DE10125272A1 - Method for manufacturing an ultrasonic sensor and ultrasonic sensor - Google Patents
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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.The invention relates to a method for producing an ultrasonic sensor and also to an ultrasonic sensor with a housing, a membrane and a decoupling medium arranged between the housing and the membrane. DOLLAR A The invention is characterized in that the decoupling medium is placed in a deformable state between the membrane and the housing.
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. The invention relates to a method for producing a Ultrasonic sensor, with a housing, a membrane and one arranged between the housing and the membrane Decoupling medium. Find such ultrasonic sensors for example with short-range detection systems from Motor vehicles use. With known ultrasonic sensors are the individually manufactured components Stuck together. Due to the Component tolerances are subject to the positioning of the membrane tolerance fluctuations that are undesirable with respect to the housing.
Um ein genaues und funktionssicheres Arbeiten der Ultraschallsensoren zu gewährleisten, ist jedoch die exakte Positionierung der Membranen gegenüber dem Gehäuse von besonderer Wichtigkeit.To ensure that the Ensuring ultrasonic sensors is, however, the exact one Position the membranes in relation to the housing of of particular importance.
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.The present invention is therefore based on the object a method of manufacturing an ultrasonic sensor to provide at which the undesirable tolerances as low as possible and optimally completely excluded can be.
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.To achieve the object, the invention proposes that Decoupling medium in a deformable state between the Membrane and housing. This has the advantage that the membrane during the manufacture of the ultrasonic sensor can be positioned exactly in relation to the housing and that by filling the gap between the membrane and the housing with the decoupling medium the positioning the membrane is frozen in relation to the housing. Consequently is achieved according to the invention that in the manufacture or the exact positioning when mounting the ultrasonic sensor the membrane opposite the housing is guaranteed. The decoupling medium advantageously hardens after it between the membrane and the housing was made from and positions the membrane permanently in the housing. Yourself additive tolerances leading to inexact positioning of the membrane inside the housing as they come out of the known prior art excluded according to the invention.
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.According to the invention, it can advantageously be provided that the decoupling medium between the membrane and the housing is poured. It has been shown that in particular that Injection molding of the decoupling medium between the membrane and the housing to a particularly good, durable and precise positioning of the membrane within the housing can lead. The decoupling medium, which is preferred has rubber-like properties, can pass through easily Injection molding can be processed.
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. In a further, particularly preferred embodiment of the Invention is provided that the membrane in a first Working step with a plastic forming the housing and in a second step with the one between the housing and the decoupling medium lying around the membrane is encapsulated. These two steps can advantageously be carried out be carried out within a spraying system. Since that Housing preferably made of a hard or solid plastic which hardens relatively quickly after the spraying process, the housing is preferably injected first. Between the Membrane, preferably made of a metallic material, especially aluminum, and then the housing will preferably injected rubber-like decoupling medium.
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.According to the two steps mentioned successively within a 2-component spraying system. This has the advantage that with very few steps the manufacture or assembly of the housing, the membrane and of the decoupling medium.
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.In principle, the encapsulation is carried out in such a way that the mechanical vibrations of the membrane against the housing or the environment of the housing over a predetermined Decoupled temperature range defines that it is a sufficient has great mechanical stability and that it Introduction of all types of media into the interior of the membrane prevented.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch einen Ultraschallsensor gelöst, der nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.The task mentioned at the outset is also achieved by a Ultrasonic sensor solved, according to one of the preceding Claims is made.
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.Further advantageous refinements and details of Invention can be found in the following description in which the invention with reference to that shown in the drawing Embodiment is described and explained in more detail.
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.An ultrasound sensor 1 according to the invention is shown in longitudinal section in the figure. The ultrasonic sensor 1 comprises a plastic housing 3 and a cup-shaped membrane 5 made of aluminum, a rubber-like decoupling medium 7 being present between the housing 3 and the membrane 5 .
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.A piezo-ceramic disk 9 is arranged on the bottom of the cup-shaped membrane 5 . Via an electrical line 11 , which ends at the piezo-ceramic disk 9 and a further electrical line 13 , which is caulked laterally on the inside of the membrane 5 , the piezo-ceramic disk 9 can be supplied with an electrical voltage.
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.Furthermore, the membrane 5 is filled with a mechanical damping material 15 , in particular a foam. In the area in which the electrical line 11 runs to the piezo-ceramic disk 9 , the damping material 15 has a cutout 17 in the section shown in the figure. To position the damping material 15 , a rubber part 19 is provided in the inner, upper area.
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.The membrane 5 has a plurality of indentations 21 on its outer circumference, through which the membrane 5 is permanently positioned within the housing 3 via the decoupling medium 7 .
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.A silicone casting compound 23 is provided to seal the membrane 5, which is open at the top. The housing 3 , which is open at the top, is covered by a housing cover 25 which has detent bulges 27 on its edge region. The ultrasonic sensor 1 can be attached via the detent bulges 27 . The housing part 3 also has a plurality of openings 29 on its outer circumference, which are used for acoustic decoupling of the ultrasound signals.
Der in der Figur dargestellte Ultraschallsensor 1 findet insbesondere bei Nahbereichserkennungssystemen von Fahrzeugen Verwendung.The ultrasonic sensor 1 shown in the figure is used in particular in short-range detection systems of vehicles.
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.To manufacture or assemble the ultrasonic sensor, the procedure according to the invention is as follows:
First, the membrane is placed in a 2-component spraying system. In a first step, the plastic housing 3 is injected around the membrane 5 . After the plastic housing 3 has hardened to a certain degree, the rubber-like decoupling medium 7 is injected between the membrane 5 and the plastic housing 3 in a second step. This advantageously ensures that an exact and permanent positioning of the membrane 5 with respect to the housing 3 or its outer contours is ensured. According to the invention, undesired assembly time tolerances, such as are present in the known prior art, do not occur.
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.In a further step, the piezo-ceramic disk 9 is inserted into the membrane 5 and the membrane 5 is fitted with the damping material 15 and the rubber part 19 . Then the silicone potting compound 23 is applied. Finally, the housing cover 25 is placed on the upwardly open housing 3 of the ultrasonic sensor 1 .
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.In the method according to the invention, the membrane 5 is advantageously positioned relative to the housing 3 and the position is frozen by injecting or pouring in the decoupling medium 7 .
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.Instead of using different media for the damping material 15 , the rubber part 19 and the silicone potting compound 23, it can be provided to provide only a suitable medium, in particular a foamable medium.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the Features shown can be drawn individually as well also in any combination with each other be essential to the invention.
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