CN103619654A - 超声波传感器装置和具有超声波传感器装置的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于交通运输工具的超声波传感器装置(2)，其具有超声波传感器(6)和限制所述超声波传感器(6)的振动传递的振动限制环(9)，所述振动限制环(9)具有相对于其外轮廓(13)形状不同的前端内轮廓(14)。本发明还涉及一种具有所述超声波传感器装置(2)的设备(1)。

Description

超声波传感器装置和具有超声波传感器装置的设备
本发明涉及一种用于交通运输工具的超声波传感器装置，其具有超声波传感器和限制该超声波传感器的振动传递的振动限制环。此外本发明还涉及一种具有这种超声波传感器装置的装置。
已知的是，将超声波传感器安装在交通运输工具的保险杠处。在此已知一种可见的安装方式。在这种安装方式中，保险杠具有多个穿孔，超声波传感器延伸穿过穿孔并且向外开放地进行收发。
然而，另外还已知此类超声波传感器在保险杠处的一种遮盖式的构造方式。在此，超声波传感器安置在保险杠后面并且在前面完全地被保险杠或其材料所遮盖。由于超声波传感器装置直接固定在保险杠的内侧，所以超声波传感器装置还几乎直接连接在保险杠上，并且所有的超声波越过保险杠到达外部。由此也将这种振动施加给了整个保险杠。因此出现了虚假回波和干扰振动，它们在测量时对发射器特征产生了强烈影响。于是，当多个此类的传感器安装在保险杠上时，由于向保险杠上的振动传递，这些传感器受到相互影响和干扰。
为了局部限制保险杠的振动以及由此导致的固体传音，由DE4238924A1已知，超声波传感器中的限制环围绕隐蔽式安装的超声波传感器，借助限制环局部限制保险杠上的振动传递。此外，在限制环与超声波传感器之间设置有由柔软材料制成的退耦环。
然而在已知的设计方案中规定，限制环被设计为圆形的，并且里面的孔也是圆形的。
本发明所要解决的技术问题是，提供一种超声波传感器装置和具有此类超声波传感器装置的设备，借此超声波传感器向遮护件的振动传递受到限制，而且能够明确地影响超声波传感器的发射特征。
所述技术问题通过一种根据独立权利要求的超声波传感器装置和设备得以解决。
按照本发明的用于交通运输工具的超声波传感器装置包括至少一个超声波传感器。所述超声波传感器装置此外还包括振动限制环，该振动限制环围绕着超声波传感器并且限制超声波传感器的振动传递。通过该振动限制环，超声波振动向遮护件上的传递被有针对性地局部限制，超声波传感器装置可安装在该遮护件上，并且整个保险杠不再被激发振动或者振动在保险杠上的扩散被如此衰减，使得在该保险杠上的其他超声波传感器不会由此受到干扰。
振动限制环具有与其外轮廓不同的内轮廓。通过这种独立的轮廓设计，不仅可以进行振动限制，还能够明确地影响超声波传感器的发射指向特征。由此，通过振动限制环实现了一种单一的多功能的部件。
优选地规定，振动限制环具有无棱角的内轮廓，该内轮廓在两条彼此垂直的轴线上具有不同的尺寸。
这两条彼此垂直的轴线在振动限制环的平面中延伸。
因此针对无棱角的内轮廓可以设计为椭圆形。还可以实现其他的具有多个径向凸形的无棱角内轮廓。这些凸形的半径尤其可以是不同的。
还可以规定，振动限制环具有带棱角的内轮廓，该内轮廓在两条彼此垂直的轴线上具有优选不同的尺寸。在此例如可以设计为四边形的内轮廓。所述内轮廓可以是矩形的或正方形的。然而还可以设计为其它带棱角的结构，该结构例如可以具有三个角或五个角或更多个角。
通过这些不同的轮廓能够以非常有针对性的并且明确的方式来限制超声波传感器的发射特征。
优选地规定，振动限制环具有圆形的外轮廓。通过这种设计，振动限制环可以构造得尽可能紧凑并且在其外轮廓上是旋转对称的。
特别有利的是，内轮廓在振动限制环的厚度上是变化或改变的。对于这种设计，能够以特别显著的方式使超声波传感器在振动限制环的孔中进行接收，另一方面特别有效地实现振动限制和发射限制。
特别有利的是，内轮廓在朝向超声波传感器的后侧面上具有与超声波传感器的外轮廓相匹配的第一内轮廓，所述第一内轮廓沿振动限制环的厚度观察转入到在振动限制环的前侧面上构成的第二内轮廓，其中所述第二内轮廓相对于外轮廓是不同的。由此，在振动限制环的一个侧面上基本上实现了特别有利地容纳被引入的超声波传感器，而在另一个侧面上实现了在限制发射特征方面特别匹配的内轮廓的几何形状。这全都设置在一个非常平坦地构造的、单一的部件、即振动限制环中。内轮廓在后侧面上优选如此设计，使得在插入的超声波传感器与第一内轮廓之间保留有构造空间，在其中可安装退耦环。优选地规定，超声波传感器与退耦环能够完全匹配地置于第一内轮廓中。
振动限制环的后侧面优选设计为平坦的。
振动限制环的前侧面优选至少局部沿径向倾斜，尤其向外下降倾斜。由此振动限制环沿径向观察向外逐渐变细。当在其上安置有超声波传感器装置的遮护件的内侧在安装区域内不是平坦的、而是具有一定隆起时，这尤其是有利的实施方式。通过该振动限制环的这种特殊的设计方案，使振动限制环可以尽可能靠近且完全平面地安装在内侧上，使得能够实现显著的固定并且在遮护件后面实现构造空间极为最小化的设计。
在振动限制环与超声波传感器之间优选安置有已作用的退耦环。该退耦环可以由柔软弹性的材料构成、例如硅树脂。
振动限制环优选是由更硬的且刚性的材料构成，并且尤其可以由陶瓷构成。
优选地规定，按照本发明的设备具有按照本发明的超声波传感器装置或者其中有利的设计方案。所述设备还包括遮护件、尤其保险杠，超声波传感器装置通过遮护件遮盖地安装固定在保险杠的内侧上。遮盖式的安装在上下文中意味着，超声波传感器装置在正面完全被遮护件遮盖并且超声波传感器穿过遮护件的材料进行收发。
振动限制环尤其直接固定、尤其粘接在遮护件的内侧上。通过本发明实现了，超声波传感器的隔膜的振动不会大面积地通过固定传声被传送到遮护件上并且也不会以一个时间延迟返回到该隔膜中。通过围绕传感器、尤其是传感器隔膜放置的振动限制环，可以将振动传递限制在超声波传感器前方的保险杠的局部区域中，并且同时通过不同的内轮廓来定义发射特征。
通过振动限制环在遮护件上的贴靠面积的惯性和刚度以及通过振动限制环与遮护件的接触类型、通过围绕隔膜的振动限制环的几何形状，明显降低了保险杠中的振动，并且在发射指向特性方面改善了粘接在后面的超声波传感器的功能。
稳定环或振动限制环可以具有不同的几何形状和厚度。在此特别有利的是，振动限制环的材料具有较高的E模型，用于阻止更大的机械振动在遮护件内的过临界点耦合。振动限制环可以是整体结构的一部分或者设计为单独部件。振动限制环也可以是一种基本构件，用于将转换器或超声波传感器摩擦接合地安装在遮护件的后面。通过振动限制环的这种特殊的设计方案，可以阻止声场的旁波束(Nebenkeulen)和干扰振动。
本发明的其他特征由权利要求书、附图和附图说明得出。在说明书中前述特征和特征组合还有仅在附图中单独示出和/或仅在附图说明中提及的特征和特征组合，不仅可以按相应给出的组合使用，而且还可以按其他的组合或单独地使用，只要不偏离本发明的框架。
以下接合附图进一步阐释本发明的实施例。在附图中：
图1示出剖切按照本发明的设备的第一实施例所得的剖面图；
图2示出剖切按照本发明的设备的第二实施例所得的剖面图；
图3示出根据第一实施例的振动限制环的后视图；
图4示出根据图3的振动限制环的前视图；
图5示出根据图3和图4的振动限制环的剖视图；
图6示出根据另一个实施例的振动限制环的前视图；
图7示出根据另一个实施例的振动限制环的前视图；
图8示出根据另一个实施例的振动限制环的前视图；和
图9示出根据再另一个实施例的振动限制环的前视图。
在附图中相同或功能相同的元件设置有相同的附图标记。
图1示出设备1的剖面示意图，该装置具有超声波传感器装置2，该超声波传感器装置2遮蔽式地安装在交通运输工具的设计为保险杠3的遮护件的后方。超声波传感器装置2在此固定在保险杠3的内侧4。尤其在此通过胶粘剂层5实现粘合。超声波传感器装置2因此通过保险杠3在前侧被完全覆盖，使得超声波传感器装置2的超声波传感器6穿过保险杠3进行收发。
超声波传感器6包括隔膜7，该隔膜7被设计为锅形并且例如由铝构成。
隔膜7借助退耦环8在径向上围绕超声波传感器6的轴线A，该退耦环8由柔软弹性的材料、例如硅树脂构成。
此外，超声波传感器装置2包括振动限制环9，该振动限制环9一体构成并且例如由陶瓷制成。振动限制环9不仅围绕隔膜7还围绕退耦环8。在所示实施方式中规定，振动限制环9的前侧面10和后侧面11均构成为平坦的。
重要的是，振动限制环9的外轮廓13具有与振动限制环9的第二前端内轮廓14不同的形状。在朝向超声波传感器2的后侧面11上构成的第一后端内轮廓15可以在其形状方面与外轮廓13相同。第一后端内轮廓15尤其与退耦环8的外部几何形状相匹配并且因此还与超声波传感器6的隔膜7的外轮廓相匹配。在图1所示的设计方案中，在超声波传感器装置2的安装位置处的内侧面4同样设计为平坦的。
在图2的同样示出设备1的另一个实施例的剖面图的设计方案中，保险杠构成为弯曲的并且尤其内侧面4也相应地呈弧形。
为了在此还能够将超声波传感器装置2整个平面地固定在内侧面4上并且在轴线A的方向上实现尽可能结构紧凑的设备1，则振动限制环9的前侧面10被设计为至少局部倾斜的，使得振动限制环9沿径向向外逐渐变细。
振动限制环9具有最大高度或厚度12，该最大高度或厚度12与退耦环8的最大高度相当。
在图1和图2中未示出但在另外的图3至图5中详细说明的是，内轮廓14和15是不同的，使得振动限制环9的整个内轮廓在厚度12上是变化的。
在图3中借助后侧面11的视图示出振动限制环9的实施例。两条在附图平面中延伸的彼此垂直重叠的轴线B和C在振动限制环9的中点M处相交。
可以看到，外轮廓13是旋转对称的。第一内轮廓15同样是旋转对称的并且与退耦环8的外部几何形状相匹配。因此可以实现隔膜7与退耦环8在由内轮廓15限制的开口16中的完全匹配的安置或完全匹配的引入。
在图4中示出振动限制环9的前侧面10的视图。可以看到，第二内轮廓14被设计为无棱角的，然而与旋转对称的第一内轮廓15是不同的。为了清晰起见在图4中详细图示。
在该实施例中，内轮廓14一方面设计相对于轴线B对称，另一方面还相对于轴线C对称。但是该内轮廓14不具有旋转对称性。
根据图5所示可以看到，内轮廓在厚度12上是变化的并且从第一内轮廓15过渡到第二内轮廓14，其中在该实施例中通过不连续的阶梯实现上述情况。
在图6中借助前侧面10的视图示出振动限制环9的另外的实施例。在该设计方案中，第二内轮廓14设计为矩形，其中所示的第一后端内轮廓15又是旋转对称的。
图7示出振动限制元件9的另一个图示，其中前侧面10的俯视图示出四边形的第二内轮廓14，其中第一内轮廓15又被设计为圆形的。
图8示出振动限制环9的另一个实施例，其中在此根据前侧面10的俯视图示出另一种无棱角的第二内轮廓14和圆形的第一内轮廓15。
根据图9所示的前侧面10的另一个俯视图规定，第二内轮廓14具有多个凸形，这些凸形具有不同的半径。
在实施例的所有实施方式中规定，外轮廓13在振动限制环9的厚度上是相同的。

Claims (13)

1.一种用于交通运输工具的超声波传感器装置(2)，其具有超声波传感器(6)和限制所述超声波传感器(6)的振动传递的振动限制环(9)，其特征在于，所述振动限制环(9)具有相对于其外轮廓(13)形状不同的前端内轮廓(14)。
2.根据权利要求1所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述振动限制环(9)具有无棱角的前端内轮廓(14)，所述内轮廓(14)在两条彼此垂直的轴线(B，C)上具有不同的尺寸。
3.根据权利要求1所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述振动限制环(9)具有带棱角的前端内轮廓(14)，所述内轮廓(14)尤其在两条彼此垂直的轴线(B，C)上具有不同的尺寸。
4.根据权利要求3所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述前端内轮廓(14)是四边形的。
5.根据以上权利要求中任一项所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述振动限制环(9)具有圆形的外轮廓(13)。
6.根据以上权利要求中任一项所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述内轮廓(14，15)的走势在所述振动限制环(9)的厚度(12)上是变化的。
7.根据权利要求6所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述内轮廓在朝向所述超声波传感器(6)的后侧面(11)上具有与所述超声波传感器(6)的外部几何形状相匹配的第一后端内轮廓(15)，所述第一后端内轮廓(15)沿所述振动限制环(9)的厚度(12)观察过渡为在所述振动限制环(9)的前侧面(10)上构成的第二前端内轮廓(14)，其中，所述第二内轮廓(14)相对于所述外轮廓(13)是不同的。
8.根据以上权利要求中任一项所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述振动限制环(9)的后侧面(11)设计为是平坦的。
9.根据以上权利要求中任一项所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述振动限制环(9)的前侧面(10)至少局部沿径向倾斜，尤其向外下降倾斜。
10.根据以上权利要求中任一项所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，在所述振动限制环(9)和所述超声波传感器(6)之间安置有退耦环(8)。
11.根据以上权利要求中任一项所述的超声波传感器装置(2)，其特征在于，所述振动限制环(9)由陶瓷制成。
12.一种设备(1)，其具有根据以上权利要求中任一项所述的超声波传感器装置(2)和遮护件、尤其保险杠(3)，在所述遮护件的内侧(4)被所述遮护件遮盖地安装固定着所述超声波传感器装置(2)。
13.根据权利要求12所述的设备(1)，其特征在于，所述振动限制环(9)直接固定、尤其粘接在所述遮护件(3)的内侧(4)上。
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