EP4373715A1 - Entkopplungselement für einen ultraschallsensor - Google Patents

Entkopplungselement für einen ultraschallsensor

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Publication number
EP4373715A1
EP4373715A1 EP22741311.9A EP22741311A EP4373715A1 EP 4373715 A1 EP4373715 A1 EP 4373715A1 EP 22741311 A EP22741311 A EP 22741311A EP 4373715 A1 EP4373715 A1 EP 4373715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylindrical
hollow
decoupling
decoupling element
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22741311.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Eidel
Stefan Triebl
Paul Bou-Saleh
Nicolas BELLAIZE
Fabian Haag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP4373715A1 publication Critical patent/EP4373715A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings
    • G—PHYSICS
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2015/937—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details
    • G01S2015/938—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details in the bumper area

Definitions

  • the present invention relates to a decoupling element for an ultrasonic sensor, which can be attached to a flat component for a vehicle that has a recess. Furthermore, the invention relates to an ultrasonic sensor with the decoupling element, an arrangement with the ultrasonic sensor and the planar component, and a motor vehicle with such an arrangement.
  • Ultrasonic sensors are used in vehicles in order to use transmitted ultrasonic pulses and received echo ultrasonic pulses to acquire information about the surroundings of a vehicle and to transmit information about the surroundings of the vehicle to a parking assistance system, a driver assistance system or the like.
  • FIG. 2 shows a known arrangement 100 with an ultrasonic sensor 1 which is attached to a flat component 6 .
  • Ultrasonic sensor 1 has a sensor housing 2 and a membrane pot 3 protruding from it, which has a cylindrical wall 4 that carries a membrane 5, which is used to send and receive the ultrasonic pulses into and out of an environment 9 of a vehicle (50 in Fig. 1).
  • the diaphragm pot 3 is inserted with an axial end portion (portion at the end along an axis A) into a recess 7 in the planar component 6, such as a bumper, of the vehicle (50 in Fig. 1).
  • a known, hollow-cylindrical decoupling ring 108 is provided, which encloses the cylindrical wall 4 of the membrane pot 3 and together with it is inserted into the recess 7.
  • the decoupling ring 108 also has the function of protecting the diaphragm pot 3 from moisture and the ingress of water. Ultrasonic sensor 101 is pressed against flat component 6 and thus into cutout 7 with a predefined contact pressure.
  • An outer surface of the decoupling ring 108 is conical so that a holding force is exerted on the decoupling ring 108 at a point 11 where the decoupling ring 108 and an edge of the planar component 6 are in contact.
  • the holding force has a radial component, which acts inward in the radial direction r and fixes the diaphragm cup 3 with the decoupling ring 108 in the recess 7, and an axial component, which presses the decoupling ring 108 against the sensor housing 2 in the axial direction a.
  • the axial component of the holding force is low, in particular significantly lower than the radial component.
  • EP 2616836 B1 proposes an arrangement that is shown schematically in FIG.
  • a decoupling element 208 has a plurality of spacer elements 213 arranged further outward in the radial direction than the recess. tops 214 of the support elements 213 of the decoupling element 208 form a support plateau for the flat component 6.
  • the flat component 6 can also exert a holding force with a large force component in the axial direction, which presses the decoupling element 8 against the sensor housing 2 if due to Out-of-roundness of the recess 7 and the like, there is no close contact between a hollow-cylindrical section 215 of the decoupling element 208 and the flat component 6 . It can thus be avoided in principle that the decoupling element 208 is pressed upwards in the axial direction in FIG. 3 and that a gap forms at the base point 12 in which water collects and ice bridges can form.
  • an axial dimension of the spacer element 213, a thickness in the axial direction of the flat component 6 and an installation position of the sensor housing 2 must be matched to one another comparatively precisely.
  • a thickness 6 of the planar component can be different in vehicles of different models and also in different positions of one and the same vehicle model.
  • decoupling element 208 If the same type of decoupling element 208 is used for flat components 6 with different thicknesses and the pressing always takes place in such a way that the membrane 5 and the outer surface of the flat components 6 are flush, then this varies in the axial direction on the spacer element 213 exerted contact pressure according to a force-displacement eg curve of the spacer element 214.
  • the decoupling element 208 has a certain flexibility, the required contact pressure can, in particular in the case of particularly thick, planar components 6, in order to flush the membrane 5 with the outside to achieve the flat component 6, become prohibitively high and make assembly more difficult or impossible.
  • the spacer element 213 At high pressures, which occur with thick, flat components 6, there is also the risk that the spacer element 213 will be crushed and tilt outwards.
  • the decoupling element 208 can in turn be pushed upwards and a gap arise at the base 11 in which water can collect and ice bridges can form.
  • the object of the present invention is to create an improved decoupling element.
  • a decoupling element is proposed to achieve the object, which is a decoupling element for an ultrasonic sensor that can be attached to a flat component for a vehicle that has a recess and that has a cylindrical ultra that can be inserted into the recess - has a sound transceiver element.
  • the proposed decoupling element has: a hollow-cylindrical element for enclosing the cylindrical ultrasonic transceiver element of the ultrasonic sensor; and a plurality of support ribs arranged in the radial direction outside of the hollow-cylindrical element and spaced apart from one another in a circumferential direction of the hollow-cylindrical element for supporting the decoupling element on a region of the planar component outside the recess when the cylindrical ultrasonic transceiver element with the hollow-cylindrical element surrounding it with an end section on an axial end is inserted into the recess.
  • a respective support rib has, in an axial section of the decoupling element, an archway shape which is open in the axial direction towards another axial end of the hollow-cylindrical element.
  • the support ribs have an archway shape in axial section.
  • the archway shape can be described in particular as an archway shape open or hollow on one side or as a rib shape open on one side or hollow.
  • the open or hollow support ribs can advantageously be compressed more easily than solid (ie not open and not hollow, for example with a convex cross section) support ribs and can therefore be used flexibly with a wider range of flat components of different thicknesses, ie , they have a more favorable force-displacement curve.
  • the proposed decoupling element is used with a first flat component in which an axial dimension of the support ribs, a thickness in the axial direction of the flat component and an installation position of the ultrasonic sensor are precisely matched to one another, the arched support ribs offer high stability and the flat element resist force exerted on the support ribs, so that the decoupling element is fixed and pressed against the sensor housing.
  • the proposed decoupling element is used with a second flat component which is thicker, in particular by a factor of 1.5 to 1.6 thicker than the first flat component, the hollow support ribs can be compressed and compressed without a prohibitive high contact pressure is required. In this case, too, the ring remains pressed against the sensor housing and does not tilt radially outwards.
  • the assembly can be carried out more easily.
  • the arched shape can also advantageously counteract a tipping away of the support rib to the outside. With a high contact pressure, the archway shape is advantageously compressed or pressed axially against the sensor housing and radially inward against the ultrasonic transceiver element. It can thus be prevented that the decoupling element is pressed axially upwards or outwards and that water accumulations and bridges of ice form between the decoupling element, the sensor housing and the ultrasonic transceiver element and possibly ice up.
  • Decoupling element is to be understood in particular as an element which a) has the ability to counteract the transmission of vibrations from the planar component of the vehicle body to a membrane of the ultrasonic transceiver element, and b) has the ability to protect the ultrasonic transceiver element from moisture and water to protect.
  • the flat component can be, for example, a body panel, a bumper or an interior paneling of the vehicle.
  • a “cylindrical shape” is to be understood as meaning any geometric shape that is formed by two end faces that are geometrically similar to one another and a lateral surface connecting the end faces.
  • the two end faces can preferably be congruent to one another.
  • the two end faces can preferably be converted into one another by displacement.
  • the faces can be circles or ellipses.
  • the cylindrical shape can be mirror-symmetrical along at least two axial cut surfaces.
  • the cylindrical shape can be rotationally symmetrical or approximately rotationally symmetrical about its axis.
  • An "axis" of the "cylindrical shape” which defines the "axial direction” is to be understood as meaning that axis which connects the geometric centers of the end faces with one another.
  • cylindrical-shaped ultrasonic transceiver element an ultrasonic transceiver element whose outer surfaces form a generally cylindrical shape.
  • the ultrasonic transceiver element can be a so-called membrane pot, for example.
  • hollow cylindrical element is meant an element that encloses a free space that is generally cylindrical in shape.
  • the decoupling element with the hollow-cylindrical element can be a so-called decoupling ring, for example.
  • cylindrical shape is to be understood as meaning that deviations from the strictly geometric cylindrical shape, such as grooves, grooves, ridges, ribs and the like on the lateral surface, an inclined position of the lateral surface by up to 10°, preferably up to 5° (so that in the geometrically strict sense there is a cone shape and not a cylinder shape) and the like should also come under the term “cylindrical shape”.
  • An "axial end” is to be understood in particular as an end in the direction of the axis of the cylinder shape.
  • An “axial section” is to be understood in particular as a section through the cylinder shape which contains the axis of the cylinder shape (cf. axis A in FIGS. 2 to 4).
  • the “one axial end” in a state in which the decoupling element is attached to the ultrasonic sensor, with the hollow-cylindrical element of the decoupling element enclosing the cylindrical ultrasonic transceiver element, is to be understood as that end of the cylindrical ultrasonic transceiver element and of the hollow-cylindrical element of the decoupling element , on which a diaphragm of the ultrasonic transmitter-receiver element is located for transmitting and receiving ultrasonic waves.
  • the “other axial end” is to be understood as meaning the end in the axial direction opposite the one axial end.
  • a side where "one axial end” is located is also referred to as “top”, and a side where “other axial end” is located is also referred to as “bottom”.
  • “top” and “bottom” refer to an imaginary direction of the axis of the cylinder shape, with that axial end in the direction of which ultrasonic waves are emitted being referred to as the "top” end and the opposite end as the “bottom” end .
  • the designations “above” and “below” expressly do not refer to an installation situation in the vehicle.
  • the ultrasonic sensor with the decoupling element and the flat component can be mounted in any orientation in the vehicle.
  • an "archway shape” can be understood to mean any free form in the general shape of an archway.
  • an "archway shape” can be understood as a shape formed by two limbs, which at one end face the other, lower axial end Side of the archway shape are spaced apart and converge on a one, upper axial end facing side of the archway shape.
  • the legs can be straight, curved, or straight in sections and curved in sections. A radius of curvature need not be constant.
  • the archway shape does not have to be mirror-symmetrical. Examples of an archway shape include an inverted "U” shape and an inverted "V" shape.
  • the archway shape slopes inward in the radial direction.
  • an uppermost point in the axial direction of the archway shape is located more inside in the radial direction orthogonal to the axial direction than a midpoint of a distance between the two legs of the archway shape at the lower end of the archway shape.
  • a radially inner leg of the archway shape can be shorter than a radially outer leg of the archway shape.
  • the arched support rib is prevented even more effectively from tipping outwards under high pressures. Rather, it is advantageously favored that the arched support rib, which is inclined inwards, buckles inwards if it gives way. This reliably prevents a free space in which water can collect at a base point where the outside of the ultrasonic transceiver element, the top of the sensor housing and the underside of the inner leg of the arched support rib meet.
  • each of two legs of the archway shape is at least twice as long as an inside distance between the legs at the open side of the archway shape.
  • an archway shape with long, slender legs which has a particularly favorable force-displacement curve.
  • one end of a radially inner leg of the archway shape in the axial direction on the open side of the archway shape in the axial direction is flush with the other axial end of the hollow-cylindrical element and is connected to the hollow-cylindrical element.
  • the radially outer leg of the archway shape can preferably have a free end which is in particular not connected to any other element.
  • Such an embodiment advantageously further favors the fact that the support rib tilts inwards and not outwards when exposed to high pressures, and accordingly ensures additional compaction at a base point at which the cylindrical ultrasonic transceiver element, the cylindrical support rib and a top side of the sensor housing meet.
  • connection can also be in one piece, which means that the support ribs and the hollow-cylindrical element are formed as one part by archetypes without joining.
  • a radially inward-pointing outside of the radially inner leg of the archway shape can directly adjoin a radially outward-pointing outside of the hollow-cylindrical element.
  • a distance can also be provided between the radially inward-pointing outside of the radially inner leg and the radially outward-pointing outside of the hollow-cylindrical element and the hollow-cylindrical element extending web is bridged.
  • each of the support ribs extends in the circumferential direction of the hollow-cylindrical element over an angular range of 30° to 60°, preferably 40° to 50°, particularly preferably 50°.
  • a respective support rib extends over the specified angular range in the circumferential direction of the hollow-cylindrical element, it can have sufficient rigidity, despite its hollow or archway shape open on one side, to stably withstand the applied contact pressure and not tilt away outwards , but rather be pressed firmly against a base point where the outside of the ultrasonic transceiver element, the top of the sensor housing and the underside of the inner leg of the archway-shaped support rib meet, so that water does not collect at this point and freeze or the ring can push up.
  • a number of the support ribs, which are formed spaced apart from one another around the circumferential direction of the hollow-cylindrical element, can preferably be four or five; in this case, there is advantageously enough free space between the support ribs for water that has penetrated to drain off.
  • the decoupling element is designed in one piece.
  • One-piece formation is to be understood in particular as formation by primary forms in one work step.
  • a one-piece decoupling element can have particularly advantageous acoustic properties.
  • At least the support ribs are made of a material with a hardness of 20 to 60 Shore A, preferably 30 to 50 Shore A, particularly preferably 40 Shore A.
  • the entire decoupling element can also be made of the material with one of the hardnesses mentioned.
  • the hardnesses mentioned are suitable for preventing the transmission of vibrations from the flat component to the ultrasonic transceiver element of the ultrasonic sensor that can be inserted into the hollow-cylindrical element of the decoupling element.
  • this hardness is suitable for achieving a suitable rigidity in the area of the support ribs, with which the support ribs stably withstand the contact pressure exerted, do not tilt outwards, but rather can be pressed firmly against a base point on which the outside of the ultrasonic transceiver element, the top of the sensor housing and the underside of the inside leg of the archway support rib meet so that water cannot collect at this point and freeze or push the ring up.
  • the decoupling element is made of a flexible material, preferably a polymer, particularly preferably a silicone.
  • the silicone is a liquid processed crosslinked silicone. This offers good resistance at the temperatures of -40 °C to +80 °C to be expected when operating a vehicle.
  • an ultrasonic sensor which has a cylindrical ultrasonic transceiver element and the proposed decoupling element, with the hollow cylindrical element of the decoupling element enclosing the cylindrical ultrasonic transceiver element.
  • an arrangement is proposed with a planar component for a vehicle that has a cutout and the ultrasonic sensor of the second aspect, which is attached to the planar component.
  • the cylindrical ultrasonic transceiver element is connected to the hollow cylindrical one enclosing it Inserted element of the decoupling element with the end portion at one axial end in the recess, and the decoupling element is supported on an area of an inner side of the planar component outside the recess.
  • an axial end of the cylindrical ultrasonic transceiver element and of the hollow-cylindrical element of the decoupling element that encloses it is flush with an outside of the planar component.
  • a flush surface can advantageously be provided, for example, on the outside of the vehicle body. This is not only aesthetically advantageous, but also offers the technical advantage that damage to and soiling of the ultrasonic transceiver element are avoided in the best possible way.
  • the planar component is an outer peripheral surface of the vehicle, the outside of the planar component is a vehicle outside, and the inside of the planar component is a vehicle inside.
  • the ultrasonic sensor can be used to acquire information about an environment of the vehicle.
  • the planar component is an interior lining of the vehicle, the outside of the planar component is a vehicle interior, and the inside of the planar component is a vehicle exterior.
  • the ultrasonic sensor can also be installed on an interior paneling of the vehicle and can provide information about the interior of the vehicle, for example about the number of occupants in a passenger compartment.
  • the ultrasonic sensor with the decoupling element is pressed into the recess of the planar component under a predefined contact pressure.
  • the contact pressure advantageously ensures that the decoupling element is seated securely on a surface of the sensor housing via the counterforce acting on the support rib from the planar component.
  • the hollow-cylindrical element of the decoupling element is fitted undersized on the cylindrical ultrasonic transceiver element.
  • the hollow-cylindrical element of the decoupling element can be held on the cylindrical ultrasonic transmitter-receiver element by a clamping force acting radially inward. In this way, the ingress of water between the hollow-cylindrical element and the cylindrical ultrasonic transceiver element can be counteracted.
  • a vehicle with at least one arrangement of the third aspect or one of the embodiments of the third aspect is proposed.
  • FIG. 1 shows a front view of a vehicle
  • FIG. 2 shows a sectional view of a known arrangement with a flat component and an ultrasonic sensor which has a known decoupling element
  • FIG. 3 shows a sectional view of a further known arrangement with a flat component and an ultrasonic sensor which has a known decoupling element
  • FIG. 4 shows a sectional view of an arrangement with a planar component and an ultrasonic sensor with a decoupling element according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a sectional view of an arrangement with a planar component and an ultrasonic sensor with a decoupling element according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a sectional view of an arrangement with a further flat component and an ultrasonic sensor with a decoupling element according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 7 shows a true-to-scale top view of a decoupling element according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows a true-to-scale axial section BB through the decoupling element of the third exemplary embodiment from FIG. Elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols in the figures, unless otherwise stated.
  • FIG. 1 shows a front view of a vehicle according to a first embodiment, which is a passenger car 50 .
  • the passenger car 50 has a front bumper, which is an example of a planar component 6 .
  • An ultrasonic sensor 1 according to the first exemplary embodiment is fitted in a recess 7 on the front bumper 6, with an arrangement 10 according to the first exemplary embodiment shown in FIG. 3 and described in more detail below being used.
  • FIG. 2 and FIG. 3 show known arrangements 100, 200 for attaching an ultrasonic sensor 1 to the front bumper 6, which have already been discussed in the introductory part.
  • the ultrasonic sensor 1 has a sensor housing 2 and a membrane pot 3 protruding from it, which is an example of an ultrasonic transmitter-receiver element.
  • the membrane pot 3 has a cylindrical wall 4 which carries a membrane 5 .
  • the membrane 5 serves to transmit and receive ultrasonic pulses into and out of an environment 9 of the vehicle (50 in FIG. 1).
  • the diaphragm can 3 is inserted into a recess 7 in the bumper 6 with an upper axial end portion (portion at the end along an axis A).
  • the decoupling ring 8 is provided, which is an example of a decoupling element 8 .
  • the decoupling ring 8 has a hollow-cylindrical element 15 and a plurality of support ribs 13 arranged outside of the hollow-cylindrical element 15 in the radial direction. Although this cannot be seen in FIG. 4 , the plurality of support ribs 13 are spaced apart from one another in the circumferential direction of the hollow-cylindrical element 15 .
  • the uppermost points 14 of the support ribs 13 form a support plateau for the front bumper 6 .
  • the ultrasonic sensor 1 is inserted or pressed with a section at its axially upper end into the recess 7 of the front bumper 6 under a predefined contact pressure in such a way that the membrane 5 and an outside of the front bumper 6 are flush, as in Fig. 4 shown.
  • the decoupling ring 8 is supported by means of the support ribs 13 on an area of a lower outer surface of the front bumper 6 in FIG.
  • the lower surface of the front bumper 6 exerts a holding force in the axial direction downwards on the uppermost point 14 of the respective support rib 13, which presses the decoupling ring 8 against the sensor housing 2 of the ultrasonic sensor 1 in the axial direction.
  • This holding force can advantageously prevent water, which can penetrate between the bumper and the hollow-cylindrical element 15 or between the hollow-cylindrical element 15 and the membrane pot 3 when cleaning with a high-pressure cleaner, from pushing the decoupling ring 8 upwards in the axial direction out of the Recess 7 can push out. It can thus be avoided that water can collect and possibly ice up under the decoupling ring 8, and in particular at the base 12, at which the decoupling ring 8, the diaphragm pot 3 and the sensor housing 2 meet.
  • the respective support rib 13 has an archway shape in the axial section shown in FIG.
  • the archway shape is formed by a bent inner leg 16 and a bent outer leg 17 .
  • the Legs 16 and 17 of the archway form are open in the axial direction towards a lower axial end and converge towards the upper axial end at a top point 14 . Accordingly, the arched shape of the support rib 13 spans a cavity 18.
  • Supporting rib 13 which is designed in the shape of an arch in this way, has in particular high structural stability, so that supporting rib 13 can withstand the holding force exerted by front bumper 6 and decoupling ring 8 is pressed and held stably in the axial direction against sensor housing 2.
  • a planar component 6 thicker in the axial direction is used instead of the front bumper 6 , an increased force from the planar component 6 acts on the supporting rib 13 in the form of an arch when the ultrasonic sensor 2 is attached to the planar component.
  • the hollow arched support rib 13 with the slender legs 16 and 17 can absorb and cushion this increased force without the contact pressure increasing excessively.
  • the arched shape of the support rib 13 also promotes that the support rib 13 is compressed in the axial direction downwards in this case and does not tilt away radially to the outside.
  • the radially inner leg 16 is flush with the lower axial end of the hollow-cylindrical element 15 in the axial direction on the open side of the archway shape and is connected to the hollow-cylindrical element 15 .
  • the axial end of the radially outer leg 17 is a free end.
  • FIGS. 5 and 6 show sectional views of an arrangement 10 with a planar component 6 and an ultrasonic sensor 2 with a decoupling element 8 according to a second exemplary embodiment. Elements that are the same or have the same function have the same reference symbols as in the first exemplary embodiment and only the differences are described.
  • FIGS. 5 and 6 show a section of a holder 19 which holds the sensor housing 2 in position.
  • the holder 19 can be arranged in such a way that it limits a movement of the second leg 17 of the archway shape of the support rib 13 in the radial direction outwards.
  • the respective support rib 13 has an archway shape which is inclined inwards in the radial direction. That is, an uppermost point 14 of the archway shape is located further inward in the radial direction r than a middle position 21 between the radially outer leg 17 and the radially inner leg 18 at the axially lower, open side of the archway shape.
  • the support rib 14 has a stable archway shape, which derives the force acting on the uppermost point 14 from the front bumper 6 via its two legs 16 and 17 and in this way ensures that the Decoupling ring 8 is pressed in the axial direction against the sensor housing 2 and at the base 12 there is no gap that could provide a point of attack for pressurized water.
  • the installation situation shown in FIG. 6 results. Due to the thicker, flat component 66, a contact pressure increases and the radially inner leg 16 collapses. However, the support rib 13 does not tilt outwards, but is squeezed together in the space delimited by the flat component 66 , the sensor housing 2 , the diaphragm pot 3 and the holder 19 .
  • the decoupling ring 8 is also pressed into the corner formed by the membrane pot 3 and the sensor housing 2 at the base 12, and it can be effectively avoided that a penetrating from the outside 9 gender water jet of a high-pressure cleaner or the like the decoupling ring 9 pushes out in the axial direction through the recess 7 upwards.
  • FIG. 7 shows a plan view of the decoupling ring 8 of the third exemplary embodiment from a direction designated as “up” in FIGS. 4 to 6. This means that the axis A of the hollow-cylindrical element 15 runs out of the plane of the drawing in FIG.
  • FIG. 8 shows a side view of the decoupling ring of FIG. 8.
  • the support ribs 13 each have an archway shape that is open to a lower end in the axial direction a.
  • FIG. 9 shows section BB from FIG. 7.
  • the arched shape of the support rib 13 of the decoupling ring 8 of the third exemplary embodiment is also inclined inwards; a top point 14 of the archway shape is located further inward in the radial direction than a middle position 21 between the two legs 16, 17 at the axially lower, open end of the archway shape.
  • the hollow-cylindrical element 15 has a production-related indentation 22 on its inner peripheral surface. It should be noted that the membrane pot can have a ridge that fits the indentation 22 at the axial height of the indentation 22 .
  • the hollow-cylindrical element 15 of the decoupling ring 8 has an inner diameter of 15 mm and an outer diameter of 17.32 mm, and the decoupling ring 8 including the support ribs 14 has an outer diameter of 21.7 mm.
  • the inner height h1 of the archway shape of the support rib 13 is 2.42 mm, for example.
  • the height h2 of the hollow-cylindrical element is 5 mm, for example.
  • the inner distance between the radially inner leg 16 and the radially outer leg 17 at the lower, open end of the archway shape of the support rib 13 is 0.91 mm, for example, and the width of the radially outer leg is 0.36 mm, for example.
  • the decoupling ring 8 in FIGS. 7-9 was formed in one piece by liquid processing of crosslinked silicone and has a Shore A hardness of 40.
  • a decoupling ring 8 produced in this way can be used in an installation situation in which, as shown in FIGS. 4 to 6, a membrane 5 of a cylindrical membrane pot 3 is arranged essentially flush with an outer surface of a flat component 6 With contact pressures that are acceptable in practice and without compromising the sealing function of the decoupling ring 8, in particular at the foot point 12, it can be used with flat components 6 whose thickness in the axial direction a is in a range from 2.5 mm to 4 mm.
  • the proposed decoupling ring 8 from FIGS. 7 to 9 thus has a more advantageous force-displacement curve than the decoupling ring 208 from the prior art.
  • the decoupling ring need not be made of silicone.
  • it can also be made of another rubber-like material, such as TPE.
  • an inner diameter of the hollow-cylindrical element 15 of the decoupling ring when the decoupling ring 8 is in a relaxed state, for example before it is mounted on the ultrasonic sensor 1 can preferably be smaller than an outer diameter of the diaphragm pot 3 of the ultrasonic sensor 1, so that the decoupling ring 8 is undersized on the diaphragm pot 3.
  • a front bumper 6 was given as an example for the flat component 6 .
  • the planar component 6 can also be a bumper patch, a side molding or any other outer peripheral surface of a vehicle 50 .
  • the inside of the planar component is a vehicle inside, and the ultrasonic sensor 1 captures information about an environment 9 of the vehicle 50.
  • the ultrasonic sensor 1 can also capture information about a vehicle interior.
  • the outside of the flat component 6 is a vehicle interior, and the flat component 6 is any element of an interior paneling of the vehicle 50.
  • a passenger car was illustrated purely by way of example as the vehicle 50 .
  • the proposed ultrasonic sensor, the proposed arrangement and the proposed decoupling element are also used in other moving or movable objects that have a driver assistance system, a parking assistance system and/or a system for partially or fully autonomous driving, such as trucks, forklifts, robots, and the like.

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Abstract

Bereitgestellt wird ein Entkopplungselement (8) für einen an einem flächigen, eine Aussparung (7) aufweisenden Bauelement (6) für ein Fahrzeug (5) anbringbaren Ultraschallsensor (1), der ein zylinderförmiges in die Aussparung (7) einführbares Ultraschallsendeempfängerelement (3) aufweist. Das Entkopplungselement (8) weist auf: ein hohlzylinderförmiges Element (15) zum Umschließen des zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelements (3) des Ultraschallsensors (1); und mehrere in radialer Richtung außerhalb des hohlzylinderförmigen Elements (15) angeordnete und in Umfangsrichtung des hohlzylinderförmigen Elements (15) zueinander beabstandete Abstützrippen (13) zum Abstützen des Entkopplungselements (8) an einem Bereich des flächigen Bauelements (6) außerhalb der Aussparung (7), wenn das zylinderförmige Ultraschallsendeempfängerelement (3) mit dem dieses umschließenden hohlzylinderförmigen Element (15) mit einem axialen Endabschnitt in die Aussparung (7) eingeführt ist. Eine jeweilige Abstützrippe (13) weist in einem Axialschnitt des Entkopplungselements (8) eine Torbogenform auf, die in axialer Richtung zu einem anderen axialen Ende des hohlzylinderförmigen Elements (15) hin offen ist.

Description

ENTKOPPLUNGSELEMENT FÜR EINEN ULTRASCHALLSENSOR
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entkopplungselement für einen Ultraschallsensor, der an einem flächigen und eine Aussparung aufweisenden Bauelement für ein Fahrzeug an- bringbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Ultraschallsensor mit dem Entkopp- lungselement, eine Anordnung mit dem Ultraschallsensor und dem flächigen Bauelement sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Anordnung.
Ultraschallsensoren werden in Fahrzeugen eingesetzt, um anhand ausgesendeter Ultra- schallimpulse und empfangener Echo-Ultraschallimpulse Informationen über die Umgebung eines Fahrzeugs zu erfassen und Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs an ein Parkassistenzsystem, ein Fahrassistenzsystem oder dergleichen zu übermitteln.
Fig. 2 zeigt eine bekannte Anordnung 100 mit einem Ultraschallsensor 1 , der an einem flä- chigen Bauelement 6 angebracht ist. Der Ultraschallsensor 1 weist ein Sensorgehäuse 2 und einen aus diesem hervorstehenden Membrantopf 3 auf, welcher eine zylinderförmige Wan- dung 4 aufweist, die eine Membran 5 trägt, welche zum Senden und Empfangen der Ultra- schallimpulse in eine bzw. aus einer Umgebung 9 eines Fahrzeugs (50 in Fig. 1) dient. Der Membrantopf 3 ist mit einem axialen Endabschnitt (Abschnitt am Ende entlang einer Achse A) in eine Aussparung 7 in dem flächigen Bauelement 6, wie etwa einem Stoßfänger, des Fahrzeugs (50 in Fig. 1) eingeführt.
Um zu verhindern, dass Schwingungen von der Fahrzeugkarosserie über das flächige Bau- element 6 auf die Membran 5 des Membrantopfs 3 übertragen werden, ist ein bekannter, hohlzylinderförmiger Entkopplungsring 108 bereitgestellt, welcher die zylinderförmige Wan- dung 4 des Membrantopfs 3 umschließt und gemeinsam mit diesem in die Aussparung 7 eingeführt ist. Der Entkopplungsring 108 hat neben der Schwingungsentkopplung auch die Funktion, den Membrantopf 3 vor Feuchtigkeit und dem Eindringen von Wasser zu schützen. Der Ultraschallsensor 101 ist mit einem vordefinierten Anpressdruck gegen das flächige Bauelement 6 und damit in die Aussparung 7 eingepresst. Eine äußere Oberfläche des Ent- kopplungsrings108 ist kegelförmig, so dass sich an einem Punkt 11, an dem der Entkopp- lungsring 108 und ein Rand des flächigen Bauelements 6 in Kontakt sind, eine Haltekraft auf den Entkopplungsring 108 ausgeübt wird. Die Haltekraft weist eine radiale Komponente auf, die in radialer Richtung r nach innen wirkt und den Membrantopf 3 mit dem Entkopplungsring 108 in der Aussparung 7 fixiert, und eine axiale Komponente, welche den Entkopplungsring 108 in axialer Richtung a gegen das Sensorgehäuse 2 drückt. Die axiale Komponente der Haltekraft ist jedoch gering, insbesondere deutlich geringer als die radiale Komponente. Zu- dem kann bei fertigungsbedingten Abweichungen der Aussparung 7 von ihrer Sollform auch an einigen Punkten 11 entlang einer Umfangsrichtung kein Kontakt zwischen dem Entkopp- lungsring 108 und dem flächigem Bauelement 6 bestehen und demgemäß keine Haltekraft ausgeübt werden.
Man hat erkannt, dass bei der Anordnung 100 aus Fig. 2, beispielsweise beim Waschen des Fahrzeugs mit einem Hochdruckreiniger, Wasser zwischen Entkopplungsring 108 und Membrantopf 3 und/oder zwischen Entkopplungsring 108 und flächigem Bauelement 6 ein- dringen kann. Da die in axialer Richtung ausgeübte Haltekraftkomponente gering ist, neigen die dabei auftretenden Drücke dazu, den Entkopplungsring 8 in axialer Richtung nach außen in Richtung der Umgebung 9 des Fahrzeugs (50 in Fig. 1) herauszudrücken. Somit kann es in einem sich bildenden Spalt zwischen Entkopplungselement 8 und Sensorgehäuse 2, und insbesondere an einem Fußpunkt 12, zu Wasseransammlungen kommen, die vereisen kön- nen. Solche Eisbrücken können die Funktionalität des Membrantopfs 3 des Ultra- schallsensors 1 beeinträchtigen. Zudem kann der Entkopplungsring 108, wenn er über die Außenfläche des flächigen Bauelements 6 hervorsteht, leicht beschädigt oder aus der Öff- nung gezogen werden.
Deswegen schlägt die EP 2616836 B1 eine Anordnung vor, die in Fig. 3 schematisch dar- gestellt ist. Ein Entkopplungselement 208 weist mehrere in radialer Richtung weiter außen als die Aussparung angeordnete Abstandshalteelemente 213 auf. Oberseiten 214 der Ab- standshalteelemente 213 des Entkopplungselements 208 bilden ein Auflageplateau für das flächige Bauelement 6. Auf diese Weise kann das flächige Bauelement 6 auch dann eine Haltekraft mit einer großen Kraftkomponente in axialer Richtung ausüben, die das Entkopp- lungselement 8 gegen das Sensorgehäuse 2 drückt, wenn aufgrund von Unrundheiten der Aussparung 7 und dergleichen kein enger Kontakt zwischen einem hohlzylinderförmigen Abschnitt 215 des Entkopplungselements 208 und dem flächigen Bauelement 6 besteht. Somit kann grundsätzlich vermieden werden, dass das Entkopplungselement 208 in axialer Richtung nach oben in Fig. 3 gedrückt wird und sich an dem Fußpunkt 12 ein Spalt bildet, in dem sich Wasser ansammelt und Eisbrücken gebildet werden können.
Allerdings müssen bei der Lehre der EP 2616836 B1 eine axiale Abmessung des Ab- standshalteelements 213, eine Dicke in axialer Richtung des flächigen Bauelements 6 und eine Einbauposition des Sensorgehäuses 2 vergleichsweise genau aufeinander abgestimmt sein. Eine Dicke 6 des flächigen Bauelements kann jedoch bei Fahrzeugen verschiedener Modelle und auch an verschiedenen Positionen ein- und desselben Fahrzeugmodells unter- schiedlich sein. Gleichzeitig ist es erwünscht, dass die Membran 5 und die zur Umgebung 9 weisende Außenfläche des flächigen Bauelements 6 stets bündig sind. Wird der gleiche Typ Entkopplungselement 208 für flächige Bauelemente 6 mit unterschiedlichen Dicken verwen- det und erfolgt das Einpressen stets so, dass die Membran 5 und die Außenfläche der flä- chigen Bauelemente 6 bündig sind, so variiert der in axialer Richtung auf das Abstandshal- teelement 213 ausgeübte Anpressdruck gemäß einer Kraft-W eg -Kurve des Abstandshal- teelements 214. Zwar weist das Entkopplungselement 208 eine gewisse Flexibilität auf, je- doch kann insbesondere bei besonders dicken flächigen Bauelementen 6 der erforderliche Anpressdruck, um Bündigkeit der Membran 5 mit der Außenseite des flächigen Bauelements 6 zu erzielen, prohibitiv hoch werden und eine Montage erschweren oder unmöglich machen. Auch besteht bei hohen Drücken, die sich bei dicken flächigen Bauelementen 6 ergeben, die Gefahr, dass das Abstandshalteelement 213 gequetscht wird und nach außen wegkippt. In diesem Fall kann wiederum das Entkopplungselement 208 nach oben gedrückt werden und ein Spalt am Fußpunkt 11 entstehen, in dem sich Wasser ansammeln und Eisbrücken ent- stehen können. Die WO 2015/104094 A1 und die EP 2812723 sind weitere Beispiele für den Stand der Technik.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein verbes- sertes Entkopplungselement zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird zur Lösung der Aufgabe ein Entkopplungselement vorge- schlagen, bei dem es sich um ein Entkopplungselement für einen an einem flächigen und eine Aussparung aufweisenden Bauelement für ein Fahrzeug anbringbaren Ultra- schallsensor handelt, der ein zylinderförmiges und in die Aussparung einführbares Ultra- schallsendeempfängerelement aufweist. Das vorgeschlagene Entkopplungselement weist auf: ein hohlzylinderförmiges Element zum Umschließen des zylinderförmigen Ultra- schallsendeempfängerelements des Ultraschallsensors; und mehrere in radialer Richtung außerhalb des hohlzylinderförmigen Elements angeordnete und in einer Umfangsrichtung des hohlzylinderförmigen Elements zueinander beabstandete Abstützrippen zum Abstützen des Entkopplungselements an einem Bereich des flächigen Bauelements außerhalb der Aussparung, wenn das zylinderförmige Ultraschallsendeempfängerelement mit dem dieses umschließenden hohlzylinderförmigen Element mit einem Endabschnitt an einem axialen Ende in die Aussparung eingeführt ist. E eine jeweilige Abstützrippe weist in einem Axial- schnitt des Entkopplungselements eine Torbogenform auf, die in axialer Richtung zu einem anderen axialen Ende des hohlzylinderförmigen Elements hin offen ist.
Die Abstützrippen weisen im Axialschnitt eine Torbogenform auf. Die Torbogenform kann insbesondere als eine einseitig offene oder hohle Torbogenform oder als einseitig offene oder hohle Rippenform beschrieben werden. Die offenen bzw. hohlen Abstützrippen können im Vergleich zu massiv (d.h. nicht offen und nicht hohl, beispielsweise mit einem konvexen Querschnitt) ausgebildeten Abstützrippen vorteilhafterweise einfacher gestaucht werden und daher flexibel mit einer größeren Bandbreite von unterschiedlich dicken flächigen Bauele- menten verwendet werden, das heißt, sie weisen eine günstigere Kraft-Weg-Kurve auf. Wird insbesondere das vorgeschlagene Entkopplungselement mit einem ersten flächigen Bauelement verwendet, bei dem eine axiale Abmessung der Abstützrippen, eine Dicke in axialer Richtung des flächigen Bauelements und eine Einbauposition des Ultraschallsensors genau aufeinander abgestimmt sind, bieten die torbogenförmigen Abstützrippen eine hohe Stabilität und können der von dem flächigen Element auf die Abstützrippen ausgeübten Kraft widerstehen, so dass das das Entkopplungselement fixiert und gegen das Sensorgehäuse gedrückt wird. Wird das vorgeschlagene Entkopplungselement mit einem zweiten flächigen Bauelement verwendet, das dicker, insbesondere um einen Faktor von 1 ,5 bis 1 ,6 dicker, als das erste flächige Bauelement ist, können die hohlen Abstützrippen gestaucht und kompri- miert werden, ohne dass ein prohibitiv hoher Anpressdruck erforderlich ist. Auch in diesem Fall bleibt der Ring gegen das Sensorgehäuse gedrückt und kippt nicht radial nach außen weg.
Somit wird es möglich, ein- und dasselbe Entkopplungselement für die Montage von Ultra- schallsensoren an unterschiedlich dicken flächigen Bauelementen zu verwenden. Die Mon- tage kann einfacher durchgeführt werden. Die Torbogenform kann zudem vorteilhafterweise einem Wegkippen der Abstützrippe nach außen entgegenwirken. Bei einem hohen Anpress- druck wird die Torbogenform vorteilhafterweise komprimiert bzw. axial gegen das Sensorge- häuse und radial nach innen gegen das Ultraschallsendeempfängerelement gedrückt. Somit kann verhindert werden, dass das Entkopplungselement axial nach oben bzw. außen ge- drücktwird und sich Wasseransammlungen und Eisbrücken zwischen dem Entkopplungs- element, dem Sensorgehäuse und dem Ultraschallsendeempfängerelement ausbilden und ggf. vereisen.
Dadurch, dass die mehreren Abstützrippen in der Umfangsrichtung des hohlzylinderförmigen Elements zueinander beabstandet sind, kann Wasser, das beispielsweise beim Reinigen des Fahrzeugs mit einem Flochdruckreiniger zwischen dem hohlzylinderförmigen Element und dem zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelement eindringt, in einem Bereich in Um- fangsrichtung, in dem keine Abstützrippen angeordnet sind, abfließen. Unter "Entkopplungselement" ist insbesondere ein Element zu verstehen, das a) die Eignung aufweist, der Übertragung von Schwingungen von dem flächigen Bauelement der Fahrzeug- karosserie auf eine Membran des Ultraschallsendeempfängerelements entgegenzuwirken, und b) die Eignung aufweist, das Ultraschallsendeempfängerelement vor Feuchtigkeit und Wasser zu schützen.
Das flächige Bauelement kann beispielsweise ein Karosserieblech, ein Stoßfänger oder eine Innenverkleidung des Fahrzeugs sein.
Unter einer "Zylinderform" ist vorliegend jede geometrische Form zu verstehen, die durch zwei zueinander geometrisch ähnliche Stirnflächen und eine die Stirnflächen verbindende Mantelfläche gebildet ist. Vorzugsweise können die beiden Stirnflächen kongruent zueinan- der sein. Vorzugsweise können die beiden Stirnflächen durch Verschiebung ineinander über- führbar sein. Vorzugsweise können die Stirnflächen Kreise oder Ellipsen sein. Besonders vorzugsweise kann die Zylinderform entlang mindestens zweier axialer Schnittflächen spie- gelsymmetrisch sein. Ganz besonders vorzugsweise kann die Zylinderform rotationssymmet- risch oder näherungsweise rotationsymmetrisch um ihre Achse sein. Unter einer "Achse" der "Zylinderform", welche die "axiale Richtung" festlegt, ist diejenige Achse zu verstehen, die die geometrischen Mittelpunkte der Stirnflächen miteinander verbindet.
Demgemäß ist unter " zylinderförmiges Ultraschallsendeempfängerelement" ein Ultra- schallsendeempfängerelement zu verstehen, dessen äußere Flächen im Allgemeinen eine Zylinderform bilden. Das Ultraschallsendeempfängerelement kann beispielsweise ein soge- nannter Membrantopf sein. Unter "hohlzylinderförmiges Element" ist ein Element zu verste- hen, das einen Freiraum umschließt, der im Allgemeinen eine Zylinderform aufweist. Das Entkopplungselement mit dem hohlzylinderförmigen Element kann beispielsweise ein soge- nannter Entkopplungsring sein. Unter "im Allgemeinen eine Zylinderform aufweisen" ist zu verstehen, dass Abweichungen von der streng geometrischen Zylinderform, wie Nute, Rillen, Grate, Rippen und dergleichen auf der Mantelfläche, eine Schrägstellung der Mantelfläche um bis zu 10°, vorzugsweise bis zu 5° (so dass im geometrisch strengen Sinne etwa eine Kegelform und keine Zylinderform vorliegt) und dergleichen ebenfalls unter den Begriff "Zy- linderform" fallen sollen.
Unter einem "axialen Ende" ist insbesondere ein Ende in Richtung der Achse der Zylinder- form zu verstehen. Unter einem "Axialschnitt" ist insbesondere ein Schnitt durch die Zylinder- form zu verstehen, der die Achse der Zylinderform enthält (vgl. Achse A in Fig. 2 bis 4).
Unter dem "einen axialen Ende" ist in einem Zustand, in dem das Entkopplungselement an dem Ultraschallsensor angebracht ist, wobei das hohlzylinderförmiges Element des Entkopp- lungselement das zylinderförmige Ultraschallsendeempfängerelement umschließt, dasjenige Ende des zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelements und des hohlzylinderförmi- gen Elements des Entkopplungselements zu verstehen, an dem sich eine Membran des Ult- raschallsenderempfängerelements zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen befindet. Unter dem "anderen axialen Ende" ist demgemäß das dem einen axialen Ende ge- genüberliegende Ende in der axialen Richtung zu verstehen.
In der vorliegenden Beschreibung wird eine Seite, an der sich das "eine axiale Ende" befin- det, auch als "oben" bezeichnet, und eine Seite, an der sich das "andere axiale Ende" befin- det, wird auch als "unten" bezeichnet. Diese Bezeichnungen "oben" und "unten" beziehen sich auf eine gedachte Verlaufsrichtung der Achse der Zylinderform, wobei dasjenige axiale Ende, in dessen Richtung Ultraschallwellen ausgesendet werden, als das "obere" Ende und das gegenüberliegende Ende als das "untere" Ende bezeichnet wird. Die Bezeichnungen "oben" und "unten" beziehen sich ausdrücklich nicht auf eine Einbausituation im Fahrzeug. Der Ultraschallsensor mit dem Entkopplungselement und das flächige Bauelement können in jeder beliebigen Orientierung im Fahrzeug montiert sein.
Unter einer "Torbogenform" kann jede allgemein torbogenförmige Freiform verstanden wer- den. Insbesondere kann eine "Torbogenform" als eine Form verstanden werden, die durch zwei Schenkel gebildet wird, die an einer dem anderen, unteren axialen Ende zugewandten Seite der Torbogenform voneinander beabstandet sind und an einer dem einen, oberen axia- len Ende zugewandten Seite der Torbogenform zusammenlaufen. Die Schenkel können ge- radlinig, gekrümmt, oder abschnittsweise geradlinig und abschnittsweise gekrümmt sein. Ein Krümmungsradius braucht nicht konstant zu sein. Die Torbogenform braucht nicht spiegel- symmetrisch zu sein. Beispiele für eine Torbogenform umfassen eine umgekehrte "U"-Form und eine umgekehrte "V"-Form.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Torbogenform in radialer Richtung nach innen geneigt.
Anders ausgedrückt ist insbesondere ein in axialer Richtung oberster Punkt der Torbogen- form in der zu der axialen Richtung orthogonalen radialen Richtung weiter innen angeordnet als ein Mittelpunkt eines Abstands zwischen den zwei Schenkeln der Torborgenform am un- teren Ende der Torbogenform. Insbesondere kann ein radial innenliegender Schenkel der Torbogenform kürzer sein als ein radial außenliegender Schenkel der Torbogenform.
Demgemäß wird noch besser verhindert, dass die torbogenförmige Abstützrippe unter hohen Drücken nach außen wegkippt. Vielmehr wird vorteilhafter begünstigt, dass die nach innen geneigte torbogenförmige Abstützrippe, sofern sie nachgibt, nach innen einknickt. Somit kann zuverlässig verhindert werden, dass sich an einem Fußpunkt, an dem die Außenseite des Ultraschallsendeempfängerelements, die Oberseite des Sensorgehäuses und die Unter- seite des innenliegenden Schenkels der torbogenförmigen Abstützrippe aufeinandertreffen, ein Freiraum entsteht, in dem sich Wasser ansammeln kann.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist jeder von zwei Schenkeln der Torbogenform mindestens doppelt so lang ist wie ein Innenabstand zwischen den Schenkeln an der offenen Seite der Torbogenform.
Demgemäß wird eine Torbogenform mit langgezogenen, schlanken Schenkeln vorgeschla- gen, die eine besonders günstige Kraft-Weg-Kurve aufweist. Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist ein Ende eines radial innenliegenden Schenkels der Torbogenform in axialer Richtung an der offenen Seite der Torbogenform in axialer Rich- tung bündig mit dem anderen axialen Ende des hohlzylinderförmigen Elements und ist mit dem hohlzylinderförmigen Element verbunden.
Vorzugsweise kann der radial außenliegende Schenkel der Torbogenform ein freies Ende aufweisen, das insbesondere mit keinem weiteren Element verbunden ist.
Eine derartige Ausführung begünstigt vorteilhafterweise weiter, dass die Abstützrippe bei Einwirkung von hohen Drücken nach innen kippt und nicht nach außen, und demgemäß für eine zusätzliche Verdichtung an einem Fußpunkt sorgt, an dem das zylinderförmige Ultra- schallsendeempfängerelement, die zylinderförmige Abstützrippe und eine Oberseite des Sensorgehäuses aufeinandertreffen.
Unter "verbunden sein" ist vorliegend insbesondere eine einstückige Verbindung zu verste- hen. Besonders bevorzugt kann die Verbindung auch einteilig sein, was bedeutet, dass die Abstützrippen und das hohlzylinderförmige Element ohne Fügen durch Urformen als ein Teil ausgebildet sind. Hierbei kann sich eine radial nach innen weisende Außenseite des radial innenliegenden Schenkels der Torbogenform unmittelbar an eine radial nach außen weisen- de Außenseite des hohlzylinderförmigen Element anschließen. Es kann jedoch auch ein Ab- stand zwischen der radial nach innen weisenden Außenseite des radial innenliegenden Schenkels und der radial nach außen weisenden Außenseite des hohlzylinderförmigen Ele- ments vorgesehen sein, der beispielsweise durch einen horizontal an der Unterseite des Entkopplungselements mindestens zwischen dem radial innenliegenden Schenkel und dem hohlzylinderförmigen Element verlaufenden Steg überbrückt ist. Es sei angemerkt, dass sich der horizontal verlaufende Steg auch bis zu dem radial außenliegenden Schenkel der Torbo- genform und ggf. auch darüber hinaus radial nach außen erstrecken kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich eine jeweilige der Abstützrippen in der Umfangsrichtung des hohlzylinderförmigen Elements über einen Winkelbereich von 30° bis 60°, vorzugsweise 40 ° bis 50°, besonders bevorzugt 50°.
Wenn sich eine jeweilige Abstützrippe über den angegeben Winkelbereich in der Umfangs- richtung des hohlzylinderförmigen Elements erstreckt, kann sie trotz ihrer hohlen bzw. einsei- tig offenen Torbogenform eine hinreichende Steifigkeit aufweisen, um dem ausgeübten An- pressdruck stabil zu widerstehen, nicht nach außen wegzukippen, sondern vielmehr fest ge- gen einen Fußpunkt gedrückt werden, an dem die Außenseite des Ultraschallsendeempfän- gerelements, die Oberseite des Sensorgehäuses und die Unterseite des innenliegenden Schenkels der torbogenförmigen Abstützrippe aufeinandertreffen, so dass sich an diesem Punkt kein Wasser ansammeln und vereisen oder den Ring nach oben drücken kann.
Eine Anzahl der Abstützrippen, die rings um die Umfangsrichtung des hohlzylinderförmigen Elements zueinander beabstandet ausgebildet sind, kann hierbei vorzugsweise vier oder fünf betragen; in diesem Fall verbleibt zwischen den Abstützrippen vorteilhafterweise genügend Freiraum für das Abfließen von eingedrungenem Wasser.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement einteilig ausgebildet.
Unter einteiligem Ausbilden ist insbesondere Ausbilden durch Urformen in einem Arbeits- schritt zu verstehen.
Ein einteilig ausgebildetes Entkopplungselement kann besonders vorteilhafte akustische Eigenschaften aufweisen.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform sind mindestens die Abstützrippen aus einem Mate- rial mit einer Härte von 20 bis 60 Shore A, vorzugsweise 30 bis 50 Shore A, besonders be- vorzugt 40 Shore A, ausgebildet. Es kann auch das gesamte Entkopplungselement aus dem Material mit einer der genannten Härten ausgebildet sein.
Die genannten Härten sind einerseits geeignet, die Übertragungen von Schwingungen von dem flächigen Bauelement auf den in das hohlzylinderförmige Element des Entkopplungs- element einführbaren Ultraschallsendeempfängerelement des Ultraschallsensors zu vermei- den. Andererseits sind diese Härten geeignet, im Bereich der Abstützrippen eine geeignete Steifigkeit zu erzielen, mit der die Abstützrippen dem ausgeübten Anpressdruck stabil wider- stehen, nicht nach außen wegkippen, sondern vielmehr fest gegen einen Fußpunkt gedrückt werden können, an dem die Außenseite des Ultraschallsendeempfängerelements, die Ober- seite des Sensorgehäuses und die Unterseite des innenliegenden Schenkels der torbogen- förmigen Abstützrippe aufeinandertreffen, so dass sich an diesem Punkt kein Wasser an- sammeln und vereisen oder den Ring nach oben drücken kann.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist das Entkopplungselement aus einem flexiblen Material, vorzugsweise einem Polymer, besonders bevorzugt einem Silikon ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Silikon ein flüssig verarbeitetes, vernetztes Silikon. Dieses bietet bei den beim Betrieb eines Fahrzeugs zu erwartenden Temperaturen von -40 °C bis +80 °C eine gute Beständigkeit.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Ultraschallsensor vorgeschlagen, der ein zylinderför- miges Ultraschallsendeempfängerelement und das vorgeschlagene Entkopplungselement aufweist, wobei das hohlzylinderförmige Element des Entkopplungselements das zylinder- förmige Ultraschallsendeempfängerelement umschließt.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Anordnung mit einem eine Aussparung aufweisenden flächigen Bauelement für ein Fahrzeug und dem Ultraschallsensor des zweiten Aspekts vor- geschlagen, der an dem flächigen Bauelement angebracht ist. Hierbei ist das zylinderförmige Ultraschallsendeempfängerelement mit dem dieses umschließenden hohlzylinderförmigen Element des Entkopplungselements mit dem Endabschnitt an dem einen axialen Ende in die Aussparung eingeführt, und das Entkopplungselement ist an einem Bereich einer Innenseite des flächigen Bauelements außerhalb der Aussparung abgestützt.
Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung des dritten Aspekts ist ein axiales Ende des zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelements und des dieses umschließenden hohl- zylinderförmigen Elements des Entkopplungselements bündig mit einer Außenseite des flä- chigen Bauelements.
Demgemäß kann vorteilhafterweise eine bündige Oberfläche beispielsweise an der Außen- seite der Fahrzeugkarosserie bereitgestellt werden. Diese ist nicht nur ästhetisch vorteilhaft, sondern bietet auch den technischen Vorteil, dass Beschädigungen und Verschmutzungen des Ultraschallsendeempfängerelements bestmöglich vermieden werden.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist das flächige Bauelement eine äußere Peripherie- fläche des Fahrzeugs, die Außenseite des flächigen Bauelements ist eine Fahrzeugaußen- seite, und die Innenseite des flächigen Bauelements ist eine Fahrzeuginnenseite.
Demgemäß kann der Ultraschallsensor dazu verwendet werden, Informationen über eine Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist das flächige Bauelement eine Innenverkleidung des Fahrzeugs, die Außenseite des flächigen Bauelements ist eine Fahrzeuginnenseite, und die Innenseite des flächigen Bauelements ist eine Fahrzeugaußenseite.
Demgemäß kann der Ultraschallsensor auch an einer Innenverkleidung des Fahrzeugs ver- baut sein und Informationen über einen Innenraum des Fahrzeugs, beispielsweise über die Anzahl der Insassen einer Fahrgastzelle, liefern. Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist der Ultraschallsensor mit dem Entkopplungsele- ment unter einem vordefinierten Anpressdruck in die Aussparung des flächigen Bauelements eingepresst.
Der Anpressdruck gewährt vorteilhafterweise über die von dem flächigen Bauelement auf die Abstützrippe einwirkende Gegenkraft einen sicheren Sitz des Entkopplungselements auf einer Oberfläche des Sensorgehäuses.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist das hohlzylinderförmige Element des Entkopp- lungselements untermaßig auf dem zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelement angebracht.
Unter "untermaßig angebracht" ist insbesondere zu verstehen, dass vor der Montage in ei- nem entspannten Zustand des Entkopplungselements ein Innendurchmesser des hohlzylin- derförmigen Elements geringer ist als ein Außendurchmesser des zylinderförmigen Ultra- schallsendeempfängerelements.
Demgemäß kann das hohlzylinderförmige Element des Entkopplungselements von einer radial nach innen wirkenden Spannkraft auf dem zylinderförmigen Ultraschallsendeempfän- gerelement gehalten werden. Somit kann dem Eindringen von Wasser zwischen dem hohlzy- linderförmigen Element und dem zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelement ent- gegenwirkt werden.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Fahrzeug mit mindestens einer Anordnung des dritten Aspekts oder einer der Ausführungsformen des dritten Aspekts vorgeschlagen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschrie- benen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufü- gen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Un- teransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Be- zugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Frontansicht eines Fahrzeugs;
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer bekannten Anordnung mit einem flächigen Bau- element und einem Ultraschallsensor, der ein bekanntes Entkopplungselement aufweist;
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren bekannten Anordnung mit einem flächi- gen Bauelement und einem Ultraschallsensor, der ein bekanntes Entkopplungs- element aufweist;
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer Anordnung mit einem flächigen Bauelement und einem Ultraschallsensor mit einem Entkopplungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer Anordnung mit einem flächigen Bauelement und einem Ultraschallsensor mit einem Entkopplungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht einer Anordnung mit einem weiteren flächigen Bauele- ment und einem Ultraschallsensor mit einem Entkopplungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 zeigt eine maßstabsgetreue Draufsicht auf ein Entkopplungselement gemäß ei- nem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 zeigt eine maßstabsgetreue seitliche Ansicht des Entkopplungselements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 9 zeigt einen maßstabsgetreuen Axialschnitt B-B durch das Entkopplungselement des dritten Ausführungsbeispiels aus Fig. 7. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine Frontansicht eines Fahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem es sich um einen Personenkraftwagen 50 handelt. Der Personenkraftwagen 50 weist einen Frontstoßfänger auf, der ein Beispiel für ein flächiges Bauelement 6 ist. An dem Front- stoßfänger 6 ist in einer Aussparung 7 ein Ultraschallsensor 1 gemäß dem ersten Ausfüh- rungsbeispiel angebracht, wobei eine in Fig. 3 gezeigte und im Folgenden näher beschrie- bene Anordnung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen bekannte Anordnungen 100, 200 zum Anbringen eines Ultra- schallsensors 1 an dem Frontstoßfänger 6, die im einleitenden Teil bereits erörtert wurden.
Fig. 4 zeigt eine axiale Schnittansicht einer Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbei- spiel mit dem Frontstoßfänger 6 und einem Ultraschallsensor 1, welcher an dem Frontstoß- fänger 6 angebracht ist und ein Entkopplungselement 8 gemäß dem ersten Ausführungsbei- spiel aufweist. Der Ultraschallsensor 1 weist ein Sensorgehäuse 2 und einen aus diesem hervorstehenden Membrantopf 3 auf, welcher ein Beispiel für ein Ultraschallsendeempfänge- relement ist. Der Membrantopf 3 weist eine zylinderförmige Wandung 4 auf, die eine Memb- ran 5 trägt. Die Membran 5 dient zum Senden und Empfangen von Ultraschallimpulsen in eine bzw. aus einer Umgebung 9 des Fahrzeugs (50 in Fig. 1) dient. Der Membrantopf 3 ist mit einem oberen axialen Endabschnitt (Abschnitt am Ende entlang einer Achse A) in eine Aussparung 7 in dem Stoßfänger 6 eingeführt.
Es sei angemerkt, dass in den Figuren der mit "a" bezeichnete Pfeil in der durch die Achse A definierten axialen Richtung nach oben zeigt. Hierbei bezieht sich "oben" auf die Bildebene in Fig. 4 und ist nicht als Einschränkung hinsichtlich der Einbaulage der Anordnung 10 aufzu- fassen. Der mit "r" bezeichnete Pfeil weist in der zu der axialen Richtung orthogonalen radia- len Richtung nach außen. Um zu verhindern, dass Schwingungen von der Fahrzeugkarosserie über den Fronstoßfän- ger 6 auf die Membran 5 des Membrantopfs 3 übertragen werden, ist der Entkopplungsring 8 bereitgestellt, der ein Beispiel, für ein Entkopplungselement 8 ist. Der Entkopplungsring 8 weist ein hohlzylinderförmiges Element 15 und mehrere in der radialen Richtung außerhalb des hohlzylinderförmigen Elements 15 angeordnete Abstützrippen 13 auf. Zwar ist dies in Fig. 4 nicht zu sehen, jedoch sind die mehreren Abstützrippen 13 in der Umfangsrichtung des hohlzylinderförmigen Elements 15 zueinander beabstandet.
Die obersten Punkte 14 der Abstützrippen 13 bilden ein Auflageplateau für den Frontstoß- fänger 6 aus. Insbesondere ist der Ultraschallsensor 1 unter einem vordefinierten Anpress- druck derart mit einem Abschnitt an seinem axial oberen Ende in die Aussparung 7 des Frontstoßfängers 6 eingeführt bzw. eingepresst, dass die Membran 5 und eine Außenseite des Frontstoßfängers 6 bündig sind, wie in Fig. 4 gezeigt. In diesem Zustand ist der Entkopp- lungsring 8 mittels der Abstützrippen 13 an einem Bereich einer in Fig. 4 unteren Außenflä- che des Frontstoßfängers 6 außerhalb der Aussparung 7 abgestützt. Das heißt, die untere Fläche des Frontstoßfängers 6 übt eine Haltekraft in axialer Richtung nach unten auf den obersten Punkt 14 der jeweiligen Abstützrippe 13 aus, die den Entkopplungsring 8 in axialer Richtung gegen das Sensorgehäuse 2 des Ultraschallsensors 1 drückt. Diese Haltekraft kann vorteilhafterweise vermeiden, dass Wasser, welches bei Reinigen mit einem Hoch- druckreiniger zwischen dem Stoßfänger und dem hohlzylinderförmigen Element 15 oder zwi- schen dem hohlzylinderförmigen Element 15 und dem Membrantopf 3 eindringen kann, den Entkopplungsring 8 in axialer Richtung nach oben aus der Aussparung 7 herausdrücken kann. Somit kann vermieden werden, dass sich Wasser unter dem Entkopplungsring 8, und insbesondere am Fußpunkt 12, an dem der Entkopplungsring 8, der Membrantopf 3 und das Sensorgehäuse 2 aufeinandertreffen, ansammeln und ggf. vereisen kann.
Hierbei weist die jeweilige Abstützrippe 13 in dem in Fig. 4 gezeigten Axialschnitt eine Tor- bogenform auf. Die Torbogenform ist im vorliegenden Beispiel durch einen gebogenen in- nenliegenden Schenkel 16 und einen gebogenen außenliegenden Schenkel 17 gebildet. Die Schenkel 16 und 17 der Torbogenform sind in axialer Richtung zu einem unteren axialen Ende hin offen und laufen zu dem oberen axialen Ende hin an einem obersten Punkt 14 zu- sammen. Demgemäß überspannt die Torbogenform der Abstützrippe 13 einen Hohlraum 18.
Die solchermaßen torbogenförmig ausgebildete Abstützrippe 13 weist insbesondere eine hohe strukturelle Stabilität auf, so dass die Abstützrippe 13 der von dem Fronstoßfänger 6 ausgeübten Haltekraft widerstehen kann und der Entkopplungsring 8 stabil in axialer Rich- tung gegen das Sensorgehäuse 2 gedrückt und gehalten wird.
Wird anstelle des Frontstoßfängers 6 ein in axialer Richtung dickeres flächiges Bauelement 6 verwendet, wirkt beim Anbringen des Ultraschallsensors 2 an dem flächigen Bauelement zwar eine erhöhte Kraft von dem flächigen Bauelement 6 auf die torbogenförmige Abstütz- rippe 13 ein. Die hohle torbogenförmige Abstützrippe 13 mit den schlanken Schenkeln 16 und 17 kann diese erhöhte Kraft jedoch aufnehmen und abfedern, ohne dass ein Anpress- druck übermäßig ansteigt. Die Torbogenform der Abstützrippe 13 begünstigt ferner, dass die Abstützrippe 13 in diesem Fall in axialer Richtung nach unten gestaucht wird und nicht radial seitlich nach außen wegkippt.
Insbesondere ist der radial innenliegende Schenkel 16 in axialer Richtung an der offenen Seite der Torbogenform bündig mit dem unteren axialen Ende des hohlzylinderförmigen Elements 15 und ist mit dem hohlzylinderförmigen Element 15 verbunden. Dagegen ist das axiale Ende des radial außenliegenden Schenkel 17 ein freies Ende. Eine derartige Ausge- staltung begünstigt zusätzlich, dass die Abstützrippe bei hohem Anpressdruck gequetscht und radial nach innen gequetscht und komprimiert wird und nicht nach außen wegkippt.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen Schnittansichten einer Anordnung 10 mit einem flächigen Bauele- ment 6 und einem Ultraschallsensor 2 mit einem Entkopplungselement 8 gemäß einem zwei- ten Ausführungsbeispiel. Gleiche oder funktionsgleiche Elemente tragen gleiche Bezugszei- chen wie im ersten Ausführungsbeispiel und es werden lediglich die Unterschiede beschrie- ben. In Fig. 5 und 6 ist neben den bereits erläuterten Elementen ein Abschnitt einer Halterung 19 abgebildet, die das Sensorgehäuse 2 in Position hält. Die Halterung 19 kann derart angeord- net sein, dass sie eine Bewegung des zweiten Schenkels 17 der Torbogenform der Abstütz- rippe 13 in radialer Richtung nach außen begrenzt.
Bei dem Entkopplungsring (Entkopplungselement) 8 des zweiten Ausführungsbeispiels weist die jeweilige Abstützrippe 13 eine in radialer Richtung nach innen geneigte Torbogenform auf. Das heißt, ein oberster Punkt 14 der Torborgenform ist in der radialen Richtung r weiter innenliegend angeordnet als eine Mittenposition 21 zwischen dem radial außenliegenden Schenkel 17 und dem radial innenliegenden Schenkel 18 an der axial unteren, offenen Seite der Torbogenform.
In der in Fig. 5 veranschaulichten Einbausituation weist die Abstützrippe 14 einen stabile Torbogenform auf, die die an dem obersten Punkt 14 von dem Frontstoßfänger 6 aus ein- wirkende Kraft über ihre beiden Schenkel 16 und 17 ableitet und auf diese Weise dafür sorgt, dass der Entkopplungsring 8 in axialer Richtung gegen das Sensorgehäuse 2 gedrückt wird und am Fußpunkt 12 kein Spalt entsteht, der einen Angriffspunkt für Druckwasser bieten könnte.
Wird in der in Fig. 5 dargestellten Einbausituation bei im Übrigen unveränderten Bedingun- gen der Frontstoßfänger 6 durch ein in der axialen Richtung a dickeres flächiges Bauelement 66 ersetzt, ergibt sich die in Fig. 6 gezeigte Einbausituation. Aufgrund des dickeren flächigen Bauelements 66 nimmt ein Anpressdruck zu und der radial innenliegende Schenkel 16 kolla- biert. Die Abstützrippe 13 kippt aber nicht nach außen weg, sondern wird in dem von dem flächigen Bauelement 66, dem Sensorgehäuse 2 , dem Membrantopf 3 und der Halterung 19 begrenzten Raum zusammengequetscht. Somit wird auch in dieser Situation der Entkopp- lungsring 8 in die von Membrantopf 3 und Sensorgehäuse 2 gebildete Ecke bei dem Fuß- punkt 12 gedrückt, und es kann wirksam vermieden werden, dass ein von außen 9 eindrin- gender Wasserstrahl eines Hochdruckreinigers oder dergleichen den Entkopplungsring 9 in axialer Richtung durch die Einsparung 7 nach oben herausdrückt.
Es sei angemerkt, dass der soeben beschriebene Effekt zwar durch die Halterung 19, die den Raum, in dem die Abstützrippe 13 kollabieren kann, begrenzt, begünstigt wird. Der soeben beschriebene Effekt tritt jedoch auch dann auf, wenn die Halterung 19 nicht bzw. nicht an der veranschaulichten Position vorgesehen ist.
Als drittes Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 7, 8 und 9 ein Arbeitsbeispiel für einen Entkopplungsring 8 gemäß der vorgeschlagenen Lösung beschreiben.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf den Entkopplungsring 8 des dritten Ausführungsbeispiels von einer in den Fig. 4 bis 6 als "oben" bezeichneten Richtung. Das heißt, die Achse A des hohl- zylinderförmigen Elements 15 verläuft in Fig. 7 aus der Bildebene heraus.
Der Entkopplungsring 8 weist vier Abstützrippen 13 auf, die konzentrisch radial außenliegend um das hohlzylinderförmige Element 15 herum angeordnet sind und entlang der Umfangs- richtung des hohlzylinderförmigen Elements 15 gleichmäßig mit einem Abstand von jeweils a = 40° zueinander beabstandet sind. Demgemäß erstreckt sich eine jeweilige Abstützrippe 13 in der Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von 50°. Demgemäß weisen einerseits die Abstützrippen 13 eine für die Erlangung der vorliegend beschriebenen Effekte hinreichende Steifigkeit auf, und andererseits bleiben zwischen den Abstützrippen 13 ausreichend große Winkelbereiche, über die eingedrungenes Wasser abfließen kann.
Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht des Entkopplungsrings aus Fig. 8. Wie in Fig. 8 gezeigt, wei- sen die Abstützrippen 13 jeweils eine Torbogenform auf, die zu einem in der axialen Rich- tung a unteren Ende hin offen ist.
Fig. 9 zeigt den Schnitt B-B aus Fig. 7. Auch die Torbogenform der Abstützrippe 13 des Ent- kopplungsrings 8 des dritten Ausführungsbeispiels ist nach innen geneigt; ein oberer Punkt 14 der Torbogenform befindet sich in radialer Richtung weiter innen als eine Mittenposition 21 zwischen den beiden Schenkeln 16, 17 am axial unteren, offenen Ende der Torbogen- form.
Das hohlzylinderförmige Element 15 weist an seiner Innenumfangsfläche eine fertigungsbe- dingte Einbuchtung 22 aus. Es sei angemerkt, dass der Membrantopf auf axialer Höhe der Einbuchtung 22 eine zu der Einbuchtung 22 passenden Grat aufweisen kann.
Beispielsweise weist das hohlzylinderförmige Element 15 des Entkopplungsrings 8 einen Innendurchmesser von 15 mm und einen Außendurchmesser von 17,32 mm auf, und der Entkopplungsring 8 einschließlich der Abstützrippen 14 weist einen Außendurchmesser von 21,7 mm auf. Die innere Höhe h1 der Torbogenform der Abstützrippe 13 beträgt beispiels- weise 2,42 mm. Die Höhe h2 des hohlzylinderförmigen Elements beträgt beispielsweise 5 mm. De Innenabstand zwischen dem radial innenliegenden Schenkel 16 und dem radial au- ßenliegenden Schenkel 17 am unteren, offenen Ende der Torbogenform der Abstützrippe 13 beträgt beispielsweise 0,91 mm, und eine Breite des radial außenliegenden Schenkels be- trägt beispielsweise 0,36 mm.
Der Entkopplungsring 8 in Fig. 7-9 wurde durch flüssiges Verarbeiten von vernetztem Silikon einteilig urgeformt und weist eine Härte von 40 Shore A auf.
Versuche der Erfinder haben gezeigt, dass ein solchermaßen hergestellter Entkopplungsring 8 bei einer Einbausituation, bei welcher, wie in den Fig. 4 bis Fig. 6 gezeigt, eine Membran 5 eines zylinderförmigen Membrantopfs 3 im Wesentlichen bündig mit einer Außenfläche eines flächigen Bauelements 6 angeordnet ist, bei in der Praxis akzeptablen Anpressdrücken und ohne Kompromittierung der Abdichtfunktion des Entkopplungsrings 8 insbesondere am Fuß- punkt 12 mit flächigen Bauelementen 6 verwendet werden kann, deren Dicke in der axialen Richtung a in einem Bereich von 2,5 mm bis 4 mm liegt. Demgegenüber kann ein Entkopp- lungsring 208 mit den gleichen Abmessungen - soweit zutreffend -, der wie in dem Beispiel aus dem Stand der Technik aus Fig. 3 ausgestaltet ist, lediglich Dicken in einem Bereich von 2,7 mm bis 3,3 mm aufnehmen, ohne dass der Anpressdruck prohibitiv hoch wird oder die Dichtungsfunktion kompromittiert wird. Der vorgeschlagene Entkopplungsring 8 aus den Fig. 7 bis 9 weist somit eine vorteilhaftere Kraft-W eg -Kurve aus als der Entkopplungsringe 208 aus dem Stand der Technik.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Der Entkopplungsring braucht nicht aus Silikon hergestellt sein. Er kann beispielsweise auch aus einem anderen gummiartigen Material, wie zum Beispiel TPE, hergestellt sein.
Die beim dritten Ausführungsbeispiel angegeben konkreten Abmessungen und die in den Figuren gezeigten Freiformen sind rein beispielhaft und nicht einschränkend zu betrachten.
In allen Ausführungsbeispielen kann ein Innendurchmesser des hohlzylinderförmigen Ele- ments 15 des Entkopplungsrings in einem entspannten Zustand des Entkopplungsrings 8, beispielsweise vor der Montage an dem Ultraschallsensor 1 , vorzugsweise geringer sein als ein Außendurchmesser des Membrantopfes 3 des Ultraschallsensors 1 , so dass der Ent- kopplungsring 8 untermaßig auf dem Membrantopf 3 sitzt.
In den Ausführungsbeispielen wurde als Beispiel für das flächige Bauteil 6 ein Frontstoßfän- ger 6 angeführt. Das flächige Bauteil 6 kann jedoch auch ein Fleckstoßfänger, eine Seiten- leiste oder eine beliebige andere äußere Peripheriefläche eines Fahrzeugs 50 sein. In den vorstehend genannten Fällen ist die Innenseite des flächigen Bauelements eine Fahrzeugin- nenseite, und der Ultraschallsensor 1 erfasst Informationen über eine Umgebung 9 des Fahrzeugs 50. Alternativ hierzu kann jedoch der Ultraschallsensor 1 auch Informationen über einen Fahrzeuginnenraum erfassen. In diesem Fall ist die Außenseite des flächigen Bauele- ments 6 eine Fahrzeuginnenseite, und das flächige Bauteil 6 ist ein beliebiges Element einer Innenverkleidung des Fahrzeugs 50. Als Fahrzeug 50 wurde rein beispielhaft ein Personenkraftwagen veranschaulicht. Der vor- geschlagene Ultraschallsensor, die vorgeschlagene Anordnung und das vorgeschlagene Entkopplungselement finden jedoch auch bei anderen fahrenden bzw. verfahrbaren Objekten Anwendung, die über ein Fahrassistenzsystem, ein Parkassistenzsystem und/oder ein Sys- tem zum teil- oder vollautonomen Fahren verfügen, wie beispielsweise bei Lastkraftwagen, Gabelstapeln, Robotern, und dergleichen mehr.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Ultraschallsensor
2 Sensorgehäuse
3 Ultraschallsendeempfängerelement, Membrantopf
4 Wandung, Mantelfläche
5 Membran
6 flächiges Bauelement, Frontstoßfänger
7 Aussparung
8 Entkopplungselement
9 Umgebung des Fahrzeugs
10 Anordnung mit flächigem Bauelement und Ultraschallsensor mit Entkopplungs- element
11 Kontaktpunkt
12 Fußpunkt
13 torbogenförmige Abstützrippe
14 oberster Punkt der T orbogenform
15 hohlzylinderförmiges Element
16 radial innenliegender Schenkel der T orbogenform
17 radial außenliegender Schenkel der T orbogenform
18 Hohlraum
19 Halterung
21 Mittenposition
22 Einbuchtung
50 Fahrzeug, Personenkraftwagen
66 dickes flächiges Bauelement
100 bekannte Anordnung mit flächigem Bauelement und Ultraschallsensor mit Ent- kopplungselement
101 bekannter Ultraschallsensor
108 bekanntes Entkopplungselement 200 bekannte Anordnung mit flächigem Bauelement und Ultraschallsensor mit Ent- kopplungselement
201 bekannter Ultraschallsensor 208 bekanntes Entkopplungselement 213 bekanntes Abstandshalteelement
214 Oberseite des bekannten Abstandshalteelements
215 bekanntes hohlzylinderförmiges Element A Achse des hohlzylinderförmigen Elements a axiale Richtung, insbes. axiale Richtung nach oben h1 innere Höhe der Torbogenform h2 Höhe des hohlzylinderförmigen Elements r radiale Richtung, insbes. radiale Richtung nach außen a Abstand in Umfangsrichtung zwischen Abstützrippen s Innenabstand zwischen den Schenkeln am offenen Ende der Torbogenform Breite des radial außenliegenden Schenkels

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Entkopplungselement (8) für einen an einem flächigen und eine Aussparung (7) auf- weisenden Bauelement (6) für ein Fahrzeug (5) anbringbaren Ultraschallsensor (1), der ein zylinderförmiges und in die Aussparung (7) einführbares Ultraschallsendeempfängerelement (3) aufweist, wobei das Entkopplungselement (8) aufweist: ein hohlzylinderförmiges Element (15) zum Umschließen des zylinderförmigen Ultra- schallsendeempfängerelements (3) des Ultraschallsensors (1); und mehrere in radialer Richtung (r) außerhalb des hohlzylinderförmigen Elements (15) angeordnete und in einer Umfangsrichtung des hohlzylinderförmigen Elements (15) zueinan- der beabstandete Abstützrippen (13) zum Abstützen des Entkopplungselements (8) an ei- nem Bereich des flächigen Bauelements (6) außerhalb der Aussparung (7), wenn das zylin- derförmige Ultraschallsendeempfängerelement (3) mit dem dieses umschließenden hohlzy- linderförmigen Element (15) mit einem Endabschnitt an einem axialen Ende in die Ausspa- rung (7) eingeführt ist, wobei eine jeweilige Abstützrippe (13) in einem Axialschnitt des Entkopplungselements (8) eine Torbogenform aufweist, die in axialer Richtung (a) zu einem anderen axialen Ende des hohlzylinderförmigen Elements (15) hin offen ist.
2. Entkopplungselement nach Anspruch 1 , wobei die Torbogenform in radialer Richtung (r) nach innen geneigt ist.
3. Entkopplungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder von zwei Schenkeln (16, 17) der Torbogenform mindestens doppelt so lang ist wie ein Innenabstand (s) zwischen den Schenkeln (16, 17) an der offenen Seite der Torbogenform.
4. Entkopplungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ende eines radial innenliegenden Schenkels (16) der Torbogenform in axia- ler Richtung (a) an der offenen Seite der Torbogenform in axialer Richtung (a) bündig mit dem anderen axialen Ende des hohlzylinderförmigen Elements (15) ist und mit dem hohlzy- linderförmigen Element (15) verbunden ist.
5. Entkopplungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine jeweilige der Abstützrippen (13) in der Umfangsrichtung des hohlzylin- derförmigen Elements (15) über einen Winkelbereich von 30° bis 60°, vorzugsweise 40 ° bis 50°, besonders bevorzugt 50°, erstreckt.
6. Entkopplungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entkopplungselement (8) einteilig ausgebildet ist.
7. Entkopplungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens die Abstützrippen (13) aus einem Material mit einer Härte von 20 bis 60 Shore A, vorzugsweise 30 bis 50 Shore A, besonders bevorzugt 40 Shore A, ausgebildet sind.
8. Entkopplungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entkopplungselement (8) aus einem flexiblen Material, vorzugsweise einem Polymer, besonders bevorzugt einem Silikon ausgebildet ist.
9. Ultraschallsensor (1 ) mit einem zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelement (3) und dem Entkopplungselement (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hohlzylinderförmige Element (15) des Entkopplungselements (8) das zylin- derförmige Ultraschallsendeempfängerelement (3) umschließt.
10. Anordnung (10) mit einem eine Aussparung (7) aufweisenden flächigen Bauelement (6) für ein Fahrzeug (50) und einem Ultraschallsensor (1) nach Anspruch 9, der an dem flä- chigen Bauelement (6) angebracht ist, wobei das zylinderförmige Ultraschallsendeempfängerelement (3) mit dem dieses um- schließenden hohlzylinderförmigen Element (15) des Entkopplungselements (8) mit dem Endabschnitt an dem einen axialen Ende in die Aussparung (7) eingeführt ist, wobei das Entkopplungselement (8) an einem Bereich einer Innenseite des flächigen Bauelements (6) außerhalb der Aussparung (7) abgestützt ist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, wobei ein axiales Ende des zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelements (3) und des dieses umschließenden hohlzylinderförmigen Elements (15) des Entkopplungsele- ments (8) bündig mit einer Außenseite des flächigen Bauelements (6) ist.
12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11 , wobei das flächige Bauelement (6) eine äußere Peripheriefläche des Fahrzeugs (50) ist, die Außenseite des flächigen Bauelements (6) eine Fahrzeugaußenseite ist und die In- nenseite des flächigen Bauelements (6) eine Fahrzeuginnenseite ist, oder wobei das flächige Bauelement (6) eine Innenverkleidung des Fahrzeugs (50) ist, die Außenseite des flächigen Bauelements (6) eine Fahrzeuginnenseite ist und die Innenseite des flächigen Bauelements 86) eine Fahrzeugaußenseite ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Ultraschallsensor (1) mit dem Entkopplungselement (8) unter einem vordefi- nierten Anpressdruck in die Aussparung (7) des flächigen Bauelements (6) eingepresst ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das hohlzylinderförmige Element (15) des Entkopplungselements (8) untermaßig auf dem zylinderförmigen Ultraschallsendeempfängerelement (3) angebracht ist.
15. Kraftfahrzeug mit mindestens einer Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
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