EP4505215A1 - Ultraschallsensor für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Ultraschallsensor für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP4505215A1
EP4505215A1 EP23712801.2A EP23712801A EP4505215A1 EP 4505215 A1 EP4505215 A1 EP 4505215A1 EP 23712801 A EP23712801 A EP 23712801A EP 4505215 A1 EP4505215 A1 EP 4505215A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
housing
casting compound
ultrasonic sensor
wall
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
EP23712801.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Haverkamp
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.)
Aumovio Autonomous Mobility Germany GmbH
Original Assignee
Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Autonomous Mobility Germany GmbH filed Critical Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Publication of EP4505215A1 publication Critical patent/EP4505215A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/54—Audio sensitive means, e.g. ultrasound

Definitions

  • the invention relates to an ultrasonic sensor for a motor vehicle with a sensor housing and with a cup-shaped membrane connected to the sensor housing, the membrane having a membrane base for emitting and/or receiving ultrasonic signals and a membrane wall adjoining the membrane base, and wherein a section of the membrane wall protrudes into the sensor housing.
  • a first potting compound filling this housing interior is arranged in a housing interior of a housing section of the sensor housing facing the membrane base.
  • Brake assistance systems are assigned and provide information about the surroundings of the motor vehicle, in particular about obstacles or objects in the surroundings and their distances from the motor vehicle.
  • the ultrasonic sensors are distributed throughout the motor vehicle, at least in the front and rear areas of the motor vehicle, and are usually installed on trim parts, in particular on bumpers.
  • Such an ultrasonic sensor is regularly arranged in a corresponding opening or recess in the trim part of the motor vehicle in such a way that a front or front membrane base of a cup-shaped membrane of the ultrasonic sensor is essentially flush with the outer surface of the trim part, with ultrasonic waves passing over the membrane base during operation can be sent and received.
  • the ultrasonic sensor comprises a substantially cylindrical sensor housing and a cup-shaped membrane mounted on the sensor housing and having a disk-shaped membrane base has, a piezo element being arranged on the inside of the membrane base, which can cause the membrane base to vibrate so that it can generate ultrasonic signals.
  • the membrane is surrounded radially on the outside by an annular decoupling element, which decouples the membrane from the sensor housing in terms of vibration, and which is mounted on the housing side on an annular housing section of the sensor housing, which surrounds a part of the decoupling element facing the sensor housing radially on the outside, the decoupling element and the housing section are connected to each other via locking means.
  • a potting compound is also arranged in an interior of the sensor housing to protect the ultrasonic sensor and its electrical components from moisture and dirt.
  • the present invention is based on the object of specifying an improved design for an ultrasonic sensor whose structure is simplified and which includes the smallest possible number of individual parts and joining steps in the manufacturing process.
  • an ultrasonic sensor for a motor vehicle comprises a sensor housing and a cup-shaped membrane connected to the sensor housing, the membrane having a membrane base for emitting and/or receiving ultrasonic signals and a membrane wall adjoining the membrane base, a portion of the membrane wall protruding into the sensor housing , and where in a housing interior one of the A first potting compound filling the housing interior is arranged in the housing section of the sensor housing facing the membrane base.
  • the first casting compound extends at least partially into the membrane interior of the membrane surrounded by the membrane wall, the membrane being positively connected to the sensor housing by the first casting compound.
  • the membrane is already attached to the sensor housing by means of the first casting compound and fixed relative to the sensor housing.
  • the first casting compound also creates a corresponding positive connection.
  • the design according to the invention therefore has the overall advantage that an improved design for an ultrasonic sensor is provided, the construction and assembly of which is simplified.
  • an outer diameter of the membrane wall is smaller than an inner diameter of the sensor housing.
  • the membrane is advantageously formed in one piece with its membrane base and its membrane wall and is preferably made of aluminum.
  • a positive connection is effected at least in an axial direction and in a radial direction.
  • the positive connection therefore takes place at least in the axial and radial directions.
  • a gap is formed in the housing interior between the outside of the membrane wall projecting into the sensor housing and the inside of the housing wall of the housing section, with the first casting compound being at least partially extends into the gap.
  • the first casting compound is thus supported on the outside of the membrane wall and the inside of the housing wall.
  • the first casting compound extends completely into the gap, so that the first casting compound completely fills the gap. This results in a reliable positive connection in this area, at least in the radial direction.
  • an extension is provided which extends radially outwards and runs like a ring collar around the axial end of the membrane wall, in particular completely. This enables a particularly suitable positive connection.
  • the approach preferably extends radially outwards perpendicular to the membrane wall.
  • a groove corresponding to the extension of the membrane wall is provided in the first casting compound, the extension being arranged in the groove, whereby a positive connection is achieved at least in the axial and radial directions.
  • the first casting compound here has a groove corresponding to the circumferential extension and for receiving the extension, with the first casting compound completely surrounding the extension in the assembled state.
  • annular, elastic molded part is arranged in an axial section of the intermediate space facing the membrane base, the extension resting on the molded part and causing a positive connection in the axial direction.
  • the positive connection is brought about by the first casting compound together with the elastic molded part.
  • the first casting compound in the housing interior extends in the radial direction to the inside of the housing wall of the housing section, wherein the first casting compound in the membrane interior extends in the radial direction to the inside of the membrane wall.
  • the first casting compound in the membrane interior extends in the axial direction to the inside of the membrane base.
  • the first casting compound completely fills the interior of the membrane.
  • the first casting compound serves in particular to dampen vibrations on the membrane base and/or on the membrane wall.
  • the first casting compound is formed in one piece from a first material.
  • the first material is formed from an elastomer, thermoplastic, thermoset or silicone material.
  • the first casting compound in the membrane interior extends in the axial direction only along a section of the membrane wall facing away from the membrane base, with a second casting compound being arranged immediately adjacent to the first casting compound, which is located in the membrane interior in the axial direction from the first Casting compound extends to the inside of the membrane base and in the radial direction to the inside of the membrane wall.
  • the first casting compound is formed from a first material and the second casting compound is formed from a second material that is different from the first material.
  • the second casting compound serves in particular to dampen vibrations on the membrane base and/or a section of the membrane wall facing the membrane base.
  • 1 a shows an exploded view of an ultrasonic sensor
  • FIG. 1 b shows a cross section of the ultrasonic sensor according to FIG. 1 a
  • 2a shows an exploded view of an ultrasonic sensor in an alternative embodiment
  • FIG. 2b shows a cross section of the ultrasonic sensor according to FIG. 2a
  • FIG. 3a shows an exploded view of an ultrasonic sensor in a further alternative embodiment
  • FIG. 3b shows a cross section of the ultrasonic sensor according to FIG. 3a
  • FIG. 4b shows a cross section of the ultrasonic sensor according to FIG. 4a
  • FIG. 5a shows an exploded view of an ultrasonic sensor in a further alternative embodiment
  • Fig. 5b shows a cross section of the ultrasonic sensor according to Fig. 5a.
  • FIGS. 1a and 1b An exemplary embodiment of an ultrasonic sensor 1 is shown in different views in FIGS. 1a and 1b.
  • Fig. 1a the ultrasonic sensor 1 is shown in an exploded view, in Fig. 1b in a cross section.
  • the ultrasonic sensor 1 comprises a one-piece sensor housing 2 with a plurality of electrical contact pins 3 and a printed circuit board 4 arranged within the sensor housing 2 and connected to the contact pins 3.
  • the ultrasonic sensor 1 further comprises a cup-shaped membrane 5 connected to the sensor housing 2, the membrane 5 having a membrane base 6 for sending and/or receiving ultrasonic signals and one to the Membrane base 6 has subsequent membrane wall 7, and a section of the membrane wall 7 protrudes into the sensor housing 2.
  • a disk-shaped piezoceramic is arranged, which is electrically connected to the circuit board 4.
  • the sensor housing 2 is closed by a cover 8.
  • a first casting compound 10 which completely fills this housing interior is arranged, the first casting compound 10 being made in one piece from a first material, in particular from an elastomer, thermoplastic, thermoset or silicone material , is trained.
  • the first potting compound 10 extends in the housing interior of the sensor housing 2 in the radial direction R up to the inside of the housing wall of the housing section 9 of the sensor housing 2.
  • the first potting compound 10 also extends completely into a membrane wall projecting between the outside of the sensor housing 2 7 and the inside of the housing wall of the housing section 9 formed gap.
  • the first casting compound 10 extends into the membrane interior of the membrane 5 surrounded by the membrane wall 7, the first casting compound 10 extending in the radial direction R to the inside of the membrane wall 7 and in the axial direction Z to the inside of the membrane base 6.
  • the first casting compound 10 thus completely fills the interior of the membrane and causes vibration damping on the membrane base 6 and the membrane wall 7.
  • an extension 11 which extends perpendicularly to the membrane wall 7 and radially outwards and runs completely around this axial end of the membrane wall 7 in a ring collar-like manner, which is in one in the first Potting compound 10 arranged, to the approach 11 corresponding groove engages, so that the first potting compound 10 completely surrounds the approach 11.
  • Such a design and arrangement of the first casting compound 10 as a whole in the sensor housing 2 and the membrane interior of the membrane 5 and the membrane 5, in particular with its extension 11, results in a reliable positive connection in the axial direction Z and radial direction R, the first casting compound 10 thus, in addition to a sealing function, vibration damping on the membrane base 6 and the membrane wall 7 and a mechanical decoupling between the membrane 5 and the sensor housing 2, it also produces a corresponding positive connection and thus a reliable attachment of the membrane 5 to the sensor housing 2.
  • FIGS. 2a and 2b An ultrasonic sensor 1 in an alternative embodiment is shown in different views in FIGS. 2a and 2b.
  • Fig. 2a the ultrasonic sensor 1 is shown in an exploded view, in Fig. 2b in a cross section.
  • the ultrasonic sensor 1 essentially corresponds to the ultrasonic sensor 1 shown in FIGS. 1 a to 1 b, with the ultrasonic sensor 1 here having a second casting compound 12 in addition to the first casting compound 10.
  • the first casting compound 10 extends in the membrane interior in the axial direction Z only along a section of the membrane wall 7 facing away from the membrane base 6, the second casting compound 12 being arranged directly adjacent to the first casting compound 10.
  • the second casting compound 12 extends in the membrane interior in the axial direction Z from the first casting compound 10 to the inside of the membrane base 6 and in the radial direction R to the inside of the membrane wall 7.
  • the second casting compound 12 is made from one of the first Material of the first potting compound 10 different second material is formed.
  • the second casting compound 12 serves in particular to dampen vibrations on the Membrane base 6 and on the section of the membrane wall 7 facing the membrane base 6.
  • the second material that can be used here is a material that is particularly suitable for corresponding vibration damping.
  • FIG. 3a and 3b show an ultrasonic sensor 1 in a further alternative embodiment in different views.
  • the ultrasonic sensor 1 is shown in an exploded view, in Fig. 3b in a cross section.
  • the ultrasonic sensor 1 essentially corresponds to the ultrasonic sensor 1 shown in FIGS. 1 a to 1 b, the ultrasonic sensor 1 here having an annular, elastic molded part 13 in addition to the first casting compound 10.
  • the elastic molded part 13 is arranged in an axial section of the gap facing the membrane base 6 between the outside of the membrane wall 7 projecting into the sensor housing 2 and the inside of the housing wall of the housing section 9 of the sensor housing 2.
  • the extension 11 formed on the membrane wall 7 rests on the molded part 13 and causes a positive connection in the axial direction Z. The positive connection is thus effected here by the first casting compound 10 together with the elastic molded part 13.
  • FIG. 4a and 4b show an ultrasonic sensor 1 in a further alternative embodiment in different views.
  • the ultrasonic sensor 1 is shown in an exploded view, in Fig. 4b in a cross section.
  • the ultrasonic sensor 1 essentially corresponds to the ultrasonic sensor 1 shown in FIGS. 2a to 2b, with the ultrasonic sensor 1 here having an annular, elastic molded part 13 in addition to the first casting compound 10.
  • the elastic molded part 13 is in turn in an axial section of the gap facing the membrane base 6 between the outside of the membrane wall 7 projecting into the sensor housing 2 and the inside the housing wall of the housing section 9 of the sensor housing 2 is arranged, the extension 11 formed on the membrane wall 7 resting on the molded part 13, whereby a positive connection is brought about in the axial direction Z.
  • a positive connection is effected by the first casting compound 10 together with the elastic molded part 13.
  • FIG. 5a and 5b show an ultrasonic sensor 1 in a further alternative embodiment in different views.
  • the ultrasonic sensor 1 is shown in an exploded view, in Fig. 5b in a cross section.
  • the ultrasonic sensor 1 essentially corresponds to the ultrasonic sensor 1 shown in FIGS. 1 a to 1 b, in which case the sensor housing 2 is designed to be hollow cylindrical in the axial end section facing the membrane base 6, and a front cap 14 is connected to this axial end section via a snap connection the sensor housing 2 is connected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Sensorgehäuse (2) und mit einer mit dem Sensorgehäuse (2) verbundenen topfförmigen Membran (5), wobei die Membran (5) einen Membranboden (6) zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen und eine sich an den Membranboden (6) anschließende Membranwandung (7) aufweist, und wobei ein Abschnitt der Membranwandung (7) in das Sensorgehäuse (2) hineinragt. In einem Gehäuseinnenraum eines dem Membranboden (6) zugewandten Gehäuseabschnitts (9) des Sensorgehäuses (2) ist eine diesen Gehäuseinnenraum ausfüllende erste Vergussmasse (10) angeordnet. Erfindungsgemäß erstreckt die erste Vergussmasse (10) sich zumindest teilweise in den von der Membranwandung (7) umgebenden Membraninnenraum der Membran (5), wobei die Membran (5) durch die erste Vergussmasse (10) mit dem Sensorgehäuse (2) formschlüssig verbunden ist.

Description

Beschreibung
Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug mit einem Sensorgehäuse und mit einer mit dem Sensorgehäuse verbundenen topfförmigen Membran, wobei die Membran einen Membranboden zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen und eine sich an den Membranboden anschließende Membranwandung aufweist, und wobei ein Abschnitt der Membranwandung in das Sensorgehäuse hineinragt. In einem Gehäuseinnenraum eines dem Membranboden zugewandten Gehäuseabschnitts des Sensorgehäuses ist eine diesen Gehäuseinnenraum ausfüllende erste Vergussmasse angeordnet.
Heutige Kraftfahrzeuge weise üblicherweise eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren auf, die Fahrerassistenzeinrichtungen, wie beispielsweise Park- u./o.
Bremsassistenzsystemen, zugeordnet sind und Informationen über die Umgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere über Hindernisse oder Objekte in der Umgebung und deren Abstände zum Kraftfahrzeug liefern. Die Ultraschallsensoren sind verteilt am Kraftfahrzeug, zumindest im Front- und Heckbereich des Kraftfahrzeugs, angeordnet und gewöhnlich an Verkleidungsteilen, insbesondere an Stoßfängern, verbaut.
Ein solcher Ultraschallsensor ist dabei regelmäßig in einer entsprechenden Öffnung oder Aussparung des Verkleidungsteils des Kraftfahrzeugs derart angeordnet, dass ein stirn- bzw. frontseitiger Membranboden einer topfförmigen Membran des Ultraschallsensors im Wesentlichen bündig mit der äußeren Oberfläche des Verkleidungsteils abschließt, wobei im Betrieb über den Membranboden Ultraschallwellen ausgesendet und empfangen werden können.
Ein Ultraschallsensor der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2006 028 214 A1 bekannt. Der Ultraschallsensor umfasst ein im Wesentlichen zylinderförmiges Sensorgehäuse und eine topfförmig ausgebildete, an dem Sensorgehäuse gelagerte Membran, die einen scheibenförmigen Membranboden aufweist, wobei an der Innenseite des Membranbodens ein Piezo-Element angeordnet ist, das den Membranboden in Schwingung versetzen kann, so dass dieser Ultraschallsignale erzeugen kann. Die Membran ist radial außen von einem ringförmigen Entkopplungselement umgeben, das die Membran schwingungstechnisch von dem Sensorgehäuse entkoppelt, und das gehäuseseitig an einem ringförmigen Gehäuseabschnitt des Sensorgehäuses gelagert ist, der einen dem Sensorgehäuse zugewandten Teil des Entkopplungselement radial außen umgibt, wobei das Entkopplungselement und der Gehäuseabschnitt über Rastmittel miteinander verbunden sind. In einem Innenraum des Sensorgehäuses ist zudem eine Vergussmasse angeordnet um den Ultraschallsensor und dessen elektrische Bauteile vor Feuchtigkeit und vor Schmutz zu schützen.
Nachteilig gestaltet sich bei einer derartigen Ausgestaltung die damit verbundene hohe Anzahl an Einzelteilen und Fügeschritten, was zu einer aufwendigen Fertigung und insgesamt hohen Herstellungskosten führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ausgestaltung für einen Ultraschallsensor anzugeben, dessen Aufbau vereinfacht ist und der eine möglichst geringe Anzahl an Einzelteilen und Fügeschritten im Herstellungsprozess umfasst.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Demnach umfasst ein Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug ein Sensorgehäuse und eine mit dem Sensorgehäuse verbundene topfförmige Membran, wobei die Membran einen Membranboden zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen und eine sich an den Membranboden anschließende Membranwandung aufweist, wobei ein Abschnitt der Membranwandung in das Sensorgehäuse hineinragt, und wobei in einem Gehäuseinnenraum eines dem Membranboden zugewandten Gehäuseabschnitts des Sensorgehäuses eine diesen Gehäuseinnenraum ausfüllende erste Vergussmasse angeordnet ist.
Erfindungsgemäß erstreckt die erste Vergussmasse sich zumindest teilweise in den von der Membranwandung umgebenden Membraninnenraum der Membran, wobei die Membran durch die erste Vergussmasse mit dem Sensorgehäuse formschlüssig verbunden ist.
Dadurch ist die Membran bereits mittels der ersten Vergussmasse an dem Sensorgehäuse befestigt und relativ zu dem Sensorgehäuse fixiert. Die erste Vergussmasse übernimmt hier also neben einer Dichtungsfunktion und einer mechanischen Entkopplung zwischen der Membran und dem Sensorgehäuse die Erzeugung eines entsprechendes Formschlusses.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat somit insgesamt den Vorteil, dass dadurch eine verbesserte Ausgestaltung für einen Ultraschallsensor bereitgestellt wird, dessen Aufbau und Montage vereinfacht ist.
Um ein Hineinragen der Membranwandung in das Sensorgehäuse zu ermöglichen, ist ein Außendurchmesser der Membranwandung kleiner als ein Innendurchmesser des Sensorgehäuses.
Die Membran ist mit ihrem Membranboden und ihrer Membranwandung vorteilhafterweise einstückig augebildet und bevorzugt aus Aluminium gebildet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Formschluss zumindest in einer axialen Richtung und in einer radialen Richtung bewirkt. Der Formschluss erfolgt also zumindest in axialer und radialer Richtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Gehäuseinnenraum zwischen der Außenseite der in das Sensorgehäuse hineinragenden Membranwandung und der Innenseite der Gehäusewand des Gehäuseabschnitts ein Zwischenraum ausgebildet, wobei die erste Vergussmasse sich zumindest teilweise in den Zwischenraum erstreckt. Die erste Vergussmasse stützt sich dabei somit an der Außenseite der Membranwandung und der Innenseite der Gehäusewand ab. Vorteilhafterweise erstrecht sich die erste Vergussmasse vollständig in den Zwischenraum, so dass die erste Vergussmasse den Zwischenraum vollständig ausfüllt. Dadurch ist in diesem Bereich ein zuverlässiger Formschluss zumindest in radialer Richtung bewirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist an dem dem Membranboden abgewandten axialen Ende der Membranwandung ein sich nach radial außen erstreckender, ringbundartig um das axiale Ende der Membranwandung, insbesondere vollständig, um laufender Ansatz vorgesehen. Dadurch wird eine besonders geeignete formschlüssige Verbindung ermöglicht. Der Ansatz erstreckt sich dabei bevorzugt senkrecht zu der Membranwandung nach radial außen.
Dabei ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform in der ersten Vergussmasse eine zu dem Ansatz der Membranwandung korrespondierende Nut vorgesehen, wobei der Ansatz in der Nut angeordnet ist, wodurch ein Formschluss zumindest in axialer und radialer Richtung bewirkt ist. Die erste Vergussmasse weist hierbei also eine zu der umlaufenden Ansatz und zur Aufnahme des Ansatzes korrespondierende Nut auf, wobei im montierten Zustand die erste Vergussmasse den Ansatz vollständig umgibt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in einem dem Membranboden zugewandten axialen Abschnitt des Zwischenraums ein ringförmiges, elastisches Formteil angeordnet, wobei der Ansatz auf dem Formteil aufliegt und einen Formschluss in axialer Richtung bewirkt. Hierbei wird der Formschluss also durch die erste Vergussmasse zusammen mit dem elastischen Formteil bewirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt die erste Vergussmasse in dem Gehäuseinnenraum sich in radialer Richtung bis zu der Innenseite der Gehäusewand des Gehäuseabschnitts, wobei die erste Vergussmasse in dem Membraninnenraum sich in radialer Richtung bis zu der Innenseite der Membranwandung erstreckt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt die erste Vergussmasse in dem Membraninnenraum sich in axialer Richtung bis zu der Innenseite des Membranbodens. Vorteilhafterweise füllt die erste Vergussmasse den Membraninnenraum dabei vollständig aus. Die erste Vergussmasse dient hierbei neben der Erzeugung eines Formschluss insbesondere zur Schwingungsdämpfung an dem Membranboden und/oder an der Membranwandung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Vergussmasse einstückig aus einem ersten Material ausgebildet. Vorteilhafterweise ist das erste Material aus einem Elastomer-, Thermoplast-, Duroplast- oder Silikon-Werkstoff gebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt die erste Vergussmasse in dem Membraninnenraum sich in axialer Richtung lediglich entlang eines dem Membranboden abgewandten Abschnitts der Membranwandung, wobei unmittelbar angrenzend an die erste Vergussmasse eine zweite Vergussmasse angeordnet ist, die in dem Membraninnenraum sich in axialer Richtung von der ersten Vergussmasse bis zu der Innenseite des Membranbodens und in radialer Richtung bis zu der Innenseite der Membranwandung erstreckt. Vorteilhafterweise ist dabei die erste Vergussmasse aus einem ersten Material gebildet und die zweite Vergussmasse ist aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material gebildet. Die zweite Vergussmasse dient hierbei insbesondere zur Schwingungsdämpfung an dem Membranboden und/oder einem dem Membranboden zugewandten Abschnitt der Membranwandung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 a in einer Explosionsdarstellung einen Ultraschallsensor,
Fig. 1 b in einem Querschnitt den Ultraschallsensor gemäß Fig. 1 a, Fig. 2a in einer Explosionsdarstellung einen Ultraschallsensor in einer alternativen Ausführungsform,
Fig. 2b in einem Querschnitt den Ultraschallsensor gemäß Fig. 2a,
Fig. 3a in einer Explosionsdarstellung einen Ultraschallsensor in einer weiteren alternativen Ausführungsform,
Fig. 3b in einem Querschnitt den Ultraschallsensor gemäß Fig. 3a,
Fig. 4a in einer Explosionsdarstellung einen Ultraschallsensor in einer weiteren alternativen Ausführungsform,
Fig. 4b in einem Querschnitt den Ultraschallsensor gemäß Fig. 4a,
Fig. 5a in einer Explosionsdarstellung einen Ultraschallsensor in einer weiteren alternativen Ausführungsform, und
Fig. 5b in einem Querschnitt den Ultraschallsensor gemäß Fig. 5a.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In den Fig. 1a und 1b ist ein Ausführungsbeispiel eines Ultraschallsensors 1 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. In Fig. 1a ist der Ultraschallsensor 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, in Fig. 1 b in einem Querschnitt.
Der Ultraschallsensor 1 umfasst ein einstückiges Sensorgehäuse 2 mit mehreren elektrischen Kontaktstiften 3 sowie eine innerhalb des Sensorgehäuses 2 angeordnete und mit den Kontaktstiften 3 verbundene Leiterplatte 4. Der Ultraschallsensor 1 umfasst weiter eine mit dem Sensorgehäuse 2 verbundenen topfförmige Membran 5, wobei die Membran 5 einen Membranboden 6 zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen und eine sich an den Membranboden 6 anschließende Membranwandung 7 aufweist, und wobei ein Abschnitt der Membranwandung 7 in das Sensorgehäuse 2 hineinragt. An der Innenseite des Membranbodens 6 ist eine scheibenförmige Piezokeramik angeordnet ist, die elektrisch mit der Leiterplatte 4 verbunden ist. An dem der Membran 5 abgewandten axialen Ende des Sensorgehäuses 4 ist das Sensorgehäuse 2 durch einen Deckel 8 verschlossen.
In einem Gehäuseinnenraum eines dem Membranboden 6 zugewandten Gehäuseabschnitts 9 des Sensorgehäuses 2 ist eine diesen Gehäuseinnenraum vollständig ausfüllende erste Vergussmasse 10 angeordnet, wobei die erste Vergussmasse 10 einstückig aus einem ersten Material, insbesondere aus einem Elastomer-, Thermoplast-, Duroplast- oder Silikon-Werkstoff, ausgebildet ist.
Die erste Vergussmasse 10 erstreckt sich in dem Gehäuseinnenraum des Sensorgehäuses 2 in radialer Richtung R bis zu der Innenseite der Gehäusewand des Gehäuseabschnitts 9 des Sensorgehäuses 2. Dabei erstreckt sich die erste Vergussmasse 10 auch vollständig in einen zwischen der Außenseite der in das Sensorgehäuse 2 hineinragenden Membranwandung 7 und der Innenseite der Gehäusewand des Gehäuseabschnitts 9 ausgebildeten Zwischenraum.
Zudem erstreckt sich die erste Vergussmasse 10 in den von der Membranwandung 7 umgebenden Membraninnenraum der Membran 5, wobei die erste Vergussmasse 10 sich in radialer Richtung R bis zu der Innenseite der Membranwandung 7 und in axialer Richtung Z bis zu der Innenseite des Membranbodens 6 erstreckt. Die erste Vergussmasse 10 füllt somit den Membraninnenraum vollständig aus und bewirkt eine Schwingungsdämpfung an dem Membranboden 6 und der Membranwandung 7.
Weiter ist an dem dem Membranboden 6 abgewandten axialen Ende der Membranwandung 7 ein sich senkrecht zu der Membranwandung 7 und nach radial außen erstreckender, ringbundartig um dieses axiale Ende der Membranwandung 7 vollständig um laufender Ansatz 11 vorgesehen, der in eine in der ersten Vergussmasse 10 angeordnete, zu dem Ansatz 11 korrespondierende Nut eingreift, so dass die erste Vergussmasse 10 den Ansatz 11 vollständig umgibt.
Durch eine derartige Ausgestaltung und Anordnung der ersten Vergussmasse 10 insgesamt in dem Sensorgehäuse 2 und dem Membraninnenraum der Membran 5 sowie der Membran 5 insbesondere mit ihrem Ansatz 11 ist ein zuverlässiger Formschluss in axialer Richtung Z und radialer Richtung R bewirkt ist, wobei die erste Vergussmasse 10 somit neben einer Dichtungsfunktion, einer Schwingungsdämpfung an dem Membranboden 6 und der Membranwandung 7 und einer mechanischen Entkopplung zwischen der Membran 5 und dem Sensorgehäuse 2 zudem die Erzeugung eines entsprechendes Formschlusses und damit eine zuverlässige Befestigung der Membran 5 an dem Sensorgehäuse 2 bewirkt.
In den Fig. 2a und 2b ist ein Ultraschallsensor 1 in einer alternativen Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. In Fig. 2a ist der Ultraschallsensor 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, in Fig. 2b in einem Querschnitt.
Der Ultraschallsensor 1 entspricht im Wesentlichen dem in den Fig. 1 a bis 1 b gezeigtem Ultraschallsensor 1 , wobei der Ultraschallsensor 1 hier neben der ersten Vergussmasse 10 eine zweite Vergussmasse 12 aufweist.
Die erste Vergussmasse 10 erstreckt sich dabei in dem Membraninnenraum in axialer Richtung Z lediglich entlang eines dem Membranboden 6 abgewandten Abschnitts der Membranwandung 7, wobei unmittelbar angrenzend an die erste Vergussmasse 10 die zweite Vergussmasse 12 angeordnet ist. Die zweite Vergussmasse 12 erstreckt sich in dem Membraninnenraum in axialer Richtung Z von der ersten Vergussmasse 10 aus bis zu der Innenseite des Membranbodens 6 und in radialer Richtung R bis zu der Innenseite der Membranwandung 7. Dabei ist die zweite Vergussmasse 12 aus einem von dem ersten Material der ersten Vergussmasse 10 verschiedenen zweiten Material gebildet. Die zweite Vergussmasse 12 dient hierbei insbesondere zur Schwingungsdämpfung an dem Membranboden 6 und an dem dem Membranboden 6 zugewandten Abschnitt der Membranwandung 7. Hierbei ist als zweites Material ein zur entsprechenden Schwingungsdämpfung besonders geeigneter Werkstoff nutzbar.
In den Fig. 3a und 3b ist ein Ultraschallsensor 1 in einer weiteren alternativen Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. In Fig. 3a ist der Ultraschallsensor 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, in Fig. 3b in einem Querschnitt.
Der Ultraschallsensor 1 entspricht im Wesentlichen dem in den Fig. 1 a bis 1 b gezeigtem Ultraschallsensor 1 , wobei der Ultraschallsensor 1 hier neben der ersten Vergussmasse 10 ein ringförmiges, elastisches Formteil 13 aufweist.
Das elastische Formteil 13 ist in einem dem Membranboden 6 zugewandten axialen Abschnitt des Zwischenraums zwischen der Außenseite der in das Sensorgehäuse 2 hineinragenden Membranwandung 7 und der Innenseite der Gehäusewand des Gehäuseabschnitts 9 des Sensorgehäuses 2 angeordnet. Dabei liegt der an der Membranwandung 7 ausgebildete Ansatz 11 auf dem Formteil 13 auf und bewirkt einen Formschluss in axialer Richtung Z. Es wird hier somit der Formschluss durch die erste Vergussmasse 10 zusammen mit dem elastischen Formteil 13 bewirkt.
In den Fig. 4a und 4b ist ein Ultraschallsensor 1 in einer weiteren alternativen Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. In Fig. 4a ist der Ultraschallsensor 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, in Fig. 4b in einem Querschnitt.
Der Ultraschallsensor 1 entspricht im Wesentlichen dem in den Fig. 2a bis 2b gezeigtem Ultraschallsensor 1 , wobei der Ultraschallsensor 1 hier neben der ersten Vergussmasse 10 ein ringförmiges, elastisches Formteil 13 aufweist.
Das elastische Formteil 13 ist dabei wiederum in einem dem Membranboden 6 zugewandten axialen Abschnitt des Zwischenraums zwischen der Außenseite der in das Sensorgehäuse 2 hineinragenden Membranwandung 7 und der Innenseite der Gehäusewand des Gehäuseabschnitts 9 des Sensorgehäuses 2 angeordnet, wobei der an der Membranwandung 7 ausgebildete Ansatz 11 auf dem Formteil 13 aufliegt, wodurch einen Formschluss in axialer Richtung Z bewirkt wird. Es wird hier somit insbesondere ein Formschluss durch die erste Vergussmasse 10 zusammen mit dem elastischen Formteil 13 bewirkt.
In den Fig. 5a und 5b ist ein Ultraschallsensor 1 in einer weiteren alternativen Ausführungsform in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. In Fig. 5a ist der Ultraschallsensor 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, in Fig. 5b in einem Querschnitt.
Der Ultraschallsensor 1 entspricht im Wesentlichen dem in den Fig. 1 a bis 1 b gezeigtem Ultraschallsensor 1 , wobei hier das Sensorgehäuse 2 in dem dem Membranboden 6 zugewandten axialen Endabschnitt hohlzylinderförmig ausgebildet ist, und wobei an diesem axialen Endabschnitt eine Frontkappe 14 über eine Rastverbindung mit dem Sensorgehäuse 2 verbunden ist.
Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass eine derartige Ausgestaltung mit einem solchen Sensorgehäuse 2 und einer solchen Frontkappe 14 entsprechend auch auf die Ausführungsformen der Fig. 2a bis 4b anwendbar ist.
Bezugszeichenliste
1 Ultraschallsensor
2 Sensorgehäuse 3 Kontaktstift
4 Leiterplatte
5 Membran
6 Membranboden
7 Membranwandung 8 Deckel
9 Gehäuseabschnitt des Sensorgehäuses
10 erste Vergussmasse
11 Ansatz
12 zweite Vergussmasse 13 Formteil
14 Frontkappe
R radiale Richtung
Z axiale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Ultraschallsensor (1 ) für ein Kraftfahrzeug mit einem Sensorgehäuse (2) und mit einer mit dem Sensorgehäuse (2) verbundenen topfförmigen Membran (5) aufweisend einen Membranboden (6) zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschallsignalen und eine sich an den Membranboden (6) anschließende Membranwandung (7), wobei ein Abschnitt der Membranwandung (7) in das Sensorgehäuse (2) hineinragt, wobei in einem Gehäuseinnenraum eines dem Membranboden (6) zugewandten Gehäuseabschnitts (9) des Sensorgehäuses (2) eine diesen Gehäuseinnenraum ausfüllende erste Vergussmasse (10) angeordnet ist, d a d u rch g e ke n n ze i ch n et , dass die erste Vergussmasse (10) sich zumindest teilweise in den von der Membranwandung (7) umgebenden Membraninnenraum der Membran (5) erstreckt, und dass die Membran (5) durch die erste Vergussmasse (10) mit dem Sensorgehäuse (2) formschlüssig verbunden ist.
2. Ultraschallsensor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Formschluss zumindest in einer axialen Richtung (Z) und in einer radialen Richtung (R) bewirkt ist.
3. Ultraschallsensor (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuseinnenraum zwischen der Außenseite der in das Sensorgehäuse (2) hineinragenden Membranwandung (7) und der Innenseite der Gehäusewand des Gehäuseabschnitts (9) ein Zwischenraum ausgebildet ist, und dass die erste Vergussmasse (10) sich zumindest teilweise in den Zwischenraum erstreckt.
4. Ultraschallsensor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Membranboden (6) abgewandten axialen Ende der Membranwandung (7) ein sich nach radial außen erstreckender, ringbundartig um das axiale Ende der Membranwandung (7) umlaufender Ansatz (11 ) vorgesehen ist.
5. Ultraschallsensor (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Vergussmasse (10) eine zu dem Ansatz (11 ) der Membranwandung (7) korrespondierende Nut vorgesehen ist, und dass der Ansatz (11 ) in der Nut angeordnet ist, wodurch ein Formschluss zumindest in axialer und radialer Richtung (Z, R) bewirkt ist.
6. Ultraschallsensor (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem Membranboden (6) zugewandten axialen Abschnitt des Zwischenraums ein ringförmiges, elastisches Formteil (13) angeordnet ist, und dass der Ansatz (11 ) auf dem Formteil (13) aufliegt und einen Formschluss in axialer Richtung (Z) bewirkt.
7. Ultraschallsensor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vergussmasse (10) in dem Gehäuseinnenraum sich in radialer Richtung (R) bis zu der Innenseite der Gehäusewand des Gehäuseabschnitts (9) erstreckt, und dass die erste Vergussmasse (10) in dem Membraninnenraum sich in radialer Richtung (R) bis zu der Innenseite der Membranwandung (7) erstreckt.
8. Ultraschallsensor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vergussmasse (10) in dem Membraninnenraum sich in axialer Richtung (Z) bis zu der Innenseite des Membranbodens (6) erstreckt.
9. Ultraschallsensor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vergussmasse (10) einstückig aus einem ersten Material ausgebildet ist.
10. Ultraschallsensor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vergussmasse (10) in dem Membraninnenraum sich in axialer Richtung (Z) lediglich entlang eines dem Membranboden (6) abgewandten Abschnitts der Membranwandung (7) erstreckt, und dass unmittelbar angrenzend an die erste Vergussmasse (10) eine zweite Vergussmasse (12) angeordnet ist, die in dem Membraninnenraum sich in axialer Richtung (Z) von der ersten Vergussmasse (10) bis zu der Innenseite des Membranbodens (6) und in radialer Richtung (R) bis zu der Innenseite der Membranwandung (7) erstreckt.
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