DE102009046143A1 - Method for manufacturing ultrasonic converter utilized in e.g. ultrasonic flow meter in exhaust gas system of internal combustion engine of commercial vehicle, involves connecting housing part with sealing element during molding process - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik ist eine Mehrzahl von Ultraschallwandlern zum Einsatz in fluiden Medien bekannt. Unter einem Ultraschallwandler wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element verstanden, welches in der Lage ist, Ultraschallsignale in das fluide Medium zu emittieren und/oder Ultraschallsignale aus dem fluiden Medium zu empfangen. Derartige Ultraschallwandler umfassen in der Regel einen Wandlerkern mit mindestens einem elektrisch-akustischen Wandlerelement, also einem Element, welches in der Lage ist, elektrische Signale in akustische Signale (beispielsweise Ultraschallsignale) umzuwandeln oder umgekehrt. Beispielsweise kann es sich bei diesen elektrisch-akustischen Wandlerelementen um elektrische Wandlerelemente handeln, insbesondere piezo-keramische Wandlerelemente. Weiterhin können die Wandlerkerne Impedanzanpasskörper umfassen, also einen oder mehrere Körper, deren akustische Impedanz zwischen derjenigen des elektrisch-akustischen Wandlerelements und derjenigen des fluiden Mediums liegt, um eine Verbesserung der akustischen Kopplung von Signalen zwischen dem elektrisch-akustischen und dem fluiden Medium zu ermöglichen. Weiterhin können die Wandlerkerne zusätzliche Elemente umfassen, wie beispielsweise thermische Anpasskörper und/oder Klebstoffschichten. Derartige Ultraschallwandler sind grundsätzlich beispielsweise aus
Die Wandlerkerne sind in der Regel in ein Gehäuse eingebracht, welches den Wandlerkern beispielsweise gegenüber mechanischen und/oder chemischen Einflüssen von außen schützen soll. In vielen Fällen weist das Gehäuse eine Abstrahlöffnung hin zum fluiden Medium auf. Um ein Eindringen aggressiver Medien in den Innenraum des Gehäuses und eine damit verbundene mögliche Beschädigung oder Beeinflussung des Wandlerkerns zu verhindern, muss diese Öffnung in der Regel abgedichtet werden. Ein Beispiel einer derartigen Abdichtung ist eine Abdichtfolie. Eine Schwierigkeit dieser Abdichtungen besteht jedoch darin, dass das Abdichtelement mit dem übrigen Gehäuse verbunden werden muss. Diese Verbindung kann beispielsweise mittels eines Klebeprozesses erfolgen. Alternativ kann das Abdichtelement auch als Beschichtung ausgestaltet sein, welche frontseitig auf die Abstrahlöffnung aufgebracht wird. Diese herkömmlichen Prozesse zur Fixierung des Dichtelements sind jedoch in der Praxis häufig nur schwer reproduzierbar und genügen den hohen Robustheitsanforderungen insbesondere in der Automobilindustrie nicht. Zudem sind die bekannten Verfahren in vielen Fällen technisch aufwendig und damit teilweise mit erheblichen Kosten verbunden.The transducer cores are usually introduced into a housing which is intended to protect the transducer core, for example, against mechanical and / or chemical influences from the outside. In many cases, the housing has a radiation opening towards the fluid medium. In order to prevent the penetration of aggressive media into the interior of the housing and a possible possible damage or interference of the converter core, this opening must be sealed in the rule. An example of such a seal is a sealing foil. A difficulty of these seals, however, is that the sealing element must be connected to the rest of the housing. This connection can be done for example by means of an adhesive process. Alternatively, the sealing element can also be designed as a coating, which is applied to the front of the emission opening. However, these conventional processes for fixing the sealing element are often difficult to reproduce in practice and do not meet the high robustness requirements, especially in the automotive industry. In addition, the known methods are in many cases technically complex and thus sometimes associated with considerable costs.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es werden daher ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers zum Einsatz in einem fluiden Medium sowie ein Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Ultraschallwandler und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden. Die Ultraschallwandler können insbesondere in Ultraschall-Durchflussmessern (Ultrasonic Flow Meter, UFM) eingesetzt werden. Beispiele derartiger Ultraschall-Durchflussmesser sind Durchflussmesser für den Kraftfahrzeugbereich, insbesondere für den Einsatz im Ansaugtrakt und/oder Abgastrakt von Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, insbesondere im Nutzkraftwagen-Bereich. Alternative Anwendungsgebiete sind Sensoren für Gase oder Flüssigkeiten, beispielsweise in der Verfahrenstechnik, Anwendungen bei Prozesssteuerungen, Anwendungen als Abstandssensoren, als Füllstandssensoren oder als Strömungssensoren in der Chemie- und Pharmaindustrie, Anwendungen in der Medizintechnik, beispielsweise für Atemgasüberwachungen oder Anwendungen in der Energietechnik, beispielsweise als Wärmezähler in Kraftwerken oder im Haushalt.Therefore, a method for producing an ultrasonic transducer for use in a fluid medium and an ultrasonic transducer for use in a fluid medium are proposed, which at least largely avoid the disadvantages of known ultrasonic transducers and methods. The ultrasonic transducers can be used in particular in ultrasonic flow meters (Ultrasonic Flow Meter, UFM). Examples of such ultrasonic flow meters are flow meters for the motor vehicle sector, in particular for use in the intake tract and / or exhaust tract of motor vehicle internal combustion engines, in particular in the commercial vehicle sector. Alternative applications are sensors for gases or liquids, for example in process engineering, applications in process control, applications as distance sensors, as level sensors or as flow sensors in the chemical and pharmaceutical industries, applications in medical technology, for example for respiratory gas monitoring or applications in power engineering, for example as Heat meters in power plants or in the household.
Der Ultraschallwandler weist ein Gehäuse auf, in welchem mindestens ein Wandlerkern mit mindestens einem elektrisch-akustischen Wandlerelement aufgenommen ist. Bezüglich der möglichen Ausgestaltungen des Wandlerkerns kann weitgehend auf den oben beschriebenen Stand der Technik verwiesen werden. So können grundsätzlich die aus dem Stand der Technik bekannten Wandlerkerne auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Unter einem Gehäuse ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element zu verstehen, welches dem Ultraschallwandler zumindest teilweise eine äußere Form verleiht und welches einen Innenraum des Ultraschallwandlers zumindest weitgehend zumindest vor mechanischen Einflüssen und vorzugsweise auch vor chemischen und optional elektromagnetischen Einflüssen schützt. Das Gehäuse kann beispielsweise ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Materialien einsetzbar. Da das im Folgenden beschriebene Verfahren maßgeblich auf der Verwendung eines Kunststoff-Formgebungsprozesses basiert, sollte grundsätzlich mindestens ein Gehäuseteil ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein.The ultrasonic transducer has a housing, in which at least one transducer core is accommodated with at least one electrically-acoustic transducer element. With regard to the possible embodiments of the converter core, reference may be made largely to the prior art described above. Thus, in principle, the converter cores known from the prior art can also be used in the context of the present invention. In the context of the present invention, a housing is to be understood as meaning an element which at least partially gives the ultrasound transducer an outer shape and which protects an interior of the ultrasound transducer at least largely from mechanical influences and preferably also from chemical and optionally electromagnetic influences. The housing may for example be wholly or partly made of a plastic material. Alternatively or additionally, other materials can be used. Since the method described below is based essentially on the use of a plastic molding process, basically at least one housing part should be wholly or partially made of a plastic material.
Das Gehäuse ist derart ausgestaltet, dass mindestens eine Abstrahlöffnung des Gehäuses gegenüber dem fluiden Medium mit mindestens einem Dichtelement abgedichtet ist. Unter einer Abstrahlöffnung ist dabei eine dem fluiden Medium zuweisende Öffnung zu verstehen, über welche Ultraschallsignale von dem Wandlerkern an das fluide Medium abgegeben und/oder aus dem fluiden Medium aufgenommen werden können. Beispielsweise kann die Abstrahlöffnung eine runde Gehäuseöffnung und/oder eine polygonale Gehäuseöffnung umfassen, in welche, vorzugsweise zentrisch, eine Abstrahlfläche des Wandlerkerns eingebracht ist.The housing is designed such that at least one emission opening of the housing is sealed off from the fluid medium with at least one sealing element. In this case, an emission opening is to be understood as meaning an opening which assigns the fluid medium, via which ultrasound signals are emitted from the converter core to the fluid medium and / or taken up from the fluid medium can be. For example, the emission opening may comprise a round housing opening and / or a polygonal housing opening into which, preferably centrically, an emission surface of the converter core is introduced.
Unter einem Dichtelement ist dabei ein Element zu verstehen, welches ein Eindringen vom fluiden Medium in einen Innenraum des Gehäuses, in welchem der Wandlerkern aufgenommen ist, zumindest weitgehend verhindert. Insbesondere kann auf diese Weise ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder von aggressiven Medien verhindert werden. Zusätzlich kann auch eine Druckbelastung des Innenraums zumindest vermindert werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Dichtelement, wie unten noch näher ausgeführt wird, mindestens eine Abdichtfolie umfasst, welche die Abstrahlöffnung zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, überspannt. Unter einer Abdichtfolie ist dabei ein Folienelement zu verstehen, welches die genannten Dichteigenschaften des Dichtelements aufweist und welches flexible Eigenschaften aufweist. Dabei sollte die laterale Ausdehnung der Abdichtfolie dessen Dicke um mindestens einen Faktor 10, vorzugsweise um mindestens einen Faktor 100 und besonders bevorzugt um einen Faktor 1000 oder mehr übersteigen.Under a sealing element is to be understood an element which prevents at least largely penetration of the fluid medium in an interior of the housing in which the transducer core is received. In particular, penetration of moisture and / or aggressive media can be prevented in this way. In addition, a pressure load of the interior can be at least reduced. It is particularly preferred if the sealing element, as explained in more detail below, comprises at least one sealing film, which spans the emission opening at least partially, preferably completely. Under a sealing film is to be understood a film element, which has the said sealing properties of the sealing element and which has flexible properties. The lateral extent of the sealing film should exceed its thickness by at least a factor of 10, preferably by at least a factor of 100 and more preferably by a factor of 1000 or more.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Herstellung mindestens eines Gehäuseteils des Gehäuses ein Kunststoff-Formgebungsprozess verwendet. Beispielsweise kann es sich bei diesem Kunststoff-Formgebungsprozess um einen Spritzgießprozess handeln. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch andere, dem Fachmann bekannte Kunststoff-Formgebungsprozesse eingesetzt werden, beispielsweise Gießprozesse, Spritzpress-Prozesse oder Ähnliches. Bei dem Kunststoff-Formgebungsprozess wird das Dichtelement in ein Formnest eines Formgebungswerkzeugs eingelegt. Unter einem Formnest ist dabei eine Kavität des Werkzeugs zu verstehen, welche nach dem Kunststoff-Formgebungsprozess die äußere Form des hergestellten Bauteils zumindest teilweise bestimmt. Ein Werkzeug kann auch mehrere Formnester umfassen. Das Dichtelement kann dabei vollständig in das Formnest eingebracht werden oder lediglich teilweise, so dass auch beispielsweise Teile des Dichtelements außerhalb des Formnests angeordnet sein können. Wiederum alternativ kann das Dichtelement auch in mehrere Formnester eingelegt werden.In the method according to the invention, a plastic molding process is used to produce at least one housing part of the housing. For example, this plastic molding process may be an injection molding process. Alternatively or additionally, however, other, known in the art plastic molding processes can be used, for example, casting processes, transfer molding processes or the like. In the plastic molding process, the sealing element is inserted into a mold cavity of a forming tool. In this case, a cavity of the tool is to be understood as a cavity of the mold which, at least in part, determines the outer shape of the manufactured component after the plastic molding process. A tool can also include several mold cavities. The sealing element can be completely introduced into the mold cavity or only partially, so that, for example, parts of the sealing element can be arranged outside of the mold cavity. Again alternatively, the sealing element can also be inserted into a plurality of mold cavities.
Nach dem Einlegen wird das Formnest zumindest teilweise mit mindestens einem Kunststoffmaterial gefüllt. Wie oben dargestellt, kann dies beispielsweise mittels eines Spritzgieß-Prozesses erfolgen. Auch andere Verfahren sind möglich. Bei diesem Befüllen gerät das Kunststoffmaterial mit dem in das Formnest eingelegten Dichtelement zumindest bereichsweise in Kontakt. Dementsprechend wird das Gehäuseteil des Gehäuses während des Kunststoff-Formgebungsprozesses mit dem Dichtelement verbunden, beispielsweise beim Aushärten. Diese Verbindung kann insbesondere unmittelbar Lind direkt und ohne Zwischenelemente erfolgen. Insbesondere können bei dem Kunststoff-Formgebungsprozess das Dichtelement und das Gehäuseteil kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden.After insertion, the mold cavity is at least partially filled with at least one plastic material. As stated above, this can be done for example by means of an injection molding process. Other methods are possible. During this filling, the plastic material gets in contact at least in places with the sealing element inserted in the mold cavity. Accordingly, the housing part of the housing is connected to the sealing element during the plastic molding process, for example during curing. This compound can be done in particular directly Lind directly and without intermediate elements. In particular, in the plastic molding process, the sealing element and the housing part can be non-positively and / or positively connected with each other.
Entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren wird ein Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium vorgeschlagen, welcher nach einem Verfahren gemäß der obigen Beschreibung oder gemäß einer der im folgenden noch beschriebenen Verfahrensvarianten herstellbar ist. Der Ultraschallwandler umfasst ein Gehäuse mit mindestens einem Gehäuseteil, wobei das Gehäuseteil in einem Kunststoff-Formgebungsprozess direkt kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit einem eine Abstrahlöffnung des Gehäuses abdichtenden Dichtelement verbunden ist.According to the method described above, an ultrasonic transducer is proposed for use in a fluid medium, which can be produced by a method according to the above description or according to one of the method variants described below. The ultrasonic transducer comprises a housing with at least one housing part, wherein the housing part is connected in a plastic molding process directly non-positively and / or materially connected to a sealing opening of the housing sealing sealing element.
Das vorgeschlagene Verfahren und der vorgeschlagne Ultraschallwandler können beispielsweise einen Wandlerkern mit einer Piezokeramik und einem Impedanzanpassungskörper umfassen. Als Dichtelement kann, wie oben dargestellt, insbesondere eine Abdichtfolie verwendet werden. Das mindestens eine Gehäuseteil kann beispielsweise ein Kunststoffträgerteil sein, beispielsweise mit einer Rahmenform, einer Ringform oder einer Topfform. Verschiedene Ausgestaltungen werden unten noch näher beschrieben. Das Kunststoffträgerteil kann als das gesamte Wandlergehäuse wirken oder als ein Teil desselben dienen. Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens kann eine direkte kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen der Abdichtungsfolie und dem Kunststoffträgerteil hergestellt werden. Diese Verbindung kann insbesondere durch ein Spritzgieß-Prozess für das Kunststoffmaterial mit der Abdichtungsfolie als Einlegeteil realisiert werden. Durch die direkte kraftschlüssige Verbindung ist ein dichter Übergang zwischen dem Wandlerkern als Ultraschall-Einkoppelkörper und dem Gehäuse, insbesondere dem Kunststoff-Gehäuseteil, beispielsweise dem Kunststoff-Rahmen, gegeben. Insbesondere die Verwendung eines Spritzgieß-Prozesses oder eines anderen Spritzprozesses ist auch in Großserie reproduzierbar, und ist robuster und kostengünstiger realisierbar als herkömmliche Klebeprozesse. Die Verwendung eines Kunststoff-Gehäuseteils als Kunststoffträgerteil ermöglicht eine spezifische Ausgestaltung der Schnittstellen zu weiteren Komponenten des Ultraschallwandlers und/oder der Einbauumgebung des Ultraschallwandlers.For example, the proposed method and proposed ultrasonic transducer may include a transducer core having a piezoceramic and an impedance matching body. As a sealing element, as shown above, in particular a sealing film can be used. The at least one housing part may for example be a plastic carrier part, for example with a frame shape, a ring shape or a cup shape. Various embodiments will be described in more detail below. The plastic carrier member may act as or serve as part of the entire converter housing. By means of the proposed method, a direct frictional and / or cohesive connection between the sealing film and the plastic carrier part can be produced. This connection can be realized in particular by an injection molding process for the plastic material with the sealing film as an insert. Due to the direct frictional connection, a dense transition between the transducer core as an ultrasonic coupling body and the housing, in particular the plastic housing part, for example, the plastic frame given. In particular, the use of an injection molding process or another injection process is reproducible even in mass production, and is more robust and less expensive to implement than conventional adhesive processes. The use of a plastic housing part as a plastic carrier part allows a specific embodiment of the interfaces to other components of the ultrasonic transducer and / or the installation environment of the ultrasonic transducer.
Wird eine Abdichtfolie verwendet, so kann diese Abdichtfolie insbesondere eine Gesamtdicke von weniger als 100 μm, vorzugsweise von weniger als 50 μm und besonders bevorzugt von weniger als 20 μm aufweisen. Die Abdichtfolie kann auch als mehrlagige Abdichtfolie ausgestaltet werden, wobei unterschiedliche Lagen, beispielsweise unterschiedliche Funktionen erfüllen können. So kann beispielsweise mindestens eine Lage eine mechanische Stabilität gewährleisten, während mindestens eine weitere Lage eine erhöhte Dichtigkeit, beispielsweise gegenüber Feuchtigkeit, bereitstellen kann. Die Abdichtfolie kann ein thermoplastisches Material oder ein duroplastisches Material, insbesondere ein oder mehrere der folgenden Werkstoffe umfassen: ein Polyimid, insbesondere Kapton®; ein fluoriertes Polymer, insbesondere ein Polytetraflourethylen (PTFE), Teflon®; ein Polyvinylfluorid (PVF); ein Polyetheretherketon (PEEK); ein Polymethylmethacrylat (PMMA); ein Polyamidimid (PAI); ein Flüssigkristall-Polymer (Liquid Crystal Polymer, LCP); ein Polyethersulfon (PES); ein Polysulfon (PSU); ein Polyethylennaphtalat (PEN); ein Polyphenylensulfid (PPS); ein fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP); eine metallische, kunststoffartige oder keramische Beschichtung; eine Klebstoffschicht. Auch Kombinationen der genannten Werkstoffe und/oder anderer Werkstoffe sind möglich.If a sealing film is used, this sealing film can in particular have a total thickness of less than 100 .mu.m, preferably of less than 50 microns, and more preferably less than 20 microns. The sealing film can also be configured as a multi-layer sealing film, wherein different layers, for example, can fulfill different functions. For example, at least one layer can ensure mechanical stability, while at least one further layer can provide increased impermeability, for example to moisture. The sealing film may be a thermoplastic material or a thermosetting material, in particular one or more of the following materials: polyimide, in particular Kapton ®; a fluorinated polymer, especially a polytetrafluoroethylene (PTFE), Teflon® ; a polyvinyl fluoride (PVF); a polyetheretherketone (PEEK); a polymethylmethacrylate (PMMA); a polyamide-imide (PAI); a liquid crystal polymer (LCP); a polyethersulfone (PES); a polysulfone (PSU); a polyethylene naphthalate (PEN); a polyphenylene sulfide (PPS); a fluorinated ethylene-propylene (FEP); a metallic, plastic or ceramic coating; an adhesive layer. Combinations of these materials and / or other materials are possible.
Bei dem Kunststoff-Formgebungsprozess kann insbesondere ein Teil des Kunststoffmaterials auf einer dem fluiden Medium abgewandten Seite des Dichtelements angeordnet werden und ein anderer Teil des Kunststoffmaterials auf einer dem fluiden Medium zugewandten Seite des Dichtelements. Dies kann auf verschiedene Weise realisiert werden. So kann das Kunststoffmaterial beispielsweise während des Kunststoff-Formgebungsprozesses durch das Dichtelement, insbesondere die Abdichtfolie, hindurchgreifen. Zu diesem Zweck kann das Dichtelement beispielsweise eine Mehrzahl von Öffnungen aufweisen, durch welche bei dem Kunststoff-Formgebungsprozess das Kunststoffmaterial hindurchtreten kann. Alternativ oder zusätzlich kann bei dem Kunststoff-Formgebungsprozess auch ein Teil des Kunststoffmaterials eine Kante des Dichtelements zeitlich umgreifen. Insgesamt können auf diese Weise verschiedene Verbindungsarten zwischen dem Dichtelement und dem Gehäuseteil realisiert werden, welche teilweise Mischformen aus einer stoffschlüssigen und einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung darstellen. Zusätzlich zu der durch den Spritzprozess hergestellten Verbindung zwischen Dichtelement und Gehäuseteil können Übergangsbereiche zwischen Dichtelement und Gehäuseteil nachträglich mit einem Klebstoff abgedichtet werden. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die Gefahr besteht, dass sich zwischen Dichtelement und Gehäuseteil ein Kriechpfad für agressive Medien bildet. Dies kann insbesondere Auftreten, wenn das Dichtelement eine Oberfläche aufweist, gegenüber dem der Gehäusekunststoff eine geringe Haftung aufbaut.In the plastic molding process, in particular a part of the plastic material can be arranged on a side facing away from the fluid medium side of the sealing element and another part of the plastic material on a side facing the fluid medium side of the sealing element. This can be realized in different ways. For example, the plastic material can reach through the sealing element, in particular the sealing film, during the plastic molding process. For this purpose, the sealing element can for example have a plurality of openings through which the plastic material can pass in the plastic molding process. Alternatively or additionally, in the plastic molding process, a part of the plastic material can encompass an edge of the sealing element in time. Overall, different types of connection between the sealing element and the housing part can be realized in this way, which partially represent mixed forms of a cohesive and a positive and / or non-positive connection. In addition to the connection between the sealing element and the housing part produced by the injection process, transition regions between the sealing element and the housing part can be subsequently sealed with an adhesive. This is particularly advantageous if there is a risk that forms a creepage path for aggressive media between the sealing element and the housing part. This can occur in particular when the sealing element has a surface against which the housing plastic builds up a low adhesion.
Das Gehäuseteil kann insbesondere eines oder mehrere der folgenden Gehäuseteile umfassen: eine Gehäusehülse; einen Gehäusering, einen Gehäuserahmen. Das Gehäuseteil kann das gesamte Gehäuse ausmachen oder kann lediglich einen Teil dieses Gehäuses ausmachen und mit anderen Gehäuseteilen verbindbar sein. Die Verbindung mit anderen Gehäuseteilen kann über verschiedene Verfahren erfolgen, beispielsweise stoffschlüssige Verfahren wie Klebeverfahren und/oder andere Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Laserschweißen und/oder Ultraschallschweißen oder ähnliche Verbindungstechniken.The housing part may in particular comprise one or more of the following housing parts: a housing sleeve; a housing ring, a housing frame. The housing part can make up the entire housing or can only make up a part of this housing and be connectable to other housing parts. The connection with other housing parts can be made by various methods, for example cohesive methods such as bonding methods and / or other connection methods, such as laser welding and / or ultrasonic welding or similar joining techniques.
Der Wandlerkern oder ein Teil des Wandlerkerns kann insbesondere in direktem oder auch indirektem Kontakt mit dem Dichtelement stehen. So kann der Wandlerkern oder ein Teil des Wandlerkerns insbesondere vor oder nach dem Kunststoff-Formgebungsprozess mit dem Dichtelement, insbesondere der Abdichtfolie verbunden werden. Für diese Verbindung kann insbesondere ein stoffschlüssiges Verbindungsverfahren eingesetzt werden, beispielsweise ein Klebeverfahren. So kann beispielsweise vor oder nach dem Formgebungsprozess ein Impedanzanpasskörper auf die Abdichtfolie aufgeklebt werden. Erfolgt dies vor dem Formgebungsprozess, so kann beispielsweise ein Formgebungswerkzeug verwendet werden, um den Wandlerkern oder einen Teil des Wandlerkerns aufzunehmen, insbesondere mit einem Toleranzausgleich. So kann beispielsweise ein Werkzeug verwendet werden, welches einen Stempel für den Toleranzausgleich aufweist. Vorzugsweise wird das elektrisch-akustische Wandlerelement erst nach dem Kunststoff-Formgebungsprozess aufgebracht, um das elektrisch-akustische Wandlerelement nicht den bei üblichen Kunststoff-Formgebungsprozessen auftretenden hohen Temperaturen auszusetzen.The converter core or a part of the converter core may in particular be in direct or indirect contact with the sealing element. Thus, the converter core or a part of the converter core can be connected to the sealing element, in particular the sealing film, in particular before or after the plastic molding process. For this connection, in particular a cohesive connection method can be used, for example an adhesive method. For example, before or after the shaping process, an impedance matching body can be glued onto the sealing film. If this is done before the molding process, for example, a shaping tool can be used to accommodate the transducer core or a part of the transducer core, in particular with a tolerance compensation. For example, a tool can be used which has a punch for tolerance compensation. Preferably, the electrical-acoustic transducer element is applied only after the plastic molding process in order not to expose the electro-acoustic transducer element to the high temperatures occurring in conventional plastic molding processes.
Nach dem Kunststoff-Formgebungsprozess kann das Dichtelement weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt werden, bei denen die endgültige Form des Dichtelements beeinflusst wird. So kann insbesondere nach dem Kunststoff-Formgebungsprozess mindestens ein Bereich des Dichtelements, insbesondere ein Randbereich, entfernt werden. Verschiedene Ausführungsbeispiele einer derartigen Entfernung werden unten noch beschrieben. Das Dichtelement kann alternativ oder zusätzlich auch während des Formgebungsprozesses in seiner Form beeinflusst werden. So kann beispielsweise das Dichtelement in dem Formgebungswerkzeug einem Tiefziehprozess unterworfen werden. Das Formgebungswerkzeug kann entsprechend geformt sein und beispielsweise entsprechend temperiert werden.After the plastic molding process, the sealing element can be subjected to further process steps in which the final shape of the sealing element is influenced. Thus, in particular after the plastic molding process, at least one region of the sealing element, in particular an edge region, can be removed. Various embodiments of such removal will be described below. The sealing element may alternatively or additionally also be influenced during the shaping process in its shape. For example, the sealing element in the forming tool can be subjected to a deep-drawing process. The shaping tool can be shaped accordingly and for example tempered accordingly.
Nach dem Kunststoff-Formgebungsprozess können weitere Verfahrensschritte folgen. So kann beispielsweise nach dem Kunststoff-Formgebungsprozess mindestens ein Dämpfungselement in einem Innenraum des Gehäuses eingebracht werden. Beispielsweise kann dieses mindestens eine Dämpfungselement mindestens eine Dämpfungsmasse umfassen. Diese Dämpfungsmasse kann beispielsweise in einem Gießprozess eingebracht werden, insbesondere in Form eine Dämpfungsvergusses. Alternativ oder zusätzlich können auch Einlegeteile verwendet werden. Weiterhin kann das Dämpfungselement mindestens ein Entkopplungselement umfassen. Das Dämpfungselement kann zumindest teilweise durch einen Flüssigsilikonkautschuk-Prozess hergestellt werden (Liquid Silicone Rubber, LSR).After the plastic molding process, further process steps can follow. For example, according to the plastic Shaping process at least one damping element can be introduced in an interior of the housing. For example, this at least one damping element comprise at least one damping mass. This damping mass can be introduced for example in a casting process, in particular in the form of a Dämpfungsvergusses. Alternatively or additionally, inserts can also be used. Furthermore, the damping element may comprise at least one decoupling element. The damping element can be at least partially produced by a liquid silicone rubber process (Liquid Silicone Rubber, LSR).
Das Verfahren kann über die oben beschriebenen Verfahrensschritte hinaus weitere Verfahrensschritte umfassen. So kann das Dichtelement beispielsweise vor dem Kunststoff-Formgebungsprozess, beispielsweise vor oder auch nach dem Einlegen in das Formgebungswerkzeug, mindestens einem Aktivierungsschritt unterworfen werden. Insbesondere kann dieser Aktivierungsschritt dem Zweck dienen, eine Haftung zwischen dem Gehäuseteil und dem Dichtelement zu verbessern und/oder eine spätere Aufbringung des Wandlerkerns auf das Dichtelement zu erleichtern. Dieser Aktivierungsschritt kann insbesondere eine Plasmabehandlung und/oder eine Koronabehandlung umfassen. Auch andere Aktivierungen sind alternativ oder zusätzlich möglich, beispielsweise chemische Aktivierungen.The method may include further method steps beyond the method steps described above. For example, the sealing element may be subjected to at least one activation step before the plastic molding process, for example, before or even after insertion into the forming tool. In particular, this activation step may serve the purpose of improving adhesion between the housing part and the sealing element and / or facilitating subsequent application of the transducer core to the sealing element. This activation step may in particular comprise a plasma treatment and / or a corona treatment. Other activations are alternatively or additionally possible, for example chemical activations.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen:Show it:
Ausführungsbeispieleembodiments
In
Grundsätzlich könnten als Verbindungstechnologie zwischen Abdichtfolie
Diese Nachteile werden bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers
In den
Nach dem Entformen in
Anschließend kann, wie in
Anschießend kann, wie in
Alternativ oder zusätzlich zu einer vollständigen oder teilweisen Einbringung des Wandlerkerns
Alternativ zu der einfachen Dämpfungsmasse
Eine weitere, auch in einem der oben beschriebenen Verfahren anwendbare Verfahrensvariante besteht darin, im Formgebungswerkzeug
Alternativ kann die Abdichtfolie
Besonders vorteilhaft ist die Kombination der in
In allen in den
Eine weitere Verfahrensvariante besteht in der Verwendung einer mehrlagigen Abdichtfolie
Außer Polyimid und Teflon® kommen für die Abdichtfolie
Dem Spritzprozess oder allgemein dem Kunststoffformgebungsprozess kann eine Plasma- oder Koronabehandlung der Abdichtfolie
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0766071 A1 [0001] EP 0766071 A1 [0001]
- DE 4230773 C1 [0001] DE 4230773 C1 [0001]
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DE200910046143 DE102009046143A1 (en) | 2009-10-29 | 2009-10-29 | Method for manufacturing ultrasonic converter utilized in e.g. ultrasonic flow meter in exhaust gas system of internal combustion engine of commercial vehicle, involves connecting housing part with sealing element during molding process |
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