DE102022005134A1

DE102022005134A1 - Ultraschall-Wandler

Info

Publication number: DE102022005134A1
Application number: DE102022005134.6A
Authority: DE
Inventors: Günter Helmut Sebastian Pärr; Jens Markus Mohrmann; Michael Franz Krenn
Original assignee: TDK Electronics AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2024-05-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschall-Wandler, der ein Behältnis (2) mit einer Öffnung, einem Boden (3), der der Öffnung gegenüberliegt, und einer Seitenwand (4), die den Boden (3) mit der Öffnung verbindet, aufweist, wobei eine axiale Richtung (A) von der Öffnung zu dem Boden (3) weist, wobei die Seitenwand (4) einen ersten Bereich (24) aufweist, in dem die Seitenwand (4) sich in der zur axialen Richtung (A) entgegengesetzten Richtung unmittelbar an den Boden (3) anschließt, wobei die Seitenwand (4) einen zweiten Bereich (25) aufweist, der sich in der zur axialen Richtung (A) entgegengesetzten Richtung an den ersten Bereich (24) anschließt und bis zur Öffnung reicht, einen Schallwandler (9), wobei der Schallwandler (9) innerhalb des Behältnisses (2) auf dem Boden (3) angeordnet ist, und eine Montagehalterung (14), die mit dem ersten Bereich (24) der Seitenwand (4) verbunden ist, wobei die Montagehalterung (14) von dem gesamten zweiten Bereich (25) der Seitenwand (4) durch einen Luftspalt (26) getrennt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschall-Wandler.
Ultraschall-Wandler werden im Allgemeinen zur Distanzmessung benutzt. Im Sendebetrieb wird bei der Distanzmessung ein Ultraschallsignal als Burst vom Ultraschall-Wandler ausgesandt, das, nachdem es auf ein Objekt trifft, teilweise wieder zurück reflektiert wird. Im Empfangsbetrieb wird dieser zurückreflektierte Puls detektiert, wodurch eine Laufzeit ermittelt werden kann. Da die Ultraschallwellen sich in Luft aber auch in Wasser mit bekannten Schallgeschwindigkeiten ausbreiten, kann mit Hilfe der Laufzeit die Distanz zu dem reflektierten Objekt berechnet werden.
Fahrzeuge setzten die Distanzmessung mittels Ultraschall beispielsweise bei Einpark-Assistenzsystemen ein, die dem Fahrer bei einem geringen Abstand zu einem nahen Objekt ein Warnsignal mitteilen. Die Ultraschall-Wandler sind meist in den Stoßstangen untergebracht, die relativ viel Raum für den Einbau eines Ultraschall-Wandlers samt einem Gehäuse und der benötigten Elektronik bieten. Neue technologische Entwicklungen und Anwendungen, wie beispielsweise Drohnen, Staubsaugerroboter, Rasenmäherroboter und autonome Roboter im Allgemeinen stellen neue Herausforderungen an einen Ultraschall-Wandler, der zur Distanzmessung geeignet ist.
WO 2020 / 245 064 A2 zeigt einen Ultraschall-Wandler, der ein Behältnis mit einer Öffnung, einem Boden und einer Wand aufweist.
DE 10 2020 132 631 A1 zeigt einen Ultraschallsensor mit einem Gehäuse, in dem eine Membranbaugruppe angeordnet ist, wobei ein Kunststoffgehäuse an einem geöffneten Ende des Gehäuses über ein Entkopplungselement befestigt ist. Aus DE 10 2021 200 639 A1 und DE 10 2016 221 535 A1 sind weitere Ultraschallsensoren bekannt, bei denen jeweils ein Membrantopf an seinem geöffneten Ende mit einem Gehäuse verbunden ist.
Bei den im Stand der Technik bekannten Ultraschall-Sensoren wird jeweils ein separat gefertigtes und eingesetztes elastisch-dämpfendes Element zwischen einem offenen Ende eines Membrantopfes und einem Sensorgehäuse verwendet. Dabei ist der Membrantopf in axialer und radialer Richtung in großen Bereichen komplett mit dem Entkopplungselement in Kontakt. Dieses führt insbesondere in den Bereichen, die in der Nähe der Öffnung des Membrantopfes angeordnet sind, zu einer erheblichen Dämpfung der Schwingung des Membrantopfes. Daher ist es üblich, diesen Bereich des Membrantopfes möglichst massiv auszuführen, um den Störeinfluss zu minimieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, einen verbesserten Ultraschall-Wandler anzugeben. Es soll beispielsweise ein Ultraschall-Wandler angegeben werden, bei dem eine Schwingung des Membrantopfes durch seine Montage möglichst geringfügig gedämpft wird. Es soll beispielsweise ein Ultraschall-Wandler angegeben werden, dessen Membrantopf an seinem geöffneten Ende auf einen Montagekragen verzichten kann, ohne dadurch erhebliche Störungen der Schwingung des Membrantopfes zu verursachen.
Diese Aufgabe wird durch einen Ultraschall-Wandler gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Es wird ein Ultraschall-Wandler vorgeschlagen, der ein Behältnis mit einer Öffnung, einem Boden, der der Öffnung gegenüberliegt, und einer Seitenwand, die den Boden mit der Öffnung verbindet, aufweist. Eine axiale Richtung ist definiert als Richtung von der Öffnung zu dem Boden. Die Seitenwand weist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf. Die Seitenwand kann aus dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich bestehen.
In dem ersten Bereich schließt sich die Seitenwand in der zur axialen Richtung entgegengesetzten Richtung unmittelbar an den Boden an. Der zweite Bereich schließt sich in der zur axialen Richtung entgegengesetzten Richtung an den ersten Bereich an und reicht bis zur Öffnung. Der Ultraschall-Wandler weist ferner einen Schallwandler auf, wobei der Schallwandler innerhalb des Behältnisses auf dem Boden angeordnet ist. Der Ultraschall-Wandler weist eine Montagehalterung auf, die mit dem ersten Bereich der Seitenwand verbunden ist, wobei die Montagehalterung von dem gesamten zweiten Bereich der Seitenwand durch einen Luftspalt getrennt ist.
Das Behältnis kann topfförmig sein. Das Behältnis kann an seinem geschlossenen Ende von der Montagehalterung gehalten werden. Das geöffnete Ende des Behältnisses kann von der Montagehalterung durch einen Luftspalt getrennt sein und kann dementsprechend freischwingend sein. An dem geöffneten Ende des Behältnisses bildet sich bei Betrieb des Ultraschall-Wandlers ein Schwingungsbauch aus. Der erste Bereich der Seitenwand, mit dem die Montagehalterung verbunden ist, umfasst das geschlossene Ende. Der zweite Bereich der Seitenwand umfasst das offene Ende.
In dem zweiten Bereich kann die Seitenwand eine Schwingung mit einer großen Schwingungsamplitude ausführen. Dadurch, dass die Seitenwand hier freischwingend ausgestaltet sein kann, wird die Schwingung des Ultraschall-Wandlers nur minimal gedämpft. Es ergibt sich durch die Montagehalterung eine freischwingende Luftspaltaufhängung. Durch die geringe Dämpfung einer Schwingung des Ultraschall-Wandlers kann bei der Verwendung des Ultraschall-Wandlers als Sensor ein Signal-zu-Rauschen-Verhältnis verbessert werden.
Die Öffnung des Behältnisses kann durch einen Deckel verschlossen sein.
Das Behältnis kann beispielsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoff, oder aus Aluminium bestehen. Das Behältnis kann mehrere zylinderförmige Abschnitte mit unterschiedlichen Radien aufweisen.
Der erste Bereich kann dem Abschnitt mit dem kleinsten Radius entsprechen. Alternativ kann der erste Bereich ein Teilbereich eines zylinderförmigen Abschnitts sein.
Bei dem Schallwandler kann es sich um piezoelektrisches Element, beispielsweise eine piezoelektrische Scheibe, handeln. Die piezoelektrische Scheibe kann monolithisch sein, wobei auf einer Ober- und einer Unterseite der Scheibe jeweils eine Elektrode ausgebildet sein kann.
Die Montagehalterung kann ein hülsenförmiges Element sein, das das Behältnis umschließt und mit dem Behältnis nur in dem ersten Bereich der Seitenwand mechanisch in Kontakt steht. Über die Montagehalterung kann der Ultraschall-Wandler in einem externen Gehäuse einer Zielapplikation eingebaut werden. Das externe Gehäuse kann dabei nicht unmittelbar mit dem Behältnis in Kontakt stehen. Die Montagehalterung kann dabei derart ausgestaltet sein, dass das externe Gehäuse und das Behältnis voneinander in Bezug auf KörperschallSchwingungen entkoppelt sind, d.h. das KörperschallSchwingungen des externen Gehäuses nicht oder nur in sehr geringem Maße auf das Behältnis übertragen werden.
Der zweite Bereich, der sich bis zur Öffnung des Behältnisses erstreckt, kann eine konstante Wandstärke der Seitenwand aufweisen. Dementsprechend kann die Seitenwand frei von einem Montagekragen an ihrem geöffneten Endbereich sein.
Auf ein zu der Montagehülse separates Übergehäuse kann bei der Montage in einem Zielobjekt, beispielsweise einem Fahrzeug oder einem Roboter, verzichtet werden. Es kann ein einfaches, günstiges, resilientes und kompaktes System konstruiert werden.
Die Montagehalterung kann in dem ersten Bereich mittelbar mit der Seitenwand verbunden sein. Insbesondere kann die Montagehalterung über ein Entkopplungselement in den ersten Bereich mit der Seitenwand verbunden sein, wobei das Entkopplungselement die Seitenwand in dem ersten Bereich radial umschließt. Das Entkopplungselement kann derart ausgestaltet sein, dass es Schwingungen von der Seitenwand auf die Montagehalterung und in die entgegengesetzte Richtung nur in sehr geringem Maß weitergibt.
Das Entkopplungselement kann elastisch sein und beispielsweise eine Härte von weniger als 60 Shore A aufweisen, vorzugsweise von weniger als 30 Shore A, insbesondere weniger als 20 Shore A. Das Entkopplungselement kann ein ausgehärtetes Polymer, beispielsweise Silikon, aufweisen. Durch die geringe Härte des Entkopplungselementes trägt dieses zusätzlich dazu bei, dass Schwingungen zwischen der Montagehalterung und dem Behältnis besonders gut entkoppelt werden.
Der Ultraschall-Wandler kann eine Tellerfeder aufweisen, die zwischen dem Entkopplungselement und dem Luftspalt angeordnet ist. Die Tellerfeder kann den Luftspalt gegen das Entkopplungselement abdichten. Das Entkopplungselement kann beispielsweise in einem Gießverfahren gefertigt werden, in dem flüssiges Material in den Bereich zwischen der Montagehalterung und der Seitenwand eingefüllt wird. Dabei kann die Tellerfeder verhindern, dass das flüssige Material in den Luftspalt eindringt.
Der Ultraschall-Wandler kann derart ausgestaltet sein, dass sich in dem ersten Bereich der Seitenwand ein Schwingungsknoten ausbildet, wenn der Schallwandler eine Ultraschall-Schwingung des Bodens anregt. Da die Montagehalterung nur mit dem ersten Bereich verbunden ist, in dem sich der Schwingungsknoten ausbildet, führt diese Verbindung nur zu einer sehr geringen Dämpfung der Schwingung.
Der Ultraschall-Wandler kann einen Deckel aufweisen, der das Behältnis verschließt, wobei eine Elektronik in dem Deckel integriert sein kann, und wobei die Elektronik den Schallwandler elektrisch kontaktiert und dazu ausgestaltet ist, den Schallwandler zu steuern und auszulesen. Auf eine zu dem Ultraschall-Wandler separate Leiterplatte zur Ansteuerung des Ultraschall-Wandlers kann somit verzichtet werden. Eine solche separate Leiterplatte würde eine zusätzliche Abschirmung erfordern. Da stattdessen die Elektronik in dem Deckel des Ultraschall-Wandlers verbaut sein kann, kann auf zusätzliche Komponenten verzichtet werden und der Ultraschall-Wandler kann resilienter und kompakter konstruiert werden.
Alternativ kann der Deckel durch die Montagehalterung oder durch eine Ummantelung ausgebildet sein, die mit der Montagehalterung mechanisch verbunden ist und die ein vom Boden wegweisendes Ende der Montagehalterung umschließt.
Der Luftspalt kann eine von dem Schallwandler wegweisende Rückseite des Deckels zumindest teilweise bedecken. Der Luftspalt kann sich dementsprechend entlang des zweiten Bereichs der Seitenwand und entlang der Rückseite des Deckels erstrecken. In diesen Bereichen kann das Behältnis freischwingend sein und wird nicht durch eine Montage in seinen Schwingungen behindert.
Auf einer von dem Schallwandler wegweisenden Rückseite des Deckels kann eine Schnittstelle angeordnet sein, die mit einer Ummantelung abgedichtet sein kann. Bei der Schnittstelle kann es sich um eine digitale Eingabe- und Ausgabe-Schnittstelle handeln. Die Schnittstelle kann einen Anschlussstecker aufweisen. Die Ummantelung kann die Schnittstelle vor äußeren Einflüssen wie Staub und Wasser schützen. Die Ummantelung kann mit der Montagehalterung mechanisch verbunden sein.
Der Ultraschall-Wandler kann eine Anschlagssicherung aufweisen, die auf der vom Boden wegweisenden Seite der Seitenwand angeordnet ist, wobei zwischen der Anschlagssicherung und der Seitenwand in einem Ruhezustand des Ultraschall-Wandlers ein Spalt ausgebildet ist, wobei die Anschlagssicherung eine Wegstrecke begrenzt, in die die Seitenwand in axialer Richtung bewegbar ist. Die Anschlagssicherung kann dementsprechend sicherstellen, dass eine Beschädigung durch eine übermäßige Bewegung des Behältnisses verhindert wird.
Die Montagehalterung kann einen in radialer Richtung nach außen weisenden Vorsprung aufweisen, an dem ein Dichtungsring anliegt. Die Montagehalterung kann auf einer von dem Behältnis wegweisenden Außenseite ein Gewinde aufweisen, wobei die Montagehalterung eine mit dem Gewinde verschraubte Mutter aufweist. Der Ultraschall-Wandler kann mit einem Gehäuse derart verbindbar sein, dass der Dichtungsring auf einer Oberseite des Gehäuses aufliegt und die Mutter gegen die Unterseite des Gehäuses drückt. Dabei kann der Dichtungsring gequetscht werden und die Verbindung abgedichtet werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Montagehalterung auf einer von dem Behältnis wegweisenden Außenseite Ausnehmungen aufweisen, die zum Verrasten mit je einem Rasthaken ausgebildet sind. Der Ultraschall-Wandler ist derart mit einem Gehäuse verbindbar, dass der Dichtungsring auf einer Oberseite des Gehäuses aufliegt und an einer Unterseite des Gehäuses Rasthaken angeordnet sind, die mit den Ausnehmungen verrasten. Dabei kann der Dichtungsring gequetscht werden und die Verbindung abgedichtet werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Ultraschall-Wandler mit einem Gehäuse derart verbindbar sein, dass der Dichtungsring auf einer Unterseite des Gehäuses anliegt und eine Oberseite des Gehäuses bündig mit dem Boden ist, wobei an der Unterseite Schnapphaken angeordnet sind, die die Montagehalterung gegen die Unterseite des Gehäuses drücken. Dabei kann der Dichtungsring gequetscht werden und die Verbindung abgedichtet werden.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Modul, das zwei der oben beschriebenen Ultraschall-Wandler aufweist, die in einem gemeinsamen Modulgehäuse angeordnet sind. Das Modulgehäuse kann dabei die Montagehalterung der beiden Ultraschall-Wandler ausbilden. Die beiden Montagehalterungen können einstückig durch das Modulgehäuse ausgebildet sein. Einer der Ultraschall-Wandler kann dazu ausgestaltet sein, als Sender betrieben zu werden und der andere Ultraschall-Wandler kann dazu ausgestaltet sein, als Empfänger betrieben zu werden.
Das Modulgehäuse, das beide Montagehalterungen ausbildet, kann es ermöglichen, die beiden Ultraschall-Wandler sehr nahe zueinander anzuordnen. Dieses wird zudem dadurch ermöglicht, dass auf einen breiten Montagekragen verzichtet werden kann, da die jeweiligen Behältnisse der Ultraschall-Wandler an dem vorderen, geschlossenen Ende gehalten sind.
Durch den Einsatz zweier Wandler, von denen einer als Sender und einer als Empfänger genutzt wird, kann es ermöglicht werden, Objekte in sehr kurzem Abstand zu dem Modul zu detektieren.
Im Folgenden sind vorteilhafte Aspekte beschrieben. Um eine Referenzierung zu erleichtern sind die Aspekte durchnummeriert. Merkmale der Aspekte sind nicht nur in Kombination mit dem speziellen Aspekt, auf den sie sich beziehen, sondern auch separat betrachtet relevant.

1. Ein Ultraschall-Wandler aufweisend:
- - ein Behältnis mit einer Öffnung, einem Boden, der der Öffnung gegenüberliegt, und einer Seitenwand, die den Boden mit der Öffnung verbindet,
wobei eine axiale Richtung von der Öffnung zu dem Boden weist, wobei die Seitenwand einen ersten Bereich aufweist, in dem die Seitenwand sich in der zur axialen Richtung entgegengesetzten Richtung unmittelbar an den Boden anschließt, wobei die Seitenwand einen zweiten Bereich aufweist, der sich in der zur axialen Richtung entgegengesetzten Richtung an den ersten Bereich anschließt und bis zur Öffnung reicht,
- - einen Schallwandler, wobei der Schallwandler innerhalb des Behältnisses auf dem Boden angeordnet ist, und
- - eine Montagehalterung, die mit dem ersten Bereich der Seitenwand verbunden ist,
wobei die Montagehalterung von dem gesamten zweiten Bereich der Seitenwand durch einen Luftspalt getrennt ist.
2. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 1, wobei die Montagehalterung mittelbar mit dem ersten Bereich der Seitenwand verbunden ist.
3. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 1 oder Aspekt 2, wobei die Montagehalterung über ein Entkopplungselement mit dem ersten Bereich der Seitenwand verbunden ist, wobei das Entkopplungselement die Seitenwand in dem ersten Bereich radial umschließt.
4. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 3, wobei das Entkopplungselement elastisch ist.
5. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 3 oder Aspekt 4, wobei das Entkopplungselement eine Härte von weniger als 60 Shore A aufweist.
6. Ultraschall-Wandler gemäß einem der Aspekte 3 bis 5, wobei das Entkopplungselement ein ausgehärtetes Polymer, beispielsweise Silikon, aufweist.
7. Ultraschall-Wandler gemäß einem der Aspekte 3 bis 6, wobei eine Tellerfeder zwischen dem Entkopplungselement und dem Luftspalt angeordnet ist.
8. Ultraschall-Wandler gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei das Behältnis in dem zweiten Bereich der Seitenwand freischwingend ist.
9. Ultraschall-Wandler gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei der Ultraschall-Wandler derart ausgestaltet ist, dass sich in dem ersten Bereich der Seitenwand ein Schwingungsknoten ausbildet, wenn der Schallwandler eine Ultraschallschwingung des Bodens anregt.
10. Ultraschall-Wandler gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei der Schallwandler eine piezoelektrische Scheibe aufweist.
11. Ultraschall-Wandler gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei der Ultraschall-Wandler einen Deckel aufweist, der das Behältnis verschließt, wobei eine Elektronik im Deckel integriert ist, und wobei die Elektronik den Schallwandler elektrisch kontaktiert und dazu ausgestaltet ist, den Schallwandler zu steuern und auszulesen.
12. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 11, wobei der Luftspalt eine von dem Schallwandler wegweisende Rückseite des Deckels zumindest teilweise bedeckt.
13. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 11 oder Aspekt 12, wobei auf einer von dem Schallwandler wegweisende Rückseite des Deckels eine Schnittstelle angeordnet ist, und wobei die von dem Schallwandler wegweisende Rückseite des Deckels mit einer Ummantelung abgedichtet ist.
14. Ultraschall-Wandler gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei der Ultraschall-Wandler eine Anschlagssicherung aufweist, die auf der vom Boden wegweisenden Seite der Seitenwand angeordnet ist, wobei zwischen der Anschlagssicherung und der Seitenwand in einem Ruhezustand des Ultraschall-Wandlers ein Spalt ausgebildet ist, und wobei die Anschlagssicherung eine Wegstrecke begrenzt, in die die Seitenwand in axialer Richtung bewegbar ist.
15. Ultraschall-Wandler gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei die Montagehalterung einen in einer radialen Richtung nach außen weisenden Vorsprung aufweist, an dem in axialer Richtung ein Dichtungsring anliegt.
16. Ultraschall-Wandler gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei die Montagehalterung auf einer von dem Behältnis wegweisenden Außenseite ein Gewinde aufweist, wobei die Montagehalterung eine mit dem Gewinde verschraubte Mutter aufweist.
17. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 15 und Aspekt 16, wobei der Ultraschall-Wandler mit einem Gehäuse derart verbindbar ist, dass der Dichtungsring auf einer Oberseite des Gehäuses aufliegt und die Mutter gegen eine Unterseite des Gehäuses drückt.
18. Ultraschall-Wandler gemäß einem der Aspekte 1 bis 15, wobei die Montagehalterung auf einer von dem Behältnis wegweisenden Außenseite Ausnehmungen aufweist, die zum Verrasten mit je einem Rasthaken ausgebildet sind.
19. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 15 und Aspekt 18, wobei der Ultraschall-Wandler mit einem Gehäuse derart verbindbar ist, dass der Dichtungsring auf einer Oberseite des Gehäuses aufliegt und an einer Unterseite des Gehäuses Rasthaken angeordnet sind, die mit den Ausnehmungen verrasten.
20. Ultraschall-Wandler gemäß Aspekt 15, wobei der Ultraschall-Wandler mit einem Gehäuse derart verbindbar ist, dass der Dichtungsring auf einer Unterseite des Gehäuses anliegt und eine Oberseite des Gehäuses bündig mit dem Boden ist, wobei an der Unterseite Schnapphaken angeordnet sind, die die Montagehalterung gegen die Unterseite des Gehäuses drücken.
21. Modul aufweisend zwei Ultraschall-Wandler gemäß einem der vorherigen Aspekte, die in einem gemeinsamen Modulgehäuse angeordnet sind.
22. Modul gemäß dem vorherigen Aspekt, wobei das Modulgehäuse die Montagehalterung der beiden Ultraschall-Wandler ausbildet.
23. Modul gemäß Aspekt 21 oder Aspekt 22, wobei einer der Ultraschall-Wandler dazu ausgestaltet ist, als Sender betrieben zu werden und wobei der andere der Ultraschall-Wandler dazu ausgestaltet ist, als Empfänger betrieben zu werden.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher beschrieben.

1 zeigt einen Ultraschall-Wandler in einer schematischen Ansicht.
2 zeigt schematisch den Einbau des Ultraschall-Wandlers in ein Gehäuse.
3 zeigt einen Ultraschall-Wandler gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, der in ein Gehäuse einer Zielapplikation eingebaut ist.
4 zeigt ein dazu alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem der Ultraschall-Wandler von einer Unterseite in ein Gehäuse eingesetzt wird.
5 zeigt einen Ultraschall-Wandler mit einer Ummantelung, die eine von dem Boden wegweisende Hinterseite des Behältnisses abdichtet.
6 zeigt ein Modul, das zwei Ultraschall-Wandler aufweist.
7 zeigt ein Modulgehäuse in einer perspektivischen Ansicht.

1 zeigt einen Ultraschall-Wandler 1. Der Ultraschall-Wandler weist ein topfförmiges Behältnis 2 auf, welches eine Öffnung, einen Boden 3 und eine Seitenwand 4 aufweist. Eine axiale Richtung A ist definiert als Richtung von dem Boden 3 zu der Öffnung. Das Behältnis 2 kann ein leitendes Material, beispielsweise Aluminium oder einen leitfähigen Kunststoff oder einen leitfähig beschichteten Kunststoff, oder ein nicht-leitendes Material, beispielsweise einen Kunststoff, insbesondere einen faserverstärkten Kunststoff, aufweisen. Im Folgenden wird als „in axialer Richtung vorne“ stets eine zum Boden 3 weisende Richtung bezeichnet. Als „in axialer Richtung hinten“ wird stets eine zur Öffnung weisende Richtung bezeichnet.
Die Seitenwand 4 ist aus zwei zylinderförmigen Teilen, einem vorderen Teil 5 und einem hinteren Teil 6, aufgebaut. Der vordere Teil 5 besitzt einen kleineren Radius als der hintere Teil 6 und ist an einer runden Grundfläche mit dem Boden 3 verschlossen, der auch als Membran dient. In einer axialen Richtung A nach hinten ist das vordere Teil offen. Das gesamte Behältnis 2 ist einstückig und der hintere Teil 6 ist mit dem vorderen Teil 5 über eine Verbindungsfläche 7, die parallel zum Boden 3 verläuft, verbunden. Der hintere Teil ist ebenfalls an seinem in axialer Richtung A hinteren Ende geöffnet. Die Öffnung des Behältnisses ist durch einen Deckel 8 verschlossen.
Im Inneren des Behältnisses 2 wird ein Schallwandler 9, beispielsweise eine piezoelektrische Scheibe, auf dem Boden 3 angeordnet. Der Schallwandler 9 ist mit einer Klebeschicht oder einer Klebescheibe am Boden 3 fixiert. Darüber ist ein Dämpfungselement 10 angeordnet, das an die Form des Behältnisses 2 angepasst ist und dieses komplett ausfüllt. Über Drähte 11 oder über eine Kontaktierung an einer Innenseite des Behältnisses 2 wird der Schallwandler 9 mit einer Elektronik 12 verbunden. Diese ist auf einer Seite des Deckels 8 angeordnet, die nach innen zeigt. Der Deckel 8 selbst ist eine Leiterplatte. Der Deckel 8 weist auf einer Seite, die nach außen zeigt, eine Schnittstelle 13, beispielsweise eine digitale I/O Schnittstelle, auf. Die Schnittstelle 13 weist einen Anschlussstecker auf.
Über die Schnittstelle 13 wird nicht nur die Kommunikation nach außen realisiert, sondern auch die Elektronik 12 sowie der Schallwandler 9 mit Elektrizität versorgt. Die Anordnung der Schnittstelle 13 auf dem Deckel 8 ermöglicht eine kompakte Bauweise des Ultraschall-Wandlers 1 und eine einfache Kontaktierung, da keine weiteren Anschlüsse zu beachten sind.
Der Ultraschall-Wandler 1 weist ferner eine Montagehalterung 14 auf. Die Montagehalterung 14 ist ein hülsenförmiges Element, das das Behältnis 2 umschließt. In axialer Richtung A vorne ist ein vorderes Ende der Montagehalterung 14 in der gleichen Ebene wie der Boden 3 des Behältnisses 2 angeordnet.
In axialer Richtung A hinten ragt die Montagehalterung 14 über das Behältnis 2 hinaus.
Die Montagehalterung 14 weist an einem in axialer Richtung vorderen Ende einen nach innen ragenden Vorsprung 15 und einen nach außen ragenden Vorsprung 16 auf. Durch die beiden Vorsprünge 15, 16 ist die Wandstärke der Montagehalterung 14 an ihrem vorderen Ende größer als in dem übrigen Bereich der Montagehalterung.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der nach innen ragende Vorsprung 15 in axialer Richtung bündig mit dem hinteren Teil 6 der Seitenwand 4. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der nach innen ragende Vorsprung 15 den hinteren Teil 6 überlappen. In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann der nach innen ragende Vorsprung 15 so kurz ausgestaltet sein, dass er nicht mit dem hinteren Teil 6 überlappt.
In dem übrigen Bereich weist die Montagehalterung 14 eine Hülsenform auf, deren Durchmesser kleiner ist als ein maximaler Durchmesser des nach außen ragenden Vorsprungs 16. An einer von dem Behältnis wegweisenden Außenseite 17 weist die Montagehalterung ein Gewinde 18 und/oder Ausnehmungen 19 zum Einrasten von Rasthaken 33 auf. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Montagehalterung 14 ein Gewinde 18 und Ausnehmungen 19 auf. In alternativen Ausführungsbeispielen kann sie nur eines ausgewählt aus dem Gewinde 18 und den Ausnehmungen 19 aufweisen.
Eine zum Behältnis hinweisende Innenseite 21 der Montagehalterung 14 ist in dem Bereich, in dem die Seitenwand 4 hülsenförmig ist, als flache Wand ausgebildet.
Eine in axialer Richtung A hinten ausgebildete Fläche des nach außen ragenden Vorsprungs 16 bildet eine Anschlagsfläche 22. An der Anschlagsfläche 22 kann bei der Montage des Ultraschall-Wandlers 1 ein Dichtungsring 30 anliegen.
Die Montagehalterung 14 ist mit der Seitenwand 4 des Behältnisses 2 verbunden. Die Seitenwand 4 ist in einen ersten Bereich 24 und einen zweiten Bereich 25 unterteilt. Die Seitenwand 4 kann aus dem ersten Bereich 24 und dem zweiten Bereich 25 aufgebaut sein.
Der erste Bereich 24 ist dabei der Bereich, in dem die Seitenwand 4 mit der Montagehalterung 14 verbunden ist. Insbesondere ist der nach innen ragende Vorsprung 15 der Montagehalterung 14 mit der Seitenwand 4 verbunden.
Der zweite Bereich 25 ist der Bereich, in dem die Seitenwand 4 nicht mit der Montagehalterung 14 verbunden ist, sondern von dieser durch einen Luftspalt 26 getrennt ist. Die Innenseite 21 der Montagehalterung 14 ist von der Seitenwand 4 in dem zweiten Bereich 25 durch den Luftspalt 26 getrennt. Der Luftspalt 26 sorgt für eine Körperschall-Entkopplung zwischen dem zweiten Bereich 25 der Seitenwand 4 und der Montagehalterung 14.
Der erste Bereich 24 der Seitenwand 4 ist ein Bereich, in dem sich die Seitenwand 4 in einer zur axialen Richtung A entgegengesetzten Richtung unmittelbar an den Boden 3 anschließt. In dem ersten Bereich 24 bildet sich ein Schwingungsknoten aus, wenn der Schallwandler 9 zu Schwingungen angeregt wird und dadurch das Behältnis 2 in Schwingungen versetzt wird. Der zweite Bereich 25 der Seitenwand 4 ist ein Bereich, der das vom Boden 3 wegweisende Ende der Seitenwand 4 umfasst. In dem zweiten Bereich 25 bildet sich ein Schwingungsbauch aus, wenn der Schallwandler 9 zu Schwingungen angeregt wird und dadurch das Behältnis 2 in Schwingungen versetzt wird.
Die Befestigung der Montagehalterung 14 in dem ersten Bereich 24 stellt sicher, dass eine Schwingung des Behältnisses 2 durch die Montagehalterung 14 nur minimal gedämpft wird, da die Montagehalterung 14 an der Position des Schwingungsknotens verbunden ist und von der Position des Schwingungsbauchs durch den Luftspalt 26 getrennt ist. Würde die Montagehalterung 14 dagegen in dem Bereich des Schwingungsbauchs mit der Seitenwand 4 verbunden sein, würde die Montagehalterung 14 eine Schwingung des Behältnisses 2 stark stören.
Körperschall, der in dem Behältnis 2 erzeugt wird, wird durch die Verbindung der Montagehalterung 14 mit dem ersten Bereich 24 der Seitenwand 4 nur in geringem Umfang auf die Montagehalterung 14 übertragen. Ist die Montagehalterung 14 in einem externen Gehäuse einer Zielapplikation montiert, wird umgekehrt in der Zielapplikation entstehender Körperschall nur in sehr geringem Maße an das Behältnis 2 des Ultraschall-Wandlers 1 übertragen. Die Montagehalterung 14 ermöglicht somit eine Körperschall entkoppelte Montage des schwingfähigen Teils des Ultraschall-Wandlers 1.
Das Behältnis 2 ist im Wesentlichen freischwingend relativ zu der Montagehalterung 14. Es ergibt sich somit eine freischwingende Luftspaltaufhängung. Durch das unten beschriebene Entkopplungselement 27 und die unten beschriebene Anschlagssicherung 28 ist die freischwingende Luftspaltaufhängung bewegungsbegrenzt.
Bei der Zielapplikation kann es sich beispielsweise um die Stoßstange eines Fahrzeugs oder die Front eines Roboters, beispielsweise eines Mähroboters, handeln.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der erste Bereich 24 der Seitenwand 4 dem vorderen Teil 5 der Seitenwand 4, in welchem die Seitenwand 4 einen geringeren Radius hat als in dem hinteren Teil 6. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Seitenwand 4 nur mit einem Teilbereich des vorderen Teils 5 verbunden sein. Der erste Bereich 24 kann in diesem alternativen Ausführungsbeispiel somit kleiner ausgestaltet sein und lediglich einen Teil des vorderen Teils 5 umfassen.
Die Montagehalterung 14 ist in dem ersten Bereich 24 mit dem Behältnis 2 mittelbar über ein Entkopplungselement 27 verbunden. Das Entkopplungselement 27 ist ringförmig. Das Entkopplungselement 27 umschließt den ersten Bereich 24 der Seitenwand 4 ringförmig. Das Entkopplungselement 27 liegt an der Innenseite 21 der Montagehalterung 14 an. Insbesondere liegt das Entkopplungselement 27 an dem nach innen ragenden Vorsprung 15 der Montagehalterung 14 an. Das Entkopplungselement 27 ist mit der Montagehalterung 14 und der Seitenwand 4 verklebt und verbindet dadurch die Montagehalterung 14 und die Seitenwand 4.
Das Entkopplungselement 27 weist ein elastisches Material auf. Das Entkopplungselement 27 kann ein ausgehärtetes Polymer, beispielsweise ein Silikon oder ein Silikonelastomer, aufweisen.
Das Entkopplungselement 27 kann eine Härte von weniger als 60 Shore A aufweisen. Das Entkopplungselement 27 wird in einem Gießverfahren erzeugt, in dem flüssiges Material in einen Spalt zwischen der Montagehalterung 14 und dem Behältnis 2 eingefüllt wird. Das flüssige Material härtet aus und bildet das Entkopplungselement 27. Durch dieses Verfahren ist es möglich, ein Entkopplungselement 27 mit einer so geringen Härte präzise anzuordnen. Alternativ könnte das Entkopplungselement 27 durch eine Fügetechnik oder ein anderes Fertigungsverfahren hergestellt beziehungsweise montiert werden.
Auf Grund der geringen Härte des Entkopplungselements 27 erlaubt dieses Relativbewegungen mit einer kleinen Bewegungsamplitude der Montagehalterung 14 und des Behältnisses 2 zueinander. Das Entkopplungselement 27 begrenzt die Wegstrecke, um die das Behältnis 2 relativ zu der Montagehalterung 14 in radialer Richtung und in axialer Richtung nach vorne bewegbar ist.
Der Ultraschall-Wandler 1 weist eine Tellerfeder 29 auf, die zwischen dem Entkopplungselement 27 und dem Luftspalt 26 angeordnet ist. Die Tellerfeder 29 stellt sicher, dass bei dem Gießverfahren flüssiges Material nicht in den Luftspalt 26 eindringt. Die Tellerfeder 29 dichtet den Luftspalt 26 gegen das Entkopplungselement 27 ab.
Der Ultraschall-Wandler 1 weist ferner eine Anschlagssicherung 28 auf, die in axialer Richtung hinter dem Behältnis 2 angeordnet ist und in einem Ruhezustand des Ultraschall-Wandlers 1 von dem Behältnis 2 durch einen Luftspalt 26 getrennt ist. Als Ruhezustand wird dabei ein Zustand bezeichnet, in dem keine externe Kraft auf das Behältnis 2 ausgeübt wird.
Die Anschlagssicherung 28 sorgt dafür, dass eine Wegstrecke, über die das Behältnis 2 in axialer Richtung A nach hinten bewegbar ist, begrenzt ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine in axialer Richtung A auf das Behältnis 2 ausgeübte Kraft nicht zu einer Beschädigung des Ultraschall-Wandlers 1 führt.
2 zeigt einen Einbau eines Ultraschall-Wandler 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in ein externes Gehäuse 32 einer Zielapplikation in einer schematischen Ansicht.
Der Ultraschall-Wandler 1 weist einen Dichtungsring 30 auf, der an der Anschlagsfläche 22 des nach außen ragenden Vorsprungs 16 der Montagehalterung 14 anliegt. Der Dichtungsring 30 ist ein O-Ring. Der Dichtungsring 30 weist ein elastisches Material auf. Mittels des Dichtungsrings 30 kann eine einfache und gleichzeitig sichere Abdichtung gegen Staub und Wasser erreicht werden, die den Anforderungen der IP-Klassen genügt. Der Dichtungsring 30 bildet eine einfache Quetschdichtung, ohne zusätzliche Bauteile zu erfordern.
Die Montagehalterung 14 weist auf ihrer Außenseite 17 das Gewinde 18 auf. Der Ultraschall-Wandler 1 weist eine Mutter 31 auf, die in das Gewinde 18 auf der Außenseite 17 der Montagehalterung 14 geschraubt ist.
Zwischen dem Dichtungsring 30 und der Mutter 31 ist ein freier Bereich ausgebildet. Wird nunmehr der Ultraschall-Wandler 1 in ein Gehäuse 32 einer Zielapplikation eingebaut, kann das Gehäuse 32 in diesem freien Bereich angeordnet werden. Der Dichtungsring 30 liegt dabei auf einer Oberseite des Gehäuses 32 auf und die Mutter 31 drückt von einer Unterseite gegen das Gehäuse 32, sodass der Dichtungsring 30 von dem Gehäuse 32 gequetscht und damit abgedichtet wird.
3 zeigt einen Ultraschall-Wandler 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, der in ein Gehäuse 32 einer Zielapplikation eingebaut ist. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Außenseite 17 der Montagehalterung 14 kein Gewinde 18 auf. Die Montagehalterung 14 weist mehrere Ausnehmungen 19 auf, die dazu ausgestaltet sind, mit Rasthaken 33 des Gehäuses 32 zu verrasten.
Das Gehäuse 32 weist an seiner Unterseite entsprechende Rasthaken 33 auf. Ist der Ultraschall-Wandler 1 in dem Gehäuse 32 eingebaut, liegt der Dichtungsring 30 auf einer Oberseite des Gehäuses 32 auf. Die Rasthaken 33 auf der Unterseite des Gehäuses 32 sind mit den Ausnehmungen 19 der Montagehalterung 14 verrastet. Durch den nach außen ragenden Vorsprung 16 der Montagehalterung 14 und das Gehäuse 32 wird der Dichtungsring 30 zusammengedrückt und die Verbindung wird abgedichtet. Die Montagehalterung 14 kann beispielsweise drei Ausnehmungen 19 aufweisen. Die Montagehalterung 14 kann eine beliebige andere Anzahl von Ausnehmungen 19 aufweisen. Das Gehäuse 32 weist eine Anzahl von Rasthaken 33 auf, die der Anzahl der Ausnehmungen 19 der Montagehalterung 14 entspricht.
Bei dem in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Ultraschall-Wandler 1 jeweils in eine Oberseite des Gehäuses 32 eingesetzt und von der Unterseite her entweder über die Mutter 31 verschraubt oder durch das Einrasten der Rasthaken 33 geklemmt. 4 zeigt ein dazu alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem der Ultraschall-Wandler 1 von einer Unterseite in das Gehäuse 32 eingesetzt wird.
Die Montagehalterung 14 weist einen nach außen ragenden Vorsprung 16 auf, der in axialer Richtung in einem mittleren Bereich der Montagehalterung 14 ausgebildet ist. Der Dichtungsring 30 liegt in axialer Richtung auf einer vorderen Seite des nach außen ragenden Vorsprungs 16 auf. Wird der Ultraschall-Wandler 1 in das Gehäuse 32 montiert, wird der Dichtungsring 30 zwischen der Unterseite des Gehäuses 32 und der vorderen Seite des nach außen ragenden Vorsprungs 16 eingequetscht. Zusätzlich sind an der Unterseite des Gehäuses 32 Schnapphaken 34 ausgebildet, die mit der Unterseite des Behältnisses 2 verbindbar sind und das Behältnis 2 in Richtung der Unterseite des Gehäuses 32 drücken. Der Boden 3 des Behältnisses 2 und eine Oberseite des Gehäuses 32 können bündig miteinander angeordnet sein.
In den in 2 bis 4 gezeigten Einbauvarianten kann auf ein von der Montagehalterung 14 separates Übergehäuse bei dem Einbau des Ultraschall-Wandlers 1 in dem Gehäuse 32 verzichtet werden. Stattdessen kann der Ultraschall-Wandler 1 durch die Montagehalterung 14 direkt in ein Zielobjekt montiert werden. Da auch die Elektronik 17 zur Steuerung in dem Ultraschall-Wandler 1 selbst verbaut ist, kann auf jegliche zusätzliche Komponenten verzichtet werden. Auf diese Weise kann ein einfaches, günstiges, resilientes und kompaktes Gesamtsystem konstruiert werden.
5 zeigt einen Ultraschall-Wandler 1 mit einer Ummantelung 35, die eine von dem Boden 3 wegweisende Hinterseite des Behältnisses 2 abdichtet. Die Ummantelung 35 kann einen Schutz vor Schmutz, Staub und Wasser darstellen.
In der Ummantelung 35 kann eine Kabelführung 36 ausgebildet sein, über die die Schnittstelle 13 kontaktierbar ist. Die Ummantelung 35 kann unmittelbar mit der Mutter 31 verbunden werden. Eine in 5 gezeigte Ummantelung 35 ist mit jedem der vorher gezeigten Ausführungsbeispiele kombinierbar. In den Ausführungsbeispielen, die keine Mutter 31 aufweisen, kann die Ummantelung 35 unmittelbar mit der Montagehalterung 14 verbunden werden.
6 zeigt ein Modul, das zwei Ultraschall-Wandler 1 aufweist. Die beiden Ultraschall-Wandler 1 sind in einem gemeinsamen Modulgehäuse 37 angeordnet. Das Modulgehäuse 37 bildet dabei die beiden Montagehalterungen 14 der Ultraschall-Wandler 1. Die beiden Montagehalterungen 14 sind somit einstückig ausgebildet. In einer alternativen Ausgestaltung des Moduls können mehr als zwei Ultraschall-Wandler 1 in einem gemeinsamen Modulgehäuse 37 angeordnet sein.
Die Verbindung der Montagehalterungen 14 mit dem Behältnis 2 über das Entkopplungselement 27 und das einstückige Ausbilden mehrerer Montagehalterungen 14 durch das Modulgehäuse 37 ermöglichen eine kompakte Bauweise des Moduls. Dadurch können zwei oder mehrere Ultraschall-Wandler 1 in enger räumlicher Nähe zueinander angeordnet werden.
Einer der beiden Ultraschall-Wandler 1 kann als UltraschallSender und der andere der beiden Ultraschall-Wandler 1 kann als Ultraschall-Empfänger eingesetzt werden. Ein derartiges Modul ermöglicht es, auch Objekte in sehr geringem Abstand zu detektieren. Dieses wäre nicht möglich, wenn lediglich ein einziger Ultraschall-Wandler 1 als Sender und Empfänger genutzt wird, da nach dem Senden zunächst eine Nachschwingung der Membran abgewartet werden müsste bevor der Ultraschall-Wandler 1 zur Detektion einer Reflektion eingesetzt werden kann.
7 zeigt das Modulgehäuse 37 in einer perspektivischen Ansicht.
Bezugszeichen

1: Ultraschall-Wandler
2: Behältnis
3: Boden
4: Seitenwand
5: vorderer Teil
6: hinterer Teil
7: Verbindungsfläche
8: Deckel
9: Schallwandler
10: Dämpfungselement
11: Draht
12: Elektronik
13: Schnittstelle
14: Montagehalterung
15: nach innen ragender Vorsprung
16: nach außen ragender Vorsprung
17: Außenseite
18: Gewinde
19: Ausnehmung
21: Innenseite
22: Anschlagsfläche
24: erster Bereich
25: zweiter Bereich
26: Luftspalt
27: Entkopplungselement
28: Anschlagssicherung
29: Tellerfeder
30: Dichtungsring
31: Mutter
32: Gehäuse
33: Rasthaken
34: Schnapphaken
35: Ummantelung
36: Kabelführung
37: Modulgehäuse
A: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

WO 2020245064 A2 [0004]
DE 102020132631 A1 [0005]
DE 102021200639 A1 [0005]
DE 102016221535 A1 [0005]

Claims

Ein Ultraschall-Wandler (1) aufweisend: - ein Behältnis (2) mit einer Öffnung, einem Boden (3), der der Öffnung gegenüberliegt, und einer Seitenwand (4), die den Boden (3) mit der Öffnung verbindet, wobei eine axiale Richtung (A) von der Öffnung zu dem Boden (3) weist, wobei die Seitenwand (4) einen ersten Bereich (24) aufweist, in dem die Seitenwand (4) sich in der zur axialen Richtung (A) entgegengesetzten Richtung unmittelbar an den Boden (3) anschließt, wobei die Seitenwand (4) einen zweiten Bereich (25) aufweist, der sich in der zur axialen Richtung (A) entgegengesetzten Richtung an den ersten Bereich (24) anschließt und bis zur Öffnung reicht, - einen Schallwandler (9), wobei der Schallwandler (9) innerhalb des Behältnisses (2) auf dem Boden (3) angeordnet ist, und - eine Montagehalterung (14), die mit dem ersten Bereich (24) der Seitenwand (4) verbunden ist, wobei die Montagehalterung (14) von dem gesamten zweiten Bereich (25) der Seitenwand (4) durch einen Luftspalt (26) getrennt ist, wobei die Montagehalterung (14) auf einer von dem Behältnis (2) wegweisenden Außenseite (17) ein Gewinde (18) aufweist, wobei die Montagehalterung (14) eine mit dem Gewinde (18) verschraubte Mutter (31) aufweist.
Ein Ultraschall-Wandler (1) aufweisend: - ein Behältnis (2) mit einer Öffnung, einem Boden (3), der der Öffnung gegenüberliegt, und einer Seitenwand (4), die den Boden (3) mit der Öffnung verbindet, wobei eine axiale Richtung (A) von der Öffnung zu dem Boden (3) weist, wobei die Seitenwand (4) einen ersten Bereich (24) aufweist, in dem die Seitenwand (4) sich in der zur axialen Richtung (A) entgegengesetzten Richtung unmittelbar an den Boden (3) anschließt, wobei die Seitenwand (4) einen zweiten Bereich (25) aufweist, der sich in der zur axialen Richtung (A) entgegengesetzten Richtung an den ersten Bereich (24) anschließt und bis zur Öffnung reicht, - einen Schallwandler (9), wobei der Schallwandler (9) innerhalb des Behältnisses (2) auf dem Boden (3) angeordnet ist, und - eine Montagehalterung (14), die mit dem ersten Bereich (24) der Seitenwand (4) verbunden ist, wobei die Montagehalterung (14) von dem gesamten zweiten Bereich (25) der Seitenwand (4) durch einen Luftspalt (26) getrennt ist, wobei die Montagehalterung (14) auf einer von dem Behältnis (2) wegweisenden Außenseite (17) Ausnehmungen (19) aufweist, die zum Verrasten mit je einem Rasthaken (33) ausgebildet sind.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Montagehalterung (14) (24) mittelbar mit dem ersten Bereich (24) der Seitenwand (4) verbunden ist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Montagehalterung (14) über ein Entkopplungselement (27) mit dem ersten Bereich (24) der Seitenwand (4) verbunden ist, wobei das Entkopplungselement (27) die Seitenwand (4) in dem ersten Bereich (24) radial umschließt.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 4, wobei das Entkopplungselement (27) elastisch ist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei das Entkopplungselement (27) eine Härte von weniger als 60 Shore A aufweist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Entkopplungselement (27) ein ausgehärtetes Polymer, beispielsweise Silikon, aufweist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei eine Tellerfeder (29) zwischen dem Entkopplungselement (27) und dem Luftspalt (26) angeordnet ist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Behältnis (2) in dem zweiten Bereich (25) der Seitenwand (4) freischwingend ist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Ultraschall-Wandler (1) derart ausgestaltet ist, dass sich in dem ersten Bereich (24) der Seitenwand (4) ein Schwingungsknoten ausbildet, wenn der Schallwandler (9) eine Ultraschallschwingung des Bodens (3) anregt.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schallwandler (9) eine piezoelektrische Scheibe aufweist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Ultraschall-Wandler (1) einen Deckel (8) aufweist, der das Behältnis (2) verschließt, wobei eine Elektronik (12) im Deckel (8) integriert ist, und wobei die Elektronik (12) den Schallwandler (9) elektrisch kontaktiert und dazu ausgestaltet ist, den Schallwandler (9) zu steuern und auszulesen.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 12, wobei der Luftspalt (26) eine von dem Schallwandler (9) wegweisende Rückseite des Deckels (8) zumindest teilweise bedeckt.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei auf einer von dem Schallwandler (9) wegweisende Rückseite des Deckels (8) eine Schnittstelle (13) angeordnet ist, und wobei die von dem Schallwandler (9) wegweisende Rückseite des Deckels (8) mit einer Ummantelung (35) abgedichtet ist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Ultraschall-Wandler (1) eine Anschlagssicherung (28) aufweist, die auf der vom Boden (3) wegweisenden Seite der Seitenwand (4) angeordnet ist, wobei zwischen der Anschlagssicherung (28) und der Seitenwand (4) in einem Ruhezustand des Ultraschall-Wandlers (1) ein Spalt ausgebildet ist, und wobei die Anschlagssicherung (28) eine Wegstrecke begrenzt, in die die Seitenwand (4) in axialer Richtung bewegbar ist.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Montagehalterung (14) einen in einer radialen Richtung nach außen weisenden Vorsprung (16) aufweist, an dem in axialer Richtung ein Dichtungsring (30) anliegt.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 1 und Anspruch 16, wobei der Ultraschall-Wandler (1) mit einem Gehäuse derart verbindbar ist, dass der Dichtungsring (30) auf einer Oberseite des Gehäuses aufliegt und die Mutter (31) gegen eine Unterseite des Gehäuses drückt.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 2 und Anspruch 16, wobei der Ultraschall-Wandler (1) mit einem Gehäuse (32) derart verbindbar ist, dass der Dichtungsring (30) auf einer Oberseite des Gehäuses (32) aufliegt und an einer Unterseite des Gehäuses (32) Rasthaken (33) angeordnet sind, die mit den Ausnehmungen (19) verrasten.
Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 16, wobei der Ultraschall-Wandler (1) mit einem Gehäuse (32) derart verbindbar ist, dass der Dichtungsring (30) auf einer Unterseite des Gehäuses (32) anliegt und eine Oberseite des Gehäuses (32) bündig mit dem Boden (3) ist, wobei an der Unterseite Schnapphaken (34) angeordnet sind, die die Montagehalterung (14) gegen die Unterseite des Gehäuses (32) drücken.
Modul aufweisend zwei Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die in einem gemeinsamen Modulgehäuse (37) angeordnet sind.
Modul gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei das Modulgehäuse (37) die Montagehalterung (14) der beiden Ultraschall-Wandler (1) ausbildet.
Modul gemäß Anspruch 20 oder Anspruch 21, wobei einer der Ultraschall-Wandler (1) dazu ausgestaltet ist als Sender betrieben zu werden und wobei der andere der Ultraschall-Wandler (1) dazu ausgestaltet ist, als Empfänger betrieben zu werden.