DE10125272A1 - Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors sowie Ultraschallsensor - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors sowie UltraschallsensorInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors sowie auch einen Ultraschallsensor mit einem Gehäuse, einer Membrane und einem zwischen dem Gehäuse und der Membrane angeordneten Entkopplungsmedium. DOLLAR A Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass das Entkopplungsmedium in einem verformbaren Zustand zwischen die Membrane und das Gehäuse gegeben wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Ultraschallsensors, mit einem Gehäuse, einer Membrane und
einem zwischen dem Gehäuse und der Membrane angeordneten
Entkopplungsmedium. Derartige Ultraschallsensoren finden
beispielsweise bei Nahbereichserkennungssystemen von
Kraftfahrzeugen Verwendung. Bei bekannten Ultraschallsensoren
werden die einzeln hergestellten Bauteile durch
Ineinanderstecken miteinander gefügt. Aufgrund der
Bauteiltoleranzen unterliegt die Positionierung der Membrane
gegenüber dem Gehäuse unerwünschten Toleranzschwankungen.
Um ein genaues und funktionssicheres Arbeiten der
Ultraschallsensoren zu gewährleisten, ist jedoch die exakte
Positionierung der Membranen gegenüber dem Gehäuse von
besonderer Wichtigkeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors
bereitzustellen, bei welchem die unerwünschten Toleranzen
möglichst gering und optimalerweise vollständig ausgeschlossen
werden können.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das
Entkopplungsmedium in einem verformbaren Zustand zwischen die
Membrane und das Gehäuse zu geben. Dies hat den Vorteil, dass
bei der Herstellung des Ultraschallsensors die Membrane
gegenüber dem Gehäuse exakt vorpositioniert werden kann und
dass durch Auffüllen des Zwischenraumes zwischen der Membrane
und dem Gehäuse mit dem Entkopplungsmedium die Positionierung
der Membrane gegenüber dem Gehäuse eingefroren wird. Somit
wird erfindungsgemäß erreicht, dass bei der Herstellung bzw.
der Montage des Ultraschallsensors die exakte Positionierung
der Membrane gegenüber dem Gehäuse gewährleistet ist.
Vorteilhafterweise härtet das Entkopplungsmedium, nachdem es
zwischen die Membrane und das Gehäuse gegeben wurde, aus und
positioniert damit dauerhaft die Membrane in dem Gehäuse. Sich
addierende Toleranzen, die zu einer unexakten Positionierung
der Membrane innerhalb des Gehäuses führen, wie sie aus dem
bekannten Stand der Technik bekannt sind, werden
erfindungsgemäß ausgeschlossen.
Vorteilhafterweise kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass
das Entkopplungsmedium zwischen die Membrane und das Gehäuse
gegossen wird. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere das
Spritzgießen des Entkopplungsmediums zwischen die Membrane und
das Gehäuse zu einer besonders guten, dauerhaften und
positionsgenauen Anordnung der Membrane innerhalb des Gehäuses
führen kann. Das Entkopplungsmedium, das vorzugsweise
gummiartige Eigenschaften aufweist, kann problemlos durch
Spritzgießen verarbeitet werden.
Bei einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist vorgesehen, dass die Membrane in einem ersten
Arbeitsschritt mit einem das Gehäuse bildenden Kunststoff und
in einem zweiten Arbeitsschritt mit dem zwischen dem Gehäuse
und der Membrane liegenden Entkopplungsmedium umspritzt wird.
Vorteilhafterweise können diese beiden Arbeitsschritte
innerhalb einer Spritzanlage durchgeführt werden. Da das
Gehäuse vorzugsweise aus einem harten oder festen Kunststoff
ist, der nach dem Spritzvorgang relativ schnell aushärtet,
wird vorzugsweise zuerst das Gehäuse gespritzt. Zwischen die
Membrane, die vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff,
insbesondere aus Aluminium, ist, und das Gehäuse wird dann das
vorzugsweise gummiartige Entkopplungsmedium eingespritzt.
Erfindungsgemäß finden die beiden genannten Arbeitsschritte
nacheinander innerhalb einer 2-Komponenten-Spritzanlage statt.
Dies hat den Vorteil, dass mit sehr wenigen Arbeitsschritten
die Herstellung bzw. Montage des Gehäuses, der Membrane und
des Entkopplungsmediums erfolgt.
Grundsätzlich erfolgt die Umspritzung derart, dass sie die
mechanischen Schwingungen der Membrane gegenüber dem Gehäuse
bzw. der Umgebung des Gehäuses über einen vorgegebenen
Temperaturbereich definiert entkoppelt, dass sie eine genügend
große mechanische Stabilität besitzt und dass sie das
Einbringen von Medien aller Art in das Innere der Membrane
verhindert.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch einen
Ultraschallsensor gelöst, der nach einem der vorhergehenden
Ansprüche hergestellt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der
Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der
die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.
In der Figur ist ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor 1 im
Längsschnitt dargestellt. Der Ultraschallsensor 1 umfasst ein
Kunststoffgehäuse 3 und eine topfförmig ausgebildete Membrane
5 aus Aluminium, wobei zwischen dem Gehäuse 3 und der Membrane
5 ein gummiartiges Entkopplungsmedium 7 vorhanden ist.
Auf dem Boden der topfförmigen Membrane 5 ist eine Piezo-
Keramik-Scheibe 9 angeordnet. Über eine elektrische Leitung
11, die an der Piezo-Keramik-Scheibe 9 endet und eine weitere
elektrische Leitung 13, die seitlich an der Innenseite der
Membrane 5 verstemmt ist, kann die Piezo-Keramik-Scheibe 9 mit
einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden.
Des Weiteren ist die Membrane 5 mit einem mechanischen
Dämpfstoff 15, insbesondere einem Schaumstoff, aufgefüllt. In
dem Bereich, in dem die elektrische Leitung 11 zu der Piezo-
Keramik-Scheibe 9 verläuft, weist der Dämpfstoff 15 in dem in
der Figur dargestellten Schnitt einen Ausschnitt 17 auf. Zur
Positionierung des Dämpfstoffes 15 ist im inneren, oberen
Bereich ein Gummiteil 19 vorgesehen.
Die Membrane 5 weist an ihrem Außenumfang mehrere
Einbuchtungen 21 auf, durch welche die Membrane 5 innerhalb
des Gehäuses 3 über das Entkopplungsmedium 7 dauerhaft
positioniert wird.
Zum Abdichten der nach oben offenen Membrane 5 ist eine
Silikonvergussmasse 23 vorgesehen. Das nach oben offene
Gehäuse 3 wird von einem Gehäusedeckel 25 abgedeckt, der an
seinem Randbereich Rastausbuchtungen 27 aufweist. Über die
Rastausbuchtungen 27 kann der Ultraschallsensor 1 befestigt
werden. Das Gehäuseteil 3 weist an seinem Außenumfang außerdem
mehrere Durchbrüche 29 auf, die zur akustischen Entkopplung
der Ultraschallsignale dienen.
Der in der Figur dargestellte Ultraschallsensor 1 findet
insbesondere bei Nahbereichserkennungssystemen von Fahrzeugen
Verwendung.
Zur Herstellung bzw. zur Montage des Ultraschallsensors wird
erfindungsgemäß folgendermaßen vorgegangen:
Zunächst wird die Membrane in eine 2-Komponenten-Spritzanlage angelegt. In einem ersten Arbeitsschritt wird das Kunststoffgehäuse 3 um die Membrane 5 gespritzt. Nachdem das Kunststoffgehäuse 3 zu einem gewissen Grad ausgehärtet ist, wird in einem zweiten Arbeitsschritt das gummiartige Entkopplungsmedium 7 zwischen die Membrane 5 und das Kunststoffgehäuse 3 gespritzt. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass eine exakte und dauerhafte Positionierung der Membrane 5 gegenüber dem Gehäuse 3 bzw. dessen Außenkonturen gewährleistet wird. Unerwünschte Montagezeitentoleranzen, wie sie bei dem bekannten Stand der Technik vorhanden sind, treten erfindungsgemäß nicht auf.
Zunächst wird die Membrane in eine 2-Komponenten-Spritzanlage angelegt. In einem ersten Arbeitsschritt wird das Kunststoffgehäuse 3 um die Membrane 5 gespritzt. Nachdem das Kunststoffgehäuse 3 zu einem gewissen Grad ausgehärtet ist, wird in einem zweiten Arbeitsschritt das gummiartige Entkopplungsmedium 7 zwischen die Membrane 5 und das Kunststoffgehäuse 3 gespritzt. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass eine exakte und dauerhafte Positionierung der Membrane 5 gegenüber dem Gehäuse 3 bzw. dessen Außenkonturen gewährleistet wird. Unerwünschte Montagezeitentoleranzen, wie sie bei dem bekannten Stand der Technik vorhanden sind, treten erfindungsgemäß nicht auf.
In einem weiteren Arbeitsschritt wird die Piezo-Keramik-
Scheibe 9 in die Membrane 5 eingelegt und die Membrane 5 mit
dem Dämpfstoff 15 und dem Gummiteil 19 bestückt. Daran
anschließend wird die Silikonvergussmasse 23 aufgebracht.
Schließlich wird der Gehäusedeckel 25 auf das nach oben offene
Gehäuse 3 des Ultraschallsensors 1 aufgesetzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorteilhafterweise
die Membrane 5 gegenüber dem Gehäuse 3 positioniert und die
Position durch Einspritzen bzw. Eingießen des
Entkopplungsmediums 7 eingefroren.
Anstelle der Verwendung verschiedener Medien für den
Dämpfstoff 15, das Gummiteil 19 und die Silikonvergussmasse 23
kann vorgesehen sein, lediglich ein geeignetes Medium,
insbesondere ein schäumbares Medium, vorzusehen.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der
Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als
auch in beliebiger Kombination miteinander
erfindungswesentlich sein.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (1)
mit einem Gehäuse (3), einer Membrane (5) und einem
zwischen dem Gehäuse (3) und der Membrane (5)
angeordneten Entkopplungsmedium (7), dadurch
gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (7) in einem
verformbaren Zustand zwischen die Membrane (5) und das
Gehäuse (3) gegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Entkopplungsmedium (7) zwischen die Membrane (5) und
das Gehäuse (3) gegossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das Entkopplungsmedium (7) zwischen die Membrane (5)
und das Gehäuse (3) spritzgegossen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Membrane (5) in einem ersten
Arbeitsschritt mit einem das Gehäuse (3) bildenden
Kunststoff und in einem zweiten Arbeitsschritt mit dem
zwischen dem Gehäuse (3) und der Membrane (5) liegenden
Entkopplungsmedium (7) umspritzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Arbeitsschritte nacheinander innerhalb einer
2-Komponenten-Spritzanlage erfolgen.
6. Ultraschallsensor (1) mit einem Gehäuse (3), einer
Membrane (5) und einem zwischen dem Gehäuse (3) und der
Membrane (5) angeordneten Entkopplungsmedium (7),
hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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