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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Ultraschallwandleranordnung, welche eingerichtet ist, Ultraschallsignale zu senden und/oder zu empfangen und welche zumindest ein Wandlerelement und einen Resonanzkörper aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung und einer derartigen Ultraschallwandleranordnung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Ultraschallwandleranordnung.
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Im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen, bewegten oder stehenden Maschinen, wie zum Beispiel Robotern, Landmaschinen oder Baumaschinen werden Wandleranordnungen zur ultraschallbasierten Umfeldsensierung eingesetzt. Um hohe Sendestärken und/oder Empfangsempfindlichkeiten zu erzielen, handelt es sich dabei überwiegend um resonante Schwinger, die aus Festkörpern und einem oder mehreren Wandlerelementen bestehen.
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Aus der
US 2010/0208553 A1 ist ein Ultraschallwandler bekannt, welcher verdeckt in einem Automobilstoßfänger verbaut ist und beispielsweise zu Parkassistenzzwecken eingesetzt wird. Das Piezoelement ist als eine dünne keramische Scheibe ausgebildet, welche parallel zu einer Abstrahlebene des Wandlers angeordnet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallwandleranordnung umfasst zumindest ein Wandlerelement, eine Membran und zumindest einen Resonanzkörper, wobei der Resonanzkörper an einer Stirnseite mit der Membran gekoppelt ist und wobei das zumindest eine Wandlerelement so an eine Mantelfläche des Resonanzkörpers gekoppelt ist, dass diese eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen.
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Der Begriff des Wandlerelements ist dabei weit zu fassen und umfasst beispielsweise elektrisch-akustische Wandler, welche nach elektrostatischen, magnetostriktiven, piezoelektrischen Effekten oder Kombinationen dieser Effekte arbeiten. Im Rahmen der Erfindung kann das Wandlerelement insbesondere ein piezoelektrisches Element sein und die Ultraschallwandleranordnung als eine piezoelektrische Ultraschallwandleranordnung bezeichnet werden.
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Die Membran der Ultraschallwandleranordnung ist beispielsweise durch eine Außenhaut eines Stoßfängers, Seitenspiegels oder Türbereichs eines Kraftfahrzeugs gebildet, wobei das Wandlerelement oder die Wandlerelemente und der oder die Resonanzkörper versteckt hinter der Außenhaut angeordnet sind. Durch die Kopplung bildet die Membran eine Resonanzmembran der Ultraschallwandleranordnung. Gegenüber bekannten verdeckt montierten Wandlerelementen stellt die erfindungsgemäße Anordnung eine Alternative dar, bei welcher Einsparungsmöglichkeiten bestehen, beispielsweise indem dünnere Wandlerelemente eingesetzt werden können, bzw. weniger Material für die Wandlerelemente eingesetzt werden kann.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegeben Gegenstands möglich.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Membran aus einer dünnen Materialschicht gebildet ist, die beispielsweise aus einem Polymermaterial gefertigt ist. Bevorzugt weist die Membran eine Dicke zwischen 0,1 mm und 5 mm, besonders bevorzugt weniger als 2 mm oder weniger als 1 mm auf. Die Kopplung des Resonanzkörpers an der Stirnseite mit der Membran kann mittelbar oder unmittelbar erfolgen, in jedem Fall aber so, dass eine akustische Kopplung in ausreichendem Maße ermöglicht ist, d. h., dass geeignete Schwingungen übertragen werden können. Die Kopplung kann beispielsweise durch einen Presssitz, Klemmsitz, wie etwa durch Einschrauben, oder auch durch eine Klebung bewerkstelligt sein. Die Kopplung kann auch durch Umspritzen des Resonanzkörpers mit dem Material der Außenhaut erfolgen, was auch als Einbetten bezeichnet werden kann. Eine mittelbare Kopplung kann bedeuten, dass eine weitere Materialschicht zwischen dem Resonanzkörper und der Membran vorgesehen ist, beispielsweise eine Flüssigkeit, wie ein Gel oder ein Öl. Die weitere Materialschicht kann insbesondere dazu vorgesehen sein, um die akustische Kopplung zwischen dem Resonanzkörper und der Membran zu optimieren, zum Beispiel um Toleranzen in den Abmessungen der Bauteile oder die Rauigkeit der Oberflächen der Kopplungspartner auszugleichen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Resonanzkörper eine Vordermasse und eine Rückmasse auf, welche aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Die vom Wandlerelement zur Umfeldsensierung ausgesendete elektroakustische Strahlung verlässt die Wandleranordnung somit bevorzugt in Richtung der Stirnseite des Resonanzkörpers, rückwärtige Strahlung wird unterdrückt. Die Rückmasse ist als sogenannte Inertial-Masse wirksam, d. h. sie ermöglicht durch ihre Masseträgheit die Krafteinleitung in den Vorderkörper und dient so auch zur Dämpfung der Schwingung gegenüber dem Bereich, in welchem keine Abstrahlung gewünscht ist. Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Wandlerelement umfänglich an eine Mantelfläche der Vordermasse gekoppelt ist.
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Bevorzugt ist die Vordermasse aus einem Kunststoff- oder Gummimaterial gefertigt und die Rückmasse aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium, Blech, Stahl oder Messing. Die Auswahl geeigneter Materialien kann durch Einschränkungen oder Vorgaben bezüglich der zu erreichenden Empfangsempfindlichkeiten oder Sendesignalstärken der Ultraschallwandleranordnung festgelegt sein. Insbesondere können aber auch weitere Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur oder etwa die mechanische Beanspruchung durch Schütteln, berücksichtigt werden, um geeignete Materialien festzulegen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Resonanzkörper eine sich zur Stirnfläche verjüngende Form auf. Eine derartige Verjüngung kann beispielsweise durch eine oder mehrere Schultern gebildet sein, d. h. eine stufenweise Verringerung des Querschnitts des Resonanzkörpers umfassen, oder auch durch eine stete Verringerung des Querschnitts des Resonanzkörpers.
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Der Resonanzkörper und/oder das Wandlerelement können ringförmig ausgestaltet sein. Möglich ist, dass der Resonanzkörper ein Vollkörper ist, beispielsweise ein zylinderförmiger Körper, der in einem ringförmigen Wandlerelement aufgenommen ist oder dass das Wandlerelement ein Vollkörper ist, beispielsweise ein zylinderförmiger Körper, der in einem ringförmigen oder topfförmigen Resonanzkörper aufgenommen ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sowohl der Resonanzkörper als auch das Wandlerelement ringförmig ausgebildet sind, wobei ein Ring in den anderen eingepasst sein kann, so dass der Resonanzkörper das Wandlerelement umgibt oder so dass das Wandlerelement den Resonanzkörper umgibt. Ringförmig kann dabei insbesondere bedeuten, dass der entsprechende Körper eine Durchgangsöffnung aufweist, so dass es eine innere Umfangsfläche des Körpers gibt und eine äußere Umfangsfläche. Die inneren und äußeren Umfangsflächen werden dabei als Mantelfläche bezeichnet. Mit Kopplung an eine Mantelfläche des Resonanzkörpers kann sowohl eine Kopplung an die innere Umfangsfläche bezeichnet werden als auch eine Kopplung an die äußere Umfangsfläche.
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Je nach Ausführungsform weist der Resonanzkörper einen runden, dreieckigen, viereckigen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt auf. Mit vieleckig kann dabei etwa ein fünfeckiger, sechseckiger oder achteckiger Querschnitt bezeichnet sein, wobei eine regelmäßige Struktur, beispielsweise gleich lange Segmente eines einen kreisförmigen Umfang approximierenden Polygonzugs, bevorzugt ist. Die bevorzugten Querschnitte können insbesondere durch Einschränkungen oder Vorgaben bezüglich der zu erreichenden Empfindlichkeiten der Ultraschallwandleranordnung bestimmt werden als auch durch Umgebungseinflüsse wie beispielsweise eine Schüttelfestigkeit oder eine Temperaturbeständigkeit, wobei das Ziel der Leistungsoptimierung im Vordergrund steht.
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Nach einer Ausführungsform sind das Wandlerelement und der Resonanzkörper durch einen Presssitz oder durch eine Klebung miteinander gekoppelt. Die Wahl der Kopplung kann durch das voraussichtliche Einsatzgebiet bestimmt sein, beispielsweise durch Vorgaben der Schüttelfestigkeit der Anordnung.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Ultraschallwandleranordnung genau ein Wandlerelement auf, das vollumfänglich an die Mantelfläche gekoppelt ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ultraschallwandleranordnung mehrere Wandlerelemente aufweist, die jeweils teilumfänglich an die Mantelfläche gekoppelt sind.
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Die Erfindung kann insbesondere bei solchen Umfeldsensoren eingesetzt werden, welche beispielsweise im vorderen und/oder hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs zum Zwecke der Parkassistenz und/oder Kollisionsvermeidung vorgesehen sind. Dabei werden üblicherweise Ultraschallsignale durch ein Medium wie Luft oder Wasser von einem Emitter zu einem Empfänger übermittelt oder von einem Emitter in eine Umgebung übermittelt oder von einem in der Umgebung befindlichen Objekt reflektierte Ultraschallsignale erfasst und die Laufzeit und/oder Laufzeitdifferenzen und/oder weitere Größen wie beispielsweise Amplituden und Phasen der Ultraschallsignale gemessen. Typischerweise werden dabei Ultraschallwandler eingesetzt, welche sowohl Ultraschallwellen emittieren können, als auch Ultraschallwellen empfangen können. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Ultraschallwandler nur als Empfänger oder nur als Sender einzusetzen.
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Insbesondere kann die Ultraschallwandleranordnung in einem Ultraschallsystem verbaut sein, welches eine Gruppe von Ultraschallsensoren umfasst, wobei zumindest einer, bevorzugt alle Ultraschallsensoren die Merkmale der Ultraschallwandleranordnung umfassen. Das Ultraschallsystem kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine Teilumgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren im Frontbereich zur Erfassung einer vorderseitigen Fahrzeugumgebung und/oder die Ultraschallsensoren im Seitenbereich zur Erfassung eines Seitenbereichs des Fahrzeugs und/oder die Ultraschallsensoren im Heckbereich zur Erfassung einer rückwärtigen Umgebung des Fahrzeugs jeweils einem derartigen Ultraschallsystem zugeordnet sein. Typischerweise werden hierbei vier bis sechs Sensoren in einem Stoßfänger verbaut, wobei nur maximal vier Sensoren mit ungefähr derselben Blickrichtung montiert sind. Um insbesondere auch den Bereich neben dem Fahrzeug zu erfassen, werden im vorderen Stoßfänger außerdem Sensoren so positioniert, dass sie nach links und nach rechts ihren Erfassungsbereich haben. Zusätzlich oder alternativ können auch im hinteren Stoßfänger Sensoren derart positioniert sein, dass diese einen Bereich links und rechts neben dem Kraftfahrzeug erfassen. Das Ultraschallsystem weist darüber hinaus auch eine der jeweiligen Gruppe zugeordnete Steuereinrichtung und eine Signalverarbeitungseinrichtung auf. Um den Seitenbereich des Fahrzeugs zu erfassen, können sowohl seitlich im vorderen und hinteren Stoßfänger verbaute Ultraschallsensoren verwendet werden, als auch solche Sensoren, die in einem Seitenspiegel oder in einem Türabschnitt verbaut sind.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Ultraschallwandler bereit, der außerdem für einen Einsatz zur Strömungsmessung fluider Medien, insbesondere im Ansaugtrakt und/oder im Abgastrakt und/oder im Abgasrückführungstrakt und/oder nach einem Turbolader von Brennkraftmaschinen im Kraftfahrzeugbereich geeignet ist.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Ultraschallwandleranordnung, die eingerichtet ist, Ultraschallsignale zu senden und/oder zu empfangen, insbesondere einer der zuvor beschriebenen Ultraschallwandleranordnungen, umfasst die folgenden Schritte:
- a) Herstellen einer Vorrichtung mit einem Wandlerelement und einem Resonanzkörper, wobei das zumindest eine Wandlerelement so an eine Mantelfläche des Resonanzkörpers gekoppelt ist, dass diese eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen,
- b) Befestigen der Vorrichtung an einer Membran, die durch eine Außenhaut eines Bauteils gebildet ist, wobei der Resonanzkörper an einer Stirnseite mit der Membran gekoppelt wird.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Kraftfahrzeug einen Stoßfänger, einen Seitenspiegel oder einen Türabschnitt auf und eine zuvor beschriebene Ultraschallwandleranordnung, wobei die Membran der Ultraschallwandleranordnung durch eine Außenhaut des Stoßfängers, Seitenspiegels oder Türabschnitts gebildet ist, und wobei das Wandlerelement oder die Wandlerelemente und der oder die Resonanzkörper versteckt hinter der Außenhaut angeordnet sind.
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Sofern die Dicke der Außenhaut des Stoßfängers oder Seitenspiegels oder des Türabschnitts, in welchen die Ultraschallwandleranordnung verbaut wird, nicht den für die akustische Übertragung bevorzugten, oben genannten Dicken entspricht, kann vorgesehen sein, dass der Stoßfänger, der Seitenspiegel oder der Türabschnitt des Kraftfahrzeugs in dem Bereich, in welchem die Ultraschallwandleranordnung verbaut werden soll, entsprechend dünner ausgestaltet ist als anderswo. Derartige lokale Verdünnungen können sowohl durch nachträgliche maschinelle Bearbeitung eingearbeitet werden, beispielsweise durch Ausfräsen, oder schon im Herstellungsprozess, beispielsweise beim Spritzgießen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
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1A–1B Ultraschallwandler gemäß dem Stand der Technik,
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2A–2C Ultraschallwandler gemäß dem Stand der Technik,
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3A–3B erfindungsgemäße Ultraschallwandleranordnungen,
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4A–4D Querschnitte durch erfindungsgemäße Ultraschallwandleranordnungen gemäß verschiedenen Ausführungsformen und
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5A–5D Querschnitte durch erfindungsgemäße Ultraschallwandleranordnungen gemäß weiteren Ausführungsformen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1A zeigt einen Ultraschallwandler 2 mit einem Wandlerelement 4, welches als eine flache Scheibe ausgebildet ist und welches mit seiner Hauptfläche 5 an einen dicken Resonanzkörper 6 grenzt. 1B zeigt einen weiteren Ultraschallwandler 2, bei dem ein flaches Wandlerelement 4 zwischen einem dicken Resonanzkörper 6 und einer dicken Rückmasse 8 mit seinen Hauptflächen 5 angrenzend angeordnet ist. Die in 1A und 1B dargestellten Ultraschallwandler werden auch als so genannte Dickenschwinger bezeichnet.
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2A bis 2C zeigen Ultraschallwandler 2, welche auch als Biegeschwinger bezeichnet werden. Die Abstrahlrichtung des Ultraschallwandlers 2 ist in 2A mit einem Pfeil gekennzeichnet, die Abstrahlrichtung der in 2B und 2C dargestellten Ultraschallwandler 2 ist entsprechend. Der Ultraschallwandler 2 aus 2A umfasst ein flaches Wandlerelement 4, welches mit seiner Hauptfläche 5 an einen flachen Resonanzkörper 10 angrenzt. In 2B ist ein Ultraschallwandler 2 dargestellt, der durch zwei aneinander grenzende Wandlerelemente 12, 14 realisiert wird, wobei diese entgegengesetzt kontaktiert sind. Während bei einem elektrischen Signal das erste Wandlerelement 12 beispielsweise zusammengezogen wird, dehnt sich das zweite Wandlerelement 14 aus, so dass eine räumliche Schwingungsamplitude hergestellt wird. Eine weitere Ausführungsform eines Biegeschwingers ist der in 2C dargestellte Ultraschallwandler 2, bei welchem zwei Wandlerelemente 12, 14 kontaktiert und parallel zueinander angeordnet werden und wobei ein flacher Resonanzkörper 10 zwischen den Wandlerelementen 12, 14 angeordnet wird, um die akustische Schwingung zu verstärken.
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3A zeigt eine Ultraschallwandleranordnung 18 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Schnittansicht. Die Ultraschallwandleranordnung 18 umfasst ein Wandlerelement 23, eine Membran 22 und einen Resonanzkörper 20. Der Resonanzkörper 20 ist mit einer Stirnfläche 24 mit der Membran 22 gekoppelt, d. h. in der dargestellten Ausführungsform bildet die Stirnfläche 24 eine Kontaktfläche zur Membran 22. Die Kopplung zwischen dem Resonanzkörper 20 und der Membran 22 kann mittelbar und unmittelbar erfolgen, wobei mit einem mittelbaren Kontakt bezeichnet wird, dass zwischen der Stirnfläche 24 des Resonanzkörpers 20 und der Membran 22 zumindest eine Schicht eines weiteren Materials angeordnet ist, beispielsweise eine Flüssigkeitsschicht wie etwa Öl oder Gel, um die akustische Kopplung zu verbessern. Zwischen der Stirnfläche 24 des Resonanzkörpers 20 und der Membran 22 kann eine mechanische Kopplung vorliegen, beispielsweise durch eine Verschraubung oder eine Verklemmung des Resonanzkörpers 20 in der Membran 22, wobei zu diesem Zweck geeignete Mittel in 3A nicht dargestellt sind. Ebenso kann vorgesehen sein, den Resonanzkörper 20 an die Membran 22 zu kleben. Es kann vorgesehen sein, dass die Membran 22 in einem Kontaktbereich 32 dünner ausgebildet ist als außerhalb des Kontaktbereichs 32, so dass der Resonanzkörper 20 im Kontaktbereich 32 in der Membran zumindest teilweise versenkt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Ultraschallwandleranordnung 18 einerseits ausreichend empfindlich zur Aufnahme von Ultraschallwellen ausgelegt werden kann bzw. ausreichend starke Ultraschallwellen aussenden kann und andererseits die Membran 22 außerhalb des Kontaktbereichs 32 ausreichend dick gestaltet werden kann.
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Das Wandlerelement 23 ist so an einer Mantelfläche 26 des Resonanzkörpers angeordnet, dass diese eine gemeinsame Grenzfläche miteinander aufweisen. Die Mantelfläche 26 erstreckt sich im dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa senkrecht zur Stirnfläche 24. Ein Durchmesser 30 des Querschnitts des Resonanzkörpers 20 auf Höhe des Wandlerelements 23 ist größer als der Kontaktbereich 32, welcher einem Durchmesser des Querschnitts der Stirnfläche 24 des Resonanzkörpers 20 entspricht. Der Resonanzkörper 20 weist somit eine sich zur Stirnfläche 32 verjüngende Form auf. Die Verjüngung ist im 3A dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Schulter 28 gebildet, d. h. sie umfasst eine stufenweise Verringerung des Querschnitts des Resonanzkörpers 20.
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Der Resonanzkörper 20 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vordermasse 36 und eine Rückmasse 38, welche aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. Ebenso können mehr als zwei Materialschichten vorhanden sein, wobei diese teilweise oder vollständig von dem Wandlerelement 23 umgeben sein können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Vordermasse 36 vollständig vom Wandlerelement 23 umgeben sein und die Rückmasse 38 nur teilweise.
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3B zeigt eine Ultraschallwandleranordnung 18 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Ultraschallwandleranordnung 18 umfasst wiederum einen Resonanzkörper 20, welcher an einer Stirnfläche 24 eine Membran 22 kontaktiert. Der Kontaktbereich 32, welcher mit dem Durchmesser des Querschnitts der Stirnfläche 24 des Resonanzkörpers 20 zusammenfällt, ist kleiner als der Durchmesser 30 des Querschnitts des Resonanzkörpers 20, auf der Höhe, wo das Wandlerelement 23 den Resonanzkörper 20 umfänglich an einer Mantelfläche 26 kontaktiert. Die Verjüngung ergibt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine stetige Verringerung des Querschnitts, im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen konischen Abschnitt 34 des Resonanzkörpers 20.
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Der Resonanzkörper 20 ist auf der Höhe des Wandlerelements 23 ringförmig ausgebildet. Zentrisch befindet sich eine radialsymmetrische Aussparung 35 mit einem Durchmesser 37. Als Mantelfläche 26 wird sowohl eine innere Umfangsfläche 39, welche eine Umfangsfläche der Aussparung ist, als auch eine äußere Umfangsfläche 33 des Resonanzkörpers bezeichnet. Der Durchmesser 37 der Aussparung 35 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel geringer gewählt als der Durchmesser des Querschnitts der Stirnseite 24, die den Kontaktbereich 32 bildet, kann aber ebenso gut größer sein als jener. Die Aussparung weist eine Höhe 41 auf, welche hier beispielhaft der Größe des Wandlerelements 23 entspricht.
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4A zeigt einen möglichen Querschnitt durch die Ultraschallwandleranordnung 18 in 3A entlang der Linie z-z. In der dargestellten Ausführungsform weist der Resonanzkörper 20 einen rechteckigen Querschnitt mit einer dem Querschnitt zuordenbaren Querschnittstiefe 44 und Querschnittsbreite 46 auf. Das Wandlerelement 23 umfasst hier ein erstes Wandlerelement 50 und ein zweites Wandlerelement 52, welche den Resonanzkörper 20 an zwei gegenüberliegenden Umfangsflächenabschnitten 42 teilumfänglich kontaktieren. Der Resonanzkörper 20 rechteckigen Querschnitts weist also zwei nicht bedeckte Umfangsflächenabschnitte 40 und zwei bedeckte Umfangsflächenabschnitte 42 auf.
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4B zeigt eine alternative Ausführungsform der Ultraschallwandleranordnung 18 aus 3A. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Wandlerelement 23 einstückig ausgebildet und umgibt den mit rechteckigem Querschnitt ausgebildeten Resonanzkörper 20 vollumfänglich. Der Resonanzkörper 20 weist somit nur bedeckte Umfangsflächenabschnitte 42 auf.
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4C zeigt eine weitere Ausführungsform der in 3A dargestellten Ultraschallwandleranordnung 18, bei welcher der Resonanzkörper 20 einen sechseckigen Querschnitt aufweist. Dargestellt sind zwei Wandlerelemente 23, welche zwei Umfangsflächenabschnitte 42 bedecken, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Alternativ können auch drei Wandlerelemente 23 vorgesehen sein.
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4D zeigt eine weitere Ausführungsform einer Ultraschallwandleranordnung 18 aus 3A, wobei ein sechseckiger Querschnitt des Resonanzkörpers 20 dargestellt ist mit einem vollumfänglichen gekoppelten Wandlerelement 23.
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Weitere Ausführungsformen sind möglich, wobei der Resonanzkörper 20 einen vieleckigen Querschnitt aufweisen kann und ein oder mehrere Wandlerelemente 23 vorgesehen sein können, die jeweils teilumfänglich an die Mantelfläche 26 des Resonanzkörpers gekoppelt sind oder die vollumfänglich an die Mantelfläche 26 des Resonanzkörpers gekoppelt sind.
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5A zeigt eine Querschnittsansicht des in 3B dargestellten Ausführungsbeispiels der Ultraschallwandleranordnung 18 entlang der Linie y-y. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Resonanzkörper 20 einen ringförmigen Querschnitt mit einer zentrisch angeordneten Aussparung 35 auf. Das Wandlerelement 23 ist vollumfänglich an einer äußeren Umfangsfläche 33 des Resonanzkörpers 20 angeordnet und daher ringförmig ausgebildet.
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5B zeigt eine weitere Ausführungsform der Ultraschallwandleranordnung 18, welche in 3A dargestellt ist. Der Resonanzkörper 20 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf ohne Aussparung, d. h. ist zylinderförmig ausgebildet. Dargestellt ist außerdem ein Wandlerelement 23, welches ein erstes Wandlerelement 50 und ein zweites Wandlerelement 52 aufweist, welche den Resonanzkörper 20 entlang der Mantelfläche 26 vollumfänglich umgeben.
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5C zeigt eine weitere Ausführungsform einer Ultraschallwandleranordnung 18. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Resonanzkörper 20 ringförmig ausgebildet, wie beispielsweise mit Bezug zu 3B beschrieben, und das Wandlerelement 23 ringförmig ausgebildet, wie beispielsweise mit Bezug zu 5A oder 5B beschrieben. In diesem Fall ist das Wandlerelement 23 in der Aussparung 35 des Resonanzkörpers 20 angeordnet und kontaktiert diesen an dessen innerer Umfangsfläche 39, welche eine Umfangsfläche der Aussparung 35 ist. Es ist möglich, dass das Wandlerelement 23 nicht wie dargestellt ringförmig ausgebildet ist, sondern einen zylinderförmigen Vollkörper bildet.
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5D zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform mit einem Resonanzkörper 20 mit auf Höhe des Wandlerelements 23 ringförmigem Durchmesser, wobei das Wandlerelement 23 in einer Aussparung 35‘ angeordnet und teilumfänglich an den Resonanzkörper 20, genauer an die innere Umfangsfläche 39 der Mantelfläche 26 des Resonanzkörpers 20 gekoppelt ist. Das Wandlerelement 23 umfasst ein erstes Wandlerelement 50 und ein zweites Wandlerelement 52, welche durch eine lichte Weite 54 voneinander beabstandet sind. Selbstverständlich sind mehr als zwei solchermaßen angeordnete Wandlerelemente 23 möglich.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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