膜片罐形件的制作方法

1.本发明涉及一种膜片罐形件(membrantopf)，特别是用于声换能器，以及涉及一种具有所述膜片罐形件的声换能器。此外，本发明涉及一种用于制造膜片罐形件的方法。


背景技术：

2.文献de19626293描述了超声传感器的压电元件借助于接触弹簧进行电接触。这些接触弹簧浇注在由塑料构成的环状连接体中。该连接体又被压入到罐状振动元件中。由此，使得这些接触弹簧与所述压电元件以及与导电的罐状振动元件的内周面实现机械及电接触。


技术实现要素：

3.从现有技术出发，本发明的任务在于，提出一种用于膜片罐形件的简化构型。
4.为了解决该任务，本发明建议一种根据权利要求1所述的膜片罐形件。此外，建议一种根据权利要求12所述的声换能器以及一种根据权利要求14所述的用于制造膜片罐形件的方法。
5.特别是适用于声换能器的膜片罐形件具有膜片(特别是可振动膜片)和壁部。所述膜片罐形件的膜片和壁部一件式地构造为塑料构件(特别是纤维塑料复合构件)。所述膜片罐形件附加地具有至少两个电连接元件，这些电连接元件适用于电连接所述声换能器的换能器元件(特别是压电换能器元件)与电路板。在此，所述至少两个电连接元件集成到所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的壁部)中。相较于传统制造的膜片罐形件，通过集成这些电连接元件并且由此一件式地构造所述膜片罐形件，显著简化了膜片罐形件的建构实施，而在传统制造的膜片罐形件中，其组件是单个安装的。为了将所述至少两个电连接元件集成到所述膜片罐形件的壁部中，将这些电连接元件可譬如至少部分地浇注到所述壁部中。优选地，至少一个脱耦元件与所述膜片罐形件之间和/或与所述壳体的至少一部分之间的形状锁合及材料锁合连接结构被实施为不可拆卸。
6.优选地，所述膜片构造为圆面，在所述膜片罐形件中，优选相应地圆柱形的壁部邻接于所述圆面。替换地可行的是，针对所述膜片和相应地针对所述膜片罐形件的壁部设置其它形状。譬如，所述膜片也可譬如构造为椭圆面或矩形面，其中，所述膜片罐形件的壁部具有相应的形状，由此譬如同样构造为椭圆柱或矩形柱。优选地，所述膜片或所述膜片的子区域作为纤维塑料复合构件的第一区域通过纤维增强地构造，并且所述膜片罐形件的壁部作为纤维塑料复合构件的第二区域无纤维地构造。进一步优选地，所述纤维塑料复合构件的塑料选自热塑性或热固性塑料。
7.优选地，所述至少两个电连接元件为了电连接所述换能器元件与所述电路板而构造为至少两个电触针(特别是电插销)。这些电触针由金属(特别是铜)导电地构造并且能够简单地、机械稳定地电连接所述换能器元件与所述电路板。
8.优选地，布置在所述膜片罐形件的底部上的膜片和所述膜片罐形件的(特别是空
心柱状的)壁部构成所述膜片罐形件的内室。在此，所述至少两个电连接元件至少部分地布置在所述膜片罐形件的内室中。
9.优选地，所述膜片罐形件还具有至少一个加固元件，用于加固所述膜片罐形件的壁部。在此，所述至少一个加固元件布置在所述膜片罐形件的内室中(特别是完全布置在所述膜片罐形件的内室中)，所述内室由所述膜片罐形件的壁部和膜片展开。所述加固元件还用于使所述膜片罐形件的壁部与所述膜片罐形件的(特别是可振动的)膜片以振动机械的方式脱耦。此外，所述加固元件优选对所述膜片罐形件的功能振动特性(譬如共振频率、阻尼和方向性)具有专门影响。
10.优选地，所述至少一个加固元件形状锁合和/或力锁合地与所述膜片罐形件连接。为此，所述加固元件可譬如与所述膜片罐形件粘接，和/或在加固元件与膜片罐形件之间存在压力连接(pressverbindung)。优选地，所述加固元件可拆卸地与所述膜片罐形件连接。就此而言，可譬如设置所述加固元件与所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的壁部)的卡扣连接(klickverbindung)。优选地，所述至少一个加固元件同样集成到所述膜片罐形件的壁部中。相较于传统制造的膜片罐形件，通过将所述加固元件集成到所述膜片罐形件的壁部中并由此一件式地构造所述膜片罐形件，显著简化了膜片罐形件的构造实施，而在传统制造的膜片罐形件中，其组件是单个安装的。为了将所述加固元件集成到所述膜片罐形件的壁部中，这些电连接元件可譬如浇注到所述壁部中。优选地，所述加固元件构造用于使所述壁部(特别是空心柱状地构造的壁部)的相对置的面相互连接。就此而言，所述加固元件布置在所述膜片罐形件的内室的与所述膜片相对置的一侧上。由此获得所述膜片与所述膜片罐形件的壁部的最佳振动机械脱耦。优选地，所述加固元件板状地构造。进一步优选地，所述加固元件由金属(特别是铝)构造。替换地，所述加固元件由塑料或纤维塑料复合物构造。
11.优选地，这些电连接元件在所述内室的区域以外布置在所述膜片与所述至少一个加固元件之间。这些电连接元件(特别是这些触针)由此可良好地从外部触达地布置，这譬如对于维护或维修这些触针而言是有利的。对此替换地，所述至少两个电连接元件中的各一电连接元件的至少一个子区域在所述内室的区域中布置在所述膜片与所述至少一个加固元件之间。由此，所述至少一个加固元件可良好地从外部触及地布置。如果所述加固元件可拆卸地与所述膜片罐形件连接并由此未集成到所述膜片罐形件中，那么，在这两种情况下都能够在拆装所述加固元件时触及这些电连接元件(特别是这些触针)以及所述声换能器的其它组件(特别是换能器元件)以便进行维护或维修。
12.优选地，所述加固元件具有至少一个缺口，所述至少一个缺口构造为用于与所述电连接元件连接的导电线的穿通部。通过这种方式，这些电连接元件可譬如与所述换能器元件导电地连接，即便在这些电连接元件在所述内室的区域以外布置在所述膜片与所述至少一个加固元件之间的情况。
13.优选地，所述至少两个电连接元件和/或所述加固元件至少部分这样地埋入所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的壁部)中，使得所述至少两个电连接元件和/或所述加固元件形状锁合地与所述膜片罐形件连接。在此，可譬如使用环氧树脂作为塑料材料。当所述电连接元件和/或加固元件在塑料材料的制造过程期间浸润时，可实现膜片罐形件与这些电连接元件和/或所述加固元件之间的材料锁合连接。为此，优选使用热固性物质作为
塑料材料。通过这种物质粘合特性，实现了膜片罐形件与电连接元件和/或加固元件之间不可拆卸的材料锁合连接。这种材料锁合连接可类比于粘接连接，但其中未使用粘接剂，而是将塑料的粘合材料特性用于连接。在此应注意的是，所述膜片罐形件的壁部的物质粘合特性与所述电连接元件的物质粘合特性和/或所述加固元件的物质粘合特性彼此协调，以便实现长期可保持的材料锁合连接。
14.优选地，所述电连接元件和/或所述加固元件至少部分这样地埋入所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的壁部)中，使得所述至少两个电连接元件和/或所述加固元件形状锁合地与所述膜片罐形件连接。为此，所述电连接元件和/或所述加固元件具有譬如这样的子区域：该子区域的壁厚度大于所述电连接元件和/或所述加固元件的其余区域的壁厚度。具有更厚的壁厚度的子区域至少部分由所述塑料材料包裹，从而使得产生与所述膜片罐形件的形状锁合连接。
15.本发明的另一主题涉及一种声换能器(特别是超声换能器)，该声换能器具有先前描述的膜片罐形件、换能器元件(特别是压电换能器元件)和电路板。这种电路板(或者也称为导体板)是用于所述声换能器的电子构件的载体。这种电路板用于所述声换能器的机械紧固和电连接。在此，所述膜片罐形件具有膜片和壁部。所述膜片罐形件的膜片和壁部一件式地构造为塑料构件(特别是纤维塑料复合构件)。所述膜片罐形件具有至少两个电连接元件，用于电连接所述换能器元件(特别是所述声换能器的压电换能器元件)与所述电路板。所述至少两个电连接元件集成到所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的壁部)中。通过将所述膜片和所述膜片的壁部一件式构造，以及将所述至少两个电连接元件集成到所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的壁部)中，可实现具有简单且特别耐用构型的声换能器。
16.优选地，所述至少两个电连接元件构造为触针(特别是电插销)。所述声换能器附加地具有导电线，用于电连接所述换能器元件与所述电插销。也就是说，所述换能器元件与所述至少两个导电线处于导电接触，并且各一导电线又与各一电连接元件处于导电接触。这些电连接元件又与所述电路板接触。由此可电运行所述声换能器。
17.优选地，所述声换能器的换能器元件集成到所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的底部面)中。为了将所述换能器元件集成到所述膜片罐形件中，所述换能器元件可譬如至少部分地浇注到所述膜片罐形件的底部中。
18.本发明的另一主题涉及一种用于制造先前描述的(特别是用于声换能器的)膜片罐形件的方法。在此，首先将用于使所述声换能器的换能器元件(特别是压电换能器元件)与电路板电连接的至少两个电连接元件放入到工具(特别是注塑机的工具或树脂注射机的工具)的模腔中。接下来，将塑料材料注射或喷入到所述模腔中。在此，所述至少两个电连接元件至少部分地靠置在所述塑料材料上和/由所述塑料材料包裹。由此使所述膜片罐形件构造为具有壁部、(特别是可振动的)膜片和所述至少两个电连接元件。在此，所述至少两个电连接元件集成到所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的壁部)中。
19.优选地，为了构造所述膜片罐形件的可振动膜片，附加地将纤维垫放入到(特别是所述注塑机的)工具的模腔中。所述纤维垫在所述塑料材料喷入时由所述塑料材料(特别是完全地)包裹。由此纤维增强的膜片相较于所述膜片罐形件的壁部得以稳定。通过这种纤维增强方式可实现所述膜片的有利的机械和/或振动机械特性。
20.优选地，还将用于对所述膜片罐形件的壁部进行加固的至少一个加固元件安装在所述膜片罐形件上。所述加固元件可为此譬如安装在所述膜片罐形件的(特别是空心柱状的)壁部的与所述膜片相对的一侧上。为此，所述加固元件可譬如与所述膜片罐形件的壁部粘接。替换地，所述加固元件也可放入到所述工具(特别是所述注塑工具)的模腔中。接下来，将塑料材料喷入到所述模腔中。在此，所述加固元件至少部分地靠置在所述塑料材料上和/或由所述塑料材料包裹。由此，所述加固元件同样集成到所述膜片罐形件中。
21.此外，也可通过所述方法制造先前描述的声换能器。为此，还将换能器元件放入到所述工具(特别是注塑工具)的另一模腔中。接下来，将塑料材料喷入到所述模腔中。在此，所述换能器元件至少部分地靠置在所述塑料材料上和/或由所述塑料材料包裹。由此，所述换能器元件集成到所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的底部)中。此外，将导电线安装用于电连接所述换能器元件与所述至少两个电连接元件。此外，将具有所述声换能器的电路板的、所述声换能器的壳体与所述膜片罐形件(特别是材料锁合和/或形状锁合和/或力锁合地)连接。
附图说明
22.附图示出：
23.图1a示出了膜片罐形件的第一实施方式；
24.图1b示出了膜片罐形件的第二实施方式；
25.图1c示出了膜片罐形件的第三实施方式；
26.图1d示出了膜片罐形件的第四实施方式；
27.图2示出了声换能器的一种实施方式；
28.图3示出了膜片罐形件的加固元件的不同实施方式；和
29.图4示出了用于制造膜片罐形件的方法的一种实施方式。
具体实施方式
30.图1a在横截面中示出了膜片罐形件1a。所述膜片罐形件1a在此具有膜片3和壁部6a和6b。所述膜片罐形件1a的膜片3和壁部6a和6b一件式地构造为纤维塑料复合构件。所述膜片罐形件1a具有至少两个电连接元件8a和8b，用于电连接换能器元件2(特别是压电换能器元件)和在此未示出的电路板。所述至少两个电连接元件8a和8b在此集成到所述膜片罐形件1a的壁部6a和6b中。
31.在所述膜片罐形件1a的这种实施方式中，这两个电连接元件8a和8b构造为两个电触针(特别是电插销)。这些触针8a和8b在此部分地这样埋入到所述膜片罐形件1a的壁部6a和6b中，使得这些触针形状锁合地与所述膜片罐形件1a的壁部6a和6b连接并由此集成到所述壁部6a和6b中。
32.所述膜片3布置在所述膜片罐形件1a的底部上并与所述膜片罐形件1a的、在该实施方式中空心柱状地构造的壁部6a和6b一起展开所述膜片罐形件1a的内室9。这些触针8a和8b部分地布置在所述膜片罐形件1a的内室9中。
33.附加地，所述膜片罐形件1a具有加固元件10，用于加固所述膜片罐形件1a的壁部6a和6b。所述加固元件10完全布置在所述膜片罐形件1a的内室9中并在该实施例中使所述
壁部6a和6b相对置的面彼此连接。在此由铝构成的加固元件10由此支撑所述壁部6a和6b并由此防止所述壁部6a和6b在所述膜片3振动时一同振动。在该实施例中板状地构造的加固元件10布置在所述膜片罐形件1a的内室9的与所述膜片3相对置的一侧上。
34.在该实施例中，所述加固元件10与所述壁部6a和6b材料锁合地(譬如借助粘接)连接。为了将所述加固元件10定位在所述膜片罐形件1a的内室9中，所述壁部6a和6b以所述壁部6a和6b的增大的横截面具有用于所述加固元件10的承放面。
35.在该第一实施例中，这些触针8a和8b在所述内室9的区域5以外布置在所述膜片3与所述加固元件10之间。为了尽管如此仍实现这些触针8a和8b与所述换能器元件2的电连接，所述加固元件10具有在此未示出的缺口，这些缺口用作用于与这些触针8a和8b连接的导电线7a和7b的穿通开口。
36.所述膜片3通过埋入到所述膜片3中的纤维垫4以纤维增强的方式构造。
37.图1b示出了膜片罐形件1b的第二实施方式。在此，与第一实施例不同的是，这些触针8c和8d作为电连接元件以部分方式在所述内室9的区域5中布置在所述膜片3与所述加固元件10之间。换能器元件2和触针8c和8d借助于导电线7c和7d相互连接。
38.此外，与第一实施方式不同的是，所述加固元件10集成到所述膜片罐形件1b的壁部26a和26b中。为此，所述加固元件10部分地这样埋入到所述膜片罐形件1b的壁部26a和26b中，使得所述加固元件10形状锁合地与所述膜片罐形件1b的壁部26a和26b连接。
39.图1c示出了所述膜片罐形件1c的第三实施例。在此，与前面的实施例不同的是，所述膜片罐形件1c的底部(特别是所述膜片3)由第一塑料材料构造，而所述膜片罐形件1c的壁部16a和16b由第二塑料材料构造。由此可实现这种可振动膜片3与所述壁部16a和16b之间更好的振动机械式脱耦。特别是，通过这种方式可就此而言将所述膜片3构造为具有不同于所述膜片罐形件1c的壁部26a和26b的机械和/或振动机械特性。
40.图1d示出了所述膜片罐形件1d的第四实施例。在此，与前面的实施例不同的是，这两个触针8e和8f这样靠置在所述塑料构件的热固性塑料材料(特别是环氧树脂)上，使得这两个触针8e和8f与所述膜片罐形件1d的壁部36a和36b材料锁合地连接。
41.图2示出了具有膜片罐形件1c的声换能器20，所述膜片罐形件1c在此相应于图1c中的膜片罐形件1c。所述声换能器20附加地具有电路板15，在所述电路板15上布置有所述声换能器20的其它电组件17a和17b。所述声换能器20的具有盖件16的壳体与所述膜片罐形件1c连接并将所述膜片罐形件1c的内室9相对于外部环境封闭。插头连接件19负责所述声换能器20的供电和电子控制。
42.图3示出了横截面为圆形的加固元件50a、50b或50c的不同实施方式，所述加固元件50a、50b或50c用于加固所述膜片罐形件的壁部。左(上)的加固元件50a的缺口51、中间的加固元件50b的缺口52a、52b和右(下)的加固元件50c的缺口53a和53b用于将所述加固元件事后安装到所述膜片罐形件上的这样的区域中：该区域位于集成到所述膜片罐形件的壁部中的触针与所述膜片罐形件的膜片之间。这些缺口51、52a、52b、53a和53b适配于从所述膜片壁部凸起的触针的尺寸，并且这些加固元件50a、50b或50c可由此经过这些触针而进一步向内推入到所述膜片罐形件的内室中。在左(上)的加固元件50a的情况下，这些触针仅布置在所述膜片罐形件的一侧上。这些缺口51、52a和52b也用作用于与这些电连接元件连接的导电线的穿通部。在左(下)的加固元件50c的情况下，针对这些导电线而居中地设置单独的
缺口54。
43.如果所述加固元件同样集成到所述膜片罐形件的壁部中并由此事后不必仍布置在所述膜片罐形件的内室中，那么这些缺口51、52a、52b和54仅用作用于这些导线的穿通开口。
44.图4以流程图的形式示出了一种用于制造(特别是用于声换能器的)膜片罐形件的方法。在此，首先在方法步骤100中将用于电连接所述声换能器的换能器元件(特别是压电换能器元件)和电路板的至少两个电连接元件放入到工具(特别是注塑机的工具或树脂注射机的工具)的模腔中。接下来，在方法步骤130中将塑料材料喷入或注射到所述模腔中。在此，所述至少两个电连接元件至少部分地靠置在所述塑料材料上和/由所述塑料材料包裹。由此，使所述膜片罐形件构造为具有壁部、可振动膜片和所述至少两个电连接元件。所述至少两个电连接元件集成到所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的壁部)中。然后结束所述方法。
45.可选地，在方法步骤120中附加地将用于加固所述膜片罐形件的壁部的加固元件放入到所述工具(特别是所述注塑工具)的模腔中。接下来，同样在方法步骤130中将塑料材料喷入到所述模腔中。在此，所述加固元件至少部分地靠置在所述塑料材料上和/由所述塑料材料包裹。由此，所述加固元件同样集成到所述膜片罐形件中。
46.还可选地，为了制造具有所述膜片罐形件的声换能器，在方法步骤140中将换能器元件放入到所述工具(特别是所述注塑工具)的另一模腔中。接下来，在方法步骤150中将所述塑料材料喷入到该模腔中。在此，所述换能器元件至少部分地靠置在所述塑料材料上和/或由所述塑料材料包裹。由此，所述换能器元件集成到所述膜片罐形件(特别是所述膜片罐形件的底部)中。
47.还可选地，在方法步骤160中布置导电线，用于电连接所述换能器元件与所述至少两个电连接元件。在接下来的方法步骤170中，还使所述声换能器的具有所述声换能器的电路板的壳体与所述膜片罐形件(特别是材料锁合和/或形状锁合和/或力锁合地)连接。