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Dokumentenidentifikation DE102006028213A1 20.12.2007
Titel Ultraschallsensor mit Entkopplungselement
Anmelder Valeo Schalter und Sensoren GmbH, 74321 Bietigheim-Bissingen, DE
Erfinder Jung, Thomas, 74199 Untergruppenbach, DE;
Wehling, Hans-Wilhelm, 74074 Heilbronn, DE;
Kupfernagel, Uwe, 71665 Vaihingen, DE;
Grüdl, Dietmar, 71706 Markgröningen, DE;
Gotzig, Heinrich, Dr., 74081 Heilbronn, DE
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf, Steimle & Becker, 70188 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 14.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006028213
Offenlegungstag 20.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse H04R 17/00(2006.01)A, F, I, 20060614, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01S 15/93(2006.01)A, L, I, 20060614, B, H, DE   B06B 1/06(2006.01)A, L, I, 20060614, B, H, DE   B60R 19/48(2006.01)A, L, I, 20060614, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor (2), insbesondere einen Kraftfahrzeug-Ultraschallsensor, mit einem Gehäuse (4), mit einer in oder an einem Abschnitt (12) des Gehäuses (4) gelagerten Membran (6) und mit einem Entkopplungselement (10), das sich zumindest abschnittsweise zwischen der Membran (6) und dem Gehäuseabschnitt (12) erstreckt, wobei das Entkopplungselement (10) zumindest abschnittsweise aus einem Schaummaterial gebildet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor, insbesondere einen Kraftfahrzeug-Ultraschallsensor, mit einem Gehäuse, mit einer in oder an einem Abschnitt des Gehäuses gelagerten Membran, und mit einem Entkopplungselement, das sich zumindest abschnittsweise zwischen der Membran und dem Gehäuseabschnitt erstreckt.

Die Membran eines solchen Ultraschallsensors weist üblicherweise einen Membranboden auf, der mit Hilfe eines Piezo-Elements in Schwingungen versetzt werden kann, so dass in die Umgebung des Ultraschallsensors Ultraschallsignale abgestrahlt werden können. Von Hindernissen reflektierte Ultraschallsignale können von dem Ultraschallsensor wieder empfangen und verarbeitet werden.

Um ein definiertes Schwingen der Membran beziehungsweise des Membranbodens zu erreichen, ist die Membran nicht unmittelbar mit dem Gehäuse des Ultraschallsensors verbunden, sondern von einem Entkopplungsmaterial umgeben, das nach radial außen an einen ringförmigen Gehäuseabschnitt des Ultraschallsensorgehäuses grenzt.

Mit Hilfe des Entkopplungselement kann die Membran weitestgehend schwingungstechnisch von dem Gehäuse des Ultraschallsensors entkoppelt werden. Dennoch besteht Bedarf, das Schwingungsverhalten des eingangs genannten Ultraschallsensors weiter zu verbessern.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallsensor mit einem optimalen Schwingungsverhalten bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Entkopplungselement zumindest abschnittsweise aus einem Schaummaterial gebildet ist.

Im Rahmen dieser Erfindung wird unter einem Schaummaterial ein Werkstoff verstanden, der mit Luft oder einem sonstigen Gas gefüllte, insbesondere bläschenförmige Hohlräume aufweist. Ein solches Schaummaterial ist im Gegensatz zu bisher verwendeten Materialien kompressibel und somit in der Lage, im Material anliegende mechanische Spannungen, bspw. Zug-/Druck- oder Scherbelastungen, abzubauen. Auf diese Weise kann die Übertragung von Schwingungen von der Membran über das Entkopplungselement hin zum Gehäuse und in entgegengesetzter Richtung zumindest weitestgehend vermieden werden. Somit sind die Membran und das Gehäuse schwingungstechnisch bestmöglich voneinander entkoppelt. Diese Entkopplung bewirkt, dass Fehlmessungen des Ultraschallsensors, also eine Erfassung von Scheinhindernissen, vermieden werden können.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaummaterial geschlossenzellig ist. Auf diese Weise wird die Entkopplungswirkung weiter verbessert. Zudem ergibt sich eine besonders gute Abdichtung des Ultraschallsensors, der bei Anordnung an einem Kraftfahrzeug hohen Belastungen durch Schmutz und Feuchtigkeit ausgesetzt ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Entkopplungselement vollständig aus Schaum gebildet ist. Auf diese Weise lässt sich das Entkopplungselement besonders einfach herstellen. Das Entkopplungselement kann separat hergestellt und dann mit der Membran und dem Gehäuse gefügt werden. Das Entkopplungselement kann auch hergestellt werden, indem eine in das Gehäuse oder den Gehäuseabschnitt eingelegte Membran mit Schaummaterial umspritzt oder umgossen wird.

Als besonders gut geeigneter Werkstoff hat sich Silikonschaum herausgestellt. Dieser Werkstoff ist sehr alterungs- und witterungsbeständig. Es weist zudem ein hohes Rückstellungsvermögen auf, wodurch es mechanisch stabil ist und gleichzeitig eine sehr gute Entkopplung von Membran und Gehäuse ermöglicht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung gezeigten sowie in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ultraschallsensors; und

2 einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht des Ultraschallsensors gemäß 1.

In 1 ist ein Ultraschallsensor insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Dieses weist ein in etwa topfförmiges Gehäuse 4 auf. An dem Gehäuse 4 ist eine im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Membran 6 gelagert, die einen scheibenförmigen Membranboden 8 aufweist (vgl. auch 2). Die Membran 6 ist radial außen von einem ringförmigen Entkopplungselement 10 umgeben, das die Membran 6 schwingungstechnisch von dem Gehäuse 4 entkoppelt. Das Entkopplungselement 10 ist gehäuseseitig an einem ringförmigen Gehäuseabschnitt 12 gelagert, der einen dem Gehäuse 4 zugewandten Teil des Entkopplungselement 10 radial außen umgibt.

An der dem Gehäuse 4 zugewandten Seite des Membranbodens 8 ist ein Piezo-Element 14 angeordnet, das über eine elektrische Kontaktierung 16 mit Spannung versorgt werden kann. Durch den Piezo-Effekt kontrahiert sich dieses bzw. dehnt sich aus und versetzt den Membranboden 8 in Schwingung, so dass Ultraschallsignale erzeugt werden.

Der durch die im Wesentlichen zylindrische Gestalt der Membran 6 gebildete Hohlraum ist mit einem Dämpfungsmaterial 18 gefüllt, das die Ein- und Ausschwingzeiten der Membran 6 bzw. des Membranbodens 8 verkürzt.

Aus 2 ist ersichtlich, dass das Entkopplungselement 10 aus einem Schaummaterial gebildet ist. Dieses weist eine Vielzahl von geschlossenen, mit Luft oder einem sonstigen Gas gefüllten Zellen 20 auf. Mit Hilfe dieses Schaummaterials kann eine Übertragung von Schwingungen von der Membran 6 auf den Gehäuseabschnitt 12 entlang eines mit Bezugszeichen 22 angedeuteten Übertragungsweges in optimaler Weise verhindert werden. Eine weitere Verbesserung der Entkopplungswirkung entsteht dadurch, dass das Entkopplungselement 10 gegenüber einem radial nach innen versetzten, vom Gehäuse 4 abgewandten, dünnwandigen Abschnitt 24 in einem dickwandigen Abschnitt 26 radial verstärkt ist. Mit diesem Abschnitt 26 erstreckt sich das Entkopplungselement 10 unmittelbar zwischen der Membran 6 und dem Gehäuseabschnitt 12.


Anspruch[de]
Ultraschallsensor (2), insbesondere Kraftfahrzeug-Ultraschallsensor, mit einem Gehäuse (4), mit einer in oder an einem Abschnitt (12) des Gehäuses (4) gelagerten Membran (6), und mit einem Entkopplungselement (10), das sich zumindest abschnittsweise zwischen der Membran (6) und dem Gehäuseabschnitt (12) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (10) zumindest abschnittsweise aus einem Schaummaterial gebildet ist. Ultraschallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummaterial geschlossenzellig ist. Ultraschallsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (10) vollständig aus Schaummaterial gebildet ist. Ultraschallsensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummaterial ein Silikonschaum ist.






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