WO2011009513A1 - Membran und verfahren zur herstellung einer membran für einen ultraschallwandler - Google Patents

Membran und verfahren zur herstellung einer membran für einen ultraschallwandler Download PDF

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WO2011009513A1
WO2011009513A1 PCT/EP2010/003663 EP2010003663W WO2011009513A1 WO 2011009513 A1 WO2011009513 A1 WO 2011009513A1 EP 2010003663 W EP2010003663 W EP 2010003663W WO 2011009513 A1 WO2011009513 A1 WO 2011009513A1
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membrane
coating
transparent
membrane body
surface region
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PCT/EP2010/003663
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Hans-Wilhelm Wehling
Wilhelm Korthals
Uwe Kupfernagel
Original Assignee
Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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    • 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
    • G10K9/20—Sounding members
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a membrane and a method for producing a membrane for an ultrasonic transducer referred to in the preamble of claim 1 or 12 kind.
  • Such a membrane for an ultrasonic transducer is already known from WO2005 / 024451 A2.
  • the membrane comprises a pot-shaped membrane body made of aluminum whose bottom forms a vibratory membrane surface.
  • the ultrasonic sensor is provided for use in parking aids of vehicles and mounted in the installed state on an outer lining part of the vehicle, wherein the membrane protrudes from the converter housing, passes through a mounting opening of the trim part and arranged with the outside of the membrane surface freely on the outside of the vehicle is.
  • EP 1 796 076 B1 discloses a membrane for an ultrasonic transducer whose exposed membrane surface is provided with a chromium-nickel coating. Such a chromium-nickel coating allows a high-gloss membrane surface, which in particular when mounting the transducer to chrome trim of the vehicle, a visually attractive integration of the membrane is made possible.
  • the application of the chromium-nickel coating is relatively expensive and expensive.
  • the membrane surface exposed on the bumper of the vehicle is particularly exposed to environmental influences such as moisture, electrical leakage currents, temperature influences or falling rocks, which can lead to damage to the coating.
  • Such damage can cause chipping or flaking of the chromium-nickel layer, which not only adversely affects the appearance of the membrane surface, but can also cause corrosion of the membrane surface.
  • the chipped or exfoliated chromium-nickel layer can influence the vibration behavior of the membrane surface and thereby cause incorrect measurements of the ultrasonic transducer.
  • the object of the invention is to further develop a membrane and a method for producing a membrane for an ultrasonic transducer referred to in the preamble of claim 1 or 12 such that a particularly damage resistant coating of the membrane surface is made possible.
  • the advantage achieved by the invention is that the coating is formed so transparent that the surface region of the membrane body is visible through the coating.
  • the appearance of the surface area remains at least largely preserved even with damage to the coating, ie areas with undamaged coating act optically uniform to areas with damaged or no longer existing coating, as a viewer always sees the metal surface of the membrane body in all areas. This leaves a largely uniform appearance even when the coating is damaged
  • the approach according to the invention therefore consists in not covering the metallic membrane surface, but instead making it visible through a transparent coating.
  • the membrane surface provided with the transparent coatings acts visually like a chromium coating, without, however, having its disadvantages with respect to resistance and corrosion behavior. If necessary, the color of the visible membrane surface can be adapted to the adjacent outer skin of the vehicle by coloring the transparent coating.
  • the visible through the transparent coating surface region of the membrane body is preferably formed high gloss to achieve a visually appealing high-gloss appearance of the membrane.
  • a high gloss appearance can be achieved in particular by a polished surface area of the membrane body, wherein the polished surface area can be produced by a mechanical or electro-polishing process.
  • the surface area of the membrane body is preferable degreased and pickled with a wet-chemical pretreatment process. Since the wet-chemical pretreatment is carried out after polishing, it must be ensured that the polished surface area of the membrane body is not damaged by the pretreatment and does not become dull or blind.
  • the surface region of the membrane body may be provided with a passivation layer, wherein the passivation layer is preferably produced in a chromium-free process.
  • the polished surface does not become dull or blind due to the chemical treatment.
  • a transparent lacquer layer of an electrically non-conductive material is preferably provided.
  • the coating may be formed as a transparent powder coating, in particular of acrylic powder.
  • the coating according to the invention is particularly advantageous for membrane bodies made of aluminum, since these are susceptible to corrosion to a particular extent.
  • the coated membrane body can be used in particular in an ultrasonic distance sensor for vehicles, which is usually installed in the bumper region of the vehicle and thus exposed to environmental influences to a great extent.
  • the membrane body may be of a cup-shaped design and form in its bottom region the vibratable membrane surface, wherein the coated surface region is arranged on the outside of the membrane surface.
  • the coated surface region preferably comprises the entire outer side of the membrane surface and at least one transition region adjoining it to form a lateral surface of the membrane body. This can be prevented from starting from the
  • FIG. 1 shows a section through a membrane for an ultrasonic transducer.
  • Fig. 1 shows a section through a membrane 1 for an ultrasonic transducer for vehicles.
  • the ultrasonic transducer not shown in detail is intended for use as a distance sensor in parking aids of motor vehicles and comprises a converter housing which in the installed state via an associated holder on an outer lining part, such. B. is attached to a bumper of the motor vehicle.
  • the outer lining part is formed, in particular, by a trim strip integrated in a shock absorber with a chromed surface or a surface in a chrome look.
  • the membrane 1 comprises a generally cup-shaped membrane body 2 with a cylindrical peripheral wall 3 and a bottom region which forms a vibratable membrane surface 4.
  • the membrane surface 4 and the peripheral wall 3 merge into one another at their outer sides 5 and 6 at a transition region 7, wherein the transition region 7 is formed by a radius. Alternatively, but would also be a transition region 7 z. B possible with a chamfer angle.
  • the oscillatory membrane surface 4 is vibrated via a piezoelectric element, not shown, which is arranged in the installed state on the inside of the membrane surface 4. From the free end of the cylindrical peripheral wall 3 of the membrane body 2, a collar 9 is circumferentially angled.
  • the membrane body 2 is manufactured in one piece from aluminum and made mechanically, in particular by span lifting processing from a semi-finished product.
  • the membrane 2 In the installed position of the ultrasonic transducer, the membrane 2 with the membrane surface 4 and a portion of its lateral surface 3 out of the converter housing, wherein the membrane surface 4 passes through a corresponding passage opening in the adjacent outer trim part of the motor vehicle and connects with its outside 5 approximately flush with the outside of the outer trim part , The outside 5 of the
  • Membrane surface 4 and the outer side 8 of the adjoining transition region 7 are thus exposed on the outside of the vehicle and form a portion of the visible outer skin of the vehicle.
  • the outer sides 5 and 8 of the membrane surface 4 and the transition region 7 each have a polished, high-gloss surface, which has been produced by a mechanical polishing process. Furthermore, the outer sides of the lateral surface 6, transition region 7 and membrane surface 4 were degreased and pickled by a wet-chemical method and surface-treated with a chromium-free passivation process.
  • the outer sides of the lateral surface 6, the outer side 8 of the transition region 7 and the outer side 5 of the membrane surface 4 are provided over the entire surface with a continuous coating 10 of transparent lacquer.
  • a coating 10 is a single-layer clearcoat, wherein the coating 10 is formed so transparent that through the coating 10 through the polished outer side of the membrane body 2 is visible.
  • a powder paint coating is provided in particular of acrylic paint, In the mirror-polished outer sides 5 and 8 of the membrane surface 4 and the transition region 7, which in mounted Transducers are arranged in the field of view, the membrane 1 thus has a high-gloss appearance.
  • the coating 10 of powder coating has a different layer thickness in the different surface areas of the membrane body 2.
  • the coating On the outside 5 of the membrane surface 4, the coating has a thickness of at least 70 .mu.m, preferably about 100 .mu.m, since this region is exposed to environmental influences to a particular extent when the ultrasonic transducer is mounted.
  • the coating only has a thickness of at least 10 to 12 ⁇ m.
  • the transparent coating 10 of powder coating is applied directly to the pretreated surface of the membrane body 2 and then forms the outside of the surface of the membrane 1. Further coatings are neither on the outside of the coating 10 nor between the coating 10 and the outside 5 and 8 of the membrane body second intended.
  • the powder coating can be colored throughout, the coloring being so transparent that the surface of the membrane body 2 is visible through coating 10 in the hue of the coloring.
  • the coloring is achieved by adding appropriate dyes to the powder coating.
  • the process for producing the membrane 1 proceeds as follows:
  • the membrane body 2 is produced by machining from a semi-finished aluminum.
  • a precisely defined thickness of the membrane surface 4 is generated so that the membrane surface 4 after completion has exactly a predetermined resonance frequency.
  • it must be taken into account that during subsequent polishing method still material from the outside 5 of the membrane surface 4 is removed.
  • the outer side 5 of the membrane surface 4 and the outer side 8 of the transition region 7 are highly polished to the visible range of
  • Membrane surface to produce a smooth, high-gloss surface.
  • the mechanical processing of the membrane body 2 is completed.
  • the membrane body 2 Prior to painting, the membrane body 2 is degreased, pickled and rinsed in a wet-chemical process in various baths. In a subsequent chromium-free passivation process, the membrane surface is then provided with a passivation layer for improved corrosion resistance and paint adhesion. Overall, the pretreatment must be designed in such a way that, in contrast to conventional pickling and passivation, there is no impairment of the high-gloss surfaces 5 and 8.
  • the pretreated membrane body 1 is provided with the transparent coating 10 in a powder coating process.
  • the membrane body 2 is first inserted into a corresponding receiving frame, from which only the surface regions of the membrane body 2 to be provided with the coating 10 protrude.
  • a receiving rocker is provided, which can be equipped with a plurality of membrane bodies 2 at the same time.
  • a transparent powder coating of acrylic powder is then statically misted and then baked in a heating furnace. After baking, the coating 10 shown in FIG. 1 is present.
  • care must be taken that a predetermined layer thickness is maintained over the entire area of the membrane surface 4 in order to achieve the desired vibration behavior of the coated membrane surface 4.
  • the layer thickness in the transition region 7 and on the cladding surface may not lower than 10 - 12 ⁇ m to ensure adequate protection of these areas.
  • the membrane 1 can be applied directly, i. H. without applying further outer coatings, provided with a piezoelectric element and installed on the ultrasonic transducer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membran (1) für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper (2) aus metallischem Material, der auf einem äußeren Oberflächenbereich (5; 8) mit einer Beschichtung (10) versehen ist. Um eine besonders beschädigungsresistente Beschichtung der Membranoberfläche zu ermöglichen, ist die Beschichtung (10) derart transparent ausgebildet, dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers (2) durch die Beschichtung (10) hindurch sichtbar ist.

Description

Membran und Verfahren zur Herstellung einer Membran für
einen Ultraschallwandler
Die Erfindung betrifft eine Membran und ein Verfahren zur Herstellung einer Membran für einen Ultraschallwandler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 12 genannten Art.
Eine derartige Membran für einen Ultraschallwandler ist bereits aus der WO2005/024451 A2 bekannt. Die Membran umfasst einen topförmigen Membrankörper aus Aluminium, dessen Boden eine schwingungsfähige Membranfläche bildet. Der Ultraschallsensor ist zur Verwendung in Einparkhilfen von Fahrzeugen vorgesehen und im Einbauzustand an einem Außenverkleidungs- teil des Fahrzeugs befestigt, wobei die Membran aus dem Wandlergehäuse herausragt, eine Montageöffnung des Verkleidungs- teils durchsetzt und mit der Außenseite der Membranfläche frei an der Außenseite des Fahrzeugs angeordnet ist.
Die Außenseite der Membranfläche bildet somit einen Teil der sichtbaren Außenhaut des Fahrzeugs. Damit sich die freiliegende Membranoberfläche möglichst ästhetisch in die Fahrzeugaußenhaut einfügt, ist die Außenseite der Membranfläche mit einer Beschichtung versehen. Als Beschichtung ist dabei zumindest auf der freiliegenden Membranoberfläche eine dunkelfarbige Pulverbeschichtung vorgesehen, wobei die Pulverbeschichtung außenseitig in Fahrzeugfarbe überlackiert sein kann. Des Weiteren ist aus der EP 1 796 076 Bl eine Membran für einen Ultraschallwandler bekannt, deren freiliegende Membranoberfläche mit einer Chrom-Nickel-Beschichtung versehen ist. Eine solche Chrom-Nickel-Beschichtung ermöglicht eine hochglänzende Membranoberfläche, wodurch insbesondere bei der Montage des Wandlers an Chromleisten des Fahrzeugs eine optisch ansprechende Integration der Membran ermöglicht wird. Allerdings ist das Aufbringen der Chrom-Nickel-Beschichtung verhältnismäßig aufwändig und kostenintensiv.
Die am Stoßfänger des Fahrzeugs freiliegende Membranoberfläche ist im besonderen Masse Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, elektrischen Kriechströmen, Temperatureinflüssen oder Steinschlag ausgesetzt, was zu Beschädigungen der Beschichtung führen kann. Derartige Beschädigungen können ein Abplatzen oder Abblättern der Chrom-Nickel-Schicht verursachen, was nicht nur das Aussehen der Membranoberfläche negativ beeinträchtigt, sondern auch eine Korrosion der Membranoberfläche nach sich ziehen kann. Des Weiteren kann die abgeplatzte oder abgeblätterte Chrom-Nickel-Schicht das Schwingungsverhalten der Membranfläche beeinflussen und dadurch Fehlmessungen des Ultraschallwandlers verursachen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Membran und ein Verfahren zur Herstellung einer Membran für einen Ultraschallwandler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 12 genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine besonders beschädi- gungsresistente Beschichtung der Membranoberfläche ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass die Beschichtung derart transparent ausgebildet ist, dass der Oberflächenbereich des Membrankörpers durch die Beschichtung hindurch sichtbar ist. Somit bleibt das Aussehen des Oberflächenbereichs auch bei Beschädigungen der Beschichtung zumindest weitgehend erhalten, d. h. Bereiche mit unbeschädigter Beschichtung wirken optisch einheitlich zu Bereichen mit beschädigter oder nicht mehr vorhandener Beschichtung, da ein Betrachter in allen Bereiche stets die Metall-Oberfläche des Membrankörpers sieht. Dadurch bleibt auch bei beschädigter Beschichtung ein weitgehend einheitliches Aussehen und
Reflektionsverhalten der Membranoberfläche erhalten.
Im Unterschied zum Stand der Technik besteht der erfindungs- gemäße Ansatz also darin, die metallische Membranoberfläche nicht abzudecken, sondern durch eine transparente Beschichtung hindurch sichtbar zu machen. Die mit der transparenten Beschichtungen versehene Membranoberfläche wirkt dabei optisch wie eine ChrombeSchichtung, ohne jedoch deren Nachteile hinsichtlich Widerstandsfähigkeit und Korrosionsverhalten aufzuweisen. Falls erforderlich, kann der Farbton der sichtbaren Membranfläche durch eine Einfärbung der transparenten Beschichtung an die angrenzende Außenhaut des Fahrzeugs ange- passt werden.
Der durch die transparente Beschichtung sichtbare Oberflächenbereich des Membrankörpers ist vorzugsweise hochglänzend ausgebildet, um ein optisch ansprechendes hochglänzendes Erscheinen der Membran zu erzielen.
Ein hochglänzendes Erscheinungsbild lässt sich insbesondere durch einen polierten Oberflächenbereichs des Membrankörpers erzielen, wobei der polierte Oberflächenbereich durch ein mechanisches oder Elektro-Politur-Verfahren erzeugt sein kann.
Um die Haftung der transparenten Beschichtung zu verbessern, ist der Oberflächenbereich des Membrankörpers vorzugsweise mit einem nasschemischen Vorbehandlungsverfahren entfettet und gebeizt. Da die nasschemische Vorbehandlung nach dem Polieren erfolgt, ist darauf zu achten, dass der polierte Oberflächenbereich des Membrankörpers durch die Vorbehandlung nicht beschädigt und nicht matt oder blind wird.
Zum Schutz vor Korrosion und zur verbesserten Haftung der transparenten Beschichtung kann der Oberflächenbereich des Membrankörpers mit einer Passivierungsschicht versehen sein, wobei die Passivierungsschicht vorzugsweise in einem chromfreien Verfahren erzeugt wird. Auch hierbei ist zu beachten, dass die polierte Oberfläche durch die chemische Behandlung nicht matt oder blind wird.
Als Beschichtung des Oberflächenbereichs ist vorzugsweise eine transparente Lackschicht aus einem elektrisch nicht leitenden Material vorgesehen. Um eine besonders gleichmäßige und widerstandsfähige Beschichtung zu erzielen, kann die Beschichtung als transparente Pulverlackbeschichtung, insbesondere aus Acrylpulver ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Beschichtung ist insbesondere für Membrankörper aus Aluminium von Vorteil, da diese im besonderen Maße korrosionsanfällig sind. Der beschichtete Membrankörper kann insbesondere in einem Ultraschall-Abstandssensor für Fahrzeuge verwendet werden, der üblicherweise im Stoßfängerbereich des Fahrzeugs verbaut und somit in besonderem Maße Umwelteinflüssen ausgesetzt ist.
Der Membrankörper kann topförmig ausgebildet sein und in seinem Bodenbereich die schwingfähige Membranfläche bilden, wobei der beschichtete Oberflächenbereich an der Außenseite der Membranfläche angeordnet ist. Der beschichtete Oberflächenbereich umfasst dabei vorzugsweise die gesamte Außenseite der Membranfläche sowie zumindest einen daran angrenzenden Übergangsbereich zu einer Mantelfläche des Membrankörpers. Dadurch lässt sich verhindern, dass sich ausgehend vom
Beschichtungsrand Beschädigungen ausbilden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.
In der Darstellung zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Membran für einen Ultra- schallwandler .
Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Membran 1 für einen Ultraschallwandler für Fahrzeuge. Der nicht näher gezeigte Ultraschallwandler ist zur Verwendung als Abstandssensor in Einparkhilfen von Kraftfahrzeugen vorgesehen und umfasst ein Wandlergehäuse, das im Einbauzustand über einen zugehörigen Halter an einem Außenverkleidungsteil, wie z. B. einem Stoßfänger des Kraftwagens befestigt ist. Das Außenverkleidungsteil ist insbesondere durch eine in einen Stoßgänger integrierte Zierleiste mit verchromter Oberfläche oder Oberfläche in Chromoptik gebildet .
Die Membran 1 umfasst einen insgesamt topfförmig ausgebildeten Membrankörper 2 mit einer zylindrischen Umfangswand 3 und einem Bodenbereich, der eine schwingfähige Membranfläche 4 bildet. Die Membranfläche 4 und die Umfangswand 3 gehen an ihren Außenseiten 5 und 6 an einem Übergangsbereich 7 ineinander über, wobei der Übergangsbereich 7 durch einen Radius gebildet ist. Alternativ wäre aber auch ein Übergangsbereich 7 z. B mit einem Fasenwinkel möglich.
Die schwingfähige Membranfläche 4 wird über ein nicht gezeigtes Piezoelement schwingungsangeregt , das im Einbauzustand an der Innenseite der Membranfläche 4 angeordnet ist . Vom freien Ende der zylindrischen Umfangswand 3 des Membrankörpers 2 ist umlaufend ein Kragen 9 abgewinkelt. Der Membrankörper 2 ist einteilig aus Aluminium hergestellt und mechanisch, insbesondere durch Span abhebende Bearbeitung aus einem Halbzeug gefertigt worden.
In der Einbaulage des Ultraschallwandlers steht die Membran 2 mit der Membranfläche 4 und einem Abschnitt ihrer Mantelfläche 3 aus dem Wandlergehäuse heraus, wobei die Membranfläche 4 eine korrespondierende Durchtrittsöffnung im angrenzenden Außenverkleidungsteil des Kraftwagens durchsetzt und mit ihrer Außenseite 5 etwa flächenbündig an die Außenseite des Außenverkleidungsteil anschließt. Die Außenseite 5 der
Membranfläche 4 und die Außenseite 8 des daran angrenzenden Übergangsbereichs 7 liegen somit frei an der Fahrzeugaußenseite und bilden einen Teilbereich der sichtbaren Fahrzeugaußenhaut .
Die Außenseiten 5 und 8 der Membranfläche 4 und des Übergangsbereich 7 weisen jeweils eine polierte, hochglänzende Oberfläche auf, welche durch ein mechanisches Polierverfahren erzeugt worden ist. Ferner sind die Außenseiten von Mantelfläche 6, Übergangsbereich 7 und Membranfläche 4 mit einem nasschemischen Verfahren entfettet und gebeizt und mit einem chromfreien Passivierungsverfahren oberflächenbehandelt worden .
Die Außenseiten der Mantelfläche 6, die Außenseite 8 des Übergangsbereichs 7 und die Außenseite 5 der Membranfläche 4 sind vollflächig mit einer durchgängigen Beschichtung 10 aus transparentem Lack versehen. Als Beschichtung 10 ist dabei eine einschichtige Klarlackbeschichtung, wobei die Beschichtung 10 derart transparent ausgebildet ist, dass durch die Beschichtung 10 hindurch die polierte Außenseite des Membrankörpers 2 sichtbar ist. Als Beschichtung 10 ist dabei eine Pulverlackbeschichtung insbesondere aus Acryllack vorgesehen, In den hochglanzpolierten Außenseiten 5 und 8 der Membranfläche 4 und des Übergangsbereichs 7, welche bei montiertem Wandler im Sichtbereich angeordnet sind, weist die Membran 1 somit ein hochglänzendes Erscheinungsbild auf .
Die Beschichtung 10 aus Pulverlack weist in den verschiedenen Oberflächenbereichen des Membrankörpers 2 eine unterschiedliche Schichtdicke auf. An der Außenseite 5 der Membranfläche 4 weist die Beschichtung eine Dicke von mindestens 70 μm, vorzugsweise etwa 100 μm auf, da dieser Bereich bei montiertem Ultraschallwandler in besonderem Maße den Umwelteinflüssen ausgesetzt ist. Im Übergangsbereich 7 und im Bereich der Mantelfläche 6 weist die Beschichtung demgegenüber lediglich eine Dicke von mindestens 10 - 12 μm auf. Die transparente Beschichtung 10 aus Pulverlack ist unmittelbar auf die vorbehandelte Oberfläche des Membrankörpers 2 aufgetragen und bildet dann außenseitig die Oberfläche der Membran 1. Weitere Beschichtungen sind weder an der Außenseite der Beschichtung 10 noch zwischen der Beschichtung 10 und der Außenseite 5 und 8 des Membrankörpers 2 vorgesehen.
Um das optische Erscheinungsbild der Membranoberfläche an das angrenzende Außenverkleidungsteil des Fahrzeugs anzupassen, kann der Pulverlack durchgängig eingefärbt sein, wobei die Einfärbung derart transparent ist, dass die Oberfläche des Membrankörpers 2 durch Beschichtung 10 hindurch in dem Farbton der Einfärbung sichtbar ist. Die Einfärbung wird dabei durch die Zugabe entsprechender Farbstoffe zum Pulverlack erzielt .
Das Verfahren zur Herstellung der Membran 1 läuft wie folgt ab:
Zunächst wird der Membrankörper 2 durch mechanische Bearbeitung aus einem Aluminiumhalbzeug hergestellt. Dabei wird eine genau definierte Dicke der Membranfläche 4 erzeugt, damit die Membranfläche 4 nach der Fertigstellung exakt eine vorgegebene Resonanzfrequenz aufweist. Bei der Festlegung der Dicke ist zu berücksichtigen, dass beim nachfolgenden Polier- verfahren noch Material von der Außenseite 5 der Membranfläche 4 abgetragen wird. Anschließend werden die Außenseite 5 der Membranfläche 4 und die Außenseite 8 des Übergangsbereichs 7 hochglanzpoliert, um im sichtbaren Bereich der
Membranoberfläche eine glatte, hochglänzende Oberfläche zu erzeugen. Die mechanische Bearbeitung des Membrankörpers 2 ist damit abgeschlossen.
Vor der Lackierung wird der Membrankörper 2 in einem nasschemischen Verfahren in verschiedenen Bädern entfettet, gebeizt und gespült. In einem nachfolgenden chromfreien Passivie- rungsverfahren wird die Membranoberfläche dann mit einer Passivierungsschicht zur verbesserten Korrosionsbeständigkeit und Lackhaftung versehen. Die Vorbehandlung muss insgesamt so ausgelegt sein, dass im Unterschied zu herkömmlichen Beizen und Passivierungen keine Beeinträchtigung der hochglänzenden Oberflächen 5 und 8 eintritt.
Nach dem Trocknen der Vorbehandlung wird der vorbehandelte Membrankörper 1 in einem Pulverbeschichtungsverfahren mit der transparenten Beschichtung 10 versehen. Hierzu wird der Membrankörper 2 zunächst in ein korrespondierendes Aufnahmegestell eingesetzt, aus welchem lediglich die mit der Beschichtung 10 zu versehenden Oberflächenbereiche des Membrankörpers 2 herausragen. Vorzugsweise ist dabei ein Aufnahme- gesteil vorgesehen, das gleichzeitig mit einer Vielzahl von Membrankörpern 2 bestückt werden kann. Auf die zu beschichtenden Oberflächen 5, 6 und 8 des Membrankörpers 2 wird dann anschließend ein transparenter Pulverlack aus Acrylpulver statisch aufgenebelt und anschließend in einem Wärmeofen eingebrannt. Nach dem Einbrennen liegt dann die in Fig. 1 dargestellte Beschichtung 10 vor. Beim Aufbringen der Beschichtung 10 ist darauf zu achten, dass über den gesamten Bereich der Membranfläche 4 eine vorgegebene Schichtdicke eingehalten wird, um das gewünschte Schwingverhalten der beschichteten Membranfläche 4 zu erzielen. Des Weiteren darf die Schichtdicke im Übergangsbereich 7 und an der Mantelflä- che 2 einen Wert von 10 - 12 μm nicht unterschreiten, um eine ausreichenden Schutz dieser Bereiche zu gewährleisten.
Nach dem Aufbringen der Beschichtung 10 mittels des Beschich- tungsverfahrens kann die Membran 1 unmittelbar, d. h. ohne Aufbringen weiterer äußerer Beschichtungen, mit einem Piezo- element versehen und am Ultraschallwandler verbaut werden.

Claims

Patentansprüche
1. Membran (1) für einen Ultraschallwandler mit einem
Membrankörper (2) aus metallischem Material, der auf einem äußeren Oberflächenbereich (5; 8) mit einer Beschichtung (10) versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung (10) derart transparent ausgebildet ist, dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers
(2) durch die Beschichtung (10) hindurch sichtbar ist.
2. Membran nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers (2) hochglänzend ausgebildet ist.
3. Membran nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers (2) poliert ist.
4. Membran nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich (5,- 8) des Membrankörpers (2) nasschemisch vorbehandelt ist.
5. Membran nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers (2) mit einer Passivierungsschicht versehen ist.
6. Membran nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Beschichtung (10) eine transparente Lackschicht vorgesehen ist.
7. Membran nach Anspruch 6 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Beschichtung (10) eine transparente Pulverlackbe- schichtung vorgesehen ist.
8. Membran nach Anspruch 7 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine transparente Pulverlackbeschichtung aus Acrylpulver vorgesehen ist.
9. Membran nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass Membrankörper (2) aus Aluminium hergestellt ist.
10. Membran nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Membrankörper (2) topförmig ausgebildet und in seinem Bodenbereich die schwingfähige Membranfläche (4) bildet, wobei der Oberflächenbereich an der Außenseite (5) der Membranfläche (4) angeordnet ist.
11. Membran nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich die gesamte Außenseite (5) der Membranfläche (4) sowie eine Außenseite (8) eines daran angrenzenden Übergangsbereichs (7) zu einer Mantelfläche (3) des Membrankörpers (2) umfasst.
12. Verfahren zur Herstellung einer Membran (1) für einen Ultraschallsensor, bei dem ein äußerer Oberflächenbereich (5; 8) eines Membrankörpers (2) aus metallischem Material mit einer Beschichtung (10) versehen wird, dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich (5; 8) derart mit einer transparenten Beschichtung (10) versehen wird, dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers (2) durch die Beschichtung (10) hindurch sichtbar ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers (2) vor dem Aufbringen der transparenten Beschichtung (10) poliert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers (2) nach dem Polieren und vor dem Aufbringen der transparenten Beschichtung (10) nasschemisch vorbehandelt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Oberflächenbereich (5; 8) des Membrankörpers (2) vor dem Aufbringen der transparenten Beschichtung (10) mit einer Passivierungsschicht versehen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die transparente Beschichtung (10) durch Lackieren aufgebracht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass transparente Beschichtung (10) durch Pulverlackieren aufgebracht wird.
PCT/EP2010/003663 2009-07-23 2010-06-17 Membran und verfahren zur herstellung einer membran für einen ultraschallwandler WO2011009513A1 (de)

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