EP4440757A1 - Ultraschallsensor, kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben des ultraschallsensors - Google Patents

Ultraschallsensor, kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben des ultraschallsensors

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Publication number
EP4440757A1
EP4440757A1 EP22823064.5A EP22823064A EP4440757A1 EP 4440757 A1 EP4440757 A1 EP 4440757A1 EP 22823064 A EP22823064 A EP 22823064A EP 4440757 A1 EP4440757 A1 EP 4440757A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
damping element
ultrasonic sensor
membrane
passive damping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22823064.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian Hafner
Philipp Maurer
Fabian Hermann HAAG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP4440757A1 publication Critical patent/EP4440757A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/0681—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a damping structure
    • B06B1/0685—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a damping structure on the back only of piezoelectric elements

Definitions

  • the present invention relates to the use of ultrasonic measurement technology in motor vehicles and in particular to an ultrasonic sensor, a motor vehicle with the ultrasonic sensor, a method for operating the ultrasonic sensor and a computer program product.
  • Motor vehicles are equipped with ultrasonic sensors, which emit ultrasonic signals into the surroundings of the motor vehicle and receive them from the surroundings of the motor vehicle.
  • Information about a distance from obstacles in the vicinity of a motor vehicle is recorded for a parking assistance system of the motor vehicle on the basis of a signal propagation time between the transmission of the transmission signal and the arrival of the echo signal.
  • the ultrasonic membrane of such an ultrasonic sensor is typically damped in order to shorten its decay time and a dead time of the ultrasonic sensor caused by this.
  • a housing of the ultrasonic sensor can be covered with a silicone foam. This is typically introduced in liquid form, adheres to the membrane and is then hardened.
  • attenuation is undesirable when ultrasonic echo signals are to be received, since it reduces efficiency and thus the signal-to-noise ratio. Therefore, a compromise is traditionally made between damping and efficiency.
  • A1 proposes an ultrasonic transducer in which an actively controllable damping element is arranged directly on the inside of a membrane assembly.
  • the actively controllable damping element can be a microelectromechanical system or a dielectrically electroactive polymer.
  • an ultrasonic sensor for a motor vehicle has a membrane assembly for transmitting and receiving ultrasonic signals.
  • a passive damping element is arranged on an inner side of the membrane assembly, and an actuator is arranged on an inner side of the passive damping element, which is set up to exert a force on the passive damping element depending on a control signal applied to the actuator, which causes a mechanical coupling between the Damping element and the membrane assembly changed.
  • the passive damping element can be effected by the passive damping element. Thanks to the actuator, however, the degree of damping caused by the passive damping element can be controlled. In this way, the damping can advantageously be activated or increased after the transmission of a transmission signal in order to shorten the decay or dead time, but deactivated or reduced again during the transmission and in good time before the earliest possible arrival of an echo signal. Thus, transmission and reception efficiency is advantageously improved.
  • the passive damping element no longer needs to fall into the sensor housing in liquid form, but can preferably be introduced into the sensor housing as a dry component. It is not necessary to produce a material-to-material coupling by adhesive bonding or the like between the passive damping element and the membrane assembly, since if damping is required, a mechanical coupling can be produced between the damping element and membrane assembly by the force exerted by the actuator. In this way, problems of insufficient adhesive adhesion of the passive damping element due to contamination from soldering flux and the like during production are avoided. The manufacturing process is advantageously simplified.
  • the diaphragm assembly may include a diaphragm and an acoustic transducer element attached to the inside of the diaphragm.
  • the sound transducer element such as a piezo element, can cause the membrane to vibrate in response to a control signal stimulate and generate a measurement signal in response to vibrations of the membrane.
  • the membrane and the sound transducer element can each be a flat element.
  • a first element which is attached to an inside of a second element (diaphragm assembly or passive damping element), is attached to the inside in particular in such a way that at least one flat section of the first element is in contact with a flat section of the second element Is contact and / or can be brought into contact by the force exerted by the actuator.
  • a "flat" shape is a geometric shape that has two parallel flat sides, in particular an inside (side facing the sensor interior) and an outside (side facing outwards in relation to the ultrasonic sensor).
  • a flat element can be a cylindrical element, for example.
  • the passive damping element is in particular an element which, when directly mechanically coupled to the membrane assembly, achieves a higher degree of damping than the actuator if it were directly mechanically coupled to the membrane assembly.
  • the degree of damping can be determined, for example, as Lehr's degree of damping.
  • the passive damping element can be made of a silicone foam, for example.
  • the passive damping element can preferably be a dry foam.
  • the passive damping element preferably has at least one flat section.
  • the actuator is in particular an active element.
  • the actuator preferably comprises a flat element.
  • the actuator can preferably be an element that changes its shape when the control signal is applied.
  • the actuator can be fixed by a counter-holding element in such a way that movements of the actuator in a direction away from the passive damping element are restricted. A force can thus be exerted on the passive damping element when the actuator changes its shape.
  • a flat layered structure can be formed from membrane assembly, damping element and actuator, with a force being able to be exerted on the damping element by controllable changes in shape of the actuator.
  • the force exerted by the actuator can change the mechanical coupling between the damping element and the membrane assembly by establishing, breaking, increasing or decreasing the mechanical coupling.
  • the force can be a pulling force or a pressing force.
  • the force preferably acts along an axis of a flat membrane of the membrane assembly.
  • changing the mechanical coupling between the damping element and the diaphragm assembly changes (makes, eliminates, increases, or decreases) the damping of the diaphragm assembly.
  • the actuator includes an electroactive polymer.
  • shape changes can advantageously be achieved in response to the control signal, which amount to a multiple of the shape change that can be achieved, for example, with a piezo element. Accordingly, the actuator can reliably exert the force required to change the damping.
  • the electroactive polymer is in particular a polymer that changes its shape when a voltage is applied, such as for example the drive signal.
  • the electroactive polymer can also be referred to as an artificial muscle.
  • the electroactive polymer preferably changes its extension along an axial direction of a membrane of the membrane assembly in response to the control signal.
  • the electroactive polymer changes its extent along the axial direction preferably by at least 50%, particularly preferably by at least 100%, even more preferably by at least 200% and very particularly preferably by at least 300%.
  • the electroactive polymer can preferably be an electronic electroactive polymer.
  • the electroactive polymer can be a dielectric elastomer.
  • the dielectric elastomer is a material that converts electrical energy of the control signal directly into mechanical work.
  • a dielectric elastomer can advantageously produce particularly high elongations along the axial direction.
  • the force exerted by the actuator is a pressing force that establishes or reinforces the mechanical coupling between the damping element and the membrane assembly.
  • the pressing force advantageously only needs to be exerted when damping or high damping is required, ie. i.e. at the time immediately after the transmission signal has been sent out. No force needs to be exerted during the remaining—comparatively longer—time periods. Accordingly, advantageously, energy can be saved and material wear can be minimized.
  • a separating layer is formed between the inside of the membrane assembly and the passive damping element.
  • the separating layer can, for example, be a free space or be formed from air.
  • the separating layer can be formed at least in a planar section along the inside of the membrane assembly and the passive damping element (along the outward-facing outside of the passive damping element).
  • the separating layer is formed in particular in at least one state of the control signal. In another state of the drive signal, the separating layer may not be formed partially or completely. For example, the separating layer can only be formed when no control signal is present at the actuator, or the separating layer can only be formed when a control signal is present at the actuator. In other words, the separating layer can be selectively created or partially or completely overcome by switching the drive signal.
  • the actuator can advantageously completely establish and completely release the mechanical coupling depending on the control signal.
  • a spacer ring is arranged between the inside of the membrane assembly and the passive damping element, on which the passive damping element rests, and the separating layer is formed by a cavity inside the spacer ring.
  • the ultrasonic sensor with the separating layer can thus advantageously be produced in a particularly simple manner by superimposing the membrane assembly, spacer ring, passive damping element and actuator, without a bonding process being necessary.
  • the separating layer is a first section of a foam material and the passive damping element is a second section of the foam material.
  • the first section is loaded with more air than the second section.
  • the foam material can be laid directly on the diaphragm assembly without a spacer ring, and the number of components is advantageously reduced.
  • the first section is loaded with more air than the second section, the mechanical coupling between the second section and the membrane assembly on which the foam material rests is preferably reduced. Accordingly, the first portion can serve as the release liner. Will a force from an actor on the other side of the foam material applied to the second section compresses the first section and thereby preferably increases the mechanical coupling between the second section and the membrane assembly. Accordingly, the second section can serve as the passive damping element.
  • the passive damping element rests directly on the membrane assembly, and the force exerted by the actuator is a tensile force that detaches the passive damping element from the membrane assembly.
  • the separation layer can be formed only when the actuator applies the force. Accordingly, no separation layer needs to be formed when manufacturing the ultrasonic sensor, and the manufacturing process can be simplified.
  • the diaphragm assembly has a diaphragm and a sound transducer element attached to the inside of the diaphragm, and the passive damping element is arranged on an inside of the diaphragm and the sound transducer element.
  • the sound transducer element can be a piezo element, such as a piezo crystal, for example.
  • both the damping of vibrations of the membrane and the damping of vibrations of the sound transducer element can advantageously be regulated (changed or produced, released, strengthened or reduced) by the actuator.
  • the actuator comprises a plurality of actuator sections which can be controlled separately in order to change the mechanical coupling between the damping element and the membrane assembly section by section.
  • the plurality of actuator sections can be designed to be continuously connected to one another or can be separate from one another.
  • a single actor can be controllable in sections, or several individually controllable actuators (actuator sections) can be provided separately.
  • the membrane can have a plurality of resonance frequencies and each of the actuator sections can be provided in such a way that a respective one of the plurality of resonance frequencies is damped in response to a control signal supplied to the respective actuator section.
  • the membrane By damping the membrane in sections, an artificial broadband capability can advantageously be created.
  • the membrane can be selectively made more efficient or less efficient at different resonant frequencies.
  • Frequency modulation can be used in such a system, that is, each sensor can transmit and receive signals at a different frequency.
  • the sound transducer elements of the sensors are driven with different frequencies at any given point in time, the frequencies being changed over the course of time for each given sensor.
  • the transmission and reception efficiency for each of the sensors of the system can be improved for the particular frequency being used.
  • a sensitivity of the respective sound transducer element for the respective one of the plurality of resonance frequencies of the membrane that can be damped in sections can advantageously be fine-tuned to the respective resonance frequency.
  • the signal-to-noise ratio can thus advantageously be further improved.
  • the motor vehicle can be an automobile, a truck, a forklift, a robot, an electric bicycle or pedelec or the like.
  • a third aspect proposes a method for operating the ultrasonic sensor of the first aspect, in which the actuator is activated after an ultrasonic signal has been emitted in order to produce or reinforce the mechanical coupling between the passive damping element and the diaphragm assembly.
  • the actuator is activated when the ultrasonic signal is emitted and when an ultrasonic signal is received, in order to reduce or eliminate the mechanical coupling between the passive damping element and the membrane assembly.
  • a fourth aspect proposes a method for operating a plurality of ultrasonic sensors which, according to specific embodiments of the first aspect, have a plurality of actuator sections.
  • the method includes carrying out the method of the third aspect with each of the plurality of ultrasonic sensors, with different ones of the plurality of actuator sections being actuated for different ones of the plurality of ultrasonic sensors.
  • a computer program product is proposed which comprises instructions which cause a control unit of a motor vehicle with one or more ultrasonic sensors of the first aspect to carry out the method of the third or fourth aspect.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle with several ultrasonic sensors according to exemplary embodiments
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an ultrasonic sensor according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a section of an ultrasonic sensor according to a second exemplary embodiment when the actuator is not actuated
  • FIG. 4 shows the ultrasonic sensor from FIG. 3 with an actuated actuator
  • FIG. 5 shows a section of an ultrasonic sensor according to a third exemplary embodiment when the actuator is not actuated
  • FIG. 6 shows the ultrasonic sensor from FIG. 5 with an actuated actuator
  • 7 shows a section of an ultrasonic sensor according to a fourth exemplary embodiment when the actuator is not actuated
  • FIG. 8 shows a schematic radial cross-sectional view of the diaphragm pot of the ultrasonic sensor from FIG. 7,
  • FIG. 10 illustrates steps of an example method for operating the multiple ultrasonic sensors of the motor vehicle of FIG. 1 .
  • the motor vehicle 1 shows a motor vehicle 1 according to exemplary embodiments.
  • the motor vehicle 1 has a control device 2 and several ultrasonic sensors 3 according to exemplary embodiments.
  • the controller 2 is communicatively connected to the plurality of ultrasonic sensors 3 .
  • the ultrasonic sensors are collectively referred to as ultrasonic sensors 3 . If the position of the respective ultrasonic sensor 3 is important, it is denoted by the reference symbols 301-304. Various advantageous configurations of the ultrasonic sensors 3 are denoted by the reference symbols 31-34 (FIGS. 2-8).
  • Control unit 2 is set up to carry out a method for measuring an environment of motor vehicle 1 using multiple ultrasonic sensors 3 .
  • the plurality of ultrasonic sensors 3 each emit an ultrasonic signal and then record a received signal curve in order to detect one or more echo signals reflected from the surroundings of the motor vehicle.
  • the plurality of ultrasonic sensors 3 can be operated with a time offset or can be operated simultaneously with different carrier frequencies.
  • the path of the signal and thus the distance to an obstacle can be determined on the basis of the time interval between the transmission of an ultrasonic signal and the reception of an associated echo signal.
  • the position of the obstacle can then be determined, for example, by triangulation or trilatation using the distances determined with the plurality of ultrasonic sensors 3 .
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an ultrasonic sensor 31 according to a first exemplary embodiment.
  • the ultrasonic sensor 31 has a sensor housing 4 and a diaphragm assembly 5 .
  • the ultrasonic sensor 31 is inserted with the membrane assembly 5, which is pot-shaped on the outside, into an opening in an outer skin 6 of the vehicle.
  • a printed circuit board 7 is accommodated in the sensor housing 4, on which an electronic circuit 9 formed from one or more electronic components is mounted.
  • the electronic circuit 9 can comprise a circuit for impedance matching, an application specific integrated circuit (ASIC) for performing a measurement or the like.
  • Circuitry 9 of printed circuit board 7 is connected to membrane assembly 5 via one or more conductors 8, shown schematically. Each conductor 8 may include a pin, wire, and the like, and a combination thereof.
  • a sound transducer element (not shown) of the membrane assembly 2 is controlled by the control unit 2 (Fig. 1) and/or the circuit 9, thereby causing a membrane 10 of the membrane assembly 5 to vibrate, so that ultrasonic signals 13 are transmitted along an axial direction A in be sent around the vehicle.
  • the control unit 2 Fig. 1
  • a membrane 10 of the membrane assembly 5 is controlled by the control unit 2 (Fig. 1) and/or the circuit 9, thereby causing a membrane 10 of the membrane assembly 5 to vibrate, so that ultrasonic signals 13 are transmitted along an axial direction A in be sent around the vehicle.
  • a passive damping element 11 is arranged on an inner side of the membrane assembly 5 , specifically on an inner side of the membrane 10 .
  • a degree of mechanical coupling between the passive damping element 11 and the membrane assembly 5 is in the basic state, which is also referred to as the non-actuated state, low.
  • the passive damping element 11 is not glued to the membrane 10 . Accordingly, the passive damping element 11 develops only a small damping effect on the membrane assembly 5.
  • an actuator 12 is arranged on the inside of the passive damping element 11.
  • the actuator 12 can be controlled separately from the membrane gauge group 5 .
  • the actuator 12 can exert a force on the passive damping element 11 in response to a control signal supplied by the circuit 9 via one of the conductors 8 .
  • the passive damping element 11 is pressed against the membrane assembly 5 and the degree of mechanical coupling between the passive damping element 11 and the membrane assembly 5 is increased accordingly. Accordingly, the passive damping element 11 can develop a higher damping effect on the membrane assembly 5 while the control signal for the actuator 12 is being supplied.
  • the ultrasonic sensor 31 thus has the advantage that a degree of damping, which the passive damping element 11 exerts on the membrane 10 of the membrane assembly 4, can be changed or controlled.
  • FIG. 9 illustrates steps of an exemplary method for operating an ultrasonic sensor 3, 31-34 according to exemplary embodiments. Reference is made to FIGS. 9 and 2 .
  • step S1 of the method the membrane assembly 5 is activated in order to emit the ultrasonic signal 13 .
  • the actuator 12 is not actuated, as a result of which low damping is set. Accordingly, transmission efficiency is improved.
  • step S2 of the method the actuator 12 is actuated briefly immediately after the transmission of the ultrasonic signal 13, as a result of which high damping is set. Sounds accordingly the vibration of the membrane 10 quickly after the transmission of the ultrasonic signal 12, and a dead time or blind time of the ultrasonic sensor 31 is advantageously shortened.
  • step S3 of the method signals supplied by the membrane assembly 5 are recorded in order to receive an ultrasonic echo signal (not shown) reflected from the area surrounding the motor vehicle 1 (FIG. 1).
  • the actuator 12 is not actuated, which in turn results in low damping. Accordingly, reception efficiency is improved.
  • Actuating the actuator 12 can be understood as supplying or omitting or changing a control signal to the actuator 12 .
  • actuating can mean any change in the force exerted by the actuator 12 .
  • FIGS. 3 and 4 show sections of an ultrasonic sensor 32 according to a second exemplary embodiment.
  • FIG. 3 shows a configuration when the actuator 12 is not actuated
  • FIG. 4 shows a configuration when the actuator 12 is actuated.
  • a section of the ultrasonic sensor 32 in which the membrane assembly 5 is arranged is shown in an axial section.
  • the conductors (8 in Fig. 2) are not shown for the sake of simplicity.
  • FIGS. 3 and 4 each show the membrane pot 14 as a section of the ultrasonic sensor 32.
  • the membrane pot 14 is made of aluminum, for example.
  • the diaphragm pot 14 has a peripheral side wall 15 which can be fitted into the opening in the outer skin of the vehicle 6 (FIG. 2).
  • the membrane pot also has an end face which forms the membrane 10 .
  • a piezo element 16 (example of a sound transducer element) is arranged on an inner side of the membrane 10 .
  • Membrane 10 and piezoelectric element 16 form the membrane assembly 5.
  • the piezoelectric element 16 converts vibrations of the membrane 10 into electrical signals and converts electrical signals into vibrations of the membrane 10.
  • a spacer ring 17 is inserted into the membrane cup 14 .
  • the spacer ring 17 is thus arranged on the inside of the membrane assembly 5 .
  • the spacer ring 17 may be formed of a rigid or of a compressible material.
  • a passive damping element 1 1 is placed on the spacer ring 17, a passive damping element 1 1 is placed.
  • the passive damping element 11 is a dry silicone foam, for example.
  • a separating layer 18 is thus formed between the passive damping element 11 and the membrane assembly 5 in a cavity inside the spacer ring.
  • the separating layer 18 is empty or filled with air. Accordingly, a degree of mechanical coupling between the passive damping element 1 1 and the membrane assembly 5 is low.
  • An actuator 12 is arranged on an inside of the passive damping element 11 .
  • the actuator is fixed with a counter-holding element (not shown) on the circumferential side wall 15 in such a way that it cannot shift its position inwards counter to the axial direction A (away from the membrane 10).
  • the actuator 12 in the present exemplary embodiment comprises a dielectric elastomer.
  • the dielectric elastomer changes shape; in particular, it expands.
  • the retaining element (not shown) and the peripheral side wall 15 of the diaphragm can restrict the movement of the actuator 12 inwards (upwards) and radially outwards (sideways in FIG. 3). Therefore, the actuator expands axially outward (downward in FIG. 3) in response to the drive signal.
  • the actuator 12 exerts a pressing force directed outwards in the axial direction A (at the bottom in FIG. 3) onto the passive damping element 12 .
  • this is pushed down, overcomes the separating layer 18 and comes into contact with the piezo element 16 of the membrane assembly 5 and is pressed against it. In this way, a high degree of mechanical coupling between the passive damping element 1 1 and the membrane assembly 5 is achieved.
  • a particularly high A range of attenuation levels can be set, from no attenuation to a very high level of attenuation.
  • FIGS. 5 and 6 show sections of an ultrasonic sensor 33 according to a third embodiment.
  • FIG. 5 shows a configuration when the actuator 12 is not actuated
  • FIG. 6 shows a configuration when the actuator 12 is actuated. Differences from the second exemplary embodiment are mainly described.
  • the third embodiment differs from the second embodiment in that no spacer ring (17 in Fig. 3, 4) is provided.
  • the passive damping element 11 rests directly on the membrane assembly 5 .
  • the passive damping element 11 is in contact both with the inside of the piezo element 16 and—in areas where the piezo element 16 is not provided—with the inside of the membrane 10.
  • a constant supply voltage is applied to actuator 12, which is prevented from moving radially and axially inward by a counter-retaining element (not shown), so that actuator 12 is extended in axial direction A in the basic state (non-actuated state).
  • the actuator 12 exerts a constant pretensioning force on the passive damping element 11 .
  • the passive damping element 11 is pressed against the membrane assembly 5, and a high degree of mechanical coupling between the passive damping element 11 and the membrane assembly 5 can thus be achieved without the need for gluing.
  • the actuator 12 of the second exemplary embodiment is actuated in that a control signal with an inverted polarity compared to the constant supply voltage is applied to the actuator 12 .
  • a control signal with an inverted polarity compared to the constant supply voltage is applied to the actuator 12 .
  • the effect of the supply voltage is partially or completely canceled and the dielectric elastomer of the actuator 12 contracts against the axial direction A inwards.
  • a tensile force is applied to the passive damping exercised funtion element 11, which solves the passive damping element 11 of the membrane assembly 5 (see Fig. 6). Accordingly, the mechanical coupling between the passive damping element 11 and the membrane assembly 5 can be eliminated, and the membrane 10 can oscillate essentially undamped.
  • Fig. 7 shows a section of an ultrasonic sensor 34 according to a fourth exemplary embodiment when the actuator 12 is not actuated.
  • the membrane assembly 5 of the ultrasonic sensor 34 of the fourth exemplary embodiment comprises the membrane 10 of the membrane pot 14 and several piezo elements 161 , 162 (examples of sound transducer elements) attached to the inside of the membrane 10 .
  • no spacer ring 17 (Fig. 3) is provided. Rather, a first foam material 191 and a second foam material 192 rest directly on respective sections of the membrane assembly 5 .
  • the first foam material 191 has a first section 181 and a second section 111 .
  • the second foam material 192 has a first section 182 and a second section 112 .
  • the first sections 181 , 182 and the second sections 111 , 112 are flat sections that are stacked on top of one another in the axial direction A. That is, the first foam material 191 rests with the first section 181 on the membrane assembly 5 and the second foam material 192 rests with the first section 182 on the membrane assembly 5 .
  • the second section 111 is arranged on the axially inner side of the first section 181 and the second section 112 is arranged on the axially inner side of the second section 182 .
  • the first sections 181 and 182 are loaded with more air than the second sections 111, 112.
  • the second sections 111, 112 of the foam materials 191, 192 loaded with less air form the passive damping element 11 of the fourth embodiment, and the second sections 181, 182 of the foam materials 191, 192 loaded with more air form the separating layer 18 of the fourth embodiment.
  • actuator sections 121, 122 Arranged on the axial inner side of the second sections 111, 112, which form the passive damping element 11, are actuator sections 121, 122, which together form the actuator 12 of the fourth exemplary embodiment.
  • the actuator sections 121, 122 can be controlled separately via respective conductors 8 (FIG. 2).
  • one of the actuator sections 121 , 121 When one of the actuator sections 121 , 121 is actuated, it expands—as explained with reference to exemplary embodiments two and three—outwards along the axial direction A and exerts a pressing force on the associated foam material 191 , 192 .
  • the associated first section 181, 182 of the foam material 191, 192 which is loaded with a large amount of air, is primarily compressed. This increases the degree of mechanical coupling between the associated second section 111, 112 and the membrane assembly 5, and the membrane assembly 5 is damped in sections, namely where the associated first section 111, 112 of the passive damping element 11 is arranged.
  • a plurality of piezo elements 161 , 162 which are independent of one another are provided on the inside of the membrane 10 at positions which correspond to the positions of the plurality of actuator sections 161 .
  • Each of the separately dampable sections of the membrane 10 thus has an independent piezo element 161 , 162 in each case.
  • a single piezoelectric element 16 FIGS. 3-6 is provided in the fourth exemplary embodiment as well.
  • FIG. 8 shows a schematic radial cross-sectional view of the diaphragm pot 14 (FIG. 7) of the ultrasonic sensor 34 from FIG. 7 viewed along the axial direction A from the inside to the outside.
  • Fig. 8 shows within the peripheral wall 15 of the diaphragm pot 14 (Fig. 7) the elliptical segment-shaped actuator sections 121, 122, 123 and 124 and a section of the membrane 10 exposed underneath them respective foam material 191, 192, ... and that the membrane 10 extends under the foam materials 191, 192, ... up to the peripheral wall 15.
  • the peripheral wall 15 of the diaphragm pot 14 (FIG. 7) is elliptically shaped. Accordingly, the membrane 10, of which FIG. 8 shows only a section, is elliptically shaped.
  • the membrane 10 of the ultrasonic receiver 34 has several resonant frequencies. A first resonant frequency is defined by the diameter of the ellipse shape along the semi-short axis and a second resonant frequency is defined by the diameter of the ellipse shape along the semi-long axis.
  • the ultrasonic sensor 34 with separately controllable actuator sections 121-124 of the fourth exemplary embodiment is particularly suitable for use in a method illustrated in FIG. 10 for operating the multiple ultrasonic sensors 3 of the motor vehicle from FIG. 1. Reference is made to FIGS. 8, 7, and 1 are referred to, assuming that the plurality of ultrasonic sensors 3 in Fig. 1 are respective ultrasonic sensors 34 of the fourth embodiment.
  • step S10 of the method from FIG. 10 the method shown in FIG. 9 and explained above with reference to FIG. 9 for operating an ultrasonic sensor 3 is carried out simultaneously with each of the plurality of ultrasonic sensors 3 .
  • step S1 an ultrasonic signal is sent with the respective ultrasonic sensor 3 .
  • step S2 the membrane 10 of the respective ultrasonic sensor 3 is damped in order to shorten the decay time.
  • step S3 a reflected echo signal is received with the respective ultrasonic sensor 3.
  • a frequency multiplex method is used so that the measurements carried out with adjacent ultrasonic sensors 3 do not overlap.
  • step S1 of the method from FIG. 9 the ultrasonic sensors 301 and 303 send an ultrasonic signal with a carrier frequency which corresponds to the first resonance frequency of the respective membrane 10 .
  • the actuator sections 123 and 124 of the ultrasonic sensors 301 and 303 are actuated to damp vibrations at the second resonance frequency, while the actuator sections 121 and 122 are not actuated so as not to damp vibrations at the first resonance frequency.
  • the ultrasonic sensors 302 and 304 send an ultrasonic signal with a carrier frequency that corresponds to the second resonant frequency of the membrane 10 in question.
  • step S2 of the method from FIG. 9 for each of the ultrasonic sensors 301-304, at least those actuator sections 121-124 that were previously not actuated in step S1 are actuated, but preferably all actuator sections 121-124 are actuated for each ultrasonic sensor 301-304 in order to to shorten the decay time as much as possible.
  • each of the ultrasonic sensors 301 and 303 then receives a reflected echo signal.
  • the desired echo signal should have a carrier frequency that corresponds to the first resonant frequency of the membrane 10 in question. Therefore, during this receiving operation, the actuator sections 123 and 124 of the ultrasonic sensors 301 and 303 are actuated to damp vibrations at the second resonance frequency, while the actuator sections 121 and 122 are not actuated so as not to damp vibrations at the first resonance frequency.
  • the actuator sections 121 and 122 of the ultrasonic sensors 302 and 304 are actuated to damp vibrations at the first resonance frequency, while the actuator sections 123 and 124 are not actuated so as not to damp vibrations at the second resonance frequency become.
  • step S20 of the method from FIG. 10 the method shown in FIG. 9 for operating an ultrasonic sensor 3 is again carried out simultaneously with each of the plurality of ultrasonic sensors 3 .
  • the frequencies used are changed. That is, in step S20, the ultrasonic sensors 301 and 303 now transmit and receive ultrasonic signals with a carrier frequency corresponding to the second resonance frequency, and the ultrasonic sensors 302 and 304 now transmit and receive ultrasonic signals with a carrier frequency corresponding to the first resonance frequency.
  • the actuator sections 121-124 are controlled in such a way that only the resonant frequencies not used in each case are damped during the sending and receiving.
  • the effective (non-damped) resonant frequency of membrane 10 of the respective ultrasonic sensors 301 and 304 can be optimally adapted to the carrier frequency used in the frequency multiplex method.
  • transmission and reception efficiency is advantageously improved.
  • FIG. 4 shows that when the actuator 12 exerts the pressing force on the passive damping element 11, the passive damping element 11 retains its shape and is displaced downwards, with the spacer ring 17 being deformed.
  • the passive damping element 11 is deformed (for example compressed to different degrees or bent downwards) and the spacer ring 17 retains its shape, or configurations in which both the passive damping element 11 and the spacer ring 17 are deformed become.
  • the multiple actuator sections can be controlled separately, and only a single piezo element 16 can be provided, or multiple piezo elements 16 can be provided.
  • the fourth embodiment shows a configuration in which the separating layer 18 is formed by an air-loaded section 181, 182 of a foam material 191, 192 and the damping element is formed by a section 111, 112 of the same foam material 191, 192 which is loaded with comparatively less air is.
  • This configuration can also be implemented with just a single actuator 12 that is not divided into separately controllable sections, a single damping element 11 that is not divided into separate sections, and a single piezoelectric element 16 .
  • Configurations are also contemplated in which, although the actuator 12 is formed from a plurality of actuator sections 121-124 which can be controlled separately, a single passive damping element 11 and possibly a single release liner 18 are provided. If the passive damping element 11 is sufficiently flexible, the membrane 10 can still be damped in sections.
  • the membrane 10 can have more than two resonant frequencies, and the number of separately controllable actuator sections 121-124 can be fewer or more than four.
  • the methods described can be carried out by executing a computer program product in the control unit 2 of the motor vehicle 1, which includes commands which cause the control unit 2 to carry out the respective method with the ultrasonic sensor or sensors 3.
  • a dielectric elastomer was mainly described as the actuator 12 .
  • the actuator 12 could also be designed as a microelectromechanical system.
  • a microelectromechanical system can include one or more sensors, actuators and control electronics on a chip.
  • the microelectromechanical system can be fabricated on a substrate such as silicon or gallium arsenide.
  • the described method for simultaneous environmental measurement with several different frequencies with selective section-by-section damping of the respective membranes 10 is not limited to use with the proposed ultrasonic sensor, in which a passive damping element 11 is provided and an actuator 12 is provided which exerts a force on the passive damping element 11 in response to a control signal.
  • an ultrasonic sensor could also be used which, instead of the actuator 12 and the passive damping element 11, has an active damping element that is formed from a plurality of separately controllable sections, each of which comprises a material that changes a material property in response to a respective control signal, whereby the degree of damping applied by the section to the diaphragm assembly changes.
  • electrorheological or magnetorheological materials could be used for the sections of the active damping element. Electro- or magnetorheological materials change their viscosity in response to an applied electric or magnetic field. The use of these materials would also offer the advantage that the control signal can be applied in the form of an electric or magnetic field, so that wiring for supplying electric control signals to the active damping element would not be required.
  • An ultrasonic sensor for a motor vehicle with a membrane assembly for sending and receiving ultrasonic signals wherein an active damping element is arranged on an inner side of the membrane assembly, which is formed from one or more separately controllable sections, each comprising a material that reacts to a respective Control signal changes a material property, so that changes a degree of damping exerted by the respective section on the membrane assembly.
  • a method of operating an ultrasonic sensor having an active damping element wherein after an ultrasonic signal has been transmitted, the active damping element is controlled in order to increase the degree of damping exerted by the active damping element on the diaphragm assembly, and preferably when the ultrasonic signal is transmitted and when an ultrasonic signal is received controlling the active damping element to reduce the amount of damping applied to the diaphragm assembly by the active damping element.
  • a method for operating multiple ultrasonic sensors wherein an active damping element is arranged on an inner side of the membrane assembly for each of the multiple ultrasonic sensors, which is formed from multiple separately controllable sections, each comprising a material that changes a material property in response to a respective control signal , so that a degree of damping exerted by the respective section on the membrane assembly changes
  • the method for operating the plurality of ultrasonic sensors comprises performing the method for operating an ultrasonic sensor as described in the preceding paragraph with each of the plurality of ultrasonic sensors, wherein at different the several ultrasonic sensors different of the several sections of the respective active damping element are controlled.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Ultraschallsensor (3, 31-34) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Membranbaugruppe (5) zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen (13). An einer Innenseite der Membranbaugruppe (5) ist ein passives Dämpfungselement (11) angeordnet. An einer Innenseite des passiven Dämpfungselements (11) ist ein Aktor (12) angeordnet, der dazu eingerichtet ist, abhängig von einem an den Aktor (12) angelegten Ansteuersignal eine Kraft auf das passive Dämpfungselement (11) auszuüben, die eine mechanische Kopplung zwischen dem Dämpfungselement (11) und der Membranbaugruppe (5) verändert.

Description

ULTRASCHALLSENSOR, KRAFTFAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN DES ULTRASCHALLSENSORS
Die vorliegende Erfindung betrifft den Einsatz von Ultraschall-Messtechnik in Kraftfahrzeugen und insbesondere einen Ultraschallsensor, ein Kraftfahrzeug mit dem Ultraschallsensor, ein Verfahren zum Betreiben des Ultraschallsensors und ein Computerprogrammprodukt.
Kraftfahrzeuge werden mit Ultraschallsensoren ausgestattet, die Ultraschallsignale in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs aussenden und aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs empfangen. Anhand einer Signallaufzeit zwischen Aussenden des Sendesignals und Eintreffen des Echosignals werden Informationen über einen Abstand zu Hindernissen in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs für ein Parkassistenzsystem des Kraftfahrzeugs erfasst.
Die Ultraschallmembran eines derartigen Ultraschallsensors wird typischerweise gedämpft, um ihre Ausschwingzeit und eine durch diese bedingte Totzeit des Ultraschallsensors zu verkürzen. Beispielsweise kann ein Gehäuse des Ultraschallsensors mit einem Silikonschaum verfällt werden. Dieser wird typischerweise flüssig eingebracht, haftet an der Membran an und wird sodann ausgehärtet. Andererseits ist eine Dämpfung eher unerwünscht, wenn Ultraschall-Echosignale empfangen werden sollen, da sie die Effizienz und damit das Signal- Rausch-Verhältnis reduziert. Daher wird herkömmlich ein Kompromiss zwischen Dämpfung und Effizienz eingegangen.
Die DE 10 2013 211 533 A1 schlägt einen Ultraschallwandler vor, bei dem ein aktiv steuerbares Dämpfungselement unmittelbar auf der Innenseite einer Membranbaugruppe angeordnet ist. Bei dem aktiv steuerbaren Dämpfungselement kann es sich um ein mikroelektromechanisches System oder ein dielektrisch elektroaktives Polymer handeln.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, die Effizienz beim Senden und Empfangen weiter zu verbessern. Unter einem ersten Aspekt wird ein Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Der Ultraschallsensor weist eine Membranbaugruppe zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen auf. An einer Innenseite der Membranbaugruppe ist ein passives Dämpfungselement angeordnet, und an einer Innenseite des passiven Dämpfungselements ist ein Aktor angeordnet, der dazu eingerichtet ist, abhängig von einem an den Aktor angelegten Ansteuersignal eine Kraft auf das passive Dämpfungselement auszuüben, die eine mechanische Kopplung zwischen dem Dämpfungselement und der Membranbaugruppe verändert.
Demgemäß kann durch das passive Dämpfungselement eine vorzügliche Dämpfung der Membranbaugruppe bewirkt werden. Dank des Aktors ist der Grad der durch das passive Dämpfungselement bewirkten Dämpfung jedoch steuerbar. So kann die Dämpfung vorteilhaft nach dem Aussenden eines Sendesignals aktiviert oder verstärkt werden, um die Ausschwing- bzw. Totzeit zu verkürzen, jedoch während des Aussendens sowie rechtzeitig vor dem frühestmöglichen Eintreffen eines Echosignals wieder deaktiviert oder vermindert werden. Somit wird die Sende- und Empfangseffizienz vorteilhafterweise verbessert.
Das passive Dämpfungselement braucht zudem nicht mehr flüssig in das Sensorgehäuse verfällt zu werden, sondern kann vorzugsweise als trockenes Bauteil in das Sensorgehäuse eingebracht werden. Es ist nicht erforderlich, eine stoffschlüssige Kopplung durch Klebehaftung oder dergleichen zwischen passivem Dämpfungselement und der Membranbaugruppe herzustellen, da, wenn eine Dämpfung benötigt ist, zwischen Dämpfungselement und Membranbaugruppe durch die von dem Aktor ausgeübte Kraft eine mechanische Kopplung hergestellt werden kann. Hierdurch werden Probleme mangelnder Klebehaftung des passiven Dämpfungselements aufgrund von Verunreinigungen durch Lötflussmittel und dergleichen bei der Herstellung umgangen. Der Herstellungsprozess wird vorteilhaft vereinfacht.
Die Membranbraugruppe kann eine Membran und ein an der Innenseite der Membran angebrachtes Schallwandlerelement umfassen. Das Schallwandlerelement, wie beispielsweise ein Piezoelement, kann in Reaktion auf ein Ansteuersignal die Membran zu Schwingungen anregen und in Reaktion auf Schwingungen der Membran ein Messsignal erzeugen. Die Membran und das Schallwandlerelement können jeweils ein flächiges Element sein.
Ein erstes Element (passives Dämpfungselement oder Aktor), das an einer Innenseite eines zweiten Elements (Membranbaugruppe oder passives Dämpfungselement) angebracht ist, ist insbesondere derart an der Innenseite angebracht, dass mindestens ein flächiger Abschnitt des ersten Elements mit einem flächigen Abschnitt des zweiten Elements in Kontakt ist und/oder durch die von dem Aktor ausgeübte Kraft in Kontakt bringbar ist.
Eine "flächige" Form ist eine geometrische Form, die zwei parallel verlaufende ebene Seiten aufweist, insbesondere eine Innenseite (zum Sensorinneren weisende Seite) und eine Außenseite (nach außen in Bezug auf den Ultraschallsensor weisende Seite). Rein beispielhaft kann ein flächiges Element zum Beispiel ein zylinderförmiges Element sein.
Das passive Dämpfungselement ist insbesondere ein Element, das, wenn es unmittelbar mechanisch mit der Membranbaugruppe gekoppelt ist, einen höheren Dämpfungsgrad erzielt als der Aktor, wenn er unmittelbar mechanisch mit der Membranbaugruppe gekoppelt wäre. Der Dämpfungsgrad kann beispielsweise als Lehr'sches Dämpfungsmaß bestimmt sein.
Das passive Dämpfungselement kann beispielsweise aus einem Silikonschaum hergestellt sein. Das passive Dämpfungselement kann vorzugsweise ein Trockenschaum sein. Das passive Dämpfungselement weist vorzugsweise mindestens einen flächigen Abschnitt auf.
Der Aktor ist insbesondere ein aktives Element. Der Aktor umfasst vorzugsweise ein flächiges Element. Der Aktor kann vorzugsweise ein Element sein, das durch Anlegen des Steuersignals seine Form verändert. Der Aktor kann durch ein Gegenhalteelement derart fixiert sein, dass Bewegungen des Aktors in einer Richtung weg von dem passiven Dämpfungselement eingeschränkt sind. Somit kann wird eine Kraft auf das passive Dämpfungselement ausgeübt, wenn der Aktor seine Form verändert. Demgemäß kann eine flächige Schichtstruktur aus Membranbaugruppe, Dämpfungselement und Aktor ausgebildet sein, wobei durch steuerbare Formänderungen des Aktors eine Kraft auf das Dämpfungselement ausgeübt werden kann.
Die von dem Aktor ausgeübte Kraft kann die mechanische Kopplung zwischen dem Dämpfungselement und der Membranbaugruppe verändern, indem sie die mechanische Kopplung herstellt, aufhebt, verstärkt oder verringert. Die Kraft kann eine Zugkraft oder eine Andruckkraft sein. Die Kraft wirkt vorzugsweise entlang einer Achse einer flächigen Membran der Membranbaugruppe.
Durch Verändern der mechanischen Kopplung zwischen dem Dämpfungselement und der Membranbaugruppe wird vorteilhafterweise die Dämpfung der Membranbaugruppe verändert (hergestellt, aufgehoben, verstärkt oder verringert).
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Aktor ein elektroaktives Polymer.
Mit einem elektroaktiven Polymer können vorteilhafterweise in Reaktion auf das Ansteuersignal Formänderungen erzielt werden, die ein Vielfaches der beispielsweise mit einem Piezoe- lement erzielbaren Formänderung betragen. Demgemäß kann der Aktor die für eine Veränderung der Dämpfung erforderliche Kraft zuverlässig ausüben.
Das elektroaktive Polymer ist insbesondere ein Polymer, das durch Anlegen einer Spannung, wie beispielsweise des Ansteuersignals, seine Form verändert. Das elektroaktive Polymer kann auch als künstlicher Muskel bezeichnet werden.
Vorzugsweise verändert das elektroaktive Polymer in Reaktion auf das Ansteuersignal seine Ausdehnung entlang einer Axialrichtung einer Membran der Membranbaugruppe. Das elektroaktive Polymer verändert hierbei seine Ausdehnung entlang der Axialrichtung vorzugsweise um mindestens 50 %, besonders bevorzugt um mindestens 100 %, noch bevorzugter um mindestens 200 % und ganz besonders bevorzugt um mindestens 300 %. Das elektroaktive Polymer kann vorzugsweise ein elektronisches elektroaktives Polymer sein. Besonders vorzugsweise kann das elektroaktive Polymer ein dielektrisches Elastomer sein. Das dielektrische Elastomer ist insbesondere ein Material, das elektrische Energie des Ansteuersignals direkt in mechanische Arbeit umwandelt. Ein dielektrisches Elastomer kann vorteilhafterweise besonders hohe Dehnungen entlang der Axialrichtung erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die von dem Aktor ausgeübte Kraft eine Andruckkraft, die die mechanische Kopplung zwischen dem Dämpfungselement und der Membranbaugruppe herstellt oder verstärkt.
Demgemäß braucht die Andruckkraft vorteilhaft nur dann ausgeübt zu werden, wenn eine Dämpfung bzw. eine hohe Dämpfung erforderlich ist, d. h., zum Zeitpunkt unmittelbar nach Aussenden des Sendesignals. Während der übrigen - im Vergleich längeren - Zeiträume braucht keine Kraft ausgeübt zu werden. Demgemäß kann vorteilhaft Energie gespart und eine Materialabnutzung minimiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Innenseite der Membranbaugruppe und dem passiven Dämpfungselement eine Trennschicht ausgebildet.
Die Trennschicht kann zum Beispiel ein Freiraum sein bzw. aus Luft ausgebildet sein. Die Trennschicht kann mindestens in einem flächigen Abschnitt entlang der Innenseite der Membranbaugruppe und dem passiven Dämpfungselement (entlang der nach außen weisenden Außenseite des passiven Dämpfungselements) ausgebildet sein.
Die Trennschicht ist insbesondere in mindestens einem Zustand des Ansteuersignals ausgebildet. In einem anderen Zustand des Ansteuersignals kann die Trennschicht teilweise oder vollständig nicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Trennschicht nur ausgebildet sein, wenn kein Ansteuersignal an dem Aktor anliegt, oder die Trennschicht kann nur ausgebildet sein, wenn ein Ansteuersignal an dem Aktor anliegt. Anders ausgedrückt kann durch Schalten des Ansteuersignals die Trennschicht wahlweise erzeugt oder teilweise oder vollständig überwunden werden.
Demgemäß kann der Aktor vorteilhafterweise die mechanische Kopplung abhängig von dem Ansteuersignal vollständig herstellen und vollständig lösen. Somit können ein schnelles Ausschwingen der Membranbaugruppe nach Aussenden des Sendesignals einerseits und eine guten Sende- und Empfangseffizienz andererseits besonders gut erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Innenseite der Membranbaugruppe und dem passiven Dämpfungselement ein Abstandshaltering angeordnet ist, auf welchem das passive Dämpfungselement aufliegt, und die Trennschicht ist durch einen Hohlraum im Inneren des Abstandshalterings ausgebildet.
Der Ultraschallsensor mit der Trennschicht kann somit vorteilhafterweise besonders einfach durch Übereinanderlegen von Membranbaugruppe, Abstandshaltering, passivem Dämpfungselement und Aktor hergestellt werden, ohne dass ein Klebevorgang erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Trennschicht ein erster Abschnitt eines Schaummaterials, und das passive Dämpfungselement ist ein zweiter Abschnitt des Schaummaterials. Hierbei ist der erste Abschnitt mit mehr Luft beladen als der zweite Abschnitt.
Demgemäß kann das Schaummaterial ohne Abstandshaltering direkt auf die Membranbaugruppe gelegt werden und die Anzahl der Komponenten ist vorteilhaft verringert.
Dadurch, dass der erste Abschnitt mit mehr Luft beladen ist als der zweite Abschnitt, ist die mechanische Kopplung zwischen dem zweiten Abschnitt und der Membranbaugruppe, auf welcher das Schaummaterial aufliegt, vorzugsweise verringert. Demgemäß kann der erste Abschnitt als die Trennschicht dienen. Wird eine Kraft von einem Aktor auf der anderen Seite des Schaummaterials auf den zweiten Abschnitt ausgeübt, wird der erste Abschnitt komprimiert und dadurch vorzugsweise die mechanische Kopplung zwischen dem zweiten Abschnitt und der Membranbaugruppe erhöht. Demgemäß kann der zweite Abschnitt als das passive Dämpfungselement dienen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt das passive Dämpfungselement direkt auf der Membranbaugruppe auf, und die von dem Aktor ausgeübte Kraft ist eine Zugkraft, die das passive Dämpfungselement von der Membranbaugruppe löst.
Demgemäß kann die Trennschicht nur dann ausgebildet werden, wenn der Aktor die Kraft ausübt. Demgemäß braucht beim Herstellen des Ultraschallsensors keine Trennschicht ausgebildet zu werden und der Herstellungsvorgang kann vereinfacht sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Membranbaugruppe eine Membran und ein an der Innenseite der Membran angebrachtes Schallwandlerelement auf, und das passive Dämpfungselement ist an einer Innenseite der Membran und des Schallwandlerelements angeordnet.
Das Schallwandlerelement kann beispielsweise ein Piezoelement, wie ein Piezokristall, sein.
Demgemäß kann vorteilhaft sowohl die Dämpfung von Schwingungen der Membran als auch die Dämpfung von Schwingungen des Schallwandlerelements durch den Aktor geregelt (verändert bzw. hergestellt, gelöst, verstärkt oder verringert) werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Aktor mehrere Aktorabschnitte, die separat ansteuerbar sind, um die die mechanische Kopplung zwischen dem Dämpfungselement und der Membranbaugruppe abschnittsweise zu verändern.
Die mehreren Aktorabschnitte können durchgängig aneinander anschließend ausgebildet sein oder können voneinander getrennt sein. Anders ausgedruckt kann ein einzelner Aktor abschnittsweise ansteuerbar sein, oder es können mehrere einzeln ansteuerbare Aktoren (Aktorabschnitte) separat bereitgestellt sein.
Beispielsweise kann die Membran mehrere Resonanzfrequenzen aufweisen und jeder der Aktorabschnitte kann derart bereitgestellt sein, dass in Reaktion auf ein dem jeweiligen Aktorabschnitt zugeführtes Ansteuersignal eine jeweilige der mehreren Resonanzfrequenzen gedämpft wird.
Durch das abschnittsweise Dämpfen der Membran kann vorteilhafterweise eine künstliche Breitbandigkeit geschaffen werden. Anders ausgedrückt kann die Membran bei verschiedenen Resonanzfrequenzen selektiv effizienter oder weniger effizient gemacht werden.
Somit lässt sich die Effizienz eines Systems steigern, bei dem mehrere Sensoren zur Distanzmessung gleichzeitig Signale senden und empfangen, um die Systemaktualisierungsrate zu steigern. In einem solchen System kann Frequenzmodulation verwendet werden, das heißt, jeder Sensor kann Signale mit einer anderen Frequenz senden und empfangen.
Hierzu werden beispielsweise die Schallwandlerelemente der Sensoren zu jedem gegebenen Zeitpunkt mit unterschiedlichen Frequenzen angesteuert, wobei im Zeitverlauf für jeden gegebenen Sensor die Frequenzen durchgewechselt werden. Mit dem vorgeschlagenen Ultraschallsensor des vorliegenden Ausführungsbeispiels können außerdem beim Senden und Empfangen die bei einem jeweiligen Sensor aktuell nicht verwendeten Frequenzen - die sich von Sensor zu Sensor unterscheiden - selektiv gedämpft und die aktuell verwendete Frequenz - die sich von Sensor zu Sensor und von Zeitpunkt zu Zeitpunkt unterscheidet, kann (außer unmittelbar nach dem Senden zum Verkürzen der Ausschwingzeit) selektiv nicht gedämpft werden. Somit kann die Sende- und Empfangseffizienz für jeden der Sensoren des Systems für die jeweilig gerade verwendete Frequenz verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind an der Innenseite der Membran mehrere voneinander unabhängige Schallwandlerelemente übereinstimmend mit Positionen der jeweiligen Aktorabschnitte angebracht. Demgemäß kann eine Sensitivität des jeweiligen Schallwandlerelements für die jeweilige der mehreren Resonanzfrequenzen der abschnittsweise dämpfbaren Membran vorteilhaft auf die jeweilige Resonanzfrequenz feinabgestimmt werden. Somit kann das Signal-Rausch-Verhältnis vorteilhafterweise noch weiter verbessert werden.
Unter einem zweiten Aspekt wird ein Kraftfahrzeug mit einem Ultraschallsensor wie vorstehend beschrieben vorgeschlagen.
Das Kraftfahrzeug kann ein Automobil, ein Lastkraftwagen, ein Gabelstapler, ein Roboter, ein elektrisches Fahrrad oder Pedelec oder dergleichen sein.
Unter einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben des Ultraschallsensors des ersten Aspekts vorgeschlagen, wobei nach einem Aussenden eines Ultraschallsignals der Aktor angesteuert wird, um die mechanische Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement und der Membranbaugruppe herzustellen oder zu verstärken.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Aktor beim Aussenden des Ultraschallsignals und beim Empfangen eines Ultraschallsignals angesteuert, um die mechanische Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement und der Membranbaugruppe zu verringern oder aufzuheben.
Unter einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben mehrerer Ultraschallsensoren, die gemäß bestimmten Ausführungsformen des ersten Aspekts mehrere Aktorabschnitte aufweisen, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst das Durchführen des Verfahrens des dritten Aspekts mit jedem der mehreren Ultraschallsensoren, wobei bei unterschiedlichen der mehreren Ultraschallsensoren unterschiedliche der mehreren Aktorabschnitte angesteuert werden. Unter einem fünften Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das Befehle umfasst, die bewirken, dass eine Steuereinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem oder mehreren Ultraschallsensoren des ersten Aspekts das Verfahren des dritten oder vierten Aspekts durchführt.
Die für den vorgeschlagenen Ultraschallsensor beschriebenen Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen gelten entsprechend auch für das vorgeschlagene Kraftfahrzeug, die vorgeschlagenen Verfahren und das vorgeschlagene Computerprogrammprodukt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit mehreren Ultraschallsensoren gemäß Ausführungsbeispielen,
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ultraschallsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 zeigt einen Abschnitt eines Ultraschallsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel bei nicht betätigtem Aktor,
Fig. 4 zeigt den Ultraschallsensor aus Fig. 3 bei betätigtem Aktor,
Fig. 5 zeigt einen Abschnitt eines Ultraschallsensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel bei nicht betätigtem Aktor,
Fig. 6 zeigt den Ultraschallsensor aus Fig. 5 bei betätigtem Aktor, Fig. 7 zeigt einen Abschnitt eines Ultraschallsensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel bei nicht betätigtem Aktor,
Fig. 8 zeigt eine schematische radiale Querschnittsansicht des Membrantopfes des Ultraschallsensors aus Fig. 7,
Fig. 9 veranschaulicht Schritte eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines Ultraschallsensors gemäß Ausführungsbeispielen; und
Fig. 10 veranschaulicht Schritte eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben der mehreren Ultraschallsensoren des Kraftfahrzeugs aus Fig. 1.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß Ausführungsbeispielen. Das Kraftfahrzeug 1 weist ein Steuergerät 2 und mehrere Ultraschallsensoren 3 gemäß Ausführungsbeispielen auf. Das Steuergerät 2 ist mit den mehreren Ultraschallsensoren 3 kommunikationsverbunden.
Die Ultraschallsensoren werden gemeinsam als Ultraschallsensoren 3 bezeichnet. Wenn es auf die Position des jeweiligen Ultraschallsensors 3 ankommt, werden sei mit den Bezugszeichen 301 -304 bezeichnet. Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen der Ultraschallsensoren 3 werden mit den Bezugszeichen 31 -34 (Fig. 2-8) bezeichnet.
Das Steuergerät 2 ist dazu eingerichtet, unter Verwendung der mehreren Ultraschallsensoren 3 ein Verfahren zur Vermessung eines Umfelds des Kraftfahrzeugs 1 durchzuführen. Bei dem Verfahren zur Umfeldvermessung senden die mehreren Ultraschallsensoren 3 jeweils ein Ultraschallsignal aus und zeichnen sodann einen Empfangssignalverlauf auf, um ein oder mehrere aus dem Umfeld des Kraftfahrzeugs reflektierte Echosignale zu detektieren. Die mehreren Ultraschallsensoren 3 können hierbei zeitversetzt betrieben werden oder gleichzeitig mit verschiedenen Trägerfrequenzen betrieben werden. Anhand des zeitlichen Abstands zwischen Aussenden eines Ultraschallsignals und Empfangen eines zugehörigen Echosignals kann der Signallaufweg und damit der Abstand zu einem Hindernis bestimmt werden. Die Lage das Hindernisses kann dann beispielsweise durch Triangulieren bzw. Trilaterieren unter Verwendung der mit den mehreren Ultraschallsensoren 3 bestimmten Abstände erfolgen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ultraschallsensors 31 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Ultraschallsensor 31 weist ein Sensorgehäuse 4 und eine Membranbaugruppe 5 auf. Der Ultraschallsensor 31 ist mit der außen topfförmigen Membranbaugruppe 5 in eine Öffnung einer Außenhaut 6 des Fahrzeugs eingesetzt.
In dem Sensorgehäuse 4 ist eine Leiterplatte 7 untergebracht, auf der eine aus einem oder mehreren elektronischen Bauelementen gebildete elektronische Schaltung 9 montiert ist. Die elektronische Schaltung 9 kann eine Schaltung zur Impedanzanpassung, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) zum Durchführen einer Messung oder dergleichen umfassen. Die Schaltung 9 der Leiterplatte 7 ist über einen oder mehrere schematisch gezeigte Leiter 8 mit der Membranbaugruppe 5 verbunden. Der jeweilige Leiter 8 kann einen Kontaktstift bzw. Pin, einen Draht und dergleichen sowie eine Kombination davon umfassen.
Im Betrieb wird ein Schallwandlerelement (nicht gezeigt) der Membranbaugruppe 2 von dem Steuergerät 2 (Fig. 1 ) und/oder der Schaltung 9 angesteuert und dadurch eine Membran 10 der Membranbaugruppe 5 in Schwingungen versetzt, so dass Ultraschallsignale 13 entlang einer axialen Richtung A in die Umgebung des Fahrzeugs gesendet werden. Nachdem die Schwingungen der Membran 10 abgeklungen sind, können weitere auftretende Schwingungen der Membran 10 von der elektronischen Schaltung 9 und/oder dem Steuergerät 2 (Fig.
1 ) erfasst und auf diese Weise reflektierte Echosignale detektiert werden.
An einer Innenseite der Membranbaugruppe 5, im Speziellen an einer Innenseite der Membran 10, ist ein passives Dämpfungselement 11 angeordnet. Ein Grad der mechanischen Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement 11 und der Membranbaugruppe 5 ist im Grundzustand, der auch als nicht betätigter Zustand bezeichnet wird, gering. Insbesondere ist das passive Dämpfungselement 11 nicht mit der Membran 10 verklebt. Dementsprechend entfaltet das passive Dämpfungselement 11 nur eine geringe Dämpfungswirkung auf die Membranbaugruppe 5.
Jedoch ist an der Innenseite des passiven Dämpfungselements 1 1 ein Aktor 12 angeordnet. Der Aktor 12 ist separat von der Membrangaugruppe 5 ansteuerbar. In Reaktion auf ein von der Schaltung 9 über einen der Leiter 8 zugeführtes Ansteuersignal kann der Aktor 12 eine Kraft auf das passive Dämpfungselement 11 ausüben. Dadurch wird das passive Dämpfungselement 11 gegen die Membranbaugruppe 5 gedrückt und der Grad der mechanischen Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement 11 und der Membranbaugruppe 5 wird entsprechend erhöht. Dementsprechend kann das passive Dämpfungselement 11 , während das Ansteuersignal für den Aktor 12 zugeführt wird, eine höhere Dämpfungswirkung auf die Membranbaugruppe 5 entfaltet.
Der Ultraschallsensor 31 weist somit den Vorteil auf, dass ein Grad der Dämpfung, die das passive Dämpfungselement 1 1 auf die Membran 10 der Membranbaugruppe 4 ausübt, veränderbar bzw. steuerbar ist.
Fig. 9 veranschaulicht Schritte eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines Ultraschallsensors 3, 31 -34 gemäß Ausführungsbeispielen. Es wird auf Fig. 9 und Fig. 2 Bezug genommen.
In Schritt S1 des Verfahrens wird die Membranbaugruppe 5 angesteuert, um das Ultraschallsignal 13 auszusenden. Dabei wird der Aktor 12 nicht betätigt, wodurch eine geringe Dämpfung eingestellt wird. Demgemäß ist eine Sendeeffizienz verbessert.
In Schritt S2 des Verfahrens wird unmittelbar nach dem Aussenden des Ultraschallsignals 13 der Aktor 12 kurzzeitig betätigt, wodurch eine hohe Dämpfung eingestellt. Demgemäß klingt die Schwingung der Membran 10 nach dem Aussenden des Ultraschallsignals 12 schnell ab, und eine Totzeit oder Blindzeit des Ultraschallsensors 31 ist vorteilhaft verkürzt.
In Schritt S3 des Verfahrens werden von der Membranbaugruppe 5 gelieferte Signale aufgezeichnet, um ein aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 (Fig. 1 ) reflektiertes Ultraschall- Echosignal (nicht dargestellt) zu empfangen. Hierbei wird der Aktor 12 nicht betätigt, wodurch wiederum eine geringe Dämpfung eingestellt wird. Demgemäß ist eine Empfangseffizienz verbessert.
Unter "Betätigen" des Aktors 12 kann das Zuführen oder das Weglassen oder das Verändern eines Ansteuersignals an den Aktor 12 verstanden werden. Anders ausgedrückt kann "Betätigen" ein jegliches Verändern der von dem Aktor 12 ausgeübten Kraft bedeuten.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Abschnitte eines Ultraschallsensors 32 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Hierbei zeigt Fig. 3 eine Konfiguration bei nicht betätigtem Aktor 12, und Fig. 4 zeigt eine Konfiguration bei betätigtem Aktor 12. In beiden Figuren ist ein Abschnitt des Ultraschallsensors 32, in dem die Membranbaugruppe 5 angeordnet ist, in einem axialen Schnitt gezeigt. Die Leiter (8 in Fig. 2) sind der Einfachheit halber nicht gezeigt.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen als Abschnitt des Ultraschallsensors 32 jeweils den Membrantopf 14. Der Membrantopf 14 ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Der Membrantopf 14 weist eine umlaufende Seitenwand 15 auf, die in die Öffnung der Fahrzeugaußenhaut 6 (Fig. 2) einpassbar ist. Der Membrantopf weist ferner eine Stirnfläche auf, welche die Membran 10 ausbildet. An einer Innenseite der Membran 10 ist ein Piezoelement 16 (Beispiel für ein Schallwandlerelement) angeordnet. Membran 10 und Piezoelement 16 bilden die Membranbaugruppe 5. Das Piezoelement 16 wandelt Schwingungen der Membran 10 in elektrische Signale um und wandelt elektrische Signal in Schwingungen der Membran 10 um.
In den Membrantopf 14 ist ein Abstandshaltering 17 eingesetzt. Der Abstandshaltering 17 ist somit an der Innenseite der Membranbaugruppe 5 angeordnet. Der Abstandshaltering 17 kann aus einem starren oder aus einem komprimierbaren Material ausgebildet sein. Auf den Abstandshaltering 17 ist ein passives Dämpfungselement 1 1 gelegt. Das passive Dämpfungselement 11 ist beispielsweise ein trockener Silikonschaum. In einem Hohlraum im Inneren des Abstandshalterings ist somit zwischen dem passiven Dämpfungselement 11 und der Membranbaugruppe 5 eine Trennschicht 18 ausgebildet. Die Trennschicht 18 ist leer bzw. mit Luft gefüllt. Demgemäß ist ein Grad einer mechanischen Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement 1 1 und der Membranbaugruppe 5 gering.
An einer Innenseite des passiven Dämpfungselements 11 ist ein Aktor 12 angeordnet. Der Aktor ist mit einem (nicht gezeigten) Gegenhalteelement an der umlaufenden Seitenwand 15 dergestalt fixiert, dass er seine Position nicht entgegen der axialen Richtung A nach innen (von der Membran 10 weg) verlagern kann.
Der Aktor 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst ein dielektrisches Elastomer.
Wenn ein elektrisches Ansteuersignal an den Aktor 12 angelegt wird, verändert das dielektrische Elastomer seine Form; insbesondere dehnt es sich aus. Das (nicht gezeigte) Gegenhalteelement und die umlaufende Seitenwand 15 des Membrantopfes schränken die Bewegung des Aktors 12 nach innen (oben) und radial nach außen (seitwärts in Fig. 3) ein. Daher dehnt sich der Aktor in Reaktion auf das Ansteuersignal axial nach außen (nach unten in Fig. 3) aus. Dabei übt der Aktor 12 eine in der axialen Richtung A nach außen (unten in Fig. 3) gerichtete Andruckkraft auf das passive Dämpfungselement 12 aus. Dieses wird, wie in Fig. 4 gezeigt, nach unten gedrückt, überwindet die Trennschicht 18 und kommt in Kontakt mit dem Piezoelement 16 der Membranbaugruppe 5 und wird gegen diese gedrückt. Auf diese Weise wird ein hoher Grad der mechanischen Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement 1 1 und der Membranbaugruppe 5 erzielt.
Dank der Ausgestaltung des Ultraschallsensors 32 des zweiten Ausführungsbeispiels mit dem Abstandshaltering 17 und der Trennschicht 18 und dem Aktor 16, der das dielektrische Elastomer umfasst, kann gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine besonders hohe Bandbreite an Dämpfungsgraden, von keiner Dämpfung bis zu einer sehr hohen Dämpfung, eingestellt werden.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen Abschnitte eines Ultraschallsensors 33 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Hierbei zeigt Fig. 5 eine Konfiguration bei nicht betätigtem Aktor 12, und Fig. 6 zeigt eine Konfiguration bei betätigtem Aktor 12. Es werden hauptsächlich Unterschiede zum zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass kein Abstandshaltering (17 in Fig. 3, 4) vorgesehen ist. Das passive Dämpfungselement 11 liegt unmittelbar auf der Membranbaugruppe 5 auf. Insbesondere befindet sich das passive Dämpfungselement 11 in Kontakt sowohl mit der Innenseite des Piezoele- ments 16 als auch - in Bereichen, wo das Piezoelement 16 nicht vorgesehen ist - mit der Innenseite der Membran 10.
An dem Aktor 12, der von einem nicht gezeigten Gegenhalteelement an Bewegungen radial axial innen gehindert wird, liegt gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine konstante Versorgungsspannung an, so dass der Aktor 12 im Grundzustand (nicht betätigtem Zustand) in axialer Richtung A ausgedehnt ist. Auf diese Weise übt der Aktor 12 eine konstante Vorspannkraft auf das passive Dämpfungselement 11 aus. Das passive Dämpfungselement 1 1 wird gegen die Membranbaugruppe 5 gedrückt, und es kann somit ein hoher Grad der mechanischen Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement 11 und der Membranbaugruppe 5 erzielt werden, ohne dass ein Verkleben notwendig ist.
Der Aktor 12 des zweiten Ausführungsbeispiels wird dadurch betätigt, dass ein Ansteuersignal mit einer im Vergleich zu der konstanten Versorgungsspannung umgekehrten Polung an den Aktor 12 angelegt wird. Dadurch wird die Wirkung der Versorgungsspannung teilweise oder vollständig aufgehoben und das dielektrische Elastomer des Aktors 12 kontrahiert entgegen der axialen Richtung A nach innen. Hierbei wird eine Zugkraft auf das passive Dämp- fungselement 11 ausgeübt, die das passive Dämpfungselement 11 von der Membranbaugruppe 5 löst (siehe Fig. 6). Demgemäß kann die mechanische Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement 11 und der Membranbaugruppe 5 aufgehoben werden, und die Membran 10 kann im Wesentlichen ungedämpft schwingen.
Fig. 7 zeigt einen Abschnitt eines Ultraschallsensors 34 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel bei nicht betätigtem Aktor 12.
Die Membranbaugruppe 5 des Ultraschallsensors 34 des vierten Ausführungsbeispiels umfasst die Membran 10 des Membrantopfes 14 und mehrere an der Innenseite der Membran 10 angebrachte Piezoelemente 161 , 162 (Beispiele für Schallwandlerelemente).
Auch bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist kein Abstandshaltering 17 (Fig. 3) vorgesehen. Vielmehr liegen ein erstes Schaummaterial 191 und ein zweites Schaummaterial 192 direkt auf jeweiligen Abschnitten der Membranbaugruppe 5 auf.
Das erste Schaummaterial 191 weist einen ersten Abschnitt 181 und einen zweiten Abschnitt 111 auf. Das zweite Schaummaterial 192 weist einen ersten Abschnitt 182 und einen zweiten Abschnitt 112 auf. Die ersten Abschnitte 181 , 182 und die zweiten Abschnitte 111 , 112 sind flächige Abschnitte, die in axialer Richtung A aufeinandergestapelt sind. Das heißt, das erste Schaummaterial 191 liegt mit dem ersten Abschnitt 181 auf der Membranbaugruppe 5 auf, und das zweite Schaummaterial 192 liegt mit dem ersten Abschnitt 182 auf der Membranbaugruppe 5 auf. Der zweite Abschnitt 111 ist an der axialen Innenseite des ersten Abschnitts 181 angeordnet, und der zweite Abschnitt 112 ist an der axialen Innenseite des zweiten Abschnitts 182 angeordnet.
Ferner sind in dem jeweiligen Schaummaterial 191 , 192 die ersten Abschnitte 181 und 182 mit mehr Luft beladen als die zweiten Abschnitte 111 , 112. Die mit weniger Luft beladenen zweiten Abschnitte 111 , 112 der Schaummaterialien 191 , 192 bilden das passive Dämpfungselement 11 des vierten Ausführungsbeispiels, und die mit mehr Luft beladenen zweiten Abschnitte 181 , 182 der Schaummaterialien 191 , 192 bilden die Trennschicht 18 des vierten Ausführungsbeispiels.
Das heißt, weil die ersten Abschnitte 181 , 182, die die Trennschicht 18 ausbilden, mit vergleichsweise viel Luft beladen sind, ist ein Grad der mechanischen Kopplung zwischen den zweiten Abschnitten 111 , 112, die das passive Dämpfungselements 11 ausbilden gering, und die Membranbaugruppe 5 wird kaum gedämpft.
Das heißt, durch Verwendung von Schaummaterialien 191 , 192 mit je zwei übereinandergestapelten flächigen Abschnitten 111 , 181 und 112, 182 kann eine T rennschicht 18 zwischen der Membranbaugruppe 5 und dem passiven Dämpfungselement 11 ausgebildet werden, ohne dass ein Abstandshaltering (17 in Fig. 3) erforderlich ist.
An der axialen Innenseite der zweiten Abschnitte 111 , 112, die das passive Dämpfungselement 11 ausbilden, sind Aktorabschnitte 121 , 122 angeordnet, die gemeinsam den Aktor 12 des vierten Ausführungsbeispiels bilden. Die Aktorabschnitte 121 , 122 sind über jeweilige Leiter 8 (Fig. 2) separat ansteuerbar.
Wenn einer der Aktorabschnitte 121 , 121 angesteuert wird, dehnt er sich - wie anhand der Ausführungsbeispiele zwei und drei erläutert - entlang der axialen Richtung A nach außen aus und übt eine Andruckkraft auf das zugehörige Schaummaterial 191 , 192 aus. Dabei wird vorrangig der mit viel Luft beladene zugehörige erste Abschnitt 181 , 182 des Schaummaterials 191 , 192 komprimiert. Hierdurch wird der Grad der mechanischen Kopplung zwischen dem zugehörigen zweiten Abschnitt 111 , 112 und der Membranbaugruppe 5 erhöht, und die Membranbaugruppe 5 abschnittsweise gedämpft, nämlich dort, wo der zugehörige erste Abschnitt 111 , 112 des passiven Dämpfungselements 11 angeordnet ist. An der Innenseite der Membran 10 sind in der gezeigten bevorzugten Weiterbildung des vierten Ausführungsbeispiels mehrere voneinander unabhängige Piezoelemente 161 , 162 an Positionen bereitgestellt, die mit Positionen der mehreren Aktorabschnitte 161 übereinstimmen. Somit weist jeder der separat dämpfbaren Abschnitte der Membran 10 jeweils ein unabhängiges Piezoelement 161 , 162 auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass auch im vierten Ausführungsbeispiel nur ein einzelnes Piezoelement 16 (Fig. 3-6) bereitgestellt ist.
Fig. 8 zeigt eine schematischen radiale Querschnittsansicht des Membrantopfes 14 (Fig. 7) des Ultraschallsensors 34 aus Fig. 7 bei Betrachtung entlang der axialen Richtung A von innen nach außen. Fig. 8 zeigt innerhalb der umlaufenden Wand 15 des Membrantopfs 14 (Fig. 7) die ellipsensegmentförmigen Aktorabschnitte 121 , 122, 123 und 124 und einen unter diesen freiliegenden Abschnitt der Membran 10. Es versteht sich, dass unter einem jeweiligen Aktorabschnitt 121 -124 ein jeweiliges Schaummaterial 191 , 192, ... angeordnet ist, und dass sich die Membran 10 unter den Schaummaterialien 191 , 192, ... bis zu der umlaufenden Wand 15 ausdehnt.
Wie in Fig. 8 zu sehen ist die umlaufende Wand 15 des Membrantopfes 14 (Fig. 7) elliptisch geformt. Dementsprechend ist auch die Membran 10, von der Fig. 8 nur einen Ausschnitt zeigt, elliptisch geformt. Die Membran 10 des Ultraschallempfängers 34 weist mehrere Resonanzfrequenzen auf. Eine erste Resonanzfrequenz ist durch den Durchmesser der Ellipsenform entlang der kurzen Halbachse definiert, und eine zweite Resonanzfrequenz ist durch den Durchmesser der Ellipsenform entlang der langen Halbachse definiert.
Wenn die Aktorabschnitte 121 und 122 betätigt werden, wird eine Schwingung der Membran 10 mit der ersten Resonanzfrequenz gedämpft, wohingegen die Membran 10 weiterhin mit der zweiten Resonanzfrequenz schwingen kann. Wenn stattdessen die Aktorabschnitte 123 und 124 betätigt werden, wird eine Schwingung der Membran 10 mit der zweiten Resonanzfrequenz gedämpft, wohingegen die Membran 10 weiterhin mit der ersten Resonanzfrequenz schwingen kann. Der Ultraschallsensor 34 mit separat ansteuerbaren Aktorabschnitten 121 -124 des vierten Ausführungsbeispiels eignet sich insbesondere zur Verwendung bei einem in Fig. 10 veranschaulichten Verfahren zum Betreiben der mehreren Ultraschallsensoren 3 des Kraftfahrzeugs aus Fig. 1. Es wird auf Fig. 10, Fig. 9, Fig. 8, Fig. 7 und Fig. 1 Bezug genommen unter der Annahme, dass die mehreren Ultraschallsensoren 3 in Fig. 1 jeweilige Ultraschallsensoren 34 des vierten Ausführungsbeispiels sind.
In Schritt S10 des Verfahrens aus Fig. 10 wird zeitgleich mit jedem der mehreren Ultraschallsensoren 3 jeweils das in Fig. 9 gezeigte und vorstehend anhand von Fig. 9 erläuterte Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors 3 durchgeführt. Das heißt, in Schritt S1 wird mit dem jeweiligen Ultraschallsensor 3 ein Ultraschallsignal gesendet. In Schritt S2 wird die Membran 10 des jeweiligen Ultraschallsensors 3 gedämpft, um die Ausschwingzeit zu verkürzen. In Schritt S3 wird mit dem jeweiligen Ultraschallsensor 3 ein reflektiertes Echosignal empfangen. Damit sich die mit benachbarten der Ultraschallsensor 3 durchgeführten Messungen nicht überlagern, wird ein Frequenzmultiplexverfahren verwendet.
Das heißt, in Schritt S1 des Verfahrens aus Fig. 9 senden die Ultraschallsensoren 301 und 303 ein Ultraschallsignal mit einer Trägerfrequenz, die der ersten Resonanzfrequenz der jeweiligen Membran 10 entspricht. Während dieses Sendevorgangs werden die Aktorabschnitte 123 und 124 der Ultraschallsensoren 301 und 303 betätigt, um Schwingungen mit der zweiten Resonanzfrequenz zu dämpfen, während die Aktorabschnitte 121 und 122 nicht betätigt werden, damit Schwingungen mit der ersten Resonanzfrequenz nicht gedämpft werden. Dagegen senden die Ultraschallsensoren 302 und 304 ein Ultraschallsignal mit einer Trägerfrequenz, die der zweiten Resonanzfrequenz der jeweiligen Membran 10 entspricht. Während dieses Sendevorgangs werden die Aktorabschnitte 121 und 122 der Ultraschallsensoren 302 und 304 betätigt, um Schwingungen mit der ersten Resonanzfrequenz zu dämpfen, während die Aktorabschnitte 123 und 124 nicht betätigt werden, damit Schwingungen mit der zweiten Resonanzfrequenz nicht gedämpft werden. In Schritt S2 des Verfahrens aus Fig. 9 werden für jeden der Ultraschallsensoren 301-304 mindestens die zuvor in Schritt S1 nicht betätigten der Aktorabschnitte 121-124 betätigt, vorzugsweise werden jedoch für jeden Ultraschallsensor 301-304 alle Aktorabschnitte 121 -124 betätigt, um die Ausschwingzeit maximal zu verkürzen.
In Schritt S3 des Verfahrens aus Fig. 9 empfängt sodann jeder der Ultraschallsensoren 301 und 303 ein reflektiertes Echosignal. Das erwünschte Echosignal sollte hierbei eine Trägerfrequenz aufweisen, die der ersten Resonanzfrequenz der jeweiligen Membran 10 entspricht. Deswegen werden während dieses Empfangsvorgangs die Aktorabschnitte 123 und 124 der Ultraschallsensoren 301 und 303 betätigt, um Schwingungen mit der zweiten Resonanzfrequenz zu dämpfen, während die Aktorabschnitte 121 und 122 nicht betätigt werden, damit Schwingungen mit der ersten Resonanzfrequenz nicht gedämpft werden. Dagegen werden bei den Ultraschallsensoren 302 und 304 während des Empfangsvorgangs die Aktorabschnitte 121 und 122 der Ultraschallsensoren 302 und 304 betätigt, um Schwingungen mit der ersten Resonanzfrequenz zu dämpfen, während die Aktorabschnitte 123 und 124 nicht betätigt werden, damit Schwingungen mit der zweiten Resonanzfrequenz nicht gedämpft werden.
In Schritt S20 des Verfahrens aus Fig. 10 wird erneut zeitgleich mit jedem der mehreren Ultraschallsensoren 3 das in Fig. 9 gezeigte Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors 3 durchgeführt. Allerdings werden die verwendeten Frequenzen verändert. Das heißt, in Schritt S20 senden und empfangen nun die Ultraschallsensoren 301 und 303 Ultraschallsignale mit einer Trägerfrequenz, die der zweiten Resonanzfrequenz entspricht, und die Ultraschallsensoren 302 und 304 senden und empfangen nun Ultraschallsignale mit einer Trägerfrequenz, die der ersten Resonanzfrequenz entspricht. Wiederum werden während des Sendens und Empfangens die Aktorabschnitte 121-124 derart angesteuert, dass beim Senden und Empfangen nur die jeweils nicht verwendeten Resonanzfrequenzen gedämpft werden. Durch selektives Ansteuern unterschiedlicher der Aktorabschnitte 121-124 bei unterschiedlichen der Ultraschallsensoren 301 und 304 kann somit die effektive (nicht gedämpfte) Resonanzfrequenz der Membran 10 der jeweiligen Ultraschallsensoren 301 und 304 optimal an die in dem Frequenzmultiplexverfahren jeweils verwendete Trägerfrequenz angepasst werden. Somit wird die Sende- und Empfangseffizienz vorteilhaft verbessert.
Es wird somit die effiziente Verwendung eines parallelen Frequenzmultiplex möglich, bei dem mehrere Ultraschallsensoren zeitgleich mit verschieden Frequenzen senden und empfangen. Durch eine derartige Parallelisierung der Umfeldvermessung kann die Updaterate der Umfeldvermessung verbessert werden, das heißt, die Steuereinheit 6 des Kraftfahrzeugs 1 kann mehr Daten je vorgegebener Zeiteinheit erfassen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
In Fig. 4 ist gezeigt, dass, wenn der Aktor 12 die Andruckkraft auf das passive Dämpfungselement 11 ausübt, das passive Dämpfungselement 11 seine Form beibehält und nach unten verschoben wird, wobei der Abstandshaltering 17 deformiert wird. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen das passive Dämpfungselement 11 verformt (zum Beispiel unterschiedlich stark komprimiert oder nach unten gebogen) wird und der Abstandshaltering 17 seine Form beibehält, oder Ausgestaltungen, bei denen sowohl das passive Dämpfungselement 11 als auch der Abstandshaltering 17 deformiert werden.
Die beschriebene Technik zum abschnittsweisen Dämpfen der Membran 10; die beschriebenen strukturellen Konfigurationen zum Ausüben einer Andruckkraft und/oder einer Zugkraft auf das passive Dämpfungselement 11 ; und die beschriebenen Konfigurationen zum Ausbilden der Trennschicht 18 aus den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können beliebig miteinander kombiniert werden. Das heißt, auch in den Ultraschallsensoren 31-33 der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 brauchen der Aktor 12 und das passive Dämpfungselement 11 und ggf. der Abstandshaltering 17 nicht vollflächig ausgebildet sein, sondern können aus mehreren Abschnitten ausgebildet sein.
Hierbei können die mehreren Aktorabschnitte separat ansteuerbar sein, und es kann nur ein einzelnes Piezoelement 16 bereitgestellt sein, oder es können mehrere Piezoelemente 16 bereitgestellt sein.
Umgekehrt ist im vierten Ausführungsbeispiel eine Konfiguration gezeigt, bei der die Trennschicht 18 durch einen mit Luft beladenen Abschnitt 181 , 182 eines Schaummaterials 191 , 192 ausgebildet ist und das Dämpfungselement durch einen mit vergleichsweise weniger Luft beladenen Abschnitt 111 , 112 desselben Schaummaterials 191 , 192 ausgebildet ist. Auch diese Konfiguration kann mit nur einem einzelnen, nicht in separat ansteuerbare Abschnitte unterteilten Aktor 12, einem einzelnen, nicht in separate Abschnitte unterteilten Dämpfungselement 11 und einem einzelnen Piezoelement 16 ausgeführt werden.
Es sind auch Konfigurationen angedacht, bei denen zwar der Aktor 12 aus mehreren Aktorabschnitten 121-124 gebildet ist, die separat ansteuerbar sind, jedoch in axialer Richtung zwischen den Aktorabschnitten 121-124 und der Membran 10 der Membranbaugruppe 5 ein einzelnes passives Dämpfungselement 11 und ggf. eine einzelne Trennschicht 18 bereitgestellt sind. Bei hinreichender Flexibilität des passiven Dämpfungselements 11 ergibt sich dann dennoch eine abschnittsweise Dämpfbarkeit der Membran 10.
Selbstverständlich kann im vierten Ausführungsbeispiel die Membran 10 mehr als zwei Resonanzfrequenzen aufweisen und es die Anzahl der separat ansteuerbaren Aktorabschnitte 121 -124 kann eine geringere oder höhere Anzahl als vier sein.
Die geschilderten Verfahren können ausgeführt werden, indem ein Computerprogrammprodukt in dem Steuergerät 2 des Kraftfahrzeugs 1 zur Ausführung gebracht wird, das Befehle umfasst, die bewirken, dass das Steuergerät 2 mit dem oder den Ultraschallsensoren 3 das jeweilige Verfahren durchführt. Als Aktor 12 wurde hauptsächlich ein dielektrisches Elastomer beschrieben. Es sind jedoch andere Arten von elektroaktiven Polymeren verwendbar sowie grundsätzlich andere Arten von Aktoren. Beispielsweise könnte der Aktor 12 auch als ein mikroelektromechanisches System ausgeführt sein. Ein mikroelektromechanisches System kann einen oder mehrere Sensoren, Aktoren und eine Steuerungselektronik auf einem Chip umfassen. Das mikroelektromechanische System kann auf einem Substrat wie etwa Silicium oder Galliumarsenid hergestellt sein.
Es sei angemerkt, dass das beschriebene Verfahren zur zeitgleichen Umfeldvermessung mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen unter selektiver abschnittsweiser Dämpfung der jeweiligen Membranen 10 nicht auf die Verwendung mit dem vorgeschlagenen Ultraschallsensor beschränkt ist, bei dem ein passives Dämpfungselement 11 vorgesehen ist und ein Aktor 12 vorgesehen ist, der in Reaktion auf ein Ansteuersignal eine Kraft auf das passive Dämpfungselement 11 ausübt. Stattdessen könnte auch ein Ultraschallsensor verwendet werden, der anstelle des Aktors 12 und des passiven Dämpfungselements 11 ein aktives Dämpfungselement aufweist, das aus mehreren separat ansteuerbaren Abschnitten gebildet ist, die jeweils ein Material umfassen, das in Reaktion auf ein jeweiliges Ansteuersignal eine Materialeigenschaft verändert, wodurch sich der Grad der von dem Abschnitt auf die Membranbaugruppe ausgeübten Dämpfung verändert. Für die Abschnitte des aktiven Dämpfungselements könnten beispielsweise elektrorheologische oder magnetorheologische Materialien verwendet werden. Elektro- oder magnetorheologische Materialien verändern in Reaktion auf ein angelegtes elektrisches bzw. magnetisches Feld ihre Viskosität. Die Verwendung dieser Materialien böte zudem den Vorteil, dass das Ansteuersignal in Form eines elektrischen oder magnetischen Feldes angelegt werden kann, so dass eine Verdrahtung zum Zuführen elektrischer Steuersignale an das aktive Dämpfungselement nicht erforderlich wäre.
Es wird somit außerdem vorgeschlagen: Ein Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug mit einer Membranbaugruppe zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen, wobei an einer Innenseite der Membranbaugruppe ein aktives Dämpfungselement angeordnet ist, das aus einem oder mehreren separat ansteuerbaren Abschnitten gebildet ist, die jeweils ein Material umfassen, das in Reaktion auf ein jeweiliges Ansteuersignal eine Materialeigenschaft verändert, so dass sich ein Grad der von dem jeweiligen Abschnitt auf die Membranbaugruppe ausgeübten Dämpfung verändert.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors mit einem aktiven Dämpfungselement, wobei nach einem Aussenden eines Ultraschallsignals das aktive Dämpfungselement angesteuert wird, um den Grad der von dem aktiven Dämpfungselement auf die Membranbaugruppe ausgeübten Dämpfung zu erhöhen, und vorzugsweise beim Aussenden des Ultraschallsignals und beim Empfangen eines Ultraschallsignals das aktive Dämpfungselement angesteuert wird, um den Grad der von dem aktiven Dämpfungselement auf die Membranbaugruppe ausgeübten Dämpfung zu verringern.
Ein Verfahren zum Betreiben mehrerer Ultraschallsensoren, wobei bei einem jeweiligen der mehreren Ultraschallsensoren an einer Innenseite der Membranbaugruppe ein aktives Dämpfungselement angeordnet ist, das aus mehreren separat ansteuerbaren Abschnitten gebildet ist, die jeweils ein Material umfassen, das in Reaktion auf ein jeweiliges Ansteuersignal eine Materialeigenschaft verändert, so dass sich ein Grad der von dem jeweiligen Abschnitt auf die Membranbaugruppe ausgeübten Dämpfung verändert, wobei das Verfahren zum Betreiben der mehreren Ultraschallsensoren umfasst, das Verfahrens zum Betreiben eines Ultraschallsensors wie im vorstehenden Absatz beschrieben mit jedem der mehreren Ultraschallsensoren durchzuführen, wobei bei unterschiedlichen der mehreren Ultraschallsensoren unterschiedliche der mehreren Abschnitte des jeweiligen aktiven Dämpfungselements angesteuert werden. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Kraftfahrzeug
2 Steuergerät
3 Ultraschallsensoren
4 Sensorgehäuse
5 Membranbaugruppe
6 Außenhaut des Kraftfahrzeugs
7 Leiterplatte
8 Leiter
9 Schaltung
10 Membran
11 passives Dämpfungselement
12 Aktor
13 Ultraschall
14 Membrantopf
15 umlaufende Seitenwand
16 Piezoelement, Schallwandlerelement
17 Abstandshaltering
18 Trennschicht
31-34 Ultraschallsensoren
111 ,112 zweite Abschnitte
161 , 162 Piezoelemente, Schallwandlerelemente
181 , 182 erste Abschnitte
191 , 192 Schaummaterial
301 -304 Ultraschallsensoren
A Axiale Richtung des Ultraschallsensors
S1-S3 Verfahrensschritte
S10, S20 Verfahrensschritte

Claims

27 PATENTANSPRÜCHE
1 . Ultraschallsensor (3, 31 -34) für ein Kraftfahrzeug (1 ) mit einer Membranbaugruppe (5) zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen (13), wobei an einer Innenseite der Membranbaugruppe (5) ein passives Dämpfungselement (1 1 ) angeordnet ist, und an einer Innenseite des passiven Dämpfungselements (1 1 ) ein Aktor (12) angeordnet ist, der dazu eingerichtet ist, abhängig von einem an den Aktor (12) angelegten Ansteuersignal eine Kraft auf das passive Dämpfungselement (1 1 ) auszuüben, die eine mechanische Kopplung zwischen dem Dämpfungselement (11 ) und der Membranbaugruppe (5) verändert.
2. Ultraschallsensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (12) ein elektroaktives Polymer umfasst.
3. Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Aktor (12) ausgeübte Kraft eine Andruckkraft ist, die die mechanische Kopplung zwischen dem Dämpfungselement (11 ) und der Membranbaugruppe (5) herstellt oder verstärkt.
4. Ultraschallsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenseite der Membranbaugruppe (5) und dem passiven Dämpfungselement (11 ) eine Trennschicht (18) ausgebildet ist.
5. Ultraschallsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenseite der Membranbaugruppe (5) und dem passiven Dämpfungselement (11 ) ein Abstandshaltering (17) angeordnet ist, auf welchem das passive Dämpfungselement (11 ) aufliegt, und die Trennschicht (18) durch einen Hohlraum im Inneren des Abstandshalterings (17) ausgebildet ist.
6. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die T rennschicht (18) ein erster Abschnitt (181 , 182) eines Schaummaterials (191 , 192) ist und das passive Dämpfungselement (11 ) ein zweiter Abschnitt (111 , 112) des Schaummaterials (191 , 192) ist, wobei der erste Abschnitt (181 , 182) mit mehr Luft beladen ist als der zweite Abschnitt (111 , 112).
7. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das passive Dämpfungselement (11 ) direkt auf der Membranbaugruppe (5) aufliegt und die von dem Aktor (12) ausgeübte Kraft eine Zugkraft ist, die das passive Dämpfungselement (11) von der Membranbaugruppe (5) löst.
8. Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranbaugruppe (5) eine Membran (10) und ein an der Innenseite der Membran angebrachtes Schallwandlerelement (16) aufweist, und das passive Dämpfungselement (11 ) an einer Innenseite der Membran (10) und des Schallwandlerelements (16) angeordnet ist.
9. Ultraschallsensor nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (12) mehrere Aktorabschnitte (121-124) umfasst, die separat ansteuerbar sind, um die die mechanische Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement (11) und der Membranbaugruppe (5) abschnittsweise zu verändern.
10. Ultraschallsensor nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Membran (10) mehrere voneinander unabhängige Schallwandlerelemente (161 , 162) übereinstimmend mit Positionen der jeweiligen Aktorabschnitte (121- 124) angebracht sind.
11 . Kraftfahrzeug (1 ) mit einem Ultraschallsensor (3, 31 -34, 301-304) nach einem der vorherigen Ansprüche.
12. Verfahren zum Betreiben des Ultraschallsensors (3, 31-34) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei nach einem Aussenden eines Ultraschallsignals der Aktor (12) angesteuert wird, um die mechanische Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement (11) und der Membranbaugruppe (5) herzustellen oder zu verstärken.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Aktor (12) beim Aussenden des Ultraschallsignals und beim Empfangen eines Ultraschallsignals angesteuert wird, um die mechanische Kopplung zwischen dem passiven Dämpfungselement (11) und der Membranbaugruppe (5) zu verringern oder aufzuheben.
14. Verfahren zum Betreiben mehrerer Ultraschallsensoren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, umfassend Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 13 mit jedem der mehreren Ultraschallsensoren (301-304), wobei bei unterschiedlichen der mehreren Ultraschallsensoren (301-304) unterschiedliche der mehreren Aktorabschnitte (121-124) angesteuert werden.
15. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass eine Steuereinheit
(2) eines Kraftfahrzeugs (1) mit einem oder mehreren Ultraschallsensoren (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 das Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 durchführt.
EP22823064.5A 2021-12-02 2022-11-30 Ultraschallsensor, kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben des ultraschallsensors Pending EP4440757A1 (de)

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