DE102014110179A1 - Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Ultraschallmembran (13), mit einer Stelleinrichtung (4), mittels welcher die Ultraschallmembran (13) zum Aussenden eines Ultraschallsignals bewegbar ist und mit einer Steuerelektronik (12) zum Ansteuern der Stelleinrichtung (4), wobei die Steuerelektronik (12) als integrierte Schaltung ausgebildet ist und direkt auf der Stelleinrichtung (4) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Ultraschallmembran, mit einer Stelleinrichtung, mittels welcher die Ultraschallmembran zum Aussenden eines Ultraschallsignals bewegbar ist und mit einer Steuerelektronik zum Ansteuern der Stelleinrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem mit einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fahrerassistenzsystem.
  • Ultraschallsensoren bzw. Ultraschallsensorvorrichtungen sind aus dem Kraftfahrzeugserienbau bekannt. Diese dienen dazu, ein Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs zu erfassen und insbesondere dazu einen Abstand zu dem Objekt zu bestimmen. Zu diesem Zweck wir mit der Ultraschallsensorvorrichtung ein Ultraschallsignal erzeugt, welches von einem Objekt reflektiert wird. Anhand der Laufzeit des reflektierten Ultraschallsignals kann mit der Ultraschallsensorvorrichtung der Abstand zu dem Objekt bestimmt werden.
  • Die Ultraschallsensoren, die heutzutage in Kraftfahrzeuge eingebaut werden, umfassen eine Ultraschallmembran, die beispielsweise Teil einer topfförmigen Struktur sein kann. Diese Membran wird mit einer Stelleinrichtung, die üblicherweise als piezoelektrischer Aktor ausgebildet ist, zu Schwingungen im Ultraschallbereich angeregt. Zum Ansteuern der Stelleinrichtung wird üblicherweise eine entsprechende Steuerelektronik verwendet, die eine integrierte Schaltung, einen Transformator und andere Bauteile umfassen kann. Die Stelleinrichtung bzw. der Aktor und die Steuerelektronik sind üblicherweise in einem Gehäuse angeordnet. Darüber hinaus kann ein Schirmblech zur elektromagnetischen Abschirmung vorgesehen sein.
  • In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2008 027 970 B4 einen Ultraschallsensor, der eine Membran und ein nah an der Membran angeordnetes piezoelektrisches Element aufweist. Das piezoelektrische Element ist mit einer Elektronik kontaktiert, die das piezoelektrische Element steuert. Zwischen der Elektronik und dem piezoelektrischen Element ist eine Dämpfungsschicht vorgesehen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Bauraum sparender und zuverlässiger ausgestaltet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
  • Die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Ultraschallmembran, eine Stelleinrichtung, mittels welcher die Ultraschallmembran zum Aussenden eines Ultraschallsignals bewegbar ist und eine Steuerelektronik zum Ansteuern der Stelleinrichtung, wobei die Steuerelektronik als integrierte Schaltung ausgebildet ist und direkt auf der Stelleinrichtung angeordnet ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Bauraum einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug dadurch reduziert werden kann, dass die Steuerelektronik als integrierte Schaltung ausgebildet wird und direkt auf der Stelleinrichtung angeordnet wird. Die Steuerelektronik ist insbesondere nicht auf einer zusätzlichen Platine angeordnet. Die Steuerelektronik kann auf einem Substrat, insbesondere einem Halbleitersubstrat, ausgebildet sein. Die Steuerelektronik kann als sogenannte anwendungssepzifische integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit, ASIC) ausgebildet sein. Die Steuerelektronik kann beispielsweise in einem separaten Gehäuse angeordnet sein. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass die Steuerelektronik entsprechende elektrische Kontaktelemente zum elektrischen Kontaktieren der Steuerelektronik aufweist. Somit kann eine besonders Bauraum sparende Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform sind die Stelleinrichtung und die Steuerelektronik zumindest bereichsweise stoffschlüssig miteinander verbunden. Beispielsweise können die Stelleinrichtung und die Steuerelektronik durch ein Klebeverfahren miteinander verbunden sein. Insbesondere ist zwischen der Stelleinrichtung und der Steuerelektronik eine Dämpfungsschicht angeordnet, welche dazu dient, mechanische Schwingungen, die im Betrieb der Stelleinrichtung auftreten, auf die Steuerelektronik übertragen werden. Auf diese Weise kann die Ultraschallsensorvorrichtung besonders Bauraum sparend und kostengünstig ausgestaltet werden.
  • Bevorzugt weist die Steuerelektronik elektrische Kontaktelemente auf, die durch Löten mit korrespondierenden Anschlusselementen der Stelleinrichtung verbunden sind. Die Steuerelektronik kann beispielsweise entsprechende Pins oder Beinchen aufweisen, die auf korrespondierende Kontaktpads der Stelleinrichtung gelötet werden können. Somit kann sowohl eine elektrische als auch eine mechanische Verbindung zwischen der Steuerelektronik und der Stelleinrichtung bereitgestellt werden. Somit kann auf Kabel, die beispielsweise als Antennen wirken können, verzichtet werden. Zudem kann die Ultraschallsensorvorrichtung robuster ausgestaltet werden, da beispielsweise kein Kabelbruch auftreten kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Steuerelektronik elektrische Kontaktelemente auf, die durch ein Bondverfahren mit korrespondierenden Anschlusselementen der Stelleinrichtung verbunden sind. Die Stelleinrichtung und die Steuerelektronik können beispielsweise mittels eines Drahtbondverfahrens elektrisch miteinander verbunden werden. Alternativ dazu kann die Stelleinrichtung und die Steuerelektronik durch Chipbonden oder Die-Bonden miteinander elektrisch verbunden werden. Insbesondere werden hierbei auch die Steuerelektronik und die Stelleinrichtung mechanisch miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise durch eine Klebeverbindung ermöglicht werden. Somit kann eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der Steuerelektronik und der Stelleinrichtung bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Stelleinrichtung einen piezoelektrischen Wandler. Der piezoelektrische Wandler kann unmittelbar auf der Ultraschallmembran angeordnet sein. Auf der der Ultraschallmembran gegenüberliegenden Seite kann dann die Steuerelektronik auf dem piezoelektrischen Wandler angeordnet werden. Somit kann die Steuerelektronik direkt auf dem piezoelektrischen Wandler bzw. der Stelleinrichtung angeordnet werden. Somit kann auf eine Platine verzichtet werden. Zudem können Kabel, die der elektrischen Verbindung zwischen der Platine und der Stelleinrichtung dienen, eingespart werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Stelleinrichtung als mikromechanisches Bauteil ausgebildet. Die Stelleinrichtung kann also durch ein mikrotechnisches Herstellungsverfahren hergestellt sein. Beispielsweise kann die Stelleinrichtung aus einem Substrat, insbesondere einem Halbleiter-Werkstoff, gefertigt sein. Die Stelleinrichtung kann in diesem Fall ein entsprechendes Bewegungselement aufweisen, das mechanisch mit der Ultraschallmembran gekoppelt ist. Ein solches Bewegungselement kann beispielsweise piezoelektrisch oder elektrostatisch bewegt werden. Alternativ dazu kann die Stelleinrichtung als elektro-thermo-mechanischer Wandler oder als elektro-magneto-mechanischer Wandler ausgebildet sein. Mikromechanische Bauteile können in großen Stückzahlen gefertigt werden und sind damit kostengünstig.
  • Bevorzugt sind die Stelleinrichtung und die Steuerelektronik auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet. Das Substrat kann beispielsweise ein Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, sein. Auf dem Substrat können durch mikroelektronische und mikrotechnische Herstellungsverfahren sowohl die Steuerelektronik als auch die Stelleinrichtung gefertigt werden. Somit kann eine besonders platzsparende Anordnung erreicht werden und andererseits bedarf es keiner zusätzlichen elektrischen Verbindungen zwischen der Stelleinrichtung und der Steuerelektronik, die beispielsweise durch Drähte ausgebildet ist. Somit kann der Einfluss von elektromagnetischen Störungen reduziert werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Stelleinrichtung dazu ausgelegt ist, eine Bewegung der Ultraschallmembran zu erfassen. Somit kann nach einer Ausschwingzeit der Ultraschallmembran die mit der Ultraschallmembran ausgesendete Ultraschallwelle, die von einem Objekt reflektiert wurde, wieder erfasst werden. Durch die reflektierte Ultraschallwelle wird die Ultraschallmembran zur mechanischen Schwingung angeregt. Diese kann mit der Stelleinrichtung erfasst werden. Wenn die Stelleinrichtung ein piezoelektrisches Element umfasst kann die mechanische Schwingung der Ultraschallmembran direkt in ein elektrisches Signal umgesetzt werden. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung zusätzlich eine Messeinheit zum Erfassen der Schwingung der Ultraschallmembran umfasst. Auf diese Weise kann die von dem Objekt reflektierte Ultraschallwelle zuverlässig erfasst werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Ultraschallsensorvorrichtung ein Gehäuse auf, in dem die Stelleinrichtung angeordnet ist, wobei ein Bereich des Gehäuses die Ultraschallmembran bildet. Dabei ist es auch bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerelektronik in dem Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse kann beispielsweise topfförmig ausgebildet sein und aus Aluminium gefertigt sein. Dabei kann ein Bereich des Aluminiumtopfes die Ultraschallmembran bilden. Somit kann beispielsweise auf ein zusätzliches Gehäuse verzichtet werden. Wenn das Gehäuse durch einen Aluminiumtopf gebildet ist, dient dieser vorteilhaft zur Abschirmung von elektromagnetischen Störungen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist die Ultraschallsensorvorrichtung eine elektrische Anschlusseinrichtung auf, die elektrisch mit der Stelleinrichtung verbunden ist. Diese Anschlusseinrichtung kann beispielsweise als Steckerbuchse ausgebildet sein, die mit dem Gehäuse der Ultraschallsensorvorrichtung mechanisch verbunden ist. Die Anschlusseinrichtung kann auch dazu vorgesehen sein, einen Anschluss mit einer Datenleitung der Ultraschallsensorvorrichtung bereitzustellen.
  • Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise eine Abstandswarneinrichtung sein oder den Fahrer beim Einparken oder Ausparken unterstützen.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
  • Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Ultraschallsensorvorrichtung gemäß dem Stand der Technik in einer schematischen Darstellung; und
  • 2 eine Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung.
  • 1 zeigt eine Ultraschallvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 dient der Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Beispielsweise kann die Ultraschallsensorvorrichtung 1 Teil eines Fahrerassistenzsystems sein, welches den Fahrer beim Einparken unterstützt. Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 umfasst eine Ultraschallmembran 13. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ultraschallmembran 13 Teil eines Aluminiumtopfes 2. Die Ultraschallmembran 13 ist somit scheibenförmig ausgebildet und durch die Seitenwände des Aluminiumtopfes 2 gehalten. Die Ultraschallmembran 13 kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie eine Resonanzfrequenz zwischen 40 kHz und 60 kHz aufweist.
  • Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 3. Die Steuereinrichtung 3 dient zur Ansteuerung der Ultraschallsmembran 13. Des Weiteren umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 1 eine Stelleinrichtung 4. In dem vorliegenden Beispiel gemäß dem Stand der Technik ist die Stelleinrichtung 4 als piezoelektrisches Element ausgebildet, das auf einer Rückseite 14 der Ultraschallmembran 13 angeordnet ist. Wenn an die Stelleinrichtung 3 eine elektrische Spannung angelegt wird, verformt sich das piezoelektrische Element bzw. die Stelleinrichtung 4. Dies hat zur Folge, dass die Ultraschallmembran 13 in mechanische Schwingungen versetzt wird. Somit kann ein Ultraschallsignal ausgesendet werden.
  • Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 umfasst außerdem eine Steuerelektronik 5, die auf einer Platine 6 bzw. einer Leiterplatte angeordnet ist. Die Platine 6 ist mit einer elektrischen Anschlusseinrichtung 7 verbunden, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Steckerbuchse ausgebildet ist. Mittels der elektrischen Anschlusseinrichtung 7 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Kraftfahrzeugbordnetz und der Platine 6 bereitgestellt werden. Des Weiteren ist auf der Platine 6 ein Kondensator 10, der insbesondere als Elektrolytkondensator ausgebildet ist, angeordnet. In dem Kondensator 10 kann elektrische Energie gespeichert werden. Des Weiteren ist auf der Platine 6 ein Transformator 9 angeordnet, mittels welchem die elektrische Spannung, die von dem Kraftfahrzeugbordnetz bezogen wird, zum Ansteuern der Stelleinrichtung 4 gewandelt werden kann.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung zudem ein Gehäuse 8, welches beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein kann.
  • Vorliegend ist die elektrische Anschlusseinrichtung 7 an dem Gehäuse 8 gehalten. Des Weiteren ist ein Schirmblech 11 vorgesehen, welches dazu dient, das Eindringen von elektromagnetischen Störungen in das Gehäuse 8 zu verhindern.
  • 2 zeigt eine Ultraschallsensorvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Hierbei umfasst die Steuereinrichtung 3 die Stelleinrichtung 4 sowie eine Steuerelektronik 12, die als Chip bzw. integrierte Schaltung ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die komplette Schaltung zur Ansteuerung der Stelleinrichtung 4 als integrierte Schaltung bzw. anwendungsspezifische integrierte Schaltung ausgebildet. Die integrierte Schaltung bzw. die Steuerelektronik 12 kann auf einem einzigen Substrat, beispielsweise einem Halbleitersubstrat, ausgebildet sein.
  • Die Stelleinrichtung 4 kann beispielsweise einen piezoelektrischen Wandler umfassen. Dieser piezoelektrische Wandler ist unmittelbar auf der Rückseite 14 der Ultraschallmembran 13 angeordnet. Auf der der Ultraschallmembran 13 gegenüberliegenden Seite der Stelleinrichtung 4 ist die Steuerelektronik 12 angeordnet. Die Steuerelektronik ist als integrierter Schaltkreis ausgebildet, wobei der Schaltkreis mehrere elektronische Bauelemente umfasst, die durch ein mikroelektronisches Herstellungsverfahren auf einem Substrat gefertigt sind. Als Substratmaterial kann beispielsweise ein Halbleiterwerkstoff verwendet werden. Die Steuerelektronik kann ein entsprechendes Gehäuse bzw. eine Vergussmasse aufweisen, in welcher der Chip bzw. integrierte Schaltkreis angeordnet ist. Die Steuerelektronik 12 kann also ohne zusätzliche Platine 6 verwendet werden. Die Steuerelektronik 12 stellt ein eigenes Bauteil dar.
  • Zur elektrischen Kontaktierung der Steuerelektronik 12 können entsprechende Kontaktstifte bzw. Beinchen vorgesehen sein. Diese können beispielsweise mittels eines Lötverfahrens kontaktiert werden. So können entsprechende Anschlusselemente vorgesehen sein, die zur elektrischen Verbindung mit der elektrischen Anschlusseinrichtung 7 bzw. der Steckerbuchse dienen. Wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, kann das elektrische Anschlusselement 7 mittels entsprechender Kabel bzw. Bonddrähte mit der Steuerelektronik elektrisch verbunden sein. Des Weiteren kann die Steuerelektronik 12 entsprechende Kontaktelemente aufweisen, die direkt auf entsprechende Kontaktelemente der Stelleinrichtung 4 gelötet werden können. Somit kann sowohl eine elektrische als auch eine mechanische Verbindung zwischen der Stelleinrichtung 4 und der Steuerelektronik 12 bereitgestellt werden. Anstelle einer Lötverbindung kann auch eine entsprechende Bond-Verbindung vorgesehen sein. Die Stelleinrichtung 4 und die Steuerelektronik 12 können zusätzlich oder alternativ stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Wenn die Stelleinrichtung 4 im Sendebetrieb der Ultraschallsensorvorrichtung 1 bewegt wird, treten üblicherweise Amplituden von einigen Mikrometern, beispielsweise 5 Mikrometer auf. Durch mechanische Schwingungen, die einer derartige Amplitude aufweisen, wird die Steuerelektronik 12 nicht in ihrem Betrieb beeinflusst.
  • Die Stelleinrichtung 4 kann auch als mikromechanisches Bauteil bzw. als MEMS-Bauteil ausgebildet. Die Stelleinrichtung 4 kann beispielsweise ein Bewegungselement umfassen, das als Membran oder als Biegebalken ausgebildet ist. Dieses Bewegungselement kann beispielsweise aus einem Halbleiterelement gebildet sein. Alternativ dazu kann das Bewegungselement aus einer Keramik, einem Kunststoff oder aus anderen Materialien gebildet sein.
  • Auf diesem Bewegungselement kann beispielsweise ein piezoelektrisches Element angeordnet sein. Das piezoelektrische Element kann beispielsweise als Schicht auf das Bewegungselement aufgebracht sein. An das piezoelektrische Element kann eine elektrische Spannung angelegt werden. In Folge der elektrischen Spannung kann sich das piezoelektrische Element verformen. Dabei kann das piezoelektrische Element derart ausgebildet sein, dass der Längseffekt oder der Quereffekt genutzt wird. Das Bewegungselement weist eine direkte mechanische Verbindung mit der Ultraschallmembran 13 auf, wodurch diese bewegt werden kann.
  • Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung 4 als elektrostatischer Wandler ausgebildet ist. In diesem Fall können beispielsweise zwei Platten bzw. Elektroden vorgesehen sein, von denen zumindest eine beweglich ausgebildet ist und an die eine elektrische Spannung angelegt werden kann. Durch die Ausbildung eines elektrischen Feldes kann beispielsweise eine der Platte bewegt werden, die mechanisch mit der Ultraschallmembran gekoppelt ist. Anstelle einer Plattenanordnung kann beispielsweise auch eine entsprechende Kammstruktur oder dergleichen verwendet werden.
  • Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung 4 als elektro-thermo-mechanischer Wandler ausgebildet ist. Die Stelleinrichtung 4 ist in diesem Fall dazu ausgebildet, elektrische Energie, die beispielsweise in Form einer elektrischen Spannung an die Stelleinrichtung angelegt wird, in thermische Energie bzw. Wärme zu wandeln. Des Weiteren kann die Stelleinrichtung derart ausgebildet sein, dass sich in Folge der Erwärmung eine mechanische Deformation eines Bewegungselements ergibt, welche auf die Ultraschallmembran 13 wirkt. Die Stelleinrichtung 4 kann in diesem Fall beispielsweise eine Bimetall-Anordnung aufweisen, die zwei unterschiedliche Materialien umfasst, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung 4 einen Stoff umfasst, der in Folge der Erwärmung einen Phasenübergang erfährt. Beispielsweise kann eine Flüssigkeit in Folge der Erwärmung verdampft werden. Durch die dabei entstehende Volumenausdehnung kann ein Bewegungselement bewegt werden, das auf die Ultraschallmembran 13 einwirkt. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung 4 eine Formgedächtnislegierung (shape memory alloy, SMA) umfasst. Derartige Formgedächtnislegierungen können beispielsweise bei dem Erwärmen eine zuvor bestimmte Form einnehmen.
  • Weiterhin kann die Stelleinrichtung 4 als elektro-magnetisch-mechanischer Wandler ausgebildet sein. Hierbei kann die Kraft, die zum Bewegen der Ultraschallmembran 13 dient, in Folge der Lorenz-Kraft bereitgestellt werden. Beispielsweise kann durch einen Strom durchflossenen Leiter ein Magnetfeld bereitgestellt werden, in dem sich ein Bewegungselement befindet, welches entsprechend bewegt wird. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass das Reluktanz-Prinzip genutzt wird. Die Stelleinrichtung 4 kann auch eine entsprechend mikromechanisch gefertigte Spule aufweisen, die ein Magnetfeld bereitstellt, durch welches ein Bewegungselement bewegt werden kann. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass die Stelleinrichtung als mikromechanischer Motor bzw. Antrieb ausgebildet ist.
  • Die Steuerelektronik 12 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der der Ultraschallmembran 13 gegenüberliegenden Seite der Stelleinrichtung 4 angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung 4 gemeinsam mit der Steuerelektronik 12 auf einem gemeinsamen Substrat, insbesondere Halbleitersubstrat, ausgebildet ist. Die Stelleinrichtung 4 kann insbesondere auch dazu ausgelegt sein, eine mechanische Bewegung bzw. Schwingung der Ultraschallmembran 13 zu erfassen. Somit kann die von einem Objekt reflektierte Ultraschallwelle wieder erfasst werden. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass die Steuerelektronik 12 ein elektrisches Signal, das von der Stelleinrichtung 4 in Folge der Bewegung der Ultraschallmembran 13 bereitgestellt wird, zu erfassen bzw. zu verarbeiten.
  • Durch die Ultraschallsensorvorrichtung 1 kann im Vergleich zu der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß 1 eine Bauraum sparende Anordnung erreicht werden. Zudem ist die Steuerelektronik 12 innerhalb des Aluminiumtopfes 2 angeordnet, welcher der elektromagnetischen Abschirmung der Steuerelektronik 12 dient. Dabei ist es auch denkbar, dass er Aluminiumtopf 2 zumindest teilweise als Gehäuse für die Ultraschallsensorvorrichtung 1 dient. Somit kann beispielsweise auf das Abschirmblech 11 verzichtet werden. Dadurch, dass die Stelleinrichtung 4 als mikromechanisches Bauteil ausgebildet ist, können geringere elektrische Leistungen zum Betreiben der Stelleinrichtung 4 benötigt werden. Somit kann beispielsweise auf den Transformator 9 und/oder dem Kondensator 10 verzichtet werden. Zudem kann eine Stelleinrichtung 4, die als mikromechanisches Bauteil ausgebildet ist, in großen Stückzahlen und somit kostengünstig gefertigt werden. Zudem kann sich eine kürzere Ausschwingzeit der Stelleinrichtung 4 bzw. des Verbundes aus Stelleinrichtung 4 und Ultraschallmembran 13 ergeben, da die Stelleinrichtung 4 aktiv angesteuert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008027970 B4 [0004]

Claims (12)

  1. Ultraschallsensorvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Ultraschallmembran (13), mit einer Stelleinrichtung (4), mittels welcher die Ultraschallmembran (13) zum Aussenden eines Ultraschallsignals bewegbar ist und mit einer Steuerelektronik (12) zum Ansteuern der Stelleinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (12) als integrierte Schaltung ausgebildet ist und direkt auf der Stelleinrichtung (4) angeordnet ist.
  2. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (4) und die Steuerelektronik (12) zumindest bereichsweise stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
  3. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (12) elektrische Kontaktelemente aufweist, die durch Löten mit korrespondierenden Anschlusselementen der Stelleinrichtung (4) verbunden sind.
  4. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (12) elektrische Kontaktelemente aufweist, die durch ein Bondverfahren mit korrespondierenden Anschlusselementen der Stelleinrichtung (4) verbunden sind.
  5. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (4) einen piezoelektrischen Wandler umfasst.
  6. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (4) als mikromechanisches Bauteil ausgebildet ist.
  7. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (4) und die Steuerelektronik (12) auf einem gemeinsamen Substrat ausgebildet sind.
  8. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (12) dazu ausgelegt ist, eine Bewegung der Ultraschallmembran (13) zu erfassen.
  9. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensorvorrichtung (1) ein Gehäuse aufweist, in dem die Stelleinrichtung (4) angeordnet ist, wobei ein Bereich des Gehäuses die Ultraschallmembran (13) bildet.
  10. Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensorvorrichtung (1) eine elektrische Anschlusseinrichtung (7) aufweist, die elektrisch mit der Stelleinrichtung (4) verbunden ist.
  11. Fahrerassistenzsystem mit einer Ultraschallsensorvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 11.
DE102014110179.0A 2014-07-18 2014-07-18 Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug Active DE102014110179B4 (de)

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