DE-102016221542-B4 - Membrantopf für einen Ultraschallwandler und Ultraschallwandler

Abstract

Membrantopf (10) für einen Ultraschallwandler, mit einer sacklochförmigen Ausnehmung (18), die von einer Seitenwand (12) und einem Bodenbereich (13) begrenzt ist, wobei der Bodenbereich (13) zum Befestigen eines Wandlerelements (20) ausgebildet ist, wobei der Membrantopf (10) an einer Stirnseite von dem Bodenbereich (13) begrenzt ist und an der anderen Stirnseite einen radial nach außen ragenden, umlaufenden Flansch (14) aufweist, • wobei die Ausnehmung (18) in einer senkrecht zu einer Längsachse (11) des Membrantopfs (10) angeordneten Querschnittsebene eine ovalförmige Innenkontur (25) mit einer Hauptachse (27) und einer Nebenachse (28) aufweist, • wobei die Innenkontur (25) zumindest näherungsweise ellipsenförmig ausgebildet ist, und wobei die Innenkontur (25) in Richtung der Nebenachse (28) spiegelbildlich zur Hauptachse (27) jeweils einen Mittelabschnitt (29) aufweist, der bereichsweise gekrümmt ausgebildet ist, wobei sich von den beiden Mittelabschnitten (29) in Richtung der Hauptachse (27) betrachtet ein Konturabschnitt (31) erstreckt, der innerhalb der Kontur (26) einer idealen Ellipse angeordnet ist, wobei die ideale Ellipse diejenige Ellipse ist, deren geringster Durchmesser der maximalen Erstreckung in Richtung der Nebenachse (281) der Innenkontur (25) und deren größer Durchmesser der maximalen Erstreckung in Richtung der Hauptachse (271) der Innenkontur (251) entspricht , wobei sich an den Konturabschnitt (31) in Richtung der Hauptachse (27) betrachtet ein weiterer Konturabschnitt (32) anschließt, wobei der weitere Konturabschnitt (32) außerhalb der Kontur (26) der idealen Ellipse verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (18) im Bereich des Flanschs (14) einen konisch ausgebildeten Übergangsbereich (19) aufweist.

Inventors

• David Weidenfelder
• Bayar Bayarsaikhan

Assignees

• ROBERT BOSCH GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20161103

Claims (4)

1. Membrantopf (10) für einen Ultraschallwandler, mit einer sacklochförmigen Ausnehmung (18), die von einer Seitenwand (12) und einem Bodenbereich (13) begrenzt ist, wobei der Bodenbereich (13) zum Befestigen eines Wandlerelements (20) ausgebildet ist, wobei der Membrantopf (10) an einer Stirnseite von dem Bodenbereich (13) begrenzt ist und an der anderen Stirnseite einen radial nach außen ragenden, umlaufenden Flansch (14) aufweist, • wobei die Ausnehmung (18) in einer senkrecht zu einer Längsachse (11) des Membrantopfs (10) angeordneten Querschnittsebene eine ovalförmige Innenkontur (25) mit einer Hauptachse (27) und einer Nebenachse (28) aufweist, • wobei die Innenkontur (25) zumindest näherungsweise ellipsenförmig ausgebildet ist, und wobei die Innenkontur (25) in Richtung der Nebenachse (28) spiegelbildlich zur Hauptachse (27) jeweils einen Mittelabschnitt (29) aufweist, der bereichsweise gekrümmt ausgebildet ist, wobei sich von den beiden Mittelabschnitten (29) in Richtung der Hauptachse (27) betrachtet ein Konturabschnitt (31) erstreckt, der innerhalb der Kontur (26) einer idealen Ellipse angeordnet ist, wobei die ideale Ellipse diejenige Ellipse ist, deren geringster Durchmesser der maximalen Erstreckung in Richtung der Nebenachse (281) der Innenkontur (25) und deren größer Durchmesser der maximalen Erstreckung in Richtung der Hauptachse (271) der Innenkontur (251) entspricht , wobei sich an den Konturabschnitt (31) in Richtung der Hauptachse (27) betrachtet ein weiterer Konturabschnitt (32) anschließt, wobei der weitere Konturabschnitt (32) außerhalb der Kontur (26) der idealen Ellipse verläuft, dadurch gekennzeichnet , dass die Ausnehmung (18) im Bereich des Flanschs (14) einen konisch ausgebildeten Übergangsbereich (19) aufweist.
2. Membrantopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Innenkontur (25) im Bereich des Mittelabschnitts (29) kreisbogenabschnittsförmig ausgebildet ist.
3. Membrantopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Außenkontur (16) des Membrantopfs (10) kreisförmig ausgebildet ist.
4. Ultraschallwandler mit einem Membrantopf (10), der nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen Membrantopf für einen Ultraschallwandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Ultraschallwandler mit einem erfindungsgemäßen Membrantopf. Ein Membrantopf für einen Ultraschallwandler mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2006 050 037 A1 der Anmelderin bekannt. Bei der Ausbildung bzw. konstruktiven Gestaltung eines derartigen Membrantopfs sind eine Reihe von Vorgaben bzw. Eigenschaften zu erfüllen. Diese betreffen beispielsweise die Möglichkeit, den Membrantopf bei kompakter Ausbildung möglichst kostengünstig herzustellen zu können, die Eigenschaft des Membrantopfs, die Schallschwingungen in einer gewünschten Richtung ausstrahlen zu können sowie auch die Eigenschaft, dass möglichst wenig Energie von dem Membrantopf über das den Membrantopf aufnehmende Gehäuse des Ultraschallwandlers auf die Karosseriestruktur eines Fahrzeugs übertragen wird, um beispielsweise den Empfang von Störsignalen oder Ähnliches zu vermeiden. Darüber hinaus muss der Membrantopf im Bereich seines Membranbodens dazu ausgebildet sein, ein Wandlerelement, üblicherweise in Form eines Piezoelements, aufzunehmen. Zur möglichst optimalen Erfüllung der oben genannten Vorgaben ist es bei dem bekannten Membrantopf vorgesehen, dass dieser bei einer runden Außenkontur eine ovalförmige Innenkontur aufweist, die im Bereich der beiden längeren Seiten der ovalförmigen Innenkontur radial (in Bezug auf eine Längsachse des Membrantopfs) nach außen ragende, kreisbogenförmige Abschnitte aufweist. Durch die letztgenannten kreisbogenförmigen Abschnitte ist insbesondere die Anordnung bzw. Aufnahme des angesprochenen Wandlerelements möglich. Die Schrift DE 10123612 A1 offenbart einen Ultraschallwellensender/empfänger, der ein zylindrisches Gehäuse mit einer Unterseite und ein piezoelektrisches Schwingungselement, das an der inneren Unterseitenoberfläche der Unterseite des Gehäuses befestigt ist, aufweist. Die Schrift DE 19917862 A1 offenbart einen Ultraschallsensor, mit einem Gehäusebauglied mit einem Hohlraum in demselben und einem Bodenabschnitt, der an einem Ende des Hohlraums vorgesehen ist. Das Dokument DE 19912772 A1 offenbart einen Ultraschallsensor zur Abstandsmessung. Die Schrift DE 11 2009 003 590 B4 offenbart einen Ultraschallwandler. Das Dokument DE 11 2004 001 315 T5 offenbart eine Ultraschall-Sende- und Empfangsvorrichtung. Die Schrift DE 10 2004 031 310 A1 offenbart einen Membrantopf für einen Ultraschallwandler. Das Dokument DE 10 2014 207 681 A1 offenbart eine Membran für einen Ultraschallwandler und einen Ultraschallwandler. Offenbarung der Erfindung Der erfindungsgemäße Membrantopf für einen Ultraschallwandler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die eingangs genannten Vorgaben bzw. gewünschten Eigenschaften hinsichtlich einer möglichst guten akustischen Entkopplung des Membrantopfs von dem Gehäuse, d.h. die Vermeidung der Übertragung von Schallwellen auf die Karosseriestruktur, sowie eine gewünschte Ausstrahlcharakteristik der Ultraschallwellen bei gleichzeitig relativ kostengünstiger Herstellbarkeit des Membrantopfs optimiert sind. Erfindungsgemäß ist der Membrantopf an einer Stirnseite von dem Bodenbereich begrenzt und weist an der anderen Stirnseite einen radial nach außen ragenden, umlaufenden Flansch auf, wobei erfindungsgemäß die Ausnehmung im Bereich des Flanschs einen konisch ausgebildeten Übergangsbereich aufweist. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Innenkontur der Ausnehmung des Membrantopfs in einer senkrecht zur Längsachse des Membrantopfs angeordneten Querschnittsebene zumindest näherungsweise ellipsenförmig ausgebildet ist, wobei die Innenkontur in Richtung der Nebenachse spiegelbildlich zur Hauptachse jeweils einen Mittelabschnitt aufweist, der bereichsweise gekrümmt ausgebildet ist, wobei sich von den beiden Mittelabschnitten in Richtung der Hauptachse betrachtet ein Konturabschnitt erstreckt, der innerhalb der Kontur angeordnet ist, und wobei sich an den Konturabschnitt in Richtung der Hauptachse betrachtet ein weiterer Konturabschnitt anschließt, wobei der weitere Konturabschnitt außerhalb der Kontur der idealen Ellipse verläuft. Es hat sich herausgestellt, dass bei Annährung der Innenkontur an eine Ellipse insbesondere die gewünschte Abstrahlcharakteristik, bei der ein relativ großer Abstrahlwinkel in einer horizontalen Ebene und ein relativ kleiner Abstrahlwinkel in einer vertikalen Ebene (im Vergleich zur horizontalen Ebene) erzielbar ist, optimiert wird. Weiterhin wird eine Minimierung der Energieeinkopplung in die Seitenwand des Membrantopfs erzielt, d.h. dass die Abstrahlung der Schallschwingungen wie gewünscht hauptsächlich senkrecht zur Ebene des Membranbodens erfolgt. Eine ideale ellipsenförmige Kontur ist jedoch mit Blick auf die anderen Randbedingungen, insbesondere die Möglichkeit, bei kompakt bauendem Membrantopf die Integration des Wandlerelements (Piezoelement) am Mem