电声转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种根据权利要求1的前序部分所述的电声转换器。
【背景技术】
[0002] US2010/0020646A1描述了一种超声转换器，所述超声转换器提供在转换器材料 的振动表面（压电陶瓷）和在其中传输振动的介质之间的传输路径，其中提及具有基本上 杆状的传输元件的所谓的λ/2谐振器（厚度振动器），所述杆状的传输元件在形状、长度和 横截面方面可变。然而，传输元件的优选的长度尤其相应于λ/4。传输元件的构型取决于 在谐振频率时要实现的声学福射特性。在一种实施方式中，传输元件集成在声转换器的保 护壳体中。
[0003] US8, 320, 218Β2从在US2010/0020646Α1中所描述的具有前部和后部传输元件 的压电超声转换器出发与泊车系统结合地描述了一种W遮盖的安装方式、例如在保险杠中 的超声转换器。在此，前部的杆状的传输元件构造为连接元件，还包括一平板、例如材料面 (保险杠、车口）的一部分，超声转换器遮盖地安装在所述平板上。所述平的区域是谐振结 构的一部分并且通过电声转换器激励。此外，描述了遮盖地且保护地安装超声转换器的方 法。
[0004] DE10 2009 040 264Α1描述了一种长形的超声转换器，所述超声转换器如此与 车辆的构件禪合，使得超声转换器的纵向轴线基本上与构件的表面垂直地禪合，其中为了 在激活超声转换器时产生超声波引起构件的局部的厚度振动。因此，可W实现超声瓣的改 善的福射特性并且实现遮盖的安装。DE10 2009 040 264Α1设及一种长形的超声转换器， 其具有比宽度尺寸更大的长度尺寸，所述超声转换器由多个片构造，可W构造为整体的压 电陶瓷或者杆状的压电元件。
【发明内容】
阳0化]本发明提出一种用于电声转换器的新式的构造，所述电声转换器尤其适于遮盖地 安装，例如在车辆的挡板元件中。
[0006] 本发明基于W下构思：创造一种电声转换器，所述电声转换器将厚度振动器和弯 曲转换器的已知方案的特性和优点相互组合。因此，例如在弯曲转换器中压电元件的电接 通装置可W容易地从外部接触。此外，相对于通常的（λ/2厚度振动器），压电陶瓷材料 不必须预先施加压力。运是有利的，因为压电陶瓷通常可W仅仅W小程度地承受拉应力 (Zugbeanspruchung)，而不会损害。此外，在根据本发明的构造中，能够通过例如娃酬泡沫 简单地实现振动从外部的衰减。为了调节谐振频率（工作频率），不仅厚度振动器而且弯曲 振动器的几何参数和材料参数可供使用。通过适合地选择参数，可W根据所期望的应用来 选择例如相对于公差稳健的设计。
[0007] 为此，根据本发明设置一种电声转换器，其包括壳体和振动结构。所述振动结构通 过至少一个压电元件、膜片和声学传输器构造。在此，膜片尤其理解为板，所述板虽然与其 面相比具有小的厚度并且因此可w实施在垂直于其表面的方向上的弯曲振动，然而具有一 定的弯曲刚性。
[000引根据本发明，膜片与压电元件连接，从而可W根据电声转换器的已知原理将机械 振动从膜片传输到压电元件上并且产生相应的电信号。通过给压电元件施加相应的电信号 产生传输到膜片上的机械振动。为此，设置有电用于接通压电元件的电极的连接机构。
[0009] 声学传输器将振动传输给膜片或者从膜片传输振动。为此，声学传输器具有第一 表面和与所述第一表面平行的第二表面，其中声学传输器的第一表面与膜片禪合，而声学 传输器的第二表面适于发射和/或接收声波。在此，禪合理解为能够实现声波的传输的机 械连接。
[0010] 根据本发明设置，膜片构造为弯曲振动器而声学传输器构造为厚度振动器。声学 传输器尤其构造为所谓的λ/2厚度振动器，其中λ相应于振动结构的厚度振动的波长并 且取决于材料的声速和振动的频率。当通过激励产生的波长是λ/2的多倍时，传输器处于 谐振中。
[0011] 通过入射到声学传输器的第二表面上的声波，声学传输器根据本发明被激励成厚 度振动，换言之，被激励成在纵向方向上的周期性的长度变化。因为声学传输器与膜片连 接，所W所述厚度振动又引起膜片的弯曲振动。与膜片连接的压电元件将所述弯曲振动转 换成电信号。为了产生声波，给压电元件施加相应的电信号。由此，膜片被激励成弯曲振动。 所述弯曲振动产生声学传输器的相应的厚度振动并且声波由声学传输器的第二表面福射。
[0012] 因此，根据本发明的电声转换器可W用作周围环境检测系统中的传感器，如其在 载客车辆或者机器人中所使用的那样。为了检测周围环境，可W发射超声信号，所述超声信 号在周围环境中的对象上被反射。所反射回的回波信号可W由传感器接收并且由相应的电 子器件W已知的方式进一步处理。因此，例如可W识别障碍物并且避免碰撞。
[0013] 从属权利要求示出本发明的优选扩展方案。
[0014] 在本发明的一种优选实施中，声学传输器的第一表面与膜片的第一表面禪合。膜 片的第二表面与压电元件连接，例如通过压电元件的粘接。运种构造可W通过W下实现：膜 片在第一表面上与声学传输器的第一表面如此连接，使得保证声学振动的尽可能无损失的 传输。运例如可W通过借助适合的粘合材料的粘接或者焊接或者螺纹连接实现。替代地， 膜片也可W与声学传输器或者声学传输器的部分元件单件式地构造。
[0015] 压电元件优选全平面地与膜片粘接。压电元件的形状可W是圆形的、楠圆形的、有 角的或者任意的。此外，能够实现具有压电元件的环形构造的实施。
[0016] 在根据本发明的电声转换器的一种特别优选的实施中，声学传输器包括基本上杆 状的元件和板。在此，杆状应当理解为，所述元件坚固地构造并且具有在纵向方向上的主延 伸。端面可W任意地成形，例如圆形、楠圆形或者矩形。同样可W设想，端面不同大小和/或 不同形状地构造。杆状元件的端面与膜片连接。另一端面与板连接，其中膜片和/或板也 可W与杆状元件单件式地构造。因此，板的背向杆状元件的表面构成声学传输器的第二表 面，所述第二表面适于发射和/或接收声波。通过板和杆状元件的端面之间的形状和面积 的比例W及通过板的厚度来确定电声转换器的福射特性。通过所述参数的相应选择，可W 相对于信号强度的角相关性W及相对于谐振频率来调节电声转换器的所期望的福射特性。 通常的频率位于30至150曲Ζ的范围中。
[0017] 板例如可W构造为车辆的挡板元件、尤其保险杠的一部分。在此，板可W与挡板元 件单件式地构造或者构造为分离的部件。当板具有比环绕的挡板元件更小的厚度时，对于 声学福射特性是有利的。因此，挡板元件例如可W在构造板的区域中具有减小的材料厚度 (Materials側-ke)。有利地，厚度为0. 1至10mm，或者一般而言，板的直径和板的厚度之间 的比例为约10/1。
[0018] 根据本发明的电声转换器的壳体与挡板元件的内表面如此连接，使得电声转换器 从外部不可见。由此得出W下优点：转换器可W被保护免受周围环境影响、例如污物或者潮 湿地布置。此外得出创造性的优点。为此，壳体也可W与挡板元件单件式地构造。
[0019] 为了将电声转换器的振动结构固定在壳体上，膜片优选可W借助支承结构固定在 壳体上。为此，壳体例如可W具有减小的壁厚度的环绕区域，在所述环绕区域上膜片固定在 边缘区域中，例如通过粘接或者夹合。替代地，所述支承也能够可移动地实施，例如其方式 是，膜片和壳体之间的接触面积与膜片的总面积相比是小的并且因此柔性地实施。
[0020] 替代地或附加地，杆状元件可W借助支承结构保持在壳体上。优选地，支承 结构尤其布置在杆状元件的高度上，所述高度相应于振动结构的谐振振动的振动波节 (Schwingungsknoten)。因此，支承结构位于W下位置处：在所述位置处杆状元件在激励的 厚度振动时仅仅经受小的长度变化或者甚至不经受长度变化。因此，使支承机构仅仅微小 地机械负荷。
[0021] 在本发明的一种实施方式中，杆状元件具有朝与膜片连接的第一表面的方向和/ 或朝与板连接的端面的方向减小的横截面。因此，杆状元件朝膜片的方向和/或朝板的方 向逐渐尖细。通过杆状元件和膜片或者板之间的、由此得到的减小的连接面积引起，仅仅小 地阻碍膜片和/或板的振动特性、尤其弯曲。运引起对于入射的声波的改善的灵敏度W及 所发射的声学信号的更大的信号强度。
[0022] 在杆状元件和板的接合时，保持杆状元件和板的准确的相对定位W便实现电声转 换器的所期望的福射特性是重要的。因此，根据本发明的另一优选实施设置，杆状元件在其 面向板的端面上具有至少一个安装辅助元件。所述安装辅助元件可W构造为凹部或者隆起 部。也可W设置隆起部和凹部的组合。板在其面向杆状元件的端面的表面上具有至少一个 互补的安装辅助元件。通过安装辅助元件在杆状元件和板的端侧上的彼此配合实现杆状元 件和板的所设置的尤其中屯、的定位。在板和杆状元件之间的角定向例如对于实现确定的福 射特性是重要的实施方式中，可W通过安装辅助元件的相应的例如非旋转对称的布置来确 保正确的角定向。
【附图说明】
[0023] W下，参照附图详细描述本发明的实施例。附图示出：
[0024] 图1示出根据本发明的第一实施的电声转换器；
[00巧]图2示出根据本发明的第二实施的电声转换器；
[00%] 图3示出根据本发明的第Ξ实施的电声转换器；
[0027] 图4结合在声学传输器的厚度方向上的偏移的示图示出根据本发明的第一实施 的电声转换器。
【具体实施方式】
[002引在图1中示出根据本发明的第一实施的电声转换器1的示意性纵剖图。电声转换 器1包括壳体180W及振动结构110。振动结构110包括压电元件150,所述压电元件在所 述示例中实施为压电陶瓷片。在此，压电陶瓷片粘接在膜片120的下侧122上。压电陶瓷 片基本上具有与膜片120相同的表面形状和大小并且与膜片120齐平。