EP1040365B1 - Ultraschallsensor - Google Patents
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- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
- G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
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- G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
- G10K9/22—Mountings; Casings
Definitions
- the invention relates to an ultrasonic sensor, consisting of a housing with a Connector, an ultrasonic transducer and a circuit board.
- a piezo transducer in which one is made of an elastic one Material formed plug is inserted into a housing.
- the plug carries on the one hand an ultrasonic transducer and on the other hand a circuit board.
- An electrical contact too the printed circuit board is made via a plug arranged on the outer housing.
- From the DE 36 218 19 A1 discloses a device for measuring the air gap in which a fan creates an air flow around a sensor and the air is driven through an outlet nozzle.
- a sensor is arranged on a holding sieve, which is used to measure the distance in the air flow.
- the holding sieve is inside one Housing arranged, the sensor and a circuit board supported by the retaining screen be next to a connector contact on an end wall of the housing Air inlet openings is arranged.
- Ultrasonic sensors used in the automotive industry for distance measurement are usually with a potting compound against harmful external influences sealed.
- the sensors are manufactured in a complex riser casting process potted and cured in the oven.
- Pot-like ultrasonic transducers are used, which consist of an annular wall and a membrane-like floor.
- the object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor which is compact and can be assembled and cast easily and cheaply.
- the housing is divided into a carrier and a hood enclosing the carrier and in that the carrier the circuit board, the plug connection and carries the ultrasound transducer.
- the ultrasonic sensor completely with Potting compound filled and tight. So he is against protected from external influences.
- Another advantageous embodiment of the Ultrasonic sensor according to the invention is that the PCB mounted on the carrier with switching elements not yet installed hood is accessible from both sides. you the circuit on the circuit board can thus easily adjust and check and any corrections easily carry out.
- the carrier has an annular receptacle for the Ultrasonic transducer and that the connector on Carrier is formed, the plug connection with the Recording is connected by webs.
- the carrier can thus can be loaded very easily, because the already assembled Parts of the ultrasonic sensor during assembly of the remaining parts are fixed to the carrier.
- Another advantageous embodiment of the invention is that two webs are formed on the side of the carrier and the circuit board is mounted in between. The This makes the ultrasonic sensor very compact, and that PCB is mechanically well protected.
- the hood is slid over the carrier along the webs.
- the potting process is simplified because the hood remains fixed during pouring and does not slip can.
- the hood itself at two abutting Sides is open. This eliminates the time-consuming process Rising molding process of conventional sensors; the Ultrasound sensor can easily be assembled by be shed at the top.
- Another advantageous embodiment of the invention is that an open side of the hood by one flange formed on the support is closed. The simplifies production, since the potting compound during the Curing requires no further form. It also results a mechanically durable connection.
- the ultrasonic transducer with a Cap is fixed to the carrier. That makes it easier also the assembly, since the ultrasonic transducer is included is fixed, and provides a sealed connection to the Carrier.
- the ultrasonic sensor shown consists of a Ultrasonic transducer 1 with an elastic decoupling ring 2 and a cap 3.
- the converter itself contains a mechanism by which ultrasonic waves are emitted electrical signals generated and received and in electrical signals can be implemented. Since it is the ultrasonic transducer around a sensitive vibrating System, it must be from the rest of the ultrasonic sensor decoupled and vibration-damped in the ultrasonic sensor be stored. For this, the decoupling ring 2 intended. In addition to the sealing function, it also performs the Damping unwanted vibrations.
- the carrier 4 consists of a plug connection 5, one annular receptacle 6 for the ultrasonic transducer 1 with a locking groove 7 for the cap 3 and two Crosspieces 8, the recording 6 of the Connect the ultrasonic transducer 1 to the connector 5.
- the ultrasonic sensor is in one state shown in which it is completely pre-assembled.
- the Ultrasonic transducer 1 is in its cap 3 Recording 6 attached to the carrier 4.
- the circuit board 9 is with the connecting lines of the ultrasonic transducer 12 and Plug connection 13 connected and fixed in the carrier 4.
- the potting compound 17 (Fig. 3) fills all cavities in and around the ultrasonic transducer PCB around and ensures a mechanical durable and tight encapsulation of the ultrasonic sensor.
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor, bestehend aus einem Gehäuse mit einer
Steckverbindung, einem Ultraschallwandler und einer Leiterplatte.
Aus der DE 43 290 55 A1 ist ein Piezowandler bekannt, bei der ein aus einem elastischen
Material gebildeter Stopfen in ein Gehäuse eingesetzt ist. Der Stopfen trägt einerseits
einen Ultraschallwandler und andererseits eine Leiterplatte. Ein elektrischer Kontakt zu
der Leiterplatte erfolgt über ein an dem äußeren Gehäuse angeordneten Stecker. Aus der
DE 36 218 19 A1 ist eine Vorrichtung zur Luftabstandsmessung bekannt, bei der durch
einen Ventilator eine Luftströmung um einen Sensor herum erzeugt wird und die Luft
durch eine Austrittsdüse getrieben wird. An einem Haltesieb ist ein Sensor angeordnet,
der zur Abstandsmessung in der Luftströmung dient. Das Haltesieb ist im Inneren eines
Gehäuses angeordnet, wobei der Sensor und eine Leiterplatte von dem Haltesieb getragen
werden, während ein Steckerkontakt an einer Abschlusswand des Gehäuses neben
Lufteintrittsöffnungen angeordnet ist.
Ultraschallsensaren, die in der Automobilindustrie zur Abstandsmessung verwendet
werden, sind üblicherweise mit einer Vergussmasse gegen schädliche äußere Einflüsse
abgedichtet. Die Sensoren werden dafür in einem aufwendigen Steiggussverfahren
vergossen und im Ofen ausgehärtet. In modernen Ultraschallsensoren werden vielfach
topfartige Ultraschallwandler eingesetzt, die aus einer ringförmigen Wand und einem
membranartigen Boden bestehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ultraschallsensor anzugeben, der
kompakt ist und der einfach und billig montiert und vergossen werden kann.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor dadurch gelöst, dass
das Gehäuse in einen Träger und eine den Träger umschließende Haube unterteilt ist und
dass der Träger die Leiterplatte, die Steckverbindung
und den Ultraschallwandler trägt. Das hat den Vorteil, daß alle Bauteile auch nach dem Vormontieren frei zugänglich sind und geprüft werden können.
und den Ultraschallwandler trägt. Das hat den Vorteil, daß alle Bauteile auch nach dem Vormontieren frei zugänglich sind und geprüft werden können.
Vorzugsweise ist bei der Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, daß der Ultraschallsensor vollständig mit
Vergußmasse ausgefüllt und dicht ist. Damit ist er gegen
äußere Einflüsse geschützt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Ultraschallsensors besteht darin, daß die
an dem Träger montierte Leiterplatte mit Schaltelementen bei
noch nicht montierter Haube beidseitig zugänglich ist. Man
kann die Schaltung auf der Leiterplatte somit leicht
abgleichen und prüfen und eventuelle Korrekturen leicht
durchführen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Träger eine ringförmige Aufnahme für den
Ultraschallwandler besitzt und daß die Steckverbindung am
Träger angeformt ist, wobei die Steckverbindung mit der
Aufnahme durch Stege verbunden ist. Der Träger kann somit
sehr einfach bestückt werden, da die bereits montierten
Teile des Ultraschallsensors während der Montage der
restlichen Teile am Träger fixiert sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
besteht darin, daß zwei Stege seitlich am Träger angeformt
sind und die Leiterplatte dazwischen montiert ist. Der
Ultraschallsensor wird dadurch sehr kompakt, und die
Leiterplatte ist mechanisch gut geschützt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Haube entlang der Stege über den Träger geschoben ist.
Der Vergießprozeß vereinfacht sich dadurch, da die Haube
während des Vergießens fixiert bleibt und nicht verrutschen
kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Haube selbst an zwei aneinanderstoßenden
Seiten offen ist. Dadurch entfällt der aufwendige
Steigvergußprozeß herkömmlicher Sensoren; der
Ultraschallsensor kann nach dem Zusammensetzen einfach von
oben vergossen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
besteht darin, daß eine offene Seite der Haube durch einen
am Träger angeformten Flansch verschlossen ist. Das
vereinfacht die Herstellung, da die Vergußmasse während des
Aushärtens keiner weiteren Form bedarf. Außerdem ergibt sich
eine mechanisch haltbare Verbindung.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß der Ultraschallwandler mit einer
Überwurfkappe an dem Träger fixiert ist. Das erleichtert
ebenfalls die Montage, da der Ultraschallwandler dabei
fixiert ist, und sorgt für eine abgedichtete Verbindung zum
Träger.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- als Explosionszeichnung die Einzelteile eines kompletten Ultraschallsensors,
- Fig. 2
- den vormontierten Ultraschallsensor vor dem Aufschieben der Haube auf den Träger und
- Fig. 3
- den fertigen Ultraschallsensor.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Figuren zeigen das Ausführungsbeispiel in
verschiedenen Montagezuständen. Die Abstrahl- und
Empfangsseite ist jeweils links.
Der dargestellte Ultraschallsensor besteht aus einem
Ultraschallwandler 1 mit einem elastischen Entkopplungsring
2 und einer Überwurfkappe 3. Der Wandler selbst enthält
einen Mechanismus, mit dem Ultraschallwellen aus
elektrischen Signalen erzeugt und empfangen und in
elektrische Signale umgesetzt werden können. Da es sich bei
dem Ultraschallwandler um ein empfindliches schwingendes
System handelt, muß er vom restlichen Ultraschallsensor
entkoppelt und schwingungsgedämpft im Ultraschallsensor
gelagert werden. Hierfür ist der Entkopplungsring 2
vorgesehen. Er übernimmt neben der Dichtfunktion auch die
Dämpfung unerwünschter Schwingungen.
Der Träger 4 besteht aus einer Steckverbindung 5, einer
ringförmigen Aufnahme 6 für den Ultraschallwandler 1 mit
einer Rastnut 7 für die Überwurfkappe 3 und aus zwei
Verbindungsstegen 8, die die Aufnahme 6 des
Ultraschallwandlers 1 mit der Steckverbindung 5 verbinden.
Nach der Montage des Ultraschallwandlers 1 und der
Leiterplatte 9 wird der Träger 4 - wie eine Schublade - in
die Haube 10 geschoben, bis zu einem Flansch 11, der die
Haube nach einer Seite verschließt. Ferner sind noch
Durchführungen für den Ultraschallwandler 1 in der
Überwurfkappe 14 und im Träger 15 sowie ein Raststeg 16 in
der Überwurfkappe 1 dargestellt.
In Fig. 2 ist der Ultraschallsensor in einem Zustand
dargestellt, in dem er komplett vormontiert ist. Der
Ultraschallwandler 1 ist mit der Überwurfkappe 3 in seiner
Aufnahme 6 am Träger 4 befestigt. Die Leiterplatte 9 ist mit
den Anschlußleitungen des Ultraschallwandlers 12 und der
Steckverbindung 13 verbunden und im Träger 4 fixiert.
Nach dem Prüfen und Abgleichen der Schaltung auf der
Leiterplatte 9 wird die Haube 10 über den Träger 4
geschoben, und der Ultraschallsensor wird vollständig mit
Vergußmasse gefüllt, so daß er dicht gegenüber
Umwelteinflüssen wird. Die Vergußmasse 17 (Fig. 3) füllt
sämtliche Hohlräume im Ultraschallwandler und um die
Leiterplatte herum aus und sorgt für eine mechanisch
haltbare und dichte Verkapselung des Ultraschallsensors.
Claims (9)
- Ultraschallsensor, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Steckverbindung (5), einem Ultraschallwandler (1) und einer Leiterplatte (9), wobei das Gehäuse in einen Träger (4) und eine den Träger umschließende Haube (10) unterteilt ist und wobei der Träger (4) die Leiterplatte (9), die Steckverbindung (5) und den Ultraschallwandler (1) trägt.
- Ultraschallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor vollständig mit Vergußmasse ausgefüllt ist und dicht ist.
- Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Träger (4) montierte Leiterplatte (9) mit Schaltelementen bei noch nicht montierter Haube (10) beidseitig zugänglich ist.
- Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) eine ringförmige Aufnahme (6) für den Ultraschallwardler (1) besitzt und daß die Steckverbindung (5) am Träger (4) angeformt ist, wobei die Steckverbindung (5) mit der Aufnahme (6) durch Stege (8) verbunden ist.
- Ultraschallsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stege (8) seitlich am Träger (4) angeformt sind und die Leiterplatte (9) dazwischen montiert ist.
- Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (10) entlang der Stege (8) über den Träger (4) geschoben ist.
- Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (10) selbst an zwei aneinanderstoßenden Seiten offen ist.
- Ultraschallsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine offene Seite der Haube (10) durch einen am Träger (4) angeformten Flansch (11) verschlossen ist.
- Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler mit einer Überwurfkappe (3) an dem Träger (4) fixiert ist.
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