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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, aufweisend einen derartigen Ultraschallsensor sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, das einen derartigen Ultraschallsensor oder ein derartiges Fahrerassistenzsystem aufweist.
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Die Verwendung von Ultraschallsensoren für Fahrerassistenzeinrichtungen von Fahrzeugen ist umfänglich bekannt. Derartige Sensoren sind beispielsweise an Stoßfängern des Fahrzeugs angeordnet und zur Detektion der Umgebung des Fahrzeugs ausgebildet. Die durch die Ultraschallsensoren detektierten Informationen können beispielsweise einem Fahrerassistenzsystem, wie einem Parkassistenzsystem, bereitgestellt werden.
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AU 2004200555 B2 beschreibt einen Ultraschallsensor für ein Fahrzeug. Ein derartiger Ultraschallsensor umfasst einen in einem Gehäuse angeordneten Ultraschallwander, wobei das Gehäuse auf einer Vorderseite eine lösbar befestigte vordere Abdeckung aufweist. Ferner ist an der Rückseite ein hintere Abdeckung vorgesehen, die durch in Führungsnuten eingreifende Führungselemente an einem Gehäuse fixiert ist.
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DE 103 10 454 B4 beschreibt einen Sicherheits-Rückfahrsensor. Ein derartiger Sicherheits-Rückfahrsensor umfasst eine zylindrische Hülse mit zwei Enden, wobei ein hohler Kern zwischen den Enden liegt und ein Frontring integral an einem Ende ausgebildet ist. Innerhalb der zylindrischen Hülse ist eine Gummibuchse mit einem signalerkennenden Senderempfänger angeordnet. Eine Endplatte ist in das Ende der Hülse gegenüber dem Frontring eingepresst, um die Buchse sicher in der Hülse zu halten. Die Endplatte hat eine äußere Kante mit einer Vielzahl an Verriegelungsvorsprüngen, die mit den Positionen von Eingriffslöchern in der Hülse korrespondieren.
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DE 10 2013 211 409 A1 beschreibt einen Abstandsensor für ein Fahrzeug. Bei einem derartigen Abstandssensor ist das Gehäuse dazu ausgebildet, an einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs befestigt zu werden. Ferner ist es vorgesehen, dass das Gehäuse gleichzeitig zur Aufnahme oder Befestigung eines Crash- bzw. Beschleunigungssensors einer Airbageinrichtung ausgebildet ist. Für die Funktionalität des Abstandssensors ist innerhalb eines Gehäuses ein topfförmig ausgebildetes Element mit der darin befindlichen Sensormembran angeordnet, wobei das Element zumindest bereichsweise innerhalb einer Haltehülse aufgenommen ist. Auf der der Haltehülse abgewandten Seite des Gehäusegrundkörpers ist der Gehäusegrundkörper von einem Gehäusedeckel, insbesondere mittels einer Rastverbindung, verschlossen.
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DE 10 2010 024 205 A1 beschreibt einen Ultraschallsensor insbesondere für ein Fahrzeug. Der Ultraschallsensor weist ein topfförmiges Gehäuse und einen Deckel auf. Insbesondere ist eine topfförmige Membran mit einem Membrangehäuse vorgesehen, wobei in der Membran ein Membrangehäuse vorgesehen ist. Durch den Deckel sind die Membran und damit auch das Gehäuse rückseitig abgedeckt. Dabei ist es vorgesehen, dass der Deckel als Folie ausgestaltet ist und insbesondere mit dem Gehäuse verschweißt ist.
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DE 10 2015 208 561 B4 beschreibt ein Ultraschallwellen-Erfassungsmodul. Ein derartiges Ultraschallwellen-Erfassungsmodul weist 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 zweite Aufnahmeraum des Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls ist durch eine Dichtungsabdeckung abgedichtet, wodurch ein Eintreten der Feuchtigkeit in den zweiten Aufnahmeraum und der dadurch hervorgerufene Kurzschluss der Leiterplatte verhindert werden können. Die Kontaktabschnitte zwischen der Dichtungsabdeckung und dem Gehäuse können durch Ultraschallwellenschweißen oder dergleichen zusammengefügt werden, so dass die Dichtungsabdeckung und das Gehäuse einstückig ausgeführt werden.
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DE 10 2006 007 710 A1 und
DE 10 2010 034 260 A1 beschreiben jeweils eine Sensorhalterung, insbesondere zur Halterung beziehungsweise Befestigung von Abstandssensoren an Fahrzeugeilen. Ein Sensor selbst, wie etwa ein Ultraschallsensor, wird in diesen Dokumenten nicht beschrieben.
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EP 1 350 242 B1 beschreibt ferner einen Tongeber für ein Einparkhilfesystem. Einen Sensor selbst, wie etwa einen Ultraschallsensor, beschreibt auch dieses Dokument nicht.
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DE 10 2013 022 061 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug, bei welchem für den Ultraschallsensor eine Membran zum Aussenden von Ultraschallsignalen in eine Senderichtung und ein Sensorgehäuse bereitgestellt werden, in und/oder an welchem die Membran befestigt wird, wobei das Sensorgehäuse eine in die Senderichtung der Membran weisende Frontseite und eine Rückseite aufweist, welche in eine zur Senderichtung entgegengesetzte rückwärtige Richtung weist, und wobei an der Frontseite das Sensorgehäuse mit einer frontseitigen Öffnung für die Membran ausgebildet wird, wobei die Frontseite des Sensorgehäuses mit einer aus einer Folie ausgebildeten Kappe verbunden wird, mit welcher die frontseitige Öffnung des Sensorgehäuses in die Senderichtung hin abgedeckt wird, wobei die Membran zumindest bereichsweise in eine Aufnahme der Kappe eingebracht wird und hierbei eine in die Senderichtung weisende Frontseite der Membran mit einem Boden der Aufnahme der Kappe verbunden wird. Dabei kann an einem Deckel eine Metallschicht für eine EMV-Abschirmung vorgesehen sein.
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DE 10 2015 113 994 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Membran eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein Bodenkörper hergestellt wird, ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiger Mantelkörper hergestellt wird und der Bodenkörper und der Mantelkörper miteinander zu der Membran verbunden werden, wobei die Membran im Wesentlichen topfförmig ausgebildet ist, wobei der Bodenkörper in einem Randbereich derart umgeformt wird, dass der Bodenkörper und der Mantelkörper formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind
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Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen können noch weiteres Verbesserungspotential bieten, insbesondere hinsichtlich einer Herstellung der Ultraschallsensoren.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche mittels wenigen und einfach auszugestaltenden Prozessschritten eine Herstellung von Ultraschallsensoren möglich ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eines Ultraschallsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruch 9 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
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Es wird vorgeschlagen ein Ultraschallsensor für ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs, aufweisend einen Gehäusegrundkörper mit einer vorderseitig angeordneten Sende- und Empfangsmembran zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen und mit einem Gehäusedeckel, wobei eine insbesondere rückseitig angeordnete Gehäuseöffnung des Gehäusegrundkörpers durch den Gehäusedeckel verschließbar ist, wobei der Gehäusedeckel den Gehäusegrundkörper an der Gehäuseöffnung zumindest teilweise umgreift und an der Außenseite des Gehäusegrundkörpers anliegt.
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Ein vorbeschriebener Ultraschallsensor erlaubt auf vorteilhafte Weise eine vereinfachte Herstellbarkeit und einen langzeitstabilen und verlässlichen Betrieb.
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Ein Ultraschallsensor wie hier beschrieben dient somit dem Einsatz in einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs. Beispielsweise kann der Ultraschallsensor Verwendung finden in einem Kraftfahrzeug, wie etwa einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen oder einem Bus. Als solches kann der Ultraschallsensor beispielsweise in einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet sein und mit einer Mehrzahl weiterer gleich oder verschieden ausgestalteter Ultraschallsensoren dazu dienen, beispielsweise ein verbessertes Einparken zu erlauben oder grundsätzlich die Unfallgefahr zu verringern. Grundsätzlich können die Ultraschallsensoren somit einer Umfeldbeobachtung bezüglich des Fahrzeugs dienen.
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Der Ultraschallsensor weist ein Gehäuse mit einem Gehäusegrundkörper auf. An einer Vorderseite des Gehäuses beziehungsweise des Gehäusegrundkörpers ist eine Sende- und Empfangsmembran zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen angeordnet. Das soll insbesondere bedeuten, dass die Sende- und Empfangsmembran Teil des Gehäuses, wie insbesondere des Gehäusegrundkörpers, sein kann, oder zumindest teilweise an dem Gehäuse beziehungsweise dem Gehäusegrundkörper positioniert sein kann beispielsweise derart, dass die Sende- und Empfangsmembran mit einer aktiven Oberfläche zumindest teilweise freiliegt. Dabei kann die Membran einen Topfbereich mit einem Bodenbereich aufweisen, wobei der Bodenbereich etwa durch ein Piezoelement zu Schwingungen angeregt werden kann beziehungsweise reflektierte Schwingungen aufnehmen kann. Der Bodenbereich der Membran ist dabei vorderseitig ausgerichtet beziehungsweise der Bodenbereich definiert die Vorderseite des Gehäuses beziehungsweise des Gehäusegrundkörpers und damit des Ultraschallsensors.
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Der Gehäusegrundkörper weist ferner eine Gehäuseöffnung auf. Die Gehäuseöffnung kann beispielsweise dazu dienen, bei einer Herstellung beziehungsweise bei einer Montage des Ultraschallsensors elektronische Bauteile in das Gehäuse wie etwa in den Gehäusegrundkörper einbringen zu können. Beispielsweise kann die Gehäuseöffnung rückseitig angeordnet sein und damit etwa an einer der Membran beziehungsweise dem Membranboden entgegengesetzt angeordneten Seite des Gehäuses beziehungsweise des Gehäusegrundkörpers.
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Es ist ferner vorgesehen, dass das Gehäuse neben dem Gehäusegrundkörper einen Gehäusedeckel aufweist. Der Gehäusedeckel dient dazu, die insbesondere rückseitig angeordnete Gehäuseöffnung zu verschließen. Der Gehäusedeckel ist insbesondere dazu ausgestaltet, die Gehäuseöffnung vollständig zu verschließen und beispielsweise vollständig abzudecken. Dabei sollte der Gehäusedeckel vorteilhaft einen derartigen Verschluss zumindest an der entsprechenden Gehäuseöffnung sicherstellen, dass der Innenraum des Gehäusegrundkörpers sicher vor äußeren Einflüssen geschützt ist, wie etwa vor Schmutz, Staub, Feuchtigkeit und/etwa Spritzwasser.
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Bei einem hier beschriebenen Ultraschallsensor ist es ferner vorgesehen, dass der Gehäusedeckel den Gehäusegrundkörper an der Gehäuseöffnung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umgreift und an der Außenseite des Gehäusegrundkörpers anliegt.
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Insbesondere diese Ausgestaltung des kann gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik signifikante Vorteile bieten.
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Denn insbesondere derartige Gehäusestrukturen wie sie für einen Ultraschallsensor hier beschrieben sind, aufweisend einen Gehäusegrundkörper und einen Gehäusedeckel, wobei der Gehäusedeckel den Gehäusegrundkörper an der Gehäuseöffnung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umgreift und an der Außenseite des Gehäusegrundkörpers anliegt, lassen sich meist einfach und kostengünstig herstellen. Dadurch kann auch ein Ultraschallsensor aufweisend eine derartige Gehäusestruktur einfach und kostengünstig herstellbar sein.
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Dies kann beispielweise problemlos realisierbar sein unter Verwendung von Spritzgussverfahren oder anderen Verfahren, bei welchen Strukturen exakt und definiert ausbildbar sind. Diesbezüglich kann der Herstellungsaufwand und dadurch die Herstellungskosten reduziert werden.
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Somit kann es bevorzugt sein, dass der Gehäusedeckel und der Gehäusegrundkörper aus einem Kunststoff geformt sind. Insbesondere können wenigstens der Gehäusedeckel und der Gehäusegrundkörper zumindest im Bereich der Kontaktflächen aus einem Kunststoff gefertigt sein. Beispielsweise können der Gehäusedeckel und/oder der Gehäusegrundkörper vollständig aus einem Kunststoff ausgestaltet sein. In dieser Ausgestaltung kann wiederum eine besonders einfache Herstellung ermöglicht werden. Dazu kann beispielsweise ein Spritzgussverfahren verwendet werden, wie dies vorstehend angedeutet ist. Dadurch kann eine definierte Struktur und ferner definierte Kontaktflächen von Gehäusedeckel und Gehäusegrundkörper ermöglicht werden, was eine besonders gute Dichtheit und Stabilität ermöglichen kann. Wenn zusätzlich ein Dichtelement verwendet werden soll, wie dies nachstehend beschrieben ist, dann kann auch dieses sehr definiert angeordnet werden. Dazu kann das Dichtelement beispielsweise angespritzt werden, oder kann ein Zweikomponenten-Spritzguss verwendet werden.
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Als geeigneter Kunststoff für den Gehäusegrundkörper und den Gehäusedeckel hat sich etwa PA6GF30 erwiesen. Dieser Kunststoff ist etwa ein Polyamid 6-Kunststoff mit einem Glasfaseranteil von 30Gew.-% bezogen auf das Gesamtmaterial. Ein geeignetes Material für das Dichtelement ist beispielsweise EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) oder Butylkautschuk.
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Weiterhin kann es bei dem hier beschriebenen Ultraschallsensor von Vorteil sein, dass das Verschließen des Gehäuses beziehungsweise der Gehäuseöffnung besonders einfach möglich sein kann, ohne dass weitere aufwändige Prozessschritte notwendig sind. Insbesondere kann auf aufwändige Fügeschritte, wie beispielsweise einen Schweißprozess oder andere Fügeprozesse verzichtet werden. Dadurch kann auch auf eine aufwändige Prozessperipherie verzichtet werden, was die Prozessökonomie verbessern kann. Ferner kann auch die Dauer eines Fixierens des Gehäusedeckels reduziert werden, was bezüglich des Herstellungsverfahrens weiter vorteilhaft sein kann.
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Beispielsweise kann der Gehäusedeckel auf einfache Weise auf den Gehäusegrundkörper aufgesteckt werden, ohne dass weitere Fügeschritte notwendig sind, auch wenn diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht ausgeschlossen sind.
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Dabei kann dadurch, dass der Gehäusedeckel den Gehäusegrundkörper an der Gehäuseöffnung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, umgreift und an der Außenseite des Gehäusegrundkörpers anliegt, also unmittelbar oder unter Verwendung beispielsweise einer Zwischenschicht, eine besonders einfache und stabile Fixierung des Gehäusedeckels an dem Gehäusegrundkörperermöglicht werden.
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Beispielsweise können in geeigneter Weise Fixiermittel zum Fixieren des Gehäusedeckels an dem Gehäusegrundkörper vorgesehen sein. Diese können insbesondere aufgrund der Ausgestaltung von Gehäusegrundkörper und Gehäusedeckel besonders einfach ausgestaltet und problemlos angeordnet werden.
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Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Gehäusedeckel an dem Gehäusegrundkörper verrastet ist. Insbesondere kann durch eine Rastverbindung ein besonders sicherer Halt an einer definierten Position ermöglicht werden. Bezüglich der Rastverbindung kann diese beispielsweise ausgebildet sein, indem der Gehäusedeckel einen Rasthaken aufweist, der mit einer Rastausnehmung beziehungsweise einem Hinterschnitt des Gehäusegrundkörpers wechselwirken kann, oder umgekehrt. Dies kann eine besonders einfache Raststruktur ermöglichen, bei der ein Rasthaken beziehungsweise eine Rastausnehmung ausreichen kann, um eine sichere Fixierung des Gehäusedeckels zu ermöglichen.
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Durch das Vorsehen eines weiteren Fixiermittels, wie etwa einer Rastverbindung, kann dabei eine Rotation des Gehäusedeckels um die Achse der Gehäuseöffnung verhindert werden, was weiter einen sicheren Halt des Gehäusedeckels ermöglicht.
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Besonders bevorzugt kann es jedoch vorgesehen sein, dass der Gehäusedeckel ohne das Vorsehen zusätzlicher Fixiermittel an dem Gehäusegrundkörper fixiert ist.
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Diesbezüglich kann es vorgesehen sein, dass der Gehäusedeckel an dem Gehäusegrundkörper formschlüssig fixiert ist. Diese Ausgestaltung kann einen besonders einfachen Aufbau der Gehäusebauteile ermöglichen, so dass die Erfindung insbesondere in dieser Ausgestaltung besonders leicht ausbildbar und ferner problemlos in bestehende Systeme integrierbar sein kann.
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Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass der Gehäusegrundkörper benachbart zu der Gehäuseöffnung einen verändernden Durchmesser derart aufweist, dass der Durchmesser zu der Gehäuseöffnung verlaufend zunimmt. In dieser Ausgestaltung kann der Gehäusedeckel den Gehäusegrundkörper an einem so gebildeten Hinterschnitt derart hintergreifen, dass der die Gehäuseöffnung umgebende Bereich des Gehäusegrundkörpers den Gehäusedeckel durch einen Formschluss fixiert.
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Der Gehäusedeckel kann dann beispielsweise an dem Gehäusegrundkörper fixiert sein, indem der Gehäusedeckel an dem Gehäusegrundkörper beziehungsweise Hinterschnitt verstemmt oder verprägt ist. Insbesondere dadurch lassen sich vergleichsweise aufwändige Verfahrensschritte, wie etwa ein Vergießen oder aufwändige Fügeprozesse, die etwa auf Hitzeeinwirkung basieren können, wie etwa Schweißen, beispielsweise Reib-, Ultraschall- oder Laser, verhindern.
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Zur Bereitstellung eines derart geeigneten Gehäusedeckels kann es ferner vorgesehen sein, dass der Gehäusedeckel ein biegbares Stanzbauteil ist, also etwa aus einem Blech oder anderem Rohkörper herausgestanzt ist. Somit kann es bevorzugt sein, wenn der Gehäusedeckel ein Stanzbauteil oder ein Biegebauteil ist.
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Insbesondere durch die vorstehenden Ausführungen aber auch grundsätzlich lässt es sich bei einem hier beschriebenen Ultraschallsensor somit ermöglichen, dass Fehlerquellen bezüglich der Positionierung des Gehäusedeckels minimiert beziehungsweise ausgeschlossen werden können. Dadurch kann ein sicheres Verschließen der Gehäuseöffnung ermöglicht werden, was eine Beeinflussung der in dem Gehäuse befindlichen Komponenten durch äußere Einflüsse durch die Gehäuseöffnung weiter reduzieren kann. Somit können Beschädigungen beziehungsweise ein fehlerhaftes Arbeiten der in dem Gehäuse befindlichen Komponenten reduziert werden, was ein sicheres und langzeitstabiles Arbeiten dieser Komponenten und damit des Ultraschallsensors weiter verbessern kann. Bei einem Einbau in einem Fahrzeug, beispielsweise, kann so eine Unfallgefahr besonders gering gehalten werden.
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Darüber hinaus lassen sich durch einen hier beschriebenen Ultraschallsensor signifikante Einsparungen bezüglich des Gewichts des Gehäuses und damit des gesamten Ultraschallsensors ermöglichen.
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Es kann ferner bevorzugt sein, dass der Gehäusedeckel eine Metallschicht aufweist, die mit einem Schaltungsträger über ein Kontaktelement verbunden ist. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung lässt sich eine elektromagnetische Abschirmung des Ultraschallsensors auf einfache Weise verbessern, was einen besonders störungsfreien Betrieb ermöglicht und somit die Messgenauigkeit verbessern kann. Der Schaltungsträger kann dabei etwa Teil des Ultraschallsensors sein und etwa elektrische Komponenten tragen.
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Beispielsweise kann das Kontaktelement als steifer Kontaktstift oder als elastische Kontaktfeder ausgestaltet sein. Durch einen Kontaktstift lässt sich ein besonders definierter Kontakt ausbilden, wohingegen eine Kontaktfeder besonders störungsfrei arbeiten kann.
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Weiter bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die Metallschicht als Blech oder Folie ausgestaltet ist, was eine besonders effektive Abschirmung und eine problemlose Positionierung ermöglichen kann. Bezüglich des Materials der Metallschicht kann es vorgesehen sein, dass diese aus Aluminium ausgestaltet ist. Dies kann ebenfalls eine effektive Abschirmung in Kombination mit einem geringen Gewicht kombinieren.
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Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass in einem an dem Gehäusegrundkörper fixierten Zustand des Gehäusedeckels benachbart zu einer Kontaktfläche des Gehäusedeckels und benachbart zu einer Kontaktfläche des Gehäusegrundkörpers zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäusegrundkörper ein Dichtelement angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung kann somit ein gegebenenfalls vorliegender Spalt zwischen Gehäusegrundkörper und Gehäusedeckel durch das Dichtelement abgedichtet werden. Dadurch kann auch bei Fertigungstoleranzen der Kontaktflächen von Gehäusegrundkörper und Gehäusedeckel eine hohe Dichtheit sichergestellt werden. So kann somit eine negative Beeinflussung von in dem Gehäuse befindlichen Komponenten durch äußere Bedingungen, wie etwa Schmutz oder Feuchtigkeit, noch sicherer verhindert werden. Darüber hinaus kann insbesondere in dieser Ausgestaltung auf einen Fügeprozess des Umfangs des Gehäusedeckels verzichtet werden, da etwaige Undichtigkeiten durch das Dichtelement verhindert werden. Dadurch kann die Montage des Gehäuses erleichtert werden.
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Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass der den Gehäusegrundkörper an der Gehäuseöffnung zumindest teilweise umgreifende Bereich des Gehäusedeckels mit einer Vorspannung gegen den Gehäusegrundkörper presst. In dieser Ausgestaltung kann die Fixierung des Gehäusedeckels an dem Gehäusegrundkörper einzig oder zusätzlich durch einen Kraftschluss erfolgen, so dass insbesondere in Kombination mit anderen Fixierungen, wie etwa zusätzlichen Fixiermitteln oder einem Formschluss eine besonders sichere Fixierung ermöglicht werden kann. Darüber hinaus kann insbesondere dann, wenn der Gehäusedeckel den Gehäusegrundkörper vollständig umgreift und an dem gesamten Umfang des Gehäusegrundkörpers anliegt, ein besonders effektiver Dichteffekt ermöglicht werden, da der Gehäusedeckel sicher an dem Gehäusegrundkörper anliegt. In dieser Ausgestaltung kann somit zusätzlich zu einem Dichtelement ein Dichteffekt weiter verbessert werden oder kann insbesondere in dieser Ausgestaltung auf ein zusätzliches Dichtelement verzichtet werden.
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Mit Bezug auf weitere Merkmale beziehungsweise Vorteile des Ultraschallsensors wird auf die Beschreibung des Fahrerassistenzsystems und des Fahrzeugs verwiesen und umgekehrt.
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Die hier beschriebene Erfindung betrifft neben dem vorbeschriebenen Ultraschallsensor weiterhin ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, aufweisend einen Ultraschallsensor und eine Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der von dem Ultraschallsensor gelieferten Daten, wobei der Ultraschallsensor wie vorstehend definiert ausgebildet ist.
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Unter einem Fahrerassistenzsystem kann dabei in an sich bekannter Weise eine elektronische Zusatzeinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, verstanden werden, die zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen dienen kann. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte im Vordergrund. Im vorliegenden Fall soll das Fahrerassistenzsystem insbesondere einer verbesserten Kollisionsverhinderung beziehungsweise einer Kollisionswarnung dienen, die etwa bei einem Einparken oder Ausparken zum Tragen kommen kann. Dabei kann das Fahrassistenzsystem durch den Ultraschallsensor, beziehungsweise durch die Ultraschallsensoren, eine Beobachtung des Umfelds des Fahrzeugs ermöglichen, und so vor einer Kollision mit anderen Fahrzeugen, Gegenständen oder Personen warnen.
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Das Fahrerassistenzsystem umfasst dabei zumindest einen Ultraschallsensor, also einen oder eine Mehrzahl an Ultraschallsensoren, und ferner eine Verarbeitungseinheit und gegebenenfalls eine Steuereinrichtung, die Teil der Verarbeitungseinheit sein kann. Die Verarbeitungseinheit kann die von dem Ultraschallsensor oder den Ultraschallsensoren gelieferten Daten empfangen und auswerten, so dass die Daten beispielsweise in Abstände zu Hindernissen umgewandelt werden. Somit kann das Fahrerassistenzsystem insbesondere eine Einparkhilfe sein. Von der Verarbeitungseinheit können die dort erzeugten Daten ferner an eine Informationseinheit, wie etwa einen Tongeber und/oder eine optische Anzeige, die ebenfalls Teil der Verarbeitungseinheit sein kann, weitergeleitet werden. So kann das Fahrerassistenzsystem durch den Ultraschallsensor beziehungsweise die Ultraschallsensoren beispielsweise Abstandsinformationen oder andere Umfeldinformationen an einen Fahrer eines Fahrzeugs weiterleiten und so Kollisionen verhindern oder die Gefahr des Auftretens von Kollisionen zumindest deutlich reduzieren. Ferner kann das Fahrerassistenzsystem etwa durch die Steuereinheit Steuereingriffe initiieren, um so beispielsweise ein autonomes Fahren, beispielsweise autonomes Einparken, erlauben zu können.
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Durch das Vorsehen eines vorbeschriebenen Ultraschallsensors kann dabei ein sicherer und langzeitstabiler Betrieb und ferner eine einfache Herstellbarkeit ermöglicht werden.
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Mit Bezug auf weitere Merkmale beziehungsweise Vorteile des Fahrerassistenzsystems wird auf die Beschreibung des Ultraschallsensors und des Fahrzeugs verwiesen und umgekehrt.
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Die hier beschriebene Erfindung betrifft neben dem vorbeschriebenen Ultraschallsensor und neben dem vorbeschriebenen Fahrerassistenzsystem weiterhin ein Fahrzeug, wie insbesondere ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens eines von einem wie vorstehend definiert ausgebildeten Ultraschallsensor und einem wie vorstehend definiert ausgebildeten Fahrerassistenzsystem.
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Ein derartiges Fahrzeug weist einen oder eine Mehrzahl an Ultraschallsensoren auf, die etwa Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems sein können. Insbesondere können die Ultraschallsensoren in einer Stoßstange des Fahrzeugs angeordnet sein und derart positioniert sein, dass eine möglichst großflächige Umfeldbeobachtung möglich ist. Das Fahrerassistenzsystem kann dabei durch die Daten des Ultraschallsensors beziehungsweise der Ultraschallsensoren Warnungen ausgeben oder in das Fahrgeschehen eingreifen und/oder autonomes Fahren ermöglichen oder verbessern.
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Durch das Vorsehen eines Fahrzeugs mit einem vorbeschriebenen Ultraschallsensor beziehungsweise mit einem Fahrerassistenzsystems kann dabei ein sicherer und langzeitstabiler Betrieb des Ultraschallsensors beziehungsweise des Fahrerassistenzsystems und ferner eine einfache Herstellbarkeit derselben ermöglicht werden.
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Mit Bezug auf weitere Merkmale beziehungsweise Vorteile des Fahrzeugs wird auf die Beschreibung des Ultraschallsensors und des Fahrerassistenzsystems verwiesen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
- 1 ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit mehreren Ultraschallsensoren aufweist;
- 2 eine Seitenansicht mit teilweise geschnittener Darstellung einer Ausgestaltung eines Ultraschallsensors;
- 3 eine Seitenansicht eines Teils eines Gehäusegrundkörpers für den Ultraschallsensor aus 2;
- 4 eine Schnittansicht eines Teils des Ultraschallsensors aus 2; und
- 5 eine Schnittansicht eines weiteren Teils des Ultraschallsensors aus 2.
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1 zeigt ein Fahrzeug 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Fahrzeug 10 ist in dem vorliegenden Fall als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 12. Das Fahrerassistenzsystem 12 umfasst wiederum eine Verarbeitungseinheit 14, die gegebenenfalls eine Steuereinrichtung, welche beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU - Electronic Control Unit) des Fahrzeugs 10 gebildet sein kann, umfassen kann. Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem 12 zumindest einen Ultraschallsensor 16.
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Vorliegend umfasst das Fahrerassistenzsystem 12 acht Ultraschallsensoren 16, die verteilt an dem Fahrzeug 10 angeordnet sind. Dabei sind vier Ultraschallsensoren 16 an einem Frontbereich 18 des Fahrzeugs 10 und vier Ultraschallsensoren 16 an einem Heckbereich 20 des Fahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 16 sind dazu ausgebildet, zumindest ein Objekt 22 in einem Umgebungsbereich 24 des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Die Ultraschallsensoren 16 dienen insbesondere dazu, eine relative Lage zwischen dem Objekt 22 und dem Fahrzeug 10 zu bestimmen. Die Ultraschallsensoren 16 können beispielsweise an entsprechenden Durchgangsöffnungen in den Stoßfängern des Fahrzeugs 10 angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 16 verdeckt hinter den Stoßfängern angeordnet sind.
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Die Verarbeitungseinheit 14 kann somit die Daten der Ultraschallsensoren 16 verarbeiten und etwa in entsprechende Abstandswerte umwandeln. Eine Steuereinheit kann ferner basierend auf diesen Daten Steuerbefehle ausgeben oder initiieren. Somit ist das Fahrerassistenzsystem 12 des Fahrzeugs 10 insbesondere als Parkassistent ausgebildet.
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In 2 ist in einer schematischen und teilweise geschnittenen Seitenansicht ein Ultraschallsensor 16 gezeigt, welcher an dem Fahrzeug 10 angeordnet ist.
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Der Ultraschallsensor 16 umfasst eine topfförmige Membran 26 beziehungsweise ein entsprechendes Gehäuse 28. Das Gehäuse 28 weist einen Gehäusegrundkörper 30 auf, wobei dieser mit der topfförmigen Membran 26 beispielsweise einstückig ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann der Gehäusegrundkörper 30 mit der Membran 26 aus einem metallischen Material, beispielsweise Aluminium, ausgebildet sein. Alternativ kann die topfförmige Membran 26 in dem Gehäuse 28 beziehungsweise dem Gehäusegrundkörper 30 angeordnet sein und aus einem anderen Material ausgestaltet sein, als das Gehäuse 28 beziehungsweise der Gehäusegrundkörper 30. Beispielsweise kann der Gehäusegrundkörper 30 aus einem Kunststoff ausgestaltet sein, wohingegen die Membran 26 aus einem Metall, wie etwa aus Aluminium ausgestaltet sein kann.
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In einem Hohlraum 34, der durch die topfförmige Membran 26 beziehungsweise den Gehäusegrundkörper 30 gebildet ist, ist ein nicht dargestelltes Wandlerelement, beispielsweise ein Piezoelement angeordnet. Dies ist insbesondere an einer Innenseite eines Bodens 32 der topfförmigen Membran 26 angebracht, beispielsweise angeklebt. Das Wandlerelement, wie etwa das Piezoelement, kann dazu dienen und ausgestaltet sein, die topfförmige Membran 26, und dabei insbesondere den Boden 32 der Membran 26, in Schwingung zum Aussenden von Ultraschallwellen zu versetzen. Weiterhin kann das Piezoelement durch die Membran 26 aufgenommene reflektierte Schallwellen aufnehmen beziehungsweise als elektrisch Impulse weiterleiten, wie dies für Wandlerelemente von Ultraschallsensoren 16 grundsätzlich bekannt ist. Das Piezoelement kann dabei mit einem Schaltungsträger 36 verbunden sein, der wiederum mit einem Massekontakt 38 verbunden sein kann. Dies kann insbesondere dazu dienen, eine verbesserte elektromagnetische Abschirmung zu erreichen, was den Betrieb des Ultraschallsensors 16 verbessern kann.
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Bezüglich einer elektromagnetischen Abschirmung kann es unabhängig der spezifischen Ausgestaltung ferner vorgesehen sein, dass ein Gehäusedeckel 42, wie dieser nachstehend detaillierter beschrieben ist, eine Metallschicht 44 aufweist, die mit dem Schaltungsträger 36 über ein Kontaktelement 46, wie einen Kontaktstift 48 oder eine Kontaktfeder 50, verbunden ist. Dabei zeigt 5 eine Ausgestaltung mit einem Kontaktstift 48 und einer Kontaktfeder 50, wobei eines von dem Kontaktstift 48 und der Kontaktfeder 50 ausreichend sein kann. Die Metallschicht 44 weist einen metallischen Bestandteil auf, oder ist als metallische Beschichtung etwa aus Aluminium ausgestaltet.
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Es ist ferner vorgesehen, dass die Membran 26 als Sende- und Empfangsmembran an einem vorderen Ende des Ultraschallsensors 16 angeordnet ist, beziehungsweise die Vorderseite des Ultraschallsensors 16 definiert.
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Es ist ferner gezeigt, dass das Gehäuse 28, beziehungsweise der Gehäusegrundkörper 30, eine insbesondere rückseitig angeordnete Gehäuseöffnung 40 aufweist. Die Gehäuseöffnung 40 kann beispielsweise dazu dienen, elektrische Komponenten nach dem Anordnen der Membran 26, insoweit sie ein von dem Gehäuse 28 beziehungsweise Gehäusegrundkörper 30 getrenntes Bauteil ist, oder auch grundsätzlich in das Gehäuse 28 einbringen zu können. Zum Verschließen der Gehäuseöffnung 40 weist das Gehäuse 28 ferner den Gehäusedeckel 42 auf. Beispielsweise kann das Gehäuse 28 grundsätzlich aus dem Gehäusegrundkörper 30, dem Gehäusedeckel 42 und gegebenenfalls der Membran 26 bestehen. Ferner kann als Bestandteil des Gehäusegrundkörpers 30 ein Anschluss 41 vorgesehen sein, der zum elektrischen Anschließen des Ultraschallsensors 16, etwa an die Verarbeitungseinheit 14, geeignet ist.
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Der Gehäusedeckel 42 ist derart an der Gehäuseöffnung 40 anordbar, dass der Gehäusedeckel 42 die Gehäuseöffnung 40 insbesondere vollständig verschließen kann.
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Dies ist in größerem Detail in der 3 gezeigt. Diesbezüglich ist in der 3 der Bereich des Gehäusegrundkörpers 30 gezeigt, der benachbart zu der Gehäuseöffnung 40 angeordnet ist. Insbesondere ist eine Wandung 52 des Gehäusegrundkörpers 30 gezeigt, in der die Gehäuseöffnung 40 angeordnet ist. Dabei ist es ferner vorgesehen, dass der Gehäusegrundkörper 30 an der Gehäuseöffnung 40 einen verändernden Durchmesser derart aufweist, dass der Durchmesser zu der Gehäuseöffnung 40 verlaufend zunimmt. In anderen Worten Weist der Gehäusegrundkörper 30 einen Endbereich 54 auf, der einen größeren Durchmesser aufweist, als ein weiter von der Gehäuseöffnung 40 beabstandeter Bereich, welcher beabstandete Bereich somit einen Hinterschnitt 56 ausbildet. An dem Hinterschnitt 56 kann der Gehäusedeckel 42 formschlüssig fixiert sein. Dies ist in größerem Detail in der 4 gezeigt.
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In der 4 der Endbereich 54 des Gehäusegrundkörpers 30 gezeigt. Insbesondere ist dabei die durch den Gehäusedeckel 42 verschlossene Gehäuseöffnung 40 gezeigt. Dabei zeigt 4 insbesondere, dass der Gehäusedeckel 42 den Gehäusegrundkörper 30 benachbart zu der Gehäuseöffnung 40 umgreift und an der Außenseite 31 des Gehäusegrundkörpers 30 anliegt mit einem Bereich 58. Es ist ferner im Detail der Hinterschnitt 56 zum formschlüssigen Fixieren des Gehäusedeckels 42 gezeigt. Der Gehäusedeckel 42 kann etwa derart mit dem Bereich 58 verpresst oder verstemmt sein, dass der Bereich den Endbereich 54 hintergreift und an dem Gesamtumfang der Außenseite des Gehäusegrundkörpers 30 anliegt. Insbesondere kann der Gehäusedeckel 42 ein Stanzbauteil sein, dass für seine endgültige die Gehäuseöffnung verschließende Form verbogen oder verstemmt oder verprägt ist. Dadurch ist ein Formschluss vorgesehen, der den Gehäusedeckel 42 sicher an dem Gehäusegrundkörper 30 fixiert.
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Bezüglich eines Dichteffekts zeigt 4 ferner, dass in einem an dem Gehäusegrundkörper 30 fixierten Zustand des Gehäusedeckels 42 benachbart zu einer Kontaktfläche 60 des Gehäusedeckels 42 und benachbart zu der Kontaktfläche 62 des Gehäusegrundkörpers 30 zwischen dem Gehäusedeckel 42 und dem Gehäusegrundkörper 30 ein Dichtelement 64 angeordnet ist. Dieses Dichtelement 64 kann einen gegebenenfalls vorhandenen Spalt zwischen dem Gehäusedeckel 42 und dem Gehäusegrundkörper 30 besonders effektiv abdichten.
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Beispielsweise kann im Rahmen eines Spritzgießprozesses das Dichtelement 64 an den Gehäusedeckel 42 angespritzt werden oder etwa in einem Zweikomponenten-Spritzguss ausgeformt werden. Insbesondere kann das Dichtelement 64 aus einem Butylkautschuk ausgebildet sein und etwa als Dichtscheibe ausgebildet sein, die einen Durchmesser aufweist, der größer ist, als der Durchmesser der Gehäuseöffnung 40. Bezüglich der vorbeschriebenen elektromagnetischen Abschirmung kann es vorgesehen sein, dass die metallische Schicht 44, etwa als Aluminiumbeschichtung, an dem Dichtelement 46 des Gehäusedeckels 42 angeordnet ist.
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Hierzu kann es besonders bevorzugt sein, dass der Gehäusedeckel 42 und der Gehäusegrundkörper 30 zumindest im Bereich der Kontaktflächen 60, 62 aus einem Kunststoff geformt sind. Als geeigneter Kunststoff für den Gehäusegrundkörper 30 und den Gehäusedeckel 42 hat sich etwa PA6GF30 erwiesen. Dieser Kunststoff ist etwa ein Polyamid 6-Kunststoff mit einem Glasfaseranteil von 30Gew.-% bezogen auf das Gesamtmaterial. Ein geeignetes Material für das Dichtelement 64 ist beispielsweise EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) oder Butylkautschuk.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass der den Gehäusegrundkörper 30 an der Gehäuseöffnung 40 zumindest teilweise umgreifende Bereich 58 des Gehäusedeckels 42 mit einer Vorspannung gegen den Gehäusegrundkörper 30 presst. Dadurch kann ein Kraftschluss zwischen Gehäusegrundkörper 30 und Gehäusedeckel 42 ausgebildet werden, so dass eine besonders sichere Fixierung ermöglicht werden kann. Darüber hinaus kann insbesondere dann, wenn der Gehäusedeckel 42 den Gehäusegrundkörper 40 vollständig umgreift und an dem gesamten Umfang des Gehäusegrundkörpers 30 anliegt, ein besonders effektiver Dichteffekt ermöglicht werden, da der Gehäusedeckel 42 sicher an dem Gehäusegrundkörper 30 anliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Fahrerassistenzsystem
- 14
- Verarbeitungseinheit
- 16
- Ultraschallsensor
- 18
- Frontbereich
- 20
- Heckbereich
- 22
- Objekt
- 24
- Umgebungsbereich
- 26
- Membran
- 28
- Gehäuse
- 30
- Gehäusegrundkörper
- 31
- Außenseite
- 32
- Boden
- 34
- Hohlraum
- 36
- Schaltungsträger
- 38
- Massekontakt
- 40
- Gehäuseöffnung
- 41
- Anschluss
- 42
- Gehäusedeckel
- 44
- Metallschicht
- 46
- Kontaktelement
- 48
- Kontaktstift
- 50
- Kontaktfeder
- 52
- Wandung
- 54
- Endbereich
- 56
- Hinterschnitt
- 58
- Bereich
- 60
- Kontaktfläche
- 62
- Kontaktfläche
- 64
- Dichtelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- AU 2004200555 B2 [0003]
- DE 10310454 B4 [0004]
- DE 102013211409 A1 [0005]
- DE 102010024205 A1 [0006]
- DE 102015208561 B4 [0007]
- DE 102006007710 A1 [0008]
- DE 102010034260 A1 [0008]
- EP 1350242 B1 [0009]
- DE 102013022061 A1 [0010]
- DE 102015113994 A1 [0011]
