adhäsiven Eigenschaften des Werkstoffs kommt es zu einer nicht lösbaren stoffschlüssigen Verbindung zwischen Membrantopf und elektrischen Verbindungselementen und/oder Versteifungselement. Diese stoffschlüssige Verbindung ist vergleichbar mit einer Klebeverbindung, wobei jedoch kein Klebstoff verwendet wird, sondern die adhäsive Materialeigenschaft des Kunststoffs für die Verbindung verwendet wird. Zu beachten ist hierbei, dass die adhäsiven Eigenschaften des Werkstoffs der Wandung des Membrantopfs mit den adhäsiven Eigenschaften des Werkstoffs der elektrischen Verbindungselemente und/oder des Werkstoffs des Versteifungselements aufeinander abgestimmt sind, um eine dauerhaft haltbare stoffschlüssige Verbindung zu erreichen.The at least two electrical connection elements and / or the stiffening element are preferably embedded at least partially in the diaphragm pot, in particular the wall of the diaphragm pot, in such a way that the at least two electrical connecting elements and / or the stiffening element are positively connected to the diaphragm pot. Epoxy resin, for example, can be used as the plastic material. This material connection between the membrane pot and the electrical connecting elements and / or the stiffening element can be achieved if the electrical connecting element and / or stiffening element is wetted by the plastic material during the manufacturing process. A thermosetting material is preferably used as the plastic material for this purpose. The adhesive properties of the material result in a non-releasable material connection between the membrane pot and electrical connection elements and / or stiffening element. This cohesive connection is comparable to an adhesive connection, but no glue is used, but the adhesive material property of the plastic is used for the connection. It should be noted here that the adhesive properties of the material of the wall of the diaphragm pot are matched to the adhesive properties of the material of the electrical connection elements and / or the material of the stiffening element in order to achieve a permanently durable material connection.
Vorzugsweise sind die elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement zumindest teilweise in dem Membrantopf, insbesondere der Wandung des Membrantopfs, derart eingebettet, dass die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement formschlüssig mit dem Membrantopf verbunden sind. Hierzu weisen die elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement beispielsweise einen Teilbereich auf, der eine größere Wandstärke aufweist als der restliche Bereich der elektrischen Verbindungselemente und/oder des Versteifungselements. Der Teilbereich mit der dickeren Wandstärke ist zumindest teilweise von dem Kunststoffmaterial umschlossen, sodass eine formschlüssige Verbindung mit dem Membrantopf entsteht.The electrical connecting elements and / or the stiffening element are preferably at least partially embedded in the diaphragm pot, in particular the wall of the diaphragm pot, in such a way that the at least two electrical connecting elements and / or the stiffening element are positively connected to the diaphragm pot. For this purpose, the electrical connection elements and / or the stiffening element have, for example, a partial area which has a greater wall thickness than the remaining area of the electrical connection elements and / or the Stiffening element. The sub-area with the thicker wall is at least partially enclosed by the plastic material, so that a form-fitting connection with the diaphragm pot is created.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schallwandler, insbesondere ein Ultraschallwandler, welcher den zuvor beschriebenen Membrantopf, ein Wandlerelement, insbesondere ein piezoelektrisches Wandlerelement, und eine Leiterplatte aufweist. Die Leiterplatte oder auch Platine ist ein Träger für elektronische Bauteile des Schallwandlers. Die Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung des Schallwandlers. Der Membrantopf weist hierbei eine Membran und eine Wandung auf. Die Membran und die Wandung des Membrantopfs sind einstückig als ein Kunststoffbauteil, insbesondere als ein Faser-Kunststoff-Verbundbauteil, ausgestaltet. Der Membrantopf weist wenigstens zwei elektrische Verbindungselemente zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements, insbesondere eines piezoelektrischen Wandlerelements des Schallwandlers, mit der Leiterplatte auf. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente sind in den Membrantopf, insbesondere die Wandung des Membrantopfs, integriert. Durch die einstückige Ausbildung der Membran und der Wandung der Membran, sowie der Integration der wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente in den Membrantopf, insbesondere in die Wandung des Membrantopfs, ergibt sich ein Schallwandler mit einfachem und besonders robustem Aufbau.Another object of the present invention is a sound transducer, in particular an ultrasonic transducer, which has the membrane pot described above, a transducer element, in particular a piezoelectric transducer element, and a printed circuit board. The printed circuit board or circuit board is a carrier for electronic components of the sound transducer. The circuit board is used for mechanical fastening and electrical connection of the sound transducer. The membrane pot here has a membrane and a wall. The membrane and the wall of the membrane pot are designed in one piece as a plastic component, in particular as a fiber-plastic composite component. The diaphragm pot has at least two electrical connection elements for the electrical connection of the transducer element, in particular a piezoelectric transducer element of the sound transducer, to the printed circuit board. The at least two electrical connection elements are integrated into the membrane pot, in particular the wall of the membrane pot. The one-piece construction of the diaphragm and the wall of the diaphragm, as well as the integration of the at least two electrical connecting elements in the diaphragm pot, in particular in the wall of the diaphragm pot, result in a sound transducer with a simple and particularly robust structure.
Vorzugsweise sind die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente als Kontaktpins, insbesondere elektrische Steckstifte, ausgebildet. Der Schallwandler weist zusätzlich elektrisch leitende Drähte zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit den elektrischen Steckstiften auf. Die Wandlerelemente stehen also elektrisch leitend in Kontakt mit den wenigstens zwei elektrisch leitenden Drähten und jeweils ein Draht steht wiederum elektrisch leitend in Kontakt mit jeweils einem elektrischen Verbindungselement. Die elektrischen Verbindungselemente sind wiederum mit der Leiterplatte kontaktiert. Somit kann der Schallwandler elektrisch betrieben werden.The at least two electrical connection elements are preferably designed as contact pins, in particular electrical plug-in pins. The sound transducer also has electrically conductive wires for electrically connecting the transducer element to the electrical plug pins. The transducer elements are therefore in electrically conductive contact with the at least two electrically conductive wires and in each case one wire is in turn electrically conductive in contact with in each case one electrical connecting element. The electrical connecting elements are in turn contacted with the circuit board. This means that the transducer can be operated electrically.
Bevorzugt ist das Wandlerelement des Schallwandlers in den Membrantopf, insbesondere in eine Bodenfläche des Membrantopfs, integriert. Zur Integration des Wandlerelements in den Membrantopf kann das Wandlerelement beispielsweise in den Boden des Membrantopfs zumindest teilweise eingegossen sein.The transducer element of the sound transducer is preferably integrated in the diaphragm pot, in particular in a bottom surface of the diaphragm pot. To integrate the transducer element in the diaphragm pot, the transducer element can, for example, be at least partially cast into the bottom of the diaphragm pot.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Membrantopfs, insbesondere für einen Schallwandler. Hierbei werden zunächst wenigstens zwei elektrische Verbindungselemente zur elektrischen Verbindung eines Wandlerelements, insbesondere eines piezoelektrischen Wandlerelements des Schallwandlers, mit einer Leiterplatte in eine Kavität eines Werkzeugs, insbesondere eines Werkzeugs einer Spritzgussmaschine oder eines Werkzeugs einer Harzinjektionsmaschine, eingebracht. Darauf folgend wird ein Kunststoffmaterial in die Kavität injiziert oder eingespritzt. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente liegen hierbei zumindest teilweise an dem Kunststoffmaterial an und/oder werden von dem Kunststoffmaterial umschlossen. Somit wird der Membrantopf mit einer Wandung, mit einer, insbesondere schwingungsfähigen, Membran und mit den wenigstens zwei elektrischen Verbindungselementen ausgebildet. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente werden hierbei in den Membrantopf, insbesondere die Wandung des Membrantopfs, integriert.Another object of the present invention is a method for producing the membrane pot described above, in particular for a sound transducer. In this case, at least two electrical connecting elements for electrically connecting a transducer element, in particular a piezoelectric transducer element of the sound transducer, to a circuit board are introduced into a cavity of a tool, in particular a tool of an injection molding machine or a tool of a resin injection machine. A plastic material is then injected or injected into the cavity. The at least two electrical connection elements are at least partially in contact with the plastic material and / or are enclosed by the plastic material. The diaphragm pot is thus formed with a wall, with a diaphragm, in particular a diaphragm capable of vibration, and with the at least two electrical connecting elements. The at least two electrical connection elements are integrated into the membrane pot, in particular the wall of the membrane pot.
Vorzugsweise wird zusätzlich zur Ausbildung der schwingungsfähigen Membran des Membrantopfs eine Fasermatte in die Kavität des Werkzeugs, insbesondere der Spritzgussmaschine, eingebracht. Die Fasermatte wird beim Einspritzen des Kunststoffmaterials von dem Kunststoffmaterial, insbesondere vollständig, umschlossen. Die somit faserverstärkte Membran wird im Vergleich zur Wandung des Membrantopfs stabilisiert. Durch die Faserverstärkung können vorteilhafte mechanische und/oder schwingungsmechanische Eigenschaften der Membran realisiert werden.In addition to forming the vibratory membrane of the membrane pot, a fiber mat is preferably introduced into the cavity of the tool, in particular of the injection molding machine. When the plastic material is injected, the fiber mat is enclosed, in particular completely, by the plastic material. The fiber-reinforced membrane is stabilized in comparison to the wall of the membrane pot. The fiber reinforcement enables advantageous mechanical and / or vibration-mechanical properties of the membrane to be realized.
Bevorzugt wird weiterhin wenigstens ein Versteifungselement zur Versteifung der Wandung des Membrantopfs an dem Membrantopf angebracht. Das Versteifungselement kann hierzu beispielsweise an einer der Membran entgegengesetzten Seite der, insbesondere hohlzylinderförmigen, Wandung des Membrantopfs angebracht werden. Hierzu kann das Versteifungselement beispielsweise mit der Wandung des Membrantopfs verklebt werden. Alternativ kann das Versteifungselement auch in die Kavität des Werkzeugs, insbesondere des Spritzgusswerkzeugs, eingebracht werden. Darauf folgend wird das Kunststoffmaterial in die Kavität eingespritzt. Das Versteifungselement liegt hierbei zumindest teilweise an dem Kunststoffmaterial an und/oder wird von dem Kunststoffmaterial umschlossen. Somit wird das Versteifungselement ebenfalls in den Membrantopf integriert.Furthermore, at least one stiffening element for stiffening the wall of the diaphragm pot is preferably attached to the diaphragm pot. For this purpose, the stiffening element can be attached, for example, to a side of the, in particular hollow-cylindrical, wall of the diaphragm pot opposite the diaphragm. For this purpose, the stiffening element can, for example, be glued to the wall of the diaphragm pot. Alternatively, the stiffening element can also be introduced into the cavity of the tool, in particular of the injection molding tool. The plastic material is then injected into the cavity. The stiffening element is at least partially in contact with and / or against the plastic material is enclosed by the plastic material. The stiffening element is thus also integrated into the diaphragm pot.
Weiterhin kann auch der zuvor dargestellte Schallwandler durch das Verfahren hergestellt werden. Hierzu wird außerdem ein Wandlerelement in eine weitere Kavität des Werkzeugs, insbesondere eines Spritzgusswerkzeugs, eingebracht. Darauf folgend wird das Kunststoffmaterial in die Kavität eingespritzt. Das Wandlerelement liegt hierbei zumindest teilweise an dem Kunststoffmaterial an und/oder wird von dem Kunststoffmaterial umschlossen. Somit wird das Wandlerelement in den Membrantopf, insbesondere in den Boden des Membrantopfs, integriert. Zudem werden elektrisch leitende Drähte zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit den wenigstens zwei elektrischen Verbindungselementen angebracht. Außerdem wird ein Gehäuse des Schallwandlers mit einer Leiterplatte des Schallwandlers mit dem Membrantopf, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, verbunden.Furthermore, the previously illustrated sound transducer can also be produced by the method. For this purpose, a transducer element is also introduced into a further cavity of the tool, in particular an injection molding tool. The plastic material is then injected into the cavity. The transducer element is at least partially in contact with the plastic material and / or is enclosed by the plastic material. The transducer element is thus integrated into the diaphragm pot, in particular into the bottom of the diaphragm pot. In addition, electrically conductive wires are attached for the electrical connection of the transducer element to the at least two electrical connection elements. In addition, a housing of the sound transducer is connected to a printed circuit board of the sound transducer with the diaphragm pot, in particular in a materially bonded and / or form-fitting and / or force-fitting manner.
FigurenlisteFigure list
Es zeigen:
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1a zeigt eine erste Ausführungsform eines Membrantopfs. -
1b zeigt eine zweite Ausführungsform eines Membrantopfs. -
1c zeigt eine dritte Ausführungsform eines Membrantopfs. -
1d zeigt eine vierte Ausführungsform eines Membrantopfs. -
2 zeigt eine Ausführungsform eines Schallwandlers. -
3 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen eines Versteifungselements des Membrantopfs. -
4 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Membrantopfs.
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1a shows a first embodiment of a diaphragm pot. -
1b shows a second embodiment of a membrane pot. -
1c shows a third embodiment of a diaphragm pot. -
1d shows a fourth embodiment of a diaphragm pot. -
2 shows an embodiment of a sound transducer. -
3 shows different embodiments of a stiffening element of the diaphragm pot. -
4th shows an embodiment of a method for producing a membrane pot.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In dieser Ausführungsform des Membrantopfs
Die Membran
Zusätzlich weist der Membrantopf
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Versteifungselement
In diesem ersten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktpins
Die Membran
Zudem ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform das Versteifungselement
Falls das Versteifungselement ebenfalls in die Wandung des Membrantopfs integriert ist und somit nachträglich nicht noch im Innenraum des Membrantopfs angeordnet werden muss, dienen die Aussparungen
Optional wird in Verfahrensschritt
Weiterhin optional wird zur Herstellung eines Schallwandlers mit dem Membrantopf in Verfahrensschritt
Weiterhin optional werden in Verfahrensschritt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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