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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung
sowie einen Ultraschallwandler.
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Die
ungeprüfte
japanische Pateneschrift Nr. 2003-32794, welche der Druckschrift
EP 0881624 B1 entspricht,
offenbart einen herkömmlichen
Ultraschallsensor, der einen Ultraschallwandler enthält, der
in einem hohlen Behälter
aufgenommen ist. Hierbei enthält
der Ultraschallwandler ein Gehäuse
mit einem Boden und ein piezoelektrisches Element, das an einer
inneren Oberfläche
bzw. Innenfläche
des Bodens befestigt ist. Der Boden des Gehäuses dient als Vibrationsfläche.
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Im
Allgemeinen wird dieser Ultraschallsensor beispielsweise an einem
Stoßfänger eines
Fahrzeugs angebracht, so dass der Ultraschallsensor als Hindernissensor
zum Erfassen von Hindernissen um das Fahrzeug dient.
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In
diesem Fall ist der Ultraschallsensor üblicherweise an einer Stelle
angeordnet, dass die Vibrationsfläche des Ultraschallwandlers
aus dem Fahrzeug nach außen
hin offen ist. Daher kann ein Objekt (z.B. ein fliegender Stein)
direkt mit der Vibrationsfläche
kollidieren, und dadurch den Ultraschallwandler beschädigen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorgenannten Nachteile
gemacht. Es ist ein Ziel bzw. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Ultraschallsensor und einen Ultraschallwandler bereitzustellen,
welche einen Schaden des Ultraschallwandlers begrenzen können, wobei
der Schaden durch einen Stoß bzw.
Aufprall aufgrund eines Objekts verursacht wird.
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Um
das Ziel der Erfindung zu erreichen, wird eine Ultraschallsensorvorrichtung
bereitgestellt, die einen Ultraschallwandler, einen hohlen Behälter und ein
Begrenzungsmittel enthält.
Der Ultraschallwandler enthält
ein röhrenförmiges Gehäuse, ein
piezoelektrisches Element und eine Vibrationsfläche. Das röhrenförmige Gehäuse hat einen Boden. Das piezoelektrische
Element ist an einer inneren Oberfläche bzw. einer Innenfläche des
Bodens des röhrenförmigen Gehäuses befestigt.
Die Vibrationsfläche
ist eine Außenfläche des
Bodens des röhrenförmigen Gehäuses. Der
hohle Behälter
enthält
eine Öffnungsfläche, durch
welche der hohle Behälter
den Ultraschallwandler aufnimmt, so dass die Vibrationsfläche nach außen hin
offen ist. Das Begrenzungsmittel begrenzt bzw. beschränkt die Übertragung
eines Stoßes
aufgrund einer Kollision durch ein Objekt auf die Vibrationsfläche, wobei
das Begenzungsmittel über
der Vibrationsfläche
angeordnet ist.
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Um
das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen wird zudem ein
Ultraschallwandler bereitgestellt, der ein röhrenförmiges Gehäuse, ein piezoelektrisches
Element, eine Vibrationsfläche
und eine stoßabsorbierende
Schicht enthält.
Das röhrenförmige Gehäuse hat
einen Boden. Das piezoelektrische Element ist an einer Innenfläche des
Bodens des röhrenförmigen Gehäuses befestigt.
Die Vibrationsfläche
ist eine Außenfläche des
Bodens des röhrenförmigen Gehäuses. Die
stoßabsorbierende
Schicht ist an einer Fläche
der Vibrationsfläche
angeordnet, so dass die stoßabsorbierende
Schicht die Übertragung eines
Stoßes
aufgrund einer Kollision durch ein Objekt auf die Vibrationsfläche begrenzt.
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Die
Erfindung, zusammen mit zusätzlichen Zielen,
Merkmalen und deren Vorteilen kann am Besten anhand der nachfolgenden
Beschreibung, den angehängten
Ansprüchen
und den beigefügten Zeichnungen
verstanden werden, dabei zeigt:
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1A eine
Vorderansicht einer Anordnung des Ultraschallwandlers eines Ultraschallsensors
gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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1B eine
Ansicht einer Anordnung des Ultraschallwandlers des Ultraschallsensors
gemäß der ersten
Ausführungsform
von rechts, gesehen aus einer Richtung IB in 1A;
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1C eine
Rückansicht
einer Anordnung des Ultraschallwandlers des Ultraschallsensors gemäß der ersten
Ausführungsform,
wenn eine Füllung entfernt
ist;
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1D eine
schematische Ansicht einer Anordnung des Ultraschallwandlers des
Ultraschallsensors gemäß der ersten
Ausführungsform,
wenn die Füllung
entfernt ist, entlang einer Linie ID-ID in 1A;
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2A eine
Schnittansicht des Ultraschallsensors mit dem in 1 gezeigten
Ultraschallwandler, wenn der Ultraschallsensor an einem Stoßfänger eines
Fahrzeugs montiert ist;
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2B eine
Vorderansicht des Ultraschallsensors mit dem in 1 gezeigten
Ultraschallwandler, wenn der Ultraschallsensor an dem Stoßfänger des
Fahrzeugs montiert ist;
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3 eine
Draufsicht einer Modifikation eines perforierten Bauteils;
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4 eine
Schnittansicht eines Beispiels einer Modifikation eines Filters;
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5 eine
Schnittansicht eines anderen Beispiels der Modifikation des Filters;
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6 eine
Schnittansicht eines weiteren Beispiels der Modifikation des Filters;
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7 eine
Schnittansicht eines anderen Beispiels der Modifikation des Filters;
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8 eine
schematische Darstellung einer herkömmlichen Schichtanordnung,
die eine Fläche der
Vibrationsfläche
eines Ultraschallwandlers abdeckt, der ein Vergleichsbeispiel gemäß einer
zweiten Ausführungsform
darstellt;
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9 eine
schematische Darstellung einer Schichtanordnung, welche die Vibrationsfläche eines Ultraschallwandlers
(die Vibrationsfläche
eines Ultraschallwandlers eines Ultraschallsensors) gemäß der zweiten
Ausführungsform
abdeckt;
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10 eine
schematische Ansicht eines Beispiels einer Modifikation einer Schichtanordnung;
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11 eine
schematische Ansicht eines anderen Beispiels der Modifikation der
Schichtanordnung; und
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12 eine
schematische Ansicht eines weiteren Beispiels der Modifikation der
Schichtanordnung.
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(Erste Ausführungsform)
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Ein
Ultraschallsensor 10 enthält ein röhrenförmiges Gehäuse 11 mit einem Boden
und ein piezoelektrisches Element 12, das an einer inneren
Fläche
bzw. Innenfläche
des Bodens befestigt ist.
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Das
Gehäuse 11 besteht
aus einem elektrisch leitfähigen
Material (z.B. einem metallischen Material, einem elektrisch isolierten
Material, das mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen
ist). Das Gehäuse 11 weist
innen einen Innenraum 13 auf. Das piezoelektrische Element 12 ist
an die Innenfläche
des Bodens des Gehäuses 11 geklebt. Eine
Außenfläche des
Bodens dient als eine Vibrationsfläche 11a. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
dient Aluminium als elektrisch leitfähiges Material. Die Vibrationsfläche ist
zudem kreisförmig
ausgebildet.
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Das
piezoelektrische Element 12 enthält eine piezoelektrische Keramik
(z.B. eine Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik), und zwei (nicht dargestellte) Elektroden,
von denen eine jede an einer Seite der piezoelektrischen Keramik
bereitgestellt ist. Die erste Elektrode wird an die Innenfläche des
Bodens des Gehäuses 11 geklebt,
beispielsweise unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs.
Eine der Verbindungsleitungen 15 wird an die zweite Elektrode
gelötet,
und die andere Verbindungsleitungen 15 wird mit der ersten
Elektrode durch das Gehäuse 11 verbunden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält das Gehäuse eine
Aussparung 14 an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 11. Die andere Verbindungsleitung 15 ist
an die Aussparung 14 gelötet. Daher kann eine Wechselspannung
(ein Wechselsignal) an das piezoelektrische Element 12 durch das
Gehäuse 11 angelegt
werden, so dass das piezoelektrische Element 12 betrieben
wird, und dass die Vibrationsfläche 11a vibriert.
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Der
Innenraum 13 ist derart geformt (ein abgerundetes Rechteck),
dass eine Längsstrecke
und eine Querstrecke des Innenraums 13 unterschiedlich sind,
wie in 1C dargestellt. Der derart ausgebildete
Innenraum 13 ermöglicht
unterschiedliche Richtwirkungen des Ultraschallwandlers 10 in
horizontale und vertikale Richtungen. Hier ist die Richtwirkung
(der Winkelbereich) in die vertikale Richtung (eine Richtung von
Oben nach Unten in den 1A bis 1D) enger
als die Richtwirkung in die horizontale Richtung (eine Querrichtung
in den 1A bis 1D).
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Der
Innenraum 13 des Gehäuses
wird hierbei mit einer Füllung
(z.B. einem Silikon oder Silizium) ausgefüllt, die nicht dargestellt
ist, nachdem das Verlöten
der Verbindungsleitungen 15 abgeschlossen ist. Das Gehäuse 11 enthält zudem
an jeder Seite des Gehäuses 11 einen
ebenen Abschnitt 16, der eine ebene Fläche aufweist. Aufgrund der
ebenen Abschnitte 16 wird erkannt, dass die Richtung von Oben
nach unten in den 1A bis 1D die
Wirkrichtung in horizontale Richtung anzeigt.
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Die 2A und 2B zeigen
eine Darstellung, bei der ein Ultraschallsensor mit dem in den 1A bis 1D gezeigten
Ultraschallwandler 10 an einen Stoßfänger eines Fahrzeugs montiert
ist. In 2A werden, um die Darstellung
zu vereinfachen, die elektronischen Komponenten, die einen Prozessschaltungssubstrat
bzw. -träger
(process circuit substrate) bilden, nicht dargestellt.
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Der
Ultraschallsensor 100 enthält den Ultraschallwandler 10 und
den Prozessschaltungsträger 20,
welche in einem hohlen Behälter 30 zusammengebaut
sind, das aus einem Kunstharz besteht. Hierbei legt der Prozessschaltungsträger 20 eine
Antriebsspannung bzw. Steuerspannung an den Ultraschallwandler 10 an,
um eine Ultraschallwelle zu erzeugen. Der Prozessschaltungsträger 20 verarbeitet zudem
eine Spannung, die vom Ultraschallwandler 10 aufgrund einer
gegenelektromotorischen Kraft erzeugt wird.
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Der
hohle Behälter 30 besteht
aus einem Kunstharz, beispielsweise Polybutylen-Terephthalat (PBT). Der hohle Behälter 30 enthält in seinem
Inneren ein vibrationsbegrenzendes Teil 21, das an einem Umfang
des Ultraschallwandlers 10 angeordnet ist. Das vibrationsbegrenzende
Teil 21 begrenzt eine Vibrationsübertragung vom Ultraschallwandler 10 auf den
Behälter 30.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist das vibrationsbegrenzende Teil 21 ein röhrenförmiger elastischer
Körper
aus einem Silikonkautschuk. Eine Rückseite des Prozessschaltungsträgers 20 ist
zudem mit einem wasserfesten Silikon 22 zum begrenzen von
Feuchtigkeit gefüllt.
Der Prozessschaltungsträger 20 ist
mit einer (nicht dargestellten) Steuerung durch einen (nicht dargestellten) Anschluss
verbunden, so dass die Steuerung Hindernisse erfasst, die vor oder
hinter dem Fahrzeug oder an Ecken des Fahrzeugs angeordnet sind.
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Der
Behälter 30 enthält einen
ringförmigen Flansch 31,
der an einer Außenfläche eines
Stoßfängers (Basisteil) 200 an
einem Umfang einer am Stoßfänger angeordneten
Durchgangsöffnung
(eines Durchgangslochs) 201 arretiert ist. Mit anderen
Worten: Der Ultraschallsensor 100 der vorliegenden Ausführungsform
wird von außerhalb
des Stoßfängers 200 in
die Durchgangsöffnung 201 eingesetzt.
Dann wird der Flansch 31 an der Außenfläche des Stoßfängers 200 am Umfang
der Durchgangsöffnung 201 arretiert,
so dass der Ultraschallsensor 100 am Stoßfänger 200 befestigt
ist. Der Ultraschallwandler 10 und das vibrationsbegrenzende
Teil 21 werden in den Behälter 30 durch einen
kreis förmigen Öffnungsabschnitt
des Flansches eingesetzt. Bei dieser Montageanordnung ist die Vibrationsfläche 11a des
Ultraschallwandlers 10 durch eine Öffnungsfläche des Behälters 30 nach außen offen
bzw. ausgesetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Außenfläche des
Flansches 31 des Behälters 30 derart
angeordnet, um im Allgemeinen bündig
mit der Vibrationsfläche 11a des
Ultraschallwandlers 10 abzuschließen. Zudem sind die Außenumfangsformen
des Flansches 31 und die Vibrationsfläche 11a konzentrisch um
einen gemeinsamen Mittelpunkt angeordnet.
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Hier
sind, bei dem Behälter 30,
die Verbindungsleitungen 15 des Ultraschallwandlers 10 elektrisch
mit dem Prozessschaltungsträger 20 verbunden.
Der Prozessschaltungsträger 20 enthält einen einstellbaren
Widerstand bzw. ein Potentiometer (nicht dargestellt) zum Einstellen
der Empfindlichkeit des Sensors. Ein Widerstandswert des Potentiometers
ist manuell einstellbar durch Drehen eines bestimmten Volumenknopfes.
Die Einstellung der Empfindlichkeit des Sensors wird wie folgt ausgeführt. Zuerst
wird ein Testpol bzw. -pfosten (Hindernis) an einer Stelle bereitgestellt,
die einen bestimmten Abstand vom Ultraschallwandler 10 entfernt
ist. Das Potentiometer wird basierend auf einem Ausgabesignal, das
von dem Prozessschaltungsträger 20 geliefert wird,
der das Ausgabesignal in Bezug auf den Pfosten ausgibt, eingestellt.
Wenn die Einstellung abgeschlossen ist, wird der Prozessschaltungsträger 20 in den
Behälter 30 von
einer Rückseite
(einer entgegen gesetzten Seite) des Behälters 30 zum Flansch 31 eingesetzt.
Die Rückseite
(entgegen gesetzte Seite) ist die der Seite des Flansches 31 entgegengesetzte Seite
des Behälters 30.
Wenn der Prozessschaltungsträger 20 auf
eine vorbestimmte Position gesetzt ist, wird das wasserfeste Silikon 22 zugeführt, um
die Rückseite
des Behälters 30 zu
füllen.
Dann wird eine hintere Öffnung
des Behälters 30 mit
einer Abdeckung 32 abgedeckt.
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Der
Ultraschallsensor 100 der vorliegenden Erfindung umfasst
ferner einen Filter 40, der als ein Begrenzungsmittel zum
Begrenzen der Übertragung eines
Stoßes
aufgrund einer Kollision mit einem Objekt, beispielsweise einem
fliegenden Stein, auf die Vibrationsfläche 11a dient.
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Der
Filter 40 ist derart bereitgestellt, dass zwischen dem
Filter 40 und der Vibrationsfläche 11a eine Lücke ist,
und dass der Filter 40 die Vibrationsfläche 11a abdeckt. Insbesondere
enthält
der Filter 40 ein perforiertes Teil 41 und ein
Befestigungsteil 42, welche beide der Vibrationsfläche 11a gegenüberliegen.
Das perforierte Teil 41 hat mehrere Durchgangsöffnungen,
welche durch das perforierte Teil 41 rechtwinklig (vertikal)
zur Vibrationsfläche 41 verlaufen. Das
Befestigungsteil 42 ist ein einem Umfang des perforierten
Teils 41 bereitgestellt, und ist am Flansch 31 des
Behälters 30 befestigt.
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Das
perforierte Teil 41 ist wie ein Netz geformt und an eine
Stelle angeordnet, die in einem vorbestimmten Abstand von der Vibrationsfläche 11a entfernt
angeordnet ist. Das Material zum Ausbilden des perforierten Teils 41 ist
nicht eingeschränkt.
Jedes Material (z.B. ein metallisches Material, ein Kunststoffmaterial,
ein Fasermaterial) kann für
das perforierte Teil 41 verwendet werden, solange das Material
eine Netzstruktur ausbilden kann. Das perforierte Teil 41 der
vorliegenden Ausführungsform
besteht aus einem metallischen Material. Zudem ist eine Form des
perforierten Teils 41 ähnlich
zur Vibrationsfläche 11a,
wie in 2B dargestellt, und eine Größe des perforierten
Teils 41 ist größer als
die der Vibrationsfläche 11a.
Ein Öffnungsgrad
(d.h. eine Fläche
von Öffnungsabschnitten
pro Einheitsfläche des
perforierten Teils 41) und eine Dicke des perforierten
Teils 41 werden bestimmt, um die folgenden beiden Bedingungen
zu erfüllen.
Die erste Bedingung ist, dass das perforierte Teil 41 stark
genug sein muss, um gegenüber
dem Stoß durch
eine Kollision mit einem Hindernis, beispielsweise einem fliegenden
Stein, haltbar zu sein, so dass das perforierte Teil 41 das
Objekt hält.
Die zweite Bedingung ist, dass das perforierte Teil 41 zuverlässig Ultraschallwellen durch
die Durchgangsöffnungen
ausgeben und empfangen kann.
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Das
Befestigungsteil 42 bestimmt eine Position des Filters 40 und
wird an eine Außenfläche des Flansches 31 des
Behälters 30 geklebt
(befestigt), so dass das perforierte Teil 41 eine gesamte
Oberfläche der
Vibrationsfläche 11a zu
dem Zeitpunkt abdeckt, zu dem das perforierte Teil 41 in
einem vorbestimmten Abstand von der Vibrationsfläche 11a entfernt angeordnet
wird. Das Befestigungsteil 42 der vorliegenden Ausführungsform
besteht, ähnlich
wie der Behälter 30,
aus PBT. Das Befestigungsteil 42 ist radial nach außen konisch
zulaufend, in Übereinstimmung mir
einem konischen Abschnitt des Flansches, wie in 2 dargestellt.
Zudem ist das Befestigungsteil 42, aus einer Position des
Filters 40 betrachtet, ringförmig ausgebildet.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird der Ultraschallsensor 100 in die Durchgangsöffnung 201 von
außerhalb
des Stoßfängers 200 eingesetzt. Der
Flansch 31 wird an der Außenfläche des Stoßfängers in einem Umfang der Durchgangsöffnung 201 befestigt.
Auf diese Weise wird der Ultraschallsensor 100 am Stoßfänger 200 befestigt.
Daher kann der Filter 40 am Behälter 30 befestigt
werden, wenn der Ultraschallwandler 10 und das vibrationsbegrenzende
Teil 21 im Behälter 30 angebracht
wurden. Zudem ist das perforierte Teil 41 in das Befestigungsteil 42 durch
Formpressen integriert. Jedoch ist dies nicht auf Formpressen beschränkt. Ein
alternatives Verfahren, beispielsweise Einbauen (fitting), Verschrauben,
Kleben oder Schweißen,
kann verwendet werden.
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Daher
kann, bei dem Ultraschallsensor 100 der vorliegenden Ausführungsform,
der Filter 40 das Objekt, beispielsweise den fliegenden
Stein, hindern, mit der Vibrationsfläche 11a zu kollidieren.
Zudem ist der Filter 40 derart bereitgestellt, dass eine
Lücke zwischen
dem Filter 40 und der Vibrationsfläche 11a ist. Daher
wird der Stoß auf
den Filter 40 nicht direkt auf die Vibrationsfläche 11a übertragen.
Daher kann ein Stoß durch
eine Kollision verringert oder verhindert werden. Zudem kann die
Vibrationsfläche 11a effektiv
die Ultraschallwellen durch das perforierte Teil 41 ausgeben
und empfangen.
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Zudem
wird, bei der vorliegenden Ausführungsform,
der Stoß auf
den Filter 40 aufgrund der Kollision mit dem Objekt durch
das Befestigungsteil 42 auf den Behälter 30 übertragen.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Stoß durch das vibrationsbegrenzende
Teil 21, das an den Behälter
angrenzend angeordnet ist, absorbiert. Daher kann der Stoß aufgrund
der Kollision mit dem Fliegenden Stein, der auf den Ultraschallwandler 10 vom
Behälter 30 übertragen
wird, effektiv verringert werden. In ähnlicher Weise kann die Übertragung
(der Weg) der vom Ultraschallwandler 10 auf den Behälter 30 aufgebrachten
Vibrationen effektiv verringert werden. Daher kann eine fehlerhafte
Erkennung ein geschränkt
werden. Das vibrationsbegrenzende Teil 21 kann auch die Übertragung
der vom Ultraschallwandler 10 auf den Behälter 30 aufgebrachten
Vibrationen verringern. In ähnlicher
Weise kann das vibrationsbegrenzende Teil 21 effektiv die Übertragung
der vom Behälter 30 auf
den Ultraschallwandler 10 aufgebrachten Vibrationen verringern.
Daher kann eine fehlerhafte Erfassung aufgrund eines Echos bzw.
Nachschwingens (reverberation) eingeschränkt werden.
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Der
Filter 40 ist über
der Vibrationsfläche 11a angeordnet,
wodurch ein Erfassungsbereich zum Erfassen der Ultraschallwellen
verringert werden kann (d.h. eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensors kann
sich verschlechtern). Das liegt daran, dass der Filter 40 einen
Teil der von der Vibrationsfläche 11a ausgegebenen
bzw. abgestrahlten Ultraschallwellen behindern kann. Zudem liegt
dies daran, dass der Filter die Vibrationsfläche 11a daran hindern
kann, einen Teil der vom Objekt reflektierten Ultraschallwellen
zu empfangen. Jedoch ist bei der vorliegenden Ausführungsform
das perforierte Teil 41 ähnlich wie die Vibrationsfläche ausgebildet,
und die Größe des perforierten
Teil ist gleich der oder größer als
die der Vibrationsfläche.
Daher wird vermieden, dass der Erfassungsbereich verringert wird
(d.h. er wird vermieden, dass sich die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors
verschlechtert). Dies wirkt sich zudem positiv auf das Design aus.
Zudem hat der Ultraschallsensor 100 der vorliegenden Ausführungsform
die Richtwirkung. Daher können
die Form und die Größe des perforierten
Teils 41 alternativ basierend auf der Richtwirkung des
Ultraschallwandlers 10 zu einer Stellung wie in 3 gezeugt
verändert
werden. dadurch wird verhindert, dass der Erfassungsbereicht verringert wird. 3 zeigt
eine Draufsicht auf eine Modifikation des perforierten Teils 41.
Obgleich in 3 nur die Form des perforierten
Teils 41 basierend auf der Richtwirkung ausgebildet ist,
kann das Befestigungsteil 42 auch in einer ähnlichen
Form wie das perforierte Teil ausgebildet werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist das perforierte Teil 41 netzförmig ausgebildet. Jedoch ist
die Form nicht darauf beschränkt,
solange das perforierte Teil 41 das Objekt hält, und
das perforierte Teil 41 zuverlässig die Ultraschallwellen
durch die Durchgangsöffnungen
ausgeben und empfangen kann. Beispielsweise kann das perfo rierte
Teil 41 alternativ eine wabenförmige Struktur oder eine Struktur
mit einer Mehrzahl von kreisförmigen
Durchgangsöffnungen
haben. Hierbei ist ein Querschnittsbereich der kreisförmigen Durchgangsöffnung kreisförmig ausgebildet.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist der Filter 40 zudem an der Außenfläche des Stoßfängers 200 angeordnet.
Der Filter 40 kann jedoch beispielsweise, wie in 4 dargestellt,
alternativ innerhalb der Durchgangsöffnung 201 angeordnet
sein, wenn der Ultraschallsensor 100 mittels eines Befestigungsmittels 50,
das an der Innenfläche
des Stoßfängers 200 befestigt
ist (z.B. durch ein Befestigungsteil, das nicht dargestellt ist),
befestigt ist. In diesem Fall ragt der Filter 40 nicht
aus der Außenfläche des Stoßfängers 200 heraus,
so dass das Design bzw. Aussehen verbessert werden kann. 4 zeigt
eine Schnittdarstellung, die eine Modifikation des Filters 40 darstellt.
In 4 hat der Behälter 30 keinen Flansch 31.
Zudem sind die Außendurchmesser
des Behälters 30 und
des Befestigungsteils 42 gleich oder geringfügig geringer
als der der Durchgangsöffnung 201.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist der Filter zudem an den Behälter 30 geklebt
(befestigt). Der Filter 40 kann jedoch alternativ am vibrationsbegrenzenden
Teil 21 befestigt sein. In diesem Fall kann der Stoß auf den
Filter 40 aufgrund der Kollision mit dem Objekt auch effektiv
verringert werden. Zudem kann der Filter 40 am vibrationsbegrenzenden
Teil 21 und dem Behälter 30 befestigt
sein. Auch ist das Befestigungsverfahren nicht auf die vorgenannten
Beispiele beschränkt.
Eine alternative, wohl bekannte Methode, beispielsweise Einbauen
(fitting), Verschrauben, Kleben oder Schweißen kann verwendet werden.
Beispielsweise ist, wie in 5 dargestellt,
ein Endabschnitt des Filters 40 gebogen, so dass dessen
gebogener Abschnitt dadurch befestigt wird, dass er zwischen dem
vibrationsbegrenzenden Teil 21 und dem Behälter 30 gehalten
wird. 5 zeigt eine Schnittdarstellung, die eine weitere
Modifikation des Filters darstellt. In 5 enthält der Filter 40 lediglich
das perforierte Teil 41, bei dem metallische Materialien
netzförmig
angeordnet sind. Gleichermaßen
kann der Filter 40 nur das perforierte Teil 41 (aber
das Befestigungsteil 42) enthalten, wenn das Material und
die Anordnung dies zulassen.
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Der
Filter 40 kann alternativ an einem anderen Teil als dem
Ultraschallsensor 100 befestigt sein. Beispielsweise kann,
wie in 6 dargestellt, das Befestigungsteil 42 an
der Außenfläche das
Stoßfängers 200 in
einem Umfang der Durchgangsöffnung 201 befestigt
sein, so dass das perforierte Teil 41 mit einer Lücke zwischen
dem Filter 40 und der Vibrationsfläche 11a angeordnet
werden kann. 6 zeigt eine Schnittansicht,
die eine weitere Modifikation des Filters darstellt.
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In 6 sind
der Filter 40 und das Befestigungsmittel 50 voneinander
getrennt. Jedoch kann, wie in 7 dargestellt,
das Befestigungsteil 42 des Filters 40 alternativ
ein Sperrteil 42a und ein Stützteil 42b aufweisen.
Das Sperrteil 42a wird an der Außenfläche des Stoßfängers 200 im Umfang
der Durchgangsöffnung 201 befestigt.
Das Stützteil 42b erstreckt
sich vom Sperrteil 42a durch die Durchgangsöffnung 201,
um von der Innenfläche
des Stoßfängers herauszuragen.
Das Stützteil 42b hat
auch ein Befestigungsteil (nicht dargestellt) und stützt der
Ultraschallsensor 100. Wie vorstehend diskutiert kann der
Filter 40 alternativ eine Funktion des Befestigungsmittels 50 enthalten. 7 zeigt
eine Schnittansicht, die eine weitere Modifikation des Filters 40 darstellt.
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Das
perforierte Teil 41 kann nicht nur den fliegenden Stein
sondern auch Abfall (d.h. Staub) als Objekt halten. Daher kann sich
die Empfindlichkeit des Sensors verschlechtern, wenn das Objekt
im perforierten Teil 41 gefangen ist. Um mit der Verschlechterung
bzw. Abnahme der Empfindlichkeit fertig zu werden, muss Staub vom
perforierten Teil 41 entfernt werden. Daher kann das perforierte
Teil 41 zumindest am Befestigungsteil 42 abnehmbar
angebracht sein. Auch kann der Filter 40 abnehmbar angebracht
sein. Aufgrund dieser Anordnung kann das perforierte Teil 41 effektiv
gewaschen oder ersetzt werden.
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Die
Empfindlichkeit des Sensors kann abnehmen, da der Filter 40 über der
Vibrationsfläche 11a angeordnet
ist. Als Gegenmaßnahme
für die
vorgenannte Beschreibung weist der Ultraschallsensor 100 der
vorliegenden Ausführungsform
einen Prozessschal tungsträger 20 auf,
der im Behälter 30 bereitgestellt
ist. Daher kann die Empfindlichkeit des Sensors unter Verwendung
des Prozessschaltungsträgers 20 eingestellt
werden, während
der Filter 40 über
der Vibrationsfläche 11a angeordnet
ist. Daher wird eine Abnahme der Empfindlichkeit des Sensors begrenzt.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die
zweite Ausführungsform
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 8 bis 12 beschrieben.
Ein Ultraschallwandler und ein Ultraschallsensor der zweiten Ausführungsform
haben mit der ersten Ausführungsform
gemeinsame Punkte. Daher wird die Erklärung der gemeinsamen Punkte weggelassen
und die von der ersten Ausführungsform
unterschiedlichen Punkte werden hauptsächlich beschrieben.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist durch eine stoßabsorbierende
Schicht zum Absorbieren eines Stoßes gekennzeichnet, die an
der Oberfläche der
Vibrationsfläche 11a bereitgestellt
ist. Die stoßabsorbierende
Schicht dient als Begrenzungsmittel zum Verringern oder Begrenzen
bzw. Beschränken
der Übertragung
des Stoßes
aufgrund einer Kollision mit dem Objekt auf die Vibrationsfläche 11a.
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Die
Vibrationsfläche 11a des
im Ultraschallsensor 100 enthaltenen Ultraschallwandlers 10 ist derart
angeordnet, dass die Vibrationsfläche 11a nach außen, beispielsweise
an die Außenseite
des Stoßfängers 200,
offen ist. Daher ist, im Hinblick auf das Design, die Vibrationsfläche 11a in
der gleichen Farbe gestrichen wie die Farbe des Stoßfängers. 8 zeigt
eine herkömmliche
Schichtanordnung die eine galvanisch aufgebrachte Schicht 17a,
eine Farbschicht 17b und eine klare Schicht bzw. Deckschicht
(clear film) 17c enthält,
wie in 8 dargestellt. die galvanische Schicht 17a besteht
aus einem elektrisch leitfähigen
Material und ist auf der Vibrationsfläche 11a ausgebildet.
Die Farbschicht 17b dient als eine obere Schicht der galvanischen
Schicht 17a. Die Deckschicht 17c ist als eine
obere Schicht der Farbschicht 17b ausgebildet, um die Farbschicht 17b zu
schützen
und zu dekorieren. Bei der Schichtanordnung kann der Ultraschallwandler 10 jedoch
unvorteilhaft brechen, da die Schichtenlagenanordnung (film layer
arrangement) den Stoß nicht
effektiv absorbieren kann. Zudem kann, selbst für den Fall dass der Ultraschallwandler
nicht bricht, die Vibrationsfläche 11a unvorteilhaft
unter Korrosion leiden, da die Schicht abgehen kann.
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Daher
ist bei der vorliegenden Ausführungsform
zusätzlich
die stoßabsorbierende
Schicht 17d bereitgestellt, um die Gesamtfläche der
Vibrationsfläche 11a abzudecken,
wie in 9 dargestellt. Insbesondere besteht die stoßabsorbierende
Schicht 17d aus einer wohl bekannten stoßabsorbierenden
Beschichtungsverbindung (coating compound) (z.B. einem Gießharz, wie
beispielsweise Epoxydharz und Urethanharz, mit darin verteilten
Graphitflocken). Dadurch bricht der Ultraschallwandler 10 nicht
durch die Kollision mit dem Objekt. Zudem wird die stoßabsorbierende
Schicht 17d mit einer Dicke ausgebildet, die eine praktisch
anwendbare Sensorempfindlichkeit gewährleistet.
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Wie
vorstehend beschrieben wird bei der vorliegenden Ausführungsform
die Übertragung
des Stoßes,
der durch die Kollision mit dem Objekt verursacht wird, auf die
Vibrationsfläche 11a verringert oder
eingeschränkt.
Daher wird das Brechen des Ultraschallwandlers 10 durch
den Stoß aufgrund
der Kollision mit dem Objekt begrenzt.
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Zudem
benötigt
die als Begrenzungsmittel dienende stoßabsorbierende Schicht der
vorliegenden Ausführungsform
weniger Raum für
deren Anordnung, verglichen mit dem Filter 40 der ersten
Ausführungsform.
Daher ist diese im Hinblick auf das Design bzw. Erscheinungsbild
vorzuziehen. Wenn das Begrenzungsmittel der zweiten Ausführungsform
auf eine herkömmliche
Ultraschallwandleranordnung angewandt wird, die eine bestimmte Schicht über der Vibrationsfläche 11a enthält, kann
ein Herstellungsprozess weiter vereinfacht werden, als ein Herstellungsprozess
bei der ersten Ausführungsform,
wo der Filter 40 zusätzlich
bereitgestellt wird.
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Zudem
wird bei der vorliegenden Ausführungsform
die stoßabsorbierende
Schicht 17d als eine untere Lage der Farbschicht 17b bereitgestellt. Bei
dieser Schichtlagenanordnung ist die stoßabsorbierende Schicht 17d nicht
auf eine bestimmte Farbe beschränkt,
wodurch es möglich
ist, dass die stoßabsorbierende
Schicht 7d für
Stoßfänger in
jeglicher Farbe verwendet werden kann.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist die stoßabsorbierende
Schicht 147d zusätzlich
an der Vibrationsfläche 11a bereitgestellt,
zusätzlich
zur herkömmlichen
Schichtlagenanordnung der Schichten 17a bis 17c.
Jedoch kann zumindest eine der Schichten 17a bis 17c der
herkömmlichen
Schichtlagenanordnung alternativ als stoßabsorbierende Schicht dienen.
Beispielsweise kann alternativ, wie in 10 dargestellt,
eine stoßabsorbierende
Schicht 17bd die Farbschicht 17b ersetzen. In
diesem Fall, bei dem die stoßabsorbierende
Schicht die herkömmliche Schicht
ersetzt, kann eine Dicke der Schichtlagenanordnung verringert werden.
Daher begrenzt dies die Verschlechterung der Empfindlichkeit des
Sensors, deren Verschlechterung auftreten kann, wenn die Dicke der
Schichtlagenanordnung größer wird.
Wie zudem in 11 dargestellt, kann alternativ
eine stoßabsorbierende
klare Schicht 17cd die klare Schicht bzw. Deckschicht 17c ersetzten.
In diesem Fall kann, zusätzlich
zu dem vorgenannten Effekt, die stoßabsorbierende Schicht, die
durchsichtig ist, für
Stoßfänger 200 in
jeglicher Farbe verwendet werden. Zudem kann bei der in 9 dargestellten
Schichtlagenanordnung die stoßabsorbierende
Schicht 17d alternativ zwischen der klaren Schicht 17c und
der Farbschicht 17b angeordnet sein. In diesem Fall muss
die stoßabsorbierende
Schicht transparent sein.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird beispielhaft die herkömmliche
Schichtlagenanordnung dargestellt, welche mehrere Schichten 17a bis 17c enthält. Jedoch
ist die Schichtlagenanordnung nicht auf das vorgenannte Beispiel
beschränkt.
Alternativ kann die Vibrationsfläche 11a ohne
jegliche Schichtlagenanordnung verwendet werden, und zumindest eine
Lage der stoßabsorbierenden
Schicht 17d kann zusätzlich
an der Vibrationsfläche 11a bereitgestellt
sein.
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Zudem
sind, bei den in den 9 bis 11 gezeigten
Beispielen, die Schichten allein an der Vibrationsfläche 11a bereitgestellt
(d.h. die Schichten sind allein an einer Endfläche des Gehäuses bereitgestellt). Jedoch
kann, wie beispielsweise in 12 dargestellt,
die Schichtlagenanordnung, welche die galvanisch aufgebrachte Schicht 17a,
die stoßabsorbierende
Schicht 17bd und die klare Schicht 17c enthält, bereitgestellt
sein, um, zusätzlich
zur Vibrationsfläche 11a,
eine Seitenfläche
des Gehäuses 11 zu bedecken.
Hierbei ist ein Endabschnitt der an der Seitenfläche angeordneten Schichtlagenanordnung vorzugsweise
innerhalb des vibrationsbegrenzenden Teils 21 angeordnet.
Diese Anordnung ist mit Blick auf das Design wünschenswert. Zudem kann die Schichtlagenanordnung
bei dieser Anordnung schwer abgehen, da die Endflächen der
Schichten der Schichtlagenanordnung nicht offen liegen. 12 zeigt
eine Anordnung, bei der der Endabschnitt der Schichtlagenanordnung 17a, 17bd, 17c innerhalb
des vibrationsbegrenzenden Teils 21 angeordnet ist. Der
Endabschnitt der Schichtlagenanordnung kann jedoch alternativ innerhalb
des Behälters 30 angeordnet
sein, so dass der ähnliche
Effekt erzielt wird.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
dient lediglich eine Schicht 17d, 17bd, 17cd der
Schichtlagenanordnung als die stoßabsorbierende Schicht. Jedoch
können
zwei oder mehr Schichten als stoßabsorbierende Schicht dienen.
Beispielsweise kann eine alternaive stoßabsorbierende Schicht Funktionen
von sowohl der Farbschicht 17b als auch der klaren Schicht
bzw. Deckschicht 17c enthalten.
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Die
Empfindlichkeit des Sensors kann sich verschlechtern, da die Dicke
der Schichtlagenanordnung aufgrund der über der Vibrationsfläche 11a angeordneten
stoßabsorbierenden
Schicht 17d größer wird.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Empfindlichkeit
des Sensors vorzugsweise unter Verwendung des Prozessschaltungsträgers 20 eingestellt,
während
die Schichtlagenanordnung 17a bis 17d, welche
die stoßabsorbierende
Schicht 17d enthält,
an der Vibrationsfläche 11a bereitgestellt wird.
Daher wird eine Verschlechterung der Empfindlichkeit des Sensors
eingeschränkt.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
dient der Stoßfänger des
Fahrzeugs als Basisteil zum Tragen des Ultraschallsensors. Jedoch
ist das Basisteil nicht darauf beschränkt. Jeder Teil des Fahrzeugkörpers kann
als Basisteil dienen, solange dessen Material und Struktur geeignet
ist. Beispielsweise können eine
Seitentüre
und ein Kotflügel
alternativ als das Basisteil dienen.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
wurden vorstehend beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung
nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen
beschränkt
und kann auf unterschiedliche Weise verändert werden.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen ergeben sich leicht für jene mit
entsprechendem Fachwissen. Die Erfindung mit ihren breiteren Begriffen
ist daher nicht auf die gezeigten und beschriebenen bestimmten Details,
die dargestellte Vorrichtung und die illustrativen Beispiele beschränkt.