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Dokumentenidentifikation DE102007016068A1 18.10.2007
Titel Ultraschallsensor
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Kawashima, Yasuhiro, Kariya, Aichi, JP;
Kani, Hiroyuki, Kariya, Aichi, JP
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 03.04.2007
DE-Aktenzeichen 102007016068
Offenlegungstag 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse H04R 17/00(2006.01)A, F, I, 20070509, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01S 7/521(2006.01)A, L, I, 20070509, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Ultraschallsensor (100) weist ein Zwischenverbindungselement (21) für eine elektrische Verbindung zwischen einem Ultraschallwandler (10) und einer Platine (20) auf. Es wird verhindert, dass ein Anschlussstift (15) des Wandlers (10), der von dem Zwischenverbindungselement (21) gehalten ist, beschädigt wird, wenn eine übermäßige Druckkraft auf den Wandler (10) den Wandler in einen Behälter (30) drückt, da eine Deformation des Verbindungselementes (21) die Kraft abbaut, ohne die Verbindung zwischen dem Wandler (10) und der Platine (20) zu beschädigen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Ultraschallsensor für die Verwendung in einem Fahrzeug.

In den letzten Jahren wurde ein Ultraschallsensor zum Erfassen von Objekten weit verbreitet verwendet, und der Ultraschallsensor mit einem Ultraschallwandler wurde z.B. in der japanischen Patentschrift JP 2004-159351 A vorgeschlagen. Der in der obigen Quelle offenbarte Sensor beinhaltet einen Ultraschallwandler mit einem piezoelektrischen Element, das auf einen Boden eines zylindrischen Gehäuses des Wandlers geklebt ist, sowie einen Behälter zum Unterbringen des Wandlers, der von einer davon gebildeten Öffnung eingesetzt ist. Das piezoelektrische Element ist elektrisch mit einer Leiterplatte in dem Behälter durch eine Leitung verbunden.

Die Leitung zum Verbinden des piezoelektrischen Elementes mit der Platine wird ersetzt durch einen Anschlussstift, hauptsächlich aufgrund eines zunehmenden Verlangens nach der Verbesserung der Herstellbarkeit. Daher wird ein alternativer Aufbau für das elektrische Anschließen des piezoelektrischen Elementes an die Platine durch Verwenden eines Anschlussstiftes mit einer auf dem Boden des Gehäuses angeordneten isolierenden Basis, wobei der Anschlussstift dadurch durchstößt, z.B. in den japanischen Patentdruckschriften JP 08-130795 A und JP 11-087491 A vorgeschlagen.

Der Ultraschallwandler wird herkömmlich angeordnet, an einem Behälter mit einem darauf geklebten schwingungsdämpfenden Material zum Verhindern, dass die Schwingung auf das Gehäuse übertragen wird, wenn die Ultraschallwelle von dem Wandler erzeugt wird. So sind eine äußere Oberfläche des Wandlers und ein Boden davon mit einem schwingungsdämpfenden Dämmstoff bedeckt, zum Verhindern, dass die Schwingung zu einer Öffnung des Gehäuses übertragen wird.

Jedoch kann die Elastizität des Dämmstoffes zu einer Deformation des Dämmstoffes führen und dadurch einen Bruch des Anschlussstiftes bewirken, aufgrund z.B. einer Versetzung des Wandlers in einer Einführrichtung in das Gehäuse durch eine Druckkraft von außen. Das bedeutet, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlussstift und der Platine unterbrochen wird aufgrund der Druckkraft zum Verbiegen des Anschlussstiftes in der Einführrichtung zum Bewirken einer Reaktionskraft an einem gelöteten Abschnitt des Anschlussstiftes.

Insbesondere wenn ein zusätzliches Schaumelement unter der Basis des Gehäuses angeordnet ist, bewirkt die Druckkraft auf den Wandler eine größere Versetzung des Wandlers, und das oben beschriebene Problem kann ausgeprägter sein.

Angesichts der obigen und anderer Probleme stellt die vorliegende Erfindung einen Ultraschallsensor bereit, der eine ungewollte Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen einem piezoelektrischen Element und einer Platine verhindert, wenn bei dem Sensor ein Ultraschallwandler in einen Behälter geschoben wird.

Der Ultraschallsensor der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Ultraschallsensor in einem Gehäuse mit einem Boden und einem Zylinderkörper, ein elastisches Zylinderelement, das eine äußere Umfangsfläche sowie eine Anschlussstift-Herausziehfläche (bzw. Führungsfläche für das Herausziehen) des Wandlers bedeckt, einen hohlen Behälter mit einer Öffnung, durch welche der Wandler darein eingeführt wird, einen Verbindungsstift, der freiliegend in einem Hohlraum in dem Behälter angeordnet ist, sowie eine Platine, die in dem Hohlraum des Behälters elektrisch mit dem piezoelektrischen Element verbunden angeordnet ist. Bei dem obigen Aufbau weist der Boden des Gehäuses ein an einer inneren Oberfläche angeordnetes piezoelektrisches Element auf, und das piezoelektrische Element besitzt einen elektrisch mit dem Element verbundenen Anschlussstift, wobei ein Ende aus dem Gehäuse hervorsteht. Weiter durchstößt der Anschlussstift eine Basis, die an dem Gehäuse angeordnet ist. Zusätzlich hält der Behälter den Wandler mit dem daran angeordnetem elastischen Element in der Öffnung.

Weiter ist ein freiliegender Abschnitt des Verbindungsstiftes elektrisch mit dem Anschlussstift in dem Hohlraum in dem Behälter verbunden, und der Verbindungsstift verbiegt sich in einer Einführrichtung, wenn der Anschlussstift in der Einführrichtung des Wandlers in die Öffnung gepresst wird.

Außerdem wird der elektrisch verbundene Zustand der Platine mit dem piezoelektrischen Element erzielt durch ein elektrisches Verbinden der Platine mit dem Verbindungsstift und dem Anschlussstift.

Bei dem obigen Aufbau ermöglicht der mit der Platine indirekt durch den Verbindungsstift verbundene Anschlussstift, dass eine externe Kraft zum Drücken des Wandlers in den Behälter in einer Deformation des Verbindungsstiftes abgebaut wird. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass die elektrische Verbindung zwischen dem piezoelektrischen Element und der Platine beschädigt wird.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, die mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gemacht wird, von denen:

1A eine Querschnittsansicht eines Ultraschallwandlers in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;

1B eine Untersicht eines Gehäuses des Ultraschallwandlers mit einem piezoelektrischen Element in der ersten Ausführungsform zeigt;

1C eine Untersicht eines Ultraschallwandlers in der ersten Ausführungsform zeigt;

1D eine Seitenansicht eines Ultraschallwandlers in der ersten Ausführungsform zeigt;

2A eine Querschnittsansicht eines Ultraschallsensors in der ersten Ausführungsform zeigt;

2B eine Unteransicht eines Gehäuses des Ultraschallsensors in der ersten Ausführungsform zeigt;

3A eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ultraschallwandlers in der ersten Ausführungsform zeigt;

3B eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung des Ultraschallwandlers in der ersten Ausführungsform zeigt;

4A eine Untersicht eines elastischen Zylinderkörpers in der ersten Ausführungsform zeigt; und

4B eine Seitenansicht des elastischen Zylinderkörpers in der ersten Ausführungsform zeigt.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden. Gleiche Teile besitzen bei den Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen.

(Erste Ausführungsform)

Der Ultraschallsensor in einer ersten Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben.

Der Ultraschallsensor in der vorliegenden Ausführungsform wird z.B. verwendet als ein Hecksonar oder ein Ecksonar, wenn er an einer Stoßstange eines Fahrzeuges angeordnet ist.

1A bis 1D zeigen Darstellungen eines Ultraschallwandlers 10 bei einem Ultraschallsensor 100 in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. So ist 1A eine Querschnittsansicht, ist 1B eine Untersicht eines Gehäuses 11, ist 1C eine Untersicht und ist 1D eine Seitenansicht des Wandlers 10. Die Querschnittsansicht in 1A ist entlang der Linie IA-IA in 1C gesehen. 1B zeigt in einer Darstellung, dass das Gehäuse 11 ein darin angeordnetes piezoelektrisches Element 12 besitzt.

Der Ultraschallwandler 10 beinhaltet das Gehäuse 11 mit einem Boden in einer zylindrischen Form, das piezoelektrische Element 12, die in einer Öffnung des Gehäuses 11 mit einem Abstandshalter 13 angeordnete Basis 14 sowie einen Anschlussstift 15 mit einer elektrischen Verbindung mit dem piezoelektrischen Element 12 an einem Ende. Das andere Ende des Anschlussstiftes 15 durchstößt die Basis 14 derart, dass es sich zu einer Außenseite des Gehäuses 11 erstreckt.

Das Gehäuse 11 ist aus einem leitfähigen Material gemacht (einem Metall oder einem Isolationsmaterial mit einer darauf ausgebildeten metallischen Beschichtung). Das Gehäuse besitzt einen darin ausgebildeten Innenraum 16. Ein Boden 11a des Gehäuses 11 weist das piezoelektrische Element 12 auf eine innere Oberfläche aufgeklebt auf. Eine äußere Oberfläche des Bodens 11a ist eine Vibrationsfläche 11b. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das leitfähige Material ein Aluminium, und die Vibrationsfläche 11b ist von einer runden Form. Eine Oberseite des Innenraums 16 weist eine rechteckige Form mit jeweils unterschiedlicher Länge und Breite auf (die Ecken der rechteckigen Form sind abgerundet), wie in 1B gezeigt ist. Die Form des Innenraums 16 legt die Richtwirkung des Wandlers 10, d.h. jeweils verschiedene Richtwirkungen in einer horizontalen und in einer vertikalen Richtung, fest. In diesem Fall ist die Richtwirkung des Wandlers 10 breit in der horizontalen Richtung und schmal in der vertikalen Richtung.

Das piezoelektrische Element 12 beinhaltet ein piezokeramisches Element (z.B. Bleizirkonat-Titanat) mit Elektroden auf beiden Oberflächen auf einer Vorder- und Rückseite (nicht gezeigt in der Figur), und eine der Elektroden auf der Oberfläche ist an dem Boden 11a des Gehäuses 11 befestigt durch Verwenden von z.B. einem leitfähigen Haftmittel. Eine von den Elektroden ist mit einem Anschlussstift eines Paares von Anschlussstiften 15 durch Verwenden eines Anschlussdrahtes 17a elektrisch verbunden, und die andere Elektrode ist auf den Boden des Gehäuses 11 mit dem leitfähigen Haftmittel aufgeklebt, um mit dem anderen Anschlussstift des Paares von Anschlussstiften 15 verbunden zu sein, nachdem er mit einem Anschlussdraht 17b verbunden wurde, durch das Gehäuse 11, das aus einem leitfähigem Material gemacht ist. Der Innenraum 16 des Gehäuses 11 ist mit einem Filz und einem Silikon gefüllt, von der Seite des piezoelektrischen Elementes 12 eingefüllt von einem Loch (in der Figur nicht gezeigt), das an dem Abstandshalter 13 und der Basis 14 angeordnet ist, zum Einschränken einer unnötigen Schwingung, welche von der Vibrationsfläche zu den Anschlussstiften 15 übertragen ist.

Der zwischen einer Öffnung des Gehäuses 11 und der Basis 14 angeordnete Abstandshalter 13 ist ein elastischer Körper zum Einschränken der Übertragung unnötiger Schwingung eines Zylinders 11c des Gehäuses 11, die durch die Schwingung des Bodens 11a des Gehäuses verursacht ist, auf die Basis, welche die Anschlussstifte 15 hält. Der Abstandshalter 13 ist z.B. aus einem Silikongummi gemacht. Der bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Abstandshalter 13 kann weggelassen werden.

Die Basis 14 ist aus einem Isoliermaterial gemacht, zum Aufweisen der dadurch durchgestoßen angeordneten Anschlussstifte 15, und ist um eine äußere Oberfläche auf einer Öffnungsseite des Gehäuses 11 angeordnet, wobei der Abstandshalter 13 dazwischen angeordnet ist. Das Isoliermaterial der vorliegenden Offenbarung ist z.B. ein synthetisches Material, wie z.B. ein ABS-Harz. Abschnitte der Anschlussstifte 15 werden durch Anwenden einer Umspritzgießtechnik in die Basis 14 eingebracht. In der Basis 14 erstreckt sich ein Schutzabschnitt 18 entlang einer Längsrichtung der Anschlussstifte 15 zum Schützen der Stifte 15. Der Schutzabschnitt 18 schützt einen vorbestimmten Abschnitt der Anschlussstifte 15, die sich nach außen von dem Gehäuse 11 erstrecken. Ein einzelner Körper des Schutzabschnittes 18 bedeckt ein Paar der Anschlussstifte 15.

Weiter ist in der Basis 14 eine erste Markierung 14a vorstehend in einer Vorsprungsrichtung der Anschlussstifte 15 ausgebildet. Ein vorderes Ende der ersten Markierung 14a steht, wie in 1C und 1D gezeigt, von der äußeren Oberfläche der Basis 14 in einer radialen Auswärtsrichtung teilweise hervor.

Die Anschlussstifte 15 sind z.B. hauptsächlich aus Kupfer gemacht und besitzen im Durchmesser eine Dicke von 0,5 mm. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Schutzabschnitt 18 und die Anschlussstifte 15 von einer Mitte des Wandlers 10 (d.h. des Gehäuses 11) versetzt angeordnet, aufgrund der Ausgestaltung der jeweiligen verschiedenen Richtwirkungen des Wandlers 10 in der horizontalen und in der vertikalen Richtung.

Der Schutzabschnitt 18 kann von der Basis 14 getrennt sein und kann an die Basis 14 durch z.B. Verwenden eines Haftmittels angebracht sein. Weiter kann jeder der Anschlussstifte 15 separat ummantelt und geschützt sein. Die Stifte 15 können an eine vorbestimmte Position der Basis 14 und des Schutzabschnittes 18 durch Verwenden eines Haftmittels anstelle des Verwendens der Umspritzgießtechnik angebracht sein.

Der Ultraschallwandler 10 enthält einen elastischen Schaumkörper 11 auf der Basis 14 als Schwingungsdämpfer. Der elastische Schaumkörper 11 der vorliegenden Offenbarung ist z.B. ein Silikonschaum. Der Anschlussstift 15 durchstößt den elastischen Schaumkörper 19. Der elastische Schaumkörper 19 kann weggelassen werden. Das Gehäuse 11, der Abstandshalter 13, die Basis 14 und der Silikonschaum 19 sind aneinander befestigt durch Verwenden eines Haftmittels (z.B. ein Silikonkleber) zum Bilden des Wandlers 10.

Die 2A und 2B zeigen Darstellungen des Ultraschallsensors 100 in 1A in der vorliegenden Ausführungsform. So zeigt 2A eine Querschnittsansicht und 2B zeigt eine Untersicht eines Behälters 30 zum Unterbringen einer Platine 20 des Sensors 100 von einer Rückseite des Behälters 30 aus. In 2A sind elektrische Komponenten auf der Platine 20 zum Zwecke der Darstellung weggelassen.

Der Ultraschallsensor 100 beinhaltet den Ultraschallwandler 10 und die Platine 20 zum Anlegen von Spannung an den Wandler 10 zum Erzeugen der Ultraschallwelle und für das Verarbeiten der durch eine umgekehrte Wirkung des Wandlers 10 induzierten Spannung. Der Wandler 10 und die Platine 20 sind in dem Behälter 30 angeordnet, der aus Kunstharz gemacht ist.

Der Behälter 30 besitzt einen Führungsabschnitt 31 zum Anordnen der Stifte 15 und des Schutzabschnittes 18 relativ zu einem Verbindungsabschnitt der Platine 20. Der Führungsabschnitt 31 ist als ein Abschnitt des Behälters 30 ausgebildet.

Der Führungsabschnitt 31 ist als eine Trennung zum Trennen des Raumes in dem Behälter 30 in einen Raum für den Wandler 10 und einen Raum für die Platine 20 ausgebildet. Der Führungsabschnitt 31 weist ein Positionierloch 31a zum Einführen des Schutzabschnittes 18 darin auf. Das Loch 31a besitzt die gleiche Form wie eine äußere Form des Schutzabschnittes 18 (z.B. eine ovale Form bei der vorliegenden Ausführungsform) und besitzt die gleiche oder eine etwas größere Größe als der Schutzabschnitt 18. Durch Einführen des Schutzabschnittes 18 zusammen mit den Anschlussstiften 15 in das Positionierloch 31a in den Führungsabschnitt 31 wird der Wandler 10 relativ zu dem Behälter 30 und werden die Anschlussstifte 15 des Wandlers relativ zu der Platine 20 positioniert.

Weiter besitzt der Führungsabschnitt 31 ein weiteres Loch separat von dem Positionierloch 31a. Das weitere Loch ist als ein Durchstoßloch 31b ausgebildet, und das Loch 31b ist ein Loch zum Eingreifen eines Hakens 33d eines elastischen Zylinderkörpers 33, der später beschrieben wird.

Eine Seite des Gehäuses 30, auf der relativ zu dem Führungsabschnitt 31 die Platine 20 ist, weist einen Steckstift 21 auf, der als ein Verbindungsstift dient. Die Anzahl der Steckstifte 21 ist die gleiche wie die Anzahl der Anschlussstifte 15. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Steckstifte 21 gepaart zur Entsprechung mit den Anschlussstiften 15. Die Steckstifte 21 sind in das Gehäuse 30 derart eingegossen, dass sie in das Gehäuse 30 eingebunden sind. Ein Ende des Steckstiftes 21 liegt in einem Raum in dem Behälter 30 frei, und das andere erstreckt sich zu einer Position, die einer Position des Positionierloches 31a des Führungsabschnittes 31 entspricht. Zumindest das Ende des Steckstiftes 21, das von dem Gehäuse 30 hervorsteht, ist dadurch, dass es eine dünne Form aufweist, deformierbar ausgebildet. Das Ende des Steckstiftes 21 weist ein Loch 21a auf und eine Spitze des Anschlussstiftes 15 ist in das Loch 21a eingeführt. Das andere Ende 21b des Steckstiftes 21 liegt in dem Behälter 30, hervorstehend in einer Richtung parallel zu einer Einführrichtung der Platine 20 in den Behälter 30, frei. Das Ende 21b ist in ein erstes Durchgangsloch 20a eingeführt, das an der Platine 20 ausgebildet ist.

Ein Ausmaß des Vorstehens des Steckstiftes 21 von dem Behälter 30 an dem Ende, das mit dem Anschlussstift 15 verbunden ist, kann beliebig festgelegt werden, solange das Ende des Steckstiftes 21 sich zum Absorbieren einer Reaktionskraft auf den Anschlussstift 15 verbiegen kann, wenn die Reaktionskraft verursacht ist durch eine Versetzung des Wandlers aufgrund einer zum Drücken des Wandlers in den Behälter 30 darauf angewendeten Druckkraft.

Eine Oberseite des Behälters 13 weist eine Öffnung mit einer runden Form auf, und der Wandler 10, welcher den an die äußere Oberfläche aufgeklebten elastischen Zylinderkörper 33 aufweist, wird mit dem elastischen Schaumkörper 34 unter der Basis 14 zur Schwingungsdämpfung von der Öffnung 32 derart eingeführt, dass er mit dem Behälter 30 zusammengebaut ist. Die Öffnung 32 des Behälters 30 legt die Vibrationsfläche 11b des Wandlers 11 frei, und die Ultraschallwelle von dem Wandler 10 wird von der Öffnung 32 von dem Behälter 30 nach außen emittiert. Eine innere Oberfläche der Öffnung 32 des Behälters 30 weist eine dritte Markierung 38 zum Positionieren einer zweiten Markierung 33c an dem elastischen Zylinderkörper 33 auf. Die dritte Markierung ist als eine Nut entlang der Einführrichtung des Wandlers in den Behälter 30 ausgebildet und wird zum Einführen der zweiten Markierung 33c für das Positionieren des Wandlers 10 in einer Drehrichtung verwendet.

Die 3A und 3B zeigen perspektivische Explosionsdarstellungen. So zeigt 3A eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ultraschallwandlers 10 und des elastischen Zylinderkörpers 33, und 3B zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Behälters 30 sowie des Ultraschallwandlers 10 mit dem daran befestigten elastischen Körper 33. Die 4A und 4B zeigen Darstellungen des elastischen Zylinderkörpers 33. So zeigt 4A eine Untersicht (d.h. eine dem Behälter gegenüberliegende Seite) des elastischen Zylinderkörpers, und 4B zeigt eine Seitenansicht des elastischen Zylinderkörpers 33.

Der elastische Zylinderkörper 33 ist aus Silikongummi gemacht und bedeckt die äußere Oberfläche eines Zylinderabschnittes 11c des Gehäuses 11 in dem Wandler 10 zum Verhindern der Übertragung von unnötiger Schwingung von dem Wandler 10 zu dem Behälter 30.

Wie in 3A, 3B, 4A und 4B gezeigt, weist der elastische Zylinderkörper 33 einen Flansch 33a mit einer vorstehenden Form auf einer Seite der Öffnung 32 von dem Gehäuse 30, eine äußere Wand 33b zum Bedecken der äußeren Oberfläche des Wandlers 33c, den Haken 33d an einem Einführende des elastischen Körpers 33 in die Öffnung 32 des Behälters 30 sowie eine Aussparung 33e an einer inneren Oberfläche der äußeren Wand 33e des elastischen Körpers 33 zum Aufnehmen der ersten Markierung 14a auf.

Der Flansch 33a und der Haken 33d klemmen eine Wand der Öffnung 32 an beiden Enden der Einführrichtung des Wandlers 10 ein, wenn der Wandler 10 in die Öffnung 32 eingeführt ist. Genauer greift der Haken 33d an einer Rückseite (d.h. der Seite der Platine) des Führungsabschnittes 31 durch ein Loch an, das an einer anderen Position als das Positionierungsloch 31a ausgebildet ist, mit der Hilfe einer Reaktionskraft von dem Flansch 33a. Die äußere Wand 33b besitzt einen inneren Durchmesser, der im Wesentlichen den gleichen Wert oder einen geringfügig kleineren Wert aufweist als der des Wandlers 10. Daher ist der Wandler 10 von der äußeren Wand 33b des elastischen Zylinderkörpers 33 ohne Zwischenraum bedeckt.

Die zweite Markierung 33c ist parallel zu der Einführrichtung des Wandlers 10 in die Öffnung 32 des Behälters 30 ausgebildet. Wenn der elastische Zylinderkörper 33 den Wandler 10 bedeckt, ist die Höhe der zweiten Markierung 33c etwas geringer als die Position des spitzenseitigen Endes der ersten Markierung 14a in einer radialen Richtung des Wandlers 10.

Die Aussparung 33e ist an dem elastischen Körper 33 ausgebildet, um der ersten Markierung 14a zu erlauben, in einem Zustand zu sein, dass der Wandler 10 von dem elastischen Körper 33 bedeckt wird.

Wenn der Wandler 10 in den elastischen Zylinderkörper 33 eingeführt ist, wobei die erste Markierung 14a mit der zweiten Markierung 33c ausgerichtet ist, liegt das spitzenseitige Ende der ersten Markierung 14a von der äußeren Wand 33b des elastischen Körpers 33 frei, wobei die erste Markierung 14a und die zweite Markierung 33c auf der gleichen Linie ausgerichtet sind. Dann wird das spitzenseitige Ende der ersten Markierung 14a von der dritten Markierung 38a für das Einführen des Wandlers 10 in die Öffnung 32 des Gehäuses 30 geführt. Auf diese Art und Weise tritt der Schutzabschnitt 18 in das Positionierloch 31a des Führungsabschnittes 31 ein und treten die Anschlussstifte 15 in das Loch 21a des Steckstiftes 21 ein. Der Wandler 10 wird dadurch an dem Behälter 30 mit dem Flansch 33a und dem Haken 33d befestigt.

Der elastische Schaumkörper 34 ist z.B. aus einem Schaumgummi, einem Silikon oder dergleichen gemacht. Der elastische Schaumkörper 34 weist die Anschlussstifte 15 und den Schutzabschnitt 18 darin angeordnet auf. Der elastische Schaumkörper 34 besitzt eine Aussparung, und die Aussparung nimmt den Schutzabschnitt 18 auf. Weiter werden der Wandler 10, der elastische Körper 33 und der elastische Schaumkörper 34 miteinander durch einen Silikonkleber verklebt.

Ein Abschnitt des Behälters 30, der durch den Führungsabschnitt 31 abgetrennt ist, ist mit einem feuchtigkeitsfesten Element 35 gefüllt. Genauer weist die Seite des Behälters 30, auf der die Platine 20 angeordnet ist, eine Füllung des feuchtigkeitsfesten Elementes 35 zum Verhindern von Feuchtigkeit auf. Das feuchtigkeitsfeste Element 35 ist z.B. ein Silikonharz oder ein Urethanharz. Das feuchtigkeitsfeste Element 35 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Silikonharz. In diesem Fall weist die Platine 20, wie in den 2A und 2B gezeigt, externe Ausgangsanschlüsse 36 zum Ausgeben von Signalen auf, und ein Ende des Ausgangsanschlusses 36 liegt von einem Stecker 37 frei, der auf einer Fläche des Behälters 30 ausgebildet ist.

Der Wandler 10 wird mit dem Gehäuse 30 in der folgenden Art und Weise zusammengebaut. Der von dem elastischen Zylinderkörper 33 und dem elastischen Schaumkörper 34 bedeckte Wandler 10 wird in die Öffnung 32 des Behälters 30 eingeführt. Der Schutzabschnitt 18 wird mit den Anschlussstiften 15 in das Positionierungsloch 31a des Führungsabschnittes 31 im Zuge des Einführens des Wandlers 10 eingeführt. Dann tritt der Haken 33d des elastischen Körpers 33 in das Durchgangsloch 31b des Führungsabschnittes 31 derart ein, dass er mit der Rückseite des Führungsabschnittes 31 in Eingriff ist.

Auf diese Art und Weise wird der Wandler 10 an einer vorbestimmten Position des Behälters 30 angeordnet, und die Anschlussstifte 15 werden in das Loch 21a der Steckstifte 21 eingeführt. Weiter wird der Wandler 10 mit dem daran angeklebten elastischen Körper 33 in der Öffnung des Behälters 30 befestigt. Die Steckstifte 21 und die Anschlussstifte 15 werden für die elektrische Verbindung gelötet.

Weiter wird die Platine 20 in dem Behälter 30 angeordnet. Auf diese Art und Weise werden die Enden 21b der Steckstifte 21 in die Durchgangslöcher 20a der Platine 20 eingeführt, und die externen Ausgangsanschlüsse 36 werden in die Durchgangslöcher 20b (d.h. das erste Durchgangsloch) der Platine 20 eingeführt. Dann ermöglicht das Verlöten der Anschlüsse/Stifte mit den Löchern die elektrische Verbindung des piezoelektrischen Elementes 12 mit der Platine 20 durch die Steckstifte 31 sowie die elektrische Verbindung der externen Ausgangsanschlüsse 36 mit der Platine 20.

Nach dem Verlöten der Anschlüsse und Stifte wird der Innenraum des Behälters 30 mit dem feuchtigkeitsfesten Element 35 gefüllt. In diesem Fall wird die Platine 20 in dem Behälter 30 nach dem Positionieren des Wandlers 10 angeordnet. Jedoch kann die Platine 20 in dem Behälter 30 angeordnet werden vor dem Positionieren des Wandlers 10 in dem Behälter 30.

Der Ultraschallsensor 100 der vorliegenden Offenbarung weist die Anschlussstifte 15 auf, die von einer vorbestimmten Position der Basis 14 hervorstehen und die von dem Schutzabschnitt 18 bedeckt sind, wodurch eine leichte Positionierung des Ultraschallwandlers 10 relativ zu dem Positionierungsloch 31a des Behälters 30 ermöglicht wird. Auf diese Art und Weise werden die Anschlussstifte 15 davor geschützt, im Zuge des Einführens in die Löcher 21a der Steckstifte 21 zusammen mit der Einführung der Enden 21b der Steckstifte 21 in die Durchgangslöcher 20a der Platine 20 beschädigt zu werden. Als ein Ergebnis ist die Durchführbarkeit des Zusammenbauvorgangs des Ultraschallsensor 100 verbessert.

Die Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden abgeleitet aus der Verbindungsstruktur der Anschlussstifte 15 mit der Platine 20. So werden die Anschlussstifte 15 mit der Platine 20 durch die Steckstifte 21 verbunden anstatt direkt mit der Platine 20 verbunden zu sein, wodurch ermöglicht wird, dass eine Reaktionskraft gegenüber übermäßiger (zu weiter) Einführung des Wandlers 10 in den Behälter 30 in Richtung zu den Steckstiften 21 abgebaut wird. Weiter wird die Leichtigkeit des Positionierens des Wandlers 10 relativ zu dem Behälter 30 dadurch verbessert, dass das Loch 21a mit den Anschlussstiften 15 ausgerichtet ist. Außerdem sind die Steckstifte 21 und die äußeren Ausgangsanschlüsse 36 mit den Löchern 20a, 20b ausgerichtet, wodurch die Verbesserung der Durchführbarkeit des Zusammenbauvorgangs des Ultraschallsensors 100 ermöglicht wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung gänzlich in Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform davon mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt wurde, ist zu bemerken, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen für die Fachleute offenkundig sein werden.

Zum Beispiel sind bei der obigen Ausführungsform die Steckstifte 21 in den Behälter 30 eingegossen. Jedoch können die Steckstifte 21 in einer anderen Art und Weise ausgebildet sein, solange sie in den Behälter 30 integriert sind. Weiter kann die Form der Steckstifte 21 verschieden von der obigen Ausführungsform sein. So kann der in dem Behälter 30 freiliegende Abschnitt des Steckstiftes 21, der bei der obigen Ausführungsform gänzlich als ein dünner Abschnitt ausgebildet ist, als ein teilweise verdünnter Abschnitt ausgebildet sein, um den gleichen Effekt des leichten Verbiegens nach Anwendung übermäßiger Kraft zu haben.

Derartige Änderungen und Abwandlungen sollen als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verstanden werden, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]
Ultraschallsensor (100) mit:

einem Ultraschallwandler (10) in einem Gehäuse (11) mit einem Boden (11a) und einem Zylinderkörper, wobei der Boden (11a) des Gehäuses (11) ein an einer inneren Oberfläche angeordnetes piezoelektrisches Element aufweist, wobei das piezoelektrische Element (12) einen elektrisch mit dem Element (12) verbundenen Anschlussstift (15) mit einem aus dem Gehäuse (11) hervorstehenden Ende aufweist, und wobei der Anschlussstift (15) eine Basis (14) durchstößt, die an dem Gehäuse (11) angeordnet ist;

einem elastischen Zylinderelement (33), das eine äußere Umfangsfläche sowie eine Anschlussstift-Herausziehfläche des Wandlers (10) bedeckt;

einem hohlen Behälter (30) mit einer Öffnung (32), durch die der Wandler (10) darin eingeführt ist, wobei der Behälter (30) den Wandler (10) mit dem daran angeordneten elastischen Element (33) in der Öffnung (32) hält;

einem Verbindungsstift (21), der in einer freiliegenden Art und Weise in einem Hohlraum in dem Behälter (30) angeordnet ist, wobei ein freiliegender Abschnitt des Verbindungsstiftes (21) mit dem Anschlussstift (15) in dem Hohlraum in dem Behälter (30) elektrisch verbunden ist, und wobei sich der Verbindungsstift (21) in einer Einführrichtung verbiegt, wenn der Anschlussstift (15) in der Einführrichtung des Wandlers (10) in die Öffnung (32) gedrückt wird; und

einer Platine (20), die in dem Hohlraum des Behälters (30) in einem elektrisch mit dem piezoelektrischen Element (12) verbundenen Zustand angeordnet ist, wobei der mit dem piezoelektrischen Element (12) elektrisch verbundene Zustand der Platine (20) erzielt ist durch eine elektrische Verbindung der Platine (20) mit dem Verbindungsstift (21) und dem Anschlussstift (15).
Ultraschallsensor (100) nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsstift (21) ein Steckstift ist, der durch ein Eingießen in das Gehäuse (30) ausgebildet ist, und der Steckstift ein Ende (21b) aufweist, das in dem Hohlraum in dem Behälter (30) freiliegt. Ultraschallsensor (100) nach Anspruch 2,

wobei der Steckstift (21) ein Loch (21a) an einem Ende aufweist, und

der Anschlussstift (15) und das Loch (21a) an dem Steckstift (21) derart gestaltet sind, dass sie eine Lagebeziehung aufweisen derart, dass ein Ende des Anschlussstiftes (15), das sich aus dem Gehäuse (11) erstreckt, in das Loch (21a) eintritt, wenn der Wandler (10) an dem Gehäuse (30) angeordnet ist.
Ultraschallsensor (100) nach Anspruch 3, weiter mit:

einem Führungsabschnitt (31) zum Trennen der Öffnung (32) zum Aufnehmen des Wandlers (10) von dem Hohlraum zum Aufnehmen der Platine (20), wobei der Führungsabschnitt (31) ein darin ausgebildetes Positionierungsloch (31a) aufweist und wobei das Positionierungsloch (31a) den darin eingeführten Anschlussstift (15) aufweist,

wobei das eine Ende des Anschlussstiftes (15) derart ausgebildet ist, dass er in das Loch (21a) des Steckstiftes (21) eintritt, wenn das eine Ende des aus dem Gehäuse (11) erstreckenden Anschlussstiftes (15) in das Positionierungsloch (31a) eingeführt ist.
Ultraschallsensor (100) nach Anspruch 3, weiter mit:

einer ersten Markierung (14a), die an dem Wandler (10) angeordnet ist, wobei die erste Markierung (14a) radial aus der äußeren Umfangsoberfläche des Wandlers (10) hervorsteht;

einer zweiten Markierung (33c), die auf einer äußeren Umfangsoberfläche (33b) des elastischen Zylinderelementes (33) ausgebildet ist; und

einer dritten Markierung (38), die an einer Innenwand der Öffnung (32) des Behälters (30) ausgebildet ist,

wobei die erste Markierung (14a) des Wandlers (10) und die zweite Markierung (33c) an dem elastischen Element (33) aneinander ausgerichtet sind zum Bedecken des Wandlers (10) mit dem elastischen Element (33), und

die erste Markierung (14a) und die zweite Markierung (32c) ausgerichtet sind mit der dritten Markierung (38) zum Einführen des Wandlers (10) in die Öffnung (32).
Ultraschallsensor (100) nach Anspruch 2,

wobei sich ein anderes Ende (21b) des Steckstiftes (21) in einer Einführrichtung der Platine (20) in den Hohlraum des Behälters (30) erstreckt, und

das andere Ende (21b) des Steckstiftes (21) und ein erstes Durchgangsloch (20a) an der Platine (20) derart ausgebildet sind, dass sie eine Lagebeziehung derart besitzen, dass das andere Ende (21d) des Steckstiftes (21) in das erste Durchgangsloch (20) eingeführt ist, wenn die Platine (20) in den Hohlraum des Behälters (30) eingeführt ist.
Ultraschallsensor (100) nach Anspruch 6 weiter mit:

einem externen Verbindungsanschluss (36) in dem Behälter (30) zum elektrischen Verbinden mit der Platine (20) mit einer Einführung in ein zweites Durchgangsloch (20b) der Platine (20), wobei ein Ende (36a) des mit der Platine (20) zu verbindenden Anschlusses (36) sich in die Einführrichtung der Platine (20) in den Hohlraum des Behälters (30) erstreckt, und

das eine Ende (36a) des Anschlusses (36) und das zweite Durchgangsloch (20b) der Platine (20) derart ausgebildet sind, dass sie eine Lagebeziehung derart aufweisen, dass das eine Ende (36a) des Anschlusses (36) in das zweite Durchgangsloch (20b) eingeführt ist, wenn die Platine (20) in den Hohlraum des Behälters (30) eingeführt ist.






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