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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Nutznießung der
Chinesischen Patentanmeldung Nr. 201410191943.7 , eingereicht am 8. Mai 2014 beim Staatlichen Amt für Geistiges Eigentum in China, deren Offenlegung in ihrer Gesamtheit hier durch Verweis einbezogen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenlegung betrifft ein Ultraschallwellen-Erfassungsmodul und insbesondere ein Ultraschallwellen-Erfassungsmodul zum Detektieren von Objekten.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Schallwellen oder Vibrationen mit einer Frequenz, die größer ist als ein höchster Schwellwert von ungefähr 20 kHz, der von menschlichen Ohren gehört werden kann, werden üblicherweise als Ultraschallwellen bezeichnet. Die Ultraschallwelle findet breite Anwendung auf vielen Gebieten, wie z. B. Radarpositionierung, medizinische Diagnose oder Abstandsmessung. Bei der Abstandsmessung als Beispiel kann ein Emitter verwendet werden, um Ultraschallwellen in eine bestimmte Richtung zu emittieren. Die Zeiterfassung beginnt zu dem Zeitpunkt, zu dem Ultraschallwellen emittiert werden. Und dann breiten sich die Ultraschallwellen in der Luft aus und werden bei Kollision mit Hindernissen reflektiert. Die Zeiterfassung wird gestoppt, sobald ein Empfänger die reflektierten Wellen empfängt. Somit kann ein Abstand des Emittierorts zu dem Hindernis anhand einer Laufgeschwindigkeit der Ultraschallwelle und einer Zeitdauer der Zeiterfassung berechnet werden.
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Aus der
US20070237031A1 ist ein Ultraschall-Sensor in einem Gehäuse bekannt, wobei ein erster Aufnahmeraum für einen Sensor und ein zweiter Aufnahmeraum für einen Leiterplatte vorhanden sind. Eine Trennwand mit einer Öffnung ist vorhanden, wobei durch die Öffnung ein geschützter Pin durchgeführt ist. Die Kontaktierung erfolgt über gewinkelte Verbindungen, wobei keine Flexibilität für das Verbinden unterschiedlicher Sensoren vorhanden ist.
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Aus der
US20120243189A1 ist ein Aufbau für einen Sensor bekannt, wobei der Aufnahmeraum für den Sensor mit einem Deckel verschlossen und der Raum verfüllt ist.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenlegung betrifft ein Ultraschallwellen-Erfassungsmodul, wobei ein Adapter verwendet wird, um einen Ultraschallwellensensor mit einer Leiterplatte zu verbinden. Dadurch wird der Zusammenbauprozess vereinfacht und wird der Wasserdichtigkeitseffekt verbessert.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Ultraschallwellen-Erfassungsmodule ein Gehäuse, einen Ultraschallwellensensor, einen Adapter und eine Leiterplatte auf. Das Gehäuse weist einen ersten Aufnahmeraum und einen zweiten Aufnahmeraum auf, die durch eine Blockierwand voneinander getrennt sind. Der Ultraschallsensor ist in dem ersten Aufnahmeraum angeordnet und weist einen ersten Verbindungsstift auf. Der Adapter weist einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsstift auf und ist durch Umspritzen einstückig mit der Blockierwand ausgebildet. Die Leiterplatte ist in dem zweiten Aufnahmeraum vorgesehen und weist einen zweiten Verbindungsabschnitt auf. Der erste Verbindungsstift des Ultraschallwellensensors ist mit dem ersten Verbindungabschnitt des Adapters gekoppelt, und der zweite Verbindungsstift des Adapters ist mit dem zweiten Verbindungsabschnitt der Leiterplatte gekoppelt, so dass der Ultraschallwellensensor und die Leiterplatte elektrisch verbunden sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für ein besseres Verständnis der vorgenannten Aspekte und weiterer Aspekte der vorliegenden Erfindung folgt die detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den spezifischen Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine schematische Ansicht eines Gehäuses und eines Ultraschallwellensensors, die zusammengebaut sind, innerhalb des in 1 gezeigten Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls zeigt;
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3 eine schematische Ansicht des Gehäuses, des Ultraschallwellensensors und einer Leiterplatte, die zusammengebaut sind, innerhalb des in 1 gezeigten Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls zeigt;
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4A eine Schnittansicht des zusammengebauten Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls entlang einer Linie A-A der in 3 gezeigten Ausführungsform zeigt; und
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4B eine Schnittansicht des zusammengebauten Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen in den Figuren werden verwendet, um die gleichen oder im Wesentlichen gleiche Teile anzuzeigen. Es sei darauf hingewiesen, dass aus Gründen einer eindeutigen Darstellung des Gegenstands der vorliegenden Ausführungsformen die Figuren vereinfacht dargestellt sind und die Abmessungen in den beiliegenden Figuren nicht die gleiche Proportion aufweisen wie das in die Praxis umgesetzte Produkt, was nicht als den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränkend verstanden werden darf.
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1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Ultraschallwellen-Erfassungsmodul 10 ist zum Beispiel ein Abstandssensor, der in verschiedenen Präventionsvorrichtungen (zum Beispiel einem Rückwärtsfahrradar eines Autos) oder Detektionsvorrichtungen (zum Beispiel zerstörungsfreie Prüfung, Sonar, Fischdetektion) anwendbar ist, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Ultraschallwellen-Erfassungsmodul weist ein Gehäuse 100, einen Adapter 200, einen Ultraschallwellensensor 300 und eine Leiterplatte 400 auf. Das Gehäuse 100 dient zum Schutz und wird verwendet, um die Komponenten, wie z. B. den Adapter 200, den Ultraschallwellensensor 300 und die Leiterplatte 400, aufzunehmen, um zu verhindern, dass Fremdstoffe, wie z. B. Stäube oder Feuchtigkeit, in diese eindringt. Der Adapter 200 wird verwendet, um den Ultraschallwellensensor 300 mit der Leiterplatte 400 zu verbinden. Der Ultraschallwellensensor 300 kann die Ultraschallwellen emittieren und empfangen. Die Leiterplatte 400 weist verschiedene (nicht gezeigte) Schaltungselemente, wie eine integrierte Treiberschaltung (IC), auf derselben auf, die verwendet werden können, um den Ultraschallwellensensor 300 zu manipulieren und die empfangenen Signale zu verarbeiten. Des Weiteren kann das Ultraschallwellen-Erfassungsmodul 10 auch ein(en) Gummipad oder -ring aufweisen, das/der den Ultraschallwellensensor 300 umgibt, so dass der Ultraschallwellensensor 300 fester in dem Gehäuse 100 fixiert sein kann, der Einfluss der Vibrationen auf den Ultraschallwellensensor 300 reduziert werden kann und das Risiko, dass Feuchtigkeit oder Stäube in das Gehäuse 100 eindringen, verringert werden kann.
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2 zeigt eine schematische Ansicht des zusammengebauten Gehäuses 100 und Ultraschallwellensensors 300 in dem in 1 gezeigten Ultraschallwellen-Erfassungsmodul 10. Das Gehäuse 100 weist einen ersten Aufnahmeraum 101 und einen zweiten Aufnahmeraum 102 auf, die durch eine Blockierwand 103 voneinander getrennt sind. Der erste Aufnahmeraum 101 kann zum Aufnehmen des Ultraschallwellensensors 300 und des Gummipads 500 (siehe 1) verwendet werden, und der zweite Aufnahmeraum 102 kann zum Aufnehmen der Leiterplatte 400 (siehe 1) verwendet werden. Das Gehäuse 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die Gestaltung eines T-förmigen Verbindungsrohrs auf. Zusätzlich zu den zwei Armen des T-förmigen Verbindungsrohrs mit den jeweiligen Aufnahmeräumen ist auch der Boden desselben mit einem weiteren Aufnahmeraum versehen, der so ausgelegt ist, dass er weitere Elemente, wie z. B. die Energieversorgung, verbindet. Die vorliegende Erfindung schränkt jedoch die Gestaltung des Gehäuses nicht ein, und jede Gestaltung mit zwei Aufnahmeräumen zum Aufnehmen des Ultraschallwellensensors bzw. der Leiterplatte ist für das Gehäuse gemäß der vorliegenden Offenlegung möglich. Die Blockierwand 103 trennt den ersten Aufnahmeraum 101 von dem zweiten Aufnahmeraum 102, und der Adapter 200, der sich in der Blockierwand 103 befindet, verbindet den Ultraschallwellensensor 300 in dem ersten Aufnahmeraum 101 elektrisch mit der Leiterplatte 400 in dem zweiten Aufnahmeraum 102.
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Gemäß 1 und 2 befindet sich der Adapter 200 innerhalb der Blockierwand 103 und weist einen zweiten Verbindungsstift 210 und einen ersten Verbindungsabschnitt 220 auf. Das Verfahren zum Anordnen des Adapters 200 in der Blockierwand 103 ist zum Beispiel das Umspritzen. Das Umspritzen ist eine Formungstechnik für Kunststoffe. Ein Umspritzteil (hier der Adapter 200) wird in der Form platziert, und dann wird der Kunststoff in die Form eingebracht, so dass das Umspritzteil und das Beschichtungsteil (Kunststoff) einstückig ausgebildet werden. Somit entfällt bei der vorliegenden Offenlegung ein sekundärer Herstellprozess, wie z. B. Anklebe- oder Zusammenbauprozesse, im Vergleich zu dem bekannten Zusammensetzen, bei dem ein zusätzliches Fixierstück erforderlich ist, um den Verbindungsstift zu fixieren. Bei dem bei der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Umspritzverfahren wird nicht nur die Zusammenbauzeit verkürzt, sondern werden auch Teilekosten eingespart. Ferner kann mit dem Herstellprozess des Umspritzens ein Öffnungsbereich der zum Zusammenbauen vorgesehenen Löcher in der Blockierwand reduziert werden, so dass die Trennung zwischen dem ersten Aufnahmeraum 101 und dem zweiten Aufnahmeraum 102 vergrößert wird und die Wasserdichtigkeits- und Staubdichtigkeitseffekte des Gehäuses 110 gegenüber der Leiterplatte 400 verbessert werden können.
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Wie in 1 gezeigt ist, wird der zweite Verbindungsstift 210 des Adapters 200 verwendet, um mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 420 der Leiterplatte 400 verbunden zu werden, während der erste Verbindungsabschnitt 220 des Adapters 200 verwendet wird, um mit einem ersten Verbindungsstift 310 des Ultraschallwellensensors 300 verbunden zu werden, so dass der Ultraschallwellensensor 300 elektrisch mit der Leiterplatte 400 verbunden ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Verbindungsstift 310 und der zweite Verbindungsstift 210 zwei nadelförmige Verbindungsstifte und sind der erste und der zweite Verbindungsabschnitt 220 und 420 Steckbuchsen. Die nadelförmigen Verbindungsstifte können in die Steckbuchsen eingesetzt werden und durch Schweißen oder dergleichen fixiert werden. Es sei insbesondere darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung die Anzahl und Gestaltungen der Verbindungsabschnitte und der Verbindungsstifte nicht einschränkt. Zum Beispiel können bei anderen Ausführungsformen die Verbindungsabschnitte und die Verbindungsstifte Verbindungspads sein, und sie sind durch Kontaktieren, Magnetkraft oder Kleber aneinander fixiert.
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Wie in 2 gezeigt ist, können der zweite Verbindungsstift 210 und der erste Verbindungsabschnitt 220 des Adapters 200 jeweils an unterschiedlichen Positionen an der Blockierwand 103 vorgesehen sein, und sie sind über einen Ansatzabschnitt 230 elektrisch verbunden. Auf diese Weise entspricht die Position des zweiten Verbindungsabschnitts 420 auf der Leiterplatte 400 nicht notwendigerweise derjenigen des ersten Verbindungsstifts 310 an dem Ultraschallwellensensor 300 (in 1 gezeigt), so dass die Schaltungsauslegung der Leiterplatte 400 flexibler ist.
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Mit Bezug auf 1 und 3 zeigt insbesondere 3 eine schematische Ansicht des Gehäuses 100, des Ultraschallwellensensors 300 und der Leiterplatte 400, die zusammengebaut sind, innerhalb des in 1 gezeigten Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls 10. Wie oben beschrieben worden ist, kann der zweite Verbindungsabschnitt 420 der Leiterplatte 400 eine Steckbuchse sein und wird der zweite Verbindungsstift 210 des Adapters 200 in die Steckbuchse eingesetzt und eingeschweißt. Die Leiterplatte 400 kann weitere Schaltungselemente, wie weitere Verbindungsabschnitte, Verbindungsstifte, Steckbuchsen oder Prozessoren aufweisen, um das Ultraschallwellen-Erfassungsmodul 10 zu treiben.
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4A zeigt eine Schnittansicht des zusammengebauten Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, deren Schnittrichtung im Wesentlichen einer Schnittlinie A-A von 3 entspricht. Das Ultraschallwellen-Erfassungsmodul 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bietet eine Verbesserung der Wasserdichtigkeitsfunktion. Da die übrigen Strukturen desselben denjenigen des oben beschriebenen Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls 10 im Wesentlichen gleich sind, entfallen sie hier.
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Wie in 4A gezeigt ist, ist der erste Aufnahmeraum 101 des Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls 20 (zum Aufnehmen des Ultraschallwellensensors 300) mit einem wasserfesten Klebstoff 700 gefüllt. Der wasserfeste Klebstoff 700 ist zum Beispiel ein Polyurethan-(PU-)Klebstoff oder andere isolierende Klebstoffe zum Fernhalten der Feuchtigkeit, wie z. B. ein Heißschmelzkleber, der durch Niederdruckformen hergestellt wird. Der wasserfeste Klebstoff 700 bedeckt den Verbindungsstift des Ultraschallwellensensors 300 und blockiert die Öffnungslöcher in der Blockierwand 103. Auf diese Weise wird Feuchtigkeit, die aus dem Ultraschallwellensensor 300 eintritt (der gestrichelte Pfeil zeigt einen Weg an, den entlang die Feuchtigkeit eintreten kann), von dem wasserfesten Klebstoff 700 ferngehalten, statt dass sie mit dem Verbindungsstift oder der Leiterplatte in Kontakt kommt, und somit kann ein dadurch verursachter Kurzschluss vermieden werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Aufnahmeraum 101 mit dem wasserfesten Klebstoff 700 gefüllt, bei anderen Ausführungsformen kann jedoch die Blockierwand 103 oder der zweite Aufnahmeraum 102 ebenfalls damit gefüllt sein, um die Feuchtigkeit noch weiter fernzuhalten.
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Wie in 4A gezeigt ist, ist der zweite Aufnahmeraum 102 des Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls 20 durch eine Dichtungsabdeckung 600 abgedichtet, wodurch ein Eintreten der Feuchtigkeit in den zweiten Aufnahmeraum 102 und der dadurch hervorgerufene Kurzschluss der Leiterplatte 400 verhindert werden können. Die Kontaktabschnitte zwischen der Dichtungsabdeckung 600 und dem Gehäuse 100 können durch Ultraschallwellenschweißen oder dergleichen zusammengefügt werden, so dass die Dichtungsabdeckung 600 und das Gehäuse 100 einstückig ausgeführt werden, und dadurch wird verhindert, dass Feuchtigkeit oder Stäube beim Zusammengreifen der beiden (den gestrichelten Pfeil entlang) in den zweiten Aufnahmeraum 102 eintritt. Durch die Auslegungen der Dichtungsabdeckung 600 und des wasserfesten Klebstoffs 700 kann der Kontaktbereich des Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls 20 mit der äußeren Umgebung reduziert werden, wodurch das Risiko verringert wird, dass die Feuchtigkeit oder die Stäube eintreten.
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4B zeigt eine Schnittansicht des zusammengebauten Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Ultraschallwellen-Erfassungsmodul 30 ist ebenfalls so ausgelegt, dass seine Wasserdichtigkeit verbessert wird.
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Wie in 4B gezeigt ist, sind der erste Aufnahmeraum 101, der zweite Aufnahmeraum 102 und die Öffnungslöcher der Blockierwand 103 mit dem wasserfesten Klebstoff 700 gefüllt. Diese Figur zeigt das gesamte Innere des Gehäuses 100, das mit dem wasserfesten Klebstoff 700 gefüllt ist, in der Praxis kann der Blockiereffekt jedoch erreicht werden, solange der wasserfeste Klebstoff 700 die Schaltungselemente bedeckt. Unter diesen Umständen tritt der Kurzschluss in dem Ultraschallwellen-Erfassungsmodul 300, dem Adapter 200 oder der Leiterplatte 400 nicht einmal dann auf, wenn die Feuchtigkeit in das Gehäuse 100 eintritt.
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Bei den Ultraschallwellen-Erfassungsmodulen gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen verbindet der Adapter, der durch Umspritzen in der inneren Blockierwand des Gehäuses ausgebildet ist, den Ultraschallwellensensor mit der Leiterplatte. Dadurch wird die Schaltungsauslegung der Leiterplatte flexibler, wird der Abschirmeffekt der Blockierwand verbessert und wird der Zusammenbauprozess vereinfacht und werden die Teilekosten reduziert. Des Weiteren sind die Aufnahmeräume des Gehäuses durch die zusätzlich vorgesehene Dichtungsabdeckung oder den wasserfesten Klebstoff abgedichtet, so dass die Wasserdichtigkeits- und Staubdichtigkeitseffekte des Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls beträchtlich erhöht werden können. Daher kann dieses normalerweise unter verschiedenen speziellen Arbeitsbedingungen funktionieren.
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Bezüglich des oben Gesagten werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben offengelegt, sie dürfen jedoch nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend verstanden werden. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Sachgebiet kann verschiedene Varianten und Modifikationen ausführen, ohne dadurch vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher wird der Gegenstand der vorliegenden Erfindung von den beiliegenden Patentansprüchen definiert und eingegrenzt.
