DE10201990A1

DE10201990A1 - Sensoreinheit

Info

Publication number: DE10201990A1
Application number: DE10201990A
Authority: DE
Inventors: Oliver Eidel; Heinrich Gotzig
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit, insbesondere Ultraschallsensoreinheit zur Anordnung am/im Oberflächenbereich eines Fahrzeuges und vorzugsweise an/in einem Stoßfänger eines Fahrzeuges, mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse angeordneten Sensorelektronik und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Signalwandler, der eine Signale aussendende bzw. empfangende Wandleroberfläche aufweist. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Sensorelektronik oder wenigstens ein Abschnitt der Sensorelektronik einen Abstand (B) zur Wandleroberfläche aufweist, der kleiner ist als die sich in Längsrichtung des Signalwandlers erstreckende Höhe des Signalwandlers, so dass die Sensorelektronik wenigstens abschnittsweise seitlich versetzt neben dem Signalwandler angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit, insbesondere eine Ultraschallsensoreinheit zur Anordnung am/im Oberflächenbereich eines Fahrzeuges und vorzugsweise an/in einem Stoßfänger eines Fahrzeuges, mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse angeordneten Sensorelektronik und mit einem in dem Gehäuse angeordneten Signalwandler, der eine Signale aussendende bzw. empfangende Wandleroberfläche aufweist. Derartige Sensoreinheiten sind in vielfältiger Art und Weise bekannt. Sie sind Teil eines Nahbereichserkennungssystems bzw. eines Einparkhilfesystems für Fahrzeuge. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Ultraschallsensoreinheiten, die regelmäßig einen topfförmigen Signalwandler mit einer schwingungsfähigen Wandleroberfläche aufweisen, sondern umfasst auch andere Sensoreinheiten, wie beispielsweise optische (Reflexions-Lichttaster, Lasersensoren, Infrarotsensoren), kapazitive und induktive Nährungssensoren.

Bei den bekannten Sensoreinheiten ist die Sensorelektronik entlang der Längsachse des Signalwandlers hinter dem Signalwandler innerhalb des Gehäuses angeordnet. Derartige Sensoreinheiten benötigen in Richtung der Längsachse des Signalwandlers entsprechend viel Bauraum. Der Signalwandler einer solchen Sensoreinheit durchgreift den Oberflächen- bzw. Stoßfängerbereich des Fahrzeuges, so dass die Wandleroberfläche Signale in den Nahbereich des Fahrzeuges senden bzw. empfangen kann. Das eigentliche Gehäuse der Sensoreinheit ist von der Außenseite des Fahrzeuges regelmäßig nicht sichtbar, da es von dem entsprechenden Oberflächen- bzw. Stoßfängerbereich abgedeckt ist. Die Sensoreinheit befindet sich im verbauten Zustand in einem Bauraum, der regelmäßig als Knautschzone bereitgestellt wird. Das Vorhandensein von Sensoreinheiten innerhalb dem Knautschzonenbereich kann sich nachteilig auf das Crashverhalten des Fahrzeuges auswirken.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Sensoreinheit dahingehend zu verbessern, dass das Crashverhalten des Fahrzeuges bzw. des entsprechenden Stoßfängers durch die Anordnung der Sensoreinheiten möglichst nicht nachteilig beeinflusst wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Sensoreinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sensorelektronik oder wenigstens ein Abschnitt der Sensorelektronik einen Abstand zur Wandleroberfläche aufweist, der kleiner ist als die sich in Längsrichtung des Signalwandlers erstreckende Höhe des Signalwandlers, so dass die Sensorelektronik wenigstens abschnittsweise seitlich versetzt neben dem Signalwandler angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Sensoreinheit in Längsrichtung des Signalwandlers, die in der Regel der Hauptsende- und Empfangsrichtung des Signalwandlers entspricht, flach baut, da die Sensorelektronik nicht in Längsrichtung des Signalwandlers hinter dem Signalwandler, sondern wenigstens abschnittsweise seitlich versetzt neben dem Signalwandler angeordnet ist. Je nach Einbaulage der Sensoreinheit kann die Sensorelektronik seitlich versetzt oberhalb, unterhalb, rechts oder links neben dem Signalwandler angeordnet sein. Aufgrund der erfindungsgemäß flach bauenden Sensoreinheit wird das Crashverhalten bzw. das Deformationsverhalten des Bereichs des Fahrzeuges, an dem die Sensoreinheit angeordnet ist, nur geringfügig beeinflusst. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Hauptdeformationsrichtung des Oberflächenbereichs des Fahrzeuges bzw. des Stoßfängers regelmäßig in Richtung der Längsrichtung des Signalwandlers verläuft.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand der Sensorelektronik zur Wandleroberfläche geringfügig größer oder gleich der Wandstärke des Gehäuses der Sensoreinheit und der Dicke des Oberflächen- bzw. Stoßfängerbereichs des Fahrzeuges. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Sensoreinheit relativ nahe an der inneren Oberfläche des Oberflächen- bzw. Stoßfängerbereichs des Fahrzeuges verbaubar ist.

Eine vorteilhafte Sensoreinheit ergibt sich dann, wenn die Sensorelektronik oder wenigstens ein Abschnitt der Sensorelektronik einen Abstand zur Längsachse des Signalwandlers aufweist, der größer ist als die sich von der Längsachse in radialer Richtung erstreckende Ausdehnung des Signalwandlers. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Sensorelektronik bzw. Abschnitte der Sensorelektronik bauraumsparend seitlich versetzt neben dem Signalwandler angeordnet sind.

Vorteilhafterweise umfasst die Sensorelektronik eine Sensorplatine auf der elektrische/elektronische Bauteile angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die gesamte Sensorelektronik als selbstständig handzuhabende Baugruppe vorliegt, die separat vormontiert und auf einfache Art und Weise in der Sensoreinheit verbaut werden kann.

Dabei ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung, wenn die Längsachse des Signalwandlers die Ebene der Sensorplatine unter einem Schnittwinkel schneidet, der im Bereich von 45° bis 90° und insbesondere im Bereich von 85° liegt.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass das Gehäuse einen den Signalwandler aufnehmenden Wandlerabschnitt und einen die Sensorelektronik aufweisenden Elektronikabschnitt aufweist, wobei die Längsachse des Wandlerabschnitts die Längsachse des Elektronikabschnitts unter einem Schnittwinkel schneidet, der im Bereich von 45° bis 90° und insbesondere im Bereich von 85° liegt. Eine derartige Ausgestaltung des Gehäuses lässt sich platzsparend an/in dem Oberflächen- bzw. Stoßfängerbereich des Fahrzeuges anordnen.

Vorteilhafterweise ist der Schnittwinkel zwischen der Längsachse des Signalwandlers und der Ebene der Sensorplatine bzw. der Längsachse des Wandlerabschnitts und der Längsachse des Elektronikabschnitts von der Geometrie des Oberflächenbereichs des Fahrzeuges bzw. des Stoßfängers abhängig ist. Dies hat den Vorteil, dass eine optimale Anpassung der Sensoreinheit an die geometrischen Verhältnisse des Oberflächen- bzw. Stoßfängerbereichs des Fahrzeuges erfolgt.

Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse einen Steckerabschnitt zur Aufnahme eines insbesondere lösbaren Steckerelements auf, das zur Verbindung der Sensorelektronik mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen ist. Vorteilhafterweise liegt die Längsachse des Steckerabschnitts in der Längsachse des Elektronikabschnitts oder die Längsachse des Steckerabschnitts verläuft parallel zu der Längsachse des Elektronikabschnitts. Auch hierdurch wird gewährleistet, dass die Sensoreinheit in Längsrichtung des Signalwandlers relativ flach baut.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Abschnitte des Gehäuses durch Gehäusestege voneinander getrennt sind. Dies hat den Vorteil, dass die einzelnen Baugruppen, nämlich Sensorelektronik und Signalwandler voneinander geschützt innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.

Vorzugsweise weist das Gehäuse einen Deckel auf, der insbesondere auf der der Wandleroberfläche abgewandten Seite angeordnet ist und sich über den Wandlerabschnitt und den Elektronikabschnitt des Gehäuses erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass die Sensorelektronik und der Signalwandler von der gleichen Richtung her in das Gehäuse eingesetzt werden kann. Ein derartiges Einsetzen kann insbesondere maschinell erfolgen. Nach dem Einsetzen wird das Gehäuse vorzugsweise ebenfalls maschinell mit dem Deckel verschlossen.

Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Kunststoff und ist als Spritzgussteil ausgebildet. Ein derartiges Gehäuse lässt sich in großer Stückzahl kostengünstig fertigen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit; und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Sensoreinheit gemäß Fig. 1.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Sensoreinheit 10 umfasst ein Gehäuse 12. Das Gehäuse sieht insgesamt drei Abschnitte vor, nämlich einen Steckerabschnitt 14, einen Elektronikabschnitt 16 und einen Wandlerabschnitt 18.
Der Wandlerabschnitt 18 ist zur Aufnahme eines topfförmigen Signalwandlers 20 vorgesehen, der eine schwingungsfähige, Signale aussendende bzw. empfangende Wandleroberfläche 22 aufweist. Der topfförmige Signalwandler 20, der eine kreisrunde Außenkontur aufweist, ist über ein schwingungsdämpfendes, ringförmiges Entkopplungsmedium 24 an dem Wandlerabschnitt 18 des Gehäuses 12 befestigt. An seiner der Wandleroberfläche 22 abgewandten Seite ist der Signalwandler 20 mittels einer Verschlussmasse 26 abgedichtet.
Im Elektronikabschnitt 16 des Gehäuses 12 ist eine Sensorelektronik 28 untergebracht. Die Sensorelektronik 28 umfasst eine Sensorplatine 30 sowie auf der Sensorplatine 30 angeordnete elektrische/elektronische Bauteile, die beispielhaft mit 32, 34 und 36 bezeichnet sind. Die Sensorelektronik 28 ist ferner über eine elektrische Leitung 38 mit dem Signalwandler 20 verbunden.
Die Sensorelektronik 28 bzw. die elektrischen Bauteile 34 und 36 weisen einen Abstand B zur Wandleroberfläche 22 auf, der kleiner ist als die sich in Längsrichtung des Signalwandlers 20 erstreckende Höhe h des Signalwandlers 20. Die Längsachse bzw. Längsrichtung des Signalwandlers 20 ist mit der Bezugszahl 40 gekennzeichnet. Ferner weist die gesamte Sensorelektronik 28 einen Abstand A auf, der größer ist als die sich von der Längsachse 40 in radialer Richtung erstreckende Ausdehnung r des Signalwandlers 20.
Durch die genannten geometrischen Verhältnisse wird erreicht, dass die Sensorelektronik 28 seitlich versetzt neben dem Signalwandler 20 innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass die Sensoreinheit 10 in Richtung der Längsachse 40 des Signalwandlers 20 relativ flach baut.
In dem Steckerabschnitt 14 sind elektrische Kontakte 42 vorgesehen, die mit der Sensorelektronik 28 verbunden sind. Über die elektrischen Kontakte 42 ist die Sensorelektronik 28mit einer nicht dargestellten Steuer- und/oder Regeleinheit verbindbar.
In der Fig. 2 ist neben der Sensoreinheit 10 ein Stoßfängerbereich 44 eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Der Stoßfängerbereich 44 weist einen Durchbruch 46 auf, in den der Wandlerabschnitt 18 bzw. der Signalwandler 20 ragt. Der im Querschnitt dargestellte Stoßfängerbereich 44 weist eine Dicke d auf.
Wie Fig. 2 entnommen werden kann, ist der Abstand B der Sensorelektronik 28 zur Wandleroberfläche 22 geringfügig größer als die Wandstärke g des Gehäuses 12 und der Dicke d des Stoßfängerbereichs 44. Die Sensorelektronik 28 ist deshalb nahe im Bereich der Innenseite des Stoßfängerbereichs 44 angeordnet. Es wird die Realisierung einer relativ flachen Bauhöhe der Sensoreinheit 10 ermöglicht.
Gemäß Fig. 2 schneidet die Längsachse 40 des Signalwandlers 20 die Ebene, in der die Sensorplatine 30 liegt, unter einem Schnittwinkel α, der einen Wert von ca. 85° aufweist. Entsprechend schneidet die Längsachse 40 des Wandlerabschnitts 18 die Längsachse 48 des Steckerabschnitts 16 bzw. des Elektronikabschnitts 18 ebenfalls unter dem Schnittwinkel α. Der Schnittwinkel α ist von der Geometrie des Stoßfängerbereichs 44 derart abhängig, dass die Sensoreinheit 10 bzw. das Gehäuse 12 der Sensoreinheit 10 auf der Innenseite des Stoßfängerbereichs 44 in Richtung der Längsachse 40 flach baut. Bei einer anderen Geometrie des Stoßfängerbereichs 44 kann der Schnittwinkel α entsprechend andere Werte aufweisen.
Zwischen dem Steckerabschnitt 14 und dem Elektronikabschnitt 16 ist ein Verbindungssteg 50 angeordnet, der den Bereich der Sensorelektronik 28 schützend abdichtet. Zwischen der Sensorelektronik 28 und dem Signalwandler 20 ist ein Gehäusesteg 52 vorgesehen, der zur sicheren und positionsgenauen Aufnahme des Signalwandlers 20 dient.
Auf der der Wandleroberfläche 22 abgewandten Seite sieht das Gehäuse einen Deckel 54 vor, der sich über den Wandlerabschnitt 18 und den Elektronikabschnitt 16 erstreckt. Bei abgenommenem Deckel 54 kann insbesondere maschinell zum einen die Sensorelektronik 28 und zum anderen der Signalwandler 20 montiert werden. Das Gehäuse 12 der Sensoreinheit 10 ist aus einem Kunststoff, das als Spritzgussteil ausgebildet ist.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Sensoreinheit (10), insbesondere Ultraschallsensoreinheit zur Anordnung am/im Oberflächenbereich eines Fahrzeuges und vorzugsweise an/in einem Stoßfänger (44) eines Fahrzeuges, mit einem Gehäuse (12), mit einer in dem Gehäuse angeordneten Sensorelektronik (28) und mit einem in dem Gehäuse (10) angeordneten Signalwandler (20), der eine Signale aussendende bzw. empfangende Wandleroberfläche (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektronik (28) oder wenigstens ein Abschnitt der Sensorelektronik (28) einen Abstand (B) zur Wandleroberfläche (22) aufweist der kleiner ist als die sich in Längsrichtung (40) des Signalwandlers (20) erstreckende Höhe (h) des Signalwandlers (20), so dass die Sensorelektronik (28) wenigstens abschnittsweise seitlich versetzt neben dem Signalwandler (20) angeordnet ist.

2. Sensoreinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (B) der Sensorelektronik (28) zur Wandleroberfläche geringfügig größer oder gleich der Wandstärke (g) des Gehäuses (10) und der Dicke (d) des Oberflächen- bzw. Stoßfängerbereichs (44) des Fahrzeuges ist.

3. Sensoreinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dass die Sensorelektronik (28) oder wenigstens ein Abschnitt der Sensorelektronik (28) einen Abstand (A) zur Längsachse (40) des Signalwandlers (20) aufweist, der größer ist als die sich von der Längsachse (40) in radialer Richtung erstreckende Ausdehnung (r) des Signalwandlers.

4. Sensoreinheit (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektronik (28) eine Sensorplatine (30) und auf der Sensorplatine (30) angeordnete elektrische/elektronische Bauteile (32, 34, 36) umfasst.

5. Sensoreinheit (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (40) des Signalwandlers (20) die Ebene der Sensorplatine (30) unter einem Schnittwinkel (α) schneidet, der im Bereich von 450 bis 900 und insbesondere im Bereich von 85° liegt.

6. Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen den Signalwandler (20) aufnehmenden Wandlerabschnitt (18) und einen die Sensorelektronik (28) aufweisenden Elektronikabschnitt (14) aufweist, wobei die Längsachse (40) des Wandlerabschnitts (18) die Längsachse (48) des Elektronikabschnitts (14) unter einem Schnittwinkel (α) schneidet, der im Bereich von 45° bis 90° und insbesondere im Bereich von 85° liegt.

7. Sensoreinheit (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittwinkel (α) von der Geometrie des Oberflächenbereichs des Fahrzeuges bzw. des Stoßfängers (44) abhängig ist.

8. Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen Steckerabschnitt (14) zur Aufnahme eines insbesondere lösbaren Steckerelements aufweist, das zur Verbindung der Sensorelektronik (28) mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen ist.

9. Sensoreinheit (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (48) des Steckerabschnitts (14) in der Längsachse (48) des Elektronikabschnitts (16) liegt oder parallel zu der Längsachse (48) des Elektronikabschnitts (16) verläuft.

10. Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (14, 16, 18) des Gehäuses durch Gehäusestege (50, 52) voneinander getrennt sind.

11. Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen Deckel (54) aufweist.

12. Sensoreinheit (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (54) auf der der Wandleroberfläche (22) abgewandten Seite angeordnet ist und sich über den Wandlerabschnitt (18) und den Elektronikabschnitt (16) des Gehäuses (12) erstreckt.

13. Sensoreinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) aus Kunststoff, insbesondere als Spritzgussteil ausgebildet ist.