CN105339099B - 具有超声转换器的周围环境感测装置和具有这种周围环境感测装置的机动车 - Google Patents
具有超声转换器的周围环境感测装置和具有这种周围环境感测装置的机动车 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105339099B CN105339099B CN201480035418.4A CN201480035418A CN105339099B CN 105339099 B CN105339099 B CN 105339099B CN 201480035418 A CN201480035418 A CN 201480035418A CN 105339099 B CN105339099 B CN 105339099B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensing device
- ambient enviroment
- precursor
- ultrasonic
- enviroment sensing
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 41
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 9
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 7
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 5
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 claims description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 2
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 claims 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- 229920002323 Silicone foam Polymers 0.000 description 6
- 239000013514 silicone foam Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
- B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
- B06B1/0681—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a damping structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种周围环境感测装置，具有超声转换器以及用于声传递的膜，所述超声转换器具有至少一个转换器元件和至少一个谐振体，其中，该周围环境感测装置设置用于发射和/或接收超声信号。所述谐振体具有前体和后体并且在所述前体的端侧与所述膜耦合，其中，所述谐振体的前体和/或后体由至少一种复合材料构成。此外，本发明公开了一种机动车，其具有保险杠、侧视镜或者门区段和至少一个这样的周围环境感测装置，其中，所述周围环境感测装置的膜由所述保险杠、侧视镜或者门区段的外壳构造，并且所述超声波转换器布置为隐藏在所述外壳后方。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在使用声转换器的情况下基于超声进行环境感测的周围环境感测装置，如所述周围环境感测装置此外与机动车以及运动的或者静止的机器(例如机器人、农业机械或者建筑机械)关联地使用的那样，因此例如作为用于相应的停车辅助系统的周围环境感测辅助工具。此外，本发明涉及一种机动车，其中，在机动车的保险杠、侧视镜或者门区段上布置至少一个这样的周围环境感测装置。
背景技术
最近在该技术领域的机动车中，通常使用基于超声的周围环境传感器，其中，通常使用基于压电的声转换器。在此，超声信号通常通过介质如空气或水从发射器传送到接收器或者从发射器传送到周围环境中或者感测被处于环境中的对象反射的超声信号并且测量传播时间和/或传播时间差和/或其他量例如超声信号的幅度和相位。为了实现足够的发射强度和高的接收敏感性，这些声转换器主要是谐振振动器，所述谐振振动器由固定体和一个或多个压电元件组成。此外，作为用于这样的谐振振动器的通用例子，被称作厚度振动器(Dickenschwinger)的基于压电的超声转换器作为现有技术是已知的。在图4中示出已知的周围环境感测装置的基本构造，其中，该周围环境感测装置9的厚度振动器91布置在机动车保险杠(未示出)的外壳92上并且具有作为超声转换器元件的扁平的压电元件912，所述压电元件嵌入到固定体(所谓的谐振体)中，也就是说布置在谐振体的前体911和谐振体的后体913之间并且与它们耦合。
由DE 10 2007 046 031 A1摘引用于机动车的超声传感器的具体的例子。在其中所描述的超声传感器构造有声学调谐层，所述调谐层耦合在振动元件上。振动元件产生超声波，所述超声波发射到机动车的周围环境中，并且声学调谐层由于反射的超声波而变形，从而压电的振动元件由于该变形而处于谐振状态。在这里，超声传感器安装在机动车的缓冲器例如保险杠上，因此例如安装在保险杠中的孔中，其中，超声转换器的接收表面暴露于机动车的周围环境。
在超声转换器的领域中已知现有技术的缺点在于，所述超声转换器通常不提供或者仅仅提供振动行为的昂贵的外部阻尼，这通常导致增高的装配耗费并且导致附加的必需的安装空间。然而，这样的阻尼对于超声转换器的振动行为来说是特别有利的，以便实现对于周围环境感测来说合适的起振行为和减振行为，并且在各种情况下都应设置，但不带来结构或者构造上的缺点。
发明内容
提供用于之前所讨论的问题的解决方案的、根据本发明的周围环境感测装置具有超声转换器和用于声传递的膜，该超声转换器具有至少一个转换器元件和至少一个谐振体，其中，该周围环境感测装置设置用于发送和/或接收超声信号。该谐振体在此具有前体和后体并且在该前体的端侧、即在前体的面向膜的区段上与所述膜耦合，其中，该谐振体的前体和/或后体由作为阻尼机构的至少一种复合材料(也称为合成材料或者组合材料)构成。
谐振体(也称为振动体)的前体和后体在此可以由不同的复合材料制成，例如基于金属材料、基于陶瓷材料或基于塑料材料的复合材料或者上述元素的组合。由转换器元件发射用于周围环境感测的声波优选朝向前体(也称作前质量)的端侧离开周围环境感测布置，其中，在最好的情况下，后方的辐射完全被抑制。为此，后体(也称作后质量)用于阻尼相对于一区域的振动，在该区域中期望没有辐射。
转换器元件的概念可宽泛地理解并且包括例如电声转换器，所述电声转换器根据静电效应、磁致伸缩效应、压电效应或者这些效应的组合来工作。在本发明的构思中，转换器元件尤其可以是压电元件并且周围环境感测装置可以理解为压电的周围环境感测装置或者基于压电的周围环境感测装置。
周围环境感测装置的所谓的膜例如由机动车的保险杠、侧视镜或者门区域的外壳构成，其中，所述一个或多个转换器元件和所述一个或多个谐振体布置为隐藏在外壳后方。通过与超声转换器的耦合，所述膜构成周围环境感测装置的谐振膜。膜优选由薄的材料层构成，该薄材料层例如由对于机动车的外壳来说常用的聚合材料制造。优选所述膜具有在0.1mm和4mm之间的、特别优选小于1mm的厚度。谐振体在端侧与膜的耦合可以间接或者直接地进行，但是无论如何使得实现足够程度的声学耦合，即能够传递声学的辐射模式。所述直接的耦合可以例如通过压配合、夹紧配合、例如通过旋入或者通过粘接实现。间接的耦合可以意味着，在谐振体和膜之间设置另外的材料层，例如液体，例如凝胶或者油。该另外的材料层尤其可以设置用于使在超声转换器和膜之间的声学耦合达到最优。
通过在从属权利要求中所列出的特征可以有利地拓展和改进在独立权利要求中所说明的装置。
根据本发明的周围环境感测装置，通过使用所谓的复合材料来实现将阻尼装置集成到谐振体中。在此，可以借助于不同的制造方法使谐振体成为这样的复合材料体或者这样的复合材料体的联合，此外通过以下方法：
-烧结金属、陶瓷、塑料或者其它的合适材料，必要时混合阻尼增强的其它材料；
-由金属泡沫制造，所述金属泡沫具有空气填充的空室或者具有用聚合材料、硅酮、尤其多孔的硅酮泡沫或者诸如此类填充的空室；
-通过设置蜂巢结构制造，必要时用聚合材料、硅酮、尤其多孔的硅酮泡沫或者诸如此类填注；
-由至少一种呈大体积的形式的金属编织物制造，必要时用聚合材料、环氧树脂或者诸如此类填充，其中，所述填充可以是形状给定的；
-由填充有金属部分、陶瓷部分或者诸如此类的聚合材料制造；或者
-以设置通道或者较大的空室的方式制造，其中，所述通道或者空室填充有聚合材料、硅酮、尤其多孔的硅酮泡沫或者诸如此类。
在此，只有前体或者只有后体可以由以上制造方法中的一种制造。替代于此，不但前体而且后体可以通过以上制造方法中的一种制造。此外，前体和后体可以使用不同的制造方法。但是，也可以在前体和后体中的一个中或者不但在前体中而且在后体中使用不同的制造方法。
在根据本发明的周围环境感测装置中进一步有利的是，该周围环境感测装置附加地具有用于阻尼谐振体的振动的另一阻尼机构。机械谐振系统的足够的阻尼是必需的，以便实现对于周围环境感测来说合适的起振行为和减振行为、补偿构件公差和确保多个单转换器的共同作用。因此，在一种实施方案中，阻尼机构可以由前体和/或后体上的突出部构成，所述突出部安置在振动阻尼材料中，优选基于硅酮的材料(或硅酮系材料einMaterialauf Silikonbasis)，例如硅酮泡沫或者诸如此类。此外，在这里可以使用多孔的硅酮泡沫，例如在市场上可获得的硅酮泡沫Fermasil。如果现在例如前体设有肋或者其它的伸出的几何形状、例如节、翼或者诸如此类，则在超声转换器可能一直振动并且因此谐振体振动时，阻尼材料被冲击并且通过振动阻尼材料进一步阻尼前体的振动。这样的肋或者替代地伸出的几何形状也可以安装在后体上。此外优选地，谐振体的设有肋或者其它的伸出的几何形状的部分注入有振动阻尼材料。
在根据本发明的周围环境感测装置的一个优选实施例中，前体的与膜耦合的端侧板形地构造。所述板形状可以具有在宽度方向上的延展，该延展大于或者相当于在高度方向上的延展，其中，板形端侧的优选高度位于0.1mm和30mm之间，并且板形端侧的优选宽度位于0.5mm和30mm之间。此外，谐振体在其板形端侧和转换器元件之间至少部分地具有小于端侧的宽度尺寸的宽度尺寸。因此，在板形端侧和前体的其余部分(即不包括端侧的前体)之间设置凸肩或者梯级。概念“板形的端侧”在这里是前体的一个部分或者区段，所述部分或者区段直接地布置在前体的朝向膜的侧上并且以板的形式存在，也就是说，其在宽度上的尺寸(也称作宽度尺寸)大于其在高度上的尺寸(也称作高度尺寸)。在此，优选谐振体具有双T形的纵截面(也称作哑铃形的纵截面)，或者替代于此具有T形的纵截面或者呈三角形形状的纵截面，该三角形在其端侧的尖处过渡成板形。由此可以实现，例如在机动车保险杠的外壳作为根据本发明的膜的情况下，膜的抗弯曲刚度不仅仅由保险杠的材料定义，而且也由超声转换器或者由其结构上的构造、即前体的端侧的板形状定义。所述板形状可以具有在宽度方向上的延展，该延展大于或者相当于在高度方向上的延展，其中，板形端侧的优选高度位于0.1mm和30mm之间，并且板形端侧的优选宽度位于0.5mm和30mm之间。然而，如果保险杠的结构特性改变，则这以非所愿的方式影响该结构的谐振频率。由于这个原因，有意义的是，如以上所说明地在结构方面减小谐振频率影响，例如这可以通过将在保险杠区域中的前体实施为板来实现。以此方式，根据本发明的周围环境感测装置的振动行为可以被谐振体的板有利地影响。在此，影响的范围取决于外壳与前体板的刚度比例关系。如果该比例关系小，则由于外壳的材料的温度影响小。所述厚度比例关系必须这样选择，使得外壳的影响降到足够小。如果外壳的厚度与先前所描述的、对于声学的传递来说优选的厚度不匹配，则可以设置为，机动车的保险杠在周围环境感测装置应被安装的区域中比在其它的位置上相应更薄地构型。这样局部变薄不但可以通过后来的机械加工(例如通过铣削)实现，或者已经在制造过程中(例如在注塑成型时)实现。
此外，根据本发明的周围环境感测装置的超声转换器的方向特性通过板形端侧的横截面的几何形状的选择来影响，该端侧与保险杠外壳处于接触中。原则上，可以选择各种几何形状。优选地，前体的板形端侧的横截面与相应地选择的几何形状一致，例如：
-圆形，由此，前体的板形端侧通常采用圆盘形；
-椭圆形，尤其在水平和/或竖直的方向上具有用于不同的方向特性的不同的轴长度；
-矩形，尤其正方形或者具有倒圆的角的矩形，尤其在水平和/或竖直的方向上具有用于不同的方向特性的不同的尺寸；或
-由先前所提到的几何形状组成的组合。
此外，本发明的周围环境感测装置可以构造成，使得转换器元件和谐振体由至少一个夹紧元件以压力预紧地布置，优选以后体、转换器元件、前体的顺序布置。在此，夹紧元件可以是螺钉或者诸如此类。超声转换器的这样的构型特别使用在功率超声中，原因是在那里高机械应力可以对压电陶瓷的转换器元件起作用。但是因为特别的拉应力可能导致压电陶瓷的损坏，该布置由例如螺钉以压力预紧，从而超声转换器可以更强烈地加负荷。
根据另一种构型，转换器元件和谐振体通过压配合或者通过粘接相互耦合。所述耦合的选择可以通过预计的使用领域来确定，例如通过预先给定所述布置的抗振性来确定。此外，也可以附加地在膜和前体、前体和压电元件和/或压电元件和后体之间的连接位置上以例如粘接或者夹紧接触的方式同样设置附加的阻尼机构。
这样制造的谐振体特别适合于所有的车辆或者一般执行周围环境感测的活动机器。本发明尤其可以使用在这样的周围环境传感器中，所述周围环境传感器为了停车辅助和/或避免碰撞的目的例如设置在车辆的前方和/或后方的保险杠中。在此典型地，使用超声转换器，所述超声转换器不但可以发射超声波而且可以接受超声波。但是也可以设置为，所述超声转换器仅仅作为接收器或者仅仅作为发射器使用。尤其在车辆技术相关的领域驱动电子装置和运行电子装置(也称作AE-BE)中，在机器人的领域中、尤其用于在制造时的运输机器人、在病房中、在疗养院中、在物流领域中等等，以及在制造农业机械和建筑机械时，都是这种情况。
此外根据本发明提供一种机动车，其具有保险杠、侧视镜或者门区段和以上所描述的周围环境感测装置，其中，周围环境感测装置的膜由保险杠、侧视镜和门区段的外壳构成，并且超声转换器、即转换器元件和谐振体布置为隐藏在外壳后面。在此，周围环境感测装置尤其可以使用在超声系统中，所述超声系统包括一组超声感测装置，其中，至少一个、优选全部的超声感测装置包括周围环境感测装置的以上所描述的特征。
超声系统例如可以设置用于感测机动车的部分周围环境。例如可以为这样的超声系统分别配置，用于感测前侧的车辆周围环境的在前方区域中的超声感测装置和/或用于感测车辆的侧面区域的在侧面区域中的超声感测装置和/或用于感测车辆后方的周围环境的在尾部区域中的超声感测装置。在这里典型地，在一个保险杠中安装四至六个超声感测装置，其中，仅仅将最多四个超声感测装置安装成具有大约相同的视线。尤其也为了感测车辆旁边的区域，此外在前保险杠中这样定位超声感测装置，使得所述超声感测装置向左和向右具有其感测区域。附加地或者替代地，在后保险杠中也可以这样定位超声感测装置，使得所述超声感测装置感测在机动车左旁边和右旁边的区域。
此外，超声系统也具有配属于相应的组的控制装置和信号处理装置。为了感测机动车的侧面区域，不但可以使用侧面地安装在前和后保险杠中的超声感测装置，而且可以使用安装在侧视镜中或者门区段中的这样的超声感测装置。
此外，本发明，至少根据本发明的周围环境感测装置的优选的实施方案，实现通过使用复合材料体将振动阻尼装置集成到谐振体的元件中。在此，可以避免附加的阻尼措施或者单独设置的阻尼构件，由此可以借助于将阻尼装置集成到谐振体的构件中来简化周围环境感测装置的装配，实现节省附加的振动阻尼构件，可以减小用于根据本发明的周围环境感测装置的构造空间，并且可以防止不期望的振动导入到邻近的结构中，原因是由于避免附加的阻尼材料而不产生到壳体的连接，所述阻尼材料被注入谐振体周围。
附图说明
本发明的实施形式在附图中示出并且在下面的说明书中详细解释。附图示出：
图1是根据本发明的周围环境感测装置的第一优选实施形式的原理构造的纵剖视图；
图2是根据本发明的周围环境感测装置的第二优选实施形式的原理构造的纵剖视图；
图3是根据本发明的周围环境感测装置的第三优选实施形式的原理构造的纵剖视图；
图4是根据现有技术的超声转换器的原理构造的纵剖视图。
具体实施方式
图1以侧向的横截面视图示出处于未激活状态的根据本发明第一优选实施形式的周围环境感测装置1。该周围环境感测装置1包括超声转换器11和膜12，其中，该超声转换器11由圆柱形的前体111、圆柱形的转换器元件112以及圆柱形的后体113以此顺序复合而成。该前体111、转换器元件112和后体113也可以替代地采取不同于圆柱形的其他构型，例如长方体或者诸如此类。该前体111以面向膜12的端侧与所述膜12耦合。这意味着在所示出的实施形式中，该端侧构成相对于膜12的接触面。前体111和膜12之间的耦合可以间接地和直接地实现，其中，间接的接触指的是：在该端侧和膜12之间布置有至少一个其他材料层、例如液体层如油或者凝胶，以改善声学耦合。替代于此，在该端侧和膜12之间可以存在机械耦合，例如通过将前体111拧紧或者夹紧在膜12中，或者该前体111也可以粘接到膜12上。为了实现对超声转换器11的阻尼，该谐振体由一种复合材料或者多种复合材料构成。于是，在该实施形式中，该谐振体111、113例如可以由经由填充有聚合物的金属泡沫构成的前体111和类似的后体113构成。在此，优选这样的填充，所述填充有利地影响该前体或后体的特性。对此主要包括强度增加和厚度减薄的措施。这例如通过纤维增强材料来实现，其中聚合物(例如环氧树脂)或者金属(例如铝)混合有玻璃纤维或者碳纤维。此外，可考虑放入或者置入空心球体或者其他颗粒。为了进一步影响该性能，也允许其他填充材料和组合。一实际的实施形式将填充有玻璃纤维的环氧树脂不仅用作用于前体的材料而且用作用于后体的材料。由此可以按期望地设计转换器的性能，例如阻尼、谐振频率以及灵敏度。
图2以侧向的截面视图示出处于未激活状态的根据本发明第二优选实施形式的周围环境感测装置2。该周围环境感测装置2包括超声转换器21和膜22，其中，该超声转换器21由前体211、转换器元件212以及后体213以此顺序组合构成。该前体211以面对膜22的端侧2111(也称为端侧区段2111或端侧区域2111)与该膜22耦合。这意味着在所示出的实施形式中，该端侧2111构成相对于膜22的接触面。在前体211和膜22之间的耦合可以间接地和直接地实现，其中，间接的接触指的是：在该端侧2111和膜22之间布置有至少一个其他材料层，例如液体层如油或凝胶，以改善声学耦合。在该端侧2111和膜22之间可以替代于此地存在机械耦合，例如通过将前体211拧紧或者夹紧在膜22中，或者该前体211也可以粘接在膜22上。在该实施形式中，该膜22在端侧2111和膜22之间的接触区域中构造成比在该接触区域以外更薄，从而该前体211在接触区域中至少部分地埋置在膜22中的留空部221内。这具有如下优点，该周围环境感测装置2一方面可以设计成足够灵敏地用以接收超声波或者可以发送足够强的超声波，且另一方面该膜22可以在该接触区域以外设计成足够厚。
在第二优选实施形式中，例如在图2中示出的那样，该前体211在截面中以双T形构造，其中，该前体211的端侧2111呈板形地存在，也就是说构造成板或者板形地构造。端侧2111的横截面的直径大于前体211的中间部分2112的横截面的直径并且与前体211的后侧2113的横截面的直径大小大致相同，其中，分别在前体211的端侧2111和中间部分2112以及在中间部分2112和后侧2113之间设置凸肩，从而实现该前体211的双T形状。此外在该实施例中，整个超声转换器21构造成旋转对称的，这意味着不仅前体211的横截面、转换器元件212的横截面而且后体213的横截面构造成圆形。对此替代地，其中一个构件或者所有构件的横截面也可以具有椭圆形、矩形、特别是正方形或者具有倒圆的角的矩形的形状或者由前述几何形状的组合。对应地，该前体211的端侧2111或端侧区域2111同样具有圆形形状，因此在该实施形式中，该前体211的端侧2111采取盘的形状。在此，该膜22的留空部221与该前体211的端侧2111的横截面形状相匹配。因此在该实施形式中，该谐振体211、213可以例如由前体211和后体213构成，该前体由填充有聚合物的蜂巢结构构成，该后体由填充有陶瓷颗粒的聚合材料构成。该蜂巢结构可以例如由金属(例如铝)构成并且填充有聚合物，例如环氧树脂。由于振动阻尼在从金属向聚合物过渡中特别大，因而如下的布置是优选的，所述布置关于总体的体积占据该过渡面的大的总面积。
最后，图3以侧向的截面视图示出处于未激活状态的根据本发明第三优选实施形式的周围环境感测装置3。该周围环境感测装置3包括超声转换器31和膜32，其中，该超声转换器31由前体312、转换器元件313以及后体313的组合构成。该前体311以面向膜32的端侧3111与所述膜32耦合。如在前述实施形式中那样，该膜32在端侧3111和膜32之间的接触区域中构造成比该接触区域以外更薄，从而该前体311在接触区域中至少部分地埋置到膜32中的留空部321内。在该第三优选实施形式中，该前体311在截面上构造成原则上双T形，其中，该前体311的端侧3111呈板形存在。在此，该超声转换器31原则上具有与第二优选实施形式的超声转换器21相同的构造，其中，端侧3111的横截面的直径大于前体311的中间部分3112的横截面的直径并且与前体311的后侧3113的横截面的直径大小大致相同，并且分别在前体311的端侧3111和中间部分3112之间以及在该中间部分3112和后侧3113之间设有凸肩，从而实现该前体311的双T形。为了通过复合材料来实现阻尼，在该实施形式中该谐振体311、313由前体311和后体313构成，该前体由混合有阻尼加强材料(例如填充有凝胶的球)的铝构成，该后体由嵌入玻璃纤维的聚丙烯构成。因此，为了增强该周围环境感测装置3所提供的阻尼性能，在该优选实施形式中，此外在前体311的端侧3111和后侧3113之间、即在中间部分3112上设置呈肋3114形状或者呈前述肋结构3114的形状的突出部。该肋结构3114通过阻尼机构4在阻尼材料容器41内部被阻尼材料42包围成，使得该肋3114并且因此整个前体311以振动阻尼的方式安置在该阻尼材料42中。该阻尼材料容器41例如通过粘接固定在膜32上，以使得膜32的留空部321与超声转换器31一起被完全地包围。如在第二优选实施形式中那样，该前体311的端侧3111或端侧区域3111具有圆形形状，由此在该优选实施形式中，该前体311的端侧3111采取盘的形状。在此，该膜32的留空部321与该前体311的端侧3111的横截面形状相匹配。
本发明不限于在这里所说明的实施方式和在这里所强调的方面。相反，在由权利要求所给出的范围之内，允许专业处理范围内的各种修改。
Claims (12)
1.一种周围环境感测装置(1；2；3)，所述周围环境感测装置具有一超声转换器(11；21；31)和一用于声传递的膜(12；22；32)，所述超声转换器具有至少一个转换器元件(112；212；312)和至少一个谐振体(111、113；211、213；311、313)，其中，所述周围环境感测装置(1；2；3)设置用于发射和/或接收超声信号，其中，所述谐振体(111、113；211、213；311、313)具有前体(111；211；311)和后体(113；213；313)并且在所述前体(111；211；311)的端侧(1111；2111；3111)与所述膜(12；22；32)耦合，其特征在于，所述谐振体(111、113；211、213；311、313)的前体(111；211；311)和/或后体(113；213；313)由作为阻尼机构的至少一种复合材料构成，所述膜(12；22；32)在端侧(1111；2111；3111)和膜(12；22；32)之间的接触区域中构造成比该接触区域以外更薄，从而所述前体(111；211；311)在该接触区域中至少部分地埋置到所述膜(12；22；32)中的留空部(221；321)内，并且所述前体(211；311)的与所述膜(22；32)耦合的端侧(2111；3111)构造为板形，其中，所述谐振体(211、213；311、313)在其板形端侧(2111；3111)和所述转换器元件(212；312)之间至少部分地具有小于所述端侧(2111；3111)的宽度尺寸的宽度尺寸。
2.如权利要求1所述的周围环境感测装置(1；2；3)，其中，所述谐振体(111、113；211、213；311、313)的前体(111；211；311)和/或后体(113；213；313)由a)至f)中的至少一个制成：
a)通过金属烧结、塑料烧结或者陶瓷烧结制成；
b)由金属泡沫制成，其中，所述金属泡沫的空腔用聚合物或硅酮填充；
c)由蜂巢结构制成，其中，所述蜂巢结构的空腔用聚合物或硅酮填充；
d)由金属编织物制成，其中，所述金属编织物的空腔用聚合物或环氧树脂填充；
e)由聚合物制成，所述聚合物填充有金属颗粒或者陶瓷颗粒；
f)由内设通道的材料制成，其中，所述通道用聚合物或硅酮填充。
3.如权利要求1或2所述的周围环境感测装置(3)，其中，所述周围环境感测装置(3)此外具有一附加的阻尼机构(4)，所述附加的阻尼机构用于进一步阻尼所述谐振体(311、311)的振动。
4.如权利要求3所述的周围环境感测装置(3)，其中，所述附加的阻尼机构(4)通过前体(311)和/或后体(313)上的突出部构成，所述突出部安置在振动阻尼材料(42)中。
5.如权利要求1所述的周围环境感测装置(2；3)，其中，
所述谐振体(211、213；311、313)具有双T形的纵截面，和/或
所述前体(211；311)的板形端侧(2111；3111)的横截面与影响所述超声转换器(21；31)的方向特性的几何形状一致。
6.如权利要求1或2所述的周围环境感测装置，其中，所述转换器元件和所述谐振体由至少一个夹紧元件以压力预紧地布置。
7.如权利要求6所述的周围环境感测装置，其特征在于，所述夹紧元件是螺钉。
8.如权利要求2所述的周围环境感测装置，其特征在于，所述谐振体(111、113；211、213；311、313)的前体(111；211；311)和/或后体(113；213；313)通过金属烧结、塑料烧结或者陶瓷烧结在混入阻尼加强材料的情况下制成。
9.如权利要求4所述的周围环境感测装置，其特征在于，所述振动阻尼材料(42)是基于硅酮的材料。
10.如权利要求5所述的周围环境感测装置，其特征在于，所述影响所述超声转换器(21；31)的方向特性的几何形状为圆形、正方形、椭圆形、矩形、具有倒圆的角的矩形或者上述要素的组合。
11.如权利要求6所述的周围环境感测装置，其中，所述转换器元件和所述谐振体以后体、转换器元件、前体为顺序由至少一个夹紧元件以压力预紧地布置。
12.一种机动车，其具有保险杠、侧视镜或者门区段以及至少一个根据前述权利要求中任一项所述的周围环境感测装置(1；2；3)，其中，所述周围环境感测装置(1；2；3)的膜(12；22；32)由所述保险杠、所述侧视镜或者所述门区段的外壳(12；22；32)构成，并且所述超声转换器(11；21；31)布置为隐藏在所述外壳后方。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201310211619 DE102013211619A1 (de) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | Umfeldsensiereinrichtung mit Ultraschallwandler, und Kraftfahrzeug mit einer derartigen Umfeldsensiereinrichtung |
| DE102013211619.5 | 2013-06-20 | ||
| PCT/EP2014/060756 WO2014202331A1 (de) | 2013-06-20 | 2014-05-26 | Umfeldsensiereinrichtung mit ultraschallwandler, und kraftfahrzeug mit einer derartigen umfeldsensiereinrichtung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105339099A CN105339099A (zh) | 2016-02-17 |
| CN105339099B true CN105339099B (zh) | 2018-12-14 |
Family
ID=50884379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201480035418.4A Expired - Fee Related CN105339099B (zh) | 2013-06-20 | 2014-05-26 | 具有超声转换器的周围环境感测装置和具有这种周围环境感测装置的机动车 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3010652A1 (zh) |
| CN (1) | CN105339099B (zh) |
| DE (1) | DE102013211619A1 (zh) |
| WO (1) | WO2014202331A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013211593A1 (de) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Umfeldsensiereinrichtung mit modularem Ultraschallwandler, und Kraftfahrzeug mit einer derartigen Umfeldsensiereinrichtung |
| DE102017127587A1 (de) | 2017-11-22 | 2019-05-23 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Anordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Ultraschallsensor und mit einem Dämpfungselement, welches Armierungselemente aufweist sowie Vorrichtung |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1936618A (zh) * | 2005-09-22 | 2007-03-28 | 株式会社电装 | 超声传感器安装结构 |
| CN101529272A (zh) * | 2006-10-24 | 2009-09-09 | 罗伯特.博世有限公司 | 超声换能器 |
| US7632565B1 (en) * | 1997-04-28 | 2009-12-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Porous metal/organic polymeric composites |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1136257A (en) * | 1980-04-21 | 1982-11-23 | Stanley Panton | Broadly tuned directional transducer |
| DE19758243A1 (de) * | 1997-12-30 | 1999-07-15 | Endress Hauser Gmbh Co | Schallwandlersystem |
| JP4466236B2 (ja) * | 2004-07-01 | 2010-05-26 | 日本電気株式会社 | 送受波器 |
| ITTO20040659A1 (it) * | 2004-10-01 | 2005-01-01 | Carlo Cavezzale | Materiale fonoisolante, fonoassorbente o fonosmorzante |
| DE102005046173A1 (de) * | 2005-09-27 | 2007-04-05 | Siemens Ag | Ultraschallwandler für verdeckten Einbau |
| JP4635996B2 (ja) | 2006-09-26 | 2011-02-23 | 株式会社デンソー | 超音波センサ |
| US8320218B2 (en) * | 2008-07-24 | 2012-11-27 | Massa Products Corporation | Hidden ultrasonic transducer with beam angle control for non-contact target detection systems |
| US8085621B2 (en) * | 2008-07-24 | 2011-12-27 | Massa Products Corporation | Ultrasonic transducer with improved method of beam angle control |
| DE102010063001A1 (de) * | 2010-12-14 | 2012-06-14 | Robert Bosch Gmbh | Schallwandler mit zumindest einem Piezoelement |
-
2013
- 2013-06-20 DE DE201310211619 patent/DE102013211619A1/de not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-05-26 CN CN201480035418.4A patent/CN105339099B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-05-26 EP EP14727790.9A patent/EP3010652A1/de not_active Withdrawn
- 2014-05-26 WO PCT/EP2014/060756 patent/WO2014202331A1/de active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7632565B1 (en) * | 1997-04-28 | 2009-12-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Porous metal/organic polymeric composites |
| CN1936618A (zh) * | 2005-09-22 | 2007-03-28 | 株式会社电装 | 超声传感器安装结构 |
| CN101529272A (zh) * | 2006-10-24 | 2009-09-09 | 罗伯特.博世有限公司 | 超声换能器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102013211619A1 (de) | 2014-12-24 |
| WO2014202331A1 (de) | 2014-12-24 |
| CN105339099A (zh) | 2016-02-17 |
| EP3010652A1 (de) | 2016-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105324185A (zh) | 具有超声转换器的周围环境感测装置和具有这种周围环境感测装置的机动车 | |
| US7737609B2 (en) | Ultrasonic sensor | |
| CN105307785B (zh) | 具有模块化的超声波转换器的环境传感装置和具有该环境传感装置的机动车 | |
| WO2011090484A1 (en) | Hidden ultrasonic transducer | |
| JP2009227085A (ja) | 超音波センサの取り付け構造 | |
| JP5950860B2 (ja) | 空中超音波センサ | |
| CN109906480A (zh) | 超声换能器 | |
| CN105339099B (zh) | 具有超声转换器的周围环境感测装置和具有这种周围环境感测装置的机动车 | |
| CN105492924B (zh) | 传感器装置 | |
| CN105359208B (zh) | 声换能器装置 | |
| JP5328990B2 (ja) | 空中超音波センサ | |
| CN110709175A (zh) | 超声传感器 | |
| JP2020511906A (ja) | 振動性ダイヤフラムに組み込まれた圧電セラミック変換素子を有する音響変換器 | |
| US9763009B2 (en) | Electroacoustic transducer | |
| JP5111977B2 (ja) | 超音波送受波器 | |
| JP6984009B2 (ja) | 音響変換器 | |
| CN104285132A (zh) | 用于制造具有嵌入式压电转换器元件的超声波转换器芯的方法 | |
| JP2021016036A (ja) | 超音波センサ | |
| KR101728225B1 (ko) | 차량용 초음파 트랜스듀서 | |
| KR102361107B1 (ko) | 초음파 센서와, 보강 요소를 포함하는 댐핑 요소를 갖는 자동차용 조립체, 및 장치 | |
| JP2009141451A (ja) | 超音波送受波器 | |
| JP2008306315A (ja) | 超音波送受波器 | |
| CN110545928B (zh) | 具有集成在可振动膜片中的带有电活性聚合物的换能器元件的声换能器 | |
| JP2000253494A (ja) | 超音波センサ用圧電素子 | |
| CN107847979B (zh) | 声换能器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181214 |