DE102008016558A1 - Baugruppe mit einem Stoßfänger und einem Ultraschallsensor - Google Patents

Baugruppe mit einem Stoßfänger und einem Ultraschallsensor Download PDF

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Abstract

Bei einer Baugruppe mit einem Stoßfänger und mindestens einem Ultraschallsensor zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei der Ultraschallsensor eine Membran aufweist, ist die Membran des Ultraschallsensors mit der Innenseite des Stoßfängers verbunden. Dadurch wird eine optisch besonders ansprechende Gestaltung des Stoßfängers erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit einem Stoßfänger und mindestens einem Ultraschallsensor zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei der Ultraschallsensor eine Membran aufweist und die Membran des Ultraschallsensors mit der Innenseite des Stoßfängers verbunden ist.
  • Baugruppen mit Ultraschallsensoren sind bei Kraftfahrzeugen bekannt, wobei der Ultraschallsensor in einer Ausnehmung des Stoßfängers angeordnet ist. Aus optischen Gründen wird auf eine gleichmäßig abschließende Oberfläche geachtet. Der Ultraschallsensor ist bevorzugt in der gleichen Farbe lackiert wie der Stoßfänger. Dabei verbleibt meist ein kleiner andersfarbiger Entkopplungsring um den Ultraschallsensor herum. In der DE 10 2007 011 171 A1 und der DE 10 2006 017 055 A1 sind derartige Ultraschallsensoren, die in Stoßfängern befestigt sind, beschrieben. Eine Baugruppe der eingangs genannten Art mit einem an der Innenseite des Stoßfängers angeordnetem Ultraschallsensor ist aus der DE 10 2006 055 186 A1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe der eingangsgenannten Art zu schaffen, die es erlaubt, einen Ultraschallsensor optisch besonders gut in einem Stoßfänger zu integrieren.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Baugruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bei einer Baugruppe mit einem Stoßfänger und mit mindestens einem Ultraschallsensor zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei der Ultraschallsensor eine Membran aufweist, und die Membran des Ultraschallsensors mit der Innenseite des Stoßfängers verbunden ist, ist es erfindungswesentlich vorgesehen, daß die Baugruppe einen Halter aufweist, der den Ultraschallsensor mit der Stoßstange verbindet und der an dem Stoßfänger angeordnet, insbesondere verklebt ist. Dadurch sind die Sensoren von außen nicht mehr sichtbar. Vielmehr ist der Ultraschallsensor in den Stoßfänger oder eventuell in ein anders Anbauteil integriert. Der sonst zusätzliche Fertigungsschritt der Lackierung der Sensormembran entfällt vollständig. Auch eine Beeinflussung des Ultraschallsensors durch die Umwelt ist weitgehend ausgeschlossen. Die Membran des Ultraschallsensors ist mit der Innenseite des Stoßfängers schwingungsübertragend verbunden. Die Schwingung wird dann in diesem Bereich vom Stoßfänger übertragen. Der Halter verbindet die Baugruppe, insbesondere den Ultraschallsensor mit dem Stoßfänger und sorgt auf diese Weise für eine Anbindung die Schwingungsverluste vermeidet.
  • Bevorzugt ist die Membran des Ultraschallsensors mit der Innenseite des Stoßfängers verklebt. Auch andere Verbindungsmöglichkeiten sind denkbar. Die Membran des Ultraschallsensors ist dabei günstigerweise direkt und vollflächig mit der Innenseite des Stoßfängers verbunden. Der Stoßfänger ist dabei bevorzugt mindestens im Bereich des Ultraschallsensors durchbruchfrei und weist außenseitig eine geschlossene, unterbrechungsfreie Oberfläche auf.
  • Die Übertragung der Schallcharakteristik erfolgt durch den Stoßfänger hindurch. Die typische Stoßfängerdicke beträgt dabei 2 mm. Meist besteht der Stoßfänger aus einem Kunststoffmaterial. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Stoßfänger im Bereich des Ultraschallsensors im Vergleich zu anderen Bereichen des Stoßfängers eine von innen reduzierte Wandstärke auf. Bevorzugt ist die Wandstärke in diesem Bereich weniger als halb so groß wie in den übrigen Bereichen. Besonders bevorzugt beträgt die Wandstärke in diesen Bereichen weniger als 40% der Wandstärke in den übrigen Bereichen. Diese Bereiche reduzierter Wandstärke werden günstigerweise bereits in der Form hergestellt. Dadurch sind von außen keinerlei Einfälle oder Bindenähte oder ähnliches zu sehen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Baugruppe einen Halter auf, der zur Montage des Ultraschallsensors, insbesondere eines Gehäuses des Ultraschallsensors dient. Der Halter ist mit der Innenseite des Stoßfängers verbunden, insbesondere verklebt. Günstigerweise ist der Halter dabei gegenüber dem Ultraschallsensor, insbesondere gegenüber dem Gehäuse des Ultraschallsensors, mechanisch entkoppelt. Zur Entkopplung ist der Halter bevorzugt mit einem Gummiring oder Elastomerring an die Baugruppe gekoppelt. Dieser Entkopplungsring ist bevorzugt zwischen dem Halter und dem Sensorgehäuse angeordnet. Beide Gruppen werden dadurch schwingungstechnisch entkoppelt. Die Verbindung besteht also mindestens in einem Punkt bzw. umlaufenden Ring nur aus einem elastomeren Material, das die Verbindung zwischen der Baugruppe und dem Halter herstellt. Dadurch wird die Baugruppe schwingungsarm an dem Stoßfänger gelagert. Der Halter schließt mit der Baugruppe einen schmalen Winkel von bevorzugt weniger als 45° ein. Der Halter bildet bevorzugt einen umlaufenden Kranz um die Baugruppe aus. Bevorzugt sind weiterhin in dem Stoßfänger Entkopplungsstrukturen vorgesehen. Dazu sind günstigerweise eine oder mehr Ausnehmungen in dem Stoßfänger vorgesehen, durch die eine Ausbreitung der Schwingungen in dem Stoßfänger vermieden wird. Diese Ausnehmungen sind bevorzugt innenseitig offen und mit einem elastomeren Material, insbesondere Gummi, füllbar bzw. gefüllt. Günstigerweise sind dabei zwei nebeneinanderliegende Ausnehmungen oder Ringe vorgesehen. Die korrespondierenden Elastomereinsätze für diese Ausnehmungen sind bevorzugt mit dem Ultraschallsensor, insbesondere an dessen Halter befestigt, so daß bei der Montage des Ultraschallsensors und eines Halters gleichzeitig in einem Arbeitsgang die elastomeren Einsätze in die Ausnehmungen des Stoßfängers eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die umlaufenden Ringe der Entkopplungsstruktur mit unterschiedlichen Materialien ausgefüllt. So kann beispielsweise ein Ring mit einem Elastomereinsatz und ein zweiter Ring mit einem metallischen Einsatz oder einem Kunststoffeinsatz gefüllt sein.
  • Weiterhin wird Schutz beansprucht für einen Ultraschallsensor zur Verwendung in einer oben beschriebenen Baugruppe und für ein Kraftfahrzeug mit einer oben beschriebenen Baugruppe.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe.
  • Die in der Figur dargestellte Baugruppe mit dem Stoßfänger 1 und dem Ultraschallsensor 2 ist Teil eines Kraftfahrzeuges mit einem Stoßfänger und einem oder mehreren darin montierten Ultraschallsensoren 2. Der Stoßfänger 1 ist dabei in den überwiegenden Bereichen mit einer normalen oder vollen Stärke oder Dicke der Wandung ausgebildet. Diese ist in der Figur mit 14 bezeichnet. Typischerweise beträgt diese Dicke etwa 2 mm. Im Bereich des zu montierenden Ultraschallsensors 2 weist der Stoßfänger einen Bereich 12 mit einer reduzierten Wandstärke auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt diese Wandstärke etwa 0,75 mm. In einem Übergangsbereich 13, der nicht mit 90° Winkeln sondern mit zwei Winkeln zwischen 100° und 150°, bevorzugt 135° ausgebildet ist, erfolgt ein Übergang bzw. eine entsprechende Anpassung der Wandstärke. Der Stoßfänger 1 wird bevorzugt bereits in einer solchen Form hergestellt, so daß keine nachträgliche Bearbeitung erfolgen muß. Der Bereich 12 des Stoßfängers 1 mit reduzierter Wandstärke ist so groß, daß der Ultraschallsensor 2, insbesondere mit seinem Gehäuse 11, vollständig darin aufgenommen wird. Bevorzugt ist dieser Bereich jedoch so klein, daß ein an dem Gehäuse befestigter Halter 6 mit nach außen abgewinkelten Armen oder einem umlaufenden Kranz mit dem Bereich 14 des Stoßfängers 1 mit voller Wandstärke verbindbar ist. Der Ultraschallsensor 2 weist ein Gehäuse 11 auf, in dem ein Piezowandler 3 gehalten ist. Am Kopf des Gehäuses 11 und des Piezowandlers 3 ist die Membran 4 angeordnet. Diese ist vollflächig und unterbrechungsfrei mit dem Stoßfänger 1 verbunden, insbesondere verklebt. Diese Verklebung ist in der Figur mit 5 gekennzeichnet. Der Piezowandler 3 ist direkt an der Membran 4 angebracht. Weiterhin ist der Piezowandler 3 in dem Gehäuse 11 des Ultraschallsensors 2 mit einer Vergussmasse 16 vergossen. Am Gehäuse 11 des Ultraschallsensors 2 sind etwa auf halber Höhe der Außenwand Vorsprünge 9 angeordnet, an denen der Halter 6 befestigt ist. Der Halter 6 ist bevorzugt ringförmig um das bevorzugt zylindrisch ausgebildete Gehäuse 11 angeordnet. Der Halter 6 ist dabei über ein elastisches Zwischenelement 8 mit dem Vorsprung 9 verbunden. Das elastische Zwischenelement dient der mechanischen Entkopplung des Ultraschallsensors 2 gegenüber Vibrationen und anderen Erschütterungen des Stoßfängers 1. Das Gehäuse 11 ist daher gegenüber dem Stoßfänger 1 mechanisch entkoppelt. Der Halter 6 weist in seinem stoßfängerseitigen Endbereich einen verbreiterten Fuß 15 auf, der mittels einer Verklebung 7 mit dem Stoßfänger 1 verbunden ist. Diese Verklebung 7 oder Verbindung anderer Art ist im Bereich 14 des Stoßfängers vorgesehen, in dem der Stoßfänger die volle Wandstärke und damit auch eine hohe Stabilität aufweist. Der Halter 6 ist steif mit dem Stoßfänger 1 verbunden, während die Verbindung zwischen dem Halter 6 und dem Ultraschallsensor 2 weich ist. Auf der Innenseite des Stoßfängers 1 sind außerhalb des Bereichs der reduzierten Wandstärke 12 Entkopplungsstrukturen 18 vorgesehen. Dabei handelt es sich um ein oder mehrere umlaufende Ausnehmungen, die den Ultraschallsensor 2 ringförmig umgeben. Dadurch wird vermieden, daß sich die Schwingungsenergie zu einem zu großen Teil in dem Stoßfänger fortsetzt. Die Entkopplungsstruktur 18 besteht bevorzugt aus einer inneren ringförmigen kleinen Ausnehmung und einer weiteren, diese umschließende ringförmige Ausnehmung, die mehr als doppelt so breit ist wie die innere Ausnehmung. Die Ausnehmungen sind dann durch ein elastomeres Material ausgefüllt, wobei die entsprechenden ringförmigen Einsätze bevorzugt an dem verbreiterten Fuß 15 des Halters 6 befestigt sind und in einem Arbeitsgang einsetzbar sind. In der Figur ist die Außenseite des Stoßfängers 1 mit 17 bezeichnet. An der gegenüberliegenden Innenseite des Stoßfängers ist der Ultraschallsensor 2 montiert dessen Ultraschallwellen nach außen abgestrahlt werden. Durch diese Ausbildung wird ein Schutz der Ultraschallsensoren 2 vor Feuchtigkeit und Schmutz erreicht. Dadurch kann die Funktionalität erhöht werden. Außerdem kann eine farbliche Anpassung der Membran und von Entkopplungsringen entfallen. Vielmehr ist von außen ausschließlich der Stoßfänger 1 zu sehen, so daß hier ein optisch ansprechendes, durchgehendes und unterbrechungsfreies Design des Stoßfängers 1 erzielt werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102007011171 A1 [0002]
    • - DE 102006017055 A1 [0002]
    • - DE 102006055186 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Baugruppe mit einem Stoßfänger (1) und mindestens einem Ultraschallsensor (2) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei der Ultraschallsensor (2) eine Membran (4) aufweist und die Membran des Ultraschallsensors (2) mit der Innenseite des Stoßfängers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe einen Halter (6) aufweist, der den Ultraschallsensor (2) mit dem Stoßfänger (1) verbindet und der an dem Stoßfänger (1) angeordnet, insbesondere verklebt ist.
  2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) des Ultraschallsensors (2) mit der Innenseite des Stoßfängers (1) verklebt ist.
  3. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßfänger (1) mindestens im Bereich des Ultraschallsensors (2) durchbruchfrei ist.
  4. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßfänger (1) außenseitig eine geschlossene unterbrechungsfreie Oberfläche aufweist.
  5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßfänger (1) im Bereich des Ultraschallsensors (2) im Vergleich zu anderen Bereichen (14) eine reduzierte Wandstärke (12) aufweist.
  6. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter mit einem Bereich (14) des Stoßfängers verbunden ist, in dem der Stoßfänger die volle Stärke aufweist.
  7. Baugruppe nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (6) gegenüber dem Ultraschallsensor (2) mechanisch entkoppelt ist.
  8. Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Halter (6) und dem Gehäuse (11) ein elastisches Zwischenelement (8), insbesondere ein Entkopplungsring, angeordnet ist.
  9. Baugruppe nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stoßfänger (1) eine Entkopplungsstruktur (18) vorgesehen ist.
  10. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (6) einen Winkel zur Baugruppe ausbildet.
  11. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsstruktur (18) ein oder mehr umlaufende Ringe aufweist.
  12. Baugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Ringe mit unterschiedlichen Materialien ausgefüllt sind.
  13. Ultraschallsensor zur Verwendung in einer Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Kraftfahrzeug mit einer Baugruppe mit einem Ultraschallsensor und einem Stoßfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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