DE102013014164A1

DE102013014164A1 - Struktur für einen Ultraschallsensor

Info

Publication number: DE102013014164A1
Application number: DE102013014164.8A
Authority: DE
Inventors: Gon Jae LEE
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Klemove Corp
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2033-08-27
Also published as: CN103675797A; CN103675797B; DE102013014164B4; KR101477862B1; KR20140029605A; US9228862B2; US20140060180A1

Abstract

Es wird ein Ultraschallsensor bereitgestellt, der Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das eine untere Fläche und Seitenelemente aufweist, wobei die Seitenelemente einander gegenüberliegen und sich nach oben mit einem Raumteil zwischen ihnen erstrecken, wobei das Gehäuse einen geöffneten oberen Teil aufweist; einen piezoelektrischen Resonator, der an einem oberen Bereich der unteren Fläche angeordnet ist; ein Gehäusehilfselement, das an oberen Bereichen der Seitenelemente angeordnet ist und in den Raumteil eingeführt ist; und einen Signalanschlussstiftteil, der an einem oberen Bereich des Gehäusehilfselements angeordnet ist. Insbesondere ist das Gehäusehilfselement aus einem Material gebildet, das eine geringere Dichte als das Gehäuse hat, wodurch die isotropen Strahlungscharakteristiken verbessert werden. Seiten des Gehäuses sind symmetrisch durch eine Struktur für den Ultraschallsensor geöffnet, so dass ein isotroper Strahlungswinkel von Ultraschallwellen maximiert wird, um die Genauigkeit des Erfassens eines Hindernisses zu verbessern, eine interne Struktur des Gehäuses ist auf eine solche Art und Weise vereinfacht, dass keine zusätzliche Bearbeitung benötigt wird, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden, und das Gehäusehilfselement ist mit dem geöffneten Teil des Gehäuses kombiniert bzw. verbunden, so dass eine Verschmutzung von außen daran gehindert werden kann, in den Ultraschallsensor einzudringen.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDE PATENTANMELDUNG
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen aus der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0094559 , eingereicht am 28. August 2012, deren Offenbarung hiermit durch Erwähnung in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallsensor und genauer gesagt auf einen Ultraschallsensor, der in der Lage ist, ein Hindernis in der Peripherie eines Fahrzeugs zu erfassen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ultraschallsensoren, die in Fahrzeugen verwendet werden, sind nach dem Stand der Technik in Stoßstangen von Fahrzeugen angebracht und werden als Hindernissensoren verwendet.
In Ultraschallsensoren, die für diesen Zweck verwendet werden, werden, wenn ein Sende- und Empfangsbereich von Ultraschallwellen in einer horizontalen Installationsrichtung extrem schmal ist, tote Winkel in dem Erfassungsbereich gebildet. Und wenn der Sende- und Empfangsbereich der Ultraschallwellen in einer vertikalen Richtung extrem breit ist, werden Wellen, die vom Boden reflektiert werden, zu Rauschen. Infolgedessen wird eher eine horizontale als eine vertikale Richtfähigkeit (directivity) benötigt.
Um eine solche Richtfähigkeit zu erhalten, ist die Richtfähigkeit allgemein durch das Bilden von Schlitzen verbessert worden, die symmetrisch zu Seiten eines Gehäuses eines Ultraschallsensors sind.
Aber in dem Fall einer solchen Konfiguration werden Fremdkörper bzw. Fremdstoffe von der Außenseite her durch Schlitze eingeführt, die in Seiten des Gehäuses gebildet sind, und die eingeführten Fremdkörper bzw. Fremdstoffe sammeln sich am Umfang eines piezoelektrischen Resonators an, was die Leistung des Ultraschallsensors herabsetzt. Auch muss aufgrund der Komplexität der Struktur des Gehäuses im Allgemeinen eine Bearbeitung, die Schmieden und Fräsen bzw. spanabhebendes Bearbeiten einschließt, bei dem Gehäuse durchgeführt werden, das aus einem Aluminiummaterial gebildet wird, so dass die Herstellungskosten ansteigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Ultraschallsensor bzw. Ultraschall-Transducer gerichtet, der eine Struktur aufweist, in der eine Richtfähigkeit realisiert ist und in der externe Fremdkörper bzw. Fremdstoffe nicht in den Ultraschallsensor eingeführt werden.
Probleme, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden, sind nicht auf die oben erwähnten Angelegenheiten beschränkt, und andere, nicht erwähnte Probleme werden von einem Fachmann auf dem Gebiet aus der nachfolgenden Beschreibung klar verstanden werden.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ultraschallsensor bereitgestellt, der Folgendes aufweist: ein Gehäuse, das eine untere Fläche und Seitenelemente aufweist, wobei die Seitenelemente einander gegenüberliegen und sich nach oben mit einem Raumteil zwischen ihnen erstrecken, wobei das Gehäuse einen geöffneten oberen Teil aufweist; und ein Gehäusehilfselement, das an oberen Bereichen der Seitenelemente angeordnet ist und in den Raumteil eingeführt ist, wobei das Gehäusehilfselement aus einem Material gebildet ist, das eine niedrigere Dichte als das Gehäuse aufweist.
Das Gehäusehilfselement kann aus einem nichtmetallischen Material einschließlich Kunststoff gebildet sein.
Ein abgestufter Teil kann durch das Versehen der Seitenelemente mit einer Aussparung von den oberen Enden der Seitenelemente zu der unteren Fläche gebildet sein, und ein Vorsprung, der zu dem abgestuften Teil passt, kann an dem Gehäusehilfselement gebildet sein, um mit dem abgestuften Teil kombiniert bzw. verbunden zu werden.
Wenigstens eine Nut kann in einem oberen Bereich des Gehäusehilfselements gebildet sein, und Vorsprünge, die zu der wenigstens einen Nut passen, können an einem Signalanschlussstiftteil bereitgestellt sein, um mit der wenigstens einen Nut kombiniert bzw. verbunden zu werden.
Das Gehäuse und das Gehäusehilfselement können miteinander unter Verwendung eines bzw. einer von einer Epoxidklebeverbindung, des Eindrückens, einer Passfederverbindung bzw. Keilnutverbindung und einer Nutverbindung kombiniert bzw. verbunden werden.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in einem Ultraschallsensor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein isotroper Strahlungswinkel von Ultraschallwellen maximiert, um die Genauigkeit beim Erfassen eines Hindernisses in der Peripherie eines Fahrzeugs zu verbessern und um die Bearbeitungskosten eines Gehäuses zu reduzieren. Des Weiteren ist ein Gehäusehilfselement in das Gehäuse eingeführt und mit diesem kombiniert bzw. verbunden, so dass das Einführen einer Verschmutzung verhindert werden kann und die Verschlechterung der Leistung des Ultraschallsensors verhindert werden kann.
Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben erwähnten Angelegenheiten beschränkt, und andere, nicht erwähnte Wirkungen werden von einem Fachmann auf dem Gebiet aus der nachfolgenden Beschreibung klar verstanden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet durch das ausführliche Beschreiben exemplarischer Ausführungsformen davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlicher, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht ist, die einen kombinierten bzw. verbundenen Zustand einer Struktur für einen Ultraschallsensor in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht ist, die die Struktur eines in 1 veranschaulichten Ultraschallsensors veranschaulicht;
3 eine Ansicht ist, die eine Richtfähigkeit eines Strahlungswinkels veranschaulicht, der gebildet wird, wenn die Struktur für den Ultraschallsensor von 1 verwendet wird;
4 eine Ansicht ist, die Empfindlichkeitscharakteristiken veranschaulicht, die erhalten werden, wenn die Struktur für den Ultraschallsensor von 1 verwendet wird;
5 eine Querschnittansicht entlang einer Linie A-A von 1 in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine Querschnittansicht entlang einer Linie A-A von 1 in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
7 eine Querschnittansicht entlang einer Linie A-A von 1 in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Exemplarische Ausführungsformen einer Struktur für einen Ultraschallsensor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden unten ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen kombinierten bzw. verbundenen Zustand einer Struktur eines Ultraschallsensors in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die die Struktur eines Ultraschallsensors veranschaulicht, der in 1 veranschaulicht ist.
Ein Gehäuse 100 des Ultraschallsensors in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine untere Fläche 110 und Seitenelemente 120 auf. Ein Raumteil 130 ist zwischen den Seitenelementen 120 gebildet, ein piezoelektrischer Resonator (siehe 200 von 5) ist an einem oberen Bereich der unteren Fläche 110 angeordnet, ein Gehäusehilfselement 300, das aus einem Material gebildet ist, das eine niedrigere Dichte als das Gehäuse 100 hat, ist an oberen Bereichen der Seitenelemente 120 positioniert, und ein Signalanschlussstiftteil 400 ist an einem oberen Bereich des Gehäusehilfsteils 300 angeordnet.
Eine Winkelstruktur des Ultraschallsensors wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden. Das Gehäuse 100 weist die Seitenelemente 120 auf, die einander gegenüberliegen und sich nach oben erstrecken. Der Raumteil 130 ist zwischen den Seitenelementen 120 derart gebildet, dass eine Struktur des Gehäuses 100 so konfiguriert ist, dass sie den Ultraschallsensor durchdringt und in beiden Seitenrichtungen geöffnet ist.
Infolgedessen werden selbst dann, wenn die Größe des Ultraschallsensors begrenzt ist und die Größe einer Strahlungsfläche begrenzt ist, isotrope Strahlungsmuster effektiv erhalten.

Die folgende Tabelle 1 zeigt eine Richtfähigkeit entsprechend dem, ob Seiten des Gehäuses 100 geöffnet sind oder nicht. [Tabelle 1]

	Vertikaler Strahlungswinkel	Horizontaler Strahlungswinkel
Struktur, in der ein Raumteil gebildet ist	–45° ~ +45°	–40° ~ +40°
Struktur, in der kein Raumteil gebildet ist	–20° ~ +20°	–40° ~ +40°

In dem Fall des Gehäuses 100, in dem kein Raumteil gebildet ist, wird ein vertikaler Strahlungswinkel zwischen –20° und +20° gebildet und wird ein horizontaler Strahlungswinkel zwischen –40° und +40° gebildet. In dem Fall des Gehäuses 100, in dem ein Raumteil gebildet ist, wird der vertikale Strahlungswinkel zwischen –45° und +45° gebildet und wird der horizontale Strahlungswinkel zwischen –40° und +40° gebildet. Infolgedessen kann bestätigt werden, dass die Struktur, die den Raumteil hat, ausgezeichnete isotrope Charakteristiken im Vergleich zu der Struktur aufweist, die kein Raumteil hat, und dies wird auch durch die Richtfähigkeit beider Strukturen, die in 3 gezeigt ist, bestätigt.
Das Gehäusehilfselement 300 ist an oberen Bereichen der Seitenelemente 120 angeordnet und ist in den Raumteil 130 des Gehäuses 100 eingeführt, wodurch eine Funktion des Verhinderns des Einführens von Schmutzstoffen in den Ultraschallsensor durchgeführt wird. Das Gehäusehilfselement 300 muss aus einem Material gebildet werden, das eine niedrigere Dichte als das Gehäuse 100 aufweist, um eine Änderung der Empfindlichkeitscharakteristiken des Ultraschallsensors infolge des Einführens des Gehäusehilfselements 300 zu verhindern.
4 ist eine graphische Darstellung, die Empfindlichkeitscharakteristiken entsprechend dem zeigt, ob das aus Kunststoff gebildete Gehäusehilfselement 300 in das Gehäuse 100, in dem ein Raumteil gebildet ist und das aus Aluminium gebildet ist, eingeführt ist oder nicht.
Kunststoff hat eine Dichte von 0,9 g/cm³ bis 1,5 g/cm³, was niedriger als die Dichte (2,7 g/cm³) von Aluminium ist, das bei der Bildung des Gehäuses 100 verwendet wird. In diesem Fall kann, wie in 4 gezeigt ist, die Wirkung des Einfügens des Gehäusehilfselements 300 auf die Empfindlichkeitscharakteristiken sehr klein sein. Aufgrund dieser Charakteristiken kann eine Struktur für einen Ultraschallsensor, in der die Richtfähigkeit realisiert ist und externe Fremdkörper bzw. Fremdstoffe nicht in den Ultraschallsensor eingeführt werden, bereitgestellt werden.
Wie oben erwähnt worden ist, muss das Gehäusehilfselement 300 aus einem Material gebildet werden, das eine niedrigere Dichte als das Gehäuse 100 aufweist, und kann insbesondere aus einem nichtmetallischen Material einschließlich Kunststoff gebildet werden.
5, 6 und 7 sind Querschnittansichten, die verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf das Kombinieren bzw. Verbinden des Gehäuses 100 und des Gehäusehilfselements 300 des Ultraschallsensors in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Das Gehäusehilfselement 300 ist an oberen Bereichen der Seitenelemente 120 des Gehäuses 100 angeordnet und mit dem Gehäuse 100 kombiniert bzw. verbunden. In diesem Fall kann ein abgestufter Teil 140 an einer Seite eines Querschnitts der Seitenelemente 120 des Gehäuses 100 durch das Versehen der Seitenelemente 120 mit einer Aussparung von oberen Enden der Seitenelemente 120 zu der unteren Fläche 110 gebildet sein, und ein Vorsprung 310, der zu dem abgestuften Teil 140 passt, der an dem Gehäuse 100 gebildet ist, kann an dem Gehäusehilfselement 300 gebildet sein, um mit dem abgestuften Teil 140 kombiniert bzw. verbunden zu werden. 5 veranschaulicht eine Ausführungsform, in der der abgestufte Teil 140 des Gehäuses 100 an einer inneren Seite jedes der Seitenelemente 120 gebildet ist, und 6 veranschaulicht eine Ausführungsform, in der der abgestufte Teil 140 des Gehäuses 100 an einer äußeren Seite jedes der Seitenelemente 120 gebildet ist.
Auch ein unebener bzw. höckeriger Teil 141, der eine unebene bzw. höckerige Form aufweist, kann an einem oberen Bereich jedes der Seitenelemente 120 gebildet sein, um das Gehäuse 100 und das Gehäusehilfselement 300 miteinander zu kombinieren bzw. zu verbinden, wie dies in 7 veranschaulicht ist.
Durch das gegenseitige Kombinieren bzw. Verbinden des abgestuften Teils 140, des unebenen Teils 141 und des Vorsprungs 310 können das Gehäuse 100 und das Gehäusehilfselement 300 genau und fest aneinander befestigt werden und können leicht zusammengebaut werden.
In diesem Fall können das Gehäuse 100 und das Gehäusehilfselement 300 miteinander unter Verwendung eines Eindrückens, einer Passfederverbindung bzw. Keilnutverbindung oder einer Gruppenverbindung kombiniert bzw. verbunden werden.
Eine Kombination bzw. Verbindung zwischen dem Gehäuse 100 und dem Gehäusehilfselement 300 kann durchgeführt werden, indem ein Epoxidklebstoff aufgetragen wird oder indem ein Eindrücken verwendet wird, so dass das Gehäuse 100 und das Gehäusehilfselement 300 infolge eines Schlags von außen nicht leicht voneinander getrennt werden können.
Unter Bezugnahme auf 2 ist wenigstens eine Nut 320 in einem oberen Bereich des Gehäusehilfselements 300 gebildet, und Vorsprünge 410, die zu den Nuten 320 passen, sind an dem Signalanschlussstiftteil 400 ausgebildet, um mit den Nuten kombiniert bzw. verbunden zu werden.
Die Nuten 320 und die Vorsprünge 410 können mehrfach vorgesehen sein und können symmetrisch entgegengesetzt zueinander in einer horizontalen oder vertikalen Richtung angeordnet sein.
In diesem Fall wird eine Kombination bzw. Verbindung zwischen dem Gehäusehilfselement 300 und dem Signalanschlussstift 400 fester bzw. haltbarer, und auch Zusammenbau-Charakteristiken des Ultraschallsensors können verbessert werden.
Es wird den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass verschiedene Modifikationen bei den oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass von dem Gedanken oder dem Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird. Infolgedessen soll die vorliegende Erfindung alle derartigen Modifikationen abdecken, vorausgesetzt, sie fallen in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2012-0094559 [0001]

Claims

Ultraschallsensor mit: einem Gehäuse, das eine untere Fläche und Seitenelemente aufweist, wobei die Seitenelemente einander gegenüberliegen und sich nach oben mit einem Raumteil zwischen ihnen erstrecken, wobei das Gehäuse einen geöffneten oberen Teil aufweist; und einem Gehäusehilfselement, das an oberen Bereichen der Seitenelemente angeordnet ist und in den Raumteil eingeführt ist, wobei das Gehäusehilfselement aus einem Material gebildet ist, das eine niedrigere Dichte als das Gehäuse aufweist.
Ultraschallsensor nach Anspruch 1, wobei das Gehäusehilfselement aus einem nichtmetallischen Material einschließlich Kunststoff gebildet ist.
Ultraschallsensor nach Anspruch 1, wobei ein abgestufter Teil durch das Versehen der Seitenelemente mit einer Aussparung von oberen Enden der Seitenelemente zu der unteren Fläche gebildet ist und ein Vorsprung, der zu dem abgestuften Teil passt, an dem Gehäusehilfselement gebildet ist, um mit dem abgestuften Teil kombiniert bzw. verbunden zu werden.
Ultraschallsensor nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei das Gehäuse und das Gehäusehilfselement miteinander unter Verwendung einer Epoxidklebeverbindung oder eines Eindrückens kombiniert bzw. verbunden werden.
Ultraschallsensor nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Nut in einem oberen Bereich des Gehäusehilfselements gebildet ist und Vorsprünge, die zu der wenigstens einen Nut passen, an einem Signalanschlussstiftteil bereitgestellt sind, um mit der wenigstens einen Nut kombiniert bzw. verbunden zu werden.