EP0909223A1

EP0909223A1 - Ultraschallwandler mit kontaktglied

Info

Publication number: EP0909223A1
Application number: EP97929161A
Authority: EP
Inventors: Johann Meier; Karl-Heinz Zoller; Thomas Handschiegel
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1999-04-21
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: ES2160960T3; US6163505A; DE59704677D1; EP0909223B1; HUP9904041A2; WO1998000242A1; DE19626293A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler mit einem topfförmigen Schwingelement, welches in einem Wandlergehäuse sitzt und welches an seinem Boden eine Piezoscheibe trägt. Aufgabe der Erfindung ist es, die elektrische Kontaktgabe der Verbindungsleitungen hin zu dem Schwingelement bzw. der Piezoscheibe zu vereinfachen und einer automatischen Fertigung besser anzupassen. Die Erfindung besteht aus Kontaktfedern (3, 4), die nicht mehr an den genannten Elementen angelötet bzw. mit diesen verstemmt werden, sondern auf diesen nur federnd aufliegen. Verbesserungen werden durch einen im wesentlichen zylinderförmigen Kontaktkörper (1) erreicht, mit dem die Kontaktfedern (3, 4) vergossen sind und welcher gleichzeitig als Dämpfungselement dienen kann.

Description

Ultraschallwandler mit Kontaktglied

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler, insbesondere für Abstandswarnanlagen an Kraftfahrzeugen. Derartige Wandler sind mit einer Piezoscheibe versehen, die durch Anlegen einer Spannung in Schwingungen versetzt wird. Diese Schwingungen werden auf ein Schwingelement übertragen, wobei es bekannt ist, zumindest eine der elektrischen Verbindungsleitungen über das Schwingelement zu der Piezoscheibe zu führen. Eine derartige Konstruktion ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 196 01 656.8 gezeigt.

Nachteilig bei derartigen Wandlern ist es, daß die elektrischen Leitungen entweder direkt mit dem Piezoelement verlötet werden müssen oder zumindest teilweise über das vorzugsweise aus Aluminium bestehende Schwingelement geführt werden. Das bedeutet, daß eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen der Zuführungsleitung und dem Schwingelement bzw. der Piezoscheibe geschaffen werden muß. Bei bekannten Lösungen wird die elektrische Leitung direkt mit der Piezoscheibe verlötet bzw. die Leitung in eine Nut des aus Aluminium bestehenden Schwingungselementes eingeführt und dort verstemmt. Beide elektrische Verbindungen können kritisch sein und sind für eine automatische Durchführung weniger geeignet. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Wandler regelmäßig mit einem oberhalb der Scheibe angeordneten Dämpfungselement innerhalb des Schwingelementes versehen ist. Es muß also zusätzlich noch dafür gesorgt werden, daß die elektrischen Verbindungsleitungen durch entsprechende Bohrungen des Dämpfungselementes geführt werden, was eine vereinfachte Fertigung weiter erschwert. In der vorbekannten DE-OS 38 26 799 ist bereits vorgeschlagen worden, die Verbindung durch ineinander fügbare Kontaktstifte zu schaffen, wobei aber auch die Enden der Kontaktstifte wiederum dauerhaft mit dem Piezokristall verbunden werden müssen.

Die Erfindung geht daher aus von einem Ultraschallwandler der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Aufgabe der Erfindung ist es, die elektrische Kontak- tierung derartiger Wandler zu vereinfachen und die maschinelle Fertigung zu erleichtern.

Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, die Anschlußleitung nicht mehr dauerhaft z.B. durch Löten oder Verwendung eines Leitklebers zu kontaktieren, sondern den Kontakt mit Hilfe von mindestens einer federnd auf dem Piezokristall oder dem Schwingelement aufsitzenden Kontaktfeder zu schaffen. Ein Löten auf dem Piezokristall oder ein Verstemmen der Anschlußleitung in dem Schwingelement ist hierdurch nicht mehr nötig. Die Verbindungsleitungen werden somit nicht mehr direkt mit dem Piezokristall verlötet, sondern an die freien zweiten Enden der Kontaktfedern bzw. der Kontaktfeder angeschlossen, was durch Aufstecken, aber auch durch Löten geschehen kann. Eine derartige elektrische Verbindung ist sehr viel einfacher herzustellen als das Verlöten mit Piezokristall. Um die Kontaktfedern zu führen und diesen einen festen Halt innerhalb des Schwingelementes zu geben, empfiehlt sich in Weiterbildung die Anwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 2. In diesem Falle werden also die Kontaktfedern durch den Verbundkörper gehalten. Eine ein- fache Halterung des Verbindungskörpers innerhalb des Schwingelementes ist durch die Merkmale nach Anspruch 3 beschrieben. Danach wird der Verbindungskörper in seiner äußeren Formgebung derart gewählt, daß er sich in den Innenraum des topfförmigen Schwingelementes einpressen läßt und so in dem Innenraum dauerhaft verankert ist. Auf diese Weise wird auch die notwendige Abstützung für die mit dem Verbindungskörper vergossenen Federkontakte geschaffen, so daß diese mit einer erheblichen Auflagekraft auf der Piezoscheibe aufliegen können und so für eine gute Kontaktgabe sorgen.

Soll die Kontaktgabe noch verbessert und sicherer gemacht werden, so empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Anwendung der Merkmale nach Anspruch 4. Dadurch kann selbst immer noch dann eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Federkontakt und der Piezoscheibe bzw. dem Schwingelement geschaffen werden, wenn die Kontaktgabe eines der ersten Kontaktfederenden nachläßt. Soll der Verbindungskörper nur ein geringes Volumen haben, so wird man in vorteilhafter Weiterbildung gemäß Anspruch 6 diesen ringförmig machen. Für eine Reihe von Fällen, insbesondere der Merkmalskombination nach Anspruch 7 wird es sich aber empfehlen, dem Verbindungskörper die Form eines Vollzylinders zu geben. Für eine verbesserte Kontaktgabe zwischen der betreffenden Kontaktfeder und dem Schwingelement kann entsprechend der Merkmalskombination nach Anspruch 5 gesorgt werden. Danach wird die Kontaktfeder in ihrem mittleren Abschnitt im Randbereich und koaxial zu diesem des Verbindungskörpers geführt, so daß sich hier kurze Wege ergeben. Für eine gute Kontaktierung mit der inneren Mantelfläche des Schwingelementes wird dadurch gesorgt, daß der Kontakt an dem der Piezoscheibe zugewandten Ende des Verbindungskörpers U-förmig zurückgebogen wird, so daß das vorstehende erste Ende über einen längeren Bereich die elektrisch leitende innere Mantelfläche des Schwingelementes kontaktieren kann. Ein besonderer Vorteil läßt sich dadurch erreichen, daß man den Verbindungskörper gleichzeitig als Dämpfungskörper für den Wandler verwendet, indem man ihm aus geeigneten Schwingungen dämpfendem Material herstellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 in seitlicher Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 perspektivisch von unten gesehen,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in seitlich gedrehter Lage,

Fig. 4 Fig. 3 in einer Ansicht direkt von unten gesehen,

Fig. 5 in perspektivischer Lage von unten ein zweites Ausführungsbeispiel und

Fig. 6 in seitlicher perspektivischer Ansicht das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein ringförmiger Verbindungskörper 1 gezeigt, der auch als Vollkörper ausgestaltet sein kann und vorzugsweise aus Dämpfungsmaterial gebildet ist. In die Wandfläche des Verbindungskörpers 1 sind zwei Kontaktfedern 3,4 eingespritzt. Die ersten Enden 5 der Kontaktfedern 3 und 4 dienen zum Lötanschluß von Verbindungsleitungen, die aus dem in der Zeichnung nicht dargestellten Wandler herausgeführt sind. Das freie zweite Ende 6 der Kontaktfeder 3 ist am unteren Ende des Ringes U-förmig umgebogen und steht etwas von der Mantelfläche des Verbindungskörpers 1 ab. Auf diese Weise wird eine elastische Kontaktfläche geschaffen, die an der inneren Mantelfläche des aus leitendem Metall (Aluminium) bestehenden, nicht dargestellten Schwingelementes mit gutem elektrischem Kontakt anliegt. Das freie Ende der Kontaktfeder 4 gabelt sich in die freien zweiten Enden 7 und 8, die im Winkel zu.der Bodenebene des Verbindungskörpers etwas schräg verlaufend elastisch abstehen, so daß sie mit gutem Kontakt auf dem Boden des hohlzylinderförmigen Schwingelementes anliegen können und zu diesem eine gute elektrische Kontaktgabe besitzen.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 wird nur insoweit beschrieben, als es die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel betrifft. Fig. 5 und 6 zeigt an die ersten Enden 5 der Kontaktfedern 3 und 4 angelötete Verbindungsleitungen 10 und 11. Die Kontaktfeder 4 ist an ihrem unteren Ende nicht gegabelt, sondern besitzt nur ein einziges freies zweites Ende 7. Das freie zweite Ende 6 der Kontaktfeder 3 steht aus der Aufnahmenut in der Mantelfläche des Verbindungskörper nicht frei ab, sondern ist in dieser Nut mit seinem Endbereich gefangen, so daß das freie Ende 6 sich aus der Nut herauswölbt und mit seiner Kontur über die Mantelfläche des Verbindungskörpers 1 zur Kontaktgabe mit dem Schwingelement vorsteht.

Claims

Patentansprüche

1. Ultraschallwandler, insbesondere für Abstandswarnanlagen an Kraftfahrzeugen mit einem eine Aufnahmekammer für ein topfförmiges Schwingelement aufweisenden Gehäuse, wobei das Schwingelement eine umlaufende Seitenwand aufweist und auf seiner als Membran dienende Bodenfläche eine Piezoscheibe trägt und wobei die Piezoscheibe und vorzugsweise das Schwingelement mit Kontakten zu elektrischen Verbindungsleitungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte durch Kontaktfedern (3,4) gebildet sind, deren erste Enden (5) an der Piezoscheibe und/oder an dem Schwingelement anliegen und daß die Verbindungsleitungen (10,11) mit den freien zweiten Enden (5) der Kontaktfedern (3,4) verbunden sind.

2. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (3,4) mit einem zylinderför- migen Verbundkörper (1) vergossen sind, aus dem die Enden (5,6,7,8) abstehen.

3. Ultraschallwandler nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskörper (1) in das Schwingelement eingepreßt ist und durch Reibungskraft gegenüber der inneren Mantelfläche des Schwingungselementes sich am Schwingelement abstützt und so gegenüber der elastischen Federkraft der aufliegenden Kontaktfederenden in seiner Lage gehalten ist.

4. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Piezoscheibe aufliegende Ende in zwei freie zweite Enden (7,8) gegabelt ist oder aus zwei freien Enden zweier paralleler Kontaktfedern (4) gebildet ist.

5. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Schwingelement zugeordnete erste freie Ende (6) parallel zur inneren Mantelfläche des Schwingelementes abgebogen ist,

6. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskörper (1) ringförmig oder vollzylinderförmig ist und die Kontaktfedern (3,4) im wesentlichen koaxial innerhalb des Körpers und vorzugsweise in dessen Randbereich verlaufen.

7. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskörper als Dämpfungskörper für den Wandler gebildet ist und aus geeignetem Dämpfungsmaterial besteht.