EP2877876A1

EP2877876A1 - Ultraschallsensorvorrichtung mit einem versteifungselement und einem montagedeckel, anordnung und verfahren zum herstellen einer solchen ultraschallsensorvorrichtung

Info

Publication number: EP2877876A1
Application number: EP13724206.1A
Authority: EP
Inventors: Hans Wilhelm Wehling; Wolfgang Hamm
Original assignee: Volkswagen AG; Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Volkswagen AG; Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2015-06-03
Also published as: DE102012106694A1; WO2014016005A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ultraschallsensor (2), der eine topfförmige Membran (24) zum Aussenden von Ultraschallsignalen aufweist, mit einem an den Ultraschallsensor (2) frontseitig anschließend angeordneten Montagedeckel (15), über welchen der Ultraschallsensor (2) an einem Verkleidungsteil (39) des Kraftfahrzeugs befestigbar ist, und mit einem ringförmigen, insbesondere aus Keramik gebildeten, Versteifungselement (16) mit einer Durchgangsöffnung (30), durch welche sich die Membran (24) hindurch erstreckt, wobei eine dem Montagedeckel (15) zugewandte Frontseite (29) des Versteifungselements (16) porös ausgebildet ist und das Versteifungselement (16) über seine poröse Frontseite (29) stoffschlüssig mit dem Montagedeckel (15) verbunden ist.

Description

Ultraschallsensorvorrichtung mit einem Versteifungselement und einem Montagedeckel, Anordnung und Verfahren zum Herstellen einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ultraschallsensor, der eine topfformige Membran zum Aussenden von Ultraschallsignalen aufweist, und mit einem Montagedeckel, über welchen der Ultraschallsensor an einem Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Die Vorrichtung umfasst auch ein ringförmiges, insbesondere aus Keramik gebildetes, Versteifungselement, welches eine Durchgangsöffnung für die topfformige Membran aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung, wie auch eine Anordnung mit einer derartigen Ultraschallsensorvorrichtung einem Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug selbst.

Ultraschallsensoren sind bereits Stand der Technik und können in bekannter Weise im Frontbereich und im Heckbereich des Kraftfahrzeugs verbaut werden, nämlich beispielsweise an den Stoßfängern. Die Ultraschallsensoren sind

Fahrerassistenzeinrichtungen zugeordnet und liefern Informationen über die

Fahrzeugumgebung, und genauer gesagt über die Abstände zwischen dem Fahrzeug einerseits und den in seiner Umgebung befindlichen Hindernissen andererseits.

Fahrerassistenzeinrichtungen können dabei beispielsweise Parkassistenzsysteme, Systeme zur Totwinkelüberwachung, Systeme zur Abstandshaltung,

Spurüberwachungssysteme, Bremsassistenzsysteme und dergleichen sein.

Es ist bereits bekannt, dass derartige Ultraschallsensoren in Stoßfängern unverdeckt verbaut angeordnet sind. Dies bedeutet, dass sie in durchgängigen Aussparungen bzw. Durchgangsöffnungen in dem Stoßfänger angeordnet sind und außenseitig sichtbar sind. Hier erstreckt sich die topfformige Membran des Ultraschallsensors - der so genannte Aluminiumtopf - durch die Durchgangsöffnung des Stoßfängers hindurch, so dass eine Frontseite bzw. Frontfläche der Membran mit der äußeren Oberfläche des Stoßfängers bündig abschließt.

Darüber hinaus sind verdeckt verbaute Wandler bzw. Ultraschallsensoren bekannt. Diese sind somit bei einer Betrachtung des Stoßfängers von außen nicht sichtbar und durch den Stoßfänger abgedeckt. Bei derartig verbauten Ultraschallsensoren direkt hinter dem Stoßfänger werden Ultraschallsignale durch das Material des Stoßfängers hindurch gesendet bzw. empfangen. Dadurch ergibt sich immer eine symmetrische Schallkeule, sowohl horizontal wie auch vertikal. Wünschenswert ist es jedoch auch, asymmetrische Senderichtcharakteristiken erzeugen zu können. Derartig asymmetrische

Senderichtcharakteristiken sind für vielerlei Anwendungen vorteilhaft. Es ist gerade für die Totwinkelerkennung wünschenswert, eine asymmetrische Senderichtcharakteristik erzeugen zu können. Für die Einparkassistenz ist es darüber hinaus wünschenswert, dass Ultraschallsensoren mit horizontal breiter und vertikal schmaler

Senderichtcharakteristik ausgestattet sind.

Bei sichtbar und somit nicht verdeckt verbauten Ultraschallsensoren am Stoßfänger eines Fahrzeugs werden diese mittels eines Halters dort angeordnet, wobei dieser mit einem doppelseitigen Klebeband, warm verstemmt oder mit Ultraschall an dem Stoßfänger angebracht ist. Die Ultraschallsensoren können dann in dem Halter befestigt werden. Diese Anbringung ist für nicht verdeckt verbaute Wandler trotz der großen Toleranzen ausreichend. Der Halter wird in den seltensten Fällen vom Stoßfänger entfernt. Bei einem Wandleraustausch wird der Wandler aus der Rastverbindung vom Halter ausgerastet und der neue Wandler kann ohne weitere Veränderungen sofort wieder eingerastet werden.

Bei verdeckt hinter einem Stoßfänger verbauten Sensoren sind jedoch wesentlich höhere Anforderungen an die Positionierung, die Klebung und die nun einzuhaltenden

Toleranzen gegeben. Der Wandler bzw. Ultraschallsensor muss hinter dem Stoßfänger mechanisch fest angebracht werden. Dies ist erforderlich, damit der Ultraschallsensor verlustfrei durch den Stoßfänger senden kann. Um die Sende- und Empfangsverluste gering zu halten, muss die Sendefläche des Ultraschallsensors mechanisch fest mit dem Stoßfänger verbunden werden oder mit einem verlustfreien Koppelelement zwischen der Sendefläche des Ultraschallsensors und dem Stoßfänger ausgebildet werden. Um die eingeleiteten Schwingungen lokal zu halten und die Senderichtcharakteristik zu beeinflussen, wird dazu ein Dämpfungsring bzw. Versteifungselement mit einem großen E-Modul eng um den Wandler benötigt. Auch dieser Dämpfungsring muss mechanisch fest mit dem Stoßfänger bzw. dem Halter verbunden sein. Eine entsprechende Ausgestaltung eines elektroakustischen Wandlers ist dazu beispielsweise aus der DE 42 38 924 A1 bekannt. Dieser Einbau ist jedoch nur bei vollständig ebenen

Stoßfängern, wie dies im Stand der Technik gezeigt ist, möglich. Bei uneben

ausgebildeten Stoßfängern führt diese bekannte Ausgestaltung zu deutlichen Nachteilen bezüglich der Funktionalität.

Eine besondere Herausforderung besteht somit darin, eine Ultraschallsensorvorrichtung bereitzustellen, bei welcher ein variabler und flexibler Verbau des Ultraschallsensors in verdeckter Anordnung hinter einem Verkleidungsteil, wie insbesondere einem

Stoßfänger, gewährleistet ist und somit eine situationsangepasstere Anbringung ermöglicht ist. Um dies zu gewährleisten, wird im Stand der Technik bereits ein

Montagedeckel vorgeschlagen, welcher frontseitig anschließend an den Ultraschallsensor bzw. an die topfförmige Membran angeordnet ist und den Ultraschallsensor abdeckt. Über diesen haubenartigen Montagedeckel wird die Ultraschallsensorvorrichtung bzw. der einzelne Ultraschallsensor an der rückseitigen Fläche des Verkleidungsteils befestigt, wobei der Montagedeckel auch reversibel lösbar mit dem Ultraschallsensor verbunden wird. Durch ein solches zusätzliches Bauteil, nämlich den Montagedeckel, wird die Ultraschallsensorvorrichtung dahingehend verbessert, dass sie für unterschiedlichste Gegebenheiten bzw. geometrische Formen an dem Verkleidungsteil des Fahrzeugs angeordnet werden kann und dadurch sowohl die Befestigung einerseits in verdeckter Bauweise als auch die Funktionalität des Ultraschallsensors andererseits bestmöglich gewährleistet ist. Der Montagedeckel deckt dabei die Frontseite der Membran von vorne ab.

Der genannte Montagedeckel hat außerdem auf seiner dem Ultraschallsensor

zugewandten Seite eine Aufnahme für das oben genannte ringförmige

Versteifungselement aus Keramik. Dieses Versteifungselement hat eine

Durchgangsöffnung, durch welche sich die topfförmige Membran hindurch erstreckt, um an der Rückseite des Montagedeckels anzuliegen. Das aus Keramik gebildete

Versteifungselement verhindert eine Übertragung der Schwingung auf einen größeren Bereich des Verkleidungsteils, sodass die Abstrahlung des Ultraschallsignals

entsprechend eingegrenzt erfolgen kann. Im Stand der Technik wird dieses

Versteifungselement mit seiner dem Verkleidungsteil zugewandten Frontseite mit der Rückseite des aus Kunststoff gebildeten Montagedeckels mithilfe einer Klebeverbindung gekoppelt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass eine solche Klebeverbindung der beiden Komponenten Versteifungselement und Montagedeckel nur unzureichend ist, weil keine gute mechanische Haftung des Montagedeckels an dem Versteifungselement und somit auch keine von der Temperatur unabhängige zuverlässige Schallübertragung erzielt werden kann. Dies nämlich aus dem Grund, weil sich die Keramik nur schwer mit dem Kunststoffmaterial verbinden lässt bzw. die beiden Materialien so unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, dass bei der gegebenen Anwendung und dem gegebenen Schwingungsdruck der Membran die Verbindung des Montagedeckels mit dem

Versteifungselement bzw. Versteifungselement unzureichend ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Lebensdauer einer Ultraschallsensorvorrichtung der eingangs genannten Gattung im Vergleich zum Stand der Technik erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch eine Anordnung sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.

Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Ultraschallsensor, einen Montagedeckel sowie ein Versteifungselement, welches insbesondere aus Keramik gebildet ist. Der Ultraschallsensor hat eine topfförmige Membran zum Aussenden von Ultraschallsignalen. Der Montagedeckel ist vorzugsweise in Senderichtung vor der Membran und somit frontseitig anschließend an den

Ultraschallsensor angeordnet. Über den Montagedeckel wird der Ultraschallsensor an einem Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs verdeckt befestigt, nämlich an einer Rückseite des Verkleidungsteils. Der Montagedeckel kann des Weiteren auf seiner dem

Ultraschallsensor zugewandten Rückseite eine Aufnahme aufweisen, in welcher das ringförmige Versteifungselement angeordnet ist. Das Versteifungselement hat eine Durchgangsöffnung, durch welche sich die topfförmige Membran im zusammengebauten Zustand hindurch erstreckt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine dem

Montagedeckel zugewandte Frontseite des Versteifungselements porös ausgebildet ist und das Versteifungselement über seine poröse Frontfläche stoffschlüssig mit dem Montagedeckel verbunden ist.

Hierdurch wird eine besonders zuverlässige und gut haftende stoffschlüssige und außerdem formschlüssige Verbindung zwischen dem Versteifungselement aus Keramik einerseits und dem Montagedeckel andererseits ermöglicht, so dass das

Versteifungselement einstückig mit dem Montagedeckel ausgebildet wird und somit die Lebensdauer der gesamten Ultraschallsensorvorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik verbessert wird. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise hat den Vorteil, dass über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeugs die Kraftübertragung zwischen dem Versteifungselement und dem Montagedeckel erfolgen kann, und zwar ohne

Haftungsverluste aufgrund einer unzureichenden Verbindung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass kein weiterer Montageschritt bei der Montage der Ultraschallsensorvorrichtung an dem zugeordneten Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs erforderlich ist, nämlich der Schritt der Befestigung des Versteifungselements an dem Montagedeckel. Durch die stoffschlüssige Verbindung des Montagedeckels mit der porösen Frontseite des

Versteifungselements wird nämlich eine einstückige Ausgestaltung erreicht. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Vorgehensweise also eine besonders zuverlässige und gut haftende sowie gut schwingungsübertragende Verbindung zwischen dem

Versteifungselement und dem Montagedeckel, welche außerdem ohne Schrauben sowie ohne ähnliche Befestigungsmittel auskommt.

Also weist das Versteifungselement eine poröse Frontseite auf. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass lediglich diese Frontseite bzw. die Oberfläche der Frontseite porös ausgebildet ist, während der übrige bzw. restliche Bereich des Versteifungselements aus einem nicht-porösen Material, insbesondere nicht-porösen Keramik, und somit biegesteif ausgebildet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass lediglich ein bestimmter axialer Tiefenbereich des Versteifungselements porös ausgebildet ist, während der restliche axiale Bereich des Versteifungselements nicht-porös ist. Um zu gewährleisten, dass nur eine bestimmte axiale Zone des Versteifungselements bzw. nur seine Frontseite porös ist, wird das Versteifungselement bevorzugt derart hergestellt, dass zwei verschiedene Keramikmaterialien, nämlich ein poröses sowie ein nicht-poröses Keramikmaterial, miteinander gepresst und dann gebrannt werden. Somit entsteht ein keramisches

Versteifungselement, welches überwiegend nicht-porös und somit biegesteif ist und lediglich eine axiale Frontseite aufweist, welche entsprechende Poren für die zuverlässige stoffschlüssige Verbindung aufweist.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Montagedeckel aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen-Kunststoff, gebildet ist. Gerade bei dieser

Ausführungsform erweist sich die stoffschlüssige Verbindung über die poröse Frontseite als besonders vorteilhaft, weil sich bekanntlich ein solches Kunststoff material nur schwer mit nicht-poröser Keramik verbinden lässt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Montagedeckel aus einem Kunststoff material gebildet ist, welches an die poröse Frontseite des Versteifungselements angespritzt ist. Beim Aufspritzen des flüssigen Kunststoffmaterials auf die poröse Frontseite des Versteifungselements dringt somit selbiges Kunststoffmaterial in die Poren des

Versteifungselements ein und verkrallt sich dort fest, so dass eine feste und nicht nur stoffschlüssige, sondern auch kraft- und formschlüssige Verbindung ermöglicht wird. Dabei kann die Größe der Poren der Frontseite des Versteifungselements auf das Fließverhalten des Kunststoffmaterials angepasst bzw. ausgelegt werden. Diese

Ausführungsform hat den Vorteil, dass somit die mechanische Schwingungsübertragung zwischen dem Versteifungselement und dem Montagedeckel gewährleistet ist, und zwar über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeugs.

Ergänzend oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die poröse Frontseite des Versteifungselements über eine Klebeschicht mit dem Versteifungselement verbunden ist. Somit wird das poröse Material, insbesondere die poröse Keramik, zur besseren Haftung des Klebestoffes zwischen dem Montagedeckel einerseits und dem

Versteifungselement andererseits genutzt. Diese Ausführungsform macht sich die Tatsache zunutze, dass sich ein Klebstoff mit dem aus Kunststoff gebildeten

Montagedeckel gut verbinden lässt und sich andererseits in den Poren der Frontfläche des Versteifungselements festkleben bzw. in die Poren eindringen kann. Ohne die poröse Frontseite wäre das Anlösen der Keramik durch den Klebestoff nicht möglich, und eine entsprechende Haftung könnte nur durch entsprechende Behandlung der Frontseite des Versteifungselements mit Plasma erreicht werden.

Bei der letztgenannten Ausführungsform können prinzipiell zwei Varianten vorgesehen sein: Zum einen kann diese Ausführungsform mit der Ausführungsform kombiniert werden, bei welcher der Montagedeckel aus Kunststoff an das Versteifungselement angespritzt wird. Hierbei kann zunächst die Klebeschicht auf die poröse Frontseite des Versteifungselements aufgebracht werden, und anschließend kann das

Kunststoffmaterial auf die Frontseite aufgespritzt werden. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Montagedeckel separat bzw. als separates Bauteil hergestellt wird, welches dann über die Klebeverbindung mit der porösen Frontseite des

Versteifungselements stoffschlüssig verbunden wird.

Die Poren der Frontseite des Versteifungselements können eine Tiefe aufweisen, welche in einem Wertebereich von 0,5 mm bis 2 mm liegt und beispielsweise 1 mm beträgt. Somit kann der Kunststoff des Montagedeckels und/oder der Klebstoff ca. 1 mm in das Material des Versteifungselements eindringen und sich dort fest verkrallen. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Tiefe im Wertebereich von 0,5 mm bis 2 mm ausreichend für eine zuverlässige Verbindung ist und außerdem den Vorteil hat, dass der verbleibende, nicht-poröse Bereich des Versteifungselements relativ groß bleibt und somit das Versteifungselement insgesamt nicht vergrößert werden muss, damit seine

Funktionalität aufrechterhalten werden kann.

Bevorzugt ist der Montagedeckel einstückig mit dem Versteifungselement ausgebildet.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung mit einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß der Erfindung sowie mit einem Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeugs, an dessen

Rückseite der Montagedeckel mit seiner Frontseite befestigt ist, so dass die

Ultraschallsignale durch das Material des Verkleidungsteils hindurch gesendet und insbesondere auch empfangen werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Frontseite des Montagedeckels an die Form der Rückseite des Verkleidungsteils angepasst ist, insbesondere die Frontseite vollflächig an der Rückseite anliegt. Eine sehr individuelle Ausgestaltung der

Ultraschallsensorvorrichtung kann dadurch erzielt werden, und dies alleine dadurch, dass der Montagedeckel individuelle Formgebungen und Ausgestaltungen aufweist.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Frontseite des Montagedeckels mit der

Rückseite des Verkleidungsteils verklebt wird. Mit dem Montagedeckel kann eine vollflächige Verklebung zur Rückseite des Verkleidungsteils sichergestellt werden, indem vorzugsweise die gleiche Kontur und somit Formgebung an der Frontseite des

Montagedeckels in Bezug zur örtlichen Anbauposition ausgebildet wird.

Der Montagedeckel kann auch aus dem gleichen Material wie das Verkleidungsteil hergestellt werden.

Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass der Montagedeckel aus einem härteren Kunststoff als das Verkleidungsteil ausgebildet ist, um den E-Modul-Einfluss über die Temperatur zu reduzieren und die Senderichtcharakteristik des Ultraschallsensors zu verbessern.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung. Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer

Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug durch Bereitstellen eines

Ultraschallsensors mit einer topfförmigen Membran, durch Bereitstellen eines

ringförmigen Versteifungselements - insbesondere aus Keramik - mit einer

Durchgangsöffnung, durch welche die Membran hindurch gesteckt wird, sowie durch Bereitstellen eines Montagedeckels zur Befestigung des Ultraschallsensors an einem Verkleidungsteil des Kraftfahrzeugs, wobei der Montagedeckel auf seiner dem

Ultraschallsensor zugewandten Rückseite mit einer Aufnahme ausgebildet wird, in welche das Versteifungselement eingesetzt wird. Eine dem Montagedeckel zugewandte

Frontseite des Versteifungselements wird porös ausgebildet, und das

Versteifungselement wird über seine poröse Frontseite stoffschlüssig mit dem

Montagedeckel verbunden.

Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Anordnung sowie für das erfindungsgemäße Verfahren, wie auch für das Kraftfahrzeug.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Explosionsansicht einer

Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Ultraschallsensorvorrichtung gemäß

Fig. 1 aus einem anderen Blickwinkel; Fig. 3 in schematischer Darstellung die Ultraschallsensorvorrichtung in einem zusammengebauten Zustand;

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht durch ein

Versteifungselement und einen Montagedeckel;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches der Fig. 4;

Fig. 6 eine Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 7 eine Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen

Bezugszeichen versehen.

Eine in Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigte Ultraschallsensorvorrichtung 1 umfasst einen Ultraschallsensor 2, der zerstörungsfrei lösbar in einem Aufnahmeteil 3 befestigbar, insbesondere verrastbar, ist. Dazu sind beispielhaft zwei Rastelemente 4 und 5 ausgebildet, die zur Verrastung in Rastlaschen 6 und 7 eines Aufnahmeschachts 8 des einstückig aus Kunststoff ausgebildeten Aufnahmeteils 3 vorgesehen sind.

Das Aufnahmeteil 3 umfasst darüber hinaus einen Untersatz 9, der zylinderförmig ausgebildet ist und einen größeren Durchmesser aufweist als der Aufnahmeschacht 8. An einem Rand 10 des Untersatzes 9 sind ebenfalls zwei Rastlaschen 1 1 und 12

ausgebildet. In diese können Rastelemente 13 und 14 eines scheibenförmigen

Montagedeckels 15 verrasten. Der Montagedeckel 15 ist einstückig aus Kunststoff ausgebildet und durch die Verrastung mit dem Aufnahmeteil 3 auch zerstörungsfrei und reversibel lösbar mit diesem verbunden. Durch den Montagedeckel 15 und das

Aufnahmeteil 3 ist eine Halterung bzw. ein Halter zweiteilig gebildet. Dadurch kann eine hochflexible und variable Ausgestaltung der Ultraschallsensorvorrichtung 1 gewährleistet werden und unterschiedlichste Einbaumöglichkeiten der Ultraschallsensorvorrichtung 1 an verschiedensten Einbausituationen an einem Verkleidungsteil eines Fahrzeugs ermöglicht werden.

Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 umfasst im Ausführungsbeispiel darüber hinaus auch noch ein Versteifungselement 16, welches als Ring ausgebildet ist. Das Versteifungselement 16 ist als separates Bauteil ausgebildet und beispielsweise aus Keramik. Es dient einerseits zur Dämpfung der Schwingungsübertragung auf das Verkleidungsteil, andererseits dient es zur Begrenzung der Signalabstrahlung des Ultraschallsensors 2.

Der Montagedeckel 15 weist auf seiner dem Ultraschallsensor 2 zugewandten Rückseite 17 eine Vertiefung 18 auf. Diese wird umfangsseitig und umlaufend durch einen Steg 19, an den die Rastelemente 13 und 14 angeformt sind, begrenzt. Im verbauten Zustand erstreckt sich der Ultraschallsensor 2 in die Vertiefung 18 hinein. Der Montagedeckel 15 weist auf seiner dem Ultraschallsensor 2 zugewandten Rückseite 17 einen Boden der Vertiefung 18 auf, der einerseits durch einen eben ausgebildeten kreisförmigen zentralen Flächenbereich 20 und einen radial nach außen daran anschließenden Aufnahmebereich 21 mit der Anlagefläche 22 für die Anlage des Versteifungselements 16 gebildet ist. Der Aufnahmebereich 21 bildet also eine Aufnahme für das keramische Versteifungselement 16. Anstelle des Flächenbereichs 20 kann der Montagedeckel 15 auch eine zentrale Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche sich die Membran 24 dann hindurch erstreckt. Die Membran 24 liegt dann direkt an der Rückseite des Verkleidungsteils an.

In Fig. 2 ist eine Explosionsdarstellung der Ultraschallsensorvorrichtung 1 aus einer anderen Blickrichtung gezeigt. Der Ultraschallsensor 2 hat eine Membran 24, welche topfförmig ausgebildet ist. Die Membran 24 ist insbesondere ein Aluminiumtopf, der eine Frontseite 25 aufweist, welche im zusammengebauten Zustand an einer Oberfläche 23 des zentralen Flächenbereiches 20 oder aber bei Vorhandensein einer

Durchgangsöffnung im Montagedeckel 15 direkt an dem Verkleidungsteil anliegt. Die Frontseite 25 weist also eine ebene Außenfläche auf, die in Anlage mit dem zentralen Flächenbereich 20 oder dem Verkleidungsteil kommt und entsprechend verklebt ist.

Darüber hinaus ist in der Darstellung gemäß Fig. 2 zu erkennen, dass der Untersatz 9 an seiner inneren Oberseite bzw. Frontseite eine Nut 26 aufweist, die zur Aufnahme des Versteifungselements 16 gebildet ist. Auch dieser Untersatz 19 weist eine Öffnung 27 auf, durch welche sich die Membran 24 des Ultraschallsensors 2 hindurch erstreckt, um in Anlage mit dem zentralen Flächenbereich 20 oder direkt dem Verkleidungsteil gelangen zu können.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Versteifungselement 16 eine Rückseite 28 (Fig. 1 ) aufweist, die eben ausgebildet ist. Diese kommt dann vollflächig in Anlage mit dem Boden der Nut 26. Darüber hinaus umfasst das Versteifungselement 16 eine Frontseite 29 (Fig. 2), die eben oder aber auch konusförmig ausgebildet sein kann. Das Versteifungselement weist zusätzlich noch eine Durchgangsöffnung 30 auf, durch welche sich die Membran 24 hindurch erstreckt.

Der Montagedeckel 15 weist eine Frontseite 31 auf, die individuell geformt ist und zwar dahingehend, dass sie vorzugsweise zur vollflächigen Anlage an eine Innenseite eines Verkleidungsteils, insbesondere eines Stoßfängers des Fahrzeugs, ausgebildet ist.

In Fig. 3 ist der zusammengebaute Zustand der Ultraschallsensorvorrichtung 1 gezeigt. Die nahezu vollständige Aufnahme des Ultraschallsensors 2 in dem Aufnahmeschacht 8 ist zu erkennen. Insbesondere ist auch die verrastende Anordnung zu erkennen. Darüber hinaus ist auch die verrastende Anordnung zwischen dem Montagedeckel 15 und dem Aufnahmeteil 3 gezeigt.

Nun richtet sich das Interesse auf eine zuverlässige Verbindung zwischen der Frontseite 29 des keramischen Versteifungselements 16 mit der Rückseite 17 des Montagedeckels 15. Um eine zuverlässige und betriebssicherere Verbindung und somit eine gute

Druckübertragung über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass die Frontseite 29 des Versteifungselements 16 porös ausgebildet wird und stoffschlüssig mit dem Montagedeckel 15 verbunden wird. Eine Schnittdarstellung durch das Versteifungselement 16 und die Montagedeckel 15 ist in Fig. 4 näher dargestellt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist das Versteifungselement 16 einen die Frontseite 29 umfassenden porösen axialen Bereich 32 sowie einen sich axial anschließenden nicht-porösen Bereich 33 auf. Der poröse axiale Bereich 32 stellt also nur einen kleinen Tiefenbereich der Frontseite 29 dar, während der restliche, nicht-poröse Bereich 33 deutlich größer ist. Um ein solches Versteifungselement 16 mit einem nichtporösen Bereich 33 und einem porösen Frontbereich 32 herzustellen, können zwei verschiedene Keramikmischungen, nämlich ein poröses Keramikmaterial sowie ein nichtporöses Keramikmaterial, miteinander gepresst und dann gebrannt werden.

In Fig. 5 ist dabei eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches 34 gemäß Fig. 4 gezeigt. Hier sind Poren 35 der axialen Frontseite 29 zu erkennen. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist in axialer Richtung lediglich eine einzige Reihe von solchen Poren 35 vorgesehen, so dass die poröse Frontseite 29 quasi dadurch gebildet ist, dass an dieser Frontseite 29 Zähne bzw. kleine Aussparungen ausgebildet sind. Diese Poren 35 können eine axiale Tiefe von beispielsweise 1 mm aufweisen. Auch die radiale Breite der Poren 35 kann beispielsweise in einem Wertebereich von 0,5 mm bis 1 ,5 mm liegen.

Um die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Montagedeckel 15 und dem

Versteifungselement 16 zu gewährleisten, können nun unterschiedliche

Ausführungsformen vorgesehen sein:

Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Kunststoffmaterial des Montagedeckels 15 in flüssiger Form an die Frontseite 29 sowie an den Außenumfang des Versteifungselements 16 angespritzt wird. Hierbei fließt das flüssige

Kunststoffmaterial in die Poren 35 der Frontseite 29 hinein, so dass sich das

Kunststoffmaterial in den Poren 35 verfestigen kann. Somit ist nicht nur eine

stoffschlüssige, sondern auch eine kraft- und formschlüssige Verbindung gewährleistet.

Ergänzend oder alternativ kann das Versteifungselement 16 zunächst mit einem Klebstoff versehen werden, welcher auch in die Poren 35 der Frontseite 29 eindringt. Dann kann der Montagedeckel 15 entweder in flüssiger Form an das Versteifungselement 16 angespritzt oder aber in fester Form mit dem Versteifungselement 16 über den Klebstoff verbunden werden.

In Fig. 6 ist nun in einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung 37 dargestellt. Dabei ist die Ultraschallsensorvorrichtung 1 an einer Rückseite 38 eines als Stoßfänger 39 ausgebildeten Verkleidungsteils befestigt. Wie zu erkennen ist, ist die Rückseite 38 eben ausgebildet, sodass eine Frontseite bzw.

Frontseite 31 des Montagedeckels 15 ebenfalls eben ausgebildet ist. Die

Ultraschallsensorvorrichtung 1 ist hier lediglich mit dem Montagedeckel 15 und dem Dämpfungselement 16 gezeigt.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung 37 gezeigt. Hier ist im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß Fig. 8 der Stoßfänger 39 an seiner Rückseite 38 gebogen bzw. gekrümmt ausgestaltet. Wie in der Schnittdarstellung zu erkennen ist, ist hier die Frontseite 31 des Montagedeckels 15 komplementär und korrespondierend gebogen geformt, sodass die Frontseite 31 vollflächig an der Rückseite 38 anliegt und entsprechend angeklebt ist. Insbesondere bei einer derartigen Ausgestaltung ist dann vorgesehen, dass die Anlagefläche 22 der Aufnahme 21 des Montagedeckels 15 ebenfalls geneigt ist und die Neigung an die Formgebung der Rückseite 38 angepasst ist. Insbesondere ist dann auch die Frontseite 29 des Dämpfungselements 16 komplementär geneigt, sodass auch hier wiederum eine möglichst vollflächige Anlage d Frontseite 29 an der Anlagefläche 22 gewährleistet ist.

Claims

Patentansprüche

1. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ultraschallsensor (2), der eine topfförmige Membran (24) zum Aussenden von Ultraschallsignalen aufweist, mit einem Montagedeckel (15), über welchen der Ultraschallsensor (2) an einem Verkleidungsteil (39) des Kraftfahrzeugs befestigbar ist, und mit einem ringförmigen, insbesondere aus Keramik gebildeten, Versteifungselement (16) mit einer Durchgangsöffnung (30) für die Membran (24),

dadurch gekennzeichnet, dass

eine dem Montagedeckel (15) zugewandte Frontseite (29) des

Versteifungselements (16) porös ausgebildet ist und das Versteifungselement (16) über seine poröse Frontseite (29) stoffschlüssig mit dem Montagedeckel (15) verbunden ist.

2. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Montagedeckel (15) aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen-Kunststoff, gebildet ist.

3. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Montagedeckel (15) aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, welches an die poröse Frontseite (29) des Versteifungselements (16) angespritzt ist.

4. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Frontseite (29) des Versteifungselements (16) über eine Klebeschicht mit dem Versteifungselement (16) verbunden ist.

5. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

Poren (35) der porösen Frontseite (29) eine Tiefe in einem Wertebereich von 0,5 mm bis 2 mm, insbesondere eine Tiefe von 1 mm, aufweisen.

6. Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Montagedeckel (15) einstückig mit dem Versteifungselement (16) ausgebildet ist.

7. Anordnung (37) mit einer Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) nach einem der

vorhergehenden Ansprüche, und mit einem Verkleidungsteil (39), an dessen Rückseite (38) der Montagedeckel (15) mit seiner Frontseite (31 ) befestigt ist.

8. Anordnung (37) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Frontseite (31 ) des Montagedeckels (15) an die Form der Rückseite (38) des Verkleidungsteils (39) angepasst ist, insbesondere die Frontseite (31 ) vollflächig an der Rückseite (38) anliegt.

9. Kraftfahrzeug mit einer Anordnung (37) nach Anspruch 7 oder 8.

10. Verfahren zum Herstellen einer Ultraschallsensorvorrichtung (1 ) für ein

Kraftfahrzeug durch:

Bereitstellen eines Ultraschallsensors (2), welcher eine topfförmige Membran (24) zum Aussenden von Ultraschallsignalen aufweist,

Bereitstellen eines ringförmigen Versteifungselements (16), insbesondere aus Keramik, mit einer Durchgangsöffnung (30), durch welche die Membran (24) hindurch gesteckt wird, und

Bereitstellen eines Montagedeckels (15) zur Befestigung des Ultraschallsensors (2) an einem Verkleidungsteil (39) des Kraftfahrzeugs,

dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Montagedeckel (15) zugewandte Frontseite (29) des

Versteifungselements (16) porös ausgebildet wird und das Versteifungselement (16) über seine poröse Frontseite (29) stoffschlüssig mit dem Montagedeckel (15) verbunden wird.

1 1. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Montagedeckel (15) aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen-Kunststoff, gebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Montagedeckel (15) aus einem Kunststoffmaterial gebildet wird, welches an die poröse Frontseite (29) des Versteifungselements (16) angespritzt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

die poröse Frontseite (29) des Versteifungselements (16) über einen Klebstoff mit dem Versteifungselement (16) verbunden wird.