Ultraschallsensor und Herstellungsverfahren

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor mit einem Gehäuse, mit einer topfartig ausgebildeten Membrane, die einen Membranboden zum Senden und/oder Empfangen von Signalen aufweist und mit einem zwischen dem Gehäuse und der Membrane angeordneten Entkopplungsmedium.
Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass sich das Entkopplungsmedium über die Außenseite des Membranbodens erstreckt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor und ein Herstellungsverfahren für einen Ultraschallsensor.

[0002] Ultraschallsensoren finden insbesondere im Kraftfahrzeugbereich bei Parkhilfesystemen, Kollisionswarnsystemen, Abstandsmesssystemen und dergleichen Verwendung.

[0003] Bekannte Ultraschallsensoren umfassen ein Gehäuse, eine topfförmig ausgebildete Membrane, einen Membranboden zum Senden und/oder Empfangen von Signalen und ein zwischen dem Gehäuse und der Membrane angeordnetes Entkopplungsmedium. Derartige Ultraschallsensoren weisen den Nachteil auf, dass Feuchtigkeit in das Gehäuse des Sensors eindringen kann. Ferner ist problematisch die Lackierung des der Sendeund/oder Empfangsrichtung zugewandten Seite des Membranbodens, die in verbautem Zustand des Sensors, beispielsweise an einem Stoßfänger, sichtbar ist. Die Lackierung der Membrane, die regelmäßig aus Aluminium hergestellt ist, führt häufig zu geringen Farbabweichungen gegenüber dem in der Regel aus Kunststoff gefertigten Stoßfänger.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallsensor bereitzustellen, der den Nachteilen des Standes der Technik abhilft. Zum einen ist wünschenswert, dass ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Ultraschallsensor nicht stattfindet; zum anderen soll der Ultraschallsensor zur optischen Anpassung in das entsprechende Bauteil leicht und farbgenau lackierbar sein.

[0005] Diese Aufgabe wird mit einem Ultraschallsensor gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, dass sich das Entkopplungsmedium über die Außenseite des Membranbodens erstreckt und vorzugsweise den Membranboden vollständig abdeckt. Mit der Außenseite ist die der Sende- und/oder Empfangsrichtung zugewandte Seite des Membranbodens gemeint. Ein derartiger Ultraschallsensor hat den Vorteil, dass er im verbauten Zustand keinen Spalt zwischen der Membrane und dem Entkopplungsmedium aufweist. Folglich kann keine Flüssigkeit zwischen dem Entkopplungsmedium und der Membrane in den Sensor eindringen. Ferner ist vorteilhaft, dass das Entkopplungsmedium unproblematisch grundiert und/oder lackiert werden kann. Das Entkopplungsmedium, das in der Regel ein Kunststoff ist, weist zudem eine erhöhte Steinschlagfestigkeit auf, wodurch der empfindliche Membranboden geschützt wird. Außerdem weist das Entkopplungsmedium eine gute Oberflächengüte auf. Auch optisch hat das Vorsehen eines erfindungsgemäßen Ultraschallsensors Vorteile, da lediglich zwischen dem Gehäuse und dem Bauteil, in das der Sensor einzubauen ist, ein Übergang sichtbar ist. Zwischen dem Entkopplungsmedium und der Membrane ist kein Übergang sichtbar.

[0006] Außerdem vorteilhaft ist, wenn zusätzlich das Entkopplungsmedium die Mantelfläche der Membrane wenigstens weitgehend abdeckt.

[0007] Es hat sich gezeigt, dass durch die Abdeckung des Membranbodens durch das Entkopplungsmedium eine zusätzliche Entkopplung stattfindet, wodurch die Stärke des Entkopplungsmediums zwischen der Membrane und dem Gehäuse dünner als bei bekannten Sensoren ausgeführt werden kann. Hierdurch wird eine Materialeinsparung des Entkopplungsmediums erreicht.

[0008] Ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor lässt sich dadurch herstellen, dass das Entkopplungsmedium um die Membrane gespritzt oder gegossen ist. Ferner lässt sich ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor dadurch herstellen, dass das Entkopplungsmedium über die Membrane gestülpt, gezogen, gepresst und/oder geklebt wird. Die im verbauten Zustand sichtbare Stirnseite des Entkopplungsmediums kann hierbei lackierbar oder lackiert beziehungsweise grundierbar oder grundiert sein.

[0009] Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch einen Ultraschallsensor gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, dass der Membranboden und der dem Membranboden nahe gelegene Bereich des Entkopplungsmediums und/oder der Membrane von einem zusätzlichen, folienartigen Medium abgedeckt ist. Eine derartige Ausführungsform eignet sich insbesondere dann, wenn das Entkopplungsmedium schlecht lackierbar oder grundierbar ist. Das folienartige Medium deckt insbesondere den im verbauten Zustand des Sensors sichtbaren Bereich vollständig ab. Insbesondere wird der Übergang zwischen dem Entkopplungsmedium und der Membrane abgedeckt. Folglich kann keine Feuchtigkeit zwischen der Membrane und dem Entkopplungsmedium in den Sensor eindringen. Das folienartige Medium kann sich auch wenigstens abschnittsweise über den dem Membranboden zugewandten Abschnitt des Gehäuses erstrecken. Dann kann hohe Feuchtigkeit zwischen Entkopplungsmedium und Gehäuse in den Sensor eindringen. Das folienartige Medium weist außerdem vorteilhafterweise eine erhöhte Schlagfestigkeit auf, wodurch der Membranboden zusätzlich vor Steinschlag geschützt wird. Es ist nur ein optischer Übergang zwischen dem Bauteil, in das der Ultraschallsensor verbaut wird, und dem Sensor vorhanden.

[0010] Ein vorteilhafter Ultraschallsensor zeichnet sich dadurch aus, dass der Boden und die Stirnseite des Entkopplungsmediums wenigstens weitgehend in einer Ebene liegen, wobei wenigstens der Membranboden und die Stirnseite des Entkopplungsmediums von dem Medium abgedeckt sind.

[0011] Andererseits ist denkbar, dass das folienartige Medium wenigstens weitgehend die Mantelfläche des Entkopplungsmediums, gegebenenfalls auch die Mantelfläche der Membrane, und die Stirnfläche der Membrane abdeckt.

[0012] Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.

[0013] In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1

eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2

eine zweite Ausführungsform der Erfindung; und

Figur 3

eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

[0014] In den Figuren sind drei verschieden ausgebildete Ultraschallsensoren 10, 12, 14 im Längsschnitt dargestellt. Sämtliche Ultraschallsensoren weisen einen Gehäuseabschnitt 16, eine topfförmige Membrane 18 mit einem Membranboden 20 und eine auf der Innenseite des Membranbodens 20 angeordnete Pieozoscheibe 22 auf. Die Piezoscheibe ist über zwei Litzen 24 mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden, über die die Piezoscheibe 22 und die Membrane 18 in Schwingung versetzt werden können. Insbesondere der Membranboden 20 sendet dann in Richtung der Pfeile 26 Ultraschallsignale aus, beziehungsweise empfängt sie.

[0015] Die Ultraschallsensoren sind in ein Bauteil 28, das beispielsweise ein Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges sein kann, eingepasst.

[0016] Zwischen dem Gehäuse 16 und der Membrane 18 weisen die Sensoren jeweils ein Entkopplungsmedium 30, 32, 34 auf.

[0017] Das Entkopplungsmedium 30 gemäß Figur 1 ist im Längsschnitt topfförmig ausgebildet und füllt nicht nur den Raum zwischen der Membrane 18 und dem Gehäuse 16 aus, sondern erstreckt sich auch über die Außenseite des Membranbodens 20. Das Entkopplungsmedium deckt dabei den Membranboden 20 vollständig ab.

[0018] Das in der Figur 2 dargestellte Entkopplungsmedium 32 ist ringförmig ausgebildet und bedeckt lediglich einen Abschnitt der Mantelfläche der Membrane 18. Der Membranboden 20, der dem Membranboden nahe gelegene Bereich der Membrane 18 und die Mantelfläche des Entkopplungsmediums 32 sind hierbei von einem zusätzlichen, folienartigen Medium 36 abgedeckt. Dadurch, dass das Medium 36 den Membranboden 20 vollständig abdeckt, ist die Membrane 18, und insbesondere der empfindliche Membranboden 20, vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und vor Steinschlag sicher geschützt. Denkbar wäre auch, dass sich das Medium über den dem Membranboden 20 zugewandten Abschnitt 40 des Gehäuses erstreckt.

[0019] Das in der Figur 3 dargestellte Entkopplungsmedium 34 erstreckt sich über die gesamte Mantelfläche der Membrane 18. Der Membranboden 20 und die Stirnseite des Entkopplungsmediums 34 liegen hierbei in einer Ebene und werden von einem zusätzlichen, folienartigen Medium 38 vollständig abgedeckt. Auch hierdurch wird verhindert, dass Feuchtigkeit zwischen der Membrane 18 und dem Entkopplungsmedium 34 in den Sensor eindringen kann; außerdem wird die Membrane 18 vor Steinschlag geschützt.

[0020] Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren 10, 12, 14 wird das Entkopplungsmedium 30 beziehungsweise werden die folienartigen Medien 36, 38 um die Membrane gespritzt oder gegossen. Außerdem können sie über die Membrane gestülpt, gezogen und/oder gepresst sein.

[0021] Die erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren haben den Vorteil, dass ihre im verbauten Zustand sichtbare Oberfläche einheitlich ist. Diese Oberfläche ist außerdem vorteilhafterweise leicht grundierbar oder lackierbar. Sie bietet einen einheitlichen optischen Eindruck. Ferner wird insbesondere der empfindliche Membranboden durch die einheitliche, zusätzliche Oberfläche geschützt.

[0022] Ferner vorteilhaft ist, dass bei der Montage des Sensors an dem entsprechenden Bauteil sich das Entkopplungsmedium nicht umstülpen kann, da es sich entweder auch über die Stirnfläche, beziehungsweise den Membranboden der Membrane, erstreckt oder von einem zusätzlichen Medium abgedeckt ist.

Ansprüche

1. Ultraschallsensor (10) mit einem Gehäuse (16), mit einer topfartig ausgebildeten Membrane (18), die einen Membranboden (20) zum Senden und/oder Empfangen von Signalen aufweist, und mit einem zwischen dem Gehäuse (16) und der Membrane (18) angeordneten Entkopplungsmedium (30), dadurch gekennzeichnet, dass sich das Entkopplungsmedium (30) über die Außenseite des Membranbodens (20) erstreckt.

2. Ultraschallsensor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) den Membranboden (20) vollständig abdeckt.

3. Ultraschallsensor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (20) die Mantelfläche der Membrane (18) und den Membranboden (20) wenigstens weitgehend umhüllt.

4. Ultraschallsensor (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) um die Membrane (18) gespritzt oder gegossen ist.

5. Ultraschallsensor (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) über die Membrane (18) gestülpt, gezogen, gepresst und/oder geklebt ist.

6. Ultraschallsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) lackiert, grundiert oder lackierbar, grundierbar ist.

7. Ultraschallsensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Entkopplungsmediums (30) im Bereich des Membranbodens kleiner ist als im Bereich des Gehäuses.

8. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) über die Membrane (18) gestülpt, gezogen, gepresst und/oder geklebt wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungsmedium (30) um die Membrane (18) gespritzt oder gegossen wird.

10. Ultraschallsensor (12, 14) mit einem Gehäuse (16), mit einer topfartig ausgebildeten Membrane (18), die einen Membranboden (20) zum Senden und/oder Empfangen von Signalen aufweist, und mit einem zwischen dem Gehäuse (16) und der Membrane (18) angeordneten Entkopplungsmedium (32, 34), dadurch gekennzeichnet, dass der Membranboden (20) und der dem Membranboden (20) nahe gelegene Bereich des Entkopplungsmediums (32, 34) und/oder der Membrane (18) von einem zusätzlichen, folienartigen Medium (36, 38) abgedeckt ist.

11. Ultraschallsensor (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranboden (20) und die Stirnseite des Entkopplungsmediums (34) wenigstens weitgehend in einer Ebene liegen, wobei wenigstens der Membranboden (20) und die Stirnseite des Entkopplungsmediums (34) von dem Medium (38) abgedeckt sind.

12. Ultraschallsensor (14, 16) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) um die Membrane (20) gespritzt oder gegossen ist.

13. Ultraschallsensor (14, 16) nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) über die Membrane (20) gestülpt, gezogen, gepresst und/oder geklebt ist.

14. Ultraschallsensor (14, 16) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) lackiert, grundiert oder lackierbar, grundierbar ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (14, 16) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) über die Membrane (18) gestülpt, gezogen und/oder gepresst wird.

16. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors (14, 16) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (36, 38) um die Membrane (18) gespritzt oder gegossen wird.

Zeichnung