WO2014016298A2 - Ultraschallsensorvorrichtung mit einem versteifungshalter, anordnung, kraftfahrzeug und entsprechendes verfahren - Google Patents

Ultraschallsensorvorrichtung mit einem versteifungshalter, anordnung, kraftfahrzeug und entsprechendes verfahren Download PDF

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Hubert Neft
Oliver Eidel
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Definitions

  • Ultrasonic sensor device with a stiffening holder, arrangement, motor vehicle and corresponding method
  • the invention relates to an ultrasonic sensor device for a motor vehicle, comprising an ultrasonic sensor, which has a pot-shaped membrane for emitting and / or receiving ultrasonic signals and a sensor housing, and comprising a stiffening element arranged around the membrane, as well as a holder, which for holding the sensor housing and thus the entire ultrasonic sensor is formed on a rear side of a trim part of the motor vehicle.
  • the invention also relates to an arrangement with such a device, a
  • Ultrasonic sensors are already state of the art and can be installed in a known manner in the front area and in the rear area of the motor vehicle, namely, for example, on the bumpers.
  • the ultrasonic sensors are
  • Vehicle environment and more precisely on the distances between the vehicle on the one hand and the obstacles located in its surroundings on the other.
  • Driver assistance devices may include, for example, parking assistance systems, systems for monitoring blind spots, systems for keeping distance,
  • ultrasonic sensors are arranged concealed in bumpers. This means that they are arranged in continuous recesses or passage openings in the bumper and are visible on the outside.
  • the cup-shaped membrane of the ultrasonic sensor - the so-called aluminum pot - extends through the through opening of the bumper, so that a front side or front surface of the membrane is flush with the outer surface of the bumper.
  • the interest applies to a concealed arrangement of an ultrasonic sensor, as is known, for example, from document DE 42 38 924 A1 or from document DE 10 2008 018 1 10 A1.
  • the ultrasonic sensor In such a hidden arrangement of the ultrasonic sensor is arranged behind the bumper concealed, so that the front surface of the membrane rests against a rear side of the bumper and thus the ultrasonic waves are transmitted and received through the material of the bumper.
  • a suitable holder must be used to secure the membrane or the entire ultrasonic sensor including the membrane to the back of the bumper.
  • the front side of the diaphragm is brought into contact with the rear side of the bumper, possibly via a mounting cover, so that the ultrasonic signals are transmitted and received through the material of the bumper.
  • a holder is used, with which the ultrasonic sensor nondestructive and reversible detachable connectable.
  • the holder is connected to the back of the bumper via an adhesive bond or by means of an adhesive.
  • Ultrasonic sensor and the holder is released.
  • a stiffening element formed, for example, from ceramic is also required so that the vibrations of the bumper can be kept local, as already described in document DE 42 38 924 A1.
  • a particular challenge is to prevent the propagation of the ultrasonic waves to the rear and thus to reduce the energy of the return sound to a minimum. If, for example, a certain proportion of the sound energy is sent to the rear, ie toward the interior of the vehicle, then this ultrasound reflects on body parts of the vehicle and returns as a sham echo to the ultrasound sensor, which in turn can lead to apparent targets.
  • the sensor housing is connected to the holder non-destructively releasably releasably.
  • the stiffening element and the holder are integrally formed.
  • the holder serves for holding or fastening the ultrasonic sensor to the covering part, is formed integrally with the reinforcing element.
  • a total of stiffening part is created, which additionally takes over the function of the holder of the ultrasonic sensor.
  • the invention is based on the finding that such a holder is usually connected to the sensor housing, through which - in particular in the region of the membrane - a certain proportion of the ultrasonic energy is radiated to the rear, which is now prevented by the fact that the holder as stiffening part or is formed integrally with the stiffening element.
  • Ultrasonic sensor exactly at the point where it emits the ultrasound most, ie between the sensor housing and the membrane, particularly well shielded.
  • the stiffening element and the holder are integrally formed from a uniform material.
  • Embodiment lies in the further reduction of the vibration of the trim part by a total of more stiffening material.
  • the additional accumulation of material has a vibration damping effect, so that the vibrations can be reliably maintained locally.
  • the stiffening element is annular. It preferably has a central passage opening through which the membrane extends in the installed state or in the assembled state, so that the
  • Stiffening element is arranged around the membrane and thus peripherally circumferentially.
  • Stiffening element and the holder are integrally formed, a ceramic material or ceramic. As a result, a particularly good stiffening is made possible, so that on the one hand the oscillating region of the trim part effectively limited and on the other hand, the review can be minimized.
  • the holder has a receiving shaft, in which the sensor housing is received by a rear side of the holder opposite the stiffening element.
  • a receiving shaft has the particular advantage that thus the sensor housing is at least partially surrounded by the outside circumference of the holder, whereby the vibration of the sensor housing and thus the review are reduced.
  • the receiving shaft is preferably cylindrical.
  • Receptacle to be adapted to the shape of the sensor housing. Moreover, thus at least partial enclosure of the sensor housing by the
  • Receiving shaft and thus realized an effective stiffening.
  • a cavity of the receiving shaft closes directly to the
  • a decoupling ring made of a soft-elastic material may be arranged between the stiffening element and the membrane, and thus in a radial gap between the stiffening element and the membrane.
  • This decoupling ring rests in particular directly on an outer circumference of the pot-shaped membrane around.
  • the ultrasonic sensor device additionally comprises one
  • hood-shaped cover which for fixing the sensor housing in the holder of a rear side opposite the stiffening element on this holder is pluggable.
  • Cover prevents the ultrasonic sensor from being detached from the holder.
  • the proportion of the ultrasound signals emitted to the rear can thus be further reduced.
  • a particularly simple disassembly and a simple exchange of the ultrasonic sensor is made possible by, for example, the cover detached from the holder and the ultrasonic sensor is removed without much effort from the receiving shaft.
  • the cover is connected via latching means with the holder.
  • latching means with the holder.
  • a reliable connection is possible, which also can be solved very quickly again.
  • a reversibly releasable connection between the cover and the holder is created.
  • This embodiment also has the advantage that, if necessary, a special connection technology between the ultrasonic sensor and the holder may be unnecessary, because the ultrasonic sensor can be clamped in the receiving shaft by means of the cover.
  • a particularly strong and thus safe for the operation of a motor vehicle connection between the cover and the holder can be achieved in that the
  • Locking means have a groove formed in the circumferential direction on the one hand and a circumferentially extending corresponding ridge on the other hand, which can be latched into the complementary groove.
  • a damping disk made of a soft-elastic material is arranged, namely for example of a silicone-like material.
  • a front side facing the sensor housing has
  • Damping disc a sound reduction structure, by means of which the ultrasound is dampened.
  • a structure may be in the form of a nub structure having a plurality of nubs pointing in the direction of the ultrasonic sensor.
  • the nubs may be cone-shaped and each have a tip, which rests against the back of the ultrasonic sensor.
  • the sound propagation to the rear is minimal, and also a good spring force is generated, which acts on the back of the ultrasonic sensor.
  • the cover may also have a radial recess for a plug of the
  • the ultrasonic sensor can be electrically coupled via the plug with an electronic control device.
  • the cover may be formed, for example, of plastic. Alternatively, however, it can also be formed from the same material from which the holder and the stiffening element are formed. Thus, the stiffening effect is further improved.
  • An arrangement according to the invention for a motor vehicle comprises a trim part, for example a bumper, as well as an inventive
  • An ultrasonic sensor device wherein a front side of the diaphragm and a front side of the stiffening member are brought into abutment with the back of the trim piece so that the ultrasonic sensor transmits and / or receives the ultrasonic signals through the material of the trim piece.
  • An inventive motor vehicle in particular a passenger car, comprises an arrangement according to the invention.
  • the back of the trim part is the side which faces the interior of the vehicle and thus is invisible from the outside.
  • An inventive method is designed for producing an ultrasonic sensor device for a motor vehicle.
  • An ultrasound sensor with a cup-shaped membrane and a sensor housing is provided, as is a stiffening element with a passage opening for the membrane and a holder for holding the membrane
  • Stiffening element and the holder are integrally formed of a same material, namely in particular ceramic.
  • FIG. 1 is a schematic exploded view of an ultrasonic sensor device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the ultrasonic sensor device in FIG.
  • Figure 3 shows a schematic and perspective view of a stiffening element and a holder, which are integrally formed with each other of ceramic.
  • Fig. 4 is a schematic representation of a sectional view through the
  • An ultrasonic sensor device 1 shown schematically in FIG. 1 and in a perspective exploded view comprises a stiffening part 2, which is formed integrally and completely from ceramic and thus is a ceramic full body.
  • Stiffening part 2 consists of an annular and plate-like stiffening element 3 on the one hand and an axially subsequent holder 4 on the other.
  • Stiffening element 3 has a passage opening 5 through which a pot-shaped membrane 6 of an ultrasonic sensor 7 in the assembled state extends to be able to rest against a rear side of a trim part, such as a bumper of a motor vehicle.
  • the holder 4 is in the form of a receiving shaft 8, which is cylindrical in shape and is arranged concentrically with the stiffening element 3.
  • the receiving shaft 8 has a smaller diameter than that
  • the receiving shaft 8 stands on a side facing the said trim part of the vehicle rear 9 of the
  • Receiving shaft 8 extends in the axial direction and in the assembled state points in the direction of the interior of the vehicle.
  • the ultrasonic sensor 7 has a sensor housing 10, from which the cup-shaped
  • Membrane 6 protrudes, so that a front side 1 1 of the membrane 6 of the
  • Sensor housing 10 is remote.
  • the membrane 6 is used for transmitting and receiving ultrasonic signals, which are transmitted through the said trim part and received.
  • the sensor housing 10 also has a plug 12 which projects radially outwards from the cylindrical part of the sensor housing 10.
  • the plug 12 is used to connect the ultrasonic sensor 7 with an electronic control device of the motor vehicle.
  • two guide elements 13, 14 are formed in the form of lugs, which in corresponding guide grooves 15, 16 (Fig. 3) of the holder 4 and the receiving shaft 8 can be slidably mounted, in the axial direction.
  • the guide elements 13, 14 can thus in the complementary
  • Rest openings for the guide elements 13, 14 may be formed so that a
  • Locking connection between the ultrasonic sensor 7 and the holder 4 is made possible. In the embodiment, however, is dispensed with such a lock.
  • the ultrasonic sensor device 1 further comprises a cover 17 which is hood-shaped and a cylindrical Shell 18 and a bottom 19 which closes the cover 17 from its axial end and back. On the other axial end face and front side, the cover 17 is open. In the jacket 18 is also a radial
  • Recess 20 is formed for the plug 12 of the ultrasonic sensor 7.
  • the plug 12 may extend through this recess 20 therethrough.
  • the inner diameter of the cover 17 substantially corresponds to
  • the cover 17 can be plugged or placed on the receiving shaft 8 of the opposite side of the stiffening element 3.
  • the attachment of the cover 17 to the receiving shaft 8 via latching means 21 which have formed on an inner periphery of the cover 17 and extending in the circumferential direction elongated groove 22 and a formed on the outer circumference of the receiving shaft 8 and also in the circumferential direction extending ridge 23.
  • the ridge 23 can engage in the corresponding groove 22, wherein this locking connection can be solved by pulling the cover 17 again. In the assembled state, thus the cover 17 surrounds the
  • Receiving shaft 8 on the outside or on its outer circumference.
  • the cover 17 is then arranged around the receiving shaft 8 around.
  • the ultrasonic sensor device 1 also has a damping disk 24, which is of circular design.
  • a rear side 25 of the damping disk 24 is flat and smooth, so that this back 25 can be brought into full surface contact with the bottom 19 of the cover 17.
  • a front side 26 has a sound reduction structure 27, which is designed as a nub structure with a large number of conical nubs 28 arranged regularly distributed and arranged in a common plane and equidistantly spaced from each other.
  • the knobs 28 point in the direction of the ultrasonic sensor. 7
  • the device 1 comprises a decoupling ring 29, which in
  • FIG. 2 the device 1 is shown in the assembled state in a schematic representation.
  • the front side 1 1 of the diaphragm 6 is flush with a front side 30 of the stiffening element 3, so that the two Front pages 1 1, 30 represent a total of a front or front of the device 1.
  • These fronts 1 1, 30 are in abutment with the back of the
  • Covering parts brought, namely, for example, an adhesive.
  • the stiffening member 2 is shown in more detail in perspective, namely from its back.
  • the stiffening element 3 has a flat rear side 9, from which the receiving shaft 8 of the holder 4 projects in the axial direction at a right angle.
  • the ridge 23 is in the immediate vicinity of the
  • the receiving shaft 8 has two radial recesses 32, 33, which are formed on opposite sides. One of the recesses 32, 33 serves for receiving the plug 12, the other for receiving a portion of the sensor housing 10 of the ultrasonic sensor. 7
  • the guide grooves 15, 16 are formed on an inner periphery 34 of the receiving shaft 8 and extend in the axial direction. In these guide grooves 15, 16 or depressions in the inner circumference 34, the guide elements 13, 14 of the
  • Receiving shaft 8 are introduced.
  • the stiffening element 3 forms a pedestal of the entire stiffening part 2, which with respect to the receiving shaft 8 and the holder 4 has a smaller axial length, but a larger diameter.
  • FIG. 4 shows a sectional illustration through the ultrasonic sensor device 1 in more detail. As is apparent from Fig. 4, the tips of the nubs 28 are the
  • the ultrasonic sensor 7 is clamped under a spring force between the cover 17 and the holder 4.
  • the guide elements 13, 14 are located in the guide grooves 15, 16.
  • the ultrasonic sensor 7 is also connected to an axial stop 36 of
  • Stiffening element 3 supported in the axial direction.
  • Such a construction of the stiffening part 2 as a ceramic full body has the advantage that the sound pressure to the rear is significantly reduced by the entire
  • Stiffening part 2 shields the ultrasonic sensor 7 where it emits the ultrasound most, namely between the sensor housing 10 and the diaphragm 6. Another advantage is the improvement in the reduction of the vibration of the Covering parts by an increased height of the stiffening part 2 due to the one-piece design of the stiffening element 3 with the holder 4 made of ceramic.
  • the optionally used damping disc 24 reduces the review on
  • the disassembly of the ultrasonic sensor 7 is particularly simple: When the cover 17 is unlatched from the holder 4, the ultrasonic sensor 7 glued to the cowling can be released from the gluing site by lifting the plug 12, and then re-gluing at the same location is possible.
  • the stiffening part 2 including the holder 4 and the stiffening element 3 remains here on
  • Reinforcing element 3 is a two-way molded, which allows the disassembly of the stiffening member 2 by means of a ring wrench or an open-end wrench.

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Description

Ultraschallsensorvorrichtung mit einem Versteifungshalter, Anordnung, Kraftfahrzeug und entsprechendes Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Ultraschallsensor, welcher eine topfförmige Membran zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen sowie ein Sensorgehäuse aufweist, sowie umfassend ein um die Membran herum angeordnetes Versteifungselement, wie auch einen Halter, welcher zur Halterung des Sensorgehäuses und somit des gesamten Ultraschallsensors an einer Rückseite eines Verkleidungsteils des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung mit einer solchen Vorrichtung, ein
Kraftfahrzeug mit einer derartigen Anordnung, wie auch ein Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Ultraschallsensoren sind bereits Stand der Technik und können in bekannter Weise im Frontbereich und im Heckbereich des Kraftfahrzeugs verbaut werden, nämlich beispielsweise an den Stoßfängern. Die Ultraschallsensoren sind
Fahrerassistenzeinrichtungen zugeordnet und liefern Informationen über die
Fahrzeugumgebung, und genauer gesagt über die Abstände zwischen dem Fahrzeug einerseits und den in seiner Umgebung befindlichen Hindernissen andererseits.
Fahrerassistenzeinrichtungen können dabei beispielsweise Parkassistenzsysteme, Systeme zur Totwinkelüberwachung, Systeme zur Abstandshaltung,
Bremsassistenzsysteme und dergleichen sein.
Es ist bereits bekannt, dass derartige Ultraschallsensoren in Stoßfängern unverdeckt verbaut angeordnet sind. Dies bedeutet, dass sie in durchgängigen Aussparungen bzw. Durchgangsöffnungen in dem Stoßfänger angeordnet sind und außenseitig sichtbar sind. Hier erstreckt sich die topfförmige Membran des Ultraschallsensors - der so genannte Aluminiumtopf - durch die Durchgangsöffnung des Stoßfängers hindurch, so dass eine Frontseite bzw. Frontfläche der Membran mit der äußeren Oberfläche des Stoßfängers bündig abschließt. Das Interesse gilt vorliegend jedoch einer verdeckten Anordnung eines Ultraschallsensors, wie sie beispielsweise aus dem Dokument DE 42 38 924 A1 oder aber aus dem Dokument DE 10 2008 018 1 10 A1 bekannt ist. Bei einer solchen versteckten Anordnung ist der Ultraschallsensor hinter dem Stoßfänger verdeckt angeordnet, so dass die Frontfläche der Membran an einer Rückseite des Stoßfängers anliegt und die Ultraschallwellen somit durch das Material des Stoßfängers hindurch ausgesendet und empfangen werden. Hier muss ein geeigneter Halter eingesetzt werden, um die Membran bzw. den gesamten Ultraschallsensor einschließlich der Membran an der Rückseite des Stoßfängers befestigen zu können.
Bei den verdeckten Ultraschallsensoren wird die Frontseite der Membran in Anlage mit der Rückseite des Stoßfängers - gegebenenfalls über einen Montagedeckel - gebracht, so dass die Ultraschallsignale durch das Material des Stoßfängers hindurch gesendet und empfangen werden. Zur Halterung des Ultraschallsensors an der Rückseite des
Stoßfängers wird ein Halter eingesetzt, mit welchem der Ultraschallsensor zerstörungsfrei und reversibel lösbar verbindbar ist. Der Halter wird mit der Rückseite des Stoßfängers über eine Klebeverbindung bzw. mittels eines Klebstoffs verbunden. Somit wird erreicht, dass der Ultraschallsensor allein ohne den Halter demontiert und beispielsweise ausgetauscht werden kann, indem einfach die Verbindung zwischen dem
Ultraschallsensor und dem Halter gelöst wird. Bei verdeckten Ultraschallsensoren ist außerdem ein beispielsweise aus Keramik gebildetes Versteifungselement erforderlich, damit die Schwingungen des Stoßfängers lokal gehalten werden können, wie dies bereits in Dokument DE 42 38 924 A1 beschrieben ist. Bei einer solchen versteckten Anordnung des Ultraschallsensors hinter dem Stoßfänger besteht eine besondere Herausforderung jedoch darin, die Ausbreitung der Ultraschallwellen nach hinten zu verhindern und somit die Energie des Rückschalls auf ein Minimum zu reduzieren. Wird nämlich ein gewisser Anteil der Schallenergie nach hinten - also in Richtung zum Innenraum des Fahrzeugs - gesendet, so reflektiert dieser Ultraschall an Karosserieteilen des Fahrzeugs und gelangt als Scheinecho wieder zum Ultraschallsensor, was wiederum zu Scheinzielen führen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einer
Ultraschallsensorvorrichtung der eingangs genannten Gattung der Rückschau im
Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch eine Anordnung, durch ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, wie auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen
Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Ultraschallsensor mit einer topfförmigen Membran zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen sowie mit einem Sensorgehäuse, wie auch ein um die Membran herum angeordnetes Versteifungselement, welches insbesondere zur Begrenzung der Schwingung dient, sowie einen Halter, welcher zur Halterung des Sensorgehäuses an einer Rückseite eines Verkleidungsteils - beispielsweise eines Stoßfängers - des
Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Insbesondere ist das Sensorgehäuse dabei mit dem Halter zerstörungsfrei reversibel lösbar verbunden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Versteifungselement und der Halter einstückig ausgebildet sind.
Der erfindungsgemäße Effekt wird also dadurch erzielt, dass der Halter zur Halterung bzw. Befestigung des Ultraschallsensors an dem Verkleidungsteil dient, einstückig mit dem Versteifungselement ausgebildet ist. Somit wird insgesamt ein Versteifungsteil geschaffen, welches zusätzlich noch die Funktion der Halterung des Ultraschallsensors übernimmt. Durch ein solches Versteifungsteil gelingt es, den nach hinten abgegebenen Anteil der Ultraschallsignale bzw. den Rückschau im Vergleich zum Stand der Technik deutlich zu reduzieren, so dass auch Scheinechos und Scheinziele vermieden werden können. Die Erfindung basiert dabei auf der Erkenntnis, dass ein derartiger Halter üblicherweise mit dem Sensorgehäuse verbunden ist, durch welches - insbesondere im Bereich der Membran - ein gewisser Anteil der Ultraschallenergie nach hinten abgestrahlt wird, was nunmehr dadurch verhindert wird, dass der Halter als Versteifungsteil bzw. einstückig mit dem Versteifungselement ausgebildet ist. Somit ist nämlich der
Ultraschallsensor genau an der Stelle, an welcher er den Ultraschall am meisten ausstrahlt, also zwischen dem Sensorgehäuse und der Membran, besonders gut abgeschirmt.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Versteifungselement und der Halter einstückig aus einem einheitlichen Material ausgebildet sind. Der Vorteil dieser
Ausführungsform liegt in der weiteren Reduktion der Schwingung des Verkleidungsteils durch insgesamt mehr Versteifungsmaterial. Die zusätzliche Materialanhäufung wirkt sich schwingungstechnisch dämpfend aus, so dass die Schwingungen zuverlässig lokal gehalten werden können. Vorzugsweise ist das Versteifungselement ringförmig ausgebildet. Es weist bevorzugt eine zentrale Durchgangsöffnung auf, durch welche sich die Membran im verbauten Zustand bzw. im zusammengebauten Zustand hindurch erstreckt, so dass das
Versteifungselement um die Membran herum und somit umlaufend außenumfänglich angeordnet ist.
Vorzugsweise ist das gemeinsame bzw. einheitliche Material, aus welchem das
Versteifungselement und der Halter einstückig gebildet sind, ein Keramikmaterial bzw. Keramik. Dadurch ist eine besonders gute Versteifung ermöglicht, so dass einerseits der schwingende Bereich des Verkleidungsteils wirkungsvoll begrenzt und andererseits auch der Rückschau minimiert werden kann.
In einer Ausführungsform weist der Halter einen Aufnahmeschacht auf, in welchem das Sensorgehäuse von einer dem Versteifungselement gegenüber liegenden Rückseite des Halters aufgenommen ist. Ein solcher Aufnahmeschacht hat insbesondere den Vorteil, dass somit das Sensorgehäuse zumindest teilweise außenumfänglich durch den Halter umgriffen ist, wodurch die Schwingung des Sensorgehäuses und somit der Rückschau reduziert sind.
Der Aufnahmeschacht ist bevorzugt zylinderförmig ausgebildet. Somit kann der
Aufnahmeschacht an die Form des Sensorgehäuses angepasst werden. Außerdem ist somit eine zumindest partielle Umschließung des Sensorgehäuses durch den
Aufnahmeschacht und somit eine wirkungsvolle Versteifung realisiert. Insbesondere schließt sich dabei ein Hohlraum des Aufnahmeschachts unmittelbar an die
Durchgangsöffnung des Versteifungselements axial an, so dass der Hohlraum des Aufnahmeschachts mit der Durchgangsöffnung einen gemeinsamen, sich axial erstreckenden Raum bildet, in welchem der Ultraschallsensor sitzt.
Zwischen dem Versteifungselement und der Membran, und somit in einem radialen Spalt zwischen dem Versteifungselement und der Membran, kann ein Entkopplungsring aus einem weich-elastischen Material angeordnet sein. Somit wird die Membran von anderen Komponenten schwingungstechnisch entkoppelt. Dieser Entkopplungsring liegt dabei insbesondere direkt an einem Außenumfang der topfförm igen Membran umlaufend an.
Vorzugsweise umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung zusätzlich noch eine
haubenförmige Abdeckung, welche zur Fixierung des Sensorgehäuses in dem Halter von einer dem Versteifungselement gegenüberliegenden Rückseite auf diesen Halter aufsteckbar ist. Somit ist einerseits eine besonders zuverlässige, betriebssichere und rutschfeste Befestigung des Ultraschallsensors im Halter gewährleistet, weil die
Abdeckung ein Lösen des Ultraschallsensors vom Halter verhindert. Andererseits kann somit der Anteil der nach hinten abgegebenen Ultraschallsignale weiterhin reduziert werden. Des Weiteren ist somit auch eine besonders einfache Demontage und ein einfacher Austausch des Ultraschallsensors ermöglicht, indem beispielsweise die Abdeckung von dem Halter gelöst und der Ultraschallsensor ohne viel Aufwand aus dem Aufnahmeschacht entnommen wird.
Vorzugsweise ist die Abdeckung über Rastmittel mit dem Halter verbindbar. Somit ist eine betriebssichere Verbindung ermöglicht, welche außerdem besonders schnell wieder gelöst werden kann. Auf diese Weise wird auch eine reversibel lösbare Verbindung zwischen der Abdeckung und dem Halter geschaffen. Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil, dass sich gegebenenfalls eine spezielle Verbindungstechnik zwischen dem Ultraschallsensor und dem Halter erübrigen kann, weil der Ultraschallsensor in dem Aufnahmeschacht mittels der Abdeckung eingeklemmt werden kann.
Eine besonders feste und somit für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs sichere Verbindung zwischen der Abdeckung und dem Halter kann dadurch erzielt werden, dass die
Rastmittel eine in Umfangsrichtung ausgebildete Nut einerseits sowie einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden korrespondierenden Grat andererseits aufweisen, welcher in die komplementäre Nut einrastbar ist. Somit ist eine ringförmige
Schnappverbindung realisiert, welche für eine feste Verbindung und somit zuverlässige Halterung des Ultraschallsensors im Betrieb des Fahrzeugs sorgt.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn zwischen einem Boden der Abdeckung und einer von der Membran abgewandten Rückseite des Sensorgehäuses eine Dämpfungsscheibe aus einem weich-elastischen Material angeordnet ist, nämlich beispielsweise aus einem silikonartigen Material. Durch eine solche Dämpfungsscheibe werden insgesamt zwei Effekte erzielt: Einerseits wird somit die Schallausbreitung nach hinten auf ein Minimum reduziert; andererseits ermöglicht die Dämpfungsscheibe auch die Bereitstellung einer Federkraft, mit welcher der Ultraschallsensor in dem Halter vorgespannt angeordnet ist. Somit ist eine besonders gute Anlage der Frontseite der Membran an dem
Verkleidungsteil gewährleistet.
Vorzugsweise hat eine dem Sensorgehäuse zugewandte Vorderseite der
Dämpfungsscheibe eine Schallreduktionsstruktur, mittels welcher der Ultraschall gedämpft wird. Eine solche Struktur kann in Form einer Noppenstruktur mit einer Vielzahl von in Richtung zum Ultraschallsensor weisenden Noppen ausgebildet sein. Die Noppen können kegelförmig ausgebildet sein und jeweils eine Spitze aufweisen, welche an der Rückseite des Ultraschallsensors anliegt. Somit ist die Schallausbreitung nach hinten minimal, und außerdem ist eine gute Federkraft erzeugt, welche auf die Rückseite des Ultraschallsensors wirkt.
Die Abdeckung kann auch eine radiale Aussparung für einen Stecker des
Ultraschallsensors aufweisen. Somit kann der Ultraschallsensor über den Stecker mit einer elektronischen Steuereinrichtung elektrisch gekoppelt werden.
Die Abdeckung kann beispielsweise aus Kunststoff gebildet sein. Sie kann alternativ aber auch aus dem gleichen Material gebildet sein, aus welchem auch der Halter und das Versteifungselement gebildet sind. Somit wird der Versteifungseffekt weiterhin verbessert.
Eine erfindungsgemäße Anordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Verkleidungsteil, beispielsweise einen Stoßfänger, sowie eine erfindungsgemäße
Ultraschallsensorvorrichtung, wobei eine Frontseite der Membran und eine Frontseite des Versteifungselements in Anlage mit der Rückseite des Verkleidungsteils gebracht sind, so dass der Ultraschallsensor die Ultraschallsignale durch das Material des Verkleidungsteils hindurch sendet und/oder empfängt.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung. Die Rückseite des Verkleidungsteils ist diejenige Seite, welche dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt und somit von außen unsichtbar ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist zum Herstellen einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ausgelegt. Es wird ein Ultraschallsensor mit einer topfförmigen Membran und einem Sensorgehäuse bereitgestellt, wie auch ein Versteifungselement mit einer Durchgangsöffnung für die Membran sowie ein Halter zur Halterung des
Sensorgehäuses an einer Rückseite eines Verkleidungsteils des Fahrzeugs. Das
Versteifungselement und der Halter werden einstückig aus einem gleichen Material ausgebildet, nämlich insbesondere aus Keramik.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Anordnung, das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Explosionsdarstellung eine Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 in schematischer Darstellung die Ultraschallsensorvorrichtung im
zusammengebauten Zustand;
Fig. 3 in schematischer und perspektivischer Darstellung ein Versteifungselement und einen Halter, welche einstückig miteinander aus Keramik ausgebildet sind; und
Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht durch die
Ultraschallsensorvorrichtung.
Eine in Fig. 1 schematisch und in perspektivischer Explosionsdarstellung gezeigte Ultraschallsensorvorrichtung 1 umfasst ein Versteifungsteil 2, welches einstückig und vollständig aus Keramik ausgebildet und somit ein Keramikvollkörper ist. Das
Versteifungsteil 2 besteht aus einem ringförmigen und plattenartigen Versteifungselement 3 einerseits sowie einem sich axial anschließenden Halter 4 andererseits. Das
Versteifungselement 3 hat eine Durchgangsöffnung 5, durch welche sich eine topfformige Membran 6 eines Ultraschallsensors 7 im zusammengebauten Zustand hindurch erstreckt, um an einer Rückseite eines Verkleidungsteils, etwa eines Stoßfängers eines Kraftfahrzeugs, anliegen zu können.
Der Halter 4 ist in Form eines Aufnahmeschachts 8 ausgebildet, welcher zylinderförmig ausgebildet und konzentrisch mit dem Versteifungselement 3 angeordnet ist. Der Aufnahmeschacht 8 weist dabei einen kleineren Durchmesser als das
Versteifungselement 3 auf. Der Aufnahmeschacht 8 steht auf einer dem genannten Verkleidungsteil des Fahrzeugs gegenüberliegenden Rückseite 9 des
Versteifungselements 3 von diesem in axialer Richtung ab, so dass sich der
Aufnahmeschacht 8 in axialer Richtung erstreckt und im zusammengebauten Zustand in Richtung zum Innenraum des Fahrzeugs weist.
Der Ultraschallsensor 7 hat ein Sensorgehäuse 10, aus welchem die topfförmige
Membran 6 heraus ragt, so dass eine Frontseite 1 1 der Membran 6 von dem
Sensorgehäuse 10 abgewandt ist. Die Membran 6 dient zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallsignalen, welche durch das genannte Verkleidungsteil hindurch gesendet und empfangen werden.
Das Sensorgehäuse 10 weist auch einen Stecker 12 auf, welcher von dem zylindrischen Teil des Sensorgehäuses 10 radial nach außen absteht. Der Stecker 12 dient zum Verbinden des Ultraschallsensors 7 mit einer elektronischen Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs.
An das Sensorgehäuse 10 sind zwei Führungselemente 13, 14 in Form von Nasen angeformt, welche in korrespondierenden Führungsnuten 15, 16 (Fig. 3) des Halters 4 bzw. des Aufnahmeschachts 8 verschiebbar gelagert werden können, und zwar in axialer Richtung. Die Führungselemente 13, 14 können also in die komplementären
Führungsnuten 15, 16 eingeführt und somit das Sensorgehäuse 10 in den zylindrischen Aufnahmeschacht 8 eingeführt bzw. eingesteckt werden.
Gegebenenfalls können diese Führungsnuten 15, 16 auch mit zusätzlichen
Rastöffnungen für die Führungselemente 13, 14 ausgebildet sein, so dass eine
Rastverbindung zwischen dem Ultraschallsensor 7 und dem Halter 4 ermöglicht wird. Im Ausführungsbeispiel wird jedoch auf eine solche Verrastung verzichtet.
Mit weiterem Bezug auf Fig. 1 weist die Ultraschallsensorvorrichtung 1 nämlich weiterhin eine Abdeckung 17 auf, welche haubenformig ausgebildet ist und einen zylinderförmigen Mantel 18 sowie einen Boden 19 aufweist, welcher die Abdeckung 17 von ihrer axialen Stirnseite und Rückseite abschließt. Auf der anderen axialen Stirnseite und Vorderseite ist die Abdeckung 17 offen ausgebildet. Im Mantel 18 ist außerdem eine radiale
Aussparung 20 für den Stecker 12 des Ultraschallsensors 7 ausgebildet. Somit kann sich der Stecker 12 durch diese Aussparung 20 hindurch erstrecken.
Der Innendurchmesser der Abdeckung 17 entspricht im Wesentlichen dem
Außendurchmesser des Aufnahmeschachts 8 oder ist ein wenig größer als dieser Außendurchmesser. Somit kann die Abdeckung 17 auf den Aufnahmeschacht 8 von der dem Versteifungselement 3 gegenüberliegenden Rückseite aufgesteckt bzw. aufgesetzt werden. Die Befestigung der Abdeckung 17 an dem Aufnahmeschacht 8 erfolgt über Rastmittel 21 , welche eine an einem Innenumfang der Abdeckung 17 ausgebildete und sich in Umfangsrichtung erstreckende längliche Nut 22 sowie einen am Außenumfang des Aufnahmeschachts 8 ausgebildeten und sich ebenfalls in Umfangsrichtung erstreckenden Grat 23 aufweisen. Der Grat 23 kann dabei in die korrespondierende Nut 22 einrasten, wobei diese Rastverbindung durch Ziehen der Abdeckung 17 wieder gelöst werden kann. Im montierten Zustand umgreift somit die Abdeckung 17 den
Aufnahmeschacht 8 außenumfänglich bzw. liegt an seinem Außenumfang an. Mit anderen Worten ist die Abdeckung 17 dann um den Aufnahmeschacht 8 herum angeordnet.
Optional weist die Ultraschallsensorvorrichtung 1 auch eine Dämpfungsscheibe 24, welche kreisförmig ausgebildet ist, auf. Eine Rückseite 25 der Dämpfungsscheibe 24 ist eben und glatt ausgeführt, so dass diese Rückseite 25 in vollflächige Anlage mit dem Boden 19 der Abdeckung 17 gebracht werden kann. Eine Vorderseite 26 hingegen weist eine Schallreduktionsstruktur 27 auf, welche als Noppenstruktur mit einer Vielzahl von kegelförmigen und regelmäßig verteilt angeordneten sowie in einer gemeinsamen Ebene liegenden und äquidistant zueinander beabstandet angeordneten Noppen 28 ausgebildet ist. Die Noppen 28 weisen in Richtung zum Ultraschallsensor 7.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 einen Entkopplungsring 29, welcher im
zusammengebauten Zustand zwischen der Membran 6 und dem Versteifungsteil 3 angeordnet ist.
In Fig. 2 ist in schematischer Darstellung die Vorrichtung 1 im zusammengebauten Zustand dargestellt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, schließt die Frontseite 1 1 der Membran 6 mit einer Frontseite 30 des Versteifungselements 3 bündig ab, so dass die beiden Frontseiten 1 1 , 30 insgesamt eine Frontseite bzw. Vorderseite der Vorrichtung 1 darstellen. Diese Frontseiten 1 1 , 30 werden in Anlage mit der Rückseite des
Verkleidungsteils gebracht, nämlich beispielsweise über einen Klebstoff.
In Fig. 3 ist in perspektivischer Darstellung das Versteifungsteil 2 näher dargestellt, nämlich von seiner Rückseite. Das Versteifungselement 3 hat eine ebene Rückseite 9, von welcher der Aufnahmeschacht 8 des Halters 4 in axialer Richtung unter einem rechten Winkel absteht. Der Grat 23 liegt dabei in unmittelbarer Nähe des
Versteifungselements 3 und in einem größeren Abstand zu einer axialen Stirnseite 31 des Aufnahmeschachts 8. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist der Aufnahmeschacht 8 zwei radiale Aussparungen 32, 33 auf, welche an gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind. Eine der Aussparungen 32, 33 dient zur Aufnahme des Steckers 12, die andere zur Aufnahme eines Bereiches des Sensorgehäuses 10 des Ultraschallsensors 7.
Die Führungsnuten 15, 16 sind an einem Innenumfang 34 des Aufnahmeschachts 8 ausgebildet und erstrecken sich in axialer Richtung. In diesen Führungsnuten 15, 16 bzw. Vertiefungen im Innenumfang 34 können die Führungselemente 13, 14 des
Ultraschallsensors 7 eingeschoben und somit das Sensorgehäuse 10 in den
Aufnahmeschacht 8 eingeführt werden.
Mit anderen Worten bildet das Versteifungselement 3 einen Untersatz des gesamten Versteifungsteils 2, welcher gegenüber dem Aufnahmeschacht 8 bzw. dem Halter 4 eine geringere axiale Länge, jedoch einen größeren Durchmesser aufweist.
In Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung durch die Ultraschallsensorvorrichtung 1 näher gezeigt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, liegen die Spitzen der Noppen 28 der
Dämpfungsscheibe 24 an einer Rückseite 35 des Sensorgehäuses 10 an, so dass der Ultraschallsensor 7 unter einer Federkraft zwischen der Abdeckung 17 und dem Halter 4 eingeklemmt ist. Die Führungselemente 13, 14 befinden sich dabei in den Führungsnuten 15, 16. Der Ultraschallsensor 7 ist auch an einem axialen Anschlag 36 des
Versteifungselements 3 in axialer Richtung abgestützt.
Eine solche Konstruktion des Versteifungsteils 2 als Keramikvollkörper hat den Vorteil, dass der Schalldruck nach hinten deutlich reduziert wird, indem das gesamte
Versteifungsteil 2 den Ultraschallsensor 7 dort abschirmt, wo dieser den Ultraschall am meisten ausstrahlt, nämlich zwischen dem Sensorgehäuse 10 und der Membran 6. Ein weiterer Vorteil ist die Verbesserung der Reduzierung der Schwingung des Verkleidungsteils durch eine vergrößerte Höhe des Versteifungsteils 2 aufgrund der einstückigen Ausgestaltung des Versteifungselements 3 mit dem Halter 4 aus Keramik. Die optional eingesetzte Dämpfungsscheibe 24 reduziert den Rückschau auf ein
Minimum. Die Demontage des Ultraschallsensors 7 ist besonders einfach: Wenn die Abdeckung 17 vom Halter 4 entrastet ist, kann der mit dem Verkleidungsteil verklebte Ultraschallsensor 7 durch Anheben am Stecker 12 aus der Klebestelle gelöst werden, und anschließend ist die Neuverklebung auf der gleichen Stelle möglich. Das Versteifungsteil 2 einschließlich des Halters 4 und des Versteifungselements 3 verbleibt hier am
Verkleidungsteil. Wenn aber auch das gesamte Versteifungsteil 2 im Reparaturfall gelöst werden muss, kann auch vorgesehen sein, dass am Außenumfang des
Versteifungselements 3 ein Zweiflach angespritzt wird, welcher die Demontage des Versteifungsteils 2 mit Hilfe eines Ringschlüssels oder eines Maulschlüssels ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ultraschallsensor (7), welcher eine topfförmige Membran (6) zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen sowie ein Sensorgehäuse (10) aufweist, mit einem um die Membran (6) herum angeordneten Versteifungselement (3), und mit einem Halter (4), welcher zur Halterung des Sensorgehäuses (10) an einer Rückseite eines Verkleidungsteils des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Versteifungselement (3) und der Halter (4) einstückig aus einem einheitlichen Material ausgebildet sind.
2. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Material Keramik ist.
3. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Halter (4) einen Aufnahmeschacht (8) aufweist, in welchem das Sensorgehäuse (10) von einer dem Versteifungselement (3) gegenüberliegenden Rückseite aufgenommen ist.
4. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aufnahmeschacht (8) zylinderförmig ausgebildet ist.
5. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Versteifungselement (3) und der Membran (6) ein Entkopplungsring (29) aus einem weich-elastischen Material angeordnet ist.
6. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) eine haubenförmige Abdeckung (17) aufweist, welche zur Fixierung des Sensorgehäuses (10) an dem Halter (4) von einer dem Versteifungselement (3) gegenüberliegenden Rückseite auf den Halter (4) aufsteckbar ist.
7. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung (17) über Rastmittel (21 ) mit dem Halter (4) verbindbar ist.
8. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rastmittel (21 ) eine in Umgangsrichtung ausgebildete Nut (22) einerseits sowie einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden korrespondierenden Grat (23) andererseits aufweisen, welcher in die Nut (22) einrastbar ist.
9. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einem Boden (19) der Abdeckung (17) und einer von der Membran (6) abgewandten Rückseite (35) des Sensorgehäuses (10) eine Dämpfungsscheibe (24) aus einem weich-elastischen Material angeordnet ist.
10. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine dem Sensorgehäuse (10) zugewandte Vorderseite (26) der Dämpfungsscheibe (24) eine Schallreduktionsstruktur (27), insbesondere eine Noppenstruktur, aufweist.
1 1. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung (17) eine radiale Aussparung (20) für einen Stecker (12) des Ultraschallsensors (7) aufweist.
12. Anordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verkleidungsteil und einer
Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Frontseite der Membran (6) und eine Frontseite des Versteifungselements (3) in Anlage mit der Rückseite des Verkleidungsteils gebracht sind, so dass der Ultraschallsensor (7) zum Aussenden und/oder Empfangen der Ultraschallsignale durch das Verkleidungsteil hindurch ausgebildet ist.
13. Kraftfahrzeug mit einer Anordnung nach Anspruch 12.
14. Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) für ein
Kraftfahrzeug durch Bereitstellen eines Ultraschallsensors (7) mit einer topfformigen Membran (6) zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen und einem Sensorgehäuse (10), sowie durch Bereitstellen eines Versteifungselements (3) mit einer Durchgangsöffnung für die Membran (6) sowie eines Halters (4) zur Halterung des Sensorgehäuses (10) an einer Rückseite eines Verkleidungsteils des Kraftfahrzeugs,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Versteifungselement (3) und der Halter (4) einstückig aus einem einheitlichen Material ausgebildet werden.
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