Die Erfindung betrifft eine Ultraschallsensoreinheit mit einer topfförmigen und wenigstens abschnittsweise schwingungsfähigen Membrane und mit einem die Membrane wenigstens abschnittsweise umgebenden Gehäuse. Derartige Ultraschallsensoreinheiten finden beispielsweise für Nahbereichserkennungssysteme von Kraftfahrzeugen Verwendung. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Ultraschallsensoreinheit.The invention relates to an ultrasonic sensor unit with aPot-shaped and at least in sections capable of vibratingMembrane and with a membrane at least in sectionssurrounding housing. Such ultrasonic sensor unitsfind for example for short range detection systems fromMotor vehicles use. The invention also relates toa method of making suchUltrasonic sensor unit.
Bekannte Ultraschallsensoreinheiten weisen eine Vielzahl von Bauteilen auf. Dazu zählen insbesondere die topfförmige Membrane, ein die Membrane wenigstens abschnittsweise umgebendes Gehäuse, Entkopplungsmedien zwischen der Membrane und dem Gehäuse, eine Sensorelektronik, ein Gehäuse zur Aufnahme der Sensorelektronik und einen Steckerabschnitt zur Aufnahme eines die Ultraschallsensoreinheit mit einem Steuergerät verbindenden Steckers.Known ultrasonic sensor units have a large number ofComponents. These include in particular the pot-shaped oneMembrane, the membrane at least in sectionssurrounding housing, decoupling media between the membraneand the housing, a sensor electronics, a housing forRecording the sensor electronics and a connector section forRecording of the ultrasonic sensor unit with aControl unit connecting plug.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschallsensoreinheit bereitzustellen, die in ihrem Aufbau vereinfacht wird, weniger Einzelteile aufweist und dennoch funktionssicher arbeitet.The present invention has for its object aProvide ultrasonic sensor unit, which in its constructionis simplified, has fewer parts and stillworks reliably.
Diese Aufgabe wird bei einer Ultraschallsensoreinheit der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Membrane und das Gehäuse als einteiliges, aus dem gleichen, insbesondere metallischen Material hergestelltes Membrane-Gehäuse-Teil ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass eine erhebliche Bauteilreduzierung erreicht wird. Anstelle von der topfförmigen Membrane und dem Gehäuses ist lediglich ein Bauteil, nämlich das Membrane-Gehäuse-Teil bereitzustellen. Ferner entfallen gemäß dem Stand der Technik vorgesehene Entkopplungsmedien zwischen der Membrane und dem Gehäuse. Gegenüber dem bekannten Stand der Technik wird anstelle von verschiedenen Materialien für die Membrane, das Entkopplungsmedium und das Gehäuse lediglich ein Material verwendet. Außerdem entfallen eine Reihe von Fertigungs- und Arbeitsschritten. Ferner liegen keine sich zu Kettentoleranzen addierenden Einzeltoleranzen vor. Die Gesamtgenauigkeit und einhaltbare Gesamttoleranz der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoreinheit wird erheblich erhöht. Aufgrund der Verwendung eines einteiligen Membrane-Gehäuse-Teils entfallen außerdem Dichtmittel, die gemäß dem Stand der Technik die Membrane gegenüber dem Gehäuse abdichten.This task is performed in an ultrasonic sensor unitsolved in accordance with the invention,that the membrane and the housing as a single piece, from whichsame, especially made of metallic materialMembrane housing part are formed. This has the advantagethat a significant reduction in components is achieved.Instead of the cup-shaped membrane and the housingonly one component, namely the membrane housing partprovide. Furthermore, according to the prior art, are omittedprovided decoupling media between the membrane and theCasing. Compared to the known prior artinstead of different materials for the membrane, thatDecoupling medium and the housing are only one materialused. In addition, a number of manufacturing andSteps. Furthermore, there are no chain tolerancesadding individual tolerances. The overall accuracy andmaintainable overall tolerance of the inventionUltrasonic sensor unit is increased significantly. Due to theThe use of a one-piece membrane housing part is not requiredalso sealants that according to the prior artSeal the membrane against the housing.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ultraschallsensoreinheit eine Sensorelektronik, wobei die Sensorelektronik innerhalb des Membrane-Gehäuse-Teils angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass kein Extragehäuse für die Sensorelektronik vorzusehen ist. Durch Anordnen der Sensorelektronik innerhalb des Membrane-Gehäuse-Teils werden ebenfalls zusätzliche Bauteile eingespart. Ferner entfallen. Fügemittel, die gemäß dem Stand der Technik das Gehäuse der Sensorelektronik mit dem Gehäuse der Membrane dichtend verbinden.In an advantageous embodiment of the invention comprisesthe ultrasonic sensor unit is sensor electronics, theSensor electronics inside the membrane housing partis arranged. This has the advantage that there is no extra housingmust be provided for the sensor electronics. By arranging theSensor electronics inside the membrane housing partadditional components also saved. Furthermore omitted.Joining agents that according to the prior art, the housing ofSensor electronics with the housing of the membrane sealingconnect.
Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß die Sensorelektronik in dem Membrane-Gehäuse-Teil auf einer Sensorplatine angeordnet. Diese Sensorplatine kann als separat handhabbare Baugruppe vormontiert und bei der Endmontage in dem Membrane-Gehäuse-Teil fixiert werden.According to the invention, the sensor electronics are advantageously inthe membrane housing part arranged on a sensor board.This sensor board can be used as a separately manageable assemblypre-assembled and in the final assembly in the membrane housingPart to be fixed.
Bevorzugterweise ist das Membrane-Gehäuse-Teil aus einer Metalllegierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung. Eine derartige Legierung weist zum einen die erforderliche Schwingfähigkeit der Membrane auf. Zum anderen lässt sie sich problemlos und kostengünstig bearbeiten.The membrane housing part is preferably made of oneMetal alloy, especially an aluminum alloy. AAlloy of this type has the required propertiesOscillation ability of the membrane. On the other hand, it can beedit easily and inexpensively.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Außenseite und insbesondere die Mantelfläche des Membrane-Gehäuse-Teils Befestigungsmittel zur Anordnung an ein Bauteil, beispielsweise an einen Stoßfänger eines Fahrzeuges, aufweist. Die Befestigungsmittel können beispielsweise direkt an das Membrane-Gehäuse-Teil angeformt sein. Damit lässt sich eine positionsgenaue und exakte Anordnung der Ultraschallsensoreinheit an ein vorgegebenes Bauteil realisieren. Kettentoleranzen infolge von mehreren, miteinander zu fügenden Bauteilen bei der Anordnung der Ultraschallsensoreinheit entfallen.A further development of the invention provides that theOutside and in particular the outer surface of the membranePart of the housing fastener for arrangement on a component,for example on a bumper of a vehicle.The fasteners can, for example, directly to theMembrane housing part to be molded. With that one canprecise and exact arrangement of theUltrasonic sensor unit to a given componentrealize. Chain tolerances due to multiple,components to be joined together in the arrangement of theUltrasonic sensor unit is not required.
Erfindungsgemäß ist ferner denkbar, dass die Außenseite und insbesondere die dem schwingungsfähigen Abschnitt der Membrane abgewandte Seite des Membrane-Gehäuse-Teils Kommunikations- und/oder Verbindungsmittel zur Verbindung eines Steckerabschnitts aufweist. Vorteilhafterweise können die Verbindungsmittel direkt an das Membrane-Gehäuse-Teil angeformt sein. Über die Kommunikations- und/oder Verbindungsmittel sowie den Steckerabschnitt ist die Ultraschallsensoreinheit lösbar, beispielsweise über einen Kabelsatz oder ein Bussystem, mit einem zentralen Steuergerät verbindbar.According to the invention it is also conceivable that the outside andespecially the vibratable section of the membraneopposite side of the diaphragm housing part communicationand / or connecting means for connecting aHas plug section. Advantageously, theLanyard directly to the membrane housing partbe molded on. Via the communication and / orLanyard and the connector section is theDetachable ultrasonic sensor unit, for example via aCable set or a bus system, with a central control unitconnectable.
Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensoreinheit gelöst, wobei das aus einer Metalllegierung bestehende Membrane-Gehäuse-Teil durch einen kombinierten Tiefziehprozess mit ggf. daran anschließender spanender Bearbeitung hergestellt ist. Dabei kommt insbesondere ein Drehen oder Fräsen in Betracht. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es schnell, einfach und kostengünstig auch in großer Stückzahl durchgeführt werden kann.The task mentioned at the outset is also supported by aProcess for the preparation of an inventiveUltrasonic sensor unit solved, the oneMetal alloy consisting of a diaphragm housing partcombined deep-drawing process with subsequent, if necessarymachining is produced. Here comesespecially turning or milling. TheThe method according to the invention has the advantage that it is quick,simple and inexpensive even in large quantitiescan be carried out.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.Further advantageous refinements and details ofInvention can be found in the following description in whichthe invention with reference to that shown in the drawingEmbodiment is described and explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Ultraschallsensoreinheit im Längsschnitt gemäß dem bekannten Stand der Technik;FIG. 1shows an ultrasonic sensor unit in longitudinal section according to the prior art;
Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensoreinheit im Längsschnitt; undFig. 2 shows a first embodiment of an ultrasonic sensor unit according to the invention in longitudinal section; and
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensoreinheit im Längsschnitt.Fig. 3 shows a second embodiment of an ultrasonic sensor unit according to the invention in longitudinal section.
In derFig. 1 ist eine bekannte Ultraschallsensoreinheit1 dargestellt. Die Ultraschallsensoreinheit1 umfasst ein Membrangehäuses3 aus Kunststoff und eine topfförmig ausgebildete Membrane5 aus einer Aluminiumlegierung, wobei zwischen dem Membrangehäuses3 und der Membrane5 ein gummiartiges, ringförmiges Entkopplungsmedium7 vorhanden ist.A known ultrasonic sensor unit1 is shown inFIG. 1. The ultrasonic sensor unit1 comprises a membrane housing3 made of plastic and a cup-shaped membrane5 made of an aluminum alloy, a rubber-like, annular decoupling medium7 being present between the membrane housing3 and the membrane5 .
Die Membrane5 besteht aus einem Membranboden9, der von einer Membranwandung11 umfasst wird. Auf der Innenseite des Membranbodens9 ist eine Piezo-Keramik-Scheibe13 angeordnet. Über eine elektrische Leitung15, die an der Piezo-Keramik-Scheibe13 endet und eine weitere elektrische Leitung17, die seitlich an der Innenseite der Membrane5 verstemmt ist, kann die Piezo-Keramik-Scheibe13 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden.The membrane5 consists of a membrane base9 , which is surrounded by a membrane wall11 . A piezo-ceramic disk13 is arranged on the inside of the membrane base9 . Via an electrical line15, which ends and the piezo-ceramic disc13, a further electric line17, which is caulked to the inside of the membrane5 side, the piezo-ceramic disc13 can be charged with an electric voltage.
Des Weiteren ist die Membrane5 mit einem mechanischen Dämpfstoff19 aufgefüllt. In dem Bereich, in dem die elektrische Leitung15 zu der Piezo-Keramik-Scheibe13 verläuft, weist der Dämpfstoff19 einen Ausschnitt21 auf. Zur Positionierung des Dämpfstoffes19 ist im inneren, oberen Bereich der Membrane5 ein Gummiteil23 vorgesehen.Furthermore, the membrane5 is filled with a mechanical damping material19 . In the area in which the electrical line15 runs to the piezo-ceramic disk13 , the damping substance19 has a cutout21 . To position the damping material19 , a rubber part23 is provided in the inner, upper area of the membrane5 .
Zum Abdichten der nach oben offenen Membrane5 ist eine Silikonvergussmasse25 vorgesehen. Ferner deckt ein Gehäusedeckel27 das nach oben offene Membrangehäuses3 ab. Das Membrangehäuses3 ist über Befestigungsmittel29 in Form von Aussparungen an einem Elektronikgehäuse31 aus Kunststoff angeordnet, in dem eine Sensorelektronik35 untergebracht ist.A silicone casting compound25 is provided to seal the membrane5, which is open at the top. Furthermore, a housing cover27 covers the diaphragm housing3, which is open at the top. The membrane housing3 is arranged via fastening means29 in the form of cutouts on an electronics housing31 made of plastic, in which a sensor electronics35 is accommodated.
Das Elektronikgehäuse31 weist Rastnasen37 auf, die in die Aussparungen29 des Membrangehäuses3 eingreifen.The electronics housing31 has latching lugs37 which engage in the cutouts29 in the membrane housing3 .
In denFig. 2 und 3, die zwei verschiedene, erfindungsgemäße Ultraschallsensoreinheiten41 und61 zeigen, sind derFig. 1 entsprechende Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.InFIGS. 2 and 3, the two different inventive ultrasonic sensor units41 and61 show, similar toFigure 1 components by corresponding referencenumerals. Provided.
Die Ultraschallsensoreinheit41 gemäßFig. 2 unterscheidet sich von der Ultraschallsensoreinheit1 gemäßFig. 1 dadurch, dass die Membrane und das Gehäuse der Membrane als einteiliges, aus dem gleichen Material hergestelltes Membrane-Gehäuse-Teil43 ausgebildet ist. Das Membrane-Gehäuse-Teil43 umfasst einen Membranbodenabschnitt49 und einen Membranwandungsabschnitt51. Das Membrane-Gehäuse-Teil43 ist aus einer Metalllegierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung. Innerhalb des Elektronikgehäuses31 sind die Bauteile der Sensorelektronik35 auf einer Sensorplatine angeordnet 45. Die Herstellung des Membrane-Gehäuse-Teils41 erfolgt durch einen kombinierten Tiefziehprozess und einer daran anschließenden spanenden Bearbeitung.The ultrasound sensor unit41 according toFIG. 2 differs from the ultrasound sensor unit1 according toFIG. 1 in that the membrane and the housing of the membrane are designed as a one-piece membrane housing part43 made of the same material. The membrane housing part43 comprises a membrane bottom section49 and a membrane wall section51 . The membrane housing part43 is made of a metal alloy, in particular an aluminum alloy. The components of the sensor electronics35 are arranged 45 on a sensor board within the electronics housing31. The membrane housing part41 is produced by a combined deep-drawing process and a subsequent machining operation.
Die erfindungsgemäße Ultraschallsensoreinheit61 gemäßFig. 3 unterscheidet sich von der Ultraschallsensoreinheit41 gemäßFig. 2 dadurch, dass ein Membrane-Gehäuse-Teil63 Verwendung findet, dass derart ausgebildet ist, dass die Sensorplatine45 und die Sensorelektronik35 innerhalb des Membrane-Gehäuse-Teils63 angeordnet ist. Ein extra Elektronikgehäuse31 entfällt bei der Ultraschallsensoreinheit61. Damit wird eine weitere Bauteilreduzierung erreicht. Ferner entfallen Befestigungsmittel29 bzw. Rastnasen37 zur Verbindung des Elektronikgehäuses31 mit dem Membrane-Gehäuse-Teil43 gemäßFig. 2. Das Membrane-Gehäuse-Teil63 umfasst folglich einen Membranbodenabschnitt69, einen Membranwandungsabschnitt71 und einen Elektronikgehäuseabschnitt73. Das Membrane-Gehäuse-Teil63 ist entsprechend dem Membrane-Gehäuse-Teil43 als einteiliges, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung hergestelltes, Bauteil ausgebildet.The ultrasonic sensor unit61 according to the invention according toFIG. 3 differs from the ultrasonic sensor unit41 according toFIG. 2 in that a membrane housing part63 is used, that it is designed such that the sensor board45 and the sensor electronics35 inside the membrane housing Part63 is arranged. An extra electronicshousing 31 is not required for the ultrasonic sensor unit61 . This leads to a further reduction in the number of components. Furthermore, fastening means29 or latching lugs37 for connecting the electronics housing31 to the membrane housing part43 according toFIG. 2 are omitted. The membrane housing part63 consequently comprises a membrane bottom section69 , a membrane wall section71 and an electronics housing section73 . The membrane housing part63 is designed in accordance with the membrane housing part43 as a one-piece component, in particular made of an aluminum alloy.
An dem Membrane-Gehäuse-Teil43 und/oder63 können nicht dargestellte Befestigungsmittel zur Anordnung der Ultraschallsensoreinheit41 bzw.61 an beispielsweise einen Stoßfänger eines Fahrzeuges direkt angeformt sein. Ferner können insbesondere in dem dem Membranboden49 bzw.69 abgewandten Abschnitt des Membrane-Gehäuse-Teils43 bzw.63 nicht dargestellte Kommunikations- und/oder Verbindungsmittel zur Verbindung der entsprechenden Ultraschallsensoreinheit41 bzw.61 mit einem Steckerabschnitt vorgesehen sein.Fastening means (not shown) for arranging the ultrasonic sensor unit41 or61 on, for example, a bumper of a vehicle can be formed directly on the membrane housing part43 and / or63 . Furthermore, communication and / or connecting means (not shown) for connecting the corresponding ultrasonic sensor unit41 or61 to a plug section can be provided, in particular in the section of the membrane housing part43 or63 facing away from the membrane bottom49 or69 .
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and theFeatures shown can be drawn individually as wellalso in any combination with each otherbe essential to the invention.
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