WO2014202333A1 - Umfeldsensiereinrichtung mit ultraschallwandler, und kraftfahrzeug mit einer derartigen umfeldsensiereinrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Umfeldsensiereinrichtung mit einem Ultraschallwandler, der zumindest ein Wandlerelement und zumindest einen Resonanzkörper aufweist, sowie mit einer Membran zur Schallübertragung, wobei die erfindungsgemäße Umfeldsensiereinrichtung eingerichtet ist, um Ultraschallsignale zu senden und/oder zu empfangen. Der Resonanzkörper weist dabei einen Vorderkörper und einen Rückkörper auf und ist an einer Stirnseite des Vorderkörpers mit der Membran gekoppelt, wobei die mit der Membran gekoppelte Stirnseite des Vorderkörpers plattenformig ausgebildet ist. Des Weiteren offenbart die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Stoßfänger, Seitenspiegel oder Türabschnitt und zumindest einer derartigen Umfeldsensiereinrichtung, wobei die Membran der Umfeldsensiereinrichtung durch eine Außenhaut des Stoßfängers, des Seitenspiegels oder des Türabschnitts ausgebildet ist und wobei der Ultraschallwandler versteckt hinter der Außenhaut angeordnet sind.

Description

Beschreibung Umfeldsensiereinrichtung mit Ultraschallwandler, und Kraftfahrzeug mit einer derartigen Umfeldsensiereinrichtung

Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Umfeldsensiereinrichtung zur ultraschallbasierten

Umfeldsensierung unter Einsatz eines Schallwandlers, wie sie unter anderem im

Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen sowie bewegten oder stehenden Maschinen

(beispielsweise Roboter, Landmaschinen oder Baumaschinen) zum Einsatz kommt, so zum Beispiel als Umfelderfassungshilfsmittel für ein entsprechendes Einparkassistenzsystem. Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug, bei dem zumindest eine derartige

Umfeldsensiereinrichtung an einem Stoßfänger, einem Seitenspiegel oder einem

Türabschnitt des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

In letzter Zeit werden bei Kraftfahrzeugen auf diesem technischen Gebiet in der Regel Umfeldsensoren auf Ultraschallbasis verwendet, bei denen häufig piezobasierte

Schallwandler zum Einsatz kommen. Dabei werden üblicherweise Ultraschallsignale durch ein Medium wie Luft oder Wasser von einem Emitter zu einem Empfänger übermittelt oder von einem Emitter in eine Umgebung übermittelt oder von einem in der Umgebung befindlichen Objekt reflektierte Ultraschallsignale erfasst und die Laufzeit und/oder

Laufzeitdifferenzen und/oder weitere Größen wie beispielsweise Amplituden und Phasen der Ultraschallsignale gemessen. Um ausreichende Sendestärken und hohe

Empfangsempfindlichkeiten zu erzielen, handelt es sich bei diesen Schallwandlern überwiegend um resonante Schwinger, die aus Festkörpern und einem oder mehreren Piezoelementen bestehen. Als ein generelles Beispiel für einen derartigen resonanten Schwinger sind unter anderem als Dickenschwinger bezeichnete piezobasierte

Ultraschallwandler als Stand der Technik bekannt. Ein prinzipieller Aufbau einer bekannten Umfeldsensiereinrichtung ist in Fig. 7 gezeigt, wobei der Dickenschwinger 91 der

Umfeldsensiereinrichtung 9 an einer Außenhaut 92 eines Kraftfahrzeugstoßfängers (nicht gezeigt) angeordnet ist und ein flaches Piezoelement 912 als Ultraschallwandlerelement aufweist, das in einem Resonanzkörper eingebettet ist, das heißt zwischen einem Vorderkörper 91 1 des Resonanzkörpers und einem Rückkörper 913 des Resonanzkörpers angeordnet und mit diesen gekoppelt ist.

Ein spezifisches Beispiel für einen Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug kann der DE 10 2007 046 031 A1 entnommen werden. Der darin beschriebene Ultraschallsensor ist mit einer akustischen Abstimmschicht ausgebildet, die an ein Schwingungselement gekoppelt ist. Das Schwingungselement erzeugt Ultraschallwellen, die in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgegeben werden, und die akustische Abstimmschicht wird durch rückgeworfene

Ultraschallwellen deformiert, so dass das piezoelektrische Schwingungselement durch die Deformation in Resonanz versetzt wird. Der Ultraschallsensor ist hier auf einer Stoßstange beziehungsweise einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs montiert, so zum Beispiel in einem Loch in dem Stoßfänger, wobei eine Empfangsoberfläche des Ultraschallwandlers zur Umgebung des Kraftfahrzeugs hin freiliegt. Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bereits bekannten Ultraschallwandler ist jedoch unter anderem, dass diese in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs nach außen hin sichtbar eingebaut oder in diesem wahrnehmbar integriert sind und daher auf einen

Betrachter als optisch störend wirken können. Das Design eines Kraftfahrzeugs, also die optische Wahrnehmung des Fahrzeugs an sich spielt jedoch in der heutigen Zeit mehr und mehr eine kaufentscheidende Rolle. Um nun eine derartige optische Störung durch sichtbare

Ultraschallwandler zu verringern, werden die aus dem Stand der Technik bekannten

Ultraschallwandler üblicherweise in der Wagenfarbe des jeweiligen Kraftfahrzeugs lackiert. Dadurch kann aber lediglich eine minimale Verbesserung der optischen Wahrnehmbarkeit der Ultraschallwandler erzielt werden.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Stands der Technik auf dem Gebiet der

Ultraschallwandler ist darin zu finden, dass diese in der Regel keine oder nur eine aufwendige äußere Dämpfung des Schwingungsverhaltens bieten, was üblicherweise zu erhöhtem Montageaufwand und zusätzlich benötigtem Bauraum führt. Eine derartige Dämpfung ist jedoch überaus vorteilhaft für das Schwingungsverhalten der

Ultraschallwandler, um ein für die Umfeldsensierung adäquates Ein- und

Ausschwingverhalten zu erreichen, und sollte in jedem Fall vorgesehen werden, jedoch ohne strukturelle oder konstruktive Nachteile mit sich zu bringen. Offenbarung der Erfindung

Eine Umfeldsensiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Lösung für die vorhergehend diskutierten Probleme bietet, hat einen Ultraschallwandler, der zumindest ein Wandlerelement und zumindest einen Resonanzkörper aufweist, und eine Membran zur Schallübertragung, wobei die Umfeldsensiereinrichtung eingerichtet ist, Ultraschallsignale zu senden und/oder zu empfangen. Der Resonanzkörper weist dabei einen Vorderkörper und einen Rückkörper auf und ist an einer Stirnseite des Vorderkörpers, also an einem zur Membran hin zugewandten Abschnitt des Vorderkörpers, mit der Membran gekoppelt, wobei die mit der Membran gekoppelte Stirnseite des Vorderkörpers plattenförmig ausgebildet ist. Die Plattenform kann eine Ausdehnung in Breitenrichtung aufweisen, die größer ist als eine Ausdehnung in Höhenrichtung oder der Höhenrichtung entspricht, wobei eine bevorzugte Höhe der plattenformigen Stirnseite zwischen 0,1 mm und 30mm liegt, und eine bevorzugte Breite der plattenformigen Stirnseite zwischen 0,5mm und 30mm liegt. Der Vorderkörper und der Rückkörper des Resonanzkörpers, auch Schwingkörper genannt, können dabei aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein, so zum Beispiel Metall, Keramik oder Kunststoff oder einer Kombination aus diesen. Die vom Wandlerelement zur Umfeldsensierung ausgesendete akustische Welle verlässt die Umfeldsensieranordnung bevorzugt in Richtung der Stirnseite des Vorderkörpers, auch als Vordermasse bezeichnet, wobei rückwärtige Strahlung im besten Fall vollständig unterdrückt wird. Dazu dient der Rückkörper, auch als Rückmasse bezeichnet, zur Dämpfung der Schwingung gegenüber dem Bereich, in welchem keine Abstrahlung gewünscht ist.

Der Begriff des Wandlerelements ist weit zu fassen und umfasst beispielsweise elektrisch- akustische Wandler, welche nach elektrostatischen, magnetostriktiven, piezoelektrischen Effekten oder Kombinationen dieser Effekte arbeiten. Im Rahmen der Erfindung kann das Wandlerelement insbesondere ein piezoelektrisches Element sein und die

Umfeldsensiereinrichtung als eine piezoelektrische Umfeldsensiereinrichtung oder als Umfeldsensiereinrichtung auf Piezobasis verstanden werden.

Die sogenannte Membran der Umfeldsensiereinrichtung ist beispielsweise durch eine Außenhaut eines Stoßfängers, Seitenspiegels oder Türbereichs eines Kraftfahrzeugs gebildet, wobei das Wandlerelement oder die Wandlerelemente und der oder die

Resonanzkörper versteckt hinter dieser Außenhaut angeordnet sind. Durch die Kopplung mit dem Ultraschallwandler bildet die Membran eine Resonanzmembran der Umfeldsensiereinrichtung. Bevorzugt wird die Membran aus einer dünnen Materialschicht gebildet, die beispielsweise aus einem für die Außenhaut eines Kraftfahrzeugs üblichen Polymermaterial gefertigt ist. Bevorzugt weist die Membran eine Dicke zwischen 0,1 mm und 4mm, besonders bevorzugt weniger als 1 mm auf. Die Kopplung des Resonanzkörpers an der Stirnseite mit der Membran kann mittelbar oder unmittelbar erfolgen, in jedem Fall aber so, dass eine akustische Kopplung in ausreichendem Maße ermöglicht ist, also dass akustische Strahlungsmuster übertragen werden können. Die unmittelbare Kopplung kann beispielsweise durch einen Presssitz, Klemmsitz, wie etwa durch Einschrauben, oder auch durch eine Klebung bewerkstelligt sein. Eine mittelbare Kopplung kann bedeuten, dass eine weitere Materialschicht zwischen dem Resonanzkörper und der Membran vorgesehen ist, beispielsweise eine Flüssigkeit, wie ein Gel oder ein Öl. Diese weitere Materialschicht kann insbesondere dazu vorgesehen sein, um die akustische Kopplung zwischen dem

Ultraschallwandler und der Membran zu optimieren. Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Merkmale sind vorteilhafte

Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegeben

Einrichtung möglich.

In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung weist der Resonanzkörper zwischen seiner plattenformigen Stirnseite und dem Wandlerelement zumindest teilweise eine Breitendimension auf, die geringer als die Breitendimension der Stirnseite ist. Demnach ist ein Absatz beziehungsweise eine Stufe zwischen der

plattenformigen Stirnseite und dem Rest des Vorderkörpers, also der Vorderkörper ohne die Stirnseite, vorgesehen. Der Begriff„plattenformige Stirnseite" bezeichnet hier einen Teil oder Abschnitt des Vorderkörpers, der direkt an dessen der Membran zugewandten Seite angeordnet ist und der in Form einer Platte vorliegt, das heißt dessen Dimension in der Breite, auch Breitendimension genannt, größer als dessen Dimension in der Höhe ist, auch Höhendimension genannt. Vorzugsweise hat der Resonanzkörper dabei einen T-förmigen Längsschnitt, einen Doppel-T-förmigen Längsschnitt, auch hanteiförmiger Längsschnitt genannt, oder einen Längsschnitt in Form eines Dreiecks, das an seiner stirnseitigen Spitze in die Plattenform übergeht. Dadurch kann erreicht werden, dass die Biegesteifigkeit der Membran, wie zum Beispiel im Falle der Außenhaut eines Kfz-Stoßfängers als

erfindungsgemäße Membran, nicht nur durch das Material des Stoßfängers definiert wird, sondern auch durch den Ultraschallwandler beziehungsweise durch dessen konstruktiven Aufbau, das heißt die Plattenform der Stirnseite des Vorderkörpers. Im Vergleich dazu wird bei der Verwendung eines Dickenschwingers des Stands der Technik, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, der hinter einer Außenhaut eines Stoßfängers oder eines entsprechend anderen Kfz-Bauteils angeordnet würde, durch die Ausführung dessen Vorderkörpers als Stab die Membran unerwünschterweise stark verformt. Verändern sich dadurch jedoch die strukturellen Eigenschaften des Stoßfängers, beeinflusst dies auf unerwünschte Weise die Resonanzfrequenz des Aufbaus. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, die

Resonanzfrequenzbeeinflussung wie vorhergehend beschrieben konstruktiv zu verringern, wie es beispielsweise durch Ausführung des Vorderkörpers im Bereich des Stoßfängers als Platte erreicht werden kann. Auf diese Weise kann das Schwingverhalten der

erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung durch die Platte des Resonanzkörpers vorteilhaft beeinflusst werden. Das Maß der Beeinflussung ist dabei von dem

Steifigkeitsverhältnis von Außenhaut zu Vorderkörperplatte abhängig. Ist das Verhältnis klein, so ist die Temperaturbeeinflussung durch das Material der Außenhaut gering. Wird also beispielweise ein Metall oder ein Kunststoff mit Faseranteil als Vorderkörper benutzt, so ist die Steifigkeit bei gleichen Dickenverhältnissen recht groß. Das Dickenverhältnis muss so gewählt werden, dass der Einfluss der Außenhaut ausreichend gering ausfällt. Sofern die Dicke der Außenhaut nicht den vorhergehend beschriebenen, für die akustische Übertragung bevorzugten Dicken entspricht, kann vorgesehen sein, dass der Stoßfänger des

Kraftfahrzeugs in dem Bereich, in welchem die Umfeldsensiereinrichtung verbaut werden soll, entsprechend dünner ausgestaltet ist als an anderer Stelle. Derartige lokale

Verdünnungen können sowohl durch nachträgliche maschinelle Bearbeitung eingearbeitet werden, beispielsweise durch Ausfräsen, oder schon im Herstellungsprozess, beispielsweise beim Spritzgießen. Ferner kann die Richtcharakteristik des Ultraschallwandlers der erfindungsgemäßen

Umfeldsensiereinrichtung durch die Wahl der Geometrie des Querschnitts der

plattenförmigen Stirnseite beeinflusst werden, die im Kontakt mit der Stoßfängeraußenhaut steht. Im Prinzip kann jede Geometrie gewählt werden. Vorzugsweise entspricht der Querschnitt der plattenförmigen Stirnseite des Vorderkörpers einer entsprechend

ausgewählten geometrischen Form, so zum Beispiel:

einer Kreisform, wodurch die plattenförmige Stirnseite des Vorderkörpers generell eine Scheibenform annimmt;

einer Ellipsenform, insbesondere mit unterschiedlichen Achslängen für

unterschiedliche Richtcharakteristiken in horizontaler und/oder vertikaler Richtung; einer Rechteckform, insbesondere einer Quadratform oder der Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken, insbesondere mit unterschiedlichen Abmessungen für unterschiedliche Richtcharakteristiken in horizontaler und/oder vertikaler Richtung; oder

- einer Kombination aus den vorhergehend genannten geometrischen Formen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Umfeldsensiereinrichtung der Erfindung sind das Wandlerelement und der Resonanzkörper durch zumindest ein Spannelement auf Druck vorgespannt angeordnet, vorzugsweise in der Reihenfolge Rückkörper, Wandlerelement, Vorderkörper. Ein Spannelement kann dabei eine Schraube oder dergleichen sein. Eine derartige Gestaltung des Ultraschallwandlers wird besonders im Leistungsultraschall verwendet, da dort hohe mechanische Spannungen auf das piezokeramische

Wandlerelement wirken können. Da aber besonders Zugspannungen zu Schädigungen der Piezokeramik führen können, ist die Anordnung durch beispielweise eine Schraube auf Druck vorgespannt, so dass der Ultraschallwandler stärker beansprucht werden kann.

Für Ultraschallwandleranwendungen, bei denen eine verdeckte Montage, wie zum Beispiel hinter einer Kunststoffverkleidung eines Stoßfängers, unerlässlich ist, werden bisher wie bereits vorhergehend diskutiert überwiegend Dickenschwinger eingesetzt, da bei diesen die Schallerzeugung genügend leistungsfähig ist, um die äußere Haut zu durchdringen. Diese Dickenschwinger bestehen in der Regel aus mehreren Elementen, die häufig aus Metall, Keramik, Piezokeramik oder Kunststoff gefertigt sind. Den genannten Materialien ist gemeinsam, dass sie nicht über eine für die Anwendung ausreichende Materialdämpfung verfügen. Demnach ist es bei der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung weiter bevorzugt, dass diese ferner einen Dämpfungsmechanismus zum Dämpfen der Schwingung des Resonanzkörpers in dem sonst schwach gedämpften System aufweist. Die

ausreichende Dämpfung des mechanischen Resonanzsystems ist erforderlich, um ein für die Umfeldsensierung adäquates Ein- und Ausschwingverhalten zu erreichen, Bauteiltoleranzen auszugleichen und das Zusammenwirken mehrerer Einzelwandler zu gewährleisten. So kann in einer Ausführung der Dämpfungsmechanismus durch Vorsprünge an Vorderkörper und/oder Rückkörper ausgebildet sein, die in einem schwingungsdämpfenden Material gelagert sind, vorzugsweise ein Material auf Silikonbasis, wie zum Beispiel ein

Silikonschaum oder dergleichen. Hier kann unter anderem ein poriger Silikonschaum zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel der im Handel erhältliche Silikonschaum Fermasil. Wird nun beispielsweise der Vorderkörper mit Rippen oder anderen hervorstehenden Geometrien, wie zum Beispiel Noppen oder Flügel oder dergleichen, versehen, so wird bei einer Schwingung des Ultraschallwandlers und demnach einer Schwingung des Resonanzkörpers das Dämpfungsmaterial gestaucht und die Schwingung des Vorderkörpers durch das schwingungsdämpfende Material gedämpft. Derartige Rippen oder alternative vorstehende Geometrien können auch an dem Rückkörper angebracht werden. Weiter vorzugsweise sind die mit Rippen oder anderen hervorstehenden Geometrien versehenen Teile des

Resonanzkörpers mit dem schwingungsdämpfenden Material umgössen.

Beispielhaft kann für den Vorderkörper ein Kunststoff- oder Gummimaterial gewählt werden, wobei der Rückkörper unter anderem aus einem Metall, beispielsweise aus Aluminium, Blech, Stahl oder Messing gefertigt sein kann. Die Auswahl geeigneter Materialien kann durch Einschränkungen oder Vorgaben bezüglich der zu erreichenden

Empfangsempfindlichkeiten oder Sendesignalstärken der Umfeldsensiereinrichtung festgelegt sein. Insbesondere können aber auch weitere Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur oder etwa die mechanische Beanspruchung durch Schütteln, berücksichtigt werden, um geeignete Materialien festzulegen.

Alternativ zu der vorhergehend beschriebenen Ausführung des Dämpfungsmechanismus kann bei der Umfeldsensiereinrichtung der Dämpfungsmechanismus auch dadurch umgesetzt werden, dass der Vorderkörper und/oder der Rückkörper des Resonanzkörpers aus zumindest einem Verbundwerkstoff, auch Composite-Material genannt, bestehen. Dies bedeutet, dass die Integration der Dämpfung in den Resonanzkörper durch Verwenden von sogenannten Composite-Materialien erreicht wird. Der Resonanzkörper kann dabei mittels verschiedener Herstellungsmethoden zu einem derartigen Composite-Körper oder einem Verbund derartiger Composite-Körper gemacht werden, unter anderem durch folgende Methoden:

- Sintern von Metallen, Keramiken, Kunststoffen, oder anderen geeigneten Materialien, gegebenenfalls unter Zumischung dämpfungssteigender anderer Materialien;

Fertigung aus Metallschäumen mit luftgefüllten Hohlräumen oder mit Hohlräumen, die mit Polymermaterial, Silikon, insbesondere poriger Silikonschaum, oder dergleichen gefüllt sind;

Fertigung unter Vorsehen einer Wabenstruktur, gegebenenfalls mit Auffüllen der Hohlräume mit Polymermaterial, Silikon, insbesondere poriger Silikonschaum, oder dergleichen;

Fertigung aus zumindest einem Metallgeflecht in voluminöser Form, gegebenenfalls gefüllt mit Polymermaterial, Epoxidharz oder dergleichen, wobei die Füllung formgebend sein kann; Fertigung aus einem Polymermaterial, das mit Metallteilen, Keramikteilen oder dergleichen gefüllt ist; oder

Fertigung unter Vorsehen von Kanälen oder größeren Hohlräumen, wobei die Kanäle oder Hohlräume mit Polymermaterial, Silikon, insbesondere poriger Silikonschaum, oder dergleichen gefüllt sind.

Dabei kann nur der Vorderkörper oder nur der Rückkörper durch eine der vorherstehenden Herstellungsmethoden gefertigt sein. Alternativ dazu kann sowohl der Vorderkörper als auch der Rückkörper durch eine der vorherstehenden Herstellungsmethoden gefertigt sein. Ferner können verschiedene Herstellungsmethoden bei Vorderkörper und Rückkörper verwendet werden. Es können aber auch verschiedene Herstellungsmethoden in einem von dem Vorderkörper und dem Rückkörper oder in sowohl in dem Vorderkörper als auch in dem Rückkörper zum Einsatz kommen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind das Wandlerelement und der Resonanzkörper durch einen Presssitz oder durch eine Klebung miteinander gekoppelt. Die Wahl der

Kopplung kann durch das voraussichtliche Einsatzgebiet bestimmt sein, beispielsweise durch Vorgaben der Schüttelfestigkeit der Anordnung. Ferner können zusätzlich an den Verbindungsstellen zwischen der Membran und dem Vorderkörper, dem Vorderkörper und dem Piezoelement, und/oder dem Piezoelement und dem Rückkörper in beispielsweise der Klebung oder dem Klemmkontakt ebenfalls Dämpfungsmechanismen vorgesehen sein.

Ein derartig hergestellter Resonanzkörper ist besonders geeignet für alle Fahrzeuge oder bewegte Maschinen, die generell eine Umfeldsensierung einsetzen. Die Erfindung kann insbesondere bei solchen Umfeldsensoren eingesetzt werden, welche beispielsweise im vorderen und/oder hinteren Stoßfänger eines Fahrzeugs zum Zwecke der Parkassistenz und/oder Kollisionsvermeidung vorgesehen sind. Typischerweise werden dabei

Ultraschallwandler eingesetzt, welche sowohl Ultraschallwellen emittieren können als auch Ultraschallwellen empfangen können. Es kann aber auch vorgesehen sein, die

Ultraschallwandler nur als Empfänger oder nur als Sender einzusetzen. Insbesondere ist dies der Fall bei den fahrzeugtechnikbezogenen Gebieten Antriebselektronik und

Betriebselektronik, auch AE-BE genannt, im Bereich der Robotik, insbesondere für

Transportroboter in der Fertigung, in Krankenhäusern, in Pflegeheimen, in Logistikbereichen, etc., sowie bei der Herstellung von Land- und Baumaschinen. Ferner ist gemäß der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Stoßfänger, Seitenspiegel oder Türabschnitt und einer vorhergehend beschriebenen Umfeldsensiereinrichtung vorgesehen, wobei die Membran der Umfeldsensiereinrichtung durch eine Außenhaut des Stoßfängers, des Seitenspiegels oder des Türabschnitts ausgebildet ist und wobei der Ultraschallwandler, also das Wandlerelement und der Resonanzkörper, versteckt hinter der Außenhaut angeordnet sind. Insbesondere kann dabei die Umfeldsensiereinrichtung in einem

Ultraschallsystem verbaut sein, welches eine Gruppe von Ultraschallsensiereinnchtungen umfasst, wobei zumindest eine, bevorzugt alle Ultraschallsensiereinnchtungen die vorhergehend beschriebenen Merkmale der Umfeldsensiereinrichtung umfassen. Das Ultraschallsystem kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine Teilumgebung des

Kraftfahrzeugs zu erfassen. Beispielsweise können die Ultraschallsensiereinnchtungen im Frontbereich zur Erfassung einer vorderseitigen Fahrzeugumgebung und/oder die

Ultraschallsensiereinnchtungen im Seitenbereich zur Erfassung eines Seitenbereichs des Fahrzeugs und/oder die Ultraschallsensiereinnchtungen im Heckbereich zur Erfassung einer rückwärtigen Umgebung des Fahrzeugs jeweils einem derartigen Ultraschallsystem zugeordnet sein. Typischerweise werden hierbei vier bis sechs

Ultraschallsensiereinnchtungen in einem Stoßfänger verbaut, wobei nur maximal vier Ultraschallsensiereinnchtungen mit ungefähr derselben Blickrichtung montiert sind. Um insbesondere auch den Bereich neben dem Fahrzeug zu erfassen, werden im vorderen Stoßfänger außerdem Ultraschallsensiereinnchtungen so positioniert, dass sie nach links und nach rechts ihren Erfassungsbereich haben. Zusätzlich oder alternativ können auch im hinteren Stoßfänger Ultraschallsensiereinnchtungen derart positioniert sein, dass diese einen Bereich links und rechts neben dem Kraftfahrzeug erfassen. Das Ultraschallsystem weist darüber hinaus auch eine der jeweiligen Gruppe zugeordnete Steuereinrichtung und eine Signalverarbeitungseinrichtung auf. Um den Seitenbereich des Fahrzeugs zu erfassen, können sowohl seitlich im vorderen und hinteren Stoßfänger verbaute

Ultraschallsensiereinnchtungen verwendet werden, als auch solche

Ultraschallsensiereinnchtungen, die in einem Seitenspiegel oder in einem Türabschnitt verbaut sind.

Vorteile der Erfindung

Kraftfahrzeugstoßfänger bestehen heutzutage hauptsächlich aus Kunststoffen, die eine vergleichsweise hohe Steifigkeitsänderung über der Temperatur aufweisen. Dadurch kann sich die Resonanzfrequenz des Umfeldsensiersystems auf unerwünschte Weise verschieben. Ist die Sendefrequenz hingegen konstant, führt dies zu Einbußen im Sende- und Empfangsbetrieb, da nicht mehr in Resonanz gesendet wird. Mit der

erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung können nun Wandlerkonzepte umgesetzt werden, die unsichtbar hinter dem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs montiert werden können und einen Teil des Stoßfängers zum Schwingen anregen, der dann wiederum entsprechende Schallwellen aussendet. Dadurch wird eine bessere Gestaltung des Ultraschallwandlers erreicht, so dass die Eigenschaftsänderung des Stoßfängermaterials einen möglichst geringen Einfluss auf die Resonanzfrequenz hat. Darüber hinaus ermöglich die erfindungsgemäße konstruktive Gestaltung des Vorderkörpers eine Beeinflussung der Richtcharakteristik des Ultraschallwandlers und damit der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung, wobei die gewünschte Richtcharakteristik und Resonanzfrequenz durch unterschiedliche Geometrie-Parameter der vorgeschlagenen Gestaltung eingestellt werden können.

Die vorliegende Erfindung, zumindest im Zuge einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung, ermöglicht es weiterhin, eine

Schwingungsdämpfung in die Elemente des Resonanzkörpers durch Verwendung von Composite-Körpern zu integrieren. Zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen beziehungsweise separat vorgesehene Dämpfungsbauteile können dabei vermieden werden, wodurch mittels der Integration der Dämpfung in die Bauteile des Resonanzkörpers die Montage der Umfeldsensiereinrichtung vereinfacht werden kann, Einsparungen zusätzlicher

schwingungsdämpfender Bauteile erzielt werden, Bauraum für die erfindungsgemäße Umfeldsensiereinrichtung verringert werden kann, und eine unerwünschte

Schwingungseinleitung in benachbarte Strukturen verhindert werden kann, da aufgrund der Vermeidung zusätzlicher Dämpfungsmaterialien, die um den Resonanzkörper umgössen sind, keine Verbindung zum Gehäuse herstellt wird. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt eines prinzipiellen Aufbaus einer ersten bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung im nicht ausgelenkten Zustand; Fig. 2 einen Längsschnitt eines prinzipiellen Aufbaus der in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung im ausgelenkten Zustand;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines prinzipiellen Aufbaus einer zweiten bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung im nicht ausgelenkten Zustand;

Fig. 4 einen Längsschnitt eines prinzipiellen Aufbaus einer dritten bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung im nicht ausgelenkten Zustand;

Fig. 5 einen Längsschnitt eines prinzipiellen Aufbaus einer vierten bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung im nicht ausgelenkten Zustand;

Fig. 6 einen Längsschnitt eines prinzipiellen Aufbaus einer fünften bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umfeldsensiereinrichtung im nicht ausgelenkten Zustand; und

Fig. 7 einen Längsschnitt eines prinzipiellen Aufbaus eines Ultraschallwandlers gemäß dem Stand der Technik.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Umfeldsensiereinrichtung 1 gemäß einer ersten bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Querschnittsansicht in einem nicht aktivierten Zustand. Die Umfeldsensiereinrichtung 1 umfasst einen Ultraschallwandler 1 1 und eine Membran 12, wobei der Ultraschallwandler 1 1 aus einer Verbindung aus einem Vorderkörper 1 1 1 , einem Wandlerelement 1 12 und einem Rückkörper 1 13, in dieser Reihenfolge, besteht. Der Vorderkörper 1 1 1 ist mit einer der Membran 12 zugewandten Stirnseite 1 1 1 1 , auch Stirnabschnitt 1 1 1 1 oder Stirnbereich 1 1 1 1 genannt, mit der Membran 12 gekoppelt. Das bedeutet, dass in der dargestellten Ausführungsform die Stirnseite 1 1 1 1 eine Kontaktfläche zur Membran 12 bildet. Die Kopplung zwischen dem Vorderkörper 1 1 1 und der Membran 12 kann mittelbar und unmittelbar erfolgen, wobei mit einem mittelbaren Kontakt bezeichnet wird, dass zwischen der Stirnseite 1 1 1 1 und der Membran 12 zumindest eine Schicht eines weiteren Materials angeordnet ist, beispielsweise eine Flüssigkeitsschicht wie etwa Öl oder Gel, um die akustische Kopplung zu verbessern. Zwischen der Stirnseite 1 1 1 1 und der Membran 12 kann alternativ dazu eine mechanische Kopplung vorliegen, beispielsweise durch eine Verschraubung oder eine Verklemmung des Vorderkörpers 1 1 1 in der Membran 12, oder der Vorderkörper 1 1 1 kann auch an die Membran 12 geklebt sein. Die Membran 12 ist bei dieser Ausführungsform in einem Kontaktbereich zwischen Stirnseite 1 1 1 1 und Membran 12 dünner ausgebildet als außerhalb des Kontaktbereichs, so dass der

Vorderkörper 1 1 1 im Kontaktbereich in einer Aussparung 121 in der Membran 12 zumindest teilweise versenkt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Umfeldsensiereinrichtung 1 einerseits ausreichend empfindlich zur Aufnahme von Ultraschallwellen ausgelegt werden kann beziehungsweise ausreichend starke Ultraschallwellen aussenden kann, und andererseits die Membran 12 außerhalb des Kontaktbereichs ausreichend dick gestaltet werden kann.

Der Vorderkörper 1 1 1 ist in der ersten bevorzugten Ausführungsform, wie sie in Figuren 1 und 2 zu sehen ist, im Schnitt in einer Doppel-T-Form ausgebildet, wobei die Stirnseite 1 1 1 1 des Vorderkörpers 1 1 1 plattenförmig vorliegt, das heißt als Platte beziehungsweise plattenartig ausgebildet ist. Ferner ist der gesamte Ultraschallwandler 1 1 in dieser

Ausführung rotationssymmetrisch aufgebaut, was bedeutet dass sowohl der Querschnitt des Vorderkörpers 1 1 1 , der Querschnitt des Wandlerelements 1 12 als auch der Querschnitt des Rückkörpers 1 13 eine Kreisform ausbilden. Alternativ dazu kann der Querschnitt eines dieser Bauteile oder aller dieser Bauteile auch eine Ellipsenform, eine Rechteckform, insbesondere einer Quadratform oder der Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken, oder eine Kombination aus den vorhergehend genannten geometrischen Formen aufweisen.

Entsprechend weist die Stirnseite 1 1 1 1 oder Stirnbereich 1 1 1 1 des Vorderkörpers 1 1 1 ebenfalls eine Kreisform auf, wodurch die Stirnseite 1 1 1 1 des Vorderkörpers 1 1 1 bei dieser Ausführungsform die Form einer Scheibe einnimmt. Die Aussparung 121 der Membran 12 entspricht dabei der Querschnittsform der Stirnseite 1 1 1 1 des Vorderkörpers 1 1 1. Der Resonanzkörper 1 1 1 , 1 13 ist bei dieser Ausführungsform aus einem Vorderkörper 1 1 1 aus einem Metall und/oder Polymer und aus einem Rückkörper 1 13 aus Metall und/oder Polymer aufgebaut.

Ein Durchmesser des Querschnitts der Stirnseite 1 1 1 1 ist größer als der Querschnitt eines Mittelteils 1 1 12 des Vorderkörpers 1 1 1 und in etwa gleich groß wie der Querschnitt einer Rückseite 1 1 13 des Vorderkörpers 1 1 , wobei jeweils zwischen Stirnseite 1 1 1 1 und Mittelteil 1 1 12 sowie zwischen Mittelteil 1 1 12 und Rückseite 1 1 13 des Vorderkörpers 1 1 1 ein Absatz vorgesehen ist, so dass die Doppel-T-Form des Vorderkörpers 1 1 1 zustande kommt. Fig. 2 zeigt die Umfeldsensiereinrichtung 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Schnittansicht in einem aktivierten Zustand. Hier ist deutlich zu erkennen, dass bei Schwingungsanregung durch das Wandlerelement 1 12 der Vorderkörper 1 1 1 in Richtung der Membran 12 ausgelenkt wird, wodurch die Membran 12 im Bereich der Aussparung 121 , also im dünnen Bereich der Membran 12 (übertrieben dargestellt) ausgewölbt wird. Durch diese Auslenkung beziehungsweise Aktivierung wird beispielsweise eine Ultraschallwelle nach außen geschickt. Wie es in Fig. 2 deutlich zu sehen ist, verformt sich die Scheibenform der Stirnseite 1 1 1 1 des Vorderkörpers 1 1 1 entsprechend zu der Wölbung der Membran 12. Das Maß der Beeinflussung des Schwingverhaltens der

Umfeldsensiereinrichtung 1 ist von dem Steifigkeitsverhältnis von Membran zu

Resonanzkörper abhängig, wobei eine Ausbildung der Stirnseite 1 1 1 1 als Platte das

Schwingungsverhalten der Umfeldsensiereinrichtung 1 durch ein verbessertes

Steifigkeitsverhältnis zwischen dem dünnen Bereich der Membran 12 und der

Stirnseitenplatte 1 1 1 1 verbessert. In Fig. 3 ist eine Umfeldsensiereinrichtung 2 gemäß einer zweiten bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Schnittansicht in einem nicht aktivierten Zustand gezeigt. Die Umfeldsensiereinrichtung 2 umfasst einen Ultraschallwandler 21 und eine Membran 22, wobei der Ultraschallwandler 21 aus einer Verbindung aus einem Vorderkörper 21 1 , einem Wandlerelement 212 und einem Rückkörper 213, in dieser Reihenfolge, besteht. Der Vorderkörper 21 1 ist mit einer der Membran 22 zugewandten Stirnseite 21 1 1 mit der

Membran 22 gekoppelt. Die Membran 22 ist wie bei der vorhergehenden Ausführungsform in einem Kontaktbereich zwischen Stirnseite 21 1 1 und Membran 22 dünner ausgebildet als außerhalb des Kontaktbereichs, so dass der Vorderkörper 21 1 im Kontaktbereich in einer Aussparung 221 in der Membran 22 zumindest teilweise versenkt ist. Der Vorderkörper 21 1 ist in der zweiten bevorzugten Ausführungsform im Schnitt in einer T-Form ausgebildet, wobei die Stirnseite 21 1 1 des Vorderkörpers 21 1 plattenförmig vorliegt. Der

Ultraschallwandler 21 hat dabei denselben Aufbau wie der Ultraschallwandler 1 1 der ersten bevorzugten Ausführungsform, wobei die Rückseite fehlt die Rückseite oder der

Rückabschnitt beziehungsweise denselben Querschnittsdurchmesser wie der Mittelteil 21 12 des Vorderkörpers 21 1 aufweist. Wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform weist die Stirnseite 21 1 1 oder Stirnabschnitt 21 1 1 des Vorderkörpers 21 1 eine Kreisform auf, wodurch die Stirnseite 21 1 1 des Vorderkörpers 21 1 bei dieser Ausführungsform ebenfalls die Form einer Scheibe einnimmt. Zwischen Stirnseite 21 1 1 und Mittelteil 21 12 des Vorderkörpers 21 1 ist dabei ein Absatz vorgesehen, so dass die T-Form des Vorderkörpers 21 1 zustande kommt. Die Aussparung 221 der Membran 22 entspricht dabei der Querschnittsform der Stirnseite 21 1 1 des Vorderkörpers 21 1. Der Resonanzkörper 21 1 , 213 ist bei dieser

Ausführungsform aus einem Vorderkörper 21 1 aus einem Metall und/oder einem Polymer und aus einem Rückkörper 212, ebenfalls aus Metall und/oder Polymer aufgebaut. Ferner zeigt Fig. 4 eine Umfeldsensiereinrichtung 3 gemäß einer dritten bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Schnittansicht in einem nicht aktivierten Zustand. Die Umfeldsensiereinrichtung 3 umfasst einen Ultraschallwandler 31 und eine Membran 32, wobei der Ultraschallwandler 31 aus einer Verbindung aus einem Vorderkörper 31 1 , einem Wandlerelement 312 und einem Rückkörper 313 besteht. Der Vorderkörper 31 1 ist mit einer der Membran 32 zugewandten Stirnseite 31 1 1 mit der Membran 32 gekoppelt. Die Membran 32 ist wie in den vorhergehenden Ausführungsformen in einem Kontaktbereich zwischen Stirnseite 31 1 1 und Membran 32 dünner ausgebildet als außerhalb des Kontaktbereichs, so dass der Vorderkörper 31 1 im Kontaktbereich in einer Aussparung 321 in der Membran 32 zumindest teilweise versenkt ist. Der Vorderkörper 31 1 ist in der dritten bevorzugten

Ausführungsform im Längsschnitt in einer Dreiecksform ausgebildet, wobei das Dreieck an seiner stirnseitigen, der Membran 32 zugewandten Spitze in die plattenförmige Stirnseite 31 1 1 übergeht, und wobei ein Absatz zwischen Plattenform und Dreiecksform ausgebildet ist. Ein Mittelteil 31 12 des Vorderkörpers 31 1 weist demnach eine sich zu der Stirnseite 31 1 1 hin verengende beziehungsweise verjüngende Form auf. Der Ultraschallwandler 31 hat dabei denselben Aufbau wie der Ultraschallwandler 31 der zweiten bevorzugten

Ausführungsform, wobei die Rückseite ebenfalls fehlt beziehungsweise denselben

Querschnittsdurchmesser wie der Mittelteil 31 12 an seinem dem Wandlerelement 312 zugewandten Ende aufweist. Wie bei den vorhergehenden bevorzugten Ausführungsformen weist die Stirnseite 31 1 1 oder Stirnbereich 31 1 1 des Vorderkörpers 31 1 eine Kreisform auf, wodurch die Stirnseite 31 1 1 des Vorderkörpers 31 1 bei dieser Ausführungsform die Form einer Scheibe einnimmt. Der Mittelteil 31 12 weist im Querschnitt ebenfalls eine Kreisform auf, wodurch sich eine kegelförmige Gestalt oder Kegelform des Mittelteils 31 12 ergibt. Die Aussparung 321 der Membran 32 entspricht wieder der Querschnittsform der Stirnseite 31 1 1 des Vorderkörpers 31 1. Der Resonanzkörper 31 1 , 313 ist bei dieser Ausführungsform aus einem Vorderkörper 31 1 aus einem Metall und/oder Polymer und aus einem Rückkörper 312 aus Metall und/oder Polymer aufgebaut.

In Fig. 5 ist eine Umfeldsensiereinrichtung 4 gemäß einer vierten bevorzugten

Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Schnittansicht in einem nicht aktivierten Zustand dargestellt. Die Umfeldsensiereinrichtung 4 umfasst einen Ultraschallwandler 41 und eine Membran 42, wobei der Ultraschallwandler 41 aus einer Verbindung aus einem Vorderkörper 41 1 , einem Wandlerelement 412 und einem Rückkörper 413 besteht. Der Vorderkörper 41 1 ist mit einer der Membran 42 zugewandten Stirnseite 41 1 1 mit der Membran 42 gekoppelt. Die Membran 42 ist wie in den vorhergehenden Ausführungsformen in einem Kontaktbereich zwischen Stirnseite 41 1 1 und Membran 42 dünner ausgebildet als außerhalb des

Kontaktbereichs, so dass der Vorderkörper 41 1 im Kontaktbereich in einer Aussparung 421 in der Membran 42 zumindest teilweise versenkt ist. Der Vorderkörper 41 1 ist in der vierten bevorzugten Ausführungsform im Schnitt in einer Doppel-T-Form ausgebildet, ähnlich zu der in Figuren 1 und 2 gezeigten bevorzugten ersten Ausführungsform, wobei die Stirnseite 41 1 1 des Vorderkörpers 41 1 ebenfalls plattenförmig vorliegt. Der Ultraschallwandler 41 hat dabei generell denselben Aufbau wie der Ultraschallwandler 1 1 der ersten bevorzugten

Ausführungsform, wobei der Durchmesser des Querschnitts der Stirnseite 41 1 1 größer als der Querschnitt eines Mittelteils 41 12 des Vorderkörpers 41 1 und in etwa gleich groß wie der Querschnitt einer Rückseite 41 13 des Vorderkörpers 41 ist, und wobei jeweils zwischen Stirnseite 41 1 1 und Mittelteil 41 12 sowie zwischen Mittelteil 41 12 und Rückseite 41 13 des Vorderkörpers 41 1 ein Absatz vorgesehen ist, so dass die Doppel-T-Form des Vorderkörpers 41 1 zustande kommt. Wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform weist die Stirnseite 41 1 1 oder Stirnbereich 41 1 1 des Vorderkörpers 41 1 eine Kreisform auf, wodurch die

Stirnseite 41 1 1 des Vorderkörpers 41 1 bei dieser Ausführungsform die Form einer Scheibe einnimmt. Die Aussparung 421 der Membran 42 entspricht dabei der Querschnittsform der Stirnseite 41 1 1 des Vorderkörpers 41 1. Der Resonanzkörper 41 1 , 413 ist bei dieser

Ausführungsform aus einem Vorderkörper 41 1 aus einem Metall und/oder einem Polymer und aus einem Rückkörper 412 aus einem Metall und/oder Polymermaterial aufgebaut. Ferner sind der Vorderkörper 41 1 , das Wandlerelement 412 und der Rückkörper 413 bei dieser Ausführungsform durch eine Schraube 414 auf Druck vorgespannt angeordnet, um eventuell auftretenden Zugspannungen, die zu Schädigungen des Wandlerelements 412 führen können, entgegenzuwirken, so dass der Ultraschallwandler 41 stärker beansprucht werden kann. Die Schraube 414 verläuft durch in dem Rückkörper 413 und dem Wandlerelement 412 vorgesehene Bohrungen und ist mit einem in dem Vorderkörper 41 1 eingebrachten Innengewinde verschraubt.

Schließlich ist in Fig. 6 eine Umfeldsensiereinrichtung 5 gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Schnittansicht in einem nicht aktivierten Zustand gezeigt. Die Umfeldsensiereinrichtung 5 umfasst einen Ultraschallwandler 51 und eine Membran 52, wobei der Ultraschallwandler 51 aus einer Verbindung aus einem Vorderkörper 51 1 , einem Wandlerelement 512 und einem Rückkörper 513 besteht. Der Vorderkörper 51 1 ist mit einer der Membran 52 zugewandten Stirnseite 51 1 1 mit der Membran 52 gekoppelt. Die Membran 52 ist wie in den vorhergehenden Ausführungsformen in einem Kontaktbereich zwischen Stirnseite 51 1 1 und Membran 52 dünner ausgebildet als außerhalb des

Kontaktbereichs, so dass der Vorderkörper 51 1 im Kontaktbereich in einer Aussparung 521 in der Membran 52 zumindest teilweise versenkt ist. Der Vorderkörper 51 1 ist in der fünften bevorzugten Ausführungsform im Schnitt in einer prinzipiellen Doppel-T-Form ausgebildet, wobei die Stirnseite 51 1 1 des Vorderkörpers 51 1 plattenförmig vorliegt. Der

Ultraschallwandler 51 hat dabei denselben Aufbau wie der Ultraschallwandler 1 1 der ersten bevorzugten Ausführungsform, wobei der Durchmesser des Querschnitts der Stirnseite 51 1 1 größer als der Querschnitt eines Mittelteils 51 12 des Vorderkörpers 51 1 und in etwa gleich groß wie der Querschnitt einer Rückseite 51 13 des Vorderkörpers 51 ist, und wobei jeweils zwischen Stirnseite 51 1 1 und Mittelteil 51 12 sowie zwischen Mittelteil 51 12 und Rückseite 51 13 des Vorderkörpers 51 1 ein Absatz vorgesehen ist, so dass eine Doppel-T-Form des Vorderkörpers 51 1 entsteht. Ferner sind bei dieser bevorzugten Ausführungsform zwischen der Stirnseite 51 1 1 und der Rückseite 51 13 des Vorderkörpers 51 1 , also an dem Mittelteil 51 12 Vorsprünge in Form von Rippen 51 14 beziehungsweise in Form einer hervorstehenden Rippenstruktur 51 14 vorgesehen. Die Rippenstruktur 51 14 ist durch einen

Dämpfungsmechanismus 6 innerhalb eines Dämpfungsmaterialbehälters 61 von einem Dämpfungsmaterial 62 so umschlossen, dass die Rippen 51 14 und damit der gesamte Vorderkörper 51 1 in dem Dämpfungsmaterial 62 schwingungsdämpfend gelagert ist. Der Dämpfungsmaterialbehälter 61 ist an der Membran 52 befestigt, beispielsweise durch Klebung, so dass die Aussparung 521 der Membran 52 zusammen mit dem

Ultraschallwandler 51 vollständig eingeschlossen ist. Wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform weist die Stirnseite 51 1 1 oder Stirnbereich 51 1 1 des Vorderkörpers 51 1 eine Kreisform auf, wodurch die Stirnseite 51 1 1 des Vorderkörpers 51 1 bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Form einer Scheibe einnimmt. Die Aussparung 521 der Membran 52 entspricht dabei der Querschnittsform der Stirnseite 51 1 1 des Vorderkörpers 51 1 . Der Resonanzkörper 51 1 , 513 ist bei dieser Ausführungsform aus einem Vorderkörper 51 1 aus einem Sintermetall mit zugemischten dampfungssteigernden Materialien und aus einem Rückkörper 512 aus einem Polymermaterial aufgebaut, um eine durch den

Dämpfungsmechanismus 6 bereitgestellte Dämpfungseigenschaft der

Umfeldsensiereinrichtung 5 noch zu verstärken.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche 1. Umfeldsensiereinrichtung (1 ; 2; 3; 4; 5) mit einem Ultraschallwandler (11 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51), der zumindest ein Wandlerelement (112; 212; 312; 412; 512) und zumindest einen Resonanzkörper (111 , 113; 211, 213; 311, 313; 411, 413; 511 , 513) aufweist, und einer Membran (12; 22; 32; 42; 52) zur Schallübertragung, wobei die Umfeldsensiereinrichtung (1 ; 2; 3; 4; 5) eingerichtet ist, Ultraschallsignale zu senden und/oder zu empfangen, wobei der Resonanzkörper (111, 113; 211, 213; 311, 313; 411, 413; 511 , 513) einen Vorderkörper (111; 211; 311; 411; 511) und einen Rückkörper (113; 213; 313; 413; 513) aufweist und an einer Stirnseite (1111 ; 2111 ; 3111 ; 4111 ; 5111 ) des Vorderkörpers (111 ; 211 ; 311 ; 411 ; 511 ) mit der Membran (12; 22; 32; 42; 52) gekoppelt ist, und wobei die mit der Membran (12; 22; 32; 42; 52) gekoppelte Stirnseite (1111 ; 2111 ; 3111 ; 4111 ; 5111 ) des Vorderkörpers (111; 211; 311; 411; 511) plattenförmig ausgebildet ist.

2. Umfeldsensiereinrichtung (1 ; 2; 3; 4; 5) nach Anspruch 1 , wobei der Resonanzkörper (111, 113; 211, 213; 311, 313; 411, 413; 511 , 513) zwischen seiner plattenförmigen

Stirnseite (1111; 2111; 3111; 4111; 5111) und dem Wandlerelement (112; 212; 312; 412; 512) zumindest teilweise eine Breitendimension aufweist, die geringer als die

Breitendimension der Stirnseite (1111 ; 2111 ; 3111 ; 4111 ; 5111 ) ist.

3. Umfeldsensiereinrichtung (1 ; 2; 3; 4; 5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der

Resonanzkörper (111 , 113; 211, 213; 311, 313; 411, 413; 511 , 513) einen T-förmigen Längsschnitt, einen Doppel-T-förmigen Längsschnitt oder einen Längsschnitt in Form eines

Dreiecks aufweist, das an seiner stirnseitigen Spitze in die Plattenform übergeht.

4. Umfeldsensiereinrichtung (1 ; 2; 3; 4; 5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Querschnitt der plattenförmigen Stirnseite (1111 ; 2111 ; 3111 ; 4111 ; 5111 ) des Vorderkörpers (111 ; 211 ; 311 ; 411 ; 511 ) einer geometrischen Form entspricht, die die

Richtcharakteristik des Ultraschallwandlers (11; 21; 31; 41; 51) beeinflusst, vorzugsweise eine Kreisform, eine Quadratform, eine Ellipsenform, eine Rechteckform, eine Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken, oder eine Kombination aus diesen.

5. Umfeldsensiereinrichtung (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Wandlerelement (412) und der Resonanzkörper (411,413) durch zumindest ein Spannelement (414) auf Druck vorgespannt angeordnet sind, vorzugsweise in der

Reihenfolge Rückkörper (1 13; 213; 313; 413; 513), Wandlerelement (1 12; 212; 312; 412; 512), Vorderkörper (1 1 1 ; 21 1 ; 31 1 ; 41 1 ; 51 1 ).

6. Umfeldsensiereinrichtung (4) nach Anspruch 5, wobei das Spannelement (414) eine Schraube (414) ist.

7. Umfeldsensiereinrichtung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Umfeldsensiereinrichtung (5) ferner einen Dämpfungsmechanismus (6) zum Dämpfen der Schwingung des Resonanzkörpers (51 1 , 513) aufweist.

8. Umfeldsensiereinrichtung (5) nach Anspruch 7, wobei der Dämpfungsmechanismus durch Vorsprünge an Vorderkörper (51 1 ) und/oder Rückkörper (513) ausgebildet ist, die in einem schwingungsdämpfenden Material (62) gelagert sind, vorzugsweise ein Material auf Silikonbasis.

9. Umfeldsensiereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Dämpfungsmechanismus dadurch umgesetzt ist, dass der Vorderkörper und/oder der Rückkörper des

Resonanzkörpers aus zumindest einem Verbundwerkstoff bestehen.

10. Kraftfahrzeug mit einem Stoßfänger, Seitenspiegel oder Türabschnitt und zumindest einer Umfeldsensiereinrichtung (1 ; 2; 3; 4; 5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Membran (12; 22; 32; 42; 52) der Umfeldsensiereinrichtung (1 ; 2; 3; 4; 5) durch eine Außenhaut (12; 22; 32; 42; 52) des Stoßfängers, des Seitenspiegels oder des

Türabschnitts ausgebildet ist und wobei der Ultraschallwandler (1 1 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ) versteckt hinter der Außenhaut angeordnet sind.