本发明涉及一种根据权利要求的1前序部分所述的声换能器组件，如由申请人的de102010062990a1已知的那样。在已知的声换能器组件中分别具有至少一个压电元件的多个换能器元件示例性地以小的间距平行地布置在固定面或固定元件上。在各个换能器元件和固定面之间的连接可以通过材料锁合的连接或者通过机械连接实现。各个尤其一致构造的换能器元件分别具有带有例如u形横截面的载体元件，其中，载体元件的两个侧部与固定面连接。此外，换能器元件具有声作用面(schallwirksame
迄今已知的声换能器组件尤其在车辆中使用时应尽可能紧凑地构造，即，具有尽可能小的底面和尽可能小的结构高度，由此所述声换能器组件尤其可以没有问题地安装在保险杠的区域中。由此产生使用尽可能薄的固定面或相应薄的固定元件的期望，以便使声换能器组件的结构高度保持尽可能小。同样地，固定面的底面应尽可能小，以便同样能够使声换能器组件的横截面尽可能小地构型。
对于换能器元件作为发射元件或接收元件的无故障功能重要的是，各个换能器元件在声学或振动技术上相对彼此尽可能不受影响。此外，重要的是，换能器元件在固定面或固定元件的区域中与该固定面或固定元件尽可能刚性地连接。在此，重要的是，不仅被夹紧的换能器元件而且固定元件都具有自振特性。在此，出现固定元件的固有谐振频率及其倍频。如果这些固有谐振以相应的振幅高度在换能器元件的运行频率范围中、例如在48khz的范围中出现，则这导致在各个换能器元件之间显著的串扰或者影响，并由此导致在物体识别时出现所谓的不期望的旁瓣(nebenkeulen)和与此相关的模糊性。
技术实现要素：
由所述现有技术出发，本发明的任务是，这样改进根据权利要求1的前序部分所述的声换能器组件，使得在所述声换能器组件运行时在声换能器元件之间相对彼此的影响尽可能小。根据本发明，该任务通过具有权利要求1特征的声换能器组件解决。
本发明的思想在于，通过固定元件的几何形状、即通过其长度、宽度和厚度并且还主要通过固定元件的材料的弹性模量和密度的大小来确定固定元件的固有频率的频率位置和振幅。如开始在“现有技术”段落中所阐释的那样，这种固定元件的几何形状尺寸仅能够在非常小的限度中实现，因为声换能器组件例如应具有最大尺寸或结构高度。此外，本发明利用以下认知：这种固定元件具有优化的固有振动特性，即，如果固定元件以大的弹性模量和大的密度尽可能厚地构造，同时构造有所期望的小的长度和宽度，那么该固定元件是非常刚性的。这些提到的认知导致根据权利要求1的声换能器组件，在该声换能器组件中，如果固定元件由弹性模量大于350x103n/mm2、优选为约400x103n/mm3和密度大于2.5g/cm3的材料组成，则能够以有利的方式实现优化的固有振动特性。这种尺寸或者说这种材料的使用的前提是，能够构造以下声换能器组件，在该声换能器组件中，如果所述固定元件的厚度至少为5mm，那么在各个换能器元件之间所需的串扰阻尼可以达到20db或更大的范围。在此，所述固定元件的尺寸(厚度)尤其取决于针对固定元件所使用的材料的选择。
在从属权利要求中提出根据本发明的声换能器组件的有利扩展方案。
为了一方面能够实现声换能器组件的尽可能小的结构高度，并且另一方面能够尽可能简单地构型固定元件的制造并且能够提供尽固定元件的可能大的表面用于布置换能器元件，设置为，按照所使用材料的选择而定。固定元件以板的形状构造，该板的厚度优选在3mm至6mm之间。
作为用于所述固定元件的材料考虑使用例如技术陶瓷、尤其是氧化铝。这种技术陶瓷不仅满足根据本发明所设置的相对高的密度的要求，也满足高弹性模量的要求。
尤其对于以下情况，即固定元件不仅用于换能器元件的机械固定或耦合，而且用于换能器元件和/或与固定元件作用连接布置的其他电子构件的电接触，有利的是，所述固定元件的材料具有金属、尤其是铝或钢。
对于固定元件由技术陶瓷制成的情况，为了构造所期望的导电性可以设置为，固定元件至少在面向换能器元件的一侧上设有优选整面的金属化层。
在这种金属化层的具体的优选构型中，该金属化层典型地具有8μm和20μm之间的厚度和约0.015ω的表面电阻。
对此要明确指出，这种固定元件不仅可以由唯一的材料、例如由技术陶瓷或者由一种金属组成，而且也可以以夹层结构的形式由相叠布置的、由所提到的材料制成的各个层组成。因此例如可以考虑，设置由技术陶瓷制成的芯的夹层结构，该夹层结构在两侧覆盖以金属层或者金属片。
也可以设置，所述固定元件不仅用于布置换能器元件，而且同时也用于布置电子构件，以便能够分析处理由压电元件产生的电压或者能够电操控压电元件。在此，在固定元件的背离换能器元件的一侧上能够实现这种构件的特别紧凑或有利的布置。
在此，为了构造在固定元件的两侧之间的电接触或连接有利的是，所述固定元件在背离换能器元件的一侧上设有金属化层，并且所述固定元件的两侧通过布置在固定元件的侧面上的另一金属化层、或者借助于尤其呈柔性膜形式的连接元件、或者借助于布置在固定元件中的敷镀通孔导电地相互连接。也可能的是，完全由金属构造所述固定元件。柔性膜在本发明的意义上理解为柔性的载体材料，将至少一个例如呈导体轨或类似形式的金属化部施加到该载体材料上。
为了换能器元件与固定元件的电接触，优选设置为，在其上固定有压电元件的载体元件借助于导电胶与固定元件连接。考虑各向同性的和各向异性的导电胶作为导电胶。要注意粘接连接的高粘附强度。通过粘接配合件(换能器元件和固定元件)的等离子处理或浸蚀明显提高粘接连接的粘附强度，并且由此换能器元件的夹紧相应地变固定。由于导电胶的小的层厚度以及导电颗粒的相应填充量可以忽略所引入的弹性。
如上所述，这种换能器元件不仅可以作为发射元件也可以作为接收元件运行或操控。此外也已知，这样构造这种声换能器组件，使得不仅设有发射元件而且设有接收元件。尤其对于声换能器组件不仅具有发射元件而且具有接收元件的情况，在作为发射元件起作用的换能器元件和作为接收元件起作用的换能器元件之间的优化声学去耦合可以通过以下方式构造：所述固定元件具有至少两个部分元件，即具有尤其带有封闭轮廓的凹槽的第一部分元件和在构成间隙的情况下布置在凹槽内部的第二部分元件，其中，所述间隙至少局部地填充有弹性体，并且其中，在所述部分元件中的每个部分元件上布置有至少两个换能器元件。在此，在一个部分元件上例如布置有作为发射元件起作用的换能器元件，并且在另一部分元件上布置作为发射元件起作用的换能器元件。通过优选具有小弹性模量的弹性体实现在固定元件的两个部分元件之间的机械的或声学的去耦合。在此，所述间隙可以要么完全由弹性体填充要么仅点状地填充。也可以设置为，以注射模具方法或者浇注方法实现间隙填充。
如果所述换能器元件具有带有矩形的声作用面的u形横截面，其中，作为发射元件起作用的换能器元件的声作用面的纵轴线相对于作为接收元件起作用的换能器元件中的至少几个换能器元件的声作用面的纵轴线旋转优选90°地布置，那么能够实现作为发射元件起作用的换能器元件的发射波的指向特征的优化或改善。
作为其他阻尼措施或用于声学去耦合的措施可以设置为，在换能器元件区域中和/或在换能器元件之间存在的中间空间填充有阻尼物质。这种阻尼物质例如由fermasil或者其他优选弹性的阻尼物质组成。
将这种阻尼物质供应或配量到换能器元件的区域中，这可能在声换能器组件装配在壳体中的情况下相对困难地构型。因此，为了能够在加工技术上实现阻尼物质的相对简单的供应，在优选构型中设置为，固定元件在与载体元件固定的固定区域外部具有至少一个贯通开口以将阻尼物质供应到换能器元件的中间空间中。由此可以从固定元件的背离换能器元件的一侧实现阻尼物质的供应，其方式是，例如通过配量针将阻尼物质通过贯通开口引入到换能器元件的中间空间中。为了简化或者说确保通过固定元件中的贯通开口导入配量针，贯通开口在背离换能器元件的一侧上可以具有例如导入斜边。
如上所述，不仅由于机械原因而且也由于导电性的原因，期望的是，在固定元件与换能器元件之间构造可靠的并且固定的连接。所述连接的粘附强度被视为对此重要的标准。为了提高或保证粘附强度，有利的是，所述固定元件和/或换能器元件是经表面处理的，尤其通过等离子处理或者通过浸蚀。
至此所述的声换能器组件的优选应用范围是车辆中的驾驶员辅助系统领域，尤其用于物体的距离测量。但是本发明不应局限于这类应用。尤其也可以考虑在3d环境传感器中的应用，例如所述声换能器组件在机器人领域、在安全系统中如空间监控或者在地面运输车中是被需要的。在此，基于超声不仅获得物体/人相对于声换能器组件的距离，而且也可以获得物体/人相对于声换能器的角度或位置。
附图说明
由下面对优选实施例的描述以及参照附图得出本发明的其他优点、特征和细节。
附图示出：
图1以立体示图示出布置在固定元件上的多个换能器元件作为根据本发明的声换能器组件的组成部分；
图2具有三个换能器元件的声换能器组件的剖面图，在该声换能器组件中换能器元件与固定元件在使用柔性膜的情况下导电接触；
图3固定元件的俯视图，该固定元件的正面和背面借助于敷镀通孔可导电地连接；
图4固定元件的横截面，在该横截面中固定元件的正面和背面通过布置在侧面上的金属化部导电连接；
图5和图6分别由两个部分元件组成的不同构型的固定元件的俯视图；
图7如根据图5或6构造的并且在上侧上设有多个换能器元件的固定元件的俯视图。
在附图中相同的元件或相同功能的元件配有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1和2中示出声换能器组件100，所述声换能器组件尤其作为车辆中的驾驶员辅助系统的组成部分用于测量相对于物体的距离。在此，声换能器组件100优选布置在车辆的前和/或后保险杠的区域中。
在图1和2中所示的实施例中，布置在附图中未示出的壳体中的声换能器组件100包括三个一致构造的换能器元件10。但是，本发明不局限于三个换能器元件10的布置。每个换能器元件10具有在横截面中呈u形的、优选由金属如铝组成的载体元件11。载体元件11具有矩形的声作用面12，该声作用面形成能振动的膜片。面12或者说膜片由载体元件11的基体16形成，从该基体伸出两个固定侧部17、18。声作用面12与压电元件15作用连接地布置。压电元件15在基体16的面向固定侧部17、18的一侧上布置在固定侧部17、18之间并且借助于导电胶44与基体16连接。但是相应于申请人的de102010062990a1也处于本发明的范围中的是，将所述压电元件15或者多个压电元件15布置在载体元件11的另一位置上。
在根据图1和2的实施例中设置的三个换能器元件10相对彼此以小的间距平行地布置在固定元件20上。也能够实现换能器元件10的其他布置。固定元件20以具有矩形横截面的板21的形式构造。按照所使用的材料而定，板21的厚度d例如在3mm至12mm之间。板21的长度例如在40mm至50mm之间，并且宽度b在25mm至35mm之间。板21的材料要么由金属组成，优选铝或者钢、例如v4a，要么由技术陶瓷、尤其是氧化铝组成。此外，板21的材料具有大于350x103n/mm2、优选约400x103n/mm2的弹性模量和大于2.5g/cm3的密度。
对于板21的材料由技术陶瓷组成的情况设置为，板21的面向换能器元件10的上侧优选整面地设有金属化层22。金属化层22在板21上的粘附强度位于约200n/mm2的范围中。为了实现所期望的粘附强度能够使板21的上侧承受表面处理、尤其是等离子处理或浸蚀。金属化层22的厚度一般大约在8μm至20μm之间，并且具有处于约0.015ω范围内的表面电阻。优选地设置为，金属化层22的材料含有钨。
载体元件11的两个固定侧部17、18借助于导电的粘接剂23与板21或者说固定元件20的上侧连接。按照所期望的特性或接触技术而定，使用各向同性的和各向异性的粘接剂23作为粘接剂23。
对于固定元件20由金属、例如由铝或由钢组成的情况，为了实现导电表面不需要设有金属化层22。虽然如此，该金属化层例如可以设置用于实现特殊的导电特性或者确定的表面特性。
此外，在本发明的范围内，固定元件20或板21不仅由唯一的元件构造，而且由多个元件构造，所述元件以夹层结构的形式相互既机械地连接而且优选电地连接。
如尤其参照图2可看出，在板21的背离换能器元件10的背面上电路载体28以导体板的形式与固定元件20或者说板21连接。电路载体28具有未详细示出的电子电路，该电子电路具有电路构件和/或在图2中可看出的呈asic形式的电子构件30。电路载体28与板21的下侧在中间设有柔性膜35的情况下导电连接。此外，板21的下侧通过部分金属化部36、37与柔性膜35导电连接。在电路载体28的背离板21的一侧上设有电连接插头38用于换能器元件10或声换能器组件10的电接触。
柔性膜35使板21或者说固定元件20的两个对置侧相互连接。为此柔性膜35以环圈39或弧的形状引导到板21的上侧上，并且在所述换能器元件10中的一个换能器元件旁边的区域中通过导电胶连接部41与金属化层22导电连接。在板21的与环圈39相对置的一侧上设有柔性膜35的另一环圈42，该环圈用于压电元件15的电接触，如尤其参照图2可看出的那样。柔性膜35尤其通过所述另一环圈42借助于导电胶43与压电元件15在与相应基体16相对置的一侧上连接。在所示实施例中，柔性膜35的环圈39或金属化层22形成电接地。通过环圈39使位于地电位上的金属化层22与电路载体28的电接地连接。此外，当所述三个换能器元件10作为发射元件运行时这三个换能器元件电并联。对于换能器元件10作为接收元件起作用的情况，压电元件15通过柔性膜35的环圈42单个地传输给电路载体28。
补充地提到，在柔性膜35与板21或电路载体28之间的电连接也可以不同地实现。例如可能的是，柔性膜35与插拔连接器耦合，该插拔连接器位于电路载体28的背离板21的一侧上。也可以考虑，电路载体28与柔性膜35一起构造为所谓的刚柔电路板。柔性膜35例如也可以终止在部分金属化部36、37处，并且不构造中间层。此外可以考虑，柔性膜35在侧面在电路载体28上或者在电路载体28的背离板21的(下侧)一侧上例如通过导电胶连接部或者钎焊连接部进行接触。
参照图2还可看出，换能器元件10的声作用面12或基体16与保险杠(未示出)的外侧齐平地封闭。通过声作用面12传递由压电元件15产生的声振动，或将由换能器元件10的由环境接收的声振动传导到压电元件15上。在各个压电元件15之间还可以在板21的背离柔性膜35的一侧上分别设有弹性体46。弹性体46用于换能器元件10的声阻尼、去耦合和密封。
此外可以设置，在换能器元件10之间构造的中间空间如在固定侧部17、18之间构造的中间空间那样由阻尼物质47填充。阻尼物质47尤其是弹性体、例如fermasil，或者其他具有或没有气体夹杂的阻尼材料。阻尼物质47也可以是衬入的阻尼垫。为了将阻尼物质47引入到中间空间中可以设置，如参照图2和3可看出，板21在固定区域24、25外部具有至少一个贯通开口48，该贯通开口在板21的背离换能器元件10的一侧上具有斜边49。为了配量阻尼物质47例如可以将配量针插入穿过贯通开口48。
在至此所述的实施例中，板21的正面与其背面通过柔性膜35导电连接。现在参照图3和4阐释在板21或者说固定元件20的正面与背面之间的电连接的替代措施。在图3中可以看出，板21在贯通开口48旁边具有多个贯通开口51，这些贯通开口使板21的正面与背面连接。借助于(与贯通开口48一致构造的)贯通开口51可以构造在金属化层22以及在板21的另一侧上构造的金属化部之间的敷镀通孔，其方式是，使贯通开口51金属化地构造。此外，贯通开口51也可以用于配量阻尼物质47。
在图4中示出以下情况，在该情况中板21的侧面52设有金属化部53，该金属化部将在正面上构造的金属化部54(换能器元件10布置在该金属化部上)与在板21的背面上构造的金属化部55相互电连接。
至此所述的板状的、具有矩形基本轮廓的固定元件20构造为一体构件。对应于图5和6也可以设置，固定元件20由两个部分元件61、62组成。在此，第一部分元件61例如在中间区域中具有呈缺口形式的凹槽63，在该凹槽中布置有示例性地具有近似正方形基面的部分元件62。在两个部分元件61、62之间形成在周侧走向的间隙65。在图5中所示的实施例中，间隙65完全由弹性体66填充。弹性体66尤其具有相对小的弹性模量，以便使两个部分元件61、62相对彼此在声学上去耦合。在图6中所示的实施例中，两个部分元件61、62仅仅通过在凹槽的拐角区域中布置的弹性体66相互连接。
换能器元件10要么可以作为发射元件运行，要么可以作为接收元件运行。尤其在对应于图4和5的由两个部分元件61、62组成固定元件20的实施方案中，有利的是，例如在部分元件61上仅布置有接收元件，并且在另一部分元件62上仅布置有发射元件。对应于图7的示图，在第二部分元件62上示例性地布置三个彼此平行布置的换能器元件10作为发射元件起作用。所述换能器元件10或声作用面12的纵轴线67平行于矩形板21的长边地走向。与此相对地，在第一部分元件61上布置有多个构造为接收元件的换能器元件10。尤其看出，在布置在第二部分元件62上的换能器元件10窄边的两侧布置有两个或一个换能器元件10，所述换能器元件的纵轴线68与布置在第二部分元件62上的换能器元件10的纵轴线67成直角地布置。
至此所述的声换能器组件100可以通过各种形式和方式改变或改型，而不偏离发明思想。尤其可以通过其他方式和方法实现各个换能器元件10的电接触。例如当载体元件10不是由金属、而是例如由塑料组成时是这种情况。在固定元件20的两侧上也不必构造或布置有金属化层22。电子部件或电路载体28同样可以与固定元件20分开地布置。