WO1999031526A1 - Ultraschallsensor - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an ultrasonic sensor, consisting of a housing with a plug connection, an ultrasonic transducer and a printed circuit board.
- Ultrasonic sensors that are used in the automotive industry for distance measurement are usually sealed with a casting compound against harmful external influences. For this purpose, the sensors are cast in a complex riser casting process and cured in the oven. In modern ultrasonic sensors, pot-like ultrasonic transducers are often used, which consist of an annular wall and a membrane-like bottom.
- the object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor which is compact and which can be assembled and cast easily and cheaply.
- the housing is divided into a carrier and a hood enclosing the carrier and in that the carrier the circuit board, the plug connection and carries the ultrasound transducer.
- the ultrasonic sensor is completely filled with sealing compound and is leakproof. It is therefore protected against external influences.
- a further advantageous embodiment of the ultrasonic sensor according to the invention is that the printed circuit board mounted on the carrier with switching elements is accessible from both sides when the hood is not yet installed.
- the circuit on the circuit board can thus be easily compared and checked and any corrections made easily.
- the carrier has an annular receptacle for the ultrasound transducer and that the plug connection is formed on the carrier, the plug connection being connected to the receptacle by webs.
- the carrier can thus be fitted very easily since the parts of the ultrasonic sensor that have already been installed are fixed to the carrier during the assembly of the remaining parts.
- Another advantageous embodiment of the invention is that two webs are formed laterally on the carrier and the circuit board is mounted between them. This makes the ultrasonic sensor very compact and the circuit board is mechanically well protected.
- the hood is pushed over the carrier along the webs.
- the casting process is simplified because the hood remains fixed during the casting and does not slip can.
- the hood itself is open on two abutting sides. This eliminates the time-consuming process of potting cast conventional sensors; after assembly, the ultrasonic sensor can easily be cast from above.
- Another advantageous embodiment of the invention is that an open side of the hood is closed by a flange formed on the carrier. This simplifies production, since the casting compound does not require any further shape during curing. In addition, there is a mechanically durable connection.
- the ultrasonic transducer is fixed to the carrier with a cap. This also makes assembly easier, since the ultrasound transducer is fixed, and provides a sealed connection to the carrier.
- Fig. 2 shows the pre-assembled ultrasonic sensor before pushing the hood onto the carrier
- Fig. 3 shows the finished ultrasonic sensor. Identical parts are provided with the same reference symbols in the figures. The figures show the embodiment in different assembly states. The emission and reception side is on the left.
- the illustrated ultrasonic sensor consists of an ultrasonic transducer 1 with an elastic decoupling ring 2 and a cap 3.
- the transducer itself contains a mechanism with which ultrasonic waves can be generated and received from electrical signals and converted into electrical signals. Since the ultrasound transducer is a sensitive, oscillating system, it must be decoupled from the rest of the ultrasound sensor and stored in the ultrasound sensor in a vibration-damped manner.
- the decoupling ring 2 is provided for this. In addition to the sealing function, it also dampens unwanted vibrations.
- the carrier 4 consists of a plug connection 5, an annular receptacle 6 for the ultrasonic transducer 1 with a latching groove 7 for the cap 3 and two connecting webs 8 which connect the receptacle 6 of the ultrasonic transducer 1 with the plug connection 5.
- the ultrasonic transducer 1 is fastened with the cap 3 in its receptacle 6 on the carrier 4.
- the circuit board 9 is with the connecting lines of the ultrasonic transducer 12 and Plug connection 13 connected and fixed in the carrier 4.
- the hood 10 is pushed over the carrier 4 and the ultrasonic sensor is completely filled with sealing compound, so that it becomes tight against environmental influences.
- the potting compound 17 (Fig. 3) fills all cavities in the ultrasonic transducer and around the circuit board and ensures a mechanically durable and sealed encapsulation of the ultrasonic sensor.
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Abstract
Bei einem Ultraschallsensor, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Steckverbindung, einem Ultraschallwandler und einer Leiterplatte, ist das Gehäuse in einen Träger und eine den Träger umschließende Haube unterteilt. Der Träger trägt die Leiterplatte, die Steckverbindung und den Ultraschallwandler.
Description
Ultraschallsensor
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Steckverbindung, einem Ultraschallwandler und einer Leiterplatte.
Ultraschallsensoren, die in der Automobilindustrie zur Abstandsmessung verwendet werden, sind üblicherweise mit einer Vergußmasse gegen schädliche äußere Einflüsse abgedichtet. Die Sensoren werden dafür in einem aufwendigen Steiggußverfahren vergossen und im Ofen ausgehärtet. In modernen Ultraschallsensoren werden vielfach topfartige Ultraschallwandler eingesetzt, die aus einer ringförmigen Wand und einem membranartigen Boden bestehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ultraschallsensor anzugeben, der kompakt ist und der einfach und billig montiert und vergossen werden kann.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor dadurch gelöst, daß das Gehäuse in einen Träger und eine den Träger umschließende Haube unterteilt ist und daß der Träger die Leiterplatte, die Steckverbindung
und den Ultraschallwandler trägt. Das hat den Vorteil, daß alle Bauteile auch nach dem Vormontieren frei zugänglich sind und geprüft werden können.
Vorzugsweise ist bei der Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Ultraschallsensor vollständig mit Vergußmasse ausgefüllt und dicht ist. Damit ist er gegen äußere Einflüsse geschützt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors besteht darin, daß die an dem Träger montierte Leiterplatte mit Schaltelementen bei noch nicht montierter Haube beidseitig zugänglich ist. Man kann die Schaltung auf der Leiterplatte somit leicht abgleichen und prüfen und eventuelle Korrekturen leicht durchführen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß der Träger eine ringförmige Aufnahme für den Ultraschallwandler besitzt und daß die Steckverbindung am Träger angeformt ist, wobei die Steckverbindung mit der Aufnahme durch Stege verbunden ist. Der Träger kann somit sehr einfach bestückt werden, da die bereits montierten Teile des Ultraschallsensors während der Montage der restlichen Teile am Träger fixiert sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwei Stege seitlich am Träger angeformt sind und die Leiterplatte dazwischen montiert ist. Der Ultraschallsensor wird dadurch sehr kompakt, und die Leiterplatte ist mechanisch gut geschützt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Haube entlang der Stege über den Träger geschoben ist. Der Vergießprozeß vereinfacht sich dadurch, da die Haube während des Vergießens fixiert bleibt und nicht verrutschen
kann .
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Haube selbst an zwei aneinanderstoßenden Seiten offen ist. Dadurch entfällt der aufwendige Steigvergußprozeß herkömmlicher Sensoren; der Ultraschallsensor kann nach dem Zusammensetzen einfach von oben vergossen werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß eine offene Seite der Haube durch einen am Träger angeformten Flansch verschlossen ist. Das vereinfacht die Herstellung, da die Vergußmasse während des Aushärtens keiner weiteren Form bedarf. Außerdem ergibt sich eine mechanisch haltbare Verbindung.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ultraschallwandler mit einer Überwurfkappe an dem Träger fixiert ist. Das erleichtert ebenfalls die Montage, da der Ultraschallwandler dabei fixiert ist, und sorgt für eine abgedichtete Verbindung zum Träger .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 als Explosionszeichnung die Einzelteile eines kompletten Ultraschallsensors,
Fig. 2 den vormontierten Ultraschallsensor vor dem Aufschieben der Haube auf den Träger und
Fig. 3 den fertigen Ultraschallsensor.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren zeigen das Ausführungsbeispiel in verschiedenen Montagezuständen. Die Abstrahl- und Empfangsseite ist jeweils links.
Der dargestellte Ultraschallsensor besteht aus einem Ultraschallwandler 1 mit einem elastischen Entkopplungsring 2 und einer Überwurfkappe 3. Der Wandler selbst enthält einen Mechanismus, mit dem Ultraschallwellen aus elektrischen Signalen erzeugt und empfangen und in elektrische Signale umgesetzt werden können. Da es sich bei dem Ultraschallwandler um ein empfindliches schwingendes System handelt, muß er vom restlichen Ultraschallsensor entkoppelt und schwingungsgedämpft im Ultraschallsensor gelagert werden. Hierfür ist der Entkopplungsring 2 vorgesehen. Er übernimmt neben der Dichtfunktion auch die Dämpfung unerwünschter Schwingungen.
Der Träger 4 besteht aus einer Steckverbindung 5, einer ringförmigen Aufnahme 6 für den Ultraschallwandler 1 mit einer Rastnut 7 für die Überwurfkappe 3 und aus zwei Verbindungsstegen 8, die die Aufnahme 6 des Ultraschallwandlers 1 mit der Steckverbindung 5 verbinden. Nach der Montage des Ultraschallwandlers 1 und der Leiterplatte 9 wird der Träger 4 - wie eine Schublade - in die Haube 10 geschoben, bis zu einem Flansch 11, der die Haube nach einer Seite verschließt. Ferner sind noch Durchführungen für den Ultraschallwandler 1 in der Überwurfkappe 14 und im Träger 15 sowie ein Raststeg 16 in der Überwurfkappe 1 dargestellt.
In Fig. 2 ist der Ultraschallsensor in einem Zustand dargestellt, in dem er komplett vormontiert ist. Der Ultraschallwandler 1 ist mit der Überwurfkappe 3 in seiner Aufnahme 6 am Träger 4 befestigt. Die Leiterplatte 9 ist mit den Anschlußleitungen des Ultraschallwandlers 12 und der
Steckverbindung 13 verbunden und im Träger 4 fixiert.
Nach dem Prüfen und Abgleichen der Schaltung auf der Leiterplatte 9 wird die Haube 10 über den Träger 4 geschoben, und der Ultraschallsensor wird vollständig mit Vergußmasse gefüllt, so daß er dicht gegenüber Umwelteinflüssen wird. Die Vergußmasse 17 (Fig. 3) füllt sämtliche Hohlräume im Ultraschallwandler und um die Leiterplatte herum aus und sorgt für eine mechanisch haltbare und dichte Verkapselung des Ultraschallsensors.
Claims
1. Ultraschallsensor, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Steckverbindung (5), einem Ultraschallwandler (1) und einer Leiterplatte (9), dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in einen Träger (4) und eine den Träger umschließende Haube (10) unterteilt ist und daß der Träger (4) die Leiterplatte (9), die Steckverbindung (5) und den Ultraschallwandler (1) trägt.
2. Ultraschallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor vollständig mit Vergußmasse ausgefüllt und dicht ist.
3. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Träger (4) montierte Leiterplatte (9) mit Schaltelementen bei noch nicht montierter Haube (10) beidseitig zugänglich ist.
4. Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) eine ringförmige Aufnahme (6) für den Ultraschallwandler (1) besitzt und daß die Steckverbindung (5) am Träger (4) angeformt ist, wobei die Steckverbindung (5) mit der Aufnahme (6) durch Stege (8) verbunden ist.
5. Ultraschallsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stege (8) seitlich am Träger (4) angeformt sind und die Leiterplatte (9) dazwischen montiert ist.
6. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (10) entlang der Stege (8) über den Träger (4) geschoben ist.
7. Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (10) selbst an zwei aneinanderstoßenden Seiten offen ist.
8. Ultraschallsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine offene Seite der Haube (10) durch einen am Träger (4) angeformten Flansch (11) verschlossen ist.
9. Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ultraschallwandler mit einer Überwurfkappe (3) an dem Träger (4) fixiert ist.
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