EP1431957A2 - Ultraschallsensor und Herstellungsverfahren - Google Patents

Ultraschallsensor und Herstellungsverfahren Download PDF

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EP1431957A2
EP1431957A2 EP03023563A EP03023563A EP1431957A2 EP 1431957 A2 EP1431957 A2 EP 1431957A2 EP 03023563 A EP03023563 A EP 03023563A EP 03023563 A EP03023563 A EP 03023563A EP 1431957 A2 EP1431957 A2 EP 1431957A2
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EP
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membrane
medium
ultrasonic sensor
decoupling
decoupling medium
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EP03023563A
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Uwe Kupfernagel
Thomas Jung
Stefan Triebl
Heinrich Dr. Gotzig
Dietmar Grüdl
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices

Definitions

  • the invention relates to an ultrasonic sensor and a Manufacturing process for an ultrasonic sensor.
  • Ultrasonic sensors are particularly found in the Motor vehicle area in parking assistance systems, Collision warning systems, distance measuring systems and same use.
  • Known ultrasonic sensors include a housing, a Pot-shaped membrane, a membrane bottom for Sending and / or receiving signals and one between the Housing and the membrane arranged decoupling medium.
  • Such ultrasonic sensors have the disadvantage that Moisture can penetrate the housing of the sensor.
  • the painting of the transmitter and / or is problematic Receiving direction side of the Membrane bottom, when the sensor is installed, for example on a bumper.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an ultrasonic sensor that the Disadvantages of the prior art remedies. For one thing desirable that moisture penetration into the Ultrasonic sensor does not take place; on the other hand, the Ultrasonic sensor for optical adjustment in the corresponding component can be painted easily and accurately.
  • an ultrasonic sensor that is characterized in that the decoupling medium extends over the outside of the membrane bottom and preferably completely covers the membrane base. With the The outside is that of the sending and / or receiving direction facing side of the membrane bottom meant.
  • Such one Ultrasonic sensor has the advantage that it is installed Condition no gap between the membrane and the Has decoupling medium. Hence none Liquid between the decoupling medium and the Penetrate the membrane into the sensor. It is also advantageous that the decoupling medium primes unproblematically and / or can be painted.
  • the decoupling medium that is usually a plastic, also has an increased Stone chip resistance, which makes the sensitive Membrane bottom is protected. It also points out Decoupling medium a good surface quality.
  • optically has the provision of an inventive Ultrasound sensor advantages, since only between the Housing and the component in which the sensor is to be installed, a transition is visible. Between the decoupling medium and the membrane is no transition visible.
  • Decoupling medium at least the outer surface of the membrane largely covers.
  • An ultrasonic sensor according to the invention can be thereby establish the decoupling medium around the membrane is sprayed or poured. Furthermore, one can manufacture ultrasonic sensor according to the invention, that the decoupling medium is placed over the membrane, pulled, pressed and / or glued.
  • the built in Condition visible front side of the decoupling medium can paintable or lacquered or be primable or primed.
  • a Solved ultrasonic sensor which is characterized by that the membrane bottom and that close to the membrane bottom located area of the decoupling medium and / or the Membrane from an additional, film-like medium is covered.
  • Such an embodiment is suitable especially when the decoupling medium is poor can be painted or primed.
  • the film-like medium covers in particular that when the sensor is installed visible area completely. In particular, the Transition between the decoupling medium and the membrane covered. As a result, no moisture between the Membrane and the decoupling medium in the sensor penetration.
  • the film-like medium can also at least in sections over the membrane bottom extend facing portion of the housing. Then can high humidity between the decoupling medium and the housing penetrate into the sensor.
  • the film-like medium has also advantageously increased impact resistance on, which also causes the membrane floor from falling rocks is protected. It's just an optical transition between the component in which the ultrasonic sensor is installed, and the sensor is present.
  • the film-like medium at least largely the lateral surface of the Decoupling medium, possibly also the outer surface of the membrane, and covers the end face of the membrane.
  • Ultrasonic sensors 10, 12, 14 shown in longitudinal section There are three different types in the figures Ultrasonic sensors 10, 12, 14 shown in longitudinal section. All ultrasonic sensors have a housing section 16, a cup-shaped membrane 18 with a membrane bottom 20 and one on the inside of the membrane bottom 20 arranged piezo disk 22. The piezo disk is over two strands 24 with a power source, not shown connected via which the piezo disk 22 and the membrane 18th can be vibrated. Especially the Membrane bottom 20 then sends in the direction of arrows 26 Ultrasonic signals from, or receives them.
  • the ultrasonic sensors are in a component 28 that for example, a bumper of a motor vehicle can be fitted.
  • the Sensors each have a decoupling medium 30, 32, 34.
  • the decoupling medium 30 according to FIG. 1 is in longitudinal section Pot-shaped and not only fills the room between the membrane 18 and the housing 16, but also extends over the outside of the membrane bottom 20.
  • the decoupling medium covers the membrane bottom 20 completely.
  • the decoupling medium 32 shown in FIG. 2 is ring-shaped and covers only one Section of the outer surface of the membrane 18.
  • Der Membrane bottom 20, the area close to the membrane bottom the membrane 18 and the outer surface of the Decoupling medium 32 are here from an additional, film-like medium 36 covered.
  • the medium 36 completely covers the membrane base 20, is the Membrane 18, and in particular the sensitive membrane bottom 20, before moisture penetration and stone chips safely protected. It would also be conceivable that the medium over the section 40 of the membrane base 20 facing Housing extends.
  • the decoupling medium 34 shown in FIG. 3 extends over the entire outer surface of the membrane 18.
  • the membrane bottom 20 and the front of the Decoupling medium 34 lie in one plane and are from an additional, film-like medium 38th completely covered. This also prevents Moisture between the membrane 18 and the Decoupling medium 34 can penetrate into the sensor; In addition, the membrane 18 is protected from falling rocks.
  • the decoupling medium 30 respectively become the film-like media 36, 38 around the membrane sprayed or poured. You can also use the Membrane pulled, pulled and / or pressed.
  • the ultrasonic sensors according to the invention have the Advantage that its visible when installed Surface is uniform. This surface is also advantageously easily primable or paintable. she offers a uniform visual impression. Furthermore, especially the sensitive membrane bottom due to the uniform, additional surface protected.
  • the decoupling medium cannot turn inside out, since it can either End face, or the membrane bottom of the membrane, extends or is covered by an additional medium.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor mit einem Gehäuse, mit einer topfartig ausgebildeten Membrane, die einen Membranboden zum Senden und/oder Empfangen von Signalen aufweist und mit einem zwischen dem Gehäuse und der Membrane angeordneten Entkopplungsmedium.
Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass sich das Entkopplungsmedium über die Außenseite des Membranbodens erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor und ein Herstellungsverfahren für einen Ultraschallsensor.
Ultraschallsensoren finden insbesondere im Kraftfahrzeugbereich bei Parkhilfesystemen, Kollisionswarnsystemen, Abstandsmesssystemen und dergleichen Verwendung.
Bekannte Ultraschallsensoren umfassen ein Gehäuse, eine topfförmig ausgebildete Membrane, einen Membranboden zum Senden und/oder Empfangen von Signalen und ein zwischen dem Gehäuse und der Membrane angeordnetes Entkopplungsmedium. Derartige Ultraschallsensoren weisen den Nachteil auf, dass Feuchtigkeit in das Gehäuse des Sensors eindringen kann. Ferner ist problematisch die Lackierung des der Sendeund/oder Empfangsrichtung zugewandten Seite des Membranbodens, die in verbautem Zustand des Sensors, beispielsweise an einem Stoßfänger, sichtbar ist. Die Lackierung der Membrane, die regelmäßig aus Aluminium hergestellt ist, führt häufig zu geringen Farbabweichungen gegenüber dem in der Regel aus Kunststoff gefertigten Stoßfänger.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallsensor bereitzustellen, der den Nachteilen des Standes der Technik abhilft. Zum einen ist wünschenswert, dass ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Ultraschallsensor nicht stattfindet; zum anderen soll der Ultraschallsensor zur optischen Anpassung in das entsprechende Bauteil leicht und farbgenau lackierbar sein.
Diese Aufgabe wird mit einem Ultraschallsensor gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, dass sich das Entkopplungsmedium über die Außenseite des Membranbodens erstreckt und vorzugsweise den Membranboden vollständig abdeckt. Mit der Außenseite ist die der Sende- und/oder Empfangsrichtung zugewandte Seite des Membranbodens gemeint. Ein derartiger Ultraschallsensor hat den Vorteil, dass er im verbauten Zustand keinen Spalt zwischen der Membrane und dem Entkopplungsmedium aufweist. Folglich kann keine Flüssigkeit zwischen dem Entkopplungsmedium und der Membrane in den Sensor eindringen. Ferner ist vorteilhaft, dass das Entkopplungsmedium unproblematisch grundiert und/oder lackiert werden kann. Das Entkopplungsmedium, das in der Regel ein Kunststoff ist, weist zudem eine erhöhte Steinschlagfestigkeit auf, wodurch der empfindliche Membranboden geschützt wird. Außerdem weist das Entkopplungsmedium eine gute Oberflächengüte auf. Auch optisch hat das Vorsehen eines erfindungsgemäßen Ultraschallsensors Vorteile, da lediglich zwischen dem Gehäuse und dem Bauteil, in das der Sensor einzubauen ist, ein Übergang sichtbar ist. Zwischen dem Entkopplungsmedium und der Membrane ist kein Übergang sichtbar.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn zusätzlich das Entkopplungsmedium die Mantelfläche der Membrane wenigstens weitgehend abdeckt.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Abdeckung des Membranbodens durch das Entkopplungsmedium eine zusätzliche Entkopplung stattfindet, wodurch die Stärke des Entkopplungsmediums zwischen der Membrane und dem Gehäuse dünner als bei bekannten Sensoren ausgeführt werden kann. Hierdurch wird eine Materialeinsparung des Entkopplungsmediums erreicht.
Ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor lässt sich dadurch herstellen, dass das Entkopplungsmedium um die Membrane gespritzt oder gegossen ist. Ferner lässt sich ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor dadurch herstellen, dass das Entkopplungsmedium über die Membrane gestülpt, gezogen, gepresst und/oder geklebt wird. Die im verbauten Zustand sichtbare Stirnseite des Entkopplungsmediums kann hierbei lackierbar oder lackiert beziehungsweise grundierbar oder grundiert sein.
Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch einen Ultraschallsensor gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, dass der Membranboden und der dem Membranboden nahe gelegene Bereich des Entkopplungsmediums und/oder der Membrane von einem zusätzlichen, folienartigen Medium abgedeckt ist. Eine derartige Ausführungsform eignet sich insbesondere dann, wenn das Entkopplungsmedium schlecht lackierbar oder grundierbar ist. Das folienartige Medium deckt insbesondere den im verbauten Zustand des Sensors sichtbaren Bereich vollständig ab. Insbesondere wird der Übergang zwischen dem Entkopplungsmedium und der Membrane abgedeckt. Folglich kann keine Feuchtigkeit zwischen der Membrane und dem Entkopplungsmedium in den Sensor eindringen. Das folienartige Medium kann sich auch wenigstens abschnittsweise über den dem Membranboden zugewandten Abschnitt des Gehäuses erstrecken. Dann kann hohe Feuchtigkeit zwischen Entkopplungsmedium und Gehäuse in den Sensor eindringen. Das folienartige Medium weist außerdem vorteilhafterweise eine erhöhte Schlagfestigkeit auf, wodurch der Membranboden zusätzlich vor Steinschlag geschützt wird. Es ist nur ein optischer Übergang zwischen dem Bauteil, in das der Ultraschallsensor verbaut wird, und dem Sensor vorhanden.
Ein vorteilhafter Ultraschallsensor zeichnet sich dadurch aus, dass der Boden und die Stirnseite des Entkopplungsmediums wenigstens weitgehend in einer Ebene liegen, wobei wenigstens der Membranboden und die Stirnseite des Entkopplungsmediums von dem Medium abgedeckt sind.
Andererseits ist denkbar, dass das folienartige Medium wenigstens weitgehend die Mantelfläche des Entkopplungsmediums, gegebenenfalls auch die Mantelfläche der Membrane, und die Stirnfläche der Membrane abdeckt.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1
eine erste Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2
eine zweite Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 3
eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren sind drei verschieden ausgebildete Ultraschallsensoren 10, 12, 14 im Längsschnitt dargestellt. Sämtliche Ultraschallsensoren weisen einen Gehäuseabschnitt 16, eine topfförmige Membrane 18 mit einem Membranboden 20 und eine auf der Innenseite des Membranbodens 20 angeordnete Pieozoscheibe 22 auf. Die Piezoscheibe ist über zwei Litzen 24 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden, über die die Piezoscheibe 22 und die Membrane 18 in Schwingung versetzt werden können. Insbesondere der Membranboden 20 sendet dann in Richtung der Pfeile 26 Ultraschallsignale aus, beziehungsweise empfängt sie.
Die Ultraschallsensoren sind in ein Bauteil 28, das beispielsweise ein Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges sein kann, eingepasst.
Zwischen dem Gehäuse 16 und der Membrane 18 weisen die Sensoren jeweils ein Entkopplungsmedium 30, 32, 34 auf.
Das Entkopplungsmedium 30 gemäß Figur 1 ist im Längsschnitt topfförmig ausgebildet und füllt nicht nur den Raum zwischen der Membrane 18 und dem Gehäuse 16 aus, sondern erstreckt sich auch über die Außenseite des Membranbodens 20. Das Entkopplungsmedium deckt dabei den Membranboden 20 vollständig ab.
Das in der Figur 2 dargestellte Entkopplungsmedium 32 ist ringförmig ausgebildet und bedeckt lediglich einen Abschnitt der Mantelfläche der Membrane 18. Der Membranboden 20, der dem Membranboden nahe gelegene Bereich der Membrane 18 und die Mantelfläche des Entkopplungsmediums 32 sind hierbei von einem zusätzlichen, folienartigen Medium 36 abgedeckt. Dadurch, dass das Medium 36 den Membranboden 20 vollständig abdeckt, ist die Membrane 18, und insbesondere der empfindliche Membranboden 20, vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und vor Steinschlag sicher geschützt. Denkbar wäre auch, dass sich das Medium über den dem Membranboden 20 zugewandten Abschnitt 40 des Gehäuses erstreckt.
Das in der Figur 3 dargestellte Entkopplungsmedium 34 erstreckt sich über die gesamte Mantelfläche der Membrane 18. Der Membranboden 20 und die Stirnseite des Entkopplungsmediums 34 liegen hierbei in einer Ebene und werden von einem zusätzlichen, folienartigen Medium 38 vollständig abgedeckt. Auch hierdurch wird verhindert, dass Feuchtigkeit zwischen der Membrane 18 und dem Entkopplungsmedium 34 in den Sensor eindringen kann; außerdem wird die Membrane 18 vor Steinschlag geschützt.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren 10, 12, 14 wird das Entkopplungsmedium 30 beziehungsweise werden die folienartigen Medien 36, 38 um die Membrane gespritzt oder gegossen. Außerdem können sie über die Membrane gestülpt, gezogen und/oder gepresst sein.
Die erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren haben den Vorteil, dass ihre im verbauten Zustand sichtbare Oberfläche einheitlich ist. Diese Oberfläche ist außerdem vorteilhafterweise leicht grundierbar oder lackierbar. Sie bietet einen einheitlichen optischen Eindruck. Ferner wird insbesondere der empfindliche Membranboden durch die einheitliche, zusätzliche Oberfläche geschützt.
Ferner vorteilhaft ist, dass bei der Montage des Sensors an dem entsprechenden Bauteil sich das Entkopplungsmedium nicht umstülpen kann, da es sich entweder auch über die Stirnfläche, beziehungsweise den Membranboden der Membrane, erstreckt oder von einem zusätzlichen Medium abgedeckt ist.

Claims (16)

  1. Ultraschallsensor (10) mit einem Gehäuse (16), mit einer topfartig ausgebildeten Membrane (18), die einen Membranboden (20) zum Senden und/oder Empfangen von Signalen aufweist, und mit einem zwischen dem Gehäuse (16) und der Membrane (18) angeordneten Entkopplungsmedium (30), dadurch gekennzeichnet, dass sich das Entkopplungsmedium (30) über die Außenseite des Membranbodens (20) erstreckt.
  2. Ultraschallsensor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) den Membranboden (20) vollständig abdeckt.
  3. Ultraschallsensor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (20) die Mantelfläche der Membrane (18) und den Membranboden (20) wenigstens weitgehend umhüllt.
  4. Ultraschallsensor (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) um die Membrane (18) gespritzt oder gegossen ist.
  5. Ultraschallsensor (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) über die Membrane (18) gestülpt, gezogen, gepresst und/oder geklebt ist.
  6. Ultraschallsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) lackiert, grundiert oder lackierbar, grundierbar ist.
  7. Ultraschallsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Entkopplungsmediums (30) im Bereich des Membranbodens kleiner ist als im Bereich des Gehäuses.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) über die Membrane (18) gestülpt, gezogen, gepresst und/oder geklebt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) um die Membrane (18) gespritzt oder gegossen wird.
  10. Ultraschallsensor (12, 14) mit einem Gehäuse (16), mit einer topfartig ausgebildeten Membrane (18), die einen Membranboden (20) zum Senden und/oder Empfangen von Signalen aufweist, und mit einem zwischen dem Gehäuse (16) und der Membrane (18) angeordneten Entkopplungsmedium (32, 34), dadurch gekennzeichnet, dass der Membranboden (20) und der dem Membranboden (20) nahe gelegene Bereich des Entkopplungsmediums (32, 34) und/oder der Membrane (18) von einem zusätzlichen, folienartigen Medium (36, 38) abgedeckt ist.
  11. Ultraschallsensor (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranboden (20) und die Stirnseite des Entkopplungsmediums (34) wenigstens weitgehend in einer Ebene liegen, wobei wenigstens der Membranboden (20) und die Stirnseite des Entkopplungsmediums (34) von dem Medium (38) abgedeckt sind.
  12. Ultraschallsensor (14, 16) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) um die Membrane (20) gespritzt oder gegossen ist.
  13. Ultraschallsensor (14, 16) nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) über die Membrane (20) gestülpt, gezogen, gepresst und/oder geklebt ist.
  14. Ultraschallsensor (14, 16) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) lackiert, grundiert oder lackierbar, grundierbar ist.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (14, 16) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) über die Membrane (18) gestülpt, gezogen und/oder gepresst wird.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (14, 16) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) um die Membrane (18) gespritzt oder gegossen wird.
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