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Title:
SOUND TRANSDUCER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/005395
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sound transducer (10; 10a to 10f), comprising a diaphragm (11; 62) and at least one piezo actuator (20; 20a; 40) which is arranged in operative connection with the diaphragm (11; 62), wherein the direction of vibration (25) of the piezo actuator (20; 20a; 40) is arranged at least substantially perpendicular to the direction of vibration (13) of the diaphragm (11; 62), wherein at least one lever element (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69) is arranged between the diaphragm (11; 62) and the piezo actuator (20; 20a; 40), connecting the diaphragm (11; 62) with the piezo actuator (20; 20a; 40) and designed to transform vibrations of the piezo actuator (20; 20a; 40) into vibrations of the diaphragm (11; 62) and vice versa, and wherein a clamp connection is formed between the at least one lever element (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69) and the piezo actuator (20; 20a; 40). According to the invention, the clamp connection is formed in the region between an end face (23; 23a, 24; 24a) of the piezo actuator (20; 20a; 40) arranged in the vibration direction (25) of the piezo actuator (20; 20a; 40), and the at least one lever element (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69), and the piezo actuator (20; 20a; 40) arranged by means of the at least one lever element (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69) under an axial pre-tensioning force (F) acting in the vibration direction (25) of the piezo actuator (20; 20a; 40).

Inventors:
KARL, Matthias (Augustin-Kast-Str. 7, Ettlingen, 76275, DE)
Application Number:
EP2016/060342
Publication Date:
January 12, 2017
Filing Date:
May 09, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
B06B1/06; G10K9/12; G10K9/122; G10K9/125; H04R17/00; H04R17/02
Foreign References:
US20150187349A12015-07-02
US4420826A1983-12-13
US4862429A1989-08-29
US4932008A1990-06-05
DE10361393B32005-08-11
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Claims:
Ansprüche 1 . Schallwandler (10; 10a bis 10f), umfassend eine Membran (1 1 ; 62) und

wenigstens einen Piezoaktor (20; 20a; 40), der mit der Membran (1 1 ; 62) in Wirkverbindung angeordnet ist, wobei die Schwingungsrichtung (25) des Piezoaktors (20; 20a; 40) zumindest im Wesentlichen senkrecht zur

Schwingungsrichtung (13) der Membran (1 1 ; 62) angeordnet ist, wobei zwischen der Membran (1 1 ; 62) und dem Piezoaktor (20; 20a; 40) wenigstens ein Hebelelement (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69) angeordnet ist, das die Membran (1 1 ; 62) mit dem Piezoaktor (20; 20a; 40) verbindet und dazu ausgebildet ist, Schwingungen des Piezoaktors (20; 20a; 40) in Schwingungen der Membran (1 1 ; 62) umzuwandeln und umgekehrt, und wobei zwischen dem wenigstens einen Hebelelement (16;

16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69) und dem Piezoaktor (20; 20a; 40) eine Klemmverbindung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmverbindung im Bereich zwischen einer in

Schwingungsrichtung (25) des Piezoaktors (20; 20a; 40) angeordneten Stirnseite (23; 23a, 24; 24a) des Piezoaktors (20; 20a; 40) und dem wenigstens einen Hebelelement (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69) ausgebildet ist, und dass der Piezoaktor (20; 20a; 40) durch das wenigstens eine Hebelelement (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69) unter eine in Schwingungsrichtung (25) des Piezoaktors (20; 20a; 40) verlaufenden, axialen Vorspannkraft (F) angeordnet ist. 2. Schallwandler nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Klemmverbindung als formschlüssige Verbindung ausgebildet ist, bei der das wenigstens eine Hebelelement (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 48; 48a; 49; 49a; 68, 69) oder der Piezoaktor (20; 20a; 40) eine Aufnahme (22; 52, 53; 61 ) zur formschlüssigen Anlage des Piezoaktors (20; 20a; 40) im

Bereich dessen Stirnseite (23; 23a, 24; 24a) aufweist. Schallwandler nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Klemmverbindung eine konkav ausgebildete Kontaktfläche (27, 28) zwischen dem Piezoaktor (20) und dem wenigstens einen Hebelelement (16a, 17a) zur Ausbildung einer selbstzentrierenden Klemmverbindung umfasst.

Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Piezoaktor (40) als gestapelter Piezoaktor (40) mit mehreren in Schwingungsrichtung (25) des Piezoaktors (40) wirkenden Piezoelementen (41 bis 44) ausgebildet ist, deren Schwingungsamplituden sich in der Schwingungsrichtung (25) des Piezoaktors (40) einander addieren.

Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das wenigstens eine Hebelelement (16; 16a; 16b; 17; 17a; 17b; 68, 69) zusammen mit der Membran (1 1 ; 62) ein einstückiges Bauteil ausbilden.

Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass das zwei Hebelelemente (48; 48a, 49; 49a) vorgesehen sind, di ein einer Achse (51 ) gelenkig miteinander verbunden sind, und dass die Achse (51 ) vorzugsweise fluchtend zu einer senkrecht zur Schwingungsrichtung (25) des Piezoaktors (40) angeordneten Mittelebene (50) des Piezoaktors (40) angeordnet ist.

Schallwandler nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die beiden Hebelelemente (48; 48a, 49; 49a) mittels einer Klemm- oder Rastverbindung mit Fortsätzen (45; 45a, 46; 46a) der Membran (1 1 ) verbunden sind.

Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (21 ; 35; 66, 67) zur Dämpfung und/oder Entkopplung von Schwingungen in einer senkrecht zur Schwingungsrichtung (13) der Membran (1 1 ; 62) angeordneten Richtung vorgesehen sind.

9. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Membran (1 1 ; 62) aus einem Metall, vorzugsweise aus Aluminium, einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff ausgebildet ist.

10. Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Membran (1 1 ) Bestandteil einer flexiblen Leiterplattenfolie (56) ist, und dass die Leiterplattenfolie (56) lediglich auf der einer Abstrahlrichtung der Membran (1 1 ) abgewandten Seite mit Bauteilen (57, 58) und dem Piezoaktor (40) bestückt ist.

Description:
Beschreibung

Schallwandler

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Schallwandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Ein Schallwandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2012 201 884 A1 der Anmelderin bekannt. Derartige Schallwandler kommen beispielsweise bei Ultraschallsensoren zum Einsatz, mit denen sich der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und einem reflektierenden Objekt messen lässt.

Der Schallwandler dient dabei als Sender und/oder Empfänger, wobei in einem ersten Schritt ein Ultraschallimpuls abgestrahlt wird. Trifft der Ultraschallpuls auf ein reflektierendes Objekt, wird ein Ultraschallecho erzeugt, welches über den Schallwandler wieder detektiert werden kann. Aus der Zeit, die zwischen

Aussenden des Ultraschallpulses und detektieren des Ultraschallechos vergangen ist sowie der bekannten Schallgeschwindigkeit kann auf die

Entfernung zum reflektierenden Objekt geschlossen werden. Derartige

Schallwandler werden insbesondere als Bestandteil von Fahrassistenzsystemen zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeugs bei Fahrmanövern eingesetzt. Beispielsweise sind mehrere Ultraschallwandler im Bereich eines Stoßfängers des Fahrzeugs nebeneiander in bestimmten Abständen zueinander eingebaut. Derartige Ultraschallsensoren bzw. Schallwandler müssen hohen Anforderungen an die mechanische Stabilität genügen. Insbesondere bei Schallwandlern, die in der Front eines Fahrzeugs angeordnet sind, können durch fliegende Steinchen oder andere Partikel die Schallwandler im Bereich deren Membran stark beansprucht werden. Dabei dürfen die darin enthaltenen Piezoaktoren bzw. Piezoelemente, die im Wesentlichen aus einer Keramik bestehen, nicht beschädigt werden. Ein Zerbrechen des Piezoelements würde zum Totalausfall des Schallwandlers führen. Insbesondere aus den zuletzt genannten Gründen ist es aus der eingangs erwähnten Schrift bekannt, das Piezoelement bzw. den

Piezoaktor nicht unmittelbar (vollflächig) mit der Membran zu verbinden, sondern den Piezoaktor parallel und mit Abstand zur Membran anzuordnen und über wenigstens ein Hebelelement mit der Membran zu verbinden. Dabei ist es in der vorbekannten Schrift insbesondere vorgesehen, das wenigstens eine

Hebelelement auf der dem Piezoaktor zugewandten Seite im Bereich der Stirnfläche des Piezoaktors mit dem Piezoaktor zu verkleben. Bei einem

Schwingen des Piezoaktors in einer parallel zur Ebene der Membran

angeordneten Schwingungsebene wird über das wenigstens eine Hebelelement die Membran ebenfalls in Schwingungen versetzt, wobei die Schwingungsebene der Membran senkrecht zur Schwingungsebene des Piezoaktors verläuft.

Weiterhin ist es aus der genannten Schrift entnehmbar, dass durch die Länge des wenigstens einen Hebelelements das Verhältnis von Kraft und Auslenkung der Membran ausgelegt werden kann. Insbesondere lassen sich somit unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse der Schwingungsamplituden zischen dem Piezoaktor und der Membran erzielen. Auch ist es erwähnt, dass anstelle der in der Schrift offenbarten und gezeigten Klebeverbindungen auch

Klemmverbindungen im Randbereich des Piezoelements bzw. Piezoaktors vorgesehen werden können. Nähere Angaben, wie eine derartige

Klemmverbindung ausgebildet sein kann, sind der genannten Schrift jedoch nicht entnehmbar.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schallwandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass eine konstruktiv vorteilhafte Verbindung zwischen dem Piezoaktor und dem wenigstens einen Hebelelement ausgebildet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schallwandler mit den

Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Klemmverbindung im Bereich zwischen einer in Schwingungsrichtung des Piezoaktors angeordneten Stirnseite des Piezoaktors und dem wenigstens einen Hebelelement ausgebildet ist, und dass der Piezoaktor durch das wenigstens eine Hebelelement unter axialer Vorspannkraft angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht es insbesondere, den üblicherweise im Bereich des Piezoaktors zur Verfügung stehenden radialen Bauraum für die Ausbildung der Klemmverbindung auszunutzen und somit beispielsweise den Abstand zwischen dem Piezoaktor und der Membran zu verringern, was die Bauhöhe des Schallwandlers verringert. Darüber hinaus wird es durch die

Aufbringung der axialen Vorspannkraft durch das wenigstens eine Hebelelement auf den Piezoaktor ermöglicht, die Piezokeramik des Piezoaktors mit einer mechanischen Vorspannung einzuspannen. Die damit verbundene

Ladungsverschiebung definiert einen Arbeitspunkt, wobei die mechanische Vorspannung den Wirkungsgrad des Piezoaktors verbessern kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schallwandlers sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung der Klemmverbindung ist diese als formschlüssige Verbindung ausgebildet, bei der das wenigstens eine

Hebelelement oder der Piezoaktor eine Aufnahme zur formschlüssigen

Aufnahme des Piezoaktors im Bereich dessen Stirnseite aufweist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht insbesondere einen besonders sicheren Halt bzw. eine besonders sichere Klemmverbindung während des Schwingens des Piezoaktors und somit eine besonders zuverlässige Verbindung zwischen dem wenigstens einen Hebelelement und dem Piezoaktor.

Bei einer weiteren konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung der Klemmverbindung ist es vorgesehen, dass die Klemmverbindung eine konkav ausgebildete

Kontaktfläche zwischen dem Piezoaktor und dem wenigstens einen

Hebelelement zur Ausbildung einer selbstzentrierenden Klemmverbindung umfasst. Dadurch führt ein Verrutschen des Piezoaktors relativ zum wenigstens einen Hebelelement zu einer höheren mechanischen Klemmspannung, die letztendlich ein Zurückrutschen in die spezifizierte Klemmposition begünstigt, bei der die Klemmung unter minimaler mechanischer Spannung stattfindet.

Um einen mechanisch besonders robusten Piezoaktor bei gleichzeitig genügend großem Hub zur Erzeugung der Schwingungen auszubilden, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass der Piezoaktor als gestapelter Piezoaktor mit mehreren in Richtung der Schwingungsebene des Piezoaktors wirkenden Piezoelementen ausgebildet ist, deren Schwingungsamplituden sich in der Schwingungsebene des Piezoaktors addieren.

In fertigungstechnisch bevorzugter Ausgestaltung des wenigstens einen

Hebelelements ist dieses einstückig an der Membran angeordnet bzw.

ausgebildet.

In einer weiteren konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass zwei in einer Achse gelenkig miteinander verbundene Hebelelemente vorgesehen sind, und dass die Achse vorzugsweise fluchtend zu einer senkrecht zur Schwingungsebene des Piezoaktors angeordneten

Mittelebene des Piezoaktors angeordnet ist.

Um einen möglichst einfachen Montageprozess eines derartigen Schallwandlers zu ermöglichen und darüber hinaus ggf. unterschiedliche Materialien für die Membran und das wenigstens eine Hebelelement sowie eine Geometrie des wenigstens einen Hebelelements, die sich nicht einstückig aus der Membran fertigen lässt verwenden zu können, ist es in Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Hebelelemente mittels einer Klemm- oder Rastverbindung mit Fortsätzen der Membran verbunden sind. Die Fortsätze können beispielsweise einstückig an der Membran angeformt sein und auch eine relativ geringe Länge aufweisen, so dass sie sich relativ einfach herstellen lassen.

Zur Verbesserung der Funktionalität des Schallwandlers bzw. der Vermeidung der Abstrahlung von Schwingungen in nicht gewünschte Richtungen ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die Membran bzw. der Schallwandler mit Mitteln zur Dämpfung und/oder Entkopplung von Schwingungen in einer senkrecht zur Schwingungsebene der Membran angeordneten Richtung ausgestattet ist. Derartige Mittel können beispielsweise durch die Ausbildung einer vorzugsweise radial umlaufenden Sicke im Bereich der Membran ausgebildet werden, wobei im Bereich der Sicke die Materialdicke der Membran reduziert ist. Alternativ kann jedoch auch in dem genannten Bereich anstelle einer Sicke eine Erhöhung der Dicke der Membran vorgesehen sein. Darüber hinaus kann auch ein von der Membran separates Dämpfungselement in Form eines Schaums oder ähnliches im Innenraum des Schallwandlers vorgesehen sein, um eine Abstrahlung von Schallwellen in nicht gewünschte Richtungen zu vermeiden bzw. zu reduzieren.

Als Material für die Membran kommen Metalle, vorzugsweise Aluminium, sowie keramische Werkstoffe oder ein Verbundwerkstoff in Frage. Insbesondere bei einstückig an der Membran angeordneten Hebelelementen kann es ggf.

(abhängig von der Geometrie des Hebelelements) besonders vorteilhaft sein, eine derartige Membran aus einem Verbundwerkstoff auszubilden, da sich damit üblicherweise auch relativ komplexe geometrische Formen herstellen lassen.

Beim Stand der Technik bzw. bei üblichen Ultraschallwandlern sind die

Piezoaktoren über Draht- oder Bondverbindungen mit einem Schaltungsträger, üblicherweise in Form einer Leiterplatte oder ähnlichem verbunden, wobei die Membran ein von dem Schaltungsträger separates Bauteil darstellt. Zur

Erzielung eines besonders kompakten und relativ wenige Bauteile aufweisenden Schallwandlers kann es in einer abgewandelten Ausführung vorgesehen sein, dass die Membran Bestandteil einer flexiblen Leiterplattenfolie ist, und dass die Leiterplattenfolie lediglich auf der einer Abstrahlrichtung der Membran abgewandten Seite mit Bauteilen bestückt ist. Somit bildet die Leiterplattenfolie selbst die Membran aus, so dass auf einem separaten Schaltungsträger verzichtet werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.

Diese zeigt in:

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch einen ersten Schallwandler im Bereich des Piezoaktors mit einer in Form einer formschlüssigen Aufnahme ausgebildeten Klemmverbindung,

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 abgewandelten Schallwandler mit einer

selbstzentrierenden Klemmverbindung, ebenfalls im Längsschnitt, Fig. 3 ein gegenüber Fig. 1 modifiziertes Ausführungsbeispiel mit an der Membran angeordneten Dämpfungselementen im Längsschnitt,

Fig. 4 einen vereinfachten Schnitt durch einen aus mehreren Piezoelementen bestehenden Piezoaktor, wie er alternativ bei den Schallwandlern eingesetzt werden kann,

Fig. 5 ein Längsschnitt durch einen nochmals modifizierten Schallwandler unter Verwendung zweier gelenkig miteinander verbundener

Hebelelemente,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein gegenüber Fig. 5 abgewandeltes

Ausführungsbeispiel, bei der die Hebelelemente über eine

Rastverbindung mit der Membran verbunden sind,

Fig. 7 ein gegenüber Fig. 6 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei der der Piezoaktor unmittelbar an einer flexiblen, eine Membran ausbildenden Leiterplattenfolie befestigt ist,

Fig. 8 ein Längsschnitt durch einen weiteren Schallwandler im Bereich des Piezoaktors,

Fig. 9 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils IX der Fig. 8 und Fig. 10 einen Schnitt in der Ebene IX— IX der Fig. 9.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der Fig. 1 ist ein Teilbereich eines Schallwandlers 10 dargestellt, wie er insbesondere als Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems zur Erfassung von Abständen zwischen dem Schallwandler 10 bzw. einem nicht dargestellten Fahrzeug und Objekten dient. Insbesondere können mehrere derartige

Schallwandler 10 in bestimmten seitlichen Abständen zueinander versetzt im Bereich eines Stoßfängers im Heckbereich oder im Frontbereich des Fahrzeugs vorgesehen sein. Der Schallwandler 10 weist eine beispielhaft aus Metall, insbesondere aus Aluminium, alternativ aus einem Verbundwerkstoff oder aus Keramik bestehende Membran 1 1 auf. Die Membran 1 1 bildet eine Stirnseite eines lediglich

bereichsweise dargestellten Gehäuses 12 des Schallwandlers 10 aus und kann beispielsweise durch nicht dargestellte Entkopplungsmittel von dem Gehäuse 12 entkoppelt sein. Das Gehäuse 12 ist wiederum in bekannter Art und Weise in eine nicht gezeigte Aussparung eines Stoßfängers des Fahrzeugs eingesetzt und verläuft vorzugsweise flächenbündig mit dem Stoßfänger.

Die Membran 1 1 weist insbesondere einen runden Querschnitt auf und ist in Richtung des Doppelpfeils 13, welche die Richtung der Schwingungsebene der Membran 1 1 darstellt, schwingungsfähig ausgebildet. Auf der einem Innenraum 15 des Gehäuses 12 zugewandten Seite sind an der Membran 1 1 zwei

Hebelelemente 16, 17 einstückig angeformt, die der Befestigung eines scheibenförmigen Piezoaktors 20, welcher eine Piezokeramik aufweist, dient. Insbesondere weist die Membran 1 1 im Bereich zwischen den beiden identisch ausgebildeten Hebelelementen 16, 17 eine konstante Dicke d auf. In einem radial außerhalb der beiden Hebelelemente 16, 17 angeordneten Bereich ist die Dicke d der Membran 1 1 durch eine radial umlaufende Sicke 21 reduziert.

Die beiden Hebelelemente 16, 17 weisen eine im Querschnitt jeweils in etwa U- förmige Aufnahme 22 auf, die dazu ausgebildet ist, den Piezoaktor 20 im Bereich der beiden gegenüberliegenden Stirnseiten 23, 24 zu umfassen. Dadurch wird zwischen den beiden Hebelelementen 16, 17 und dem Piezoaktor 22 eine formschlüssige Klemmverbindung ausgebildet, die auch ohne die Verwendung von Klebstoff ein sicheres Halten und Positionieren des Piezoaktors 20 relativ zur Membran 1 1 ermöglicht. Der Piezoaktor 20 weist eine Schwingungsebene auf, die in Richtung des Doppelpfeils 25 verläuft, wobei die beiden Doppelpfeile 13, 25 bzw. die Schwingungsebene der Membran 1 1 und des Piezoaktors 20 zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, und wobei die beiden Stirnseiten 23, 24 senkrecht zum Doppelpfeil 25 angeordnet sind. Zwischen dem Piezoaktor 20 und der Membran 1 1 , die somit vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind, ist ein Freiraum 26 ausgebildet, der eine Schwingung bzw. Deformation der Membran 1 1 ermöglicht. Die beiden

Hebelelemente 16, 17 weisen jeweils in Bezug zu einer senkrecht zur Ebene der Membran 1 1 verlaufenden Richtung zwischen der Aufnahme 22 und der

Membran 1 1 eine Hebellänge I auf und sind darüber hinaus im Wesentlichen starr ausgebildet. In der Fig. 1 ist der Zustand dargestellt, bei der der Schallwandler 10 bzw. der

Piezoaktor 10 (und somit auch die Membran 1 1 ) nicht zu Schwingungen angeregt ist. Bei einer Schwingung des Piezoaktors 20 in Richtung des

Doppelpfeils 25 werden die Schwingungen des Piezoaktor 10 über die beiden Hebelelemente 16, 17 auf die Membran 1 1 übertragen bzw. in diese eingeleitet, was wiederum in einer Schwingung der Membran 1 1 in Richtung des

Doppelpfeils 13 resultiert. Wesentlich ist auch, dass die Anordnung bzw.

geometrische Ausbildung der Hebelelemente 16, 17 derart ist, dass über die Hebelelemente 16, 17 im Bereich der beiden Stirnseiten 23, 24 des Piezoaktors 20 jeweils eine in der Ebene des Piezoaktors 20 verlaufende axiale

Vorspannkraft F eingeleitet wird, der Piezoaktor 20 somit in axialer Richtung

„vorgespannt" ist.

Der in der Fig. 2 dargestellte Schallwandler 10a unterscheidet sich von dem Schallwandler 10 dadurch, dass der Piezoaktor 20a im Bereich der beiden Stirnflächen 23a, 24a mit jeweils einer konkav ausgebildeten Kontaktfläche 27,

28 ausgestattet ist, wobei die beiden Kontaktflächen 27, 28 symmetrisch zu einer Mittelebene 29 des Piezoaktors 20a verlaufen, in der auch ein linienförmiger Kontakt zwischen Anlagekanten 31 , 32 der Hebelelemente 16a, 17a an dem Piezoaktor 20a erfolgt. Auch bei dem Schallwandler 10a ist es vorgesehen, dass über die Hebelelemente 16, 17 im Bereich der beiden Stirnseiten 23, 24 des

Piezoaktors 20a jeweils eine axiale Vorspannkraft F auf den Piezoaktor 20a eingeleitet wird.

Der in der Fig. 3 dargestellte Schallwandler 10b unterscheidet sich von dem Schallwandler 10 gemäß der Fig. 1 im Wesentlichen dadurch, dass die beiden

Hebelelemente 16b, 17b auf der der Membran 1 1 abgewandten Seite mit jeweils einer Verlängerung 33 ausgebildet sind. Aufgrund der geometrischen

Ausgestaltung bzw. Masse der Verlängerungen 33 werden von der Membran 1 1 bzw. dem Schallwandler 10b abgestrahlte Signale in einer quer zur Richtung des Doppelpfeils 13 verlaufenden Richtung geschwächt bzw. gedämpft. Außerdem bzw. ergänzend kann es vorgesehen sein, dass die Verlängerungen 33 eine Resonanzfrequenz aufweisen, die sich deutlich von der Frequenz unterscheidet, mit der die Membran 1 1 angesteuert wird, welche vorzugsweise die

Resonanzfrequenz der Membran 1 1 ist. Somit verhindern die unterschiedlichen Schwingungseigenschaften der Membran 1 1 und der Hebelelemente 16b, 17b einen sogenannten akustischen Kurzschluss zwischen benachbarten

Schallwandlern. Alternativ bzw. zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass beispielsweise im Bereich des Innenraums 15 des Gehäuses 12 eine

Dämpfungsmasse 35, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt und daher lediglich bereichsweise dargestellt, angeordnet ist.

Bei den soweit beschriebenen Piezoaktoren 20, 20a weisen diese eine relativ geringe Dicke auf, da die wirksamen Piezoschichten parallel zur Ebene des Piezoaktors 20, 20a angeordnet sind. Anstelle eines derartigen Piezoaktors 20, 20a kann alternativ auch ein Piezoaktor 40 entsprechend der Darstellung der Fig. 4 verwendet werden. Der Piezoaktor 40 ist als sogenannter gestapelter

Piezoaktor 40 ausgebildet, bei denen mehrere Piezoelemente 41 bis 44 mit jeweils einer Vielzahl von Piezokeramikschichten derart miteinander verbunden sind, dass sich deren Ausdehnungen aufsummieren. In der Fig. 5 ist bereichsweise ein Schallwandler 10c dargestellt, bei dem an dessen Membran 1 1 lediglich relativ kurze Fortsätze 45, 46 angeordnet bzw. angeformt sind. In die beiden Fortsätze 45, 46 greift jeweils der Endbereich eines Hebelelements 48, 49 ein, die im Bereich einer senkrecht zur Schwingungsebene des Piezoaktors 40 angeordneten Mittelebene 50 mittels einer Achse 51 gelenkig miteinander verbunden sind. Auf der den Stirnseiten 23, 24 des Piezoaktors 40 zugewandten Seiten weisen die beiden Hebelelemente 48, 49 Aufnahmeflächen 52, 53, die eine klemmende Aufnahme des Piezoaktors 40 unter Aufbringung einer axialen Vorspannkraft F auf die Stirnseiten 23, 24 ermöglicht. Bei einer Schwingung des Piezoaktors 40 in Richtung des Doppelpfeils 25 verändert sich der Winkel zwischen den beiden Hebelelementen 48, 49 und somit auch deren gegenseitiger Abstand im Bereich der Fortsätze 45, 46, was zu einer

Deformation bzw. Schwingung der Membran 1 1 in Richtung des Doppelpfeils 13 führt. Dadurch, dass die Hebelelemente 48, 49 als gegenüber der Membran 1 1 separate Bauteile ausgebildet sind, können die Hebelelemente 48, 49

insbesondere auch aus einem gegenüber der Membran 1 1 unterschiedlichen

Material bestehen. Bei dem in der Fig. 6 dargestellten Schallwandler 10d sind die Fortsätze 45a, 46a ballig bzw. mit einer Aufnahme ausgebildet, die mit entsprechend geformten Endbereichen 54, 55 der Hebelelemente 48a, 49a derart zusammenwirken, dass die Hebelelemente 48a, 49a im Bereich der Fortsätze 45a, 46a schwenkbar angeordnet sind. Darüber hinaus sind die beiden Hebelelemente 48a, 49a, im Gegensatz zu den Hebelelementen 48, 49 beim Schallwandler 10c zumindest im Bereich des Piezoaktors 40 zumindest im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene zueinander ausgerichtet.

Der teilweise dargestellte Schallwandler 10e gemäß der Fig. 7 zeichnet sich dadurch aus, dass anstelle einer soweit beschriebenen Membran 1 1 eine flexible Leiterplattenfolie 56 verwendet wird, welche für sich genommen

schwingungsfähig ist und die Funktion der Membran 1 1 übernimmt. Auf der dem nicht dargestellten Innenraum 15 des Schallwandlers 10e zugewandten Seite ist der Piezoaktor 40 sowie beispielhaft andere Bauteile 57, 58 mit der

Leiterplattenfolie 56 verbunden.

Zuletzt ist in den Fig. 8 bis 10 ein weiterer Schallwandler 10f dargestellt, dessen Piezoaktor 40 im Bereich der beiden Stirnseiten 23, 24 jeweils eine senkrecht zur

Ebene der Fig. 8 verlaufende nutartige Aussparung 61 aufweist, in die ein umgebogener Endabschnitt 63, 64 einer Membran 62 eingreift. Dadurch, dass der Abstand der beiden Endabschnitte 63, 64 der Membran 62, die in die Aussparungen 61 eingreifen, im unbelasteten Zustand geringer ist als der Abstand zwischen den beiden Nutgründen der Aussparungen 61 , wird über die

Membran 62 in Analogie zu dem soweit beschriebenen Schallwandler 10, 10a bis 10e eine axiale Vorspannkraft F auf den Piezoaktor 40 ausgeübt. Die beiden Endabschnitte 63, 64 sind über gegenüber der Ebene der Membran 62 schräg angeordneten Hebelelementen 68, 69 mit der Membran 62 verbunden. Wie bereits angedeutet, kann die Membran 62 zusammen mit den Endabschnitten

63, 64 und den Hebelelementen 68, 69 als einstückiges Bauteil ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich bzw. sinnvoll, die Hebelelemente 68, 69 zusammen mit den Endabschnitten 63, 64 als von der Membran 62 separate Bauteile auszubilden. Weiterhin kann es optional vorgesehen sein, dass der Piezoaktor 40 auf der der Membran 62 abgewandten Seite mit einer Leiterplatte 65 bzw. einem Schaltungsträger verbunden ist. Zuletzt kann es entsprechend der Darstellung der Fig. 10 vorgesehen sein, dass auf der der Membran 62 abgewandten Seite Reflektorelemente 66, 67 vorgesehen sind, die eine Reflektion von Schallwellen in Richtung der Membran 62 ermöglichen. Der soweit beschriebene Schallwandler 10, 10a bis 10f kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.