(57)【要約】  本発明は、超音波変換器のためのダイヤフラムカップ（１０）であって、側壁（１２）と底部領域（１３）とによって仕切られた盲孔状の切欠（１８）を有しており、前記底部領域（１３）が変換器素子（２０）を固定するために構成されており、前記切欠（１８）が、前記ダイヤフラムカップ（１０）の縦軸線（１１）に対して直角に配置された横断面平面で、長軸（２７）および短軸（２８）を備えた長円形の内側輪郭（２５）を有している形式のものに関する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波変換器のためのダイヤフラムカップ（１０）であって、側壁（１２）と底部領域（１３）とによって仕切られた盲孔状の切欠（１８）を有しており、前記底部領域（１３）が変換器素子（２０）を固定するために構成されており、前記切欠（１８）が、前記ダイヤフラムカップ（１０）の縦軸線（１１）に対して直角に配置された横断面平面で、長軸（２７）および短軸（２８）を備えた長円形の内側輪郭（２５）を有している形式のものにおいて、
前記内側輪郭（２５）が少なくとも概ね楕円形に構成されていることを特徴とする、超音波変換器のためのダイヤフラムカップ。
【請求項２】
前記内側輪郭（２５）が、前記短軸（２８）の方向で前記長軸（２７）を中心にして鏡像対称的に、それぞれ１つの、領域的に湾曲して構成された中心セクション（２９）を有していることを特徴とする、請求項１記載のダイヤフラムカップ。
【請求項３】
前記長軸（２７）の方向および前記短軸（２８）の方向での前記内側輪郭（２５）の最大寸法が、楕円形の輪郭（２６）と一致することを特徴とする、請求項１または２記載のダイヤフラムカップ。
【請求項４】
前記内側輪郭（２５）が、前記長軸（２７）の方向で見て、前記湾曲された中心セクション（２９）の外側で、前記楕円形の輪郭（２６）の外側に延在する第１の輪郭セクション（３１）を有しており、前記中心セクション（２９）とは反対側で前記第１の輪郭セクション（３１）に第２の輪郭セクション（３２）が続いていて、該第２の輪郭セクション（３２）が、前記楕円形の輪郭（２６）の内側に延在していて、前記長軸（２７）の方向での最大寸法の範囲内で、前記楕円形の輪郭（２６）と一致することを特徴とする、請求項２または３記載のダイヤフラムカップ。
【請求項５】
前記内側輪郭（２５）が前記中心セクション（２９）で前記楕円形の輪郭（２６）の内側に延在していて、前記短軸（２８）の方向での前記最大寸法の範囲内で前記楕円形の輪郭（２６）と一致することを特徴とする、請求項３または４記載のダイヤフラムカップ。
【請求項６】
前記内側輪郭（２５）が、前記中心セクション（２９）の領域内で円弧セクション状に構成されていることを特徴とする、請求項２から５までのいずれか１項記載のダイヤフラムカップ。
【請求項７】
前記ダイヤフラムカップ（１０）の前記外側輪郭（１６）が円形に構成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のダイヤフラムカップ。
【請求項８】
前記内側輪郭（２５）が、前記縦軸線（１１）の方向で見て、前記底部領域（１３）に向き合っているフランジ（１４）を除いて、同じ大きさを有していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のダイヤフラムカップ。
【請求項９】
前記切欠（１８）が前記フランジ（１４）の領域内で円錐形に構成された移行領域（１９）を有していることを特徴とする、請求項８記載のダイヤフラムカップ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に従って構成されたダイヤフラムカップ（１０）を有する超音波変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載した、超音波変換器のためのダイヤフラムカップに関する。さらに本発明は、本発明によるダイヤフラムカップを有する超音波変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
請求項１の前提部の特徴を有する、超音波変換器のためのダイヤフラムカップは、本出願人の特許文献１により公知である。このような形式のダイヤフラムカップの構成若しくは構造的な形態においては、一連の規定若しくは特性を満たす必要がある。このような規定若しくは特性は、ダイヤフラムカップをコンパクトな構成でできるだけ安価に製造できるような可能性、音響振動を所望の方向に放射することができるダイヤフラムカップの特性、並びに例えば妨害信号等の受信を避けるために、できるだけ僅かなエネルギがダイヤフラムカップから、ダイヤフラムカップを受ける、超音波変換器のハウジングを介して車両の車体構造に伝達される特性にも関する。さらに、ダイヤフラムカップは、そのダイヤフラム底部の領域内で、一般的な形式で圧電素子の形の変換器素子を受けるために構成されている。この公知のダイヤフラムカップでは、前記規定をできるだけ最適に満たすために、このダイヤフラムカップは、その外側輪郭が円形である場合、長円形の内側輪郭を有していて、この内側輪郭が、長円形の内側輪郭の両方の長い側の範囲に半径方向（ダイヤフラムカップの縦軸線に関連して）で外方に突き出す円弧状のセクションを有している。これらの円弧状のセクションによって、特に前述の変換器素子の配置若しくは受入れを可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６０５００３７号明細書
【発明の概要】
【発明の効果】
【０００４】
請求項１の特徴を有する、超音波変換器のための本発明によるダイヤフラムカップは、ハウジングに対するダイヤフラムカップのできるだけ良好な音響的な遮断に関連した冒頭に述べた規定若しくは所望の特性、つまり車体構造への音波の伝達の回避、並びに超音波の所望の放射特性が最適化され、それと同時にダイヤフラムカップの比較的安価な製造可能性が得られるという利点を有している。
【０００５】
このために、本発明によれば、ダイヤフラムカップの切欠の内側輪郭が、そのダイヤフラムカップの縦軸線に対して直角に配置された横断面平面で、少なくとも概ね楕円形に構成されるように設計されている。内側輪郭が楕円形に近づくと、特に所望の放射特性、つまり水平平面での比較的大きい放射角度および垂直平面での比較的小さい（水平平面と比較して）放射角度を得ることができる所望の放射特性が最適化されることが分かった。さらに、ダイヤフラムカップの側壁内へのエネルギ接続の最小化が得られる。つまり、音響振動の放射が、望み通りに主にダイヤフラム底部の平面に対して直角に行われる。しかしながら、理想的な楕円形の輪郭は、別の周辺条件、特にコンパクトに構成されたダイヤフラムカップにおいて変換器素子（圧電素子）をダイヤフラム底部に組み込むための可能性を得るための周辺条件を考慮すれば、実現することは比較的困難である。従って、実際には、最適化された内側輪郭は一般的な形式で、理想の楕円形の輪郭からややずれている。
【０００６】
超音波変換器のための、本発明によるダイヤフラムカップの好適な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
外側寸法に関連してできるだけコンパクトに構成されたダイヤフラムカップにおいて、変換器素子（圧電素子）の前述のような受入れを実現するために、少なくとも概ね楕円形に構成された内側輪郭が、短軸の方向で長軸を中心にして鏡像対称的に、それぞれ１つの、領域的に湾曲して構成された中心セクションを有している。
【０００８】
さらに、変換器素子の組み込み若しくは配置に基づいて必要な内側輪郭をできるだけ（理想的な）楕円形に合わせるために、長軸の方向および短軸の方向での内側輪郭の最大寸法が、（理想的な）楕円形の輪郭と一致するように設計されている。
【０００９】
実際には、内側輪郭は、この内側輪郭が長軸の方向で見て湾曲された（変換器素子を受けるために用いられるか若しくは適合されている）中心セクションの外側で、理想的な楕円形の輪郭の外側に延在する第１の輪郭セクションを有しており、湾曲された中心セクションとは反対側で第１の輪郭セクションに第２の輪郭セクションが続いていて、この第２の輪郭セクションが、理想的な楕円形の輪郭の内側に延在していて、長軸の方向での最大寸法の範囲内で、理想的な楕円形の輪郭と一致すれば、特に好都合であることが分かった。
【００１０】
変換器素子に対するダイヤフラムカップの内側輪郭の、常に同じ所定の間隔を形成するために、変換器素子は円形に構成されていて、内側輪郭が（湾曲して構成された）中心セクションの領域内で円弧セクション状に構成されるように設計されている。
【００１１】
さらに、本発明は、以上説明した本発明によるダイヤフラムカップを有する超音波変換器を含む。このような形式の超音波変換器は、比較的安価に製造可能であり、かつ最適化された機能を特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】超音波変換器の構成部分としてのダイヤフラムカップの概略的な縦断面図である。
【図２】内部に配置された変換器素子を除いた、図１に示したダイヤフラムカップの斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の平面で断面した図である。
【図４】従来技術によるダイヤフラムカップと比較したダイヤフラムカップの振動特性を明確にするための、図１および図２に示したダイヤフラムカップの半分の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のその他の利点、特徴および詳細は、好適な実施例の以下の説明並びに図面に記載されている。
【００１４】
図面中、同じ構成要素若しくは同じ機能を有する構成要素には同じ符号が付けられている。
【００１５】
図面には、図示していない超音波変換器のためのダイヤフラムカップ１０が示されており、この場合、超音波変換器は特に自動車のバンパの領域内に配置されていて、対象物を検出するための、およびバンパに対する対象物の間隔を検出するための運転者支援システムの構成部分である。この場合、図面に示されたダイヤフラムカップ１０は、超音波変換器の図示していないハウジングに結合されており、このハウジングは取り付けた状態で少なくとも間接的に前述のバンパに結合されている。
【００１６】
金属より成る、概ね鉢状のダイヤフラムカップ１０は、深絞り法若しくは押し出し成形法で製作されていて、縦軸線１１を有している。側壁１２は、縦軸線１１を同軸的に包囲している。ダイヤフラムカップ１０はさらに、一方の端面側が底部領域１３若しくはダイヤフラム底部によって仕切られていて、他方の端面側に半径方向で外方に突き出す環状のフランジ１４を有している。ダイヤフラムカップ１０の外側輪郭１６若しくはその横断面は円形に構成されていて、側壁１２および底部領域１３によって仕切られた盲孔状の切欠１８が、その内側に円錐形に構成された移行領域１９を有している。
【００１７】
縦軸線１１の方向で見た側壁１２の壁厚ｄは、フランジ１４の領域内および底部領域１３内を除いて、少なくとも概ね一定であるのに対して、側壁１２の周方向で見た壁厚ｄは変化している。
【００１８】
切欠１８内で底部領域１３上に、図１にだけ示されている特に圧電アクチュエータの形の変換器素子２０が配置されていて、（図示していない）接着剤層等を介してしっかりと、特に堅固に底部領域１３に結合されている。変換器素子２０を介して、底部領域１３は、送信位相中に、縦軸線１１の方向に位置する振動方向で２重矢印２１に従って振動せしめられる。この場合、側壁１２と底部領域１３との堅固な連結によって、側壁１２も振動せしめられるが、この振動は、２重矢印２２で示されているように横方向の振動である。
【００１９】
上記のように、ダイヤフラムカップ１０の外側輪郭１６が少なくとも概ね丸形若しくは円形に構成されているのに対して、ダイヤフラムカップ１０の内側輪郭２５は、少なくともフランジ１４と底部領域１３との間の領域で少なくとも概ね楕円形に構成されている。理想的な楕円形の輪郭２６と比較した内側輪郭２５の正確な形状は、図３に詳しく示されている。特に、内側輪郭２５が、互いに直角に配置された長軸２７と短軸２８とを有していることが分かる。この場合、長軸２７と短軸２８との交点がダイヤフラムカップ１０の縦軸線１１と一致する。さらに、短軸２８の方向で見て長軸２７に対して対称的に、円弧セクション状に構成された２つの中心セクション２９が設けられていることが分かる。これらの中心セクション２９は、変換器素子２０が取り付けられたときに、（円形若しくは円板状に構成された）変換器素子２０の外周範囲に対して好適には一定の間隔を保っている。２つの中心セクション２９は、特に（理想的な楕円形の）輪郭２６の内側に延在している。これら２つの中心セクション２９から長軸２７の方向に、輪郭２６の内側に配置された輪郭セクション３１が延在している。長軸２７の方向で、この輪郭セクション３１に別の輪郭セクション３２が続いており、この別の輪郭セクション３２は、この別の輪郭セクション３２が理想的な楕円形の輪郭２６の外側に延在していることを特徴としている。さらに輪郭２５の特徴は、長軸２７および短軸２８の範囲内で、内側輪郭２５の最大寸法が、（楕円形の）輪郭２６の最大寸法と一致する、という点にある。
【００２０】
図４には、従来技術による一般的な輪郭と比較した、前記少なくとも概ね楕円形の内側輪郭２５の、変換器素子２０によるダイヤフラムカップ１０の振動共振時における利点が示されている。この場合、特に、本発明によるダイヤフラムカップ１０のグラフＸで示した側壁１２の振動振幅ａが、ダイヤフラムカップ１０の半径方向で見て、一般的なダイヤフラムカップの側壁の、グラフＹで示した振動振幅ａよりも著しく小さいことが分かる。言い換えれば、これは、変換器素子２０からダイヤフラムカップ１０に伝達される振動エネルギが所望の方法および形式で概ね縦軸線１１の方向に伝達され、縦軸線１１に対して直角な方向、つまり側壁１２には伝達されないということである。特に、このような形式の放射特性によって、ダイヤフラムカップ１０の隣に配置された別のダイヤフラムカップ１０若しくは超音波変換器によっても、妨害的な音波は検知されないか、若しくは一般的なダイヤフラムカップにおけるよりも僅かな妨害的音波しか検知されない。
【００２１】
上記ダイヤフラムカップ１０若しくはその幾何学形状は、本発明の考え方から逸脱することなく、上記幾何学形状から少なくとも少しだけ異なっていてよい。これは、ダイヤフラムカップ１０の内側輪郭２５が少なくとも概ね楕円形を形成するということである。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ダイヤフラムカップ
１１  縦軸線
１２  側壁
１３  底部領域
１４  フランジ
１６  外側輪郭
１８  切欠
１９  移行領域
２０  変換器素子
２１，２２  ２重矢印
２５  内側輪郭
２６  理想的な楕円形の輪郭
２７  長軸
２８  短軸
２９  中心セクション
３１  輪郭セクション
３２  輪郭セクション
ａ  振動振幅
Ｘ，Ｙ  グラフ
【図１】
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【図２】
2020500460.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020500460.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月23日(2019.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波変換器のためのダイヤフラムカップ（１０）であって、側壁（１２）と底部領域（１３）とによって仕切られた盲孔状の切欠（１８）を有しており、前記底部領域（１３）が変換器素子（２０）を固定するために構成されており、前記切欠（１８）が、前記ダイヤフラムカップ（１０）の縦軸線（１１）に対して直角に配置された横断面平面で、長軸（２７）および短軸（２８）を備えた長円形の内側輪郭（２５）を有している形式のものにおいて、
前記内側輪郭（２５）が少なくとも概ね楕円形に構成されていることを特徴とする、超音波変換器のためのダイヤフラムカップ。
【請求項２】
前記内側輪郭（２５）が、前記短軸（２８）の方向で前記長軸（２７）を中心にして鏡像対称的に、それぞれ１つの、領域的に湾曲して構成された中心セクション（２９）を有していることを特徴とする、請求項１記載のダイヤフラムカップ。
【請求項３】
前記長軸（２７）の方向および前記短軸（２８）の方向での前記内側輪郭（２５）の最大寸法が、楕円形の輪郭（２６）と一致することを特徴とする、請求項１または２記載のダイヤフラムカップ。
【請求項４】
前記内側輪郭（２５）が、前記長軸（２７）の方向で見て、前記湾曲された中心セクション（２９）の外側で、前記楕円形の輪郭（２６）の内側に延在する第１の輪郭セクション（３１）を有しており、前記中心セクション（２９）とは反対側で前記第１の輪郭セクション（３１）に第２の輪郭セクション（３２）が続いていて、該第２の輪郭セクション（３２）が、前記楕円形の輪郭（２６）の外側に延在していて、前記長軸（２７）の方向での最大寸法の範囲内で、前記楕円形の輪郭（２６）と一致することを特徴とする、請求項２または３記載のダイヤフラムカップ。
【請求項５】
前記内側輪郭（２５）が前記中心セクション（２９）で前記楕円形の輪郭（２６）の内側に延在していて、前記短軸（２８）の方向での前記最大寸法の範囲内で前記楕円形の輪郭（２６）と一致することを特徴とする、請求項３または４記載のダイヤフラムカップ。
【請求項６】
前記内側輪郭（２５）が、前記中心セクション（２９）の領域内で円弧セクション状に構成されていることを特徴とする、請求項２から５までのいずれか１項記載のダイヤフラムカップ。
【請求項７】
前記ダイヤフラムカップ（１０）の前記外側輪郭（１６）が円形に構成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のダイヤフラムカップ。
【請求項８】
前記内側輪郭（２５）が、前記縦軸線（１１）の方向で見て、前記底部領域（１３）に向き合っているフランジ（１４）を除いて、同じ大きさを有していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のダイヤフラムカップ。
【請求項９】
前記切欠（１８）が前記フランジ（１４）の領域内で円錐形に構成された移行領域（１９）を有していることを特徴とする、請求項８記載のダイヤフラムカップ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に従って構成されたダイヤフラムカップ（１０）を有する超音波変換器。
【国際調査報告】
2020500460.tif 000007
2020500460.tif 000008
2020500460.tif 000009
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