JP2023546932A - 超音波トランシーバ、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

車両用の超音波トランシーバ（１）は、プラスチックハウジング（２）と、超音波ダイアフラム（３）と、前記超音波ダイアフラム（３）の振動励起および振動検出をするための音響トランスデューサ要素（４）と、前記プラスチックハウジング（２）の前記内部（５）に配置されて前記音響トランスデューサ要素（４）との電気的に接触をなすための電気伝導性の接触要素（６）と、を備え、前記プラスチックハウジング（２）に一体形成された少なくとも１つのプラスチック要素（８）をコーキングことにより、前記プラスチックハウジング（２）と前記接触要素（６）とは、互いに対して直接的かつ積極的に接続する。

Description

本発明は、車両用の超音波センサの分野に関し、具体的には車両用の超音波トランシーバとその製造方法に関する。

ハウジングと、ハウジングの開口に組み付けられた超音波膜と、超音波膜に接着結合したトランスデューサ要素と、トランスデューサ要素を作動させるための電子機器を有するプリント回路基板であって、トランスデューサ要素と接触要素により接触するプリント回路基板と、を有する超音波トランシーバが知られている。

このような超音波トランシーバは、パルスエコー法を用いて車両の周囲の障害物からの距離を測定するために使用され得る。超音波膜は、トランスデューサ要素により励起されて、超音波信号の形態でエネルギーを放出する。そして、トランスデューサ要素は、車両の周囲から戻るエコー信号に由来する超音波膜の振動を検出する。障害物からの距離は、信号の伝搬遅延を利用して特定される。このような測定は、例えば、車両の駐車支援システムにより利用される。

放出された超音波エネルギーの一部は、ハウジングの内部に放射状に広がり、これを励起させて望ましくない構造振動を発生させる。これは、偽エコーまたはゴーストエコーの検出につながる。したがって、構造振動の減衰時間中は、有用な測定ができない。したがって、距離測定は、高いデシメートル範囲において不感範囲を有し得る。

超音波トランシーバの構造力学性の向上を目的として、電気接触要素をプラスチックハウジングにおいてオーバーモールドすることができる。これには、複雑な射出成形ツールが必要となるとともに、接触要素をトランスデューサ要素に電気的に接触させる際のアクセスがより困難になる。接触要素を、ハウジングに圧力嵌めすることもできる。この手法では、復元力を向上させるために、ハウジングを完全に充填する等のさらなる対策が必要となる。

ＤＥ １０ ２００５ ００９ ６２０ Ａ１、ＤＥ １０ ２０１７ １０９ １５９ Ａ１、およびＵＳ ２０１８／０５６９０１ Ａ１は、先行技術による超音波トランシーバの例である。

このような背景のもと、本発明の目的は、改良された超音波トランシーバおよび改良されたその製造方法を提供することである。

第１態様によれば、車両用の超音波トランシーバが提案される。超音波トランシーバは、プラスチックハウジングと、超音波膜と、前記超音波膜の振動励起および振動検出をするためのトランスデューサ要素と、前記プラスチックハウジングの前記内部に配置されて前記トランスデューサ要素に電気的に接触するための電気伝導性の接触要素と、を有し、前記プラスチックハウジングに一体的に形成された少なくとも１つのプラスチック要素を熱でかしめることにより、前記プラスチックハウジングと前記接触要素とは、互いに対して直接的かつ積極的に接続する。

提案された超音波トランシーバは、改善された構造力学性を有利に有し得る。接触要素の領域においてプラスチックハウジング（プラスチックハウジングに一体的に形成されたプラスチック要素）を熱でかしめることによる提案されたタイプの接続により、接触要素とプラスチックハウジングとは、振動エネルギーをより良好に吸収し得る剛性ユニットを、有利に形成することができる。本発明者らにより実施した試験により、構造振動の減衰時間が短くなることにより、距離測定の不感時間が短くなることが示された。さらに、超音波トランシーバの寿命、および減衰時間の長期安定性が向上し得る。さらに有利には、上述の利点を達成しつつ、プラスチックハウジングをシリコーン発泡体等で全体的または部分的に充填することを省くことが可能となる。超音波トランシーバの質量を小さくすることができる結果、構造振動の減衰時間がより短くなるとともに超音波トランシーバの構造力学性が向上する。

車両は、特に、乗用車またはトラック等の自動車であり得る。車両は、特に、ドライバー支援システムおよび／または駐車支援システムを搭載され得る。

熱かしめ、すなわち熱によるかしめ（熱でかしめる）とは、特に、熱可塑性かしめを意味すると理解される。熱によるかしめとは、特に、プラスチック要素の一セクションが熱の供給により熱可塑的に変形することにより、かしめ手段の作用のもとで、プラスチックハウジングと変形したプラスチック要素と接触要素との間に、少なくとも積極的な、好適には摩擦による接続が生じる手順を意味すると理解される。かしめ手段は、ポンチであり得る。かしめ手段のさらなる例は、レーザー照射または赤外線照射である。

プラスチック要素は、プラスチックハウジングに一体的に形成される。特に、プラスチック要素とプラスチックハウジングとは、１つの作業ステップにおいて、例えば射出成形等の鋳造によって、連続要素として形成される。プラスチック要素は、特に、プラスチックハウジングの内部に配置される。プラスチック要素は、プラスチックハウジングの一セクションとしてみなされ得る。特に、本例において、「プラスチックハウジングを熱でかしめる」、または「プラスチックハウジングの一セクションを熱でかしめる」と称することができ、これにより、「プラスチック要素の熱によるかしめ」またはその一部が意味され得る。

プラスチック要素は、例えば、プラスチックドーム等の、プラスチックハウジングの内方に突出する凸部であり得る。

本例において、「積極的に接続する」とは、２つの接続相手による後方からの連結または係合による接続であると理解される。

本例において、「直接的に接続する」とは、接続相手以外のさらなる接続要素、例えばネジ等が、接続に使用されないことを意味すると理解される。

特に、プラスチックハウジング（一方の接続相手）と接触要素（他方の接続相手）とは、適切に熱でかしめられたプラスチックハウジング（したがって一体成形されたプラスチック要素）により、直接的に接続する。

トランスデューサ要素は、特に、圧電素子または超音波トランスデューサであり得る。トランスデューサ要素は、超音波膜に接着結合し得る、これに溶接され得る、または超音波膜に異なる態様において接続し得る。

「トランスデューサ要素に電気的に接触するための接触要素」は、特に、トランスデューサ要素が超音波膜を励起させて振動を生じさせることで超音波信号を発信するように電気信号を接触要素に印加し得ること、および／または、反射したエコー信号を検出するためにトランスデューサ要素により検出された超音波膜の振動を表す電気信号を接触要素で受信し得ること、を意味すると理解される。接触要素は、トランスデューサ要素に直接的または間接的に接触し得る。特に、音響的に分断（デカップリング）するという理由から、トランスデューサ要素との間接的な接触が好適である。接触要素は、接触ピン、導電性要素、導電性レール等として形成され得る単数または複数のセクションを備え得る。接触要素は、特に、金属要素であり得る。

本例において、「ａ」及び「ａｎ」という語は、特に断らない限り、「正確に１つ」という解釈に限定されず、特に「複数」という意味も含み得る。特に、「ａ」接触要素について説明したのと同じ態様でプラスチックハウジングにそれぞれ接続することができる２つ以上の接触要素も、プラスチックハウジングに設けることができることを理解されたい。

実施形態によれば、前記プラスチックハウジングと前記接触要素との間に拘束が存在する。

したがって、少なくとも１つのプラスチック要素を熱でかしめることにより生じる、プラスチック要素と接触要素との接続は、好適には、積極的であるだけでなく摩擦的でもある。特に、プラスチックハウジングとプラスチック要素と接触要素との互いに接続すべき表面に、法線力が作用する。特に、プラスチックハウジングと接触要素との接続は、静的に過剰決定される。拘束の強度は、動作中に発信および受信した信号や車両の走行動作等により生じる予想される振動を考慮して選択され得る。適切な拘束の存在は、プルオフ試験で確認され得る。熱によるかしめの質は、熱かしめ機のパラメータから制御され得る。また、熱によるかしめの質を、カメラで光学的に確認することもできる。

一実施形態よれば、前記接触要素は剛性要素であり、前記接触要素と前記トランスデューサ要素との電気的接触は、可撓性の中間要素を介して確立される。

つまり、本実施形態によれば、接触要素は、トランスデューサ要素に、中間要素を介して間接的に接触する。可撓性の中間要素は、少なくとも剛性の接触要素よりも可撓性が高い。可撓性の中間要素は、剛性の接続要素よりも軽い重量および小さい断面を有し得る。可撓性の中間要素は、好適にはワイヤであり得る。ワイヤは、接触要素とトランスデューサ要素との間の間隔よりも長くなるように選択されることにより、強く引っ張られすぎないようにできる。

このようにして、剛性の接触要素を振動する超音波膜から、有利に音響的に分断することができる。

一実施形態によれば、少なくとも１つの熱でかしめられた前記プラスチック要素は、凸部を備え、前記凸部は、前記プラスチックハウジングから内方に突出して前記接触要素の貫通孔を貫通して延び、その前記自由先頭端部は、前記接触要素の背後に積極的に係合するように、熱でかしめられている。

凸部の「自由先頭端部」は、特に、凸部のプラスチックハウジングから離れた端部を意味すると理解される。

本実施形態により、提案された超音波トランシーバの製造において、接触要素が有利に正確に位置決めされ得る。凸部は、貫通孔に導入され得る。そして、自由先頭端部は、熱によるかしめにより、キノコの頭部の形状に広げられ得る。こうして、凸部の熱でかしめられた自由先頭端部とプラスチックハウジングとの間における、接触要素の安定的かつ積極的な嵌合が得られる。

さらなる実施形態によれば、少なくとも１つの熱でかしめられた前記プラスチック要素は、前記プラスチックハウジングから内方に突出する少なくとも２つの凸部を備え、前記接触要素は、少なくとも２つの前記凸部の間に配置され、前記凸部の前記自由先頭端部は、それらが前記接触要素の背後に積極的に係合するように、熱でかしめられている。

それぞれの凸部の「自由先頭端部」は、特に、凸部のプラスチックハウジングから離れた端部を意味すると理解される。

本実施形態により、提案された超音波トランシーバの製造中に、接触要素が２つの凸部の間に正確に位置決めされ得る。接触要素は、２つの凸部の間に配置され得る。そして、それらの自由先頭端部は、熱によるかしめにより広げられ得る。こうして、２つの凸部の熱でかしめられた自由先頭端部とプラスチックハウジングとの間における、接触要素の安定的かつ積極的な嵌合が得られる。

さらなる実施形態によれば、前記接触要素は、レール状セクションを備え、直接的かつ積極的な前記接続は、熱でかしめられたプラスチック要素と前記レール状セクションとの間で生じる。

レール状セクションは、プラスチックハウジングの内面に当接し得るとともに、プラスチックハウジングの内面と少なくとも１つの熱でかしめられたプラスチック要素との間に封入され得る。

さらなる実施形態によれば、前記接触要素は、ピン状セクションを備え、前記トランスデューサ要素を作動させるための少なくとも１つの電子部品を有するプリント回路基板が、前記ピン状セクションにプラグ接続する。

中間要素により音響的に分断した接触要素とプラスチックハウジングとの間に、熱によるかしめによって生じる直接的かつ積極的な接続により、プリント回路基板と接触要素のピン状セクションとのプラグオン接続が、有利に十分なものとなる。プラグオン接続は、充填を必要としない。プリント回路基板の装着および想定される修理や交換が、こうして有利に単純化される。

さらなる実施形態によれば、前記プリント回路基板は、前記超音波膜に対して平行に延び、前記プリント回路基板の前記超音波膜に対面する側における前記プラスチックハウジングの前記内部の容積部が、発泡体で充填され、前記プリント回路基板の前記超音波膜の反対を向く側における前記内部の容積部が、発泡体で充填されない。

発泡体は、例えばシリコーン発泡体であり得る。プリント回路基板の超音波膜に対面する側におけるプラスチックハウジングの内部の容積部は、全体的または部分的に発泡体で充填され得る。特に、プラスチックハウジングの超音波膜に隣接する容積部領域が、発泡体で充填され得る。したがって、超音波膜は、有利に減衰され得る。

同時に、プリント回路基板の超音波膜の反対を向く側のプラスチック領域の少なくとも容積部領域が、発泡体を有さない。選択的に、容積部領域の超音波膜に対面する側の一部も、発泡体を有さない。特に、提案された解決策によれば、プリント回路基板と接触要素のピン状セクションとの接続を充填する必要はない。同様に、接触要素のレール状セクションとプラスチックハウジングとの接続を充填することも、必ずしも必要ではない。

こうして、充填化合物を有利に節約することができるとともに、超音波トランシーバの質量を小さくすることができる。これにより、構造力学性および構造振動の減衰時間に対する有利な効果がもたらされ得る。

第２態様によれば、車両用の超音波トランシーバを製造するための方法が提案される。本方法は、少なくとも１つのプラスチック要素が一体的に形成されたプラスチックハウジングを形成するステップと、超音波膜を、前記超音波膜の振動励起および振動検出をするためのトランスデューサ要素とともに、前記プラスチックハウジングに固定するステップと、電気伝導性の接触要素を、前記プラスチックハウジングの前記内部に配置するステップと、前記接触要素を前記トランスデューサ要素に接触させるステップと、前記プラスチックハウジングに一体形成された少なくとも１つの前記プラスチック要素を熱でかしめるステップにより、前記プラスチックハウジングを前記接触要素に直接的かつ積極的に接続するステップと、を有する。

第１態様の超音波トランシーバについて上述した特徴、利点、定義、および実施形態は、第２態様の製造方法にも対応して適用される。また、第２態様の製造方法について以下に説明する特徴、利点、定義、及び実施形態は、第１態様の超音波トランシーバにも対応して適用される。

提案された製造方法は、有利には、改善されたアクセスを提供し得るとともに、これにより装着を単純化し得る。したがって、プラスチックハウジングを鋳造するための射出成形ツールを、よりコンパクトかつシンプルに設計することができ、接触要素のトランスデューサ要素に対する接触を、接触要素をプラスチックハウジングに配置することよりも前に、かつプラスチックハウジングを接触要素に接続する前に、非常に大きな移動の自由度を以て少なくとも部分的に実施し得る。接触要素をプラスチックハウジングに配置することよりも前に、例えばワイヤを中間要素として接触要素にはんだ付けできる。

プラスチックハウジングとこれに一体形成されたプラスチック要素の形成ステップは、１つの作業ステップにおける例えば射出成形等の鋳造ステップを備え得る。

超音波膜をトランスデューサ要素に固定するステップは、特に、トランスデューサ要素を超音波膜に接着結合するステップと、超音波膜をトランスデューサ要素とともにハウジングに組み付けるステップと、を備え得る。

接触要素を配置するステップは、特に、接触要素をプラスチックハウジングの内面に載置するステップを備え得る。

接触要素をトランスデューサ要素に接触させるステップは、特に、はんだ付けするステップを備え得る。

少なくとも１つのプラスチック要素を熱でかしめるステップは、特に、プラスチックの冷却後に、プラスチックハウジングと熱でかしめられたプラスチック要素と接触要素との間に積極的な接続が存在するように、少なくとも１つのプラスチック要素を熱の供給により特に熱変形させるステップを備え得る。

一実施形態によれば、前記プラスチックハウジングは、少なくとも１つの前記プラスチック要素と一体的に形成され、少なくとも１つの前記プラスチック要素は、前記プラスチックハウジングから内方に突出する少なくとも１つの凸部であって、その自由先頭端部に導入スロープを有する凸部を備え、前記配置するステップにおいて、前記接触要素は、前記プラスチックハウジングの前記内部に、前記導入スロープによりガイドされて位置決めされる。

導入スロープは、例えば、立方体状凸部の傾斜した上縁部により形成され得る。導入スロープは、柱状凸部の円錐形の先端によっても形成され得る。

導入スロープは、有利には、プラスチックハウジングにおいて好適には自動的に実施される配置ステップにおいて、プラスチック要素の位置決めを支援し得る。

一実施形態によれば、前記プラスチックハウジングに一体的に形成された少なくとも１つの前記プラスチック要素は、前記プラスチックハウジングから内方に突出する複数の凸部を備え、前記凸部は、それらの自由先頭端部にそれぞれの導入スロープを有するとともに、全体としてポケットを形成し、電気伝導性の前記接触要素を前記プラスチックハウジングの前記内部に配置する前記ステップは、前記接触要素を前記ポケットに挿入するステップを備え、前記挿入するステップにおいて、前記接触要素は、前記導入スロープによりガイドされて位置決めされる。

「ポケット」は、特に、プラスチックハウジングとそれぞれの凸部とにより規定された本質的に立方体状の容積部であって、ポケットに挿入される接触要素にぴったりと正確に嵌合するように形成された容積部を意味すると理解される。「ポケット」と称される容積部は、必ずしも完全にプラスチック要素により囲まれていず、その側面のそれぞれに間隙を有し得る。

超音波トランシーバの製造において、このようにして、接触要素を、シンプルに、特にロボットアームによって自動的に凸部により形成されたポケットに挿入することができ、そして凸部の自由先頭端部における導入スロープにより自動的に、好適には挿入方向以外のすべての自由度において正確に位置決めすることができる。

さらなる実施形態によれば、前記接触要素は剛性要素であり、前記接触要素と前記トランスデューサ要素との電気的接触は、可撓性の中間要素を介して確立される。

したがって、接触要素は、トランスデューサ要素から、ひいては超音波膜から、有利に音響的に分断され得る。

さらなる実施形態によれば、前記接触要素を前記トランスデューサ要素に接触させるステップは、前記接触要素を前記プラスチックハウジングに配置する前記ステップの前に、前記可撓性の中間要素の一端部を、前記接触要素にはんだ付けする、または溶接するステップと、前記接触要素を前記プラスチックハウジングに配置する前記ステップの後に、前記可撓性の中間要素の他端部を前記トランスデューサ要素にはんだ付けする、または溶接するステップと、を備える。

接触要素のプラスチックハウジングに対する接続は、プラスチック要素を熱でかしめることにより生じるため、接触要素を配置するステップの前に、可撓性の中間要素の少なくとも一端部をはんだ付けする、または溶接するステップを、有利にはより大きい自由度で実施することができる。これにより、より正確な作業が可能となる。

さらなる実施形態によれば、前記可撓性の中間要素の他端部を前記トランスデューサ要素にはんだ付けする、または溶接するステップと、少なくとも１つの前記プラスチック要素を熱でかしめる前記ステップとは、１つの作業ステップにおいて同時に実施される。

さらなる実施形態によれば、前記接触要素を前記トランスデューサ要素に接触させるステップは、接触要素をプラスチックハウジングに接続するためにプラスチック要素を熱でかしめるステップの後に、前記可撓性の中間要素の一端部を、前記接触要素にはんだ付けする、または溶接するステップと、前記可撓性の中間要素の他端部を前記トランスデューサ要素にはんだ付けする、または溶接するステップと、を備える。

熱かしめによる接触要素とプラスチックハウジングとの提案された接続により、複雑な射出成形ツール等の余計な使用が不要になり、この接続を、はんだ付け用のツールをプラスチックハウジングに熱によるかしめ用のポンチと同時に導入することができる、または、はんだ付け用および熱かしめ用の複合ツールを使用することができるように、省スペースで実施できる。こうして、超音波トランシーバの装着に際して必要なエネルギーおよび時間が、有利に削減され得る。

本発明のさらに可能な実施態様は、例示的な実施態様に関して上述または後述する特徴または実施態様の明示されていない組み合わせも含んでいる。当業者は、この場合にも、本発明のそれぞれの基本的な形態に対する改良または追加として個々の態様を追加し得る。

本発明のさらに有利な構成および態様は、従属請求項および以下に説明する本発明の例示的な実施形態の主題である。本発明を、添付図面を参照しつつ、好適で例示的な実施形態に基づいて、以下により詳細にさらに説明する。

図１は、第１の例示的な実施形態による超音波トランシーバの概略断面図である。 図２は、第２の例示的な実施形態による接触要素の挿入および接続前の状態のプラスチックハウジングの斜視部を示す。 図３は、接触要素を挿入した状態の図２のプラスチックハウジングの斜視部を示す。 図４は、熱でかしめた後の状態の図３のプラスチックハウジングの斜視部を示す。 図５は、例示的な実施形態による製造方法のステップを示す。

図面において、同一または機能的に同一の要素には，特に断りのない限り，同一の参照符号を付す。

図１は、第１の例示的な実施形態による超音波トランシーバ１の縮尺通りでない概略断面図である。

超音波トランシーバ１は、プラスチックハウジング２を備えている。超音波信号を発信および受信する超音波膜３がプラスチックハウジング２の下側の開口に組み付けられている。圧電要素４（トランスデューサ要素の一例）が、超音波膜３に接着結合している。圧電要素４は、電気信号により制御されて超音波膜３を励起させて振動させるように構成されるとともに、超音波膜３の振動を検出して電気信号に変換するように構成されている。圧電要素４に接触するための電気伝導性の接触要素６が、プラスチックハウジング２の内部５に配置されている。接触要素６の水平セクション６０１は、プラスチックハウジング２の内面７に載置されている。接触要素６（水平セクション６０１）は、プラスチックハウジング２に、プラスチック要素８の自由先頭端部によって、直接的かつ積極的に接続している。プラスチック要素８の自由先頭端部は、熱でかしめられることによりプラスチックハウジング２に一体的に形成されている（図１において、例示的にキノコ頭部の形状により示されている）。

プラスチック要素８は、プラスチックハウジング２に一体的に形成されているため、プラスチックハウジング２の一セクションとして同様にみなされることに留意されたい。換言すれば、プラスチックハウジング２は、プラスチックハウジング２の接触要素６の領域に、プラスチックハウジング２のセクション７、８と接触要素６とが互いに直接的かつ積極的に接続するような態様において、熱でかしめられている。

超音波トランシーバ１は、有利な構造力学性、短い構造振動の減衰時間、長い寿命、および減衰時間の長期安定性を有している。

超音波トランシーバ１の有利な構成および進展を、図１を参照してさらに説明する。

特に、プラスチックハウジング２、具体的には内面７とプラスチック要素８の熱でかしめられた自由端部との間と、接触要素（セクション６０１）との間には拘束が存在する。一方で、製造公差を理由として、プラスチックハウジング２と接触要素６との接続の静的確定性を達成することは、困難であり得る。静的確定性は、少なくともわずかな拘束を選択することにより確保され得る。したがって他方で、プラスチックハウジング２と接触要素６との接続は、積極的であるだけでなく摩擦的にも形成され得る。

特に、少なくとも積極的にプラスチックハウジング２に接続する接触要素６は、圧電要素４には直接的に接続していない。可撓性の細いワイヤ１０（中間要素の一例）が、剛性の接触要素６と圧電要素４との間に配置されている。ワイヤ１０は、接触要素６を超音波膜３から音響的に分断（デカップリング）する機能を有している。

特に、超音波膜３は、プラスチックハウジング２に直接的に接続していない。超音波膜３は、例えば、分断（デカップリング）リング１９（「プラグ」とも称される）に取り付けられている。超音波膜３、圧電要素４、および分断リング１９からなるモジュールは、プラスチックハウジング２の開口側の内部に配置されているとともに、外側環状カバー２０によってプラスチックハウジング２に組み付けられている。カバー２０とプラスチックハウジング２との接続は、レーザー溶接で行うことができる。このような態様で、プラスチックハウジング２を、圧電要素４とともに超音波膜３から音響的に分断することができる。

特に、プラスチックハウジング２に積極的に接続する水平セクション６０１は、プラスチックハウジング２の内面７に平坦状に当接する導電性のレールセクション（レール状セクション）である。さらに、接触要素６は、圧電要素４の方向に斜め下方に延びるさらなる導電性のレールセクション６０２を備えている。またさらに、接触要素６は、導電性のレールセクション６０１に対して本質的に直交して上方に延びる接触ピンセクション６０３（ピン状セクション）を備えている。鉛直方向上方に延びる接触ピンセクション６０３は、熱でかしめられていない凸部９であって、プラスチックハウジング２に一体的に形成されて内方に突出する凸部９に、正確に嵌合した状態で当接している。

本例において、「下／下方」とは、超音波トランシーバ１の主軸に沿った方向であって、その超音波信号が発信される方向を指し、「上／上方」とは、これに応じた反対方向を指す。超音波トランシーバ１は、任意の所望の配向において車両に組み付けられること、および、「下方」の方向は、超音波トランシーバ１の製造中においても超音波トランシーバ１の動作中においても必ずしも重力方向に一致する必要はないが、好適には一致する必要があることを理解されたい。

特に、超音波トランシーバ２は、外部接触のためのさらなる接触ピン１１をさらに備える。接触ピン１１は、プラスチックハウジング２の主ハウジングセクション２０１から出て、プラスチックハウジング２の結合（カップリング）ハウジングセクション２０２に入り、例えば、外部に接触する役を果たす。さらなる接触ピン１１の一セクションは、プラスチックハウジングの主ハウジングセクション２０１内で、接触要素６の接触ピンセクション６０３の反対側に位置する側において、前記接触ピンセクションに対して平行に上方に突出している。

プリント回路基板１２が、圧電要素４への接触のために接触要素６の接触ピンセクシン６０３に向けて、および外部への接触のためにさらなる接触ピン１１の鉛直セクションに向けて、上方からプラグ接続している。圧電要素４を作動させるための単数または複数の電子部品１３が、プリント回路基板１２に配置されている。

特に、プラスチックハウジング２の内部５の容積部５０１は、好適には、プリント回路基板１２の超音波膜３に対面する側において、シリコーン発泡体で少なくとも部分的に充填され得る。特に好適には、容積部５０１は、超音波膜３から、超音波膜３の十分な減衰を確保するのに十分であるがプリント回路基板１２の下方に位置する高さまで、シリコーン発泡体で充填され得る。特に有利には、接触要素６の導電性のレールセクション６０１と熱でかしめられたプラスチック要素８との接続である熱でかしめることで形成された接続を、シリコーン発泡体で充填する必要がない。同様に、接触要素６の接触ピンセクション６０３とプリント回路基板１２とのプラグオン接続を、シリコーン発泡体で充填する必要もない。特に、プリント回路基板１２の超音波膜３の反対を向く側における容積部５０２が、発泡体で充填されない。このようにして、使用されるシリコーン発泡体の量を、プラスチックハウジング２を完全に充填することに比較して、超音波膜３の減衰に必要な最小量まで有利に低減できる。この結果、超音波トランシーバ１の総質量を小さくすることができるため、構造力学性および構造振動の減衰時間に対する有利な効果が得られる。

図２～図５を参照して、超音波トランシーバ１の製造方法、および第２の例示的な実施形態による超音波トランシーバ１について以下に説明する。第２の例示的な実施形態は、第１の例示的な実施形態と両立する。同一の要素には同一の参照符号を付して、再度説明しない。

図２、図３、および図４は、プラスチックハウジング２の本質的に実寸大の斜視部を示し、接触要素６１、６２の挿入および接続前の状態の図（図２）、接触要素６１、６２を挿入した状態の図（図３）、および熱でかしめた後の状態の図（図４）である。図５は、製造方法のステップを示す。

ステップＳ１において、プラスチックハウジング２を、射出成形プロセスにおいて、単一部品として形成する。プラスチックハウジング２は、内面７を有し、この内面７から、プラスチックハウジング２に一体的に形成された凸部８および９が鉛直方向に内方に突出している。凸部８０１、８０２、８０３、８０４は、熱でかしめられる少なくとも１つのプラスチック要素８の例である。凸部９は、熱でかしめられることがない凸部である。

凸部８、９の各々は、その自由先頭端部（プラスチックハウジングの内面７から離れた端部）に、それぞれの導入スロープ１４～１７を有している。具体的には、柱状凸部８０１は、導入スロープ１４として機能する円錐形の先端を有している。壁状（立方体状）の凸部８０２、８０３は、それらの自由先頭端部に、それぞれの導入スロープとして機能する傾斜縁部１５、１６を有している。熱でかしめられることがない壁状凸部９は、その自由先頭端部に、導入スロープとして機能する傾斜縁部１７を有している。

柱状凸部８０１、壁状凸部８０２、８０３、および熱でかしめられることがない凸部９は、全体としてポケット１８を形成する。ポケット１８は、接触要素（図３において６１）が挿入可能な容積領域であって、種々のプラスチック要素７、９、１４、１５、１８により囲まれる容積領域を表す。プラスチック要素７、９、１４、１５、１８は、後述のように、接触要素６１に対する直接的かつ積極的な接続を確立するために、熱でかしめられる。

図５および図１を参照して、ステップＳ２について説明する。ステップＳ２において、超音波膜３を圧電要素４とともに、プラスチックハウジング２に固定する。特に、圧電要素４を、超音波膜３に接着結合する。超音波膜３を、分断リング１９に取り付ける。超音波膜３、圧電要素４、および分断リング１９からなるモジュールを、プラスチックハウジング２の開口側の内部に配置するとともに、外側カバー２０により外側からプラスチックハウジング２に組み付ける。外側カバー２０とプラスチックハウジング２との接続は、レーザー溶接で行われる。

次いで、図３および図５を参照する。ステップＳ３において、接触要素６１、６２を、ポケット１８に挿入することにより、プラスチックハウジング２の内部５に配置する。挿入中に、接触要素６１は、導入スロープ１４～１７によりガイドされて、挿入方向以外のすべての自由度において正確に位置決めされる。

接触要素６１を例として説明する。接触要素６２も同様に構成されていることを理解されたい。接触要素６１は、鉛直方向において上方に延びる接触ピンセクション６０３と、プラスチックハウジング２の内面７に載置される導電性のレールセクション６０１と、超音波膜３の方向において斜め下方に延びる導電性のレールセクション６０２と、を有している（図１）。導電性のレールセクション６０１は、貫通孔２１を有している。接触要素６１の挿入後、柱状凸部８０１は、貫通孔２１を正確に嵌合した状態で通過して延びる。導電性のレールセクション６０１は、挿入に際して、２つの壁状凸部８０２と８０３との間に、正確に嵌合した状態で位置決めされる。また、接触要素６１の、鉛直方向において上方に延びる接触ピンセクション６０３の後面が、熱でかしめられることがない凸部９に正確に嵌合した状態で当接する。

図５および図１を参照して、ステップＳ４について説明する。ステップＳ４において、接触要素６を圧電要素４に接触させる。ステップＳ４は、必ずしもステップＳ３の後、および／またはステップＳ５の前に実施する必要はなく、他の単数または複数の時点において全体的または部分的に実施できる。例えば、ワイヤ１０の一端部を、有利には、ステップＳ３における挿入の前に、それぞれの接触要素６の斜め下方に延びるセクション６０２の一端部にはんだ付けしておくことができる。ステップＳ３における挿入の後に、ワイヤ１０の他端部を、圧電要素４にはんだ付けすることができ、この結果、圧電要素４に対するそれぞれの接触要素６の接触が完了する。特に好適には、ステップＳ５における凸部８０１～８０４の後述の熱によるかしめと、ワイヤ１０の圧電要素４へのはんだ付けは、熱によるかしめ用のポンチおよびはんだ付け用のツールを同時にプラスチックハウジング２に導入することにより、または複合ツールを熱によるかしめとはんだ付けとに使用することにより、１つの作業ステップにおいて同時に実施される。

図３～図５を参照する。ステップＳ５において、凸部８０１、８０２、８０３、８０４（図３）の自由端部を、熱でかしめることにより、プラスチックハウジング２の接触要素６１、６２に対する直接的かつ積極的な、有利にはさらに摩擦による接続が得られる。この結果、図４に示す構成が得られる。図４において、第２接触要素６２については、柱状凸部８０４が接触要素２２の貫通孔２２を貫通して突出し、凸部８０４の自由端部が、接触要素６２の背後に積極的に係合するように熱でかしめられていることが分かる。柱状凸部８０１および接触要素６１についても同様である。さらに、接触要素６１の両側に配置された凸部８０２、８０３であって、熱によるかしめの最中に溶融して、２つの凸部８０２、８０３に共通の熱でかしめられた先頭端部を形成する凸部８０２、８０３の自由端部は、接触要素６１の背後に積極的に係合している。さらに、接触要素６１は、凸部８０１、８０２、８０３によ形成されたポケット１８に正確に嵌合した状態で位置決めされるとともに、熱によるかしめの最中に変形することにより、プラスチックハウジング２に直接的かつ積極的に接続している。

製造方法は、図５に図示しないさらなるステップを備え得る。図１を参照する。特に、プルオフ試験を、さらなるステップにおいて実施することができる。この目的は、接触要素６とプラスチックハウジング２との接続が、十分に静的に過剰決定されかつ摩擦的であるかどうかを確認することである。特に、次いで、超音波膜を減衰させるように、プラスチックハウジング２の容積部５０１を、超音波膜３の一側において、シリコーン発泡体で部分的に充填することができる。しかしながら、提案される解決策によれば、接触要素６，６１、６２を完全に充填する必要はない。その後、プリント回路基板１２を、圧電要素４への接触のために接触要素６の接触ピンセクシン６０３および外部への接触のためにさらなる接触ピン１１の鉛直セクションに向けて、プラグ接続することができる。ここでも、有利には、充填の必要はない。最後に、プラスチックハウジングの上側を、カバー２３で閉鎖することができる。カバー２３とプラスチックハウジング２との接続は、例えば、レーザー溶接で行うことができる。

本発明を、例示的な実施形態に基づいて説明したが、本発明は、様々に変更され得る。特に、プラスチックハウジング２と接触要素６との直接的かつ積極的な接続が確立される限り、任意の所望の態様の形状とされて配置されるプラスチックハウジング２のプラスチックセクションは、熱でかしめられ得る。

１ 超音波トランシーバ
２ プラスチックハウジング
３ 超音波膜
４ トランスデューサ要素、圧電要素
５ プラスチックハウジングの内部
６ 接触要素
７ プラスチックハウジングの内面
８ プラスチック要素
９ 熱でかしめられない凸部
１０ 中間要素、ワイヤ
１１ 外部接触用の接触ピン
１２ プリント回路基板
１３ 電子部品
１４～１７ 導入スロープ
１８ ポケット
１９ 分断リング
２０ カバー
２１、２２ 貫通孔
２３ カバー
６１、６２ 接触要素
２０１ 主ハウジングセクション
２０２ 結合ハウジングセクション
５０１、５０２ プラスチックハウジングの内部の容積部
６０１ 接触要素の水平セクション、導電性のレールセクション
６０２ 接触要素の斜め下方に延びる導電性のレールセクション
６０３ 接触要素の接触ピンセクション
８０１、８０４ 柱状凸部
８０２、８０３ 立方体状の壁状凸部

Claims (14)

1. 車両用の超音波トランシーバ（１）であって、前記超音波トランシーバ（１）は、プラスチックハウジング（２）と、超音波膜（３）と、前記超音波膜（３）の振動励起および振動検出をするためのトランスデューサ要素（４）と、前記プラスチックハウジング（２）の前記内部（５）に配置されて前記トランスデューサ要素（４）に電気的に接触するための電気伝導性の接触要素（６）と、を有し、前記プラスチックハウジング（２）に一体的に形成された少なくとも１つのプラスチック要素（８）を熱でかしめることにより、前記プラスチックハウジング（２）と前記接触要素（６）とは、互いに対して直接的かつ積極的に接続する、超音波トランシーバ（１）。
2. 前記プラスチックハウジング（２）と前記接触要素（６）との間に拘束が存在する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波トランシーバ。
3. 前記接触要素（６）は剛性要素であり、前記接触要素（６）と前記トランスデューサ要素（４）との電気的接触は、可撓性の中間要素（１０）を介して確立される、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波トランシーバ。
4. 少なくとも１つの熱でかしめられた前記プラスチック要素（８）は、凸部（８０４）を備え、前記凸部（８０４）は、前記プラスチックハウジング（２）から内方に突出して前記接触要素（６２）の貫通孔（２２）を貫通して延び、その前記自由先頭端部は、前記接触要素（６２）の背後に積極的に係合するように、熱でかしめられている、
   ことを特徴とする請求項１～３の一項に記載の超音波トランシーバ。
5. 少なくとも１つの熱でかしめられた前記プラスチック要素（８）は、前記プラスチックハウジング（２）から内方に突出する少なくとも２つの凸部（８０２、８０３）を備え、前記接触要素（６１）は、少なくとも２つの前記凸部（８０２、８０３）の間に配置され、前記凸部（８０２、８０３）の前記自由先頭端部は、それらが前記接触要素（６１）の背後に積極的に係合するように、熱でかしめられている、
   ことを特徴とする請求項１～４の一項に記載の超音波トランシーバ。
6. 前記接触要素（６）は、レール状セクション（６０１）を備え、直接的かつ積極的な前記接続は、少なくとも１つの熱でかしめられた前記プラスチック要素（８）と前記レール状セクション（６０３）との間で確立される、
   請求項１～５の一項に記載の超音波トランシーバ。
7. 前記接触要素（６）は、ピン状セクション（６０３）を備え、前記トランスデューサ要素（４）を作動させるための少なくとも１つの電子部品（１３）を有するプリント回路基板（１２）が、前記ピン状セクション（６０３）にプラグ接続する、
   請求項１～６の一項に記載の超音波トランシーバ。
8. 前記プリント回路基板（１２）は、前記超音波膜（３）に対して平行に延び、前記プリント回路基板（１３）の前記超音波膜（３）に対面する側における前記プラスチックハウジング（２）の前記内部（５）の容積部（５０１）が、少なくとも部分的に発泡体で充填され、前記プリント回路基板（１３）の前記超音波膜（３）の反対を向く側における前記内部の容積部（５０２）が、発泡体で充填されない、
   ことを特徴とする請求項７に記載の超音波トランシーバ。
9. 少なくとも１つのプラスチック要素（８）が一体的に形成されたプラスチックハウジング（２）を形成するステップ（Ｓ１）と、
   超音波膜（３）を、前記超音波膜（３）の振動励起および振動検出をするためのトランスデューサ要素（４）とともに、前記プラスチックハウジング（２）に固定するステップ（Ｓ２）と、
   電気伝導性の接触要素（６）を、前記プラスチックハウジング（２）の前記内部（５）に配置するステップ（Ｓ３）と、
   前記接触要素（６）を前記トランスデューサ要素（４）に接触させるステップ（Ｓ４）と、
   前記プラスチックハウジング（２）に一体的に形成された少なくとも１つの前記プラスチック要素（８）を熱でかしめるステップ（Ｓ５）により、前記プラスチックハウジング（２）を前記接触要素（６）に直接的かつ積極的に接続するステップと、
   を有する、車両用の超音波トランシーバ（１）を製造するための方法。
10. 前記プラスチックハウジング（２）は、少なくとも１つの前記プラスチック要素（８）と一体的に形成され、少なくとも１つの前記プラスチック要素（８）は、前記プラスチックハウジング（２）から内方に突出する少なくとも１つの凸部（８０１、８０２、８０３、８０４）であって、その自由先頭端部に導入スロープ（１４～１６）を有する凸部（８０１、８０２、８０３、８０４）を備え、
    前記配置するステップ（Ｓ３）において、前記接触要素（６１、６２）は、前記プラスチックハウジング（２）の前記内部（５）に、前記導入スロープ（１４～１７）によりガイドされて位置決めされる、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記プラスチックハウジング（２）に一体的に形成された少なくとも１つの前記プラスチック要素（８）は、前記プラスチックハウジングから内方に突出する複数の凸部（８０１、８０２、８０３）を備え、前記凸部（８０１、８０２、８０３）は、それらの自由先頭端部にそれぞれの導入スロープ（１４～１６）を有するとともに、全体としてポケット（１８）を形成し、
    電気伝導性の前記接触要素（６１、６２）を前記プラスチックハウジング（２）の前記内部（５）に配置する前記ステップ（Ｓ３）は、前記接触要素（６１、６２）を前記ポケット（１８）に挿入するステップを備え、前記挿入するステップにおいて、前記接触要素（６１、６２）は、前記導入スロープ（１４～１６）によりガイドされて位置決めされる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記接触要素（６）は剛性要素であり、前記接触要素（６）と前記トランスデューサ要素（４）との電気的接触は、可撓性の中間要素（１０）を介して確立される、
    ことを特徴とする請求項９～１１の一項に記載の方法。
13. 前記接触要素（６）を前記トランスデューサ要素（４）に接触させるステップ（Ｓ４）は、
    前記接触要素（６）を前記プラスチックハウジング（２）に配置する前記ステップ（Ｓ３）の前に、前記可撓性の中間要素（１０）の一端部を、前記接触要素（６）にはんだ付けするステップと、
    前記接触要素（６）を前記プラスチックハウジング（２）に配置する前記ステップの後に、前記可撓性の中間要素（１０）の他端部を前記トランスデューサ要素（４）にはんだ付けするステップと、
    を備える請求項１２に記載の方法。
14. 前記可撓性の中間要素（１０）の他端部を前記トランスデューサ要素（４）にはんだ付けするステップと、少なくとも１つの前記プラスチック要素（８）を熱でかしめる前記ステップ（Ｓ５）とは、１つの作業ステップにおいて同時に実施される、
    請求項１３に記載の方法。

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