DE102005009620A1

DE102005009620A1 - Ultraschallsensor

Info

Publication number: DE102005009620A1
Application number: DE102005009620A
Authority: DE
Inventors: Stefan Triebl; Anton Lill; Oliver Eidel
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2006-08-31
Also published as: WO2006089583A1; CN101124487A; EP1851567B1; CN101124487B; DE502005010430D1; ES2353315T3; US20070277615A1; US7343803B2; EP1851567A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor wie er zum Beispiel als Ultraschalleinparkhilfe für Kraftfahrzeuge verwendet wird, mit einem Sensorgehäuse, in welchem der eine Ultraschallmembran aufweisende Sensor und gegebenenfalls eine Platine mit der erforderlichen Elektronik untergebracht sind, und einer Kupplung für die elektrische Steckverbindung, wobei die Kupplung an einem separaten Kupplungsgehäuse vorgesehen ist und das Sensorgehäuse mit unterschiedlichen Kupplungsgehäusen kombinierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor wie er zum Beispiel als Ultraschalleinparkhilfe für Kraftfahrzeuge verwendet wird, mit einem Sensorgehäuse, in welchem ein Ultraschallgenerator, eine Ultraschallmembran und gegebenenfalls eine Platine mit der erforderlichen Elektronik untergebracht sind, und mit einer Kupplung für die elektrische Steckverbindung.

Ultraschallsensoren sind in mannigfaltigen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen dazu, den Fahrer eines Kraftfahrzeugs zum Beispiel beim Einparken zu unterstützen, indem sie die Entfernung zu einem Hindernis messen. Hierfür besitzen die Ultraschallsensoren eine Ultraschallmembran, mit welcher Ultraschallsignale ausgesandt und wieder empfangen werden. Dieser Sensor sitzt zusammen mit einer die Elektronik aufweisenden Platine in einem Sensorgehäuse, welches zum Beispiel in der Stoßstange eines Fahrzeugs angeordnet ist. Das Sensorgehäuse besitzt eine Kupplung zur elektrischen Verbindung mit den Versorgungsleitungen und Datenleitungen des Fahrzeugs. Da unterschiedliche Fahrzeuge unterschiedliche Stecker an ihren Versorgungs- und Datenleitungen aufweisen, müssen die Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen Gehäusen versehen sein, so dass sie mit den Leitungen verbunden werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für unterschiedliche Gehäuse für die unterschiedlichen Fahrzeuge zu minimieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Ultraschallsensor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kupplung an einem separaten Kupplungsgehäuse vorgesehen ist und das Sensorgehäuse mit unterschiedlichen Kupplungsgehäusen kombinierbar ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor wird also der wesentliche Vorteil erzielt, dass für alle Fahrzeugtypen das gleiche Sensorgehäuse verwendet werden kann und dieses Sensorgehäuse lediglich mit dem fahrzeugspezifischen Kupplungsgehäuse gekuppelt wird und dann das Sensorgehäuse und das spezielle Kupplungsgehäuse das Gehäuse für den Ultraschallsensor bildet. Es kann also für alle Fahrzeugtypen das gleiche Sensorgehäuse mit der gleichen Bestückung verwendet werden, wobei dann lediglich vor dem Vergießen, das heißt vor dem Verschließen des Sensorgehäuses, das fahrzeugspezifische Kupplungsgehäuse mit dem speziellen Stecker an das Sensorgehäuse angekuppelt werden muss. Die Sensorgehäuse können daher in sehr hohen Stückzahlen und somit preiswert hergestellt werden.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Sensorgehäuse eine im Wesentlichen hülsenförmige Gehäusewand aufweist, dass in der Gehäusewand eine randoffene Ausnehmung vorgesehen ist und dass in die Ausnehmung das Kupplungsgehäuse einsetzbar ist. Diese Ausgestaltung des Sensorgehäuses ermöglicht eine einfache und vor allem maschinelle Verbindung von Sensorgehäuse und Kupplungsgehäuse, indem dieses in die randoffene Ausnehmung eingeschoben und dadurch die Ausnehmung geschlossen wird. Das Kupplungsgehäuse ist somit seitlich an das Sensorgehäuse angesetzt, wobei der Stecker abhängig von der Art des Kupplungsgehäuses radial oder axial dabei sowohl nach oben als auch nach unten abragen kann. Außerdem kann die Kupplung als Stecker oder als Buchse ausgebildet sein.

Bei einer bevorzugten Variante weist der Rand der Ausnehmung einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei auch die Ausnehmung selbst, die randoffen ausgeführt ist, U-förmig ist. Das Kupplungsgehäuse ist mit einem frei abragenden Kragen versehen, der auf der randoffenen Seite in die Ausnehmung und in den U-förmigen Querschnitt einschiebbar ist. Das freie Ende des Kragens wird also vom U-förmigen Rand umgriffen. Durch die Umgreifung des Kragens mittels des U-förmigen Randes wird sichergestellt, dass das Kupplungsgehäuse in radialer Richtung spielfrei am Sensorgehäuse sitzt. Außerdem ist das Kupplungsgehäuse in tangentialer Richtung fixiert.

Dadurch, dass der Kragen eine nach außen abragende Rastnase aufweist, die in eine im Nutgrund des U-förmigen Randes vorgesehene Rastöffnung einrastet, wenn das Kupplungsgehäuse vollständig mit dem Sensorgehäuse gekuppelt ist, wird auch eine Fixierung in axialer Richtung erreicht, das heißt ein Auszug beziehungsweise Abzug des Kupplungsgehäuses vom Sensorgehäuse verhindert.

Die elektrische Kontaktierung erfolgt dadurch, dass das Kupplungsgehäuse in Einschubrichtung sich erstreckende Steckerpins aufweist, die beim Einsetzen des Kupplungsgehäuses in das Sensorgehäuse in die Platine eingepresst werden. Der Einpressvorgang erfolgt also gleichzeitig mit dem Einschieben beziehungsweise Kuppeln des Kupplungsgehäuses mit dem Sensorgehäuse. Auf eine spezielle Verlötung der Steckerpins mit der Platine kann verzichtet werden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Gehäusen für Ultraschallsensoren sind die Steckerpins von der der Ultraschallmembran abgewandten Seite in die Platine eingepresst. Hierdurch wird der wesentliche Vorteil erzielt, dass kein Bauraum benötigt wird, um die Steckpins von der der Ultraschallmembran zugewandten Seite der Platine umzulenken auf die rückwärtige Seite der Platine, was bei herkömmlichen Gehäusen der Fall ist.

Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass dieser frei gewordene Bauraum dazu verwendet wird, um die EMV-empfindlichen Bauteile auf der der Ultraschallmembran zugewandten Seite auf der Platine anzuordnen. Die EMV-empfindlichen Bauteile werden also auf der einen Seite von der Ultraschallmembran und auf der anderen Seite von der Platine flankiert und befinden sich in geschützterer Umgebung, als wenn sie auf der der Ultraschallmembran abgewandten Seite der Platine angeordnet wären. Es erübrigt sich somit ein die EMV-empfindlichen Bauteile übergreifender Abschirmkäfig.

Eine weitere Abschirmung dieser EMV-empfindlichen Bauteile kann dadurch erzielt werden, dass das Sensorgehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Kunststoff, besteht. Dieser Kunststoff wurde speziell durch Zugabe von Karbon oder anderen leitfähigen Materialien elektrisch leitfähig gemacht, und dient zusätzlich als Abschirmkäfig für die EMV-empfindlichen Bauteile.

Im Gegensatz hierzu besteht das Kupplungsgehäuse aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, insbesondere aus Kunststoff. Somit können die einzelnen Steckerpins problemlos im Kupplungsgehäuse geführt werden, ohne dass sie einer elektrischen Isolierung bedürfen. Das Sensorgehäuse und das Kupplungsgehäuse bestehen demnach aus unterschiedlichen Materialien.

Mit Vorzug weist die Ultraschallmembran einen Massepin und einen Signalpin auf, wobei der Massepin direkt und der Signalpin elektrisch isoliert am Sensorgehäuse abgestützt ist. Durch die Abstützung des Pins wird dieser im Gehäuse stabilisiert und es kann die Platine auf die Pins aufgepresst werden. Dadurch erübrigt sich eine Verlötung der Pins der Ultraschallmembran mit der Platine.

Nach dem Aufpressen der Platine auf die Pins der Ultraschallmembran und nach dem Einschieben des Kupplungsgehäuses in das Sensorgehäuse und Verpressen der Steckerpins mit der Platine wird der Innenraum des Sensorgehäuses vergossen und dadurch hermetisch abgedichtet. Das Gehäuse weist nun den fahrzeugspezifischen Stecker auf.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ultraschallsensors, teilweise aufgeschnitten;
2 eine perspektivische Ansicht eines Sensorgehäuses sowie diverse Kupplungsgehäuse; und
3 eine Ansicht auf die Innenseite des Sensorgehäuses mit daran befestigten Pins der Ultraschallmembran.
In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Ultraschallsensor bezeichnet, in welchem eine Ultraschallmembran 12 und eine Platine 14 angeordnet sind und von welchem ein Stecker 16 abragt. Der Ultraschallsensor 10 wird von einem Sensorgehäuse 18 und einem Kupplungsgehäuse 20 gebildet, die ineinander gesteckt sind. Hierfür weist das Sensorgehäuse 18, wie aus 2 ersichtlich, eine Ausnehmung 22 auf, deren Rand 24 einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Außerdem ist die Ausnehmung 22 randoffen und ihrerseits ebenfalls U-förmig.
In der 2 sind fünf Varianten 2a) bis 2e) von Kupplungsgehäusen 20 dargestellt, wobei die Variante a) auch in der 1 gezeigt ist. Das Kupplungsgehäuse 20 besitzt einen Kupplungsteil 26, der mit einem umlaufenden, frei abragenden Kragen 28 versehen ist, welcher so ausgestaltet ist, dass er in den U-förmigen Rand 24 passt. Der Kragen 28 besitzt seitlich abragende Rastnasen 30, die bei am Sensorgehäuse 18 gekuppeltem Kupplungsgehäuse 20 in Rastöffnungen 32 am Rand 24 einrasten.
Aus den 1 und 2 ist außerdem erkennbar, dass vom Kupplungsteil 26 Steckerpins 34 in Einschubrichtung 36 abragen, wobei die im Sensorgehäuse 18 angeordnete Platine 14 Aufnahmeöffnungen 38 für die Steckerpins 34 aufweist. Wird das Kupplungsgehäuse 20 in das Sensorgehäuse 18 eingeschoben, dann werden die Steckerpins 34 in diese Aufnahmeöffnungen 38 von oben, das heißt in Richtung der Einschubrichtung 36, eingepresst. Einer Verlötung bedarf es demnach nicht mehr.
Außerdem ist aus 1 erkennbar, dass die Ultraschallmembran 12 mit einem Massepin 40 und einem Signalpin 42 verbunden ist, die entgegen der Einschubrichtung 36 lotfrei in die Platine 14 eingepresst sind. Die 3 zeigt die Abstützung des Massepins 40 und des Signalpins 42 an der Innenwand 44 des Sensorgehäuses 18, wobei der Massepin 40 direkt in einem Sockel 46 gelagert ist, und der Signalpin 42 von einem Sockel 48 gehalten wird, der elektrisch isolierendes Material 50 aufweist, so dass der Signalpin 42 gegenüber dem Sensorgehäuse 18 elektrisch isoliert ist. Das Sensorgehäuse 18 kann demnach aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, so dass über den Massepin 40 die Ultraschallmembran 12 geerdet ist und außerdem die Platine 14 und daran befestigte (in der Zeichnung nicht dargestellte) an der der Ultraschallmembran 12 zugewandten Seite vorgesehene EMV-empfindliche Bauteile abgeschirmt werden.
Das Sensorgehäuse 18 kann demnach mit unterschiedlichen Kupplungsgehäusen 20 versehen werden, wobei nach dem Ankuppeln des Kupplungsgehäuses 20 am Sensorgehäuse 18 der Innenraum ausgegossen wird. Das Ultraschallsensorgehäuse 10 ist demnach bei gleichbleibendem Sensorgehäuse 18 und allen darin sich befindenden Bauteilen lediglich durch Verwendung eines spezifischen Kupplungsgehäuses 20 an unterschiedliche Fahrzeugtypen angepasst.

Claims

Ultraschallsensor (10), wie er zum Beispiel als Ultraschalleinparkhilfe für Kraftfahrzeuge verwendet wird, mit einem Sensorgehäuse (18), in welchem ein Ultraschallgenerator, eine Ultraschallmembran (12) und gegebenenfalls eine Platine (14) mit der erforderlichen Elektronik untergebracht sind, und mit einer Kupplung für die elektrische Steckverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung an einem separaten Kupplungsgehäuse (20) vorgesehen ist und das Sensorgehäuse (18) mit unterschiedlichen Kupplungsgehäusen (20) kombinierbar ist.
Ultraschallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (18) eine im Wesentlichen hülsenförmige Gehäusewand aufweist, dass in der Gehäusewand eine randoffene Ausnehmung (22) vorgesehen ist und dass in die Ausnehmung (22) das Kupplungsgehäuse (20) einsetzbar ist.
Ultraschallsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (24) der Ausnehmung (22) einen U-förmigen Querschnitt aufweist und das Kupplungsgehäuse (20) mit einem freien Kragen (28) versehen ist, der in den U-förmigen Rand (24) einschiebbar ist.
Ultraschallsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (28) eine nach außen abragende Rastnase (30) aufweist, die in eine im Nutgrund des U-förmigen Randes (24) vorgesehene Rastöffnung (32) einrastet, wenn das Kupplungsgehäuse (20) vollständig mit dem Sensorgehäuse (18) gekuppelt ist.
Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgehäuse (20) in Einschubrichtung sich erstreckende Steckpins (34) aufweist, die beim Einsetzen des Kupplungsgehäuses (20) in das Sensorgehäuse (18) in die Platine (14) eingepresst werden.
Ultraschallsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerpins (34) von der der Ultraschallmembran (12) abgewandten Seite in die Platine (14) eingepresst sind.
Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EMV-empfindlichen Bauteile auf der der Ultraschallmembran (12) zugewandten Seite auf der Platine (14) angeordnet sind.
Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (18) aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Kunststoff, besteht.
Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgehäuse (20) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material, insbesondere Kunststoff, besteht.
Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallmembran (12) einen Massepin (40) und einen Signalpin (42) aufweist, dass der Massepin (40) direkt und der Signalpin (42) elektrisch isoliert am Sensorgehäuse (18) abgestützt sind.
Ultraschallsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Massepin (40) und der Signalpin (42) von der der Ultraschallmembran (12) zugewandten Seite in die Platine (14) eingepresst sind.
Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Sensorgehäuses (18) nach dem Ankuppeln des Kupplungsgehäuses (20) vergossen ist.