DE112016005983B4

DE112016005983B4 - Ultraschallsensor

Info

Publication number: DE112016005983B4
Application number: DE112016005983.3T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Ueda; Takeo Tsuzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2021-04-22
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: JP2017116478A; DE112016005983T5; US20190004161A1; CN108431627A; WO2017110884A1; CN108431627B; JP6443322B2; US11156703B2; RU2696405C1

Abstract

Ultraschallsensor, der an einem Befestigungsobjekt (100) befestigt ist und das Befestigungsobjekt durchdringt, aufweisend:einen Oszillator (10), der eine Sendeempfangsoberfläche (11b) aufweist, die eine Ultraschallwelle sendet oder empfängt;ein zylindrisches, elastisches Element (20), das eine Außenfläche des Oszillators umgibt, die sich von der Sendeempfangsoberfläche in einer Dickenrichtung der Sendeempfangsoberfläche erstreckt, wobei das elastische Element eine Innenfläche aufweist, die die Außenfläche des Oszillators berührt;einen Körper (30), der ein Gehäuse (31a) mit einem Boden aufweist und in dem der Oszillator und das elastische Element mit Ausnahme eines vorstehenden Abschnitts auf einer Seite der Sendeempfangsoberfläche angeordnet sind; undeinen ringförmigen Körper (40), der den vorstehenden Abschnitt des elastischen Elements umgibt und in dem Körper in Kontakt mit einer Vorderseite (100a) des Befestigungsobjekts angeordnet ist,wobei eine Lücke (60) zwischen einer Außenfläche des vorstehenden Abschnitts des elastischen Teils und einer Innenfläche des ringförmigen Körpers, die der Außenfläche des vorstehenden Teils zugewandt ist, vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein einen Ultraschallsensor.
Stand der Technik
Es ist eine Steuervorrichtung bekannt, die einen Abstand zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt um das Fahrzeug unter Verwendung eines Ultraschallsensors misst, der beispielsweise an einer Stoßstange des Fahrzeugs befestigt ist, um eine unfallartige Kollision des Fahrzeugs mit dem Objekt zu vermeiden.
Die Japanische Patenterstveröffentlichung Nummer JP 2013 - 107 493 A offenbart den vorstehenden Typ von Ultraschallsensor. Der Ultraschallsensor beinhaltet einen Oszillator, ein elastisches Element, einen Körper und einen ringförmigen Körper. Der Oszillator hat eine Sendeempfangsoberfläche, die eine Ultraschallwelle sendet oder empfängt. Das elastische Element umgibt eine Außenfläche des Oszillators. Der Körper weist den Oszillator und das darin angeordnete elastische Element auf. Der ringförmige Körper umgibt das elastische Element und ist an dem Körper in Kontakt mit einer vorderen Oberfläche eines Befestigungsobjekts befestigt. Der ringförmige Körper ist an dem Befestigungskörper befestigt und durchdringt das Befestigungsobjekt.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Das Fahrzeug, in dem der Ultraschallsensor installiert ist, wie in der vorstehenden Veröffentlichung beschrieben, wird manchmal unter Verwendung eines Hochdruckreinigers gewaschen. In diesem Fall kann Wasser unter Druck durch einen Freiraum zwischen einem Gehäuse und dem elastischen Element oder zwischen dem elastischen Element und dem Oszillator in den Körper eintreten. Dies kann zu einem Druckanstieg im Körper führen, der den Oszillator aus dem Gehäuse drückt.
Es wird ferner auf die US 2013/0 009 528 A1 und die DE 10 2012 002 760 A1 verwiesen, die als Stand der Technik ermittelt wurden.
Die US 2013/0 009 528 A1 beschreibt ein Rückfahrradar mit einem Oszillator, der eine Sendeempfangsfläche aufweist, sowie mit einem zylindrischen elastischen Element, das eine Außenfläche des Oszillators umgibt.
Die DE 10 2012 002 760 A1 beschreibt eine Anordnung an einem Bauteil eines Kraftfahrzeugs mit einem Sensor und einem Dichtungsring, der den Sensor umschließt. Zwischen dem Dichtungsring und dem Fahrzeugbauteil ist eine Lücke.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehende Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Ultraschallsensor bereitzustellen, der das Eindringen von Wasser in einen Körper minimiert.
Mittel zur Lösung des Problems
Die vorliegende Erfindung ist ein Ultraschallsensor, der an einem Befestigungsobjekt befestigt ist und das Befestigungsobjekt durchdringt, und weist auf:

(a) einen Oszillator, der eine Sendeempfangsoberfläche aufweist, die eine Ultraschallwelle sendet oder empfängt; (b) ein zylindrisches, elastisches Element, das eine Außenfläche des Oszillators umgibt, die sich von der Sendeempfangsoberfläche in einer Dickenrichtung der Sendeempfangsoberfläche erstreckt, wobei das elastische Element eine Innenfläche aufweist, die Außenfläche des Oszillators kontaktiert; (c) einen Körper, der ein Gehäuse mit einem Boden aufweist und in dem der Oszillator und das elastische Element mit Ausnahme eines vorstehenden Abschnitts auf einer Seite der Sendeempfangsoberfläche angeordnet sind; und (d) einen ringförmigen Körper, der den vorstehenden Abschnitt des elastischen Elements umgibt und in dem Körper in Kontakt mit einer Vorderseite des Befestigungsobjekts angeordnet ist. Eine Lücke ist zwischen einer Außenfläche des vorstehenden Abschnitts des elastischen Elements und einer Innenfläche des ringförmigen Körpers vorgesehen, die der Außenfläche des vorstehenden Abschnitts zugewandt ist.

Wenn die Sendeempfangsoberfläche an der Vorderseite des Befestigungsobjekts mit Wasser bespritzt wird, tritt das Wasser in die Lücke zwischen dem elastischen Element und dem ringförmigen Körper ein und fließt dann durch die Lücke aus dem Körper heraus. Der Druck des Wassers wird auf das elastische Element ausgeübt, um das elastische Element zu verformen, wodurch der Druck erhöht wird, der das elastische Element in Kontakt mit dem Oszillator drängt. Dies minimiert den Eintritt von Wasser zwischen das elastische Element und den Oszillator, wodurch verhindert wird, dass Wasser in den Körper eindringt, wenn die Sendeempfangsoberfläche mit Wasser an der Vorderseite des Befestigungsobjekts bespritzt wird.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, die einen an einem Stoßfänger befestigten Ultraschallsensor zeigt.
2 (a) ist eine Vorderansicht eines Sensorkörpers.
2 (b) ist eine rechte Seitenansicht eines Sensorkörpers.
2 (c) ist eine Draufsicht auf einen Sensorkörper.
2 (d) ist eine Rückansicht eines Sensorkörpers.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie AA in 2 (a).
4 ist eine Schnittansicht eines Oszillators.
5 (a) ist eine Vorderansicht einer Einfassung.
5 (b) ist eine linke Seitenansicht einer Einfassung.
5 (c) ist eine Rückansicht einer Einfassung.
5 (d) ist eine Draufsicht auf eine Einfassung.
5 (e) ist eine Ansicht von unten auf eine Einfassung.
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines vorderen Endabschnitts einer Einfassung.
7 ist eine Ansicht, die veranschaulicht, wie ein Ultraschallsensor an einer Stoßstange befestigt wird.
8 ist eine Schnittansicht eines Ultraschallsensors, der an einer Stoßstange befestigt ist.
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Ultraschallsensors, der an einer Stoßstange montiert ist.
10 ist eine Ansicht, die einen Strömungspfad von Wasser zeigt, wenn eine Vorderseite eines Stoßfängers mit Wasser bespritzt wird.

Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsformen dieser Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den gesamten Ausführungsformen beziehen sich dieselben Bezugszeichen auf die gleichen oder ähnlichen Teile.
Ein Ultraschallsensor gemäß der ersten Ausführungsform wird beschrieben. Der Ultraschallsensor ist zum Beispiel an einer Stoßstange eines Fahrzeugs montiert, um ein Objekt um das Fahrzeug herum zu erfassen.
1 ist eine Seitenansicht des Ultraschallsensors dieser Ausführungsform, der an der Stoßstange 100 montiert ist, die ein Befestigungsobjekt ist. 1 veranschaulicht nur einen Abschnitt der Stoßstange 100.
Der Ultraschallsensor ist fest in dem Loch 101 der Stoßstange 100 montiert. Der Ultraschallsensor beinhaltet den Sensorkörper 200 und eine ringförmige Einfassung 40. Die Installation des Ultraschallsensors an der Stoßstange 100 wird erreicht, indem die Einfassung 40 von außerhalb der Vorderseite 100a der Stoßstange 100 in das Loch 101 eingeführt und dann der Sensorkörper 200 von hinter der Rückseite 100b der Stoßstange 100 in die Einfassung 40 eingepasst wird.
Die Struktur des Sensorkörpers 200 des Ultraschallsensors wird nachfolgend gemäß 2(a) bis 4 beschrieben. Der Sensorkörper 200 ist, wie in 2(a) bis 2(d) und 3 dargestellt ist, mit dem Körper 30 ausgestattet, in dem der Oszillator 10 installiert ist. Der Oszillator 10 beinhaltet, wie in 4 dargestellt ist, das Gehäuse 11, die piezoelektrische Vorrichtung 12, den Abstandshalter 13, die Basis 14 und die Verbindungsstifte 15.
Das Gehäuse 11 besteht aus leitfähigem Material in Form eines Zylinders mit einem Boden. In dem Gehäuse 11 ist die Innenkammer 16 ausgebildet. In dem Gehäuse 11 ist die piezoelektrische Vorrichtung 12 an eine Innenfläche des Bodens 11a geklebt. Der Boden 11a weist eine Außenfläche auf, die als Sendeempfangsoberfläche 11b dient. Das leitfähige Material des Gehäuses 11 ist Aluminium. Die Sendeempfangsoberfläche 11b ist kreisförmig.
Die piezoelektrische Vorrichtung 12 besteht aus piezoelektrischer Keramik, beispielsweise aus Bleizirkonattitanatkeramik, und weist auf ihrer Vorder- und Rückseite Elektroden auf. Eine der Elektroden der piezoelektrischen Vorrichtung 12 ist über die Leitung 17a mit einem der Verbindungsstifte 15 elektrisch verbunden. Die andere Elektrode der piezoelektrischen Vorrichtung 12 ist an dem Boden 11a des Gehäuses 11 unter Verwendung von beispielsweise leitfähigem Klebstoff befestigt, der elektrisch mit der Leitung 17b durch das Gehäuse 11 und dann mit dem anderen Verbindungsstift 15 verbunden ist. Die Innenkammer 16 des Gehäuses 11 ist mit vibrationsisolierendem Material, wie beispielsweise Silikongummi, gefüllt und wirkt dahingehend, unerwünschte Vibration zu steuern, die von der Sendeempfangsoberfläche 11b zu den Verbindungsstiften 15 übertragen wird.
Der Abstandshalter 13 ist zwischen einer Öffnung des Gehäuses 11 und der Basis 14 angeordnet. Der Abstandshalter 13 besteht aus elastischem Material, beispielsweise aus Silikongummi, das dazu dient, die Übertragung von unerwünschten Vibrationen, wie sie in dem Zylinder 11c des Gehäuses 11 durch Vibration des Bodens 11a des Gehäuses 11 erzeugt werden, an die Basis 14 zu verhindern, die an den Verbindungsstiften 15 befestigt ist.
Die Basis 14 ist unter Verwendung des Abstandshalters 13 am Außenumfang der Öffnung des Gehäuses 11 angebracht, so dass sie fest an dem Gehäuse 11 befestigt ist. Die Basis 14 besteht aus einem isolierenden Material, beispielsweise Kunstharz, wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Harz. Die Basis 14 weist den Schutz 18 auf, der um die Verbindungsstifte 15 gewickelt ist und in Richtung der Leiterplatte 32 vorsteht. Die Verbindungsstifte 15 verlaufen durch den Schutz 8. Bei der Ausbildung der Basis 14 werden die Verbindungsstifte 15 umspritzt bzw. eingegossen, so dass Teile der Verbindungsstifte 15 in der Basis 14 eingebettet sind.
Die Verbindungsstifte 15 bestehen beispielsweise jeweils aus einem leitenden Material, das hauptsächlich Kupfer in Form eines Stabes mit einem Durchmesser von 0,5 mm enthält.
Der Oszillator 10 ist mit dem geschäumten elastischen Körper 19 ausgestattet, der zum Beispiel aus geschäumtem Silikon besteht. Der geschäumte elastische Körper 19 dient dazu, die Übertragung von Vibrationen auf die Basis 14 zu unterdrücken. Die Verbindungsstifte 15 durchdringen den geschäumten elastischen Körper 19.
Das Gehäuse 11, der Abstandshalter 13, die Basis 14 und der geschäumte elastische Körper 19 sind unter Verwendung von Silikonkleber aneinander befestigt, um den Oszillator 10 in Form einer einstückigen Einheit zu bilden. Der Oszillator 10 ist in dem hohlen Körper 30 angeordnet, wobei dessen Seiten- und Bodenflächen durch das elastische Element 20 bedeckt sind. Der Körper 30 besteht aus Kunstharz.
Das elastische Element 20 ist aus einem elastischen Harz, wie beispielsweise Silikongummi, gebildet. Das elastische Element 20 ist zylindrisch und weist den Flansch 21 mit größerem Durchmesser auf, der an einem vorderen Ende ausgebildet ist, das eines von Enden einer Länge des elastischen Elements 20 ist. Das elastische Element 20 weist auch den Boden 22 mit dem kleineren Durchmesser, der an einem hinteren Ende ausgebildet ist, das das andere Ende seiner Länge ist. Der Außenumfang des Flansches 21 ist so geformt, dass er eine sich verjüngende Oberfläche aufweist, deren Außenmaß oder Durchmesser hin zu seinem oberen Ende allmählich abnimmt. Mit anderen Worten hat der Flansch 21 eine sich verjüngende Form. Der Flansch 21 hat eine Oberfläche, die seinem oberen Ende gegenüberliegt und sich senkrecht zu der Außenfläche des elastischen Elements 20 erstreckt.
Das elastische Element 20 hat eine Innenfläche, deren Durchmesser identisch mit einem Außendurchmesser des Gehäuses 11 des Oszillators 10 ist. In dem elastischen Element 20 ist der Oszillator 10 installiert. Insbesondere ist die Außenfläche des Oszillators 10, das heißt, die Außenfläche des Gehäuses 11 in Kontakt mit der Innenfläche des elastischen Elements 20 angeordnet. Der Oszillator 10 hat eine Bodenfläche, die in Kontakt mit dem Boden 22 des elastischen Elements 20 angeordnet ist. Der Durchmesser der inneren Seitenfläche des elastischen Elements 20 kann kleiner als der Außendurchmesser des Gehäuses 11 des Oszillators 10 festgelegt sein, wodurch der Kontaktgrad zwischen dem elastischen Element 20 und dem Oszillator 10 erhöht wird.
Der Abstand zwischen dem vorderen Ende des elastischen Elements 20 und der Innenfläche des Bodens 22 ist gleich dem Abstand zwischen der Sendeempfangsoberfläche 11b des Oszillators 10 und der Bodenfläche des Oszillators 10. Wenn der Oszillator 10 in dem elastischen Element 20 montiert ist, liegt daher die Sendeempfangsoberfläche 11b des Oszillators 10 im Wesentlichen bündig mit der vorderen Endfläche des elastischen Elements 20.
Der Körper 30 hat im Wesentlichen eine hohle rechteckige Form. Der Körper 30 hat die zylindrische Seitenwand 31 mit einer oberen Öffnung. Das Innere der Seitenwand 31 fungiert als das Gehäuse 31a für den Oszillator 10 und das elastische Element 20. Die Seitenwand 31 hat einen Innendurchmesser, der mit einem Außendurchmesser des elastischen Elements 20 identisch ist. Die Seitenwand 31 hat auch einen Außendurchmesser, der größer als ein maximaler Durchmesser des Flansches 21 ist. Der Abstand zwischen einer Öffnungsfläche der Seitenwand 31 und einer inneren Bodenfläche der Seitenwand 31 ist gleich dem zwischen der Oberfläche des Flansches 21 des elastischen Elements 20, die der vorderen Endfläche des Flansches 21 gegenüberliegt, und der Bodenfläche des elastischen Elements 20. Wenn der Oszillator 10 und das elastische Element 20 innerhalb der Seitenwand 31 angeordnet sind, wird daher die Oberfläche des Flansches 21 des elastischen Elements 20, die der vorderen Endfläche des Flansches 21 gegenüberliegt, in Kontakt mit dem oberen Ende der Seitenwand 31 platziert und die Bodenfläche des elastischen Elements 20 wird in Kontakt mit der inneren Bodenfläche der Seitenwand 31 platziert.
Die Seitenwand 31 weist eine Innenfläche auf, die eine Außenfläche des elastischen Elements 20 berührt. Das obere Ende der Seitenwand 31 ist teilweise mit dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 bedeckt. Der Innendurchmesser der Seitenwand 31 kann kleiner gewählt werden als der Außendurchmesser des elastischen Elements 20 und auch größer als der Außendurchmesser des Gehäuses 11 des Oszillators 10 sein. Dies erhöht den Druck, mit dem die Seitenwand 31 das elastische Element 20 kontaktiert, wenn der Oszillator 10 und das elastische Element 20 innerhalb der Seitenwand 31 angeordnet sind.
Der Körper 30 hat die Führung 33, die dazu dient, die Verbindungsstifte 15 relativ zu Stellen zu positionieren, an denen die Verbindungsstifte 15 mit der Leiterplatte 32 verbunden werden sollen. Die Führung 33 ist aus einer Platte hergestellt, die einen Innenraum des Körpers 30 in einen Installationsraum für den Oszillator 10 und einen Installationsraum für die Leiterplatte 32 isoliert. In der Führung 33 ist das Positionierungsloch 33a ausgebildet, in das die Verbindungsstifte 15 und der Schutz 18 eingeführt werden.
Der Oszillator 10 weist das elastische Element 20 auf, das in Kontakt mit einem Außenumfang seinem angeordnet ist, und weist ebenso das geschäumte elastische Element 34 auf, das unterhalb der Basis 14 angeordnet ist, um Vibrationen zu absorbieren. Der Oszillator 10 ist innerhalb des Körpers 30 angeordnet.
Nachdem der Oszillator 10 in dem vorstehend beschriebenen Körper 30 installiert ist, werden die Verbindungsstifte 15 in das Positionierungsloch 33a der Führung 33 eingeführt, so dass die Spitzen der Verbindungsstifte 15 in der Leiterplatte 32 angeordnet sind. Die elektrischen Verbindungen der Verbindungsstifte 15 und der Leiterplatte 32 werden dann unter Verwendung von Löttechniken erreicht.
Die Sendeempfangsoberfläche 11b des Oszillators 10 ist von der Seitenwand 31 des Körpers 30 freigelegt, wodurch verursacht wird, dass durch den Oszillator 10 erzeugte Ultraschallwellen nach außen außerhalb des Körpers 30 übertragen werden.
Das geschäumte elastische Element 34 ist ebenso wie der geschäumte elastische Körper 19, der in dem Gehäuse 11 des Oszillators 10 angeordnet ist, aus geschäumtem Silikon hergestellt und die Verbindungsstifte 15 und der Schutz 18 durchdringen ihn. Das geschäumte elastische Element 34 weist einen Schnitt auf, in den der Schutz 18 einführbar ist. Die Basis 14 des Oszillators 10, das elastische Element 20 und das geschäumte elastische Element 34 sind unter Verwendung von Silikonkleber fest miteinander verbunden.
Der Innenraum des Körpers 30, der durch die Führung 33 isoliert ist und in dem die Leiterplatte 32 angeordnet ist, ist mit dem feuchtigkeitsdichten Element 35 gefüllt. Das feuchtigkeitsdichte Element 35 kann aus Silikonharz oder Urethanharz hergestellt sein. Diese Ausführungsform verwendet das Silikonharz. Der externe Ausgangsanschluss 36 ist, wie in 3 dargestellt ist, vorgesehen, um eine Ausgabe von der Leiterplatte 32 zu erzeugen. Der externe Ausgangsanschluss 36 weist ein Ende auf, das zu dem an der Oberfläche des Körpers 30 ausgebildeten Verbinder 37 freiliegt.
Der Körper 30 weist den Befestigungsabschnitt 38 auf seiner oberen Oberfläche auf und den Aufnahmeabschnitt 39 ausgebildet auf seiner unteren Oberfläche auf. Der Befestigungsabschnitt 38 ist so ausgebildet, dass er von der oberen Oberfläche des Körpers 30 in der gleichen Richtung wie die Seitenwand 31 vorsteht und zur festen Befestigung an der Einfassung 40 verwendet wird. Insbesondere ist der Befestigungsabschnitt 38 als Einrasthaken ausgebildet und umfasst den Stab 38a und die Klaue 38b. Der Stab 38a steht von der oberen Oberfläche des Körpers 30 in der gleichen Richtung vor, in der sich die Seitenwand 31 erstreckt. Der Stab 38a weist die Klaue 38b an einem oberen Ende auf, das der Seitenwand 31 zugewandt ist. Der Aufnahmeabschnitt 39 hat eine Rahmenform und steht von dem Körper 30 vor. Der Aufnahmeabschnitt 39 dient zur festen Befestigung an der Einfassung 40.
Der Oszillator 10 und die Seitenwand 31 des so konstruierten Sensorkörpers 200, das heißt, zylindrische vorstehende Abschnitte des Körpers 30 sind in die Einfassung 40 eingeführt. Die Richtung, in der die Seitenwand 31 vorsteht, ist somit identisch mit einer Richtung, in der der Sensorkörper 200 in die Einfassung 40 eingeführt ist.
5 (a) bis 5 (d) veranschaulichen die Struktur der Einfassung 40. 6 veranschaulicht einen vergrößerten Abschnitt des vorderen Endes der Einfassung 40. Die Einfassung 40 ist im Wesentlichen durch ein zylindrisches Element aus Kunstharz gebildet. Die Einfassung 40 weist den hohlen zylindrischen Abschnitt 40a auf, dessen Konfiguration und Größe so gewählt sind, dass sie denen der Seitenwand 31 des Sensorkörpers 200 entsprechen. Die Seitenwand 31 ist in den zylindrischen Abschnitt 40a eingesetzt.
Die Einfassung 40 weist den Außenflansch 41 mit dem größeren Durchmesser auf, der an dem Außenumfang ihres vorderen Endabschnitts in der axialen Richtung ausgebildet ist. Die Einfassung 40 hat auch den Innenflansch 42 mit dem kleineren Durchmesser, der an dem Innenumfang ihres vorderen Endabschnitts ausgebildet ist. Der Außenumfang des Außenflansches 41 hat einen Durchmesser, der von einer Endfläche des vorderen Endabschnitts aus allmählich zunimmt. Mit anderen Worten hat der Außenflansch 41 eine sich verjüngende Form. Der Innenflansch 42 beinhaltet den Außenflächenabschnitt 42a und den sich verjüngenden Abschnitt 42b. Der Außenflächenabschnitt 42a ist ein Innenumfang des Innenflansches 42, der einen Durchmesser hat, der in der axialen Richtung konstant bleibt. Der sich verjüngende Abschnitt 42b ist durch den Innenumfang des Innenflansches 42 gebildet und hat einen Durchmesser, der von dem vorderen Ende des sich verjüngenden Abschnitts 42b allmählich zunimmt. Ein Winkel, den die Innenumfangsfläche des sich verjüngenden Abschnitts 42b mit der Mittelachse bildet, ist identisch mit demjenigen, den der Flansch 21 des elastischen Elements 20 mit der Mittelachse bildet. Mit anderen Worten erstreckt sich auf einer Ebene, die durch die Mittelachse verläuft, die Innenumfangsfläche des sich verjüngenden Abschnitts 42b parallel zu der Außenumfangsfläche des Flansches 21 des elastischen Elements 20.
Der sich verjüngende Abschnitt 42b hat konkave Abschnitte 42c und konvexe Abschnitte 42d, die abwechselnd in und auf dem Innenumfang in dessen Umfangsrichtung ausgebildet sind, so dass der sich verjüngende Abschnitt 42b eine rechteckwellenförmige Innenumfangsfläche aufweist. Der Durchmesser, der ein Abstand zwischen zwei der konvexen Abschnitte 42d ist, die einander gegenüberliegen, ist identisch mit dem Außendurchmesser des Flansches 21 des elastischen Elements 20. Mit anderen Worten, wenn die Seitenwand 31 in die Einfassung 40 eingeführt wird, kontaktieren die konvexen Abschnitte 42d der Einfassung 40 den Flansch 21 des elastischen Elements 20 und Lücken 60 werden zwischen dem Außenflächenabschnitt 42a der Einfassung 40 und dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 und zwischen den konkaven Abschnitten 42c der Einfassung 40 und dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 ausgebildet.
Die Einfassung 40 weist den Befestigungsabschnitt 43 auf, der an ihrem zweiten Ende gegenüber dem vorderen Ende in der axialen Richtung vorgesehen ist und von dem zylindrischen Abschnitt der Einfassung 40 vorsteht. Der Befestigungsabschnitt 43 weist einen Einrasthaken mit der Klaue 43a an seinem vorderen Ende auf. Der Befestigungsabschnitt 43 greift in den Aufnahmeabschnitt 39 des Körpers 30 ein, wenn er in ein Loch des Aufnahmeabschnitts 39 eingeführt wird.
Die Einfassung 40 weist das Befestigungsloch 44 auf, das in ihrer oberen Oberfläche ausgebildet ist. Bei Betrachtung von der Vorderseite der Einfassung 40 ist das Befestigungsloch 44 ein quadratisch geformtes Loch, in das die Klaue 38b des Befestigungsabschnitts 38 eingeführt wird. Wenn die Klaue 38b des Befestigungsabschnitts 38 in das Befestigungsloch 44 eingeführt wird, greift sie in die Innenwand des Befestigungslochs 44 ein.
Die Einfassung 40 ist mit den Sperrklauen 45 ausgestattet, die an den rechten und linken Seiten ihres Außenumfangs angeordnet sind. Die Sperrklauen 45 sind an Stellen im Hinblick auf die Dicke der Stoßstange 100 ausgebildet, das heißt, in einem Intervall, das äquivalent zur Dicke der Stoßstange 100 oder etwas größer als diese ist, weg von der Endfläche des Außenflansches 41 angeordnet. Die Sperrklauen 45 werden verwendet, um zu verhindern, dass die Einfassung 40 versehentlich von der Stoßstange 100 gelöst wird. Wenn die Seitenwand 31 des Körpers 30 in die Einfassung 40 eingeführt wird, nachdem die Einfassung 40 an der Stoßstange 100 befestigt ist, wird eine Kraft auf die Einfassung 40 in einer Richtung ausgeübt, in der die Einfassung 40 von der Stoßstange 100 entfernt wird. Um dieses Problem zu vermeiden, greifen die Sperrklauen 45 in die Endfläche der Stoßstange 100 ein, wenn die Einfassung 40 in den Stoßfänger 100 eingeführt wird, um zu verhindern, dass die Einfassung 40 von dem Stoßfänger 100 entfernt wird.
Die Einfassung 40 hat eine Vielzahl von Metallfedern 50, beispielsweise vier, die in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind. Die Metallfedern 50 sind in der Form einer konvexen Ausbauchung nach außen in der radialen Richtung der Einfassung 40 ausgebildet. Wenn daher ein mechanischer Druck auf die Metallfedern 50 in der radialen Richtung von außerhalb der Einfassung 40 einwirkt, bewirkt dies, dass die Metallfedern 50 elastisch verformt werden, um einen Druck auf die Innenfläche der Einfassung 40 auszuüben.
Als nächstes wird beschrieben, wie der Ultraschallsensor an der Stoßstange 100 befestigt wird. Zuerst wird die Einfassung 40, wie in 7 dargestellt, in das Loch 101 der Stoßstange 100 an einer der gegenüberliegenden Oberflächen, das heißt der Vorderseite 100a der Stoßstange 100 eingeführt, bis sich die Sperrklauen 45 innerhalb der Rückseite 100b der Stoßstange 100 befinden. Dies bewirkt, dass das offene Ende des Lochs 101 der Stoßstange 100 die Metallfedern 50 berührt. Das Einführen der Einfassung 40 in das Loch 101 der Stoßstange 100 bewirkt, dass die Metallfedern 50 durch das offene Ende des Lochs 101 der Stoßstange 100 elastisch verformt werden, wodurch ein Druck auf die Innenfläche der Einfassung 40 ausgeübt wird.
Danach wird die Seitenwand 31 des Körpers 30 in den Innenraum der Einfassung 40 an der anderen Seite der Stoßstange 100, das heißt, der Rückseite 100b der Stoßstange 100 eingeführt. Dies bewirkt, dass die Oberseite des Befestigungsabschnitts 43 in das Loch des Aufnahmeabschnitts 39 eingeführt wird, so dass die Klaue 43a die Innenwand des Aufnahmeabschnitts 39 berührt und dann elastisch verformt wird. Wenn die Oberseite des Befestigungsabschnitts 43 vollständig in den Aufnahmeabschnitt 39 eingeführt ist, wird die elastische Verformung der Klaue 43a gelöst, so dass die Klaue 43a fest in den Aufnahmeabschnitt 39 eingreift, um die Befestigung des Ultraschallsensors an der Stoßstange 100 zu vervollständigen. Gleichzeitig berührt die Klaue 38b des Befestigungsabschnitts 38 die Außenwand der Einfassung 40, so dass der Stab 38a elastisch verformt wird. Wenn die Klaue 38b vollständig in das Befestigungsloch 44 eintritt, wird die elastische Verformung der Stange 38a gelöst, so dass der Befestigungsabschnitt 38 fest in das Befestigungsloch 44 eingreift.
8 veranschaulicht einen Abschnitt des Ultraschallsensors, der in der Stoßstange 100 auf vorstehende Weise installiert ist. 9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des oberen Teils des Ultraschallsensors. Der Außenflansch 41 der Einfassung 40 ist in Kontakt mit dem Stoßfänger 100 angeordnet. Der Innenflansch 42 der Einfassung 40 ist in Kontakt mit dem oberen Ende der Seitenwand 31 des Körpers 30 angeordnet.
Der Außenflächenabschnitt 42a des Innenflansches 42 der Einfassung 40 hat einen konstanten Innendurchmesser, während die konkaven Abschnitte 42c des Innenflansches 42 der Einfassung 40 einen Innendurchmesser haben, der größer als der Außendurchmesser des Flansches 21 des elastischen Elements 20 ist, so dass die Lücken 60 zwischen dem Innenflansch 42 der Einfassung 40 und dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 erzeugt werden. Der Winkel, den der sich verjüngende Abschnitt 42b des Innenflansches 42 der Einfassung 40 mit der Mittelachse bildet, ist, wie vorstehend beschrieben, gleich dem Winkel festgelegt, den der Flansch 21 des elastischen Elements 20 mit der Mittelachse bildet, so dass die Lücken 60 zwischen dem sich verjüngenden Abschnitt 42b der Einfassung 40 und dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 eine Abmessung aufweisen, die in der Richtung der Mittelachse konstant bleibt. Zusätzlich ist der Innendurchmesser der konvexen Abschnitte 42d des Innenflansches 42 der Einfassung 40 so gewählt, dass er gleich dem Außendurchmesser des Flansches 21 des elastischen Elements 20 ist, so dass die konvexen Abschnitte 42d in Kontakt mit dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 angeordnet sind.
10 zeigt einen Strömungsweg von Wasser in dem Ultraschallsensor, der an der Stoßstange 100 auf vorstehende Weise befestigt ist, wenn der Ultraschallsensor mit Wasser an der Vorderseite 100a der Stoßstange 100 bespritzt wird. Der Strömungsweg ist in 10 durch einen Pfeil angegeben. Das Wasser tritt in die Lücken 60 zwischen dem Außenflächenabschnitt 42a und dem Flansch 21 ein, so dass der Druck des Wassers zumindest entweder zu einer Verformung des Flansches 21 oder zu einer Fehlausrichtung des Sensorkörpers 200 führt. Dies bewirkt, dass das Wasser tiefer in die Lücken 60 eintritt. Der Druck des Wassers drückt dann die Seitenwand 31 des Körpers 30 nach innen in die Stoßstange 100, so dass der Innenflansch 42 der Einfassung 40 und das obere Ende der Seitenwand 31 des Körpers 30 voneinander weg bewegt werden. Dies bewirkt, dass das Wasser die Lücken 60 passiert, zwischen dem Innenflansch 42 der Einfassung 40 und der Seitenwand 31 des Körpers 30 strömt und dann aus dem Körper 30 ausgelassen wird.
Der Druck des Wassers wirkt nicht nur auf die Seitenwand 31, sondern auch auf das elastische Element 20. Dies führt zu einem Druckanstieg, durch den das elastische Element 20 und der Oszillator 10 einander kontaktieren, wodurch der Eintritt von Wasser in den Oszillator 10 und das elastische Element 20 vermieden wird. Der Druck, mit dem der Flansch 21 des elastischen Elements 20 und das obere Ende der Seitenwand 31 miteinander in Kontakt stehen, wird ebenfalls erhöht, um den Eintritt von Wasser in das elastische Element 20 und den Körper 30 zu vermeiden.
Im Allgemeinen ist eine Verbindung des Endes des Bodens 11 a und des Zylinders 11c des Gehäuses 11 des Oszillators 10 bogenförmig abgeschrägt. Dies führt zur Bildung einer Lücke zwischen dem Oszillator 10 und dem elastischen Element 20, wenn der Oszillator 10 innerhalb des elastischen Elements 20 angeordnet ist, wodurch das Risiko entsteht, dass Wasser in den Körper 30 an der Lücke eintritt. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind die Lücken 60 zwischen dem Innenflansch 42 der Einfassung 40 und dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 so gestaltet, dass sie eine Größe aufweisen, die größer als die eines Freiraums zwischen dem Oszillator 10 und dem elastischen Element 20 in der Radialrichtung des Oszillators 10, des elastischen Elements 20 und der Einfassung 40 ist, das heißt, einer Richtung, in der der Oszillator 10, das elastische Element 20 und die Einfassung 40 einander berühren. Dies bewirkt, dass Wasser, mit dem der Ultraschallsensor bespritzt ist, mehr in die Lücken 60 zwischen dem elastischen Element 20 und der Einfassung 40 eintritt als in den Freiraum zwischen dem Oszillator 10 und dem elastischen Element 20. Dies führt zu einem Druckanstieg, durch den das elastische Element 20 gezwungen wird, einen Kontakt mit dem Oszillator 10 herzustellen, wodurch die Wassermenge minimiert wird, die in den Freiraum zwischen dem elastischen Element 20 und dem Oszillator 10 eintritt.
Mit den vorstehenden Anordnungen bietet der Ultraschallsensor dieser Ausführungsform die folgenden Vorteile.
Wenn die Sendeempfangsoberfläche 11b an der Vorderseite 100a der Stoßstange 100, die ein Befestigungsobjekt ist, mit Wasser bespritzt wird, tritt das Wasser in die Lücken 60 zwischen dem elastischen Element 20 und der Einfassung 40 ein und bewegt sich dann zur Rückseite 100b der Stoßstange 100. Der Druck des Wassers wird auf das elastische Element 20 ausgeübt, um das elastische Element 20 zu verformen, wodurch der Druck erhöht wird, um das elastische Element 20 in Kontakt mit dem Oszillator 10 zu drücken. Dies minimiert den Eintritt von Wasser zwischen das elastische Element 20 und den Oszillator 10, wodurch verhindert wird, dass Wasser in den Körper 30 eintritt, wenn die Sendeempfangsoberfläche 11b mit Wasser an der Vorderseite 100a der Stoßstange 100 bespritzt wird.
Der Flansch 21 des elastischen Elements 20 ist in einer sich verjüngenden Form ausgebildet, wodurch der auf die Lücken 60 ausgeübte Druck das elastische Element 20 gegen den Oszillator 10 drückt, was den Eintritt von Wasser in den Freiraum zwischen dem Oszillator 10 und dem elastischen Element 20 minimiert.
Die konvexen Abschnitte 42d des Außenflansches 41 der Einfassung 40 sind in Kontakt mit dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 angeordnet, wodurch eine Verformung des Körpers 30 minimiert wird, wenn er in der Einfassung 40 installiert ist, und die Lücke 60 in jedem der konkaven Abschnitte 42c zwischen den jeweiligen benachbarten konvexen Abschnitten 42d erzeugt wird.
Der Flansch 21 des elastischen Elements 20 ist in einer sich verjüngenden Form ausgebildet, um eine Innenmaß aufzuweisen, das weg von der Sendeempfangsoberfläche 11b zunimmt, während der Innenflansch 42 der Einfassung 40 in einer sich verjüngenden Form ausgebildet ist, um eine Außenmaß aufzuweisen, das weg von der Sendeempfangsoberfläche 11b zunimmt. Die Lücken 60, die als Strömungswege von Wasser dienen, dienen daher als Wege, durch die das Wasser aus dem Körper 30 herausgeführt wird, wodurch das Eindringen von Wasser in den Körper 30 minimiert wird.
Die Einfassung 40 wird an der Stoßstange 100 von außerhalb der Vorderseite 100a angebracht, während der Körper 30 von außerhalb der Rückseite 100b an der Stoßstange 100 befestigt wird. Wenn ein Fremdkörper in die Lücken 60 eintritt, kann er leicht entfernt werden, indem der Körper 30 entfernt wird, um das Innere der Einfassung 40 freizulegen.
Die Einfassung 40 wird mit dem Körper 30 kombiniert, indem der zylindrische Abschnitt 40a an der Seitenwand 31 des Körpers 30 befestigt wird, wodurch jegliches Spiel der Einfassung 40 relativ zu dem Körper 30 in dessen radialer Richtung eliminiert wird. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des elastischen Elements 20 und einem zugewandten Abschnitt der Einfassung 40 ist in Dickenrichtung des Ultraschallsensors klein, jedoch erzeugt das Verbinden des zylindrischen Abschnitts 40a und der Seitenwand 31 die Lücken 60, deren Größen in ihrer Umfangsrichtung gleich sind.
Wenn der Ultraschallsensor mit Wasser bespritzt wird, führt der Druck des Wassers zu einer Fehlausrichtung zwischen dem Körper 30 und der Einfassung 40, um, wie vorstehend beschrieben, die Strömungswege des Wassers zu erzeugen. Das Eindringen von Sand oder Staub in die Strömungswege wird daher minimiert, wenn der Druck des Wassers nicht auf die Einfassung 40 und den Körper 30 ausgeübt wird.
MODIFIKA TIONEN
Der Innenflansch 42 der Einfassung 40 in dieser Ausführungsform hat die konkaven Abschnitte 42c und die konvexen Abschnitte 42d, die abwechselnd angeordnet sind. Die konvexen Abschnitte 42d sind in Kontakt mit dem Flansch 21 des elastischen Elements 20 angeordnet. Der Innenflansch 42 der Einfassung 40 kann alternativ so gestaltet sein, dass er die konkaven Abschnitte 42c und die konvexen Abschnitte 42d nicht aufweist. In diesem Fall ist der Innenflansch 42 der Einfassung 40 so gestaltet, dass er einen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Flansches 21 des elastischen Elements 20 aufweist, um die Lücken 60 zwischen der Einfassung 40 und dem elastischen Element 20 zu bilden, wenn der Körper 30 in der Einfassung 40 installiert ist.
Die Einfassung 40 in dieser Ausführungsform hat die konkaven Abschnitte 42c und die konvexen Abschnitte 42d, die eine rechteckige Form haben und wellenförmig in der Umfangsrichtung des vorderen Endabschnitts davon angeordnet sind, um die Lücken 60 zwischen der Einfassung 40 und dem elastischen Element 20 zu bilden, wobei stattdessen jedoch die Einfassung 40 und das elastische Element 20 alternativ geformt sein können, um die Lücken 60 ohne Verwendung der konkaven Abschnitte 42c und der konvexen Abschnitte 42d zu erzeugen, wenn der Körper 30 in der Einfassung 40 installiert ist. Zum Beispiel können an der Einfassung 40 dreieckförmige Vorsprünge ausgebildet sein, die in deren Umfangsrichtung angeordnet sind.
In der Ausführungsform haben der Flansch 21 des elastischen Elements 20 und der Innenflansch 42 der Einfassung 40 die sich verjüngende Form, jedoch kann nur einer oder keiner von ihnen die sich verjüngende Form aufweisen.
In der Ausführungsform weist der Innenflansch 42 der Einfassung 40 die konkaven Abschnitte 42c und die konvexen Abschnitte 42d abwechselnd auf, wobei jedoch der Flansch 21 des elastischen Elements 20 alternativ so geformt sein kann, dass er abwechselnd konkave und konvexe Abschnitte aufweist. Sowohl der Innenflansch 42 der Einfassung 40 als auch der Flansch 21 des elastischen Elements 20 können so gestaltet sein, dass sie abwechselnd konkave und konvexe Abschnitte aufweisen.
Die Ausführungsform hat sich darauf bezogen, dass der Ultraschallsensor an der Stoßstange 100 eines Fahrzeugs befestigt ist, aber ein Befestigungsobjekt, an dem der Ultraschallsensor angebracht ist, ist nicht auf die Stoßstange 100 beschränkt, sondern kann ein anderer Teil des Fahrzeugs sein. Das Befestigungsobjekt kann als ein anderes Objekt als ein Fahrzeug ausgewählt werden.

Claims

Ultraschallsensor, der an einem Befestigungsobjekt (100) befestigt ist und das Befestigungsobjekt durchdringt, aufweisend: einen Oszillator (10), der eine Sendeempfangsoberfläche (11b) aufweist, die eine Ultraschallwelle sendet oder empfängt; ein zylindrisches, elastisches Element (20), das eine Außenfläche des Oszillators umgibt, die sich von der Sendeempfangsoberfläche in einer Dickenrichtung der Sendeempfangsoberfläche erstreckt, wobei das elastische Element eine Innenfläche aufweist, die die Außenfläche des Oszillators berührt; einen Körper (30), der ein Gehäuse (31a) mit einem Boden aufweist und in dem der Oszillator und das elastische Element mit Ausnahme eines vorstehenden Abschnitts auf einer Seite der Sendeempfangsoberfläche angeordnet sind; und einen ringförmigen Körper (40), der den vorstehenden Abschnitt des elastischen Elements umgibt und in dem Körper in Kontakt mit einer Vorderseite (100a) des Befestigungsobjekts angeordnet ist, wobei eine Lücke (60) zwischen einer Außenfläche des vorstehenden Abschnitts des elastischen Teils und einer Innenfläche des ringförmigen Körpers, die der Außenfläche des vorstehenden Teils zugewandt ist, vorgesehen ist.
Ultraschallsensor nach Anspruch 1, wobei die Lücke so ausgebildet ist, dass sie eine Größe aufweist, die größer ist als die eines Freiraums zwischen einer Innenfläche des vorstehenden Abschnitts des elastischen Teils und einer Außenfläche des Oszillators, die der Innenfläche des vorstehenden Abschnitts zugewandt ist, in einer Richtung ist, in der der Oszillator, das elastische Element und der ringförmige Körper miteinander in Kontakt stehen.
Ultraschallsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Befestigungsobjekt die Vorderseite und eine Rückseite (100b) aufweist, die durch die Lücke miteinander kommunizieren.
Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorstehende Abschnitt des elastischen Elements eine Außenfläche aufweist, die sich verjüngt und eine Außenmaß aufweist, das von der Sendeempfangsoberfläche weg zunimmt.
Ultraschallsensor nach Anspruch 4, wobei der ringförmige Körper eine Innenfläche aufweist, die sich verjüngt, um eine Innenmaß aufzuweisen, das von der Sendeempfangsoberfläche weg zunimmt.
Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der ringförmige Körper an dem Befestigungsobjekt von außerhalb der Vorderseite des Befestigungsobjekts befestigt ist, während der Körper an dem Befestigungsobjekt von hinter der Rückseite des Befestigungsobjekts befestigt ist.
Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine der Außenfläche des vorstehenden Abschnitts des elastischen Teils und der Innenfläche des ringförmigen Körpers mehrere konkave Abschnitte (42c) und mehrere konvexe Abschnitte (42d) aufweist, die in einer Umfangsrichtung davon ausgebildet sind und die Lücke erzeugen.
Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Körper eine Seitenwand (31) aufweist, die das Gehäuse definiert, und wobei der ringförmige Körper einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der außerhalb der Seitenwand angeordnet ist.