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JP7515528B2 - 圧電トランスデューサ - Google Patents

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Description

本発明は、独立請求項の前提部に記載の圧電トランスデューサに関する。
特許文献１は、圧電圧力トランスデューサとして使用するための圧電トランスデューサを開示している。圧電トランスデューサは、圧電材料で作られた少なくとも１つの圧電要素を備える。圧電要素は、検出対象となる測定変数の影響を受けて分極電荷を生成する。生成される分極電荷の数は測定変数の値に比例する。分極電荷は電極によってピックオフされ、信号として伝達される。
圧電要素は、汚染（埃、水分など）などの環境影響に敏感で、それらによる恒久的な損傷を容易に受けることがある。このため、圧電トランスデューサは、機械的に抵抗力のある材料で作られたハウジングを備える。圧電要素及び電極は、ハウジングの内部に水密及び気密の態様で配置される。
圧電トランスデューサは信号取出し部をさらに備える。信号取出し部は、ハウジングに機械的に接続され、ハウジングの内側から外側に信号を伝える。このため、信号取出し部は、ハウジングから電気的に絶縁された少なくとも１つの取出し導体を備える。この取出し導体は、ハウジング内部の少なくとも１つの電極に電気的に接続される。取出し導体は、ハウジングの外側の信号ケーブルの少なくとも１つの信号導体に電気的に接続することができる。
この種の圧電トランスデューサは多種多様な用途を有する。例えば、圧電圧力トランスデューサは内燃機関の燃焼室内の圧力を測定する。一方、圧電力及びトルク・トランスデューサは、構成部品を接合する際の接合力を測定する。加えて、圧電加速度計は、取り付けられた物体の加速度及び振動を測定する。これらの多様な用途に共通する特徴は、圧電トランスデューサはできるだけ小さく且つ軽くすべきであるということである。
スイス国特許出願公開第３９２１０３号明細書
本発明の第１の目的は、外形寸法及び重量の小さな圧電トランスデューサを提供することである。さらに、本発明の第２の目的は、低コストで製造される圧電トランスデューサを提供することである。
これらの目的のうちの少なくとも１つは、独立請求項の特徴によって達成される。
本発明は、測定変数を測定するための圧電トランスデューサに関し、本圧電トランスデューサは、少なくとも１つの圧電要素及び少なくとも２つの電極を備えるトランスデューサ・ユニットを備え、前記圧電要素は圧電材料で作られ、前記測定変数の影響を受けて分極電荷を生成し、前記電極は、特定の領域で、圧電要素と直接接触し、分極電荷をピックオフし、本圧電トランスデューサは、水密及び気密の態様でトランスデューサ・ユニットを囲むハウジングを備え、電極に電気的に接続され、分極電荷を、ハウジングを通してハウジングの外側に位置する環境に信号として伝える信号取出し部を備え、本圧電トランスデューサは、ハウジングの外側の前記環境に配置され、少なくとも２つの信号導体を備える信号ケーブルを備え、前記信号取出し部は、少なくとも２つの導電路が配置された支持要素を備え、信号導体のそれぞれは、前記導電路のちょうど１つずつと接触する。
支持要素は、導電路のための機械的支持部であり、前記導電路と信号ケーブルの信号導体との間で接触が確立される。支持要素及び導電路は、非常に小さな外形寸法で作成することができる。しかし、それでも、支持要素の導電路は、信号導体への接続のために容易にアクセス可能である。
従属請求項は、本発明の更なる有利な実施例について言及する。
例えば、従属請求項は、圧電トランスデューサの組立の方法、及び圧電トランスデューサにおける支持要素の使用について言及する。
以下、例として図を参照しながら本発明についてより詳細に説明する。
圧電トランスデューサ１の第１の実施例の一部分の概略断面図である。 圧電トランスデューサ１の第２の実施例の一部分の概略断面図である。 圧電トランスデューサ１の第３の実施例の一部分の概略断面図である。 図１による圧電トランスデューサ１の支持要素１３．１の第１の実施例の概略平面図である。 図３による支持要素１３．１の第１の実施例を下から見た概略図である。 図２による圧電トランスデューサ１の支持要素１３．１の第２の実施例の概略平面図である。 図５による支持要素１３．１の第２の実施例を下から見た概略図である。 図３による圧電トランスデューサ１の支持要素１３．１の第１の実施例の概略図である。 図１による圧電トランスデューサ１の第１の実施例の組立の第１のステップの概略図であり、信号取出し壁１３．３を備える信号取出し部１３、及び信号ケーブル１４が設けられ、信号ケーブル１４の端部が信号取出し壁１３．３の信号導体開口部１３．４に挿入される。 図９による組立の第２のステップの概略図であり、信号ケーブル１４の信号導体１４．１１～１４．１４と、図４及び図５による支持要素１３．１の第１の実施例との間の接触が確立される。 図９及び図１０による組立の第３のステップの概略図であり、支持要素１３．１は信号貫通壁１３．３に挿入される。 図９から図１１による組立の第４のステップの概略図であり、支持要素１３．１は、キャスティング・コンパウンドで信号取出し壁１３．３にキャスティングされる。 図９～図１２による組立の第５のステップの概略図であり、ハウジング１２の部分が設けられ、ハウジング１２の前記部分が信号取出し壁１３．３に固定される。 図９から図１３による組立の第６のステップの概略図であり、トランスデューサ・ユニット１１がハウジング１２内に設けられ固定される。 図９から図１４による組立の第７のステップの概略図であり、接続導体１３．３１～１３．３４が支持要素１３．１及びトランスデューサ・ユニット１１に接続される。 接続導体１３．３１～１３．３４による接触を確立するための、支持要素１３．１上の接続導体接点１３．４１～１３．４４、及びトランスデューサ・ユニット１１上のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８４を示す図１５の拡大部の概略図である。 図９から図１５による組立の第８のステップの概略図であり、ハウジング開口部がハウジング・カバー１２．３によって閉鎖される。 図３による圧電トランスデューサ１の実施例の組立の概略図であり、第１のステップにおいて、図８による実施例におけるハウジング１２の部分、信号取出し部１３、及び支持要素１３．１が設けられ、第２のステップにおいて、ハウジング１２の前記部分は信号取出し壁１３．３に固定され、支持要素１３．１は信号貫通部１３の信号貫通壁１３．３に固定される。 図１８による組立の概略図であり、第３のステップにおいて、信号導体１４．１１～１４．１４を備える信号ケーブル１４が設けられ、信号導体１４．１１～１４．１４の端部が信号貫通壁１３．３の信号導体開口部１３．４及び支持要素１３．１の貫通開口部１３．４‘に挿入され、第４のステップにおいて、信号導体１４．１１～１４．１４と支持エレメント１３．１の信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４との接触が確立される。 図１８及び図１９による組立の第５のステップの概略図であり、支持要素１３．１の信号導体開口部１３．４‘は、キャスティング・コンパウンドでキャスティングされる。 図１８から図２０による組立の概略図であり、第６のステップにおいて、トランスデューサ・ユニット１１が設けられ、前記トランスデューサ・ユニット１１はハウジング１２内に固定され、第７のステップにおいて、接続導体１３．３１～１３．３４と、支持要素１３．１及びトランスデューサ・ユニット１１との接触が確立される。 図１８から図２１による組立の第８のステップの概略図であり、ハウジング開口部がハウジング・カバー１２．３によって閉鎖される。
図面全体を通して、同一の物品は同一の参照符号によって示される。
圧電トランスデューサ１は、トランスデューサ・ユニット１１、ハウジング１２、信号取出し部１３、及び信号ケーブル１４を備える。説明を明瞭にするために、圧電トランスデューサ１は、横方向軸線ｘ、長手方向軸線ｙ、及び鉛直方向軸線ｚとして示された３つの軸線ｘ、ｙ、ｚを有する直交座標系に配置されている。
トランスデューサ・ユニット
図１～図３は、圧電トランスデューサ１の３つの実施例を示す。図１及び図３による２つの実施例では、圧電トランスデューサ１によって検出される測定変数は加速度である。図２による実施例では、圧電トランスデューサ１によって検出される測定変数は、圧力又は力又はトルクである。
トランスデューサ・ユニット１１は、圧電材料で作られた少なくとも１つの圧電要素１１．１１～１１．１３を備える。圧電材料の実例としては、水晶（ＳｉＯ２単結晶）、ガロゲルマニウム酸カルシウム（Ｃａ３Ｇａ２Ｇｅ４Ｏ１４又はＣＧＧ）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４又はＬＧＳ）、トルマリン、オルトリン酸ガリウム、圧電セラミックスなどが挙げられる。
図１及び図３に示すような圧電トランスデューサ１の２つの実施例では、トランスデューサ・ユニット１１は、３つの圧電要素１１．１１～１１．１３、すなわち、第１の圧電要素１１．１１、第２の圧電要素１１．１２、及び第３の圧電要素１１．１３を備える。これらの圧電要素１１．１１～１１．１３のそれぞれは矩形断面を有する。
図２に示すような圧電トランスデューサ１の実施例では、トランスデューサ・ユニット１１は１つの圧電要素１１．１１を備える。圧電要素１１．１１は円盤状の断面を有する。
トランスデューサ・ユニット１１は、少なくとも２つの電極１１．２１～１１．２６を備える。電極１１．２１～１１．２６は導電性材料で作られる。導電性材料の実例としては、銅、銅合金、金、金合金、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられる。圧電要素１１．１１～１１．１３は、測定対象の測定変数の影響を受けて分極電荷を生成する。これらの分極電荷は、電極１１．２１～１１．２６によってピックアップされる。電極１１．２１～１１．２６のそれぞれ１つは、特定の領域で、圧電要素１１．１１～１１．１３の２つの対向する面のうちの１つと直接接触する。本発明の文脈では、動詞「接触する」は、電気的及び機械的に接続することを意味する。加えて、副詞「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」は「じかに（ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ）」の意味を有する。電極１１．２１～１１．２６は、０．１ｍｍ以下の厚さを有することが好ましい。電極１１．２１～１１．２６は、熱ラミネートされた膜、金属蒸着物などからなる。
トランスデューサ・ユニット１１は、少なくとも１つの第１の電極１１．２１～１１．２３、及び少なくとも１つの更なる電極１１．２４～１１．２６を備える。
図１及び図３に示すような圧電トランスデューサ１の２つの実施例では、トランスデューサ・ユニット１１は、３つの第１の電極１１．２１～１１．２３、及び３つの更なる電極１１．２４～１１．２６を備える。３つの第１の電極１１．２１～１１．２３のそれぞれは、圧電要素１１．１１～１１．１３から分極電荷をピックアップし、３つの第１の信号Ｓ１～Ｓ３のうちの１つを提供する。それぞれの更なる電極１１．２４～１１．２６は、圧電要素１１．１１～１１．１３から分極電荷をピックオフする。更なる電極１１．２４～１１．２６は電気的に短絡されて、共通の信号アースを形成する。信号アースＳ４は、更なる信号Ｓ４として供給される。
図２に示すような圧電トランスデューサ１の実施例では、トランスデューサ・ユニット１１は、第１の電極１１．２１及び更なる電極１１．２４を備える。第１の電極１１．２１は、圧電要素１１．１１から分極電荷をピックアップし、信号Ｓ１を提供する。更なる電極１１．２４は、圧電要素１１．１１から分極電荷をピックアップし、更なる信号Ｓ４を提供する。
図１及び図３に示すような圧電トランスデューサ１の２つの実施例では、トランスデューサ・ユニット１１は、基体１１．３を備える。基体１１．３は、Ａｌ２Ｏ３、セラミックス、Ａｌ２Ｏ３セラミックス、サファイアなどの機械的剛性の高い低密度の材料で作られることが好ましい。基体１１．３は、６つの面を有する立方体の形状を有することが好ましい。トランスデューサ・ユニット１１は、基体１１．３を介してハウジング・ベース１２．１に取り付けられる。
図１及び図３に示すような圧電トランスデューサ１の２つの実施例では、トランスデューサ・ユニット１１は、３つの振動質量体１１．４１～１１．４３を備える。振動質量体１１．４１～１１．４３は、イリジウム、白金、タングステン、金などの高密度の材料で作られることが好ましい。各振動質量体１１．４１～１１．４３は、矩形断面を有する。第１の振動質量体１１．４１及び第１の圧電要素１１．１は、基体１１．３の第１の面に取り付けられる。第２の振動質量体１１．４２及び第２の圧電要素１１．１２は、基体１１．３の第２の面に取り付けられる。第３の振動質量体１１．４３及び第３の圧電要素１０．１３は、基体１１．３の第３の面に取り付けられる。このため、各圧電要素１１．１１～１１．１３は、これらの面のうちの１つと振動質量体１１．４１～１１．４３との間に配置される。
図１及び図３に示すような圧電トランスデューサ１の２つの実施例では、トランスデューサ・ユニット１１は、少なくとも１つの変換器ユニット１１．５を備える。変換器ユニット１１．５は電気回路であり、少なくとも第１の信号Ｓ１～Ｓ３を変換する。第１の信号Ｓ１～Ｓ３の変換は、第１の信号Ｓ１～Ｓ３の電圧への電気的変換、第１の信号Ｓ１～Ｓ３の電気的増幅、第１の信号Ｓ１～Ｓ３のデジタル化のうち少なくとも１つを含む。変換器ユニット１１．５は、基体１１．３の６つの面のうちの１つに固定される。
トランスデューサ・ユニット１１は、少なくとも２つのトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８４を備える。信号Ｓ１～Ｓ４は、トランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８４に印加される。
図１及び図３に示すような圧電トランスデューサ１の２つの実施例では、トランスデューサ・ユニット１１の変換器ユニット１１．５は、３つの第１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８３、及び１つの更なるトランスデューサ・ユニット接触面１１．８４を備える。第１の信号Ｓ１～Ｓ３は、変換される第１の信号Ｓ１～Ｓ３として３つの第１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８３に印加され、更なる信号Ｓ４は、更なるトランスデューサ・ユニット接触面１１．８４に印加される。
図２による圧電トランスデューサ１の実施例では、トランスデューサ・ユニット１１の第１の電極１１．２１は第１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１を備え、トランスデューサ・ユニット１１の更なる電極１１．２４は更なるトランスデューサ・ユニット接触面１１．８４を備える。第１の信号Ｓ１は、第１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１に印加され、更なる信号Ｓ４は、更なるトランスデューサ・ユニット接触面１１．８４に印加される。
図２による圧電トランスデューサ１の実施例では、トランスデューサ・ユニット１は、第１の絶縁要素１１．６１及び第２の絶縁要素１１．６２を備える。絶縁要素１１．６１、１１．６２は、Ａｌ２Ｏ３、セラミックス、Ａｌ２Ｏ３セラミックス、サファイアなどの機械的剛性の高い低密度の材料で作られることが好ましい。絶縁要素１１．６１、１１．６２は円筒形であることが好ましい。絶縁要素１１．６１、１１．６２のうちの１つはそれぞれ、鉛直方向軸線ｚに沿って電極１１．２１、１１．２４のうちの１つの外面に当接する。絶縁要素１１．６１、１１．６２は、圧電要素１１．１１及び電極１１．２１、１１．２４をハウジング１２から電気的に絶縁する。
図２に示すような圧電トランスデューサ１の実施例では、トランスデューサ・ユニット１１は、第１の補償要素１１．７１及び第２の補償要素１１．７２を備える。補償要素１１．７１、１１．７２は、純金属、ニッケル合金、コバルト合金、鉄合金などの機械的剛性の高い材料で作られることが好ましい。補償要素１１．７１、１１．７２は、圧電要素１１．１１、電極１１．２１、１１．２４及びハウジング１２の異なる熱膨張係数を補償するように働く。補償要素１１．７１、１１．７２は円筒形であることが好ましい。補償要素１１．７１、１１．７２のうちの１つはそれぞれ、鉛直方向軸線ｚに沿って絶縁要素１１．６１、１１．６２のうちの１つの外面に当接する。トランスデューサ・ユニット１１は、補償要素１１．７１、１１．７２を介してハウジング１２に固定される。
ハウジング
ハウジング１２は、トランスデューサ・ユニット１１を汚染（埃、水分など）のような有害な環境影響からだけでなく、環境に由来する電磁放射の形態の電気的及び電磁的干渉効果からも保護する。ハウジング１２は、純金属、ニッケル合金、コバルト合金、鉄合金などの機械的に抵抗力のある材料で作られる。ハウジング１２は、ハウジング内部１２．０を備える中空体である。ハウジング１２は、ハウジング・ベース１２．１、少なくとも１つのハウジング壁１２．２１～１２．２３、及びハウジング・カバー１２．３の別個の部分から構成されることが好ましい。ハウジング１２は、３つのハウジング壁１２．２１～１２．２３、すなわち、第１のハウジング壁１２．２１、第２のハウジング壁１２．２２、及び第３のハウジング壁１２．２３から構成されることが好ましい。第２のハウジング壁１２．２２のみが図１～図３による断面に示されている。しかしながら、図１７及び図２２による描写では、３つの全てのハウジング壁１２．２１～１２．２３が示されている。ハウジング１２のそれらの部分は、溶接、はんだ付け、接着接合などの材料接合によって、機械的に安定した態様で互いに接続される。図１から図３に示すような３つの実施例では、ハウジング１２は、６つの側壁を有する立方体の形状を有する。これらの６つの側壁のうちの５つの側壁は、ハウジング・ベース１２．１、３つのハウジング壁１２．２１～１２．２３、及びハウジング・カバー１２．３によって形成される。また、６つ目の側壁は、信号取出し部１３の信号取出し壁１３．３によって形成される。
ハウジング内部１２．０の大きさは、トランスデューサ・ユニット１１を完全に中に収容することができるような大きさである。トランスデューサ・ユニット１１は、ハウジング開口部を通してハウジング内部１２．０に挿入することができる。ハウジング開口部は、ハウジング・カバー１２．３によって閉鎖することができる。ハウジング１２はアースされることが好ましい。ハウジング１２によってアースされた圧電トランスデューサ１は、ローカルアースの電位を有する。したがって、ハウジング１２は、環境０からの電磁放射に対してファラデー・ケージを形成する。
信号取出し部
信号取出し壁１３．３は、純金属、ニッケル合金、コバルト合金、鉄合金などの機械的に抵抗力のある材料で作られる。信号取出し壁１３．３は、溶接、はんだ付け、接着接合など、機械的に安定した態様でのハウジング１２への材料接合によって、ハウジング１２に固定される。信号取出し壁１３．３は、第１の面及び第２の面を備える。信号取出し壁１３．３が機械的に安定した態様でハウジング１２に接続されると、第１の面は、環境０に対する圧電トランスデューサ１の境界になり、第２の面はハウジング内部１２．０の境界になる。環境０は、ハウジング１２の外側に位置する。ハウジング１２に機械的に安定した態様で接続された信号取出し壁１３．３と共にハウジング１２は、環境０に対して水密及び気密の態様でトランスデューサ・ユニット１１を囲む。このようにして、ハウジング１２は少なくとも３ｂａｒの水圧又は気圧に耐えることができる。
信号取出し壁１３．３は、信号導体開口部１３．４を備える。信号導体開口部１３．４は、信号取出し壁１３．３を貫通して第１の面から第２の面まで延在する。信号導体開口部１３．４の断面は、信号ケーブル１４の断面と合うことが好ましい。信号導体１４．１１～１４．１４の端部は、信号導体開口部１３．４を通ってハウジング１２．０の内部に突出する。
信号取出し部１３は、信号取出しフランジ１３．６を備える。信号取出しフランジ１３．６は、一方の側で信号導体開口部１３．４の境界になる。保護シース１４．３の一方の端部は、信号取出しフランジ１３．６に接続されることが好ましい。保護シース１４．３と信号取出しフランジ１３．６との接続は、圧着などの摩擦接続によって達成される。保護シース１４．３と信号取出しフランジ１３．６との接続は、環境０に対して水密及び気密である。保護シース１４．３と信号取出しフランジ１３．６との接続は、保護シース１４．３の歪みを緩和する。保護シース１４．３のこの歪み緩和は、機械的応力が保護シース１４．３からハウジング内部１２．０に伝達されること（この場合、機械的応力は、接続導体１３．２１～１３．２４を引きちぎる、又は亀裂を生じさせるなどの損傷を引き起こす可能性がある）を防止する。このような機械的応力は、保護シース１４．３のその長手方向軸線の周りの曲がり、捩れなどから生じる。
信号取出し部１３は、支持要素１３．１を備える。図４～図８は、支持要素１３．１の３つの実施例を示す。
図４から図７に示すような２つの実施例では、支持要素１３．１の最大の軸方向延在部は、横方向軸線ｘに沿い、信号ケーブル１４の断面に概ね対応することが好ましい。支持要素１３．１の２番目に大きな軸方向延在部は、長手方向軸線ｙに沿って延在する。支持要素１３．１の最小の軸方向延在部は、鉛直方向軸線ｚに沿って延在する。
図８による実施例では、支持要素１３．１は、横方向軸線ｘ及び鉛直方向軸線ｚに沿う２つの最大の軸方向延在部を有することが好ましい。支持要素１３．１の最小の軸方向延在部は、長手方向軸線ｙに沿って延在する。
支持要素１３．１は、６つの面を有する立方体として形作られることが好ましい。これらの面の大きさは異なる。６つの面のうちの２つは、支持要素１３．１の最大の軸方向延長部及び２番目に大きな軸方向延長部に平行に延在する。これらは他の４つの面と比較して最も大きな表面積を有する。これらは、第１の端面１３．１１１及び更なる端面１３．１１２と称される。他の４つの面は、第１の端面１３．１１１及び更なる端面１３．１１２の両方に隣接し、第１の端面１３．１１１と更なる端面１３．１１２との間の移行領域を形成する。４つの面のうちの１つは、側面１３．１１３と呼ばれる。
支持要素１３．１は、Ａｌ２Ｏ３、セラミックス、Ａｌ２Ｏ３セラミックス、繊維強化プラスチックなどの電気絶縁性材料で作られた本体１３．１１を備える。前記繊維強化プラスチックは、Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ（ＦＲ－４）などのエポキシ樹脂とガラス繊維織物の耐炎性及び難燃性複合材料であることが好ましい。
図８による第３の実施例では、支持要素１３．１は、貫通開口部１３．４‘を備える。貫通開口部１３．４‘は、長手方向軸線ｙに沿って、第１の端面１３．１１１から更なる端面１３．１１２まで延在する。貫通開口部１３．４‘は、信号ケーブル１４の断面に対応する断面を有することが好ましい。貫通開口部１３．４‘は、内面１３．１１４を備える。内面１３．１１４は、第１の端面１３．１１１から更なる端面１３．１１２への移行領域を形成する。
支持要素１３．１ １．３は、導電路１３．１２１～１３．１２４を備える。導電路１３．１２１～１３．１２４は、本体１３．１１に直接配置される。導電路１３．１２１～１３．１２４は、本体１３．１１に直接施された導電性薄膜にパターニングされることが好ましい。導電性薄膜は、熱ラミネートされた金属膜、又は金属蒸着による膜からなる。金属としては、銅、銅合金、金、金合金、白金、白金合金などを使用することができる。金属蒸着は、化学蒸着、物理蒸着などによって行われる。本発明の文脈における用語「薄膜」は、好ましくは０．１ｍｍ以下の、平面的な延在部に垂直な方向の厚さを指す。導電路１３．１２１～１３．１２４のパターニングは、ステンシル、フォトリソグラフィ、及びレーザーアブレーションによって達成されることが好ましい。
導電路１３．１２１～１３．１２４は、支持要素１３．１の特定領域において互いに平行に延在することが好ましい。支持要素１３．１のこの領域では、導電路１３．１２１～１３．１２４の相互距離は０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
各導電路１３．１２１～１３．１２４は、第１の端部及び第２の端部を備えることが好ましい。信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４は第１の端部に配置され、接続導体接触面１３．１４１～１３．１４４は第２の端部に配置される。
支持要素１３．１は、少なくとも１つの第１の導電路１３．１２１～１３．１２３、及び少なくとも１つの更なる導電路１３．１２４を備える。
図４、図５、及び図８による支持要素１３．１の２つの実施例では、支持要素１３．１は、それぞれが第１の信号導体接触面１３．１３１～１３．１３３及び第１の接続導体接触面１３．１４１～１３．１４３を有する３つの第１の導電路１３．１２１～１３．１２３、並びに更なる信号導体接触面１３．１３４及び更なる接続導体接触面１３．１４４を有する１つの更なる導電路１３．１２４を備える。
図６及び図７による支持要素１３．１の実施例では、支持要素１３．１は、第１の信号導体接触面１３．１３１及び第１の接続導体接触面１３．１４１を有する第１の導電路１３．１２１、並びに更なる信号導体接触面１３．１３４及び更なる接続導体接触面１３．１４４を有する更なる導電路１３．１２４を備える。
図４及び図５による支持要素１３．１の第１の実施例では、２つの第１の導電路１３．１２１、１３．１２２は、第１の端面１３．１１１に完全に配置され、第１の導電路１３．１２３及び更なる導電路１３．１２４は、第１の端面１３．１１１、側面１３．１１３、及び更なる端面１３．１１２に配置される。２つの第１の信号導体接触面１３．１３１、１３．１３２及び全ての４つの接続導体接触面１３．１４１～１３．１４４は、第１の端面１３．１１１に配置され、１つの第１の信号導体接触面１３．１３３及び更なる信号導体接触面１３．１３４は、第２の端面１３．１１２に配置される。
図６及び図７による支持要素１３．１の第２の実施例では、第１の導電路１３．１２１は、第１の端面１３．１１１に完全に配置され、更なる導電路１３．１２４は、第１の端面１３．１１１、側面１３．１１３、及び更なる端面１３．１１２に配置される。第１の信号導体接触面１３．１３１及び全ての２つの接続導体接触面１３．１４１、１３．１４４は、第１の端面１３．１１１に配置され、更なる信号導体接触面１３．１３４は第２の端面１３．１１２に配置される。
図８による支持要素１３．１の第３の実施例では、全ての４つの導電路１３．１２１～１３．１２４は、第１の端面１３．１１１に配置される。全ての４つの接続導体接触面１３．１４１～１３．１４４は、側面１３．１１３に配置される。接続導体接触面１３．１４１～１３．１４４は、側面１３．１１３の切欠きとして形成されることが好ましい。さらに、全ての４つの信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４は内面１３．１１４に配置される。信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４は、内面１３．１１４の切欠きとして形成されることが好ましい。
図４から図７による２つの実施例では、支持要素１３．１は、少なくとも１つの案内要素１３．１５１、１３．１５２を備える。支持要素１３．１は、横方向軸線ｘに沿うその最大の軸方向延長部に沿って２つの端部を備えることが好ましい。第１の案内要素１３．１５１は第１の端部に配置され、第２の案内要素１３．１５２は第２の端部に配置される。案内要素１３．１５１、１３．１５２は長手方向軸線ｙに沿って延在する。案内要素１３．１５１、１３．１５２のそれぞれは、本体１３．１１における隆起部として形成されることが好ましい。隆起部は、長手方向軸線ｙに沿って延在する本体１３．１１の末端に対して一定の外半径を有する。案内要素１３．１５１、１３．１５２は、本体１３．１１に直接施された導電性薄膜にパターニングされることが好ましい。案内要素１３．１５１、１３．１５２は、０．１ｍｍ以下の厚さを有することが好ましい。
図９から図１７による信号取出し壁１３．３の第１の実施例では、支持要素１３．１は、信号取出し開口部１３．４に保持される。このため、信号取出し壁１３．３は、少なくとも１つの保持要素１３．３１、１３．３２を備える。信号取出し壁１３．３は、信号導体開口部１３．４の周囲に溝として形作られた２つの保持要素１３．３１、１３．３２を備えることが好ましい。隆起状の案内要素１３．１５１、１３．１５２と、溝として形成された保持手段１３．３１、１３．３２は、互いに合うように作成される。支持要素１３．１は、案内要素１３．１５１、１３．１５２によって保持要素１３．３１、１３．３２に挿入することができる。長手方向軸線ｙに沿う溝状の保持要素１３．３１、１３．３２の内半径の大きさは、隆起状の案内要素１３．１５１、１３．１５２の外半径の大きさに対応する。支持要素１３．１は、案内要素１３．１５１、１３．１５２を保持要素１３．３１、１３．３２に挿入することによって信号取出し壁１３．３に保持される。支持要素１３．１は、確実な係合によって保持されることが好ましい。この保持によって、挿入された支持要素１３．１が信号取出し壁１３．３から脱落することが防止される。挿入された支持要素１３．１は、定められた保持位置で保持要素１３．３１、１３．３２によって保持される。案内要素１３．１５１、１３．１５２及び保持手段１３．３１、１３．３２は金属製であり、したがって、支持要素１３．１が保持されると、電気接触が生成される。
図１８から図２２による信号取出し壁１３．３の第２の実施例では、支持要素１３．１は、信号取出し壁１３．３に取り付けられる。前記取付けは、エポキシド、ポリウレタン、シアノアクリレート、メチルメタクリレートなどからなる接着剤による材料接合によって達成されることが好ましい。支持要素１３．１は、その更なる端面１３．１１２によって信号取出し壁１３．３の第２の面に取り付けられる。支持要素１３．１は、信号導体開口部１３．４と貫通開口部１３．４‘が互いに一致するように信号取出し壁１３．３に配置される。
信号取出し壁１３．３が、ハウジング１２に機械的に安定した態様で接続されるとき、アースされることが好ましい、すなわち、信号取出し壁１３．３とハウジング１２はローカルアースの電位を有する。したがって、信号取出し壁１３．３とハウジング１２は、環境０からの電磁放射に対してファラデー・ケージを形成する。
信号取出し部１３は、少なくとも２つの接続導体１３．２１～１３．２４を備える。接続導体１３．２１～１３．２４は０．５ｍｍ以下の直径を有する。接続導体１３．２１～１３．２４は、信号Ｓ１～Ｓ４をトランスデューサ・ユニット１１から信号取出し部１３に伝える。少なくとも１つの第１の接続導体１３．２１～１３．２３は第１の信号Ｓ１～Ｓ３を伝達し、少なくとも１つの第２の接続導体１３．２４は更なる信号Ｓ４を伝達する。各接続導体１３．２１～１３．２４は、第１の端部及び第２の端部を備える。接続導体１３．２１～１３．２４は、トランスデューサ・ユニット１１と信号取出し部１３との接触を確立する。接触は、ワイヤ・ボンディング、はんだ付けなどの材料接続によって達成されることが好ましい。ワイヤ・ボンディングに適する方法としては、熱圧着ボンディング、超音波熱ボール・ウェッジ・ボンディング、超音波ウェッジ・ウェッジ・ボンディングなどが挙げられる。
図１及び図３による圧電トランスデューサ１の２つの実施例では、各第１の接続導体１３．２１～１３．２３は、その第１の端部によって第１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８３のちょうど１つずつと接触し、各第１の接続導体１３．２１～１３．２３は、その第２の端部によって第１の接続導体接触面１３．１４１～１３．１４３のちょうど１つずつと接触する。更なる接続導体１３．２４は、その１の端部によって更なるトランスデューサ・ユニット接触面１１．８４と接触し、更なる接続導体１３．２４は、その第２の端部によって更なる接続導体接触面１３．１４４と接触する。
図２によるトランスデューサ・ユニット１１の実施例では、第１の接続導体１３．２１は、その第１の端部によって第１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１と接触し、第１の接続導体１３．２１は、その第２の端部によって第１の接続導体接触面１３．１４１と接触する。さらに、更なる接続導体１３．２４は、その第１の端部によって更なるトランスデューサ・ユニット接触面１１．８４と接触し、更なる接続導体１３．２４は、その第２の端部によって更なる接続導体接触面１３．１４４と接触する。
信号ケーブル
信号ケーブル１４は、特定の領域で信号取出し部１３に固定される。信号ケーブル１４は、ハウジング１２の外側の環境０に配置される。信号ケーブル１４は、少なくとも２つの信号導体１４．１１～１４．１４、ケーブル絶縁部１４．２、及び保護シース１４．３を備える。
図９から図１７による信号取出し壁１３．３の第１の実施例では、信号導体１４．１１～１４．１４の端部は、信号導体開口部１３．４を通ってハウジング内部１２．０に突出する。
図１８から図２２による支持要素１３．１の第３の実施例と組み合わさった信号取出し壁１３．３の第２の実施例では、信号導体１４．１１～１４．１４の端部は、信号導体開口部１３．４を通ってハウジング内部１２．０の貫通開口部１３．４‘に突出する。
信号導体１４．１１～１４．１４は、銅、銅合金、金、金合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの導電性材料で作られる。各信号導体１４．１１～１４．１４は、電気絶縁性のシースを備えることが好ましい。信号導体１４．１１～１４．１４は０．５ｍｍ以下の直径を有する。
信号ケーブル１４は、少なくとも１つの第１の信号導体１４．１１～１４．１３、及び少なくとも１つの更なる信号導体１４．１４を備える。図１及び図３による圧電トランスデューサ１の２つの実施例では、信号ケーブル１４は、３つの第１の信号導体１４．１１～１４．１３、及び１つの更なる信号導体１４．１４を備える。図２による圧電トランスデューサ１の実施例では、信号ケーブル１４は、第１の信号導体１４．１１、及び更なる信号導体１４．１４を備える。
ケーブル絶縁部１４．２は、信号導体１４．１１～１４．１４を半径方向に完全に取り囲む。ケーブル絶縁部１４．２は、信号導体１４．１１～１４．１４を保護シース１４．３から電気的に絶縁する。ケーブル絶縁部１４．２は、Ａｌ２Ｏ３、セラミックス、Ａｌ２Ｏ３セラミックス、繊維強化プラスチックなどの電気絶縁性材料で作られる。
保護シース１４．３は、環境０に対してケーブル絶縁部１４．２を水密及び気密の態様で半径方向に取り囲む。保護シース１４．３は、ケーブル絶縁部１４．２及び信号導体１４．１１～１４．１４を汚染（埃、水分など）及び電磁波などの有害な環境影響から保護する。保護シース１４．３は、金属、プラスチックなどの機械的に抵抗力のある材料で作られる。
信号ケーブル１４の信号導体１４．１１～１４．１４のそれぞれは、支持要素１３．１の導電路１３．１２１～１３．１２４のちょうど１つずつと接触する。接触は、はんだ付け、導電性ボンディング、ワイヤ・ボンディングなどの材料接続によって達成されることが好ましい。少なくとも１つの第１の信号導体１４．１１～１４．１３の１つの端部は、少なくとも１つの第１の信号導体接触面１３．１３１～１３．１３３と接触し、少なくとも１つの更なる信号導体１４．１４の１つの端部は、少なくとも１つの更なる信号導体接触面１３．１３４と接触する。
図８、及び図１８から図２２による支持要素１３．１の第３の実施例では、信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４は、貫通開口部１３．４‘の内面１３．１１４の切欠きとして形成される。これら切欠きは、信号導体１４．１１～１４．１４の直径に概ね対応する直径を有する。したがって、信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４に配置された信号導体１４．１１～１４．１４は、切欠きによって確実な係止接続で保持される。
信号Ｓ１～Ｓ４は、支持要素３．１の導電路１３．１２１～１３．１２４を経由して信号ケーブル１４の信号導体１４．１１～１４．１４に伝達される。信号Ｓ１～Ｓ４は、アースから絶縁された態様で伝達されることが好ましい。本発明の文脈における用語「アースから絶縁される」は、圧電トランスデューサ１のアースに対して電気的に絶縁されていることを意味する。
信号取出し部１３は、キャスティング・コンパウンド１３．５を備える。キャスティング・コンパウンド１３．５は、化学的に硬化する接着剤、又は物理的に固定する接着剤、又は化学的に硬化する接着剤と物理的に固定する接着剤とを組み合わせたものである。キャスティング・コンパウンド１３．５は、エポキシド、ポリウレタン、シアノアクリレート、メチルメタクリレートなどの接着剤からなることが好ましい。キャスティング・コンパウンド１３．５は、１０１２Ωｍｍ２／ｍより大きな電気抵抗率を有する電気絶縁体である。図９から図１７による信号取出し壁１３．３の第１の実施例では、信号導体開口部１３．４の信号導体１４．１１～１４．１４に施されるキャスティング・コンパウンド１３．５の量は、信号導体開口部１３．４が完全に封止されるような量であることが好ましい。
キャスティング・コンパウンド１３．５は、信号導体開口部１３．４において、支持要素１３．１及びの信号取出し壁１３．３に対して特定の領域でさらに施される。支持要素１３．１及び信号取出し壁１３．３の硬化及び／又は固定されたキャスティング・コンパウンド１３．５は、保持する態様で信号取出し壁１３．３に挿入される支持要素１３．１を機械的に固定する。さらに、硬化及び／又は固定されたキャスティング・コンパウンド１３．５は、水密及び気密の態様で信号導体開口部１３．４を封止する。
図１８から図２２による支持要素１３．１の第３の実施例と組み合わさった信号取出し壁１３．３の第２の実施例では、貫通開口部１３．４‘内の信号導体１４．１１～１４．１４に施されるキャスティング・コンパウンド１３．５の量は、貫通開口部１３．４’が完全に封止されるような量であることが好ましい。硬化及び／又は固定されたキャスティング・コンパウンド１３．５は、導体開口部１３．４‘を水密及び気密の態様で封止する。
水晶などの圧電材料は吸湿性が強いので、水分が、信号導体１４．１１～１４．１４を経由してハウジング内部１２．０に侵入し、圧電素子１１．１１～１１．１３に達すると、水分が圧電要素１１．１１～１１．１３の機能を損なう可能性があるが、この水密及び気密の封止はこれを防止する。
キャスティング・コンパウンド１３．５が硬化及び／又は固定されると、キャスティング・コンパウンド１３．５は、信号導体１４．１１～１４．１４を歪み緩和された態様で固定する。信号導体１４．１１～１４．１４のこの歪み緩和は、機械的応力が信号導体１４．１１～１４．１４からハウジングの内部１２．０に伝達されること（この場合、機械的応力は、接続導体１３．２１～１３．２４を引きちぎる、又は亀裂を生じさせるなどの損傷を引き起こす可能性がある）を防止する。このような機械的応力は、信号導体１４．１１～１４．１４の長手方向軸線の周りの曲がり、捩れなどから生じる。
組立方法
圧電トランスデューサ１の組立は複数のステップで行われる。
図１による圧電トランスデューサ１の第１の実施例の組立は、図９から図１７による図に示され、以下に説明される。
図９は、信号取出し壁１３．３を有する信号取出し部１３と、信号導体１４．１１～１４．１４を有する信号ケーブル１４とが設けられる組立の第１のステップを示す。信号取出し壁１３．３は信号導体開口部１３．４を備える。
信号導体１４．１１～１４．１４の端部は外皮がむかれる。外皮がむかれた信号導体１４．１１～１４．１４の端部は、環境０が位置する側から信号導体開口部１３．４を通して挿入される。外皮がむかれた信号導体１４．１１～１４．１４の端部は、信号導体開口部１３．４を通って突出する。
図１０は、端面１３．１１１、１３．１１２に少なくとも２つの導電路１３．１２１～１３．１２４を有する支持要素１３．１が設けられる組立の第２のステップを示す。導電路１３．１２１～１３．１２４は信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４で終端となる。
支持要素１３．１は、信号導体１４．１１～１４．１４の端部が端面１３．１１１、１３．１１２の方に突出するように信号導体開口部１３．４に配置される。少なくとも１つの第１の信号導体１４．１１～１４．１３の端部は、第１の端面１３．１１１の方に突出し、少なくとも１つの更なる信号導体１４．１４の端部は、更なる端面１３．１１２の方に突出する。本発明の文脈における用語「の方に突出する」は、信号導体１４．１１～１４．１４の端部の空間位置が、信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４から鉛直方向軸線ｚに沿って１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下の距離にあることを指す。図１による圧電トランスデューサ１の第１の実施例の図１０に示された描写は、２つの第１の信号導体１４．１１、１４．１２の端部が第１の端面１３．１１１の２つの第１の信号導体接触面１３．１３１、１３．１３２の方に突出することのみを示している。更なる端面１３．１１２の３つ目の第１の信号導体接触面１３．１３３及び更なる信号導体接触面１３．１３４の方に突出する３つ目の第１の信号導体１４．１３及び更なる信号導体１４．１４の端部は隠れており、したがって見えない。
次に、信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４と信号導体１４．１１～１４．１４の端部との間で接触が確立される。この接触は、はんだごて、はんだ付けトーチなどの工具を使用して達成される。図１による圧電トランスデューサ１の第１の実施例を示す図１０による描写では、３つの第１の信号導体１４．１１～１４．１３のそれぞれの１つの端部は、３つの第１の信号導体接触面１３．１３１～１３．１３３のちょうど１つずつに接続される。更なる信号導体１４．１４の端部は、更なる信号導体接触面１３．１３４に接続される。
図１１は、支持要素１３．１が信号取出し壁１３．３に挿入される組立の第３のステップを示す。支持要素１３．１は、信号取出し壁１３．３の溝状の保持要素１３．３１、１３．３２に挿入される隆起部として形成された案内要素１３．１５１、１３．１５２を備える。案内要素１３．１５１、１３．１５２を保持要素１３．３１、１３．３２に挿入することは、支持要素１３．１を長手方向軸線ｙの方向に信号導体開口部１３．４内に押し込むことによって達成される。挿入された支持要素１３．１は保持要素１３．３１、１３．３２によって信号取出し壁１３．３に保持される。
図１２は、信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４と接触している信号導体１４．１１～１４．１４が、キャスティング・コンパウンド１３．５でキャスティングされる組立の第４のステップを示す。キャスティング・コンパウンド１３．５は、信号導体開口部１３．４全体を信号導体１４．１１～１４．１４まで、さらに、特定の領域では、支持要素１３．１及び信号導体開口部１３．４の周囲に施される。したがって、信号導体開口部１３．４は、キャスティング・コンパウンド１３．５によって完全に封止される。キャスティング・コンパウンド１３．５は硬化及び／又は固定され、信号導体開口部１３．４は水密及び気密の態様で封止される。
加えて、硬化及び／又は固定されたキャスティング・コンパウンド１３．５は、信号取出し壁１３．３に支持された支持要素１３．１を機械的に固定する。
図１３は、ハウジング１２の部分が設けられる組立の第５のステップを示す。設けられるハウジング１２のこれら部分は、ハウジング・ベース１２．１、３つのハウジング壁１２．２１～１２．２３、及びハウジング・カバー１２．３である。ハウジング・ベース１２．１、及び３つのハウジング壁１２．２１～１２．２３のそれぞれは、機械的に安定した態様で信号取出し壁１３．３に留められる。この機械的に安定した接続は、溶接工具、はんだ付け工具などの工具を使用して達成される。したがって、ハウジング・ベース１２．１、３つのハウジング壁１２．２１～１２．２３、及び信号取出し壁１３．３は、機械的に安定した態様で互いに接続された立方体ハウジング１２の５つの側壁を表す。この機械的に安定した接続によってハウジング内部１２．０が形成される。図１による圧電トランスデューサ１の第１の実施例を示す図１３から図１５による描写は、ハウジング・ベース１２．１、第２のハウジング壁１２．２２、及び信号取出し壁１３．３を示す。図１３から図１５による描写には、第１及び第３のハウジング壁１２．２１、１２．２３は示されていない。第１及び第３のハウジング壁１２．２１、１２．２３が示されていない唯一の理由は、ハウジング内部１２．０を見せるためである。しかしながら、第１及び第３のハウジング壁１２．２１、１２．２３は、図１７による描写に示されている。さらに、図１３から図１５による描写は、ハウジング・カバー１２．３がまだ機械的に安定した態様で取り付けられていないハウジング１２を示している。ハウジング・カバー１２．３がまだ取り付けられていないので、ハウジング１２はハウジング開口部を備える。ハウジング内部１２．０は、環境０からハウジング開口部を通してアクセスすることができる。
図１４は、トランスデューサ・ユニット１１が設けられる組立の第６のステップを示す。トランスデューサ・ユニット１１は、ハウジング内部１２．０に挿入され、ハウジング１２に取り付けられる。トランスデューサ・ユニット１１は、基体１１．３を介してハウジング・ベース１２．１に固定されることが好ましい。
図１５及び図１４は、接続導体１３．２１～１３．２４が設けられる組立の第７のステップを示す。接続導体１３．２１～１３．２４と、トランスデューサ要素１１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８４、及び支持要素１３．１の導電路１３．１２１～１３．１２４の接続導体接触面１３．１４１～１３．１４４との接触が確立される。これらの接触は、ワイヤ・ボンダなどの接触工具を用いて行われる。ハウジング内部１２．０には、ハウジング開口部を通して接触工具によるアクセスが可能である。
図１６は、図１５の一部分の拡大図である。図１による圧電トランスデューサ１の第１の実施例を示す図１５及び図１６の描写では、３つの第１の接続導体１３．２１～１３．２３のそれぞれの第１の端部は、３つの第１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８３のちょうど１つずつと接触しており、３つの第１の接続導体１３．２１～１３．２３のそれぞれの第２の端部は、３つの第１の接続導体接触面１３．１４１～１３．１４３のちょうど１つずつと接触している。更なる接続導体１３．２４の第１の端部は、更なるトランスデューサ・ユニット接触面１１．８４と接触しており、更なる接続導体１３．２４の第２の端部は、更なる接続導体接触面１３．１４４と接触している。
図１７は、ハウジング１２のハウジング開口部がハウジング・カバー１２．３によって水密及び気密の態様で封止される組立の第８のステップを示す。この封止は、溶接、はんだ付け、接着接合などの材料接合によって達成される。したがって、ハウジング・カバー１２．３は、ハウジング１２の立方体の６番目で最後の側壁を形成する。
図３による圧電トランスデューサ１の第３の実施例の組立は図１８～図２２に示され、以下に説明される。
図１８は、ハウジング１２の部分、信号取出し壁１３．３を備える信号取出し部１３、及び支持要素１３．１の部分が設けられる組立の第１のステップを示す。設けられるハウジング１２の部分は、ハウジング・ベース１２．１、３つのハウジング壁１２．２１～１２．２３、及びハウジング・カバー１２．３である。
図１８は、ハウジング・ベース１２．１及び３つのハウジング壁１２．２１～１２．２３のそれぞれが、機械的に安定した態様で信号取出し壁１３．３に接続される組立の第２のステップを示す。この機械的に安定した接続は、溶接工具、はんだ付け工具などの工具を使用して達成される。したがって、ハウジング１２の立方体の５つの側壁、すなわちハウジング・ベース１２．１、３つのハウジング壁１２．２１～１２．２３、及び信号取出し壁１３．３は、機械的に安定した態様で互いに接続される。この機械的に安定した接続によってハウジング内部１２．０が画定される。図１８～図２１は、ハウジング・ベース１２．１、第２のハウジング壁１２．２２、及び信号取出し壁１３．３を示す図３による圧電トランスデューサ１の第３の実施例を示す。図１８から図２１による描写には、第１及び第３のハウジング壁１２．２１、１２．２３は示されていない。第１及び第３のハウジング壁１２．２１、１２．２３が示されてない唯一の理由は、ハウジング内部１２．０を見せるためである。しかしながら、第１及び第３のハウジング壁１２．２１、１２．２３は、図２２による描写に示されている。さらに、図１８から図２１に示すような描写では、ハウジング・カバー１２．３は機械的に安定した態様でハウジング１２にまだ接続されていない。ハウジング・カバー１２．３がまだ取り付けられていないので、ハウジング１２はハウジング開口部を備える。ハウジング内部１２．０は、環境０からハウジング開口部を通してアクセス可能である。
図１８は、支持要素１３．１が信号取出し壁１３．３に取り付けられる組立の第２のステップを示す。支持要素１３．１は、信号導体開口部１３．４と貫通開口部１３．４‘が互いに一致するように信号取出し壁１３．３に配置される。
図１９は、信号導体１４．１１～１４．１４を備える信号ケーブル１４が設けられる組立の第３のステップを示す。信号導体１４．１１～１４．１４の端部は外皮がむかれる。外皮がむかれた信号導体１４．１１～１４．１４の端部は、環境０の側から信号導体開口部１３．４を通して挿入される。外皮がむかれた信号導体１４．１１～１４．１４の端部は、信号導体開口部１３．４を通って貫通開口部１３．４‘に突出し、切欠状の信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４に突出する。
図１９は、信号導体１４．１１～１４．１４の端部と信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４との間の接触が確立される組立の第４のステップを示す。この接触は、はんだごて、はんだ付けトーチなどの工具を使用して達成される。図１９は、図１による圧電トランスデューサ１の第１の実施例の描写を示し、ここでは、３つの第１の信号導体１４．１１～１４．１３のそれぞれの１つの端部は、３つの第１の信号導体接触面１３．１３１～１３．１３３のちょうど１つずつに接続される。更なる信号導体１４．１４の端部は、更なる信号導体接触面１３．１３４に接続される。
図２０は、信号導体接触面１３．１３１～１３．１３４と接触している信号導体１４．１１～１４．１４が、キャスティング・コンパウンド１３．５でキャスティングされる組立の第５のステップを示す。キャスティング・コンパウンド１３．５は、貫通開口部１３．４‘全体を信号導体１４．１１～１４．１４まで、また、特定の領域では、支持要素１３．１及び貫通開口部１３．４’の周囲にも施される。このようにして、貫通開口部１３．４‘は、キャスティング・コンパウンド１３．５によって完全に封止される。キャスティング・コンパウンド１３．５は硬化及び／又は固定され、貫通開口部１３．４‘は水密及び気密の態様で封止される。
図２１は、トランスデューサ・ユニット１１が設けられる組立の第６のステップを示す。トランスデューサ・ユニット１１は、ハウジング内部１２．０に導入され、ハウジング１２に固定される。トランスデューサ・ユニット１１は、基体１１．３によってハウジング・ベース１２．１に固定されることが好ましい。
図２１は、接続導体１３．２１～１３．２４が設けられる組立の第７のステップを示す。接続導体１３．２１～１３．２４と、トランスデューサ要素１１のトランスデューサ・ユニット接触面１１．８１～１１．８４、及び支持要素１３．１の導電路１３．１２１～１３．１２４の接続導体接触面１３．１４１～１３．１４４との接触が確立される。これらの接触は、ワイヤ・ボンダなどの接触工具を用いて達成される。ハウジング内部１２．０は、ハウジング開口部を通して接触工具によってアクセスが可能である。
図２２は、ハウジング１２のハウジング開口部がハウジング・カバー１２．３によって水密及び気密の態様で封止される組立の第８のステップを示す。この封止は、溶接、はんだ付け、接着接合などの材料接合によって達成される。ハウジング・カバー１２．３は、ハウジング１２の立方体の６番目で最後の側壁を表す。
０ 環境
１ 圧電トランスデューサ
１１ トランスデューサ・ユニット
１１．１１～１１．１３ 圧電要素
１１．２１～１１．２６ 電極
１１．３ 基体
１１．４１～１１．４３ 振動質量体
１１．５ 変換器ユニット
１１．６１、１１．６２ 絶縁要素
１１．７１、１１．７２ 補償要素
１１．８１～１１．８４ トランスデューサ・ユニット接触面
１２ ハウジング
１２．０ ハウジング内部
１２．１ ハウジング・ベース
１２．２１～１２．２３ ハウジング壁
１２．３ ハウジング・カバー
１３ 信号取出し部
１３．１ 支持要素
１３．１１ 本体
１３．１１１、１３．１１２ 端面
１３．１１３ 側面
１３．１１４ 内面
１３．１２１～１３．１２４ 導電路
１３．１３１～１３．１３４ 信号導体接触面
１３．１４１～１３．１４４ 接続導体接触面
１３．１５１、１３．１５２ 案内要素
１３．２１～１３．２４ 接続導体
１３．３ 信号取出し壁
１３．３１、１３．３２ 保持要素
１３．４ 信号導体開口部
１３．４‘ 貫通開口部
１３．５ キャスティング・コンパウンド
１３．６ 信号取出しフランジ
１４ 信号ケーブル
１４．１１～１４．１４ 信号導体
１４．２ ケーブル絶縁部
１４．３ 保護シース
Ｓ１～Ｓ４ 信号
ｘ 横方向軸線
ｙ 長手方向軸線
ｚ 鉛直方向軸線

Claims (15)

  1. 測定変数を測定するための圧電トランスデューサ（１）であって、少なくとも１つの圧電要素（１１．１１～１１．１３）及び少なくとも２つの電極（１１．２１～１１．２６）を備えるトランスデューサ・ユニット（１１）を備え、
    前記圧電要素（１１．１１～１１．１３）が、圧電材料で作られ、前記測定変数の影響を受けて分極電荷を生成し、前記電極（１１．２１～１１．２６）が、特定の領域で、前記圧電要素（１１．１１～１１．１３）と直接接触し、前記分極電荷をピックアップし、
    前記圧電トランスデューサ（１）は、水密及び気密の態様で前記トランスデューサ・ユニット（１１）を囲むハウジング（１２）を備え、前記圧電トランスデューサ（１）は、前記電極（１１．２１～１１．２６）に電気的に接続され、前記分極電荷を、前記ハウジング（１２）を通して前記ハウジング（１２）の外側の環境（０）に信号（Ｓ１～Ｓ４）として伝達する信号取出し部（１３）を備え、
    前記圧電トランスデューサ（１）が、前記ハウジング（１２）の外側の前記環境（０）に配置され、少なくとも２つの信号導体（１４．１１～１４．１４）を備える信号ケーブル（１４）を備え、
    前記信号取出し部（１３）が、支持要素（１３．１）を備え、少なくとも２つの導電路（１３．１２１～１３．１２４）が、前記支持要素（１３．１）に配置され、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）のそれぞれが、前記導電路（１３．１２１～１３．１２４）のちょうど１つずつと接触することを特徴とする、圧電トランスデューサ（１）。
  2. 前記信号取出し部（１３）が、少なくとも２つの接続導体（１３．２１～１３．２４）を備え、前記トランスデューサ・ユニット（１１）が、前記信号（Ｓ１～Ｓ４）が印加される少なくとも２つのトランスデューサ・ユニット接触面（１１．８１～１１．８４）を備え、前記接続導体（１３．２１～１３．２４）のそれぞれが、前記トランスデューサ・ユニット接触面（１１．８１～１１．８４）のちょうど１つずつと接触し、前記接続導体（１３．２１～１３．２４）のそれぞれが、前記導電路（１３．１２１～１３．１２４）のちょうど１つずつと接触することを特徴とする、請求項１に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  3. 各導電路（１３．１２１～１３．１２４）が、ちょうど１つずつの信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）及びちょうど１つずつの接続導体接触面（１３．１４１～１３．１４４）を備え、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）のそれぞれが、ちょうど１つずつの信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）と接触し、前記接続導体（１３．２１～１３．２４）のそれぞれが、ちょうど１つずつの接続導体接触面（１３．１４１～１３．１４４）と接触することを特徴とする、請求項２に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  4. 前記電極（１１．２１～１１．２４）が、少なくとも１つの第１の電極（１１．２１～１１．２３）及び少なくとも１つの更なる電極（１１．２４）を備え、前記第１の電極（１１．２１～１１．２３）が、少なくとも１つの第１の信号（Ｓ１～Ｓ３）を提供し、前記更なる電極（１１．２４）が、少なくとも１つの更なる信号（Ｓ４）を提供し、前記トランスデューサ・ユニット（１１）が、前記第１の信号（Ｓ１～Ｓ３）が印加される少なくとも１つの第１のトランスデューサ・ユニット接触面（１１．８１～１１．８３）を備え、前記トランスデューサ・ユニット（１１）が、前記更なる信号（Ｓ４）が印加される少なくとも１つの更なるトランスデューサ・ユニット接触面（１１．８４）を備え、前記接続導体（１３．２１～１３．２４）が、少なくとも１つの第１の接続導体（１３．２１～１３．２３）及び少なくとも１つの更なる接続導体（１３．２４）を備え、前記導電路（１３．１２１～１３．１２４）が、少なくとも１つの第１の導電路（１３．１２１～１３．１２３）及び少なくとも１つの更なる導電路（１３．１２４）を備え、前記第１の接続導体（１３．２１～１３．２３）が、前記第１のトランスデューサ・ユニット接触面（１１．８１～１１．８３）及び前記第１の導電路（１３．１２１～１３．１２４）ときっちりと接触し、前記第１の信号（Ｓ１～Ｓ３）を伝達し、前記更なる接続導体（１３．２４）が、前記更なるトランスデューサ・ユニット接触面（１１．８４）及び前記更なる導電路（１３．１２４）ときっちりと接触し、前記更なる信号（Ｓ４）を伝達することを特徴とする、請求項２又は３に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  5. 前記信号導体（１４．１１～１４．１４）が、少なくとも１つの第１の信号導体（１４．１１～１４．１３）及び少なくとも１つの更なる信号導体（１４．１４）を備え、前記第１の信号導体（１４．１１～１４．１３）が、第１の導電路（１３．１２１～１３．１２３）ときっちりと接触し、前記第１の信号（Ｓ１～Ｓ３）を伝達し、前記更なる信号導体（１４．１４）が、前記更なる導電路（１３．１２４）ときっちりと接触し、前記更なる信号（Ｓ４）を伝達することを特徴とする、請求項４に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  6. 前記支持要素（１３．１）が、電気絶縁性材料で作られた本体（１３．１１）を備え、前記導電路（１３．１２１～１３．１２４）が、前記本体（１３．１１）に直接施された導電性薄膜にパターニングされることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  7. 各導電路（１３．１２１～１３．１２４）が、ちょうど１つずつの信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）及びちょうど１つずつの接続導体接触面（１３．１４１～１３．１４４）を備え、前記支持要素（１３．１）が、第１の端面（１３．１１１）及び更なる端面（１３．１１２）を備え、前記信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）が、前記第１の端面（１３．１１１）及び前記更なる端面（１３．１１２）に配置され、前記接続導体接触面（１３．１４１～１３．１４４）が、前記第１の端面（１３．１１１）に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  8. 前記信号取出し部（１３）が、信号導体開口部（１３．４）及びキャスティング・コンパウンド（１３．５）を備え、前記支持要素（１３．１）が、前記信号導体開口部（１３．４）内に保持する態様で挿入され、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）の端部が、前記信号導体開口部（１３．４）を通って突出し、前記キャスティング・コンパウンド（１３．５）が、前記信号導体開口部（１３．４）内の前記信号導体（１４．１１～１４．１４）に施され、信号取出し壁（１３．３）に保持する態様で挿入された前記支持要素（１３．１）を機械的に固定し、前記信号導体開口部（１３．４）を水密及び気密の態様で封止することを特徴とする、請求項７に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  9. 各導電路（１３．１２１～１３．１２４）が、正確に１つずつの信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）及び正確に１つずつの接続導体接触面（１３．１４１～１３．１４４）を備え、前記支持要素（１３．１）が、第１の端面（１３．１１１）、側面（１３．１１３）、及び内面（１３．１１４）を備える貫通開口部（１３．４‘）を備え、前記信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）が、前記内面（１３．１１４）に配置され、前記接続導体接触面（１３．１４１～１３．１４４）が、前記側面（１３．１１３）に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  10. 前記信号取出し部（１３）が、信号導体開口部（１３．４）及びキャスティング・コンパウンド（１３．５）を備え、前記支持要素（１３．１）が、前記信号導体開口部（１３．４）に取り付けられ、前記信号導体開口部（１３．４）と前記貫通開口部（１３．４‘）が互いに一致し、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）の端部が、前記信号導体開口部（１３．４）を通って前記貫通開口部（１３．４‘）に突出し、前記キャスティング・コンパウンド（１３．５）が、前記貫通開口部（１３．４‘）内の前記信号導体（１４．１１～１４．１４）に施され、前記貫通開口部（１３．４‘）を水密及び気密の態様で封止することを特徴とする、請求項９に記載の圧電トランスデューサ（１）。
  11. 請求項１から１０までのいずれか一項に記載の圧電トランスデューサ（１）の組立の方法であって、
    前記組立の第１のステップにおいて、信号取出し壁（１３．３）を備える信号取出し部（１３）及び少なくとも２つの信号導体（１４．１１～１４．１４）を備える信号ケーブル（１４）が設けられ、前記信号取出し壁（１３．３）が、信号導体開口部（１３．４）を備え、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）が、前記環境（０）の側から前記信号導体開口部（１３．４）を通って挿入され、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）の端部が、前記信号導体開口部（１３．４）を通って突出し、
    前記組立の第２のステップにおいて、２つの端面（１３．１１１、１３．１１２）を有する支持要素（１３．１）が設けられ、前記端面（１３．１１１、１３．１１２）が、少なくとも２つの導電路（１３．１２１～１３．１２４）を備え、前記導電路（１３．１２１～１３．１２４）が、信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）で終端となり、前記支持要素（１３．１）が、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）の前記端部が前記端面（１３．１１１、１３．１１２）の方に突出するように前記信号導体開口部（１３．４）に配置され、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）の前記端部が、前記信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）と接続されることを特徴とする、方法。
  12. 前記信号取出し壁（１３．３）が、少なくとも１つの保持要素（１３．３１、１３．３２）を備え、前記支持要素（１３．１）が、少なくとも１つの案内要素（１３．１５１、１３．１５２）を備え、
    前記組立の第３のステップにおいて、前記支持要素（１３．１）が、前記案内要素（１３．１５１、１３．１５２）及び前記保持要素（１３．３１、１３．３２）によって前記信号取出し壁（１３．３）に保持する態様で挿入され、
    前記組立の第４のステップにおいて、前記信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）が、キャスティング・コンパウンド（１３．５）でキャスティングされ、前記キャスティング・コンパウンド（１３．５）が、硬化及び／又は固定され、前記信号導体開口部（１３．４）が、水密及び気密の態様で閉鎖され、前記キャスティング・コンパウンド（１３．５）が、特定の領域において前記支持要素（１３．１）及び前記信号取出し壁（１３．３）に施され、前記信号取出し壁（１３．３）に保持する態様で挿入された前記支持要素（１３．１）が、機械的に固定されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記組立の第５のステップにおいて、前記ハウジング（１２）の部分が設けられ、前記ハウジング（１２）の前記部分が、機械的に安定した態様で前記信号取出し壁（１３．３）に接続され、機械的に安定した態様で前記信号取出し壁（１３．３）に接続された前記ハウジング（１２）の前記部分が、ハウジング内部（１２．０）を形成し、
    前記組立の第６のステップにおいて、トランスデューサ要素（１１）が設けられ、前記トランスデューサ要素（１１）が、前記ハウジング内部（１２．０）に挿入され、前記ハウジング（１２）に固定され、
    前記組立の第７のステップにおいて、少なくとも２つの接続導体（１３．２１～１３．２４）が設けられ、前記トランスデューサ・ユニット（１１）が、少なくとも２つのトランスデューサ・ユニット接触面（１１．８１～１１．８４）を備え、前記接続導体（１３．２１～１３．２４）のそれぞれが、前記トランスデューサ・ユニット接触面（１１．８１～１１．８４）のちょうど１つずつと接続され、前記接続導体（１３．２１～１３．２４）のそれぞれが、前記導電路（１３．１２１～１３．１２４）のちょうど１つずつと接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
  14. 請求項８又は１０に記載の圧電トランスデューサ（１）の組立の方法であって、
    前記組立の第１のステップにおいて、ハウジング（１２）の部分と、信号取出し壁（１３．３）を備える信号取出し部（１３）と、第１の端面（１３．１１１）、側面（１３．１１３）、及び内面（１３．１１４）を備える貫通開口部（１３．４‘）を備える支持要素（１３．１）とが設けられ、
    前記組立の第２のステップにおいて、前記ハウジング（１２）の前記部分が、機械的に安定した態様で前記信号取出し壁（１３．３）に取り付けられ、機械的に安定した態様で前記信号取出し壁（１３．３）に取り付けられた前記ハウジング（１２）の前記部分が、ハウジング内部（１２．０）を画定し、前記第１の端面（１３．１１１）が、少なくとも２つの導電路（１３．１２１、１３．１２４）を備え、前記導電路（１３．１２１～１３．１２４）が、信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）で終端となり、前記信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）が、前記内面（１３．１１４）に配置され、
    前記組立の前記第２のステップにおいて、前記信号導体開口部（１３．４）と前記貫通開口部（１３．４‘）が互いに一致するように、前記支持要素（１３．１）が、前記信号導体開口部（１３．４）に固定され、
    前記組立の第３のステップにおいて、少なくとも２つの信号導体（１４．１１～１４．１４）を備える信号ケーブル（１４）が設けられ、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）が、前記環境（０）の側から前記信号導体開口部（１３．４）及び前記貫通開口部（１３．４‘）を通って挿入され、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）の端部が、前記信号導体開口部（１３．４）を通って前記貫通開口部（１３．４‘）に突出し、前記端面（１３．１１１、１３．１１２）の方に突出し、
    前記組立の第４のステップにおいて、前記信号導体（１４．１１～１４．１４）の前記端部と前記信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）との間で接触が確立されることを特徴とする、方法。
  15. 前記組立の第４のステップにおいて、前記信号導体接触面（１３．１３１～１３．１３４）と接触している前記信号導体（１４．１１～１４．１４）が、キャスティング・コンパウンド（１３．５）でキャスティングされ、前記キャスティング・コンパウンド（１３．５）が、硬化及び／又は固定され、前記貫通開口部（１３．４‘）が、水密及び気密の態様で封止され、
    前記組立の第６のステップにおいて、トランスデューサ・ユニット（１１）が設けられ、前記トランスデューサ・ユニット（１１）が、前記ハウジング内部（１２．０）に導入され、前記ハウジング（１２）に固定され、
    前記組立の第７のステップにおいて、少なくとも２つの接続導体（１３．２１～１３．２４）が設けられ、前記トランスデューサ・ユニット（１１）が、少なくとも２つのトランスデューサ・ユニット接触面（１１．８１～１１．８４）を備え、前記接続導体（１３．２１～１３．２４）のそれぞれ１つの前記トランスデューサ・ユニット接触面（１１．８１～１１．８４）のちょうど１つずつとの接触が確立され、前記接続導体（１３．２１～１３．２４）のそれぞれ１つの前記導電路（１３．１２１～１３．１２４）のちょうど１つずつとの接触が確立されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
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