EP4619780A1 - Ultraschall-wandler - Google Patents

Ultraschall-wandler

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Publication number
EP4619780A1
EP4619780A1 EP23775996.4A EP23775996A EP4619780A1 EP 4619780 A1 EP4619780 A1 EP 4619780A1 EP 23775996 A EP23775996 A EP 23775996A EP 4619780 A1 EP4619780 A1 EP 4619780A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ultrasonic transducer
side wall
mounting bracket
housing
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23775996.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Helmut Sebastian Pärr
Jens MOHRMANN
Michael Krenn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
TDK Electronics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Electronics AG filed Critical TDK Electronics AG
Publication of EP4619780A1 publication Critical patent/EP4619780A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
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    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/0666—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface used as a diaphragm
    • G—PHYSICS
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    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2015/932—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles for parking operations

Definitions

  • the invention relates to an ultrasonic transducer.
  • Ultrasonic transducers are generally used to measure distances.
  • transmit mode an ultrasonic signal is emitted as a burst from the ultrasonic transducer, which is partially reflected back after it hits an object.
  • receive mode this reflected pulse is detected, which allows a propagation time to be determined. Since ultrasonic waves propagate in air and water at known speeds of sound, the distance to the reflected object can be calculated using the propagation time.
  • Ultrasonic transducers are usually housed in the bumpers, which offer a relatively large amount of space for installing an ultrasonic transducer, including a housing and the necessary electronics.
  • WO 2020 / 245 064 A2 shows an ultrasonic transducer having a container with an opening, a bottom and a wall.
  • DE 10 2020 132 631 Al shows an ultrasonic sensor with a housing in which a membrane assembly is arranged, wherein a plastic housing is attached to an open end of the housing via a decoupling element. From DE 10 2012 200 639 Al and DE 10 2016 221 535 Al further ultrasonic sensors are known in each of which a membrane pot is connected to a housing at its open end.
  • JP 2003- 315 443 A shows an ultrasonic transducer with a pot-shaped inner housing and an outer housing.
  • DE 10 2021 104 697 Al shows an ultrasonic transducer in which electronics are integrated in a cover of a pot-shaped transducer.
  • the object of the present invention is to provide an improved ultrasonic transducer.
  • an ultrasonic transducer is to be provided in which a vibration of the membrane pot is dampened as little as possible by its assembly.
  • An ultrasonic transducer can be specified whose diaphragm cup can dispense with a mounting collar at its open end without causing significant disturbances to the vibration of the diaphragm cup.
  • An ultrasonic transducer which comprises a container with an opening, a bottom opposite the opening and a side wall connecting the bottom to the opening.
  • An axial direction is defined as a direction from the opening to the bottom.
  • the side wall comprises a first region and a second region.
  • the side wall may consist of the first region and the second region.
  • the side wall directly adjoins the base in the direction opposite to the axial direction.
  • the second region adjoins the first region in the direction opposite to the axial direction and extends to the opening.
  • the ultrasonic transducer further comprises a sound transducer, wherein the sound transducer is arranged on the base inside the container.
  • the ultrasonic transducer comprises a mounting bracket which is connected to the first region of the side wall, wherein the mounting bracket is separated from the entire second region of the side wall by an air gap.
  • the container may be pot-shaped.
  • the container may be held at its closed end by the mounting bracket.
  • the open end of the container may be held by the Mounting bracket separated by an air gap and can therefore be freely vibrating.
  • An antinode is formed at the open end of the container when the ultrasonic transducer is in operation.
  • the first area of the side wall to which the mounting bracket is connected includes the closed end.
  • the second area of the side wall includes the open end.
  • the side wall can perform an oscillation with a large oscillation amplitude. Because the side wall can be designed to swing freely here, the oscillation of the ultrasonic transducer is only minimally dampened.
  • the mounting bracket results in a freely swinging air gap suspension. Due to the low damping of an oscillation of the ultrasonic transducer, a signal-to-noise ratio can be improved when the ultrasonic transducer is used as a sensor.
  • the opening of the container can be closed with a lid.
  • the container can be made of a plastic, for example a fiber-reinforced plastic, or of aluminum.
  • the container can have several cylindrical sections with different radii.
  • the first region may correspond to the section with the smallest radius .
  • the first region may be a partial region of a cylindrical section .
  • the transducer can be a piezoelectric
  • the piezoelectric disk can be monolithic, with one electrode each being formed on the top and bottom sides of the disk.
  • the mounting bracket can be a sleeve-shaped element that encloses the container and is only in mechanical contact with the container in the first area of the side wall.
  • the ultrasonic transducer can be installed in an external housing of a target application via the mounting bracket.
  • the external housing cannot be in direct contact with the container.
  • the mounting bracket can be designed in such a way that the external housing and the container are decoupled from one another with regard to structure-borne sound vibrations, i.e. the structure-borne sound vibrations of the external housing are not transmitted to the container or are only transmitted to a very small extent.
  • the second region which extends to the opening of the container, can have a constant wall thickness of the side wall. Accordingly, the side wall can be free of a mounting collar at its open end region.
  • the mounting bracket can be indirectly connected to the side wall in the first region.
  • the mounting bracket can be connected to the side wall in the first region via a decoupling element, wherein the decoupling element connects the side wall in the first region radially encloses.
  • the decoupling element can be designed in such a way that it transmits vibrations from the side wall to the mounting bracket and in the opposite direction only to a very small extent.
  • the decoupling element can be elastic and, for example, have a hardness of less than 60 Shore A, preferably less than 30 Shore A, in particular less than 20 Shore A.
  • the decoupling element can comprise a cured polymer, for example silicone. Due to the low hardness of the decoupling element, this also contributes to the fact that vibrations between the mounting bracket and the container are decoupled particularly well.
  • the ultrasonic transducer can have a disc spring that is arranged between the decoupling element and the air gap.
  • the disc spring can seal the air gap against the decoupling element.
  • the decoupling element can be manufactured, for example, in a casting process in which liquid material is poured into the area between the mounting bracket and the side wall.
  • the disc spring can prevent the liquid material from penetrating the air gap.
  • the ultrasonic transducer can be designed in such a way that a vibration node forms in the first region of the side wall when the sound transducer excites an ultrasonic vibration of the floor. Since the mounting bracket is only connected to the first region in which the vibration node forms, this connection only leads to a very slight damping of the vibration.
  • the ultrasonic transducer can have a lid that closes the container, wherein electronics can be integrated in the lid, and wherein the electronics electrically contact the sound transducer and are designed to control and read the sound transducer.
  • a separate circuit board to the ultrasonic transducer for controlling the ultrasonic transducer can therefore be dispensed with. Such a separate circuit board would require additional shielding. Since the electronics can instead be installed in the lid of the ultrasonic transducer, additional components can be dispensed with and the ultrasonic transducer can be designed to be more resilient and compact.
  • the cover may be formed by the mounting bracket or by a casing that is mechanically connected to the mounting bracket and that encloses an end of the mounting bracket pointing away from the ground.
  • the air gap can at least partially cover a rear side of the lid facing away from the sound transducer.
  • the air gap can accordingly extend along the second region of the side wall and along the rear side of the lid. In these regions, the container can be freely vibrating and its vibrations are not hindered by mounting.
  • An interface can be arranged on a rear side of the cover facing away from the sound transducer, which can be sealed with a casing.
  • the interface can be a digital input and output interface.
  • the interface can have a connector plug.
  • the casing can Protect the interface from external influences such as dust and water.
  • the casing can be mechanically connected to the mounting bracket.
  • the ultrasonic transducer can have a stop lock which is arranged on the side of the side wall facing away from the bottom, wherein a gap is formed between the stop lock and the side wall in a rest state of the ultrasonic transducer, wherein the stop lock limits a distance in which the side wall can be moved in the axial direction.
  • the stop lock can accordingly ensure that damage due to excessive movement of the container is prevented.
  • the mounting bracket can have a projection pointing outwards in a radial direction, against which a sealing ring rests.
  • the mounting bracket can have a thread on an outer side pointing away from the container, wherein the mounting bracket has a nut screwed to the thread.
  • the ultrasonic transducer can be connectable to a housing in such a way that the sealing ring rests on an upper side of the housing and the nut presses against the underside of the housing. The sealing ring can be squeezed and the connection sealed.
  • the mounting bracket can have recesses on an outer side facing away from the container, which are designed to be locked with a locking hook each.
  • the ultrasonic transducer can be connected to a housing in such a way that the sealing ring rests on an upper side of the housing and on a There are locking hooks on the underside of the housing which engage with the recesses. This allows the sealing ring to be squeezed and the connection to be sealed.
  • the ultrasonic transducer can be connected to a housing in such a way that the sealing ring rests on a bottom side of the housing and a top side of the housing is flush with the floor, with snap hooks arranged on the bottom side which press the mounting bracket against the bottom side of the housing.
  • the sealing ring can be squeezed and the connection sealed.
  • a further aspect relates to a module which has two of the ultrasonic transducers described above which are arranged in a common module housing.
  • the module housing can form the mounting bracket for the two ultrasonic transducers.
  • the two mounting brackets can be formed as one piece by the module housing.
  • One of the ultrasonic transducers can be designed to be operated as a transmitter and the other ultrasonic transducer can be designed to be operated as a receiver.
  • the module housing which forms both mounting brackets, can make it possible to arrange the two ultrasonic transducers very close to each other. This is also made possible by the fact that a wide mounting collar can be dispensed with, since the respective containers of the ultrasonic transducers are held at the front, closed end.
  • Figure 1 shows an ultrasonic transducer in a schematic view.
  • Figure 2 shows schematically the installation of the ultrasonic transducer in a housing.
  • Figure 3 shows an ultrasonic transducer according to a second embodiment, which is installed in a housing of a target application.
  • Figure 4 shows an alternative embodiment in which the ultrasonic transducer is inserted into a housing from the bottom.
  • Figure 5 shows an ultrasonic transducer with a casing that seals a rear side of the container facing away from the bottom.
  • Figure 6 shows a module that has two ultrasonic transducers.
  • Figure 7 shows a module housing in a perspective view.
  • FIG. 1 shows an ultrasonic transducer 1.
  • the ultrasonic transducer has a pot-shaped container 2, which has an opening, a bottom 3 and a side wall 4.
  • An axial direction A is defined as the direction from the bottom 3 to the opening.
  • the container 2 can comprise a conductive material, for example aluminum or a conductive plastic or a conductively coated plastic, or a non-conductive material, for example a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.
  • a conductive material for example aluminum or a conductive plastic or a conductively coated plastic
  • a non-conductive material for example a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.
  • the side wall 4 is made up of two cylindrical parts, a front part 5 and a rear part 6.
  • the front part 5 has a smaller radius than the rear part 6 and is closed at a round base with the bottom 3, which also serves as a membrane.
  • the front part is open in an axial direction A to the rear.
  • the entire container 2 is in one piece and the rear part 6 is connected to the front part 5 via a connecting surface 7 that runs parallel to the bottom 3.
  • the rear part is also open at its rear end in the axial direction A.
  • the opening of the container is closed by a lid 8.
  • a sound transducer 9 for example a piezoelectric disk, is arranged on the base 3.
  • the sound transducer 9 is fixed to the base 3 with an adhesive layer or an adhesive disk.
  • a damping element 10 is arranged above it, which is adapted to the shape of the container 2 and completely fills it.
  • the sound transducer 9 is connected to an electronics 12 via wires 11 or via a contact on the inside of the container 2. This is arranged on a side of the lid 8 that faces inwards.
  • the lid 8 itself is a printed circuit board.
  • the cover 8 has an interface 13, for example a digital I/O interface, on one side facing outwards.
  • the interface 13 has a connector plug.
  • the interface 13 not only enables external communication, but also supplies the electronics 12 and the sound transducer 9 with electricity.
  • the arrangement of the interface 13 on the cover 8 enables a compact design of the ultrasonic transducer 1 and simple contacting, since no further connections need to be considered.
  • the ultrasonic transducer 1 further comprises a mounting bracket 14.
  • the mounting bracket 14 is a sleeve-shaped element which encloses the container 2. In the axial direction A at the front, a front end of the mounting bracket 14 is arranged in the same plane as the base 3 of the container 2. In the axial direction A at the rear, the mounting bracket 14 projects beyond the container 2.
  • the mounting bracket 14 has an inwardly projecting projection 15 and an outwardly projecting projection 16 at a front end in the axial direction. Due to the two projections 15, 16, the wall thickness of the mounting bracket 14 is greater at its front end than in the remaining area of the mounting bracket.
  • the inwardly projecting projection 15 is axially flush with the rear part 6 of the side wall 4. In an alternative embodiment, the inwardly projecting projection 15 can overlap the rear part 6. In a further In an alternative embodiment, the inwardly projecting projection 15 can be designed so short that it does not overlap with the rear part 6.
  • the mounting bracket 14 has a sleeve shape, the diameter of which is smaller than a maximum diameter of the outwardly projecting projection 16.
  • the mounting bracket On an outer side 17 facing away from the container, the mounting bracket has a thread 18 and/or recesses 19 for engaging locking hooks 33.
  • the mounting bracket 14 has a thread 18 and recesses 19. In alternative embodiments, it can have only one selected from the thread 18 and the recesses 19.
  • An inner side 21 of the mounting bracket 14 facing the container is designed as a flat wall in the area in which the side wall 4 is sleeve-shaped.
  • a surface of the outwardly projecting projection 16 formed at the rear in the axial direction A forms a stop surface 22.
  • a sealing ring 30 can rest against the stop surface 22 during assembly of the ultrasonic transducer 1.
  • the mounting bracket 14 is connected to the side wall 4 of the container 2.
  • the side wall 4 is divided into a first region 24 and a second region 25.
  • the side wall 4 can be constructed from the first region 24 and the second region 25.
  • the first area 24 is the area in which the side wall 4 is connected to the mounting bracket 14.
  • the inwardly projecting projection 15 of the first area 24 is the area in which the side wall 4 is connected to the mounting bracket 14.
  • Mounting bracket 14 connected to the side wall 4 .
  • the second region 25 is the region in which the side wall 4 is not connected to the mounting bracket 14, but is separated from it by an air gap 26.
  • the inner side 21 of the mounting bracket 14 is separated from the side wall 4 in the second region 25 by the air gap 26.
  • the air gap 26 ensures structure-borne sound decoupling between the second region 25 of the side wall 4 and the mounting bracket 14.
  • the first region 24 of the side wall 4 is a region in which the side wall 4 directly adjoins the base 3 in a direction opposite to the axial direction A.
  • a vibration node forms in the first region 24 when the sound transducer 9 is excited to vibrate and the container 2 is thereby set into vibration.
  • the second region 25 of the side wall 4 is a region which includes the end of the side wall 4 pointing away from the base 3.
  • a vibration antinode forms in the second region 25 when the sound transducer 9 is excited to vibrate and the container 2 is thereby set into vibration.
  • the fastening of the mounting bracket 14 in the first area 24 ensures that a vibration of the container 2 is only minimally dampened by the mounting bracket 14, since the mounting bracket 14 is connected at the position of the vibration node and is separated from the position of the vibration antinode by the air gap 26. If, on the other hand, the mounting bracket 14 were connected to the side wall 4 in the area of the vibration antinode, the mounting bracket 14 can severely disturb vibration of the container 2.
  • Structure-borne noise that is generated in the container 2 is only transmitted to the mounting bracket 14 to a small extent by the connection of the mounting bracket 14 to the first area 24 of the side wall 4. If the mounting bracket 14 is mounted in an external housing of a target application, conversely, structure-borne noise generated in the target application is only transmitted to the container 2 of the ultrasonic transducer 1 to a very small extent.
  • the mounting bracket 14 thus enables the oscillating part of the ultrasonic transducer 1 to be mounted in a way that is decoupled from structure-borne noise.
  • the container 2 is essentially freely swinging relative to the mounting bracket 14. This results in a freely swinging air gap suspension.
  • the movement of the freely swinging air gap suspension is limited by the decoupling element 27 described below and the stop safety device 28 described below.
  • the target application can be, for example, the bumper of a vehicle or the front of a robot, such as a robotic lawnmower.
  • the first region 24 of the side wall 4 corresponds to the front part 5 of the side wall 4, in which the side wall 4 has a smaller radius than in the rear part 6.
  • the side wall 4 can only be connected to a partial region of the front part 5.
  • the first region 24 can in this alternative embodiment thus be designed smaller and only cover a part of the front part 5 .
  • the mounting bracket 14 is connected in the first region 24 to the container 2 indirectly via a decoupling element 27.
  • the decoupling element 27 is ring-shaped.
  • the decoupling element 27 encloses the first region 24 of the side wall 4 in a ring shape.
  • the decoupling element 27 rests on the inner side 21 of the mounting bracket 14. In particular, the decoupling element 27 rests on the inwardly projecting projection 15 of the mounting bracket 14.
  • the decoupling element 27 is glued to the mounting bracket 14 and the side wall 4 and thereby connects the mounting bracket 14 and the side wall 4.
  • the decoupling element 27 comprises an elastic material.
  • the decoupling element 27 can comprise a cured polymer, for example a silicone or a silicone elastomer.
  • the decoupling element 27 can have a hardness of less than 60 Shore A.
  • the decoupling element 27 is produced in a casting process in which liquid material is poured into a gap between the mounting bracket 14 and the container 2. The liquid material hardens and forms the decoupling element 27. This process makes it possible to precisely arrange a decoupling element 27 with such a low hardness.
  • the decoupling element 27 could be manufactured or assembled using a joining technique or another manufacturing process. Due to the low hardness of the decoupling element 27, this allows relative movements with a small movement amplitude of the mounting bracket 14 and the container 2 to one another.
  • the decoupling element 27 limits the distance by which the container 2 can be moved forwards in the radial direction and in the axial direction relative to the mounting bracket 14.
  • the ultrasonic transducer 1 has a disc spring 29 which is arranged between the decoupling element 27 and the air gap 26.
  • the disc spring 29 ensures that liquid material does not penetrate into the air gap 26 during the casting process.
  • the disc spring 29 seals the air gap 26 against the decoupling element 27.
  • the ultrasonic transducer 1 further comprises a stop safety device 28 which is arranged in the axial direction behind the container 2 and is separated from the container 2 by an air gap 26 when the ultrasonic transducer 1 is in a rest state.
  • the rest state is defined as a state in which no external force is exerted on the container 2.
  • the stop safety device 28 ensures that the distance over which the container 2 can be moved backwards in the axial direction A is limited. This ensures that a force exerted on the container 2 in the axial direction A does not lead to damage to the ultrasonic transducer 1.
  • FIG. 2 shows an installation of an ultrasonic transducer 1 according to a first embodiment in an external housing 32 of a target application in a schematic view.
  • the ultrasonic transducer 1 has a sealing ring 30 which rests against the stop surface 22 of the outwardly projecting projection 16 of the mounting bracket 14.
  • the sealing ring 30 is an O-ring.
  • the sealing ring 30 has an elastic material.
  • the mounting bracket 14 has the thread 18 on its outer side 17.
  • the ultrasonic transducer 1 has a nut 31 which is screwed into the thread 18 on the outer side 17 of the mounting bracket 14.
  • a free area is formed between the sealing ring 30 and the nut 31. If the ultrasonic transducer 1 is now installed in a housing 32 of a target application, the housing 32 can be arranged in this free area.
  • the sealing ring 30 rests on an upper side of the housing 32 and the nut 31 presses against the housing 32 from an underside, so that the sealing ring 30 is squeezed by the housing 32 and thus sealed.
  • FIG 3 shows an ultrasonic transducer 1 according to a second embodiment, which is installed in a housing 32 of a target application.
  • the outer side 17 of the mounting bracket 14 does not have a thread 18.
  • the mounting bracket 14 has several recesses 19, which are designed to engage with locking hooks 33 of the housing 32.
  • the housing 32 has corresponding locking hooks 33 on its underside. If the ultrasonic transducer 1 is installed in the housing 32, the sealing ring 30 rests on an upper side of the housing 32. The locking hooks 33 on the underside of the housing 32 are locked into the recesses 19 of the mounting bracket 14.
  • the sealing ring 30 is pressed together by the outwardly projecting projection 16 of the mounting bracket 14 and the housing 32 and the connection is sealed.
  • the mounting bracket 14 can, for example, have three recesses 19.
  • the mounting bracket 14 can have any other number of recesses 19.
  • the housing 32 has a number of locking hooks 33 that corresponds to the number of recesses 19 of the mounting bracket 14.
  • the ultrasonic transducer 1 is inserted into a top side of the housing 32 and is either screwed on from the bottom using the nut 31 or clamped by engaging the locking hooks 33.
  • Figure 4 shows an alternative embodiment in which the ultrasonic transducer 1 is inserted into the housing 32 from a bottom side.
  • the mounting bracket 14 has an outwardly projecting projection 16 which is formed in the axial direction in a central region of the mounting bracket 14.
  • the sealing ring 30 rests in the axial direction on a front side of the outwardly projecting projection 16.
  • the sealing ring 30 is squeezed between the underside of the housing 32 and the front side of the outwardly projecting projection 16.
  • snap hooks 34 are formed on the underside of the housing 32, which snap hooks 34 engage with the underside of the Container 2 can be connected and press the container 2 towards the bottom of the housing 32.
  • the bottom 3 of the container 2 and a top of the housing 32 can be arranged flush with each other.
  • an outer housing separate from the mounting bracket 14 can be dispensed with when installing the ultrasonic transducer 1 in the housing 32.
  • the ultrasonic transducer 1 can be mounted directly in a target object using the mounting bracket 14. Since the electronics 17 for control are also installed in the ultrasonic transducer 1 itself, any additional components can be dispensed with. In this way, a simple, inexpensive, resilient and compact overall system can be constructed.
  • Figure 5 shows an ultrasonic transducer 1 with a casing 35 which seals a rear side of the container 2 facing away from the base 3.
  • the casing 35 can provide protection against dirt, dust and water.
  • a cable guide 36 can be formed in the casing 35, via which the interface 13 can be contacted.
  • the casing 35 can be connected directly to the nut 31.
  • a casing 35 shown in Figure 5 can be combined with any of the previously shown embodiments. In the embodiments which do not have a nut 31, the casing 35 can be connected directly to the mounting bracket 14.
  • FIG. 6 shows a module which has two ultrasonic transducers 1.
  • the two ultrasonic transducers 1 are arranged in a common module housing 37.
  • the module housing 37 forms the two mounting brackets 14 of the Ultrasonic transducer 1.
  • the two mounting brackets 14 are thus formed in one piece.
  • more than two ultrasonic transducers 1 can be arranged in a common module housing 37.
  • connection of the mounting brackets 14 to the container 2 via the decoupling element 27 and the integral formation of several mounting brackets 14 through the module housing 37 enable a compact design of the module. This allows two or more ultrasonic transducers 1 to be arranged in close spatial proximity to one another.
  • One of the two ultrasonic transducers 1 can be used as an ultrasonic transmitter and the other of the two ultrasonic transducers 1 can be used as an ultrasonic receiver.
  • Such a module makes it possible to detect objects at very close distances. This would not be possible if only a single ultrasonic transducer 1 was used as a transmitter and receiver, since after transmission, the membrane would first have to be allowed to resonate before the ultrasonic transducer 1 can be used to detect a reflection.
  • Figure 7 shows the module housing 37 in a perspective view.

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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

Beschreibung
Ultraschall -Wandler
Die Erfindung betri f ft 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 Obj ekt tri f ft , teilweise wieder zurück reflektiert wird . Im Empfangsbetrieb wird dieser zurückreflektierte Puls detektiert , wodurch eine Lauf zeit ermittelt werden kann . Da die Ultraschallwellen sich in Luft aber auch in Wasser mit bekannten Schallgeschwindigkeiten ausbreiten, kann mit Hil fe der Lauf zeit die Distanz zu dem reflektierten Obj ekt berechnet werden .
Fahrzeuge setzten die Distanzmessung mittels Ultraschall beispielsweise bei Einpark-Assistenzsystemen ein, die dem Fahrer bei einem geringen Abstand zu einem nahen Obj ekt 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 Heraus forderungen an einen Ultraschall-Wandler, der zur Distanzmessung geeignet ist .
WO 2020 / 245 064 A2 zeigt einen Ultraschall-Wandler, der ein Behältnis mit einer Öf fnung, einem Boden und einer Wand aufweist . DE 10 2020 132 631 Al zeigt einen Ultraschallsensor mit einem Gehäuse , in dem eine Membranbaugruppe angeordnet ist , wobei ein Kunststof f gehäuse an einem geöf fneten Ende des Gehäuses über ein Entkopplungselement befestigt ist . Aus DE 10 2012 200 639 Al und DE 10 2016 221 535 Al sind weitere Ultraschallsensoren bekannt , bei denen j eweils ein Membrantopf an seinem geöf fneten Ende mit einem Gehäuse verbunden ist .
Bei den im Stand der Technik bekannten Ultraschall-Sensoren wird j eweils ein separat gefertigtes und eingesetztes elastisch-dämpf endes Element zwischen einem of fenen 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 Öf fnung des Membrantopfes angeordnet sind, zu einer erheblichen Dämpfung der Schwingung des Membrantopfes . Daher ist es üblich, diesen Bereich des Membrantopfes möglichst massiv aus zuführen, um den Störeinfluss zu minimieren .
JP 2003- 315 443 A zeigt einen Ultraschall-Wandler mit einem topf förmigen inneren Gehäuse und einem äußeren Gehäuse . DE 10 2021 104 697 Al zeigt einen Ultraschall-Wandler, bei dem eine Elektronik in einem Deckel eines topf förmigen Wandlers integriert ist .
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 geöf fneten Ende auf einen Montagekragen verzichten kann, ohne dadurch erhebliche Störungen der Schwingung des Membrantopfes zu verursachen .
Diese Aufgabe wird durch einen Ultraschall-Wandler gemäß Anspruch 1 gelöst .
Es wird ein Ultraschall-Wandler vorgeschlagen, der ein Behältnis mit einer Öf fnung, einem Boden, der der Öf fnung gegenüberliegt , und einer Seitenwand, die den Boden mit der Öf fnung verbindet , aufweist . Eine axiale Richtung ist definiert als Richtung von der Öf fnung 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 Öf fnung . 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 topf förmig sein . Das Behältnis kann an seinem geschlossenen Ende von der Montagehalterung gehalten werden . Das geöf fnete Ende des Behältnisses kann von der Montagehalterung durch einen Luftspalt getrennt sein und kann dementsprechend freischwingend sein . An dem geöf fneten 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 of fene Ende .
In dem zweiten Bereich kann die Seitenwand eine Schwingung mit einer großen Schwingungsamplitude aus führen . 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 Öf fnung des Behältnisses kann durch einen Deckel verschlossen sein .
Das Behältnis kann beispielsweise aus einem Kunststof f , beispielsweise einem faserverstärkten Kunststof f , 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 j eweils 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 . Uber 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 Körperschall- Schwingungen entkoppelt sind, d . h . das Körperschall- Schwingungen des externen Gehäuses nicht oder nur in sehr geringem Maße auf das Behältnis übertragen werden .
Der zweite Bereich, der sich bis zur Öf fnung des Behältnisses erstreckt , kann eine konstante Wandstärke der Seitenwand aufweisen . Dementsprechend kann die Seitenwand frei von einem Montagekragen an ihrem geöf fneten Endbereich sein .
Auf ein zu der Montagehülse separates Ubergehäuse kann bei der Montage in einem Zielobj ekt , 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 aus zulesen . 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 Aus führungsbeispiel kann die Montagehalterung auf einer von dem Behältnis wegweisenden Außenseite Ausnehmungen aufweisen, die zum Verrasten mit j e 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 Aus führungsbeispiel 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 betri f ft 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 j eweiligen 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, Obj ekte in sehr kurzem Abstand zu dem Modul zu detektieren .
Im Folgenden werden bevorzugte Aus führungsbeispiele anhand der Figuren näher beschrieben .
Figur 1 zeigt einen Ultraschall-Wandler in einer schematischen Ansicht .
Figur 2 zeigt schematisch den Einbau des Ultraschall-Wandlers in ein Gehäuse .
Figur 3 zeigt einen Ultraschall-Wandler gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel , der in ein Gehäuse einer Zielapplikation eingebaut ist .
Figur 4 zeigt ein dazu alternatives Aus führungsbeispiel , bei dem der Ultraschall-Wandler von einer Unterseite in ein Gehäuse eingesetzt wird .
Figur 5 zeigt einen Ultraschall-Wandler mit einer Ummantelung, die eine von dem Boden wegweisende Hinterseite des Behältnisses abdichtet .
Figur 6 zeigt ein Modul , das zwei Ultraschall-Wandler aufweist .
Figur 7 zeigt ein Modulgehäuse in einer perspektivischen Ansicht .
Figur 1 zeigt einen Ultraschall-Wandler 1 . Der Ultraschall- Wandler weist ein topf förmiges Behältnis 2 auf , welches eine Öf fnung, 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 Elektri zität 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 Figur 1 gezeigten Aus führungsbeispiel ist der nach innen ragende Vorsprung 15 in axialer Richtung bündig mit dem hinteren Teil 6 der Seitenwand 4 . In einem alternativen Aus führungsbeispiel kann der nach innen ragende Vorsprung 15 den hinteren Teil 6 überlappen . In einem weiteren alternativen Aus führungsbeispiel 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 Figur 1 gezeigten Aus führungsbeispiel weist die Montagehalterung 14 ein Gewinde 18 und Ausnehmungen 19 auf . In alternativen Aus führungsbeispielen 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 Anschlags fläche 22 . An der Anschlags fläche 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 . I st 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 Figur 1 gezeigten Aus führungsbeispiel 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 Aus führungsbeispiel kann die Seitenwand 4 nur mit einem Teilbereich des vorderen Teils 5 verbunden sein . Der erste Bereich 24 kann in diesem alternativen Aus führungsbeispiel 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 .
Figur 2 zeigt einen Einbau eines Ultraschall-Wandler 1 gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel in ein externes Gehäuse 32 einer Zielapplikation in einer schematischen Ansicht . Der Ultraschall-Wandler 1 weist einen Dichtungsring 30 auf , der an der Anschlags fläche 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 .
Figur 3 zeigt einen Ultraschall-Wandler 1 gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel , der in ein Gehäuse 32 einer Zielapplikation eingebaut ist . Im Gegensatz zu dem ersten Aus führungsbeispiel 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 . I st 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 Figur 2 und Figur 3 gezeigten Aus führungsbeispiel wird der Ultraschall-Wandler 1 j eweils 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 . Figur 4 zeigt ein dazu alternatives Aus führungsbeispiel , 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 Figuren 2 bis 4 gezeigten Einbauvarianten kann auf ein von der Montagehalterung 14 separates Ubergehäuse 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 Zielobj ekt montiert werden . Da auch die Elektronik 17 zur Steuerung in dem Ultraschall-Wandler 1 selbst verbaut ist , kann auf j egliche zusätzliche Komponenten verzichtet werden . Auf diese Weise kann ein einfaches , günstiges , resilientes und kompaktes Gesamtsystem konstruiert werden .
Figur 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 Kabel führung 36 ausgebildet sein, über die die Schnittstelle 13 kontaktierbar ist . Die Ummantelung 35 kann unmittelbar mit der Mutter 31 verbunden werden . Eine in Figur 5 gezeigte Ummantelung 35 ist mit j edem der vorher gezeigten Aus führungsbeispiele kombinierbar . In den Aus führungsbeispielen, die keine Mutter 31 aufweisen, kann die Ummantelung 35 unmittelbar mit der Montagehalterung 14 verbunden werden .
Figur 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 Ultraschall- Sender und der andere der beiden Ultraschall-Wandler 1 kann als Ultraschall-Empfänger eingesetzt werden . Ein derartiges Modul ermöglicht es , auch Obj ekte 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 .
Figur 7 zeigt das Modulgehäuse 37 in einer perspektivischen Ansicht . Be zugs Zeichen
1 Ultraschall -Wandler
2 Behältnis
3 Boden
4 Seitenwand
5 vorderer Teil
6 hinterer Teil
7 Verbindungs fläche
8 Deckel
9 Schall wandler
10 Dämpf ungs element
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 Anschlags fläche
24 erster Bereich
25 zweiter Bereich
26 Luf tspalt
27 Entkopplungs element
28 Anschlags si ehe rung
29 Tellerf eder
30 Dichtungsring
31 Mutter
32 Gehäuse
33 Rasthaken 34 Schnapphaken
35 Ummantelung
36 Kabel führung
37 Modulgehäuse
A axiale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. 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.
2. Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Montagehalterung (14) (24) mittelbar mit dem ersten Bereich (24) der Seitenwand (4) verbunden ist.
3. Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, 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 3, wobei das Entkopplungselement (27) elastisch ist. Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 3 oder Anspruch
4, wobei das Entkopplungselement (27) eine Härte von weniger als 60 Shore A aufweist. Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis
5, wobei das Entkopplungselement (27) ein ausgehärtetes Polymer, beispielsweise Silikon, aufweist. Ultraschall-Wandler (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis
6, 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 11, wobei der Luftspalt (26) eine von dem Schallwandler (9) wegweisende Rückseite des Deckels (8) zumindest teilweise bedeckt. Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 11 oder Anspruch 12, 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 einem der vorherigen Ansprüche, 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. Ultraschall-Wandler (1) gemäß Anspruch 15 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 einem der Ansprüche 1 bis 15, 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 15 und Anspruch 18, 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 15, 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. 22. Modul gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei das Modulgehäuse (37) die Montagehalterung (14) der beiden Ultraschall-Wandler (1) ausbildet. 23. Modul gemäß Anspruch 21 oder Anspruch 22, 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.
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