DE102008054865A1

DE102008054865A1 - Distance measurement sensor device for motor vehicle e.g. commercial vehicle, has ultrasound sensor arranged in inner chamber of housing, where housing has opening lying opposite to membrane and inner chamber exhibiting shape of hopper

Info

Publication number: DE102008054865A1
Application number: DE200810054865
Authority: DE
Inventors: Florian Kloss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01

Abstract

The device (1) has an ultrasound sensor (3) arranged in an inner chamber (7) of a housing (2), where the housing has an outlet opening (6) lying opposite to a membrane (5). The inner chamber of the housing exhibits a shape of a hopper expanding in a direction of the membrane of the ultrasound sensor. The inner chamber exhibits a shape of a cone or an ellipsoid. Sound-absorbing material (10) is arranged in the inner chamber and/or the housing and/or in an area of the membrane. The housing exhibits an opening in the area of the membrane.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse und einem Ultraschallsensor.The The invention relates to a sensor device for distance measurement, in particular for a motor vehicle, with a housing and a Ultrasonic sensor.

Stand der TechnikState of the art

Sensorvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie weisen üblicherweise ein Gehäuse auf, das vor allem als Innengehäuse ausgebildet sein kann, mit welchem sie beispielsweise an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt sein können. In der DE 38 12 182 A1 wird eine betriebssichere und sachgerechte Fixierung von Ultraschallwandlern, also Ultraschallsensoren, in der Öffnung einer Stoßstange eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Dabei soll das Wandlergehäuse mit einem Flansch auf der einen Seite der Stoßstange anliegen und an der Gegenseite über ein federndes Befestigungselement abgestützt sein. Damit können unterschiedlich starke Wandstärken des Trägers, in diesem Fall der Stoßstange, ausgeglichen werden, so dass eine formstabile Verbindung auch nach längerer Betriebszeit gegeben ist. Diese bekannten Ultraschallwandler werden in Verbindung mit Einparkhilfefunktionen eingesetzt. Dagegen ist es zur Zeit nur begrenzt möglich, solche Ultraschallsensoren (in Kraftfahrzeugen) als Umweltsensorik einzusetzen. Dies ist hauptsächlich durch ihre beschränkte Detektionsreichweite und der spezifischen Auslegung für den Einsatz im Bereich der Einparkhilfefunktionen gegeben. Aufgrund der Hardware-Randbedingungen, insbesondere der Auslegung für Einparkhilfefunktionen, ist es nur in begrenztem Umfang möglich, die Detektionsreichweite und/oder die Richtcharakteristik des Ultraschallsensors anzupassen. Mit starken Einschränkungen ist dies durch Anpassung der Empfindlichkeit der Sensoren sowie durch eine veränderte elektronische Auswertung der Sensorsignale mittels Kennlinienanpassung möglich. Mit diesen Vorgehensweisen sind aber ohne Hardwareände rung des Ultraschallsensors keine unsymmetrischen Anpassungen oder Vergrößerungen des Detektionsbereichs für spezielle Anwendungen möglich.Sensor devices of the type mentioned are known from the prior art. They usually have a housing, which may be formed above all as an inner housing, with which they may be attached, for example, to a body of the motor vehicle. In the DE 38 12 182 A1 is a reliable and proper fixation of ultrasonic transducers, ie ultrasonic sensors described in the opening of a bumper of a motor vehicle. In this case, the converter housing should rest with a flange on one side of the bumper and be supported on the opposite side via a resilient fastener. Thus, different thicknesses of the wall thickness of the carrier, in this case the bumper, be compensated, so that a dimensionally stable connection is given even after prolonged operation. These known ultrasonic transducers are used in conjunction with parking assist functions. In contrast, it is currently only limited possible to use such ultrasonic sensors (in motor vehicles) as environmental sensors. This is mainly due to their limited detection range and the specific design for use in the field of parking assistance functions. Due to the hardware boundary conditions, in particular the design for parking assist functions, it is only possible to a limited extent to adapt the detection range and / or the directional characteristic of the ultrasonic sensor. With severe restrictions this is possible by adapting the sensitivity of the sensors as well as by changing the electronic evaluation of the sensor signals by means of characteristic curve adaptation. With these procedures, however, no unsymmetrical adjustments or enlargements of the detection range for special applications are possible without hardware modification of the ultrasonic sensor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Demgegenüber weist die Sensorvorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen den Vorteil auf, dass der Detektionsbereich beziehungsweise die Richtcharakteristik des Ultraschallsensors für weitere Anwendungsgebiete ohne Anpassung des Sensors verändert werden kann. Das heißt, dass der Detektionsbereich entsprechend des Anwendungszwecks begrenzt oder erweitert werden kann. Dies wird erreicht, indem der Ultraschallsensor in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse der Membran gegenüberliegend eine Austrittsöffnung aufweist. Der Innenraum ist dabei zumindest bereichsweise, vorteilhafterweise jedoch größtenteils, von dem Gehäuse eingefasst. Es ist also lediglich die mindestens eine Austrittsöffnung als Ausnehmung in dem Gehäuse vorgesehen. Diese ist gegenüber der Membran des Ultraschallsensors vorgesehen. Sie kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, liegt jedoch in der Abstrahlrichtung des Ultraschallsensors. Mit Abstrahlrichtung ist die Richtung gemeint, in welcher der Ultraschallsensor die zur Detektierung verwendeten Ultraschallwellen abstrahlt. Das Gehäuse der Sensorvorrichtung ist insbesondere ein Innengehäuse, welches beispielsweise an und/oder in der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Das Gehäuse schützt den Ultraschallsensor vor Beschädigung und/oder Verschmutzung. Durch die Ausbildung des Innenraums kann der Detektionsbereich begrenzt (auch unsymmetrisch) oder vergrößert werden (auch unsymmetrisch) beziehungsweise die Reichweite kann ohne Hardwareänderung des Ultraschallsensors verändert werden. Durch akustische und/oder geometrische Beeinflussung des Ultraschallsensors ist es somit möglich, die gewünschte Richtcharakteristik zu erzeugen, was bisher mit elektronischen und/oder signalauswertenden Verfahren nicht möglich ist. Diese Beeinflussung wird durch die Ausbildung von Interferenzen und/oder Überlagerungen erreicht und kann durch die Verwendung einer speziellen Gehäusegeometrie beziehungsweise Innenraumgeometrie erzielt sein. Über die Austrittsöffnung steht der Innenraum in Verbindung mit einer Umgebung der Sensorvorrichtung.In contrast, has the sensor device with the features mentioned in claim 1 the advantage that the detection area or the Directional characteristic of the ultrasonic sensor for more Fields of application changed without adjustment of the sensor can be. This means that the detection area accordingly of the purpose of the application can be limited or extended. this will achieved by the ultrasonic sensor in an interior of the housing is arranged, wherein the housing of the membrane opposite having an outlet opening. The interior is at least regionally, but advantageously for the most part, enclosed by the housing. So it's just the least an exit opening as a recess in the housing intended. This is opposite to the membrane of the ultrasonic sensor intended. It can be designed in principle arbitrary, is however, in the emission direction of the ultrasonic sensor. With radiation direction is meant the direction in which the ultrasonic sensor to the Detection ultrasonic waves used radiates. The housing the sensor device is in particular an inner housing, which, for example, on and / or in the body of the motor vehicle is attached. The housing protects the ultrasonic sensor Damage and / or contamination. Through the training of the interior, the detection range can be limited (also unbalanced) or be enlarged (also unbalanced) or the Range can be changed without changing the hardware of the ultrasonic sensor to be changed. By acoustic and / or geometric Influencing the ultrasonic sensor, it is thus possible to produce the desired directional characteristics, which so far not possible with electronic and / or signal-evaluating methods is. This influence is due to the formation of interference and / or overlays and can be achieved through use a special housing geometry or interior geometry be achieved. About the outlet opening is the interior in conjunction with an environment of the sensor device.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenraum die Form eines Trichters aufweist, der sich insbesondere in Richtung einer Membran des Ultra schallsensors aufweitet. Der Innenraum ist also trichterförmig oder kegelförmig ausgebildet. Das bedeutet, dass an einem Ende des Innenraums eine größere Querschnittsfläche und an dem gegenüberliegenden Ende eine kleiner Querschnittsfläche vorgesehen ist. Der Ultraschallsensor ist vorteilhaft so angeordnet, dass sich der Trichter in Richtung der Membran aufweitet, sich in Abstrahlrichtung die Querschnittsfläche also verringert. Der Trichter ist insbesondere tief ausgebildet, weist also im Vergleich zu den Abmessungen der Austrittsöffnung eine vergleichsweise große Tiefe beziehungsweise Höhe auf. Beispielsweise weist der Trichter in seiner Längserstreckung gleiche oder größere Abmessungen auf als der Durchmesser der Austrittsöffnung – es sind jedoch auch geringere Abmessungen möglich. Es ist also eine spezielle Gehäusegeometrie durch die Ausbildung des tiefen Trichters zur Beeinflussung der Richtcharakteristik des Ultraschallsensors vorgesehen.A Development of the invention provides that the interior of the form Having a funnel, which is particularly in the direction of a Membrane of the ultrasonic sensor widens. The interior is so funnel-shaped or cone-shaped. The means that at one end of the interior a larger Cross-sectional area and at the opposite End of a small cross-sectional area is provided. Of the Ultrasonic sensor is advantageously arranged so that the funnel widens in the direction of the membrane, in the emission direction the Cross-sectional area thus reduced. The funnel is particular deeply formed, thus has in comparison to the dimensions of Outlet opening a comparatively large depth or height. For example, the funnel points in its longitudinal extension same or larger Dimensions on as the diameter of the outlet - it However, smaller dimensions are possible. It is So a special housing geometry through the training the deep funnel for influencing the directional characteristic of Ultrasonic sensor provided.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenraum zumindest im Wesentlichen die Form einer Kugel oder eines Ellipsoids aufweist. Anstatt der Trichterform beziehungsweise Kegelform kann auch eine Kugelform oder Ellipsoidenform für den Innenraum vorgesehen sein. Prinzipiell ist jedoch eine beliebige Gestaltung des Innenraums möglich, auch eine Mischung der vorgenannten Formen ist also möglich. Der Innenraum kann also bereichsweise die Kugelform und in einem anderen Bereich die Trichterform aufweisen. Auf diese Weise kann die Abstrahlcharakteristik beziehungsweise Richtcharakteristik der Sensorvorrichtung besonders vorteilhaft eingestellt werden.A development of the invention provides that the interior has at least substantially the shape of a sphere or an ellipsoid. At instead of the funnel shape or conical shape, a spherical shape or ellipsoidal shape may also be provided for the interior. In principle, however, any design of the interior is possible, a mixture of the aforementioned forms is therefore possible. The interior space may therefore have the sphere shape in some areas and the funnel shape in another area. In this way, the emission characteristic or directivity of the sensor device can be set particularly advantageous.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse einen Einbaukragen und/oder einen im Wesentlichen zylindrischen Außenumfang aufweist. Der Einbaukragen ist an dem Gehäuse vorgesehen, um das Gehäuse zu befestigen, beispielsweise an der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Der Einbaukragen kann bei einem Einbau der Sensorvorrichtung in einer Ausnehmung der Karosserie angeordnet sein. An dem Einbaukragen können auch Befestigungsvorsprünge vorgesehen sein, die über den Umfang des Gehäuses verteilt sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Außenumfang des Gehäuses zylindrisch beziehungsweise im Wesentlichen zylindrisch ist. Das Gehäuse muss an seinem Außenumfang also nicht die Form, beispielsweise Trichterform, des Innenraums nachbilden, obgleich dies auch vorgesehen sein kann.A Further development of the invention provides that the housing a mounting collar and / or a substantially cylindrical Has outer circumference. The mounting collar is on the housing provided to secure the housing, for example on the body of the motor vehicle. The mounting collar can at an installation of the sensor device in a recess of the body be arranged. At the mounting collar can also fastening projections Be provided over the circumference of the housing are distributed. Alternatively or additionally may be provided be that the outer circumference of the housing is cylindrical or is substantially cylindrical. The housing so on its outer circumference it does not have the shape, for example Funnel shape, the interior imitate, although this is also provided can be.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Innenraum und/oder an dem Gehäuse und/oder im Bereich der Membran schallabsorbierendes Material angeordnet ist. Die gewünschte Richtcharakteristik des Ultraschallsensors kann auch mittels des schallabsorbierenden Materials erreicht werden. Dieses dient dazu, reflektierte Schallwellen gezielt auszulöschen beziehungsweise Mehrfachreflektionen zu verhindern. Das schallabsorbierende Material kann in dem Innenraum vorgesehen sein, so dass beispielsweise der Trichter zumindest bereichsweise mit dem schallabsorbierenden Material belegt ist. Das schallabsorbierende Material kann auch an dem Gehäuse vorgesehen sein, insbesondere kann das Gehäuse bereichsweise aus dem schallabsorbierenden Material ausgebildet sein. Es kann vorteilhaft sein, wenn das schallabsorbierende Material im Bereich der Membran angeordnet ist, diese also beispielsweise unmittelbar einfasst.A Development of the invention provides that in the interior and / or sound-absorbing on the housing and / or in the region of the membrane Material is arranged. The desired directional characteristic of the ultrasonic sensor can also by means of the sound-absorbing Materials are achieved. This serves to targeted, reflected sound waves wipe out or prevent multiple reflections. The sound absorbing material may be provided in the interior space be so that, for example, the funnel at least partially occupied with the sound-absorbing material. The sound-absorbing Material may also be provided on the housing, in particular The housing can be partially removed from the sound-absorbing Material be formed. It may be advantageous if the sound-absorbing Material is arranged in the membrane, so this example immediately enclosed.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse mindestens eine weitere Öffnung, insbesondere im Bereich der Membran, aufweist. Bedingt durch den Rückstand der Sensormembran beziehungsweise durch den Hohlraum/Innenraum vor dem Ultraschallsensor kann es zu einer Verschmutzung desselben kommen, da sich Wasser und/oder Schmutz dort ansammeln kann. Dies kann verhindert werden, indem mindestens eine weitere Öffnung in dem Gehäuse vorgesehen wird, durch welche das Wasser und/oder der Schmutz abfließen können. Die weitere Öffnung steht also in Verbindung zu dem Innenraum des Gehäuses und stellt vorzugsweise eine Verbindung zu einer Umgebung der Sensorvorrichtung beziehungsweise des Gehäuses her. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die weitere Öffnung im Bereich der Membran beziehungsweise im Bereich des Ultraschallsensors so vorgesehen ist, dass durch die Austrittsöffnung in den Innenraum gelangendes Wasser beziehungsweise Schmutz von der Membran beziehungsweise dem Ultraschallsensor weggeleitet wird.A Further development of the invention provides that the housing at least one more opening, especially in the area the membrane has. Due to the backlog of Sensor membrane or through the cavity / interior in front of the Ultrasonic sensor can cause pollution of the same, because water and / or dirt can accumulate there. This can be prevented by having at least one further opening in the housing is provided, through which drain the water and / or dirt can. The further opening is therefore connected to the interior of the housing and preferably provides a connection to an environment of the sensor device or the housing ago. It is particularly advantageous if the further opening in the region of the membrane or in the region of the ultrasonic sensor is provided so that through the outlet opening in the Interior water or dirt from the membrane or the ultrasonic sensor is routed away.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Austrittsöffnung gleiche, geringere oder größere Abmessungen aufweist als die Membran. Beispielsweise ist der Durchmesser der Austrittsöffnung kleiner als der Durchmesser beziehungsweise eine Quererstreckung der Membran. Auf diese Weise kann die Richtcharakteristik des Ultraschallsensors besonders vorteilhaft verändert werden, da es somit auf jeden Fall zu Reflektionen des von der Membran erzeugten Ultraschalls an Innenwänden des Innenraums kommt. Auf diese Weise können gezielt Reflektionen oder Mehrfachreflektionen erzeugt oder verhindert werden. Somit kann der Detektionsbereich vergrößert oder unsymmetrisch angepasst werden, um die Sensorvorrichtung auf spezielle Anwendungsgebiete anzupassen. Alternativ ist es jedoch möglich, dass die Austrittsöffnung genauso groß oder größer ist als die Membran.A Further development of the invention provides that the outlet opening has the same, smaller or larger dimensions as the membrane. For example, the diameter of the outlet opening is smaller as the diameter or a transverse extent of the membrane. In this way, the directivity of the ultrasonic sensor can be particularly be changed favorably, since it is thus definitely to reflections of the ultrasound generated by the membrane on inner walls of the interior comes. In this way, specific reflections or multiple reflections are generated or prevented. Consequently the detection range can be enlarged or unbalanced be adapted to the sensor device on specific application areas adapt. Alternatively, however, it is possible that the Outlet opening the same size or larger is as the membrane.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse einen den Innenraum ausbildenden Schallkörper und einen den Ultraschallsensor aufweisenden Sensorhalter aufweist. Das Gehäuse kann also aus mehreren Gehäuseteilen bestehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ultraschallsensor in dem Sensorhalter montiert ist, auf welchen dann der Schallkörper aufgesetzt und somit das Gehäuse gebildet wird. In dem Schallkörper ist der beispielsweise trichterförmige Innenraum vorgesehen, erst der Schallkörper sorgt also für die Einstellung der Richtcharakteristik des Ultraschallsensors. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein beispielsweise plattenförmiges Element zwischen dem Schallkörper und dem Sensorhalter vorgesehen ist. Dabei kann das Element so ausgebildet sein, dass es dämpfend oder reflektierend wirkt und somit die Richtcharakteristik der Sensorvorrichtung beeinflusst. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung mittels des Elements befestigt ist. Beispielsweise kann der Schallkörper außen an der Karosserie und der Sensorhalter innerhalb der Karosserie des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Auf diese Weise ist eine schnelle, einfache und effiziente Montage der Sensorvorrichtung an dem Kraftfahrzeug möglich. Die Karosserie ist in diesem Fall zwischen dem Schallkörper und der Sensorvorrichtung gehalten.A Further development of the invention provides that the housing an interior forming sound body and a Having the ultrasonic sensor having sensor holder. The housing can So consist of several housing parts. Especially advantageous it is when the ultrasonic sensor is mounted in the sensor holder is, on which then the sound body is placed and thus the housing is formed. In the soundbody For example, the funnel-shaped interior is provided, only the sound body thus ensures the setting the directional characteristic of the ultrasonic sensor. It can also be provided be that a, for example, plate-shaped element between the sound body and the sensor holder is provided. there The element may be designed so that it dampens or reflective acts and thus the directional characteristic of the sensor device affected. It can also be provided that the sensor device is fastened by means of the element. For example, the sound body outside on the body and the sensor holder inside be provided the body of the motor vehicle. In this way is a quick, easy and efficient installation of the sensor device possible on the motor vehicle. The bodywork is in this Case between the sound body and the sensor device held.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die weitere Öffnung in einem Verbindungsbereich zwischen Schallkörper und Sensorhalter ausgebildet ist. Es ist also vorgesehen, dass die weitere Öffnung durch die mehrteilige Ausbildung des Gehäuses entsteht. Dabei kann beispielsweise der Schallkörper zumindest bereichsweise von dem Sensorhalter beabstandet angeordnet sein, so dass die weitere Öffnung gebildet ist. Zu diesem Zweck können Abstandshalter vorgesehen sein, mittels welchen die weitere Öffnung ausgebildet ist.A Development of the invention provides that the further opening in a connection area between the sound body and the sensor holder is trained. It is therefore envisaged that the further opening created by the multi-part design of the housing. In this case, for example, the sound body at least partially be spaced from the sensor holder, so that the further opening is formed. Spacers may be provided for this purpose be, by means of which the further opening is formed.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abstrahlrichtung der Membran im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Gehäuses verläuft. Dabei steht die Längsachse des Gehäuses beispielsweise senkrecht auf der in der Austrittsöffnung liegenden Ebene. Die Membran ist also im Wesentlichen parallel zu der Austrittsöffnung vorgesehen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Abstrahlrichtung gegenüber der Längsachse anzuwinkeln.A Development of the invention provides that the emission direction the membrane substantially parallel to a longitudinal axis of the housing runs. Here is the longitudinal axis of the housing, for example, perpendicular to the in the outlet opening lying level. The membrane is thus substantially parallel to the Outlet opening provided. Alternatively, it is possible, the emission direction with respect to the longitudinal axis to angle.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenraum im Wesentlichen kegelstumpfförmig ist. Das bedeutet, dass der Innenraum im Querschnitt kreisförmig ist. Der Ultraschallsensor sitzt dabei in dem Bereich des Kegelstumpfes, welcher den größeren Durchmesser aufweist und der Austrittsöffnung gegenüberliegt.A Development of the invention provides that the interior substantially frusto-conical. That means the interior is circular in cross-section. The ultrasonic sensor is seated while in the area of the truncated cone, which is the larger Has diameter and the outlet opening opposite.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenraum zur Erzeugung von Interferenzen und/oder Überlagerungen ausgelegt ist. Der Innenraum soll so ausgebildet sein, dass er gezielt Interferenzen und/oder Überlagerungen der von der Membran abgegebenen Ultraschallwellen bewirkt. Mittels dieser Maßnahme kann der Detektionsbereich des Ultraschallsensors gezielt beeinflusst werden, beispielsweise vergrößert. Auch eine unsymmetrische Auslegung des Detektionsbereiches ist auf diese Weise möglich. Somit können bereits vorhandene Ultraschallsensoren ohne großen Kostenaufwand an neue Einsatzgebiete angepasst werden. Je nach gewünschter Richtcharakteristik muss dabei definiert werden, welche Geometrie der Innenraum aufweisen muss. Dabei werden beispielsweise die Tiefe und der Winkel des Trichters festgelegt.A Further development of the invention provides that the interior for generating of interference and / or overlays. The interior should be designed so that he targeted interference and / or superimposing the votes of the membrane Ultrasonic waves causes. By means of this measure can the detection range of the ultrasonic sensor specifically influenced are, for example, enlarged. Also an unbalanced Design of the detection area is possible in this way. Thus, existing ultrasonic sensors without large costs are adapted to new areas of application. Depending on the desired directional characteristic must be defined which geometry the interior must have. It will be For example, set the depth and angle of the funnel.

Die Erfindung wir im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:The Invention we will hereinafter with reference to the illustrated in the drawings Embodiments explained in more detail, without any limitation of the invention. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung mit einem Gehäuse und einem in einem Innenraum des Gehäuses angeordneten Ultraschallsensor, 1 a schematic representation of a sensor device with a housing and a disposed in an interior of the housing ultrasonic sensor,

2 eine Gegenüberstellung einer Richtcharakteristik einer aus dem Stand der Technik bekannten Sensorvorrichtung und einer Sensorvorrichtung gemäß 1, 2 a comparison of a directional characteristic of a known from the prior art sensor device and a sensor device according to 1 .

3 die Sensorvorrichtung, wobei deutlich wird, dass das Gehäuse einen Schallkörper und einen Sensorhalter aufweist, 3 the sensor device, wherein it is clear that the housing has a sound body and a sensor holder,

4 eine Seitenansicht der Sensorvorrichtung, 4 a side view of the sensor device,

5 eine Detailansicht des Schallkörpers mit daran vorgesehenem Einbaukragen, 5 a detailed view of the sound body with built-in collar,

6 der Schallkörper der Sensorvorrichtung, wobei der Innenraum erkennbar ist, und 6 the sound body of the sensor device, wherein the interior is recognizable, and

7 eine Draufsicht der Sensorvorrichtung, wobei eine Austrittsöffnung des Gehäuses sichtbar ist. 7 a plan view of the sensor device, wherein an outlet opening of the housing is visible.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung 1. Diese weist ein Gehäuse 2 und einen Ultraschallsensor 3 auf. Der Ultraschallsensor 3 ist in dem Gehäuse 2 angeordnet und das Gehäuse 2 beispielsweise an einem Karosserieteil 4 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs befestigt. An der dem eine Membran 5 aufweisenden Ultraschallsensor 3 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ist eine Austrittsöffnung 6 in dem Gehäuse 2 vorgesehen. Zwischen Membran 5 und Austrittsöffnung 6 liegt ein Innenraum 7 des Gehäuses, der zumindest bereichsweise die Form eines Trichters aufweist, also trichterförmig ist. In dem in 1 dargestellten Beispiel sind sowohl die Membran 5 als auch die Austrittsöffnung 6 kreisrund ausgebildet. Dabei weisen sie vorzugsweise denselben Durchmesser auf. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Membran 5 einen größeren oder einen kleineren Durchmesser als die Austrittsöffnung 6 aufweist. Das Gehäuse 2 weist einen Einbaukragen 8 auf, mit welchem es in dem Karosserieteil 4 angeordnet und/oder befestigt ist.The 1 shows a schematic representation of a sensor device 1 , This has a housing 2 and an ultrasonic sensor 3 on. The ultrasonic sensor 3 is in the case 2 arranged and the housing 2 for example, on a body part 4 attached to a motor vehicle, not shown. At the a membrane 5 having ultrasonic sensor 3 opposite side of the housing 2 is an exit opening 6 in the case 2 intended. Between membrane 5 and outlet 6 there is an interior 7 the housing, which has at least partially the shape of a funnel, that is funnel-shaped. In the in 1 Example shown are both the membrane 5 as well as the outlet opening 6 circular. In this case, they preferably have the same diameter. Alternatively, it can also be provided that the membrane 5 a larger or smaller diameter than the outlet opening 6 having. The housing 2 has a mounting collar 8th on, with which it is in the body part 4 arranged and / or fixed.

Die Membran 5 kann dazu betrieben werden, Ultraschallwellen abzugeben; die dabei vorgesehene Abstrahlrichtung ist parallel beziehungsweise koaxial zu einer Längsachse 9 des Gehäuses 2 vorgesehen. Es kann optional vorgesehen sein, in dem Gehäuse 2 zumindest bereichsweise schallabsorbierendes und/oder reflektierendes Material 10 anzuordnen, welches in dem dargestellten Beispiel die Membran 5 des Ultraschallsensors 3 einfasst, diese also umfänglich vollständig umschließt und ein Schwingen der Membran 5 nicht verhindert oder beeinflusst. Der Membranrückstand, der den Abstand zwischen der Austrittsöffnung 6 und der Membran 5 darstellt, beträgt beispielsweise 14 mm. In dem dargestellten Beispiel ist er damit kleiner als der Durchmesser der Austrittsöffnung 6 bezie hungsweise der Membran 5. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Membranrückstand gleich dem Durchmesser der Membran beziehungsweise größer ist. Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 2 einen Außenumfang aufweist, der im Wesentlichen zylindrisch ist. Dies ist insbesondere im Bereich des Einbaukragens 8 vorgesehen.The membrane 5 can be operated to deliver ultrasonic waves; the radiating direction provided here is parallel or coaxial with a longitudinal axis 9 of the housing 2 intended. It may optionally be provided in the housing 2 at least partially sound-absorbing and / or reflective material 10 to arrange, which in the example shown, the membrane 5 of the ultrasonic sensor 3 encloses, thus enclosing them circumferentially completely and a swinging of the membrane 5 not prevented or influenced. The membrane residue, the distance between the outlet 6 and the membrane 5 represents, for example, 14 mm. In the example shown, it is thus smaller than the diameter of the outlet opening 6 or the membrane 5 , However, it can also be provided that the membrane residue is equal to the diameter of the membrane or larger. It can be provided that the housing 2 an outer periphery which is substantially cylindrical. This is especially in the area of the installation collar 8th intended.

Die so aufgebaute Sensorvorrichtung 1 ermöglicht neue Einsatzgebiete für Ultraschallsensoren 3, beispielsweise als Ersatz für ein Kurzstreckenradar (zum Beispiel UMMR-Sensor), als Bestandteil eines Side view-Assistenten und/oder eines Lane change-Assistenten, für CAPS-Funktionen, als Umweltsensorik für Nutzfahrzeuge (NKW) oder andere Fahrzeuge bei denen eine größere Reichweite erforderlich ist oder als Umfeldüberwachung für autonome Fahrzeuge.The sensor device constructed in this way 1 enables new applications for ultrasonic sensors 3 For example, as a replacement for a short-range radar (for example UMMR sensor), as part of a side view assistant and / or a lane change assistant, for CAPS functions, as environmental sensors for commercial vehicles (NKW) or other vehicles where a larger Range is required or as environment monitoring for autonomous vehicles.

Die 2 zeigt einen Vergleich von Richtcharakteristiken, wobei in dem linken Diagramm ein Detektionsbereich 11 einer aus dem Stand der Technik bekannten Sensorvorrichtung 1 dargestellt ist, während das rechte Diagramm einen Detektionsbereich 12 einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 1 zeigt. Es wird deutlich, dass der Detektionsbereich 11 eine Reichweite in Längsrichtung (Achse X) von etwa 2 m und in seitlicher Richtung (Achse Z) von etwa 1 m abbildet, während der Detektionsbereich 12 eine Reichweite in Längsrichtung von etwa 5 m und in seitlicher Richtung von etwa 1,6 m umfasst. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 1, die den Detektionsbereich 12 aufweist, weist also eine deutlich größere Reichweite in Längsrichtung und in seitlicher Richtung auf.The 2 shows a comparison of directional characteristics, wherein in the left diagram, a detection area 11 a known from the prior art sensor device 1 while the right diagram shows a detection area 12 a sensor device according to the invention 1 shows. It becomes clear that the detection area 11 a range in the longitudinal direction (axis X) of about 2 m and in the lateral direction (axis Z) of about 1 m imaging, while the detection area 12 a range in the longitudinal direction of about 5 m and in the lateral direction of about 1.6 m. The sensor device according to the invention 1 that the detection area 12 Thus, it has a much greater range in the longitudinal direction and in the lateral direction.

Die 3 zeigt die Sensorvorrichtung 1, wobei deutlich wird, dass das Gehäuse 2 mehrteilig ist und in dem dargestellten Beispiel einen Schallkörper 13 und einen Sensorhalter 14 aufweist. Der Schallkörper 13 weist dabei zumindest bereichsweise den Innenraum 7 auf, der trichterförmig ausgebildet ist, sowie die Austrittsöffnung 6. An dem Sensorhalter 14 ist der Ultraschallsensor 3 mit der Membran 5 (hier nicht erkennbar) befestigt. In der mehrteiligen Ausführung des Gehäuses 2 ist es möglich, für die Sensorvorrichtung 1 ein zusätzliches Element 23 vorzusehen, wobei der Schallkörper 13 auf der einen Seite und der Sensorhalter 14 auf der anderen Seite des Elements 23 angeordnet ist. Das Element kann vorgesehen sein, um die Richtcharakteristik der Sensorvorrichtung zu beeinflussen. Beispielsweise kann es zumindest bereichsweise aus reflektierendem und/oder dämpfendem Material bestehen. Alternativ kann das Element 23 auch einen Bereich des Karosserieteils 4 bilden. In dem dargestellten Beispiel ist der Schallkörper 13 mittels zweier Schrauben 15 mit dem Sensorhalter 14 verbunden und gleichzeitig das Element 23 zwischen diesen gehalten. Das Element 23 weist außerdem mindestens eine Ausnehmung 16 im Bereich der Membran 5 auf, um eine ungehinderte Abstrahlung der Ultraschallwellen in Richtung der Austrittsöffnung 6 zu ermöglichen. In einem Verbindungsbereich 17 zwischen Schallkörper 13 und Sensorhalter 14 ist mindestens eine weitere Öffnung 18 vorgesehen, die in dem Gehäuse 2 gebildet ist. Diese Öffnung 18 dient dazu, eventuell durch die Austrittsöffnung 6 eintretendes Wasser und/oder Schmutz abfließen zu lassen und vorzugsweise von der Membran 5 des Ultraschallsensors 3 wegzuführen.The 3 shows the sensor device 1 , where it becomes clear that the housing 2 is in several parts and in the example shown a sound body 13 and a sensor holder 14 having. The soundbody 13 has at least partially the interior 7 on, which is funnel-shaped, and the outlet opening 6 , On the sensor holder 14 is the ultrasonic sensor 3 with the membrane 5 (not visible here) attached. In the multi-part design of the housing 2 is it possible for the sensor device 1 an additional element 23 to provide, the sound body 13 on one side and the sensor holder 14 on the other side of the element 23 is arranged. The element may be provided to influence the directional characteristic of the sensor device. For example, it may at least partially consist of reflective and / or damping material. Alternatively, the element 23 also an area of the body part 4 form. In the example shown is the sound body 13 by means of two screws 15 with the sensor holder 14 connected and at the same time the element 23 held between these. The element 23 also has at least one recess 16 in the area of the membrane 5 to allow unimpeded emission of ultrasonic waves in the direction of the outlet opening 6 to enable. In a connection area 17 between soundbody 13 and sensor holder 14 is at least one more opening 18 provided in the housing 2 is formed. This opening 18 serves, possibly through the outlet opening 6 to drain incoming water and / or dirt and preferably from the membrane 5 of the ultrasonic sensor 3 lead away.

Die 4 zeigt eine Seitenansicht der Sensorvorrichtung 1. Es ist deutlich erkennbar, wie der Ultraschallsensor 3 in dem Sensorhalter 14 angeordnet ist. Der Ultraschallsensor 3 durchgreift die Ausnehmung 16 in dem Element 23, so dass die Membran 5 im Bereich des Schallkörpers 13 positioniert ist. Der kegelstumpfförmige Innenraum 7 des Gehäuses 2 wird also in dem dargestellten Beispiel von dem Schallkörper 13 gebildet, wobei die Membran 5 des Ultraschallsensors 3 im Bereich des größten Querschnitts des trichterförmigen Innenraums angeordnet ist. Die Austrittsöffnung 6 (hier nicht erkennbar) liegt dabei auf der der Membran 5 abgewandten Seite des Schallkörpers 13.The 4 shows a side view of the sensor device 1 , It is clearly recognizable as the ultrasonic sensor 3 in the sensor holder 14 is arranged. The ultrasonic sensor 3 passes through the recess 16 in the element 23 so that the membrane 5 in the range of the sound body 13 is positioned. The frustoconical interior 7 of the housing 2 So in the example shown is the sound body 13 formed, with the membrane 5 of the ultrasonic sensor 3 is arranged in the region of the largest cross section of the funnel-shaped interior. The outlet opening 6 (not visible here) lies on the membrane 5 opposite side of the sound body 13 ,

Die 5 zeigt eine Detailansicht des Schallkörpers 13. Erkennbar ist wiederum, wie der Ultraschallsensor 3 die Ausnehmung 16 des Elements 23 durchgreift und so die Membran 5 (hier nicht erkennbar) im Bereich des Schallkörpers 13 zu liegen kommt. Es ist erkennbar, dass der Schallkörper 13 einen im Wesentlichen zylindrischen Außenumfang 19 aufweist. Damit wird ein Einbaukragen 20 gebildet, der beispielsweise in einer Verblendung des Kraftfahrzeugs angeordnet werden kann. Die Befestigung der Sensorvorrichtung 1 erfolgt also an dem Karosserieteil 4, wobei dieses alternativ lediglich eine Halterung darstellen kann, während der Einbaukragen 20 derart in einer Verblendung beziehungsweise einem weiteren Karosserieteil angeordnet ist, so dass die Sensorvorrichtung 1 nicht in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs übersteht und somit vor Beschädigungen gut geschützt ist.The 5 shows a detailed view of the sound body 13 , Recognizable in turn, as the ultrasonic sensor 3 the recess 16 of the element 23 passes through and so does the membrane 5 (not recognizable here) in the area of the sound body 13 to come to rest. It can be seen that the sound body 13 a substantially cylindrical outer periphery 19 having. This will be a mounting collar 20 formed, which can be arranged for example in a veneer of the motor vehicle. The attachment of the sensor device 1 takes place on the body part 4 This may alternatively represent only a holder, while the installation collar 20 is arranged in a veneer or a further body part, so that the sensor device 1 does not survive in an environment of the motor vehicle and thus well protected against damage.

Die 6 zeigt den Schallkörper 13, wobei hier der Innenraum 7 gut erkennbar ist. Dieser ist kegelstumpfförmig aufgebaut. An dem Ende des Innenraums 7 mit dem geringsten Querschnitt schließt sich die Austrittsöffnung 6 an diesen an. Auf der Seite mit dem größten Querschnitt, in welchem der Verbindungsbereich 17 ausgebildet ist, ist die weitere Öffnung 18 vorgesehen und durch mindestens eine Materialaussparung 21 vorbereitet. Sind mehrere Materialaussparungen 21 vorgesehen, so sind diese beispielsweise über den Umfang des Schallkörpers 13 verteilt, insbesondere einander diametral gegenüberliegend positioniert. Sowohl der Schallkörper 13 als auch der Sensorhalter 14 können als Frästeile ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Herstellungsverfahren für das Gehäuse 2, beispielsweise Gießverfahren, vorstellbar.The 6 shows the soundbody 13 , where here is the interior 7 is clearly recognizable. This is constructed frustoconically. At the end of the interior 7 with the smallest cross section, the outlet closes 6 at this. On the side with the largest cross-section, in which the connection area 17 is formed, is the further opening 18 provided and by at least one material recess 21 prepared. Are several material recesses 21 provided, these are for example over the circumference of the sound body 13 distributed, in particular positioned diametrically opposite one another. Both the soundbody 13 as well as the sensor holder 14 can be designed as milled parts. However, there are other manufacturers procedure for the housing 2 , For example, casting, imaginable.

Die 7 zeigt eine Draufsicht der Sensorvorrichtung 1. Erkennbar ist die Austrittsöffnung 6, die hier in dem Schallkörper 13 ausgebildet ist. Durch die Austrittsöffnung 6 ist die Membran 5 des Ultraschallsensors 3 sichtbar, wobei diese im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Austrittsöffnung 6 aufweist. Die Sensorvorrichtung 1 ist über eine Leitung 22 betreibbar beziehungsweise abfragbar.The 7 shows a plan view of the sensor device 1 , Visible is the outlet 6 that's here in the soundbody 13 is trained. Through the outlet 6 is the membrane 5 of the ultrasonic sensor 3 visible, these being essentially the same diameter as the exit opening 6 having. The sensor device 1 is over a line 22 operable or interrogatable.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3812182 A1 [0002]

Claims

Sensor device ( 1 ) for distance measurement, in particular for a motor vehicle, with a housing ( 2 ) and an ultrasonic sensor ( 3 ), characterized in that the ultrasonic sensor in an interior ( 7 ) of the housing ( 2 ), wherein the housing ( 2 ) of the membrane ( 5 ) opposite an outlet opening ( 6 ) having.

Sensor device according to claim 1, characterized in that the interior ( 7 ) has the shape of a funnel, which in particular in the direction of a membrane ( 5 ) of the ultrasonic sensor ( 3 ) expands.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the interior ( 7 ) has at least substantially the shape of a sphere or an ellipsoid.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 2 ) a built-in collar ( 20 ) and / or a substantially cylindrical outer circumference ( 19 ) having.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that in the interior ( 7 ) and / or on the housing ( 2 ) and / or in the region of the membrane ( 5 ) sound absorbing material ( 10 ) is arranged.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 2 ) at least one further opening ( 18 ), in particular in the region of the membrane ( 5 ), having.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet opening ( 6 ) has the same, smaller or larger dimensions than the membrane ( 5 ).

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 2 ) one the interior ( 7 ) forming sound body ( 13 ) and the ultrasonic sensor ( 3 ) sensor holder ( 14 ) having.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the further opening ( 18 ) in a connection area ( 17 ) between the sound body ( 13 ) and sensor holder ( 14 ) is trained.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the emission direction of the membrane ( 5 ) substantially parallel to a longitudinal axis ( 9 ) of the housing ( 2 ) runs.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the interior ( 7 ) is substantially frusto-conical.

Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the interior ( 7 ) is designed to generate interferences and / or overlays.