Ultraschallwandler mit in Wandlerlängsrichtung angeordneter Platine für eine elektrische Schaltung
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler, insbesondere für eine Abstandswarnanlage in Kraftfahrzeugen. Derartige Warnanlagen dienen dazu, für den Fahrer nicht erkennbare Hindernisse im Umfeld des Fahrzeugs zu melden und so dem Fahrer bei Park- und Rangiervorgängen behilflich zu sein. Aufgrund des ständig knapper werdenden Parkraums besteht ein wachsender Bedarf an derartigen Parkhilfesystemen, bei denen in der Regel mehrere Ultraschallwandler am hinteren und vorderen Stoßfänger angebracht werden. Da auch derartige Parkhilfesysteme für preiswertere Fahrzeugtypen eingesetzt werden sollen, ist es erwünscht, den Aufbau und die Montagefreundlichkeit der Ultraschallwandler zu vereinfachen. Der prinzipielle Aufbau derartiger Ultraschallwandler ist beispielsweise in der DE-OS 38 26 799 beschrieben. Die Erfindung geht daher aus von einem Ultraschallwandler, wie er sich aus den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ergibt. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils nach Anspruch 1. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, die die Elektronikschaltung tragende Platine (vielfach auch als Leiterplatte bezeichnet) nicht mehr in der üblichen Weise quer zur Gehäuselängsrichtung einzusetzen, sondern diese im wesentlichen in Längsrichtung des Wandlers einzufügen. Hierdurch ergeben sich viele vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkeiten, wie sie weiter unten erläutert werden.
Diese Weiterbildungsmöglichkeiten bestehen insbesondere in einer stark vereinfachten Verbindungstechnik der Baugruppen innerhablb des Wandlers, in einer vereinfachten Bestückung des Wandlers mit seinen Baugruppen und Bauelementen sowie einer stark vereinfachten Anschlußtechnik des Wandlers selbst sowie einer verbesserten Lagestabilisierung des Wandlers innerhalb des Gehäuses. Eine vereinfachte Bestük- kung ergibt sich dadurch, daß die Platine in Längsrichtung des Wandlersgehäuses in dieses eingeschoben werden kann. Das schwierige Einfügen der Platine in ihrer quer zur Gehäuselängsrichtung stehenden Lage entfällt somit. Weiterhin erstreckt sich die Platine nunmehr in Richtung der ersten und zweiten Verbindungsleitungen, so daß sich zum Einen die Länge der Verbindungsleitungen verkürzt und zum Anderen die Verbindungsleitungen nicht mehr so stark gekrümmt werden müssen. Anders gesehen bildet die Platine selbst also jetzt einen Abschnitt der Verbindung zwischen dem Piezzo-Kristall und den äußeren Anschlüssen des Wandlers.
Vielfach ist es erwünscht, die elektrische Schaltung auf der Platine vor dem endgültigen Verschließen des Gehäuses oder während des Einbaus in das Gehäuse durchzumessen bzw. abzugleichen. Hierbei ist es also erwünscht, mit möglichst kurzen Verbindungswegen das Verstärkungs- und/oder Schwingungsverhalten der elektrischen Schaltung zu messen. Hier-
für empfiehlt sich insbesondere die Verwendung der in Anspruch 2 aufgeführten Merkmale. Die Verbesserung besteht im Prinzip also an dieser Stelle darin, anstelle einzelner über Lötverbindung anzuschließender Verbindungsdrähte eine lösbare elektrische Verbindung vorzusehen, so daß sowohl die Meßvorgänge als auch der Anschluß des gehäuseseitigen Anschlußsteckers in einfacher Weise mit der Platine elektrisch verbunden werden kann.
Um die Kontaktgabe und den Aufbau der zweiten Verbindungsleitungen zu verbessern, empfiehlt sich insbesondere in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 3. Dabei sind die zweiten Verbindungsleitungen durch in Längsrichtung des Gehäuses erstreckende federnde Kontaktarme gebildet, so daß anders ausgedrückt, die Stekkerstifte gleichzeitig auch die zweiten Verbindungsleitungen bilden.
Die Kontaktarme können teilweise mit dem Gehäuse vergossen sein, müssen es aber nicht. Es genügt auch, wenn sie in entsprechende Ausnehmungen eingelegt und von diesen geführt werden.
Um den Kontakt zu verbessern, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 2.
Danach sind die Federarme federnd ausgeführt, um einen bleibenden Kontakt auch bei geringfügigen Lageänderungen der Leiterplatte zu gewährleisten. Im übrigen sorgen die Kontaktfedern für eine auf die Leiterplatte gerichtete Vorspannung, die sie auch mechanisch in der vorgegebenen Lage halten.
Das Vergießen der federnden Kontaktarme mit dem Gehäuse sorgt gleichzeitig für eine gute Verbindung und einen f- esten Halt dieser Arme im Gehäuse.
Um die Bestückung des Gehäuses mit der Leiterplatte und auch der anderen Komponenten wie Stopfen und Resonator zu vereinfachen, empfiehlt sich in Weiterbildung die Merkmalskombination nach Anspruch 4. Die Leiterplatte kann somit in einfacher Weise mit ihren Kanten in die parallel verlaufenden Nuten eingeschoben und von dem ersten Gehäuseteil gehalten werden. Dabei sind ihre Kontakte bei Anwendungen der Merkmale nach Anspruch 5 wegen der vorspringenden Arme zu Meßzwecken leicht zugänglich. Nach dem Meßvorgang kann das mit dem Kontaktarm versehene zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil zusammengefügt werden, wobei dessen federnde Kontaktarme an den zugeordneten Kontakten der Kontaktleiste auf der Leiterplatte angreifen.
Dabei spannen die federnden Kontaktarme die Leiterplatte in Richtung des Innenraums des Gehäuses des ersten Gehäuseteils vor und halten somit die Leiterplatte fest in der gewünschten Lage.
Um den Raum innerhalb des Gehäuses gut auszunutzen und die Länge des Gehäuses zu verringern, läßt sich vorteilhaft die Merkmalskombination nach Anspruch 6 anwenden. Dabei kommen die Kontaktarme in radialer Richtung aus dem Anschlußstek- ker des ersten Gehäuseteils und können hierdurch eine vergleichsweise große Länge erhalten. Diese wiederum läßt sich zur Verbesserung der Federwirkung der Kontaktarme ausnutzen. Die Arme können damit vergleichsweise lang und ohne komplizierte Formgebung ausgeführt sein.
Durch die Maßnahmen nach Anspruch 7 lassen sich die beiden Gehäuseteile besonders einfach und lösbar zusammenfügen.
Weiter oben wurde der Vorschlag gemacht, die zweiten Verbindungsleitungen durch lange Kontaktarme zu bilden, so daß anders ausgedrückt die Steckerstifte gleichzeitig die Verbindungsfunktion zur Platine hin übernehmen. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 1 oder 2 besteht in der Merkmalskombination nach Anspruch 8. Dabei werden die Verbindungsleitungen weder durch einzeln
anzulötende Drähte noch durch federnde Kontaktarme, sondern durch eine flexible Leiterfolie gebildet. Hierdurch entfällt das Anlöten der einzelnen Verbindungsleitungen an die Kontakte der Leiterplatte. Vielmehr können alle Kontaktie- rungsvorgänge in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden. Durch die erfindungsgemäße Lage der Platine wird die flexible Leiterfolie nur geringfügig gebogen. Im übrigen kann die Folie aus einem hochbelastbaren thermisch stabilen Material bestehen, so daß auch ein Ausgießen bzw. Ausschäumen des Gehäuses die Verbindungsleitung (Leiterfolie) nicht beschädigt. Eine besonders große Vereinfachung erhält man durch die Anwendung der Merkmale nach Anspruch 9. Dabei wird nur eine einzige flexible Leiterfolie vorgesehen, auf der sowohl die ersten und zweiten Verbindungsleitungen aufgebracht sind, so daß sich hierdurch die Zahl der zu bestückenden Bauelemente verringert. Um die elektrische Schaltung mit der flexiblen Leiterfolie zu verbinden, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 10. Hierbei wird die elektrische Schaltung auf einer gesonderten in sich festen Leiterplatte aufgebracht, so daß diese zu Meß- und Abgleichzwecken leicht handhabbar und mechanisch befestigbar ist. Die Befestigung kann durch eine Stempellötung, Durch- kontaktierung oder ein ähnlich gebräuchliches Verfahren erfolgen. Um den für die Bestückung und die Leiterführung
auf der starren Leiterplatte zur Verfügung stehenden Platz zu vergrößern, empfiehlt sich in Weiterbildung die Merkmalskombination nach Anspruch 11. Es wird also auf der flexiblen Leiterfolie eine allseits umrandete Ausnehmung vorgesehen, in die kurze Abschnitte der kontaktierbaren Leiterbahnen ragen. Diese Kontakte werden mit Verbindungskontakten der Leiterplatte verbunden. Durch diese Maßnahme wird ein Übergreifen der Leiterfolie über die starre Leiterplatte weitgehend vermieden, so daß ein größerer Bestük- kungsraum zur Verfügung steht. Außerdem besteht die Möglichkeit, bei beidseitig genutzten Leiterplatten von beiden Seiten auf die Leiterplatte weiterhin zugreifen zu können. Die erfindungsgemäße Anordnung der Leiterplatte schafft weiterhin die Möglichkeit einer einfachen und sicheren Lagerung der Platine bzw. Leiterplatte, wobei die zur Verbindung dienende Platine auch als flexible Leiterfolie ausgestaltet sein kann, wie weiter oben erläutert. Dabei kann eine entsprechende Führungsnut an jeder Seite der Folie bzw. Platte vorgesehen sein oder aber auch nur eine einseitige Führung eingesetzt werden.
Eine weitere Vereinfachung, mit der sich die zusätzliche Leiterplatte einsparen läßt, ergibt die Merkmalskombination nach Anspruch 13. Dabei wird die elektrische Schaltung im wesentlichen durch einen hochintegrierten Baustein darge-
stellt, der direkt auf der flexiblen Folie sitzt, so daß die sonst notwendige Verbindung zwischen Bauelementen und Leiterplatten und der Leiterplatte wiederum mit der Folie durch eine direkte Verbindung des Bausteins gegenüber der Folie ersetzt ist.
Eine weitere aus der Erfindung resultierende vorteilhafte Weiterbildung beschreibt Anspruch 14. Danach wird der Piezzo-Kristall mit seinen Anschlüssen direkt auf die Leiterfolie aufgesetzt und mit dieser elektrisch verbunden. Hierbei können wiederum gleichzeitig mehrere Kontaktstellen gleichzeitig kontaktiert werden und man erhält eine sehr stabile und sichere erste Verbindung zwischen der elektrischen Schaltung und dem Piezzo-Kristall. Außerdem kann die erste Verbindungsleitung mit dem Piezzo-Kristall so als mechanische Einheit gehandhabt werden.
Um die für den Wandler notwendige in der Regel topfförmige Membran sicher und störungsfrei lagern zu können, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 15. Die Verwendung eines Silikon-Rings ist an sich bekannt und beispielsweise in der DE-OS 19 601 65 6 beschrieben. Die Erfindung macht es aber möglich, daß die Membran in eine spritzgegossene ringförmige Schicht aus elastischerem Material eingegossen wird, wobei regelmäßig
der Boden des Membrantopfes gegenüber dem Übertragungsmedium Luft zugänglich sein soll, so daß vorzugsweise zumindest Teile der Mantelfläche des Topfs durch die elastische Zwischenschicht eingehüllt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann dann die äußere Gehäusewand die Zwischenschicht zumindest teilweise umschließen (Anspruch 16).
Um das Gehäuseinnere in der erwünschten Weise zu bedampfen und das Gehäuse zu schließen, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 16. Hierbei wird eine Zugentlastung geschaffen, da sich durch die beispielsweise zackenförmigen Randstrukturen Hin- terschneidungen beispielsweise hinsichtlich der Ausgießmas- se ergeben, die die Leiterfolie bzw. die Leiterplatte sichern und somit gleichzeitig für eine Zugentlastung der Verbindungsleitungen sorgen. Als Ausgießmasse hat sich gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 18 ein Ausschäumen des Innenraums des Gehäuses bewährt.
Vielfach ist es erwünscht, daß der Abgang der Anschlußleitungen von dem Wandler beliebig gewählt werden kann. Hierbei empfiehlt sich insbesondere die Verwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 19.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die zweiten Verbindungsleitungen in einem festen und thermisch sowie mechanisch hochbelastbaren sowie biegbaren Material gelagert sind, so daß die Lage der Anschlußleitungen zum Kabelsatz hin gegenüber dem Wandlergehäuse unkritisch wird.
Die Kontaktgabe der zweiten Anschlußleitungen hin zu dem mehrere Wandler mit einer zentralen Steuerung verbindenden Kabelsatz kann durch einfache kontaktierbare Bezirke auf dem herausragenden Teil der zweiten Verbindungsleitung bestehen. Diese Bezirke können durch einen wasserdichten Steckeranschluß gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch
21 gefaßt sein, so daß man eine biegsame Anschlußleitung für den Wandler erhält. Eine andere Anschlußmöglichkeit an den Kabelsatz ist in der Merkmalskombination nach Anspruch
22 beschrieben. Danach besteht der Kabelsatz ebenfalls vorzugsweise durch eine flexible Leiterfolie, so daß zum Anschluß des Wandlers an den Kabelsatz nur die beiden Folien z.B. durch Durchkontaktierung oder Stempellötung miteinander verbunden werden müssen.
Die Verwendung von Leiterfolien sowohl für die abgehende zweite Verbindungsleitung des Wandlers als auch für den
Kabelsatz hat den Vorteil, daß die Merkmalskombination nach Anspruch 23 zur Befestigung dieser Bauelemente an den Stoßfängern angewendet werden kann. Da nämlich die Leiterfolien flach sind, steht eine genügend große Fläche für eine fest haftende Klebeschicht zur Verfügung.
Als Verbindungsmöglichkeit zwischen den als flexible Leiterfolien ausgestalteten Kabelsatz und der Verbindungsleitung bzw. der Verbindungsleitung und der Leiterplatte empfiehlt sich gemäß Anspruch 24 eine Stempellötung, aber auch andere Verbindungsmöglichkeiten können sich hier bewähren wie beispielsweise eine Kontaktnietung oder ähnliches. Um die Löt- oder Nietverbindung zu sichern, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 25. Dabei wird eine Zugentlastungsschelle vorgesehen, die eine Bewegungsmöglichkeit der Leiterfolien in Längsrichtung der Leiterbahnen verhindern. Diese Schellen können direkt im Kontaktierungsbereich angebracht sein und bei einem entsprechende Aufbau der Schelle gleichzeitig auch die Kontaktierung bewirken.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung einen erfindungsgemäßen Wandler in einer ersten Blickrichtung.
Fig. 2 den Wandler nach Fig. 1 aus einer zweiten Blickrichtung
Fig. 3 in auseinandergezogener Darstellung die Anwendung einer flexiblen Leiterfolie für die Verbindungsleitungen
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3 mit einer als Zugentlastung wirkenden Randstruktur der Folie
Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt nach Fig. 3
Fig. 6 ausschnittsweise eine gegenüber Fig. 3 geänderte Ausführungsform
Fig. 7 eine Halterungsmöglichkeit der Platine innerhalb des Gehäuses
Fig. 8 in stark schematisierter Ausführungsform einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Wandler
Fig. 9 in perspektivischer Ansicht den Wandler mit herausgeführter flexibler Leitungsfolie als Wandleranschluß
Fig. 10 in symbolischer Darstellung einen Kabelsatz mit Anschlußmöglichkeit für die einzelnen Wandler
Fig. 11 eine Zugentlastungsschelle mit einem Kontaktie- rungsbereich zwischen Wandlerabgang und Kabelsatz und
Fig. 12 einen vergrößerten Ausschnitt nach Fig. 9 mit Zugentlastungsschelle .
Das Gehäuse des in Fig. 1 gezeigten Wandlers besteht aus einem ersten Gehäuseteil 1 und einem zweiten Gehäuseteil 2, wobei das zweite Gehäuseteil in den Fig. teilweise aufgebrochen dargestellt ist.
Das erste Gehäuseteil besitzt zwei vorspringende, einander gegenüberliegende Haltearme 3, die zwei Führungsnuten 4 tragen, welche zur Führung und Aufnahme der Ränder 5 der Leiterplatte 6 dienen. Damit kann die Leiterplatte 6 zwischen die Haltearme 3 eingeschoben und von diesen gehalten werden.
Die Leiterplatte ist mit einer Kontaktleiste 7 versehen, die aus einzelnen Kontakten 8 an dem dem zweiten Gehäuseteil 2 zugewandten Ende 9 der Leiterplatte 6 angeordnet sind. Wie ohne weiteres ersichtlich, sind bei Einbau der Leiterplatte 6 in die Haltearme 3 die Kontakte 8 von außen leicht zugänglich, so daß Abgleichsmessungen für die auf der Leiterplatte 6 befindlichen Schaltkreise ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden können.
Nach dem Abgleich der Leiterplatte wird das zweite Gehäuseteil 2 mit dem ersten Gehäuseteil 1 über dessen Rastlaschen 10 zusammengefügt, welche dargestellte Rücksprünge (13) an dem zweiten Gehäuseteil 2 im zusammengebauten Zustand hintergreifen.
Um die Drehlage des Sensors beim Einbau in einen Stoßfänger festzulegen, ist das zweite Gehäuseteil 2 mit asymmetrisch angeordneten Ausnehmungen 33 versehen. Hierdurch wird eine drehrichtige Lage der beiden Gehäuseteile zueinander erzwungen.
Um die drehrichtige Lage des zusammengebauten Gehäuses in der Stoßstange zu erzwingen, ist ein Führungsansatz 14 an der Außenfläche des zweiten Gehäuseteils 2 vorgesehen. Die Lage in Längsrichtung des Sensors ist durch einen umlaufenden Vorsprung 15 festgelegt.
Über einen im wesentlichen ringförmigen Stopfen ist der Resonator 18 des Wandlers in dem Innenraum des ersten Gehäuseteils 1 gehalten.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung der Kontaktleiste auf der Seite 9 der Leiterplatte 6 beschränkt. Entsprechende Kontakte können auch auf der gegenüberliegenden Seite 19 der Leiterplatte vorgesehen werden und beispielsweise zur Kontaktierung dieser Platte mit dem in dem Resonator 17 befindlichen Piezzo-Kristall dienen. Hierzu können ebenso wiederum Federarme vorgesehen sein, die an ihrem einen Ende an dem Piezzo-Kristall angreifen und an ihrem anderen Ende zu den nicht dargestellten Kontakten auf der Leiterplatten-
seite 19 angreifen. Dabei kann der Resonator 18 beispielsweise einen Einsatz besitzen, welcher die federnde Kontaktgabe zwischen dem Gehäuse des Resonators bzw. dem Piezzo- Kristall auf der einen Seite und den Kontakten auf der S- eite 19 der Leiterplatte 6 sicherstellen.
In die Halteelemente (Haltearme) könnte zusätzlich auch die Verrastfunktion integriert werden (skizziert in Fig. 1), die durch einen nicht dargestellten Rasthaken im Haltearm angedeutet sein können. Haltearme 3, aufgebaut als 3D-MID- Teil (leitfähiger Kunststoff), können weiterhin zur Kontaktierung zwischen Resonator 18 und Leiterplatte 6 dienen.
Die Vorteile dieser Maßnahmen sind klar ersichtlich, da hierdurch in einfacher Weise das erste Gehäuseteil 1 von beiden Seiten in Längsrichtung des Wandlers bestückbar ist, wobei von der einen Seite die Leiterplatte 6 eingeschoben wird und von der anderen Seite Resonator 18 und Stopfen 17 eingefügt werden.
Fig. 2 zeigt in auseinandergezogener Darstellung aus einer anderen Blickrichtung den Wandler nach Fig. 1. Für die Erfindung besonders wichtig sind die federnden Kontaktarme 20, die in radialer Richtung von einem nicht näher dargestellten radial angeordneten Anschlußstecker 21 in den In-
nenraum des zweiten Gehäuseteils 2 sich erstrecken. Die Federarme 20 tragen an ihren in dem Innenraum des zweiten Gehäuseteils 2 befindlichen Enden sich in Längsrichtung des Wandlers erstreckende Anschlußklemmen 22, die die Kontakte 8 zu beiden Seiten der Leiterplatte 2 aufnehmen und so eine gute elektrische Verbindung schaffen. Um die Kontaktgabe zu verbessern und den Weg der Klemmen 22 zu begrenzen, kann eine Aufnahmeklaue 23 an der Rückwand des zweiten Gehäuseteils 20 angespritzt sein. Die Erfindung läßt sich mit anderen Worten kurz wie folgt zusammenfassend beschreiben:
Ein Ultraschallwandler, bestehend aus den Teilen Membran 18, Stopfen 17, Gehäuse vorne 1, bestückte Leiterplatte 6 und Gehäuse hinten 7 soll montiert werden. Um die Fertigungszeit zu senken, soll ein einfacheres Handling sowie die Einsparung von Lötprozessen angestrebt werden. Hierzu sind am vorderen Gehäuseteil Haltearme angespritzt, welche die Leiterplatte tragen. An der Leiterplatte sind Steck- verbindungskontaktierungen angebracht, um eine einfache Steckverbindungs-Kontaktierung mit dem modifizierten hinteren Gehäuseteil 2 realisieren zu können. Die Membran mit aufgeschobenem Stopfen wird von vorne in das vordere Gehäuseteil eingeschoben.
Am vorderen Gehäuseteil sind 2 Flügel 3 mit Nut 4 angespritzt, in welche die Leiterplatte eingeschoben wird, und während des Lötvorganges der Leiterplatten die Litzen an die Leiterplatte sowie den Laserabgleich fixiert wird. Das Handling des Wandlers in diesem vormontierten Zustand wird hierdurch erleichtert. Nach erfolgtem Abgleich wird das hintere Gehäuseteil mit angespritzten, kundenspezifischen Steckergehäuse aufgesteckt bzw. geclipst. Im hinteren Gehäuseteil sind Steckerstifte mit Steckerbuchsen eingespritzt, wie sie auch bei Platinen-Steckverbindungen im Computerbereich vorzufinden sind. Entsprechend ist die Leiterplatte mit aufgebrachten Stecksockelkontaktierungen versehen.
Eine weitere Möglichkeit ist der Wegfall sämtlicher Lötverbindungen im Wandler. Hierzu ist die Kontaktierung Piez- zomembran/Leiterplatte mittels Ringkontakt zu realisieren, welche sich im Bereich der Membran mittels Federn, und im Bereich der Leiterplatte ebenfalls mit Steckverbindungen kontaktiert.
Vorteile :
• einfacheres Handling
• Lötvorgang für Kontaktierung Steckmuffe/Leiterplatte entfällt
• somit Reduzierung der Fertigungszeit
• einfacher Ausbau falls beim Abgleich deren Ausfall.
In Fig. 3 ist eine flexible Leiterfolie 50 gezeigt, welche erste Verbindungsleitungen 51 und zweite Verbindungsleitungen 52 umfaßt. Die flexible Leiterfolie 50 hat eine durchgehende Ausnehmung 53, in die kurze Ansätze 54 ragen, in welche die Leiterbahnen 49 der Verbindungsleitungen 51,52 münden. Diese Leiterbahnenden sind also blanke Kontaktstellen ausgestaltet, auf welche Kontakte einer Platine 56 aufgesetzt werden können, die beispielsweise als starre Leiterplatte ggf. aber auch als flexible Leiterplatte ausgestaltet sein kann. Auf der Leiterplatte sitzen elektronische Bauelemente und entsprechende Leitungsverbindungen, die beispielsweise durch einen Elektronikbaustein 57 repräsentiert werden. Die Kontakte 55 werden mit den als Kontaktstellen 54 wirkenden Ansätzen in geeigneter Weise elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise durch Stempellötung, Durchkontaktierung oder Nietkontaktierung. Vorteilhaft dabei ist, daß die flexible Leiterfolie sowohl beide
Verbindungsleitungen 51,52 als auch die Aufnähmefläche für die Leiterplatte 56 umfaßt. Das dem Piezzo-Kristall bzw. der Piezzo-Keramik 58 zugeordnete Leitungsende 59 dient zur Befestigung des Piezzo-Kristalls an der Leiterfolie 50, wobei über diese Leiterfolie gleichzeitig die Kontaktierung der Piezzo-Keramik 58 gegenüber der ersten Verbindungsleitung 51 vorgenommen wird. Einzelheiten sind in Fig. 5 dargestellt.
Die zweite Verbindungsleitung 52 mündet in einem Steckergehäuse 60, welches entsprechende Steckkontakte bzw. Steckstifte besitzt und welches über ein Rastelement 61 in eine Steckaufnahme lösbar eingefügt werden kann. Dieser als wasserdichter Steckeranschluß MQS ausgeführte Stecker kann beispielsweise mit dem Wandlergehäuse verrastet sein, aber auch wie im Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert, über die Verbindungsleitung 52 gegenüber dem Sensorgehäuse beweglich angeordnet sein.
In Fig. 4 ist ein Ausschnitt A von Fig. 1 skizziert vergrößert gezeichnet. Wesentlich dabei ist der strukturierte Rand 63, welcher bei einem eingeschäumten oder ausgegossenen Gehäuse für eine Zugentlastung in Längserstreckungs- richtung der flexiblen Leiterfolie 50 sorgt.
Es ist allerdings nicht notwendig, daß die erste Verbindungsleitung 21 mit der zweiten Verbindungsleitung 52 über die Randbereiche 64,65 miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann auch über die Leiterplatte 56 selbst und entsprechende mechanische bzw. elektrische Verbindungen geschehen, wobei die elektrischen Verbindungen gleichzeitig auch eine mechanische Verbindung schaffen. Der strukturierte Rand 63 kann in diesem Falle auch in den entsprechenden Randbereichen der Platine 56 bzw. der Leiterplatte 56 angebracht werden. Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes B in Fig. 1. Dabei ist zu sehen, daß der Piezzo-Kristall 59 eine im wesentlichen kreisscheibenförmige Gestalt hat, auf dessen dem Betrachter zugewandten Fläche das ringförmig ausgeschnittene Ende 66 der Verbindungsleitung 51 liegt, wobei in der ringförmig ausgeschnittenen Fläche die Kontaktierungsebenen 67 des Piezzo-Kristalls 59 zu erkennen sind, an denen Anschlußenden 68 der Leiterbahnen der Verbindungsleitung 51 kontaktiert sind.
Fig. 6 zeigt eine abweichende Lösung für den Aufbau der Elektronikschaltung, wobei statt der Leiterplatte 56 ein hoch integrierter Baustein auf die keine Ausnehmung aufweisende flexible Leiterfolie 50 gesetzt ist.
Der hoch integrierte Baustein ASIC ist mit 69 bezeichnet. Die gegenüber Fig. 3 nicht dargestellten Bereiche können wie in Fig. 3 gezeigt ausgeführt sein.
In Fig. 7 ist in aufgeschnittener Darstellung ein Gehäuseteil für den Wandler gezeigt. Besonders wichtig dabei sind die Einschubnuten 70, die zur Führung des Randes der flexiblen Leiterfolie 50 bzw. des Randes der Leiterplatte 56 bzw. Platine dienen.
In Fig. 8 ist in symbolischer Darstellung die Bauelemente- Gruppe Fig. 3 in das einteilige Sensorgehäuse 71 eingefügt. Man sieht, daß die Leiterplatte 56 mit elektronischen Bauelemente 57,87 beidseitig bestückt ist, wobei der elektronische Baustein 57 entsprechend Fig. 3 durch die Ausnehmung 53 der flexiblen Leiterfolie 50 ragt. Der Piezzo-Kristall 59 sitzt am Boden 72 des Wandlertopfs 73, das Innere des hohlzylinderförmigen Gehäuses 71 ist mit Kunststoff ausgegossen bzw. ausgeschäumt, um die in dem Gehäuse 71 sitzenden Baugruppen zu sichern bzw. den Innenraum des als Resonator 73 dienenden Wandlertopfes in geeigneter Weise zu bedampfen. Ein freies Ende 74 der zweiten Verbindungsleitung 52 ragt aus der Vergußmasse 75 des Wandlergehäuses 71, so daß der gemäß Fig. 3 an das Ende der Verbindungsleitung 52 angefügte Stecker 60 gegenüber dem Wandlergehäuse frei
bewegbar ist. Üblicherweise wird man für das Wandlergehäuse 71 regelmäßig ein festes wenig elastisches Material vorsehen. Da aber andererseits die Mantelflächen des Wandlertopfs 73 elastisch aufgehängt sein müssen, wird vorgeschlagen, um den Topf eine elastische Schicht 76 zu gießen, die einen Zwischenraum zwischen dem Topf 73 und dem Gehäuse 71 ausfüllt. Die elastische Schicht kann auch durch einen entsprechend ausgeformten Silikonring gebildet sein. Andererseits ist es möglich, erst die elastische Schicht 76 an die Mantelfläche des Wandlertopfs 73 anzugießen und danach in einem zweiten Schritt in einem Spritzgußver ahren das Wandlergehäuse 71 zu formen. In Fig. 9 ist ein zweigeteiltes Gehäuse 77 dargestellt, wobei aus diesem Wandlergehäuse das freie Ende 74 der Verbindungsleitung 52 ragt. Die auf die flexible Leiterfolie aufgebrachten Leiterbahnen 78 münden in Kontaktbezirken 79, über die der Wandler 77 an eine zentrale Steuerung anschließbar ist. In dem freien Ende 74 sind noch vier Löcher 80 eingezeichnet, die beispielsweise zur Zugentlastung der Verbindungsleitung 52 im Kontaktbereich dienen können. Hierzu kann wie in Fig. 12 gezeigt eine Schelle 82 vorgesehen sein, die das freie Ende 74 der Verbindungsleitung 52, des Wandlers 77 sichert. In Fig. 11 ist eine geeignete Zugentlastungsschelle 82 gezeigt, wobei der Schellenkörper gegenüber dem Fahrzeug beispielsweise über einen in Fig. 10 dargestellten Stoßfänger gesichert
ist. Die Schelle 82 in Fig. 11 kann beispielsweise durch geeignete Ausgestaltung nicht nur zur Zugentlastung dienen, sondern auch die Kontaktierung unterstützen, wobei zur Zugentlastung Stifte 85 durch die Löcher 80 greifen. Der Dek- kel der Schelle 82 ist durch eine Rastverbindung gesichert.
In Fig. 10 ist noch dargestellt, daß ein Kabelsatz 85 zur Verbindung einzelner an dem Stoßfänger 83 befestigter Wandler mit einem zentralen Stecker 86 dienen kann. Der Kabelsatz 85 kann dabei wiederum als flexible Leiterfolie ausgestaltet sein, deren Leiterbahnen 78 entsprechend Fig. 11 über die zugeordneten Kontaktbezirke 79 durch Stempellötung miteinander verbunden sind. Der Kabelsatz 85 ist in eine Anzahl von abgehenden Enden 86 aufgeteilt, die zu den freien Enden 74 der einzelnen nicht dargestellten Wandler geführt sind. Der als flache flexible Leiterfolie ausgestaltete Kabelsatz 85 kann mit einer Klebschicht versehen sein, mit der er an der Innenseite des Stoßfängers 83 festgeklebt wird. Die Kontaktbezirke bilden Lötstellen und dienen als vorbereitete Lotdepots. Die Zinken 88 greifen durch entsprechende Löcher 80 in beiden Folienabschnitten 86,74 durch, wobei die Folienabschnitte laschenartig von dem Wandlergehäuse 74 bzw. dem Kabelsatz 85 abstehen (Fig. 9, Fig. 10). Die flexiblen Leiterfolien können aus Polyamid gefertigt sein. Dabei handelt es sich um einen Kunststoff
mit hoher mechanischer und thermischer Belastbarkeit. Auf diesen Kunststoff werden mittels geeigneter Verfahren die einzelnen Leiterbahnen aufgebracht und mit einer weiteren Folie abgedeckt. Hinsichtlich des Fertigungsprozesses kann folgendermaßen vorgegangen werden: Die Membran wird entweder in einem Silikonring innerhalb des Gehäuses gelagert oder direkt in das Gehäuse eingespritzt bzw. in das einteilige zylinderförmige Gehäuseteil 71 eingeschoben. Über die Leiterplatte bzw. Platine 56 wird die flexible Leiterfolie 50 gelegt und die Leiterplatte mittels Stempellötung (5fach) mit der Folie elektrisch leitend und mechanisch verbunden. Anschließend wird der gesamte Strang einschließlich des vormontierten Piezzo-Kristalls nach vorn in das Gehäuse eingeführt. Der Piezzo-Kristall 59 wird auf dem Gehäuseboden durch applizierten Kunststoff aufgebracht und so auf die Membran aufgeklebt und die flexible Leiterfolie im Bereich der Leiterplatte über die in das Gehäuse 71 integrierte Einschubnut 70 gesichert. Der Teil der Leiterplatte, welcher noch durchzumessen und mit einem Laser abzugleichen ist, schaut hierbei noch aus dem Gehäuse heraus. Nach dem Laserabgleich wird dann die Leiterplatte voll in das Gehäuse 51 eingeschoben und vergossen bzw. ausgeschäumt. Es ist auch denkbar, wie in Fig. 77 gezeigt, das Gehäuse 71 zweiteilig auszuführen.