具有壳体和布置在该壳体上的膜片元件的声传感器的制作方法

本发明涉及一种声传感器。

背景技术：

在声传感器的典型构型中，尤其当声传感器是超声传感器时，典型地将压电陶瓷粘接到罐形壳体的底部上。在此，罐底这样实施，使得该罐底作为膜片起作用。

声传感器的这种结构大部分基于以下理由：电声换能器和可能附属的电子部件应被保护免受环境影响。这在这种超声传感器中通过以下方式来确保：膜片是壳体的部分区域并且压电陶瓷布置在壳体内部。

然而在超声传感器的所描述的结构中存在关于壳体和膜片的构型的小间隙，因为膜片例如必须是通过壳体的内部可触及的，由此压电陶瓷可以布置在该膜片上。这尤其与声传感器的特别平的构型冲突。

技术实现要素：

根据本发明的声传感器包括载体元件、布置在载体元件的第一侧上的膜片元件和电声换能器，该电声换能器布置在膜片元件的面向载体元件的一侧上并且设置成用于激励膜片元件的至少一个区域产生振动，其中，膜片元件在至少一个边缘区域上具有保持区域，该保持区域朝着载体元件的方向延伸并且围握载体元件的部分区域。

因为膜片元件的保持区域围握载体元件的部分区域，该部分区域被保持区域环绕。换言之，这意味着，膜片元件的保持区域的区段布置在载体元件的该部分区域的不同侧上。在此，在膜片元件的保持区域和载体元件之间尤其存在形状锁合。因为保持区域朝着载体元件的方向延伸，在此存在膜片的加厚。

以该方式，建立声传感器，该声传感器能够在构型载体元件时实现高自由度并且同时可靠地保护电声换能器免受环境影响。此外，形成封闭部和膜片的组合，由此减少用于实现声换能器的必要部件的数量。

从属权利要求示出本发明的优选扩展方案。

有利的是，膜片元件的保持区域是弹簧弹性的并且与载体元件的部分区域形成搭扣连接。以该方式能够实现膜片元件在载体元件上的特别简单的安装。所述安装必要时也可以脱开。

也有利的是，载体元件的部分区域至少形成螺纹线的区段并且膜片元件的保持区域具有如此成形的区段，使得该区段嵌接到螺纹线中。因此，膜片元件可以被拧到载体元件上。刚好通过这样的螺纹连接可以建立高度的密封性并且由此建立针对环境影响的高保护作用。

此外有利的是，膜片元件的保持区域由可热收缩的材料形成，并且膜片元件通过加热膜片元件与载体元件连接。在此，膜片元件尤其通过加热保持区域而与载体元件连接。换言之，膜片元件被收缩成形到载体元件上。在膜片元件和载体元件之间的这种连接具有高密封性。此外，特别简单地实现这种声传感器的制造，因为在这种声传感器中存在关于膜片元件和载体元件的制造偏差方面的高容许误差。

有利的是，膜片元件至少部分是弹性的并且在它的尺寸方面如此选择，使得在保持区域围握的情况下通过膜片元件在保持区域和载体元件之间存在挤压力。由此同样确保声传感器在膜片元件和载体元件之间的过渡处的高密封性。

也有利的是，载体元件具有空腔，该空腔布置在载体元件的被膜片元件跨越的一侧上。空腔尤其形成反射区域，由膜片元件发出的声信号通过该反射区域被反射并且沿声传感器的主要发射方向返回。这能够实现，构型声传感器的方向特性。此外，由此建立用于膜片元件振动的自由空间。

也有利的是，载体元件是电路板。因此，声传感器的其他电子部件可以直接布置在载体元件上。这建立了声传感器的特别简单和扁平的设计。

此外有利的是，载体元件在载体元件的背离膜片元件的一侧上具有接收部，在该接收部中布置有用于激励电声换能器的电子部件。因此，载体元件作为壳体使用。电子部件布置在载体元件的背离膜片元件的一侧上，由此避免，电子部件的表面结构对声传感器中的声传播产生影响。

此外有利的是，密封元件布置在膜片元件的面向载体元件的一侧和载体元件之间。密封元件尤其通过双组份注塑方法与膜片元件或载体元件一件式地成形。因此，建立特别密封的声传感器。

同样有利的是，载体元件在保持区域中具有空腔，在该空腔中布置有密封元件。在此，密封元件优选具有唇，该唇密封载体元件和膜片元件之间的过渡部。因此，确保载体元件和膜片元件之间的特别密封的过渡。

附图说明

下面参照附图详细描述本发明的实施例。在附图中示出：

图1在本发明的第一实施方式中的声传感器的示意性示图，

图2在本发明的第二实施方式中的声传感器的示意性示图，

图3a根据本发明的第三实施方式的声传感器的区段，

图3b根据本发明的第四实施方式的声传感器的区段，和

图3c根据本发明的第五实施方式的声传感器的区段。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一实施方式的声传感器1的示意性示图。示出声传感器1的横截面。声传感器1包括载体元件2、膜片元件3和电声换能器4。

在该第一实施方式中，载体元件2具有实心柱体的形状作为基本形状。该实心柱体在第一侧和与载体元件2的第一侧相对置的第二侧上分别具有圆盘形表面。实心柱体的表面和由此将第一侧和第二侧连接的载体元件2的表面被称为周面。

在载体元件2的第一侧上、即在实心柱体的圆盘形表面中的一个表面上引入空腔10。在此，空腔10这样在载体元件2的第一侧上延伸，使得保持存在接片，该接片形成位于载体元件2的第一侧上的面的边缘区域。如在图1中可看出，空腔10在它沿着载体元件2的第一侧的走向上可以具有不同深度。因此，空腔10在图1示出的第一实施方式中是环形的下陷部，该下陷部环绕载体元件2的第一侧的中心。所述深度既经越第一侧的半径变化，也沿着第一侧的环绕方向、即沿方位角变化。因此在该第一实施方式中，空腔10在载体元件2的在图1中示出的横截面中的左侧具有相对于右侧不同的深度。因此，在空腔10的这些不同区域中反射的声波经过不同的间距。由此影响声传感器1的方向特性。

在载体元件2的与载体元件2的第一侧相对置的第二侧上将接收部8引入到载体元件2中。接收部8例如是盲孔，该盲孔被引入到载体元件2的第二侧中并且沿着载体元件2的柱体轴线延伸。因此，载体元件2的该区段可以被看作为空心柱体。在载体元件2的第一侧上引入的空腔10和接收部8之间存在载体元件的一区域，该区域使空腔10和接收部8彼此分开。

载体元件2的周面具有变细部12。变细部12是以下区域，在该区域中形成载体元件2的基本形状的实心柱体的半径减小。变细部12这样布置在周面的区域中，使得产生相对于第一侧大于零的间距。

在载体元件2的第一侧上布置有膜片元件3。膜片元件3是柔性的元件，该元件在至少一个边缘区域5上具有保持区域6，该保持区域朝着载体元件2的方向延伸并且围握载体元件2的部分区域7。在此，膜片元件3可以是完全或部分柔性的。

膜片元件3跨越载体元件2的第一侧并且在该膜片元件跨越第一侧的该区域中扁平地成形。在膜片元件3的边缘区域5中，膜片元件3具有保持区域6。在该第一实施方式中，保持区域6通过以下方式形成，即膜片元件3在它的外周上平行于载体元件2的柱体轴线地沿着载体元件2延伸并且在至少延伸直至变细部12的间距之后又平行于跨越载体元件2的表面地朝着载体元件2的中心的方向、即向内延伸。在此，膜片元件3的保持区域6至少朝着载体元件2的中心的方向延伸如此远，以至于该膜片元件延伸到变细部12中。因此，保持区域6在它的横截面中形成u形形状，该u形形状也可以在图1中在膜片元件3的边缘区域5中看出。

因此，载体元件2具有部分区域7，该部分区域被膜片元件3围握。载体元件2的位于变细部12和载体元件2的第一侧之间的区域尤其属于该部分区域7。因此，载体元件2具有一区域，在该区域中在相对置的两侧上分别布置有膜片元件3的一个区段。

在膜片元件3的面向载体元件2的一侧4a上布置有电声换能器4。电声换能器4是圆盘形的元件并且布置在膜片元件3的表面的中心处，该表面跨越载体元件2的第一侧。

电声换能器4设置成用于激励膜片元件3的至少一个区域产生振动。在该第一实施方式中，电声换能器4与膜片元件3焊接。然而在替代的实施方式中，膜片元件3也可以固定在载体元件2上并且仅与膜片元件3处于松动的接触中。在该第一实施方式中，电声换能器4是压电元件。该压电元件可以通过施加电信号被激励产生机械运动。

在载体元件2的接收部8中布置有电子部件9，该电子部件根据要求提供该电信号并且因此适合用于激励电声换能器4。因此，电子部件9布置在载体元件2的内部，由此该载体元件可以被视为壳体。电子部件9通过多个电引线与电声换能器4连接。

如之前所述的那样，膜片元件3在第一侧上跨越载体元件2。在此，在该第一实施方式中，膜片元件3不直接位于载体元件2上，而是位于密封元件11上，该密封元件布置在膜片元件的面向载体元件2的一侧4a和载体元件2之间。在该第一实施方式中，密封元件11是一环，该环由弹性材料成形并且位于载体元件2的第一侧上。在此，这样选择密封元件11的内周和外周，使得该密封元件位于载体元件2的在空腔10外部的区域中。因此，密封元件11位于接片上，该接片存在于空腔10和载体元件的周面之间。因此，声传感器1在载体元件2和膜片元件3之间的过渡区域中的密封性得到改善。在替代的实施方式中，取消密封元件。

优选地，膜片元件3的内尺寸小于载体元件2的外尺寸。在此，有利的是，膜片元件3至少部分是弹性的。因此，膜片元件3在它的尺寸方面如此选择，使得在保持区域6围握的情况下通过膜片元件3而在保持区域6和载体元件2之间存在挤压力。

图2示出根据本发明的第二实施方式的声传感器1的示意性示图。示出声传感器1的横截面。

在该第二实施方式中，载体元件2是圆盘形的电路板。圆盘形的电路板2在它的面向膜片元件3的圆盘形表面上具有空腔10。为此，载体元件2的位于第一侧上的圆形表面向内拱入，使得产生下陷部。在此，下陷部的深度如此选择，使得膜片元件3能够在通过电声换能器4激励时自由振动。

载体元件2在与第一侧相对置的第二侧上具有槽13，该槽在第二侧上在该载体元件的外周上围握载体元件的圆形表面。

膜片元件3在它的外周上、即在它的边缘区域5中具有多个夹紧元件。这些夹紧元件形成保持区域6。膜片元件3的形成保持区域6的部分是弹簧弹性的。如果膜片元件3在安装声传感器1时被压到载体元件2上，那么膜片元件3的保持区域5变宽，因为该保持区域是弹簧弹性的，并且载体元件2可以被引入到膜片元件3的夹紧部中。因此，产生在膜片元件3和载体元件2的部分区域7之间的搭扣连接。在此，载体元件2的部分区域7是载体元件2的外周。槽13在载体元件2的第二侧上在部分区域7中走向。夹紧元件这样成形，使得这些夹紧元件具有在膜片元件3与载体元件2连接时嵌接到槽13中的区域。

在该第二实施方式中，因为载体元件2是电路板，用于激励声换能器4的电子部件9直接布置在载体元件2上、例如布置在载体元件2的第二侧上。在此，电声换能器4通过印制导线触点接通，该印制导线由载体元件2的第二侧敷设到载体元件2的第一侧上。

在该第二实施方式中，电声换能器4具有环形结构。该电声换能器具有一外周，该外周相应于载体元件2的圆形表面的外周。在电声换能器4和载体元件2之间布置有密封元件11，在该第二实施方式中，该密封元件同样环形地实施并且该密封元件的环形表面相应于电声换能器4的环形表面。电声换能器4位于膜片元件3上。密封元件11处于电声换能器4和载体元件2之间。

因此，电声换能器4夹紧在膜片元件3和载体元件2之间。因此，电声换能器4不必单独固定在膜片元件3或载体元件2上。作用到膜片元件3上的挤压力通过柔性的密封元件11进一步提升。

如有图2可看出，膜片元件3在跨越载体元件2的区域中具有位于环内部的减薄部位，该环由电声换能器4来描述。由此使膜片元件3的振动阻力最小化。

在该第二实施方式中，载体元件2的高度如此小，以至于膜片元件3的向内指向的区段可以从后面抓握载体元件2。膜片元件3具有示例性的16mm的直径。膜片元件3的边缘从后面抓握载体元件2并且嵌接到机械槽中，使得边缘的移动只能够通过明显更强烈的力实现，因为为此膜片边缘必须从槽中推移出。电路板具有示例性的2mm的厚度。

图3示出第三实施方式中声传感器1的区段的横截面的示意性示图。第三实施方式基本上相当于前面所述的第一或第二实施方式。在该第三实施方式中，也通过膜片元件3和载体元件2形成搭扣连接。在此，膜片元件3的卡锁到载体元件2中的部分特别尖锐地实施。在此，变细部12具有相对于周面倾斜的侧。由此，当保持区域由于它的弹性而施加压力到变细部12的所述侧上时，膜片元件3被压到载体元件2上。

参照图3a同样描述本发明的替代的实施方式，在该实施方式中，载体元件的被保持区域6围握的部分区域7形成螺纹线14。示例性的声传感器1(在该声传感器中载体元件2的部分区域7形成螺纹线14)的横截面同样相当于在图3a中示出的横截面。然而，在此，根据所选择的用于横截面的剖面轴线(schnittachse)，下陷部和载体元件2的位于载体元件2的第一侧上的表面之间的间距改变。因此，膜片元件3可以被拧到载体元件2上。在此，不强制必须的是，保持区域6是弹簧弹性的。因此，膜片元件3作为盖被拧到载体元件2上，与拧到果酱瓶上的盖类似。为此，膜片元件3的保持区域6这样成形，使得该膜片元件具有如此成形的区段，使得该区段嵌接到螺纹线14中。螺纹线14在它的延伸中也可以具有中断部。

图3b示出在第四实施方式中声传感器1的区段的横截面的示意性示图。第四实施方式基本上相当于前面描述的实施方式。也像在第一和第二实施方式中那样，在该第四实施方式中，密封元件11布置在载体元件2和膜片元件3之间。为此，载体元件2具有空腔，在该空腔中布置有密封元件11。在此，密封元件11要么是独立的元件要么与膜片元件3或载体元件2整体地成形。在该第四实施方式中，空腔(在该空腔中布置有密封元件11)是下陷部，该下陷部围握载体元件2的外周。

膜片元件3的边缘在侧面、即在载体元件2的周面的侧上以该膜片元件的向内指向的区段嵌接到载体元件2的向外指向的区段中，其中，密封元件11夹紧在载体元件2的由保持区域围握的部分区域中。在该实施方式中，密封元件11配备有密封唇，该密封唇优选这样倾斜地取向，使得该密封唇如倒钩一样几乎不妨碍膜片元件3和载体元件2的接合。然而在尝试分开膜片元件3和载体元件2时，该密封唇阻止运动。

优选地，载体元件2的边缘在膜片元件3和载体元件2接合时膜片元件3的边缘第一次与壳体边缘接触的部位上具有嵌入辅助件，从而使克服过盈配合变容易。

图3c是根据本发明的第五实施方式的声传感器1的横截面的示意性示图。本发明的该第五实施方式示出密封元件11的替代布置。在此，密封元件11布置在同样围握载体元件2的外周的空腔中，但是布置在载体元件2的背离第一侧的一侧上。

在另外的实施方式中，膜片元件3由可热收缩的材料成形并且通过加热收缩成形到载体元件2上。

包括上面的公开在内，详细地参阅图1至3c的公开。