Membrantopf

Die Erfindung betrifft einen Membrantopf, insbesondere für einen Schallwandler, sowie einen Schallwandler mit dem Membrantopf. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Membrantopfs.

Stand der Technik

Das Dokument DE19626293 beschreibt die elektrische Kontaktierung eines Piezoelements eines Ultraschallsensors mittels Kontaktfedern. Die Kontaktfedern sind in einem ringförmigen Verbindungskörper aus Kunststoff eingegossen. Dieser Verbindungskörper ist wiederum in ein topfförmiges Schwingelement hineingepresst. Somit wird ein mechanischer und elektrischer Kontakt der Kontaktfedern mit dem Piezoelement und der inneren Mantelfläche des elektrisch leitenden topfförmigen Schwingelements ermöglicht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen vereinfachten Aufbau für einen Membrantopf zu entwickeln.

Offenbarung der Erfindung

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Membrantopf gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Zudem wird ein Schallwandler gemäß Anspruch 12, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Membrantopfs gemäß dem Anspruch 14 vorgeschlagen.

Der Membrantopf, welcher insbesondere für einen Schallwandler geeignet ist, weist eine Membran, insbesondere eine schwingungsfähige Membran, und eine Wandung auf. Die Membran und die Wandung des Membrantopfs sind einstückig als ein Kunststoffbauteil, insbesondere als ein Faser-Kunststoff-Verbundbauteil, ausgestaltet. Der Membrantopf weist zusätzlich wenigstens zwei elektrische Verbindungselemente auf, die dazu geeignet sind, ein Wandlerelement, insbesondere ein piezoelektrisches Wandlerelement, des Schallwandlers mit einer Leiterplatte zu verbinden. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente sind hierbei in den Membrantopf, insbesondere in die Wandung des Membrantopfs, integriert. Durch die Integration der elektrischen Verbindungselemente und der somit einteiligen Ausgestaltung des Membrantopfs wird der Aufbau des Membrantopfs wesentlich vereinfacht gegenüber konventionell hergestellten Membrantöpfen, deren Komponenten einzeln montiert werden, ausgeführt. Zur Integration der wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente in die Wandung des Membrantopfs können die elektrischen Verbindungselemente beispielsweise in die Wandung zumindest teilweise eingegossen sein. Vorzugsweise ist diese formschlüssige und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem mindestens einen Entkopplungselement und dem Membrantopf und/oder dem mindestens einen Teil des Gehäuses nicht lösbar ausgeführt.

Vorzugsweise ist die Membran als Kreisfläche ausgestaltet, an die in dem Membrantopf eine vorzugsweise entsprechend kreiszylindrische Wandung angrenzt. Alternativ ist es denkbar, für die Membran und entsprechend für die Wandung des Membrantopfs andere Formen vorzusehen. So kann die Membran beispielsweise auch als eine ovale Fläche oder als eine rechteckige Fläche ausgestaltet werden, wobei die Wandung des Membrantopfs eine entsprechende Form aufweist, somit beispielsweise ebenfalls als ovaler Zylinder oder als rechteckiger Zylinder ausgestaltet ist. Bevorzugt ist die Membran oder ein Teilbereich der Membran als ein erster Bereich des Faser- Kunststoff- Verbundbauteils mit Fasern verstärkt und die Wandung des Membrantopfs als ein zweiter Bereich des Faser-Kunststoff-Verbundbauteils frei von Fasern ausgebildet. Weiterhin vorzugsweise ist der Kunststoff des Faser- Kunststoff- Verbundbauteils ausgewählt aus einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff.

Bevorzugt sind die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit der Leiterplatte als wenigstens zwei elektrische Kontaktpins, insbesondere elektrische Steckstifte, ausgebildet. Diese elektrischen Kontaktpins sind elektrisch leitend aus Metall, insbesondere Kupfer, ausgebildet und stellen eine einfache, mechanisch stabile Möglichkeit dar, das Wandlerelement mit der Leiterplatte elektrisch zu verbinden.

Vorzugsweise bilden die Membran, welche an einem Boden des Membrantopfs angeordnet ist und die, insbesondere hohlzylinderförmige, Wandung des Membrantopfs einen Innenraum des Membrantopfs aus. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente sind hierbei zumindest teilweise in dem Innenraum des Membrantopfs angeordnet.

Vorzugsweise weist der Membrantopf weiterhin wenigstens ein Versteifungselement zur Versteifung der Wandung des Membrantopfs auf. Das wenigstens eine Versteifungselement ist hierbei in dem Innenraum des Membrantopfs, welcher von Wandung und Membran des Membrantopfs aufgespannt wird, insbesondere vollständig in dem Innenraum des Membrantopfs, angeordnet. Das Versteifungselement hat den Zweck, die Wandung des Membrantopfs schwingungsmechanisch von der, insbesondere schwingfähigen, Membran des Membrantopfs zu entkoppeln. Zudem hat das Versteifungselement vorzugsweise einen auslegbaren Einfluss auf die funktionalen Schwingungseigenschaften des Membrantopfs (z.B. Resonanzfrequenz, Dämpfung und Richtcharakteristik).

Vorzugsweise ist das wenigstens eine Versteifungselement formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Membrantopf verbunden. Hierzu kann das Versteifungselement beispielsweise mit dem Membrantopf verklebt sein und/oder es besteht eine Pressverbindung zwischen Versteifungselement und Membrantopf. Bevorzugt ist das Versteifungselement lösbar mit dem Membrantopf verbunden. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine Klickverbindung des Versteifungselements mit dem Membrantopf, insbesondere der Wandung des Membrantopfs, vorgesehen sein. Bevorzugt ist das wenigstens eine Versteifungselement ebenfalls in die Wandung des Membrantopfs integriert. Durch die Integration des Versteifungselement in die Wandung des Membrantopfs und der somit einteiligen Ausgestaltung des Membrantopfs wird der Aufbau des Membrantopfs wesentlich vereinfacht gegenüber konventionell hergestellten Membrantöpfen, deren Komponenten einzeln montiert werden, ausgeführt. Zur Integration des Versteifungselements in die Wandung des Membrantopfs können die elektrischen Verbindungselemente beispielsweise in die Wandung eingegossen sein. Bevorzugt ist das Versteifungselement dazu ausgebildet, gegenüberliegende Flächen der Wandung, insbesondere der hohlzylinderförmig ausgebildeten Wandung, miteinander zu verbinden. Das Versteifungselement ist in diesem Zusammenhang an einer der Membran gegenüberliegenden Seite des Innenraums des Membrantopfs angeordnet. Somit ergibt sich eine optimale schwingungsmechanische Entkopplung der Membran von der Wandung des Membrantopfs. Bevorzugt ist das Versteifungselement plattenförmig ausgebildet. Weiterhin vorzugsweise ist das Versteifungselement aus einem Metall, insbesondere Aluminium, ausgebildet. Alternativ ist das Versteifungselement aus einem Kunststoff oder einem Faser- Kunststoffverbund ausgebildet.

Vorzugweise sind die elektrischen Verbindungselemente außerhalb eines Bereichs des Innenraums zwischen der Membran und dem wenigstens einen Versteifungselement angeordnet. Die elektrischen Verbindungselemente, insbesondere die Kontaktpins, sind somit von außen gut zugänglich angeordnet, was beispielsweise Vorteile für Instandhaltungen oder Reparaturen der Kontaktpins hat. Alternativ hierzu ist zumindest ein Teilbereich jeweils eines der wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente in einem Bereich des Innenraums zwischen der Membran und dem wenigstens einen Versteifungselement angeordnet. Somit ist das wenigstens eine Versteifungselement von außen gut erreichbar angeordnet. Falls das Versteifungselement lösbar mit dem Membrantopf verbunden und somit nicht in den Membrantopf integriert ist, ergibt sich in beiden Fällen die Möglichkeit, bei Ausbau des Versteifungselement, die elektrischen Verbindungselemente, insbesondere die Kontaktpins, und auch andere Komponenten des Schallwandlers, insbesondere das Wandlerelement, für Instandhaltungen oder Reparaturen zu erreichen.

Vorzugsweise weist das Versteifungselement wenigstens eine Aussparung auf, die als Durchlass für, mit den elektrischen Verbindungselementen verbundene, elektrisch leitende Drähte ausgebildet ist. Somit können beispielsweise die elektrischen Verbindungselemente mit dem Wandlerelement elektrisch leitend verbunden werden, auch wenn die elektrischen Verbindungselemente außerhalb eines Bereichs des Innenraums zwischen der Membran und dem wenigstens einen Versteifungselement angeordnet sind.

Bevorzugt sind die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement zumindest teilweise in dem Membrantopf, insbesondere der Wandung des Membrantopfs, derart eingebettet, dass die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement formschlüssig mit dem Membrantopf verbunden sind. Als Kunststoffmaterial kann hierbei beispielsweise Epoxidharz verwendet werden. Diese stoffschlüssige Verbindung zwischen Membrantopf und den elektrischen Verbindungselementen und/oder dem Versteifungselement kann erreicht werden, wenn das elektrische Verbindungselement und/oder Versteifungselement während des Herstellungsprozess vom Kunststoff material benetzt wird. Hierfür wird als Kunststoff material bevorzugt ein duroplastischer Werkstoff verwendet. Durch die adhäsiven Eigenschaften des Werkstoffs kommt es zu einer nicht lösbaren stoffschlüssigen Verbindung zwischen Membrantopf und elektrischen Verbindungselementen und/oder Versteifungselement. Diese stoffschlüssige Verbindung ist vergleichbar mit einer Klebeverbindung, wobei jedoch kein Klebstoff verwendet wird, sondern die adhäsive Materialeigenschaft des Kunststoffs für die Verbindung verwendet wird. Zu beachten ist hierbei, dass die adhäsiven Eigenschaften des Werkstoffs der Wandung des Membrantopfs mit den adhäsiven Eigenschaften des Werkstoffs der elektrischen Verbindungselemente und/oder des Werkstoffs des Versteifungselements aufeinander abgestimmt sind, um eine dauerhaft haltbare stoffschlüssige Verbindung zu erreichen.

Vorzugsweise sind die elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement zumindest teilweise in dem Membrantopf, insbesondere der Wandung des Membrantopfs, derart eingebettet, dass die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement formschlüssig mit dem Membrantopf verbunden sind. Hierzu weisen die elektrischen Verbindungselemente und/oder das Versteifungselement beispielsweise einen Teilbereich auf, der eine größere Wandstärke aufweist als der restliche Bereich der elektrischen Verbindungselemente und/oder des Versteifungselements. Der Teilbereich mit der dickeren Wandstärke ist zumindest teilweise von dem Kunststoffmaterial umschlossen, sodass eine formschlüssige Verbindung mit dem Membrantopf entsteht.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schallwandler, insbesondere ein Ultraschallwandler, welcher den zuvor beschriebenen Membrantopf, ein Wandlerelement, insbesondere ein piezoelektrisches Wandlerelement, und eine Leiterplatte aufweist. Die Leiterplatte oder auch Platine ist ein Träger für elektronische Bauteile des Schallwandlers. Die Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung des Schallwandlers. Der Membrantopf weist hierbei eine Membran und eine Wandung auf. Die Membran und die Wandung des Membrantopfs sind einstückig als ein Kunststoffbauteil, insbesondere als ein Faser-Kunststoff-Verbundbauteil, ausgestaltet. Der Membrantopf weist wenigstens zwei elektrische Verbindungselemente zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements, insbesondere eines piezoelektrischen Wandlerelements des Schallwandlers, mit der Leiterplatte auf. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente sind in den Membrantopf, insbesondere die Wandung des Membrantopfs, integriert. Durch die einstückige Ausbildung der Membran und der Wandung der Membran, sowie der Integration der wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente in den Membrantopf, insbesondere in die Wandung des Membrantopfs, ergibt sich ein Schallwandler mit einfachem und besonders robustem Aufbau.

Vorzugsweise sind die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente als Kontaktpins, insbesondere elektrische Steckstifte, ausgebildet. Der Schallwandler weist zusätzlich elektrisch leitende Drähte zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit den elektrischen Steckstiften auf. Die Wandlerelemente stehen also elektrisch leitend in Kontakt mit den wenigstens zwei elektrisch leitenden Drähten und jeweils ein Draht steht wiederum elektrisch leitend in Kontakt mit jeweils einem elektrischen Verbindungselement. Die elektrischen Verbindungselemente sind wiederum mit der Leiterplatte kontaktiert. Somit kann der Schallwandler elektrisch betrieben werden.

Bevorzugt ist das Wandlerelement des Schallwandlers in den Membrantopf, insbesondere in eine Bodenfläche des Membrantopfs, integriert. Zur Integration des Wandlerelements in den Membrantopf kann das Wandlerelement beispielsweise in den Boden des Membrantopfs zumindest teilweise eingegossen sein.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Membrantopfs, insbesondere für einen Schallwandler. Hierbei werden zunächst wenigstens zwei elektrische Verbindungselemente zur elektrischen Verbindung eines Wandlerelements, insbesondere eines piezoelektrischen Wandlerelements des Schallwandlers, mit einer Leiterplatte in eine Kavität eines Werkzeugs, insbesondere eines Werkzeugs einer Spritzgussmaschine oder eines Werkzeugs einer Harzinjektionsmaschine, eingebracht. Darauf folgend wird ein Kunststoff material in die Kavität injiziert oder eingespritzt. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente liegen hierbei zumindest teilweise an dem Kunststoff material an und/oder werden von dem Kunststoffmaterial umschlossen. Somit wird der Membrantopf mit einer Wandung, mit einer, insbesondere schwingungsfähigen, Membran und mit den wenigstens zwei elektrischen Verbindungselementen ausgebildet. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente werden hierbei in den Membrantopf, insbesondere die Wandung des Membrantopfs, integriert.

Vorzugsweise wird zusätzlich zur Ausbildung der schwingungsfähigen Membran des Membrantopfs eine Fasermatte in die Kavität des Werkzeugs, insbesondere der Spritzgussmaschine, eingebracht. Die Fasermatte wird beim Einspritzen des Kunststoffmaterials von dem Kunststoffmaterial, insbesondere vollständig, umschlossen. Die somit faserverstärkte Membran wird im Vergleich zur Wandung des Membrantopfs stabilisiert. Durch die Faserverstärkung können vorteilhafte mechanische und/oder schwingungsmechanische Eigenschaften der Membran realisiert werden.

Bevorzugt wird weiterhin wenigstens ein Versteifungselement zur Versteifung der Wandung des Membrantopfs an dem Membrantopf angebracht. Das Versteifungselement kann hierzu beispielsweise an einer der Membran entgegengesetzten Seite der, insbesondere hohlzylinderförmigen, Wandung des Membrantopfs angebracht werden. Hierzu kann das Versteifungselement beispielsweise mit der Wandung des Membrantopfs verklebt werden. Alternativ kann das Versteifungselement auch in die Kavität des Werkzeugs, insbesondere des Spritzgusswerkzeugs, eingebracht werden. Darauf folgend wird das Kunststoff material in die Kavität eingespritzt. Das Versteifungselement liegt hierbei zumindest teilweise an dem Kunststoffmaterial an und/oder wird von dem Kunststoff material umschlossen. Somit wird das Versteifungselement ebenfalls in den Membrantopf integriert.

Weiterhin kann auch der zuvor dargestellte Schallwandler durch das Verfahren hergestellt werden. Hierzu wird außerdem ein Wandlerelement in eine weitere Kavität des Werkzeugs, insbesondere eines Spritzgusswerkzeugs, eingebracht. Darauf folgend wird das Kunststoffmaterial in die Kavität eingespritzt. Das Wandlerelement liegt hierbei zumindest teilweise an dem Kunststoff material an und/oder wird von dem Kunststoffmaterial umschlossen. Somit wird das Wandlerelement in den Membrantopf, insbesondere in den Boden des Membrantopfs, integriert. Zudem werden elektrisch leitende Drähte zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit den wenigstens zwei elektrischen Verbindungselementen angebracht. Außerdem wird ein Gehäuse des Schallwandlers mit einer Leiterplatte des Schallwandlers mit dem Membrantopf, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, verbunden.

Kurze Beschreibung der Figuren

Es zeigen:

Figur la zeigt eine erste Ausführungsform eines Membrantopfs.

Figur lb zeigt eine zweite Ausführungsform eines Membrantopfs.

Figur lc zeigt eine dritte Ausführungsform eines Membrantopfs.

Figur ld zeigt eine vierte Ausführungsform eines Membrantopfs.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines Schallwandlers. Figuren 3 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen eines Versteifungselements des Membrantopfs.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Membrantopfs.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur la zeigt in einem Querschnitt einen Membrantopf la. Der Membrantopf la weist hierbei eine Membran 3 und eine Wandung 6a und 6b auf. Die Membran 3 und die Wandung 6a und 6b des Membrantopfs la ist einstückig als ein Faser- Kunststoff-Verbundbauteil ausgestaltet. Der Membrantopf la weist zwei elektrische Verbindungselemente 8a und 8b zur elektrischen Verbindung eines Wandlerelements 2, insbesondere eines piezoelektrischen Wandlerelements, mit einer hier nicht dargestellten Leiterplatte auf. Die zwei elektrischen Verbindungselemente 8a und 8b sind hierbei in die Wandung 6a und 6b des Membrantopfs la integriert.

In dieser Ausführungsform des Membrantopfs la sind die zwei elektrischen Verbindungselemente 8a und 8b als zwei elektrische Kontaktpins, insbesondere elektrische Steckstifte, ausgebildet. Die Kontaktpins 8a und 8b sind hierbei teilweise in der Wandung 6a und 6b des Membrantopfs la derart eingebettet, dass die Kontaktpins formschlüssig mit der Wandung 6a und 6b des Membrantopfs la verbunden sind und somit in die Wandung 6a und 6b integriert sind.

Die Membran 3 ist an einem Boden des Membrantopfs la angeordnet und zusammen mit der Wandung 6a und 6b des Membrantopfs la, welche in dieser Ausführungsform hohlzylinderförmig ausgebildet ist, wird ein Innenraum 9 des Membrantopfs la aufgespannt. Die Kontaktpins 8a und 8b sind teilweise in dem Innenraum 9 des Membrantopfs la angeordnet.

Zusätzlich weist der Membrantopf la ein Versteifungselement 10 zur Versteifung der Wandung 6a und 6b des Membrantopfs la auf. Das Versteifungselement 10 ist vollständig in dem Innenraum 9 des Membrantopfs la angeordnet und verbindet in diesem Ausführungsbeispiel gegenüberliegende Flächen der Wandung 6a und 6b miteinander. Das Versteifungselement 10, welches hierbei aus Aluminium ausgebildet ist, stützt somit die Wandung 6a und 6b ab und verhindert somit, dass die Wandung 6a und 6b bei einer Schwingung der Membran 3 mitschwingt. Das in diesem Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildete Versteifungselement 10 ist an einer der Membran 3 gegenüberliegenden Seite des Innenraums 9 des Membrantopfs la angeordnet.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Versteifungselement 10 mit der Wandung 6a und 6b stoffschlüssig, beispielsweise mittels Klebung, verbunden. Zur Positionierung des Versteifungselements 10 in dem Innenraum 9 des Membrantopfs la, weist die Wandung 6a und 6b eine Auflagefläche für das Versteifungselement 10 mit steigendem Querschnitt der Wandung 6a und 6b auf.

In diesem ersten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktpins 8a und 8b außerhalb eines Bereichs 5 des Innenraums 9 zwischen der Membran 3 und dem Versteifungselement 10 angeordnet. Um trotzdem eine elektrische Verbindung der Kontaktpins 8a und 8b mit dem Wandlerelement 2 zu ermöglichen, weist das Versteifungselement 10 hier nicht dargestellte Aussparungen auf, die als Durchlassöffnungen für, mit den Kontaktpins 8a und 8b verbundene, elektrisch leitende Drähte 7a und 7b dienen.

Die Membran 3 ist durch eine in die Membran 3 eingebettete Fasermatte 4 faserverstärkt ausgebildet.

Figur lb zeigt eine zweite Ausführungsform eines Membrantopfs lb. Hierbei sind im Unterschied zu der ersten Ausführungsform die Kontaktpins 8c und 8d als elektrische Vebindungselemente teilweise in dem Bereich 5 des Innenraums 9 zwischen der Membran 3 und dem Versteifungselement 10 angeordnet. Wandlerelement 2 und Kontaktpins 8c und 8d werden mittels elektrisch leitender Drähte 7c und 7d elektrisch miteinander verbunden.

Zudem ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform das Versteifungselement 10 in die Wandung 26a und 26b des Membrantopfs lb integriert. Hierzu ist das Versteifungselement 10 teilweise in die Wandung 26a und 26b des Membrantopfs lb derart eingebettet, dass das Versteifungselement 10 formschlüssig mit der Wandung 26a und 26b des Membrantopfs lb verbunden ist.

Figur lc zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Membrantopfs lc. Hierbei ist im Unterschied zu den zuvorigen Ausführungsbeispielen der Boden des Membrantopfs lc, insbesondere die Membran 3, aus einem ersten Kunststoff material und die Wandung 16a und 16b des Membrantopfs lc aus einem zweiten Kunststoffmaterial ausgebildet. Somit kann eine bessere schwingungsmechanische Entkopplung zwischen der schwingungsfähigen Membran 3 und der Wandung 16a und 16b geschaffen werden. Insbesondere kann somit in diesem Zusammenhang die Membran 3 mit unterschiedlichen mechanischen und/oder schwingungsmechanischen Eigenschaften als die Wandung 26a und 26b des Membrantopfs lc ausgebildet werden.

Figur ld zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Membrantopfs ld. Hierbei haften im Unterschied zu den zuvorigen Ausführungsbeispielen die zwei Kontaktpins 8e und 8f an einem duroplastischen Kunststoffmaterial des Kunststoffbauteils, insbesondere einem Epoxidharz, derart an, dass die zwei Kontaktpins 8e und 8f mit der Wandung 36a und 36b es Membrantopfs ld stoffschlüssig verbunden sind.

Figur 2 zeigt einen Schallwandler 20 mit einem Membrantopf lc, der hierbei dem Membrantopf lc aus Figur lc entspricht. Der Schwallwandler 20 weist zusätzlich eine Leiterplatte 15 auf, auf der weitere elektronische Komponenten 17a und 17b des Schallwandlers 20 angeordnet sind. Ein Gehäuse mit einem Deckel 16 des Schallwandlers 20 ist mit dem Membrantopf lc verbunden und schließt den Innenraum 9 des Membrantopfs lc gegenüber der äußeren Umwelt ab. Ein Steckeranschluss 19 ist für die Stromzufuhr und die elektronische Ansteuerung des Schallwandlers 20 zuständig.

Figur 3 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen eines im Querschnitt kreisrunden Versteifungselements 50a, 50b oder 50c zur Versteifung der Wandung des Membrantopfs. Die Aussparung 51 des linken Versteifungselements 50a, die Aussparungen 52a, 52b des mittleren Versteifungselements 50b und die Aussparungen 53 a und 53b des rechten Versteifungselements 50c dienen dazu, das Versteifungselement in einen Bereich zwischen den, in die Wandung des Membrantopfs integrierten Kontaktpins und der Membran des Membrantopfs an den Membrantopf nachträglich anzubringen. Die Aussparungen 51, 52a, 52b, 53a und 53b sind an die Größe der aus der Membranwandung abstehenden Kontaktpins angepasst und die Versteifungselemente 50a, 50b oder 50c können somit an den Kontaktpins vorbei, weiter in den Innenraum des Membrantopfs hineingeschoben werden. Im Falle des linken Versteifungselements 50a sind die Kontaktpins nur auf einer Seite des Membrantopfs angeordnet. Die Aussparungen 51, 52a und 52b dienen auch als Durchlass für, mit den elektrischen Verbindungselementen verbundene, elektrisch leitende Drähte. Bei dem linken Versteifungselement 50c ist für die Drähte mittig eine separate Aussparung 54 vorgesehen.

Falls das Versteifungselement ebenfalls in die Wandung des Membrantopfs integriert ist und somit nachträglich nicht noch im Innenraum des Membrantopfs angeordnet werden muss, dienen die Aussparungen 51, 52a, 52b und 54 alleine als Durchlassöffnung für die leitenden Drähte.

Figur 4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Membrantopfs, insbesondere für einen Schallwandler, in Form eines Ablaufdiagramms. Hierbei werden zunächst in Verfahrensschritt 100 wenigstens zwei elektrische Verbindungselementen zur elektrischen Verbindung eines Wandlerelements, insbesondere eines piezoelektrischen Wandlerelements des Schallwandlers, mit einer Leiterplatte in eine Kavität eines Werkzeugs, insbesondere eines Werkzeugs einer Spritzgussmaschine oder eines Werkzeugs einer Harzinjektionsmaschine, eingebracht. Darauf folgend wird in Verfahrensschritt 130 ein Kunststoffmaterial in die Kavität eingespritzt oder injiziert. Hierbei liegen die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente zumindest teilweise an dem Kunststoff material an und/oder werden von dem Kunststoffmaterial umschlossen. Somit wird der Membrantopf mit einer Wandung, mit einer schwingungsfähigen Membran und mit den wenigstens zwei elektrischen Verbindungselementen ausgebildet. Die wenigstens zwei elektrischen Verbindungselemente sind in den Membrantopf, insbesondere die Wandung des Membrantopfs, integriert. Daraufhin wird das Verfahren beendet. Optional wird in Verfahrensschritt 120 zusätzlich ein Versteifungselement zur Versteifung der Wandung des Membrantopfs in die Kavität des Werkzeugs, insbesondere des Spritzgusswerkzeugs, eingebracht. Darauf folgend wird ebenfalls in Verfahrensschritt 130 das Kunststoffmaterial in die Kavität eingespritzt. Das Versteifungselement liegt hierbei zumindest teilweise an dem Kunststoff material an und/oder wird von dem Kunststoffmaterial umschlossen. Somit wird das Versteifungselement ebenfalls in den Membrantopf integriert.

Weiterhin optional wird zur Herstellung eines Schallwandlers mit dem Membrantopf in Verfahrensschritt 140 ein Wandlerelement in eine weitere Kavität des Werkzeugs, insbesondere des Spritzgusswerkzeugs, eingebracht. Darauf folgend wird in Verfahrensschritt 150 das Kunststoffmaterial in die Kavität eingespritzt. Das Wandlerelement liegt hierbei zumindest teilweise an dem Kunststoff material an und/oder wird von dem Kunststoffmaterial umschlossen. Somit wird das Wandlerelement in den Membrantopf, insbesondere in den Boden des Membrantopfs, integriert.

Weiterhin optional werden in Verfahrensschritt 160 elektrisch leitende Drähte zur elektrischen Verbindung des Wandlerelements mit den wenigstens zwei elektrischen Verbindungselementen angeordnet. Im folgendem Verfahrensschritt 170 wird außerdem ein Gehäuse des Schallwandlers mit einer Leiterplatte des Schallwandlers mit dem Membrantopf, insbesondere stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, verbunden.