(57)【要約】  本発明は、自動車用の超音波センサ（２０）を製造するための方法に関する。発信方向（２１）において超音波信号を発信するダイヤフラム（２３）とセンサハウジング（２４）とが、超音波センサ（２０）のために用意され、ダイヤフラム（２３）がセンサハウジングの中に及び／又はこれに接して固定される。センサハウジング（２４）は、ダイヤフラム（２３）の発信方向（２１）を向く前側面（２５）と、発信方向（２１）と反対側の後方向（２７）を向く後側面（２６）とを有する。センサハウジング（２４）の後側面（２６）には、超音波センサ（２０）の部品用の後側設置開口部（２９）が形成されている。ダイヤフラム（２３）は、センサハウジング（２４）内に後側設置開口部（２９）を介して発信方向（２１）において挿入され、センサハウジング（２４）の内部空間（３０）を介してセンサハウジング（２４）の前側面（２５）における設置位置に配置されて当該設置位置に固定される。
2017511009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の超音波センサ（２０）を製造するための方法であって、
超音波センサ（２０）のために、発信方向（２１）において超音波信号を発信するダイヤフラム（２３）とセンサハウジング（２４）とが用意され、
前記ダイヤフラム（２３）が前記センサハウジングの中に及び／又は前記センサハウジングに接して固定され、
前記センサハウジング（２４）は、前記ダイヤフラム（２３）の前記発信方向（２１）を向く前側面（２５）と、前記発信方向（２１）と反対側の後方向（２７）を向く後側面（２６）とを有し、
前記センサハウジング（２４）には、前記後側面（２６）において、前記超音波センサ（２０）の部品用の後側設置開口部（２９）が形成されており、
前記ダイヤフラム（２３）は、前記センサハウジング（２４）内に前記後側設置開口部（２９）を介して前記発信方向（２１）において挿入され、前記ダイヤフラムは、前記センサハウジング（２４）の内部空間（３０）を介して前記センサハウジング（２４）の前記前側面（２５）における設置位置に配置されて当該設置位置に固定される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記前側面（２５）において、前記センサハウジング（２４）には前記内部空間（３０）を画成する前側壁（５１）が形成されており、
前記ダイヤフラム（２３）を前記設置位置に配置する際に、前記ダイヤフラム（２３）の前側面（２２）であって、前記発信方向（２１）を向くとともに超音波信号がこれを介して発信される前側面（２２）が、前記前側壁（５１）の内側面（５２）であって、前記センサハウジング（２４）の内部空間（３０）に面する内側面（５２）に連結される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ダイヤフラム（２３）の前側面（２２）は、前記前側壁（５１）の前記内側面（５２）に、接着パッド（５３）を介して連結される、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記前側壁（５１）は、０．５ｍｍ未満の厚さで形成されている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記前側面（２５）において、前記センサハウジング（２４）には前記ダイヤフラム（２３）用の前側開口部（２８）が形成されており、
前記ダイヤフラム（２３）を前記設置位置に配置する際に、前記ダイヤフラム（２３）を前記センサハウジング（２４）の前記内部空間（３０）の前方の前記前側開口部（２８）を通過させて、前記設置位置において、前記ダイヤフラムを当接要素（４４）に接触させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ダイヤフラム（２３）は、径方向外方に突出するカラー（３７）を有するポット形状を有し、
前記ダイヤフラム（２３）を前記前側開口部（２８）を介して前記設置位置に配置する際に、前記カラー（３７）を前記当接要素（４４）に接触させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ダイヤフラム（２３）を、柔軟な弾性材料から前記当接要素（４４）として形成される振動分離要素（４４）に接触させ、前記振動分離要素は、前記センサハウジング（２４）のフランジ要素（３１）であって、前記前側開口部（２８）を画成するフランジ要素（３１）に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
締結要素（４７）が、前記後側設置開口部（２９）を介して前記センサハウジング（２４）の前記内部空間（３０）に挿入され、
前記締結要素により、前記ダイヤフラム（２３）は、前記設置位置に保持されて前記発信方向（２１）に沿った所定位置に固定される、
ことを特徴とする請求項１乃至７の一項に記載の方法。
【請求項９】
柔軟な弾性材料から形成された減衰要素（４５）が、前記ダイヤフラム（２３）と前記締結要素（４７）との間に配設される、
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ダイヤフラム（２３）の前記設置位置への配置後に、前記ダイヤフラム（２３）と前記センサハウジング（２４）との間の中間空間（５４）及び／又は前記ダイヤフラム（２３）の内部空間が、シール化合物（５５）で、特に単一成分シール化合物で充填される、
ことを特徴とする請求項１乃至９の一項に記載の方法。
【請求項１１】
自動車用の超音波センサ（２０）であって、
超音波信号を発信方向（２１）において発信するダイヤフラム（２３）と、
センサハウジング（２４）と、を備え、
前記ダイヤフラム（２３）は前記センサハウジング（２４）の中に及び／又は前記センサハウジング（２４）に接して固定されており、
前記センサハウジング（２４）は、前記ダイヤフラム（２３）の前記発信方向（２１）を向く前側面（２５）と、前記発信方向（２１）と反対側の後方向（２７）を向く後側面（２６）とを有し、前記後側面（２６）において、前記センサハウジング（２４）は後側設置開口部（２９）を有し、
前記ダイヤフラム（２３）は、前記センサハウジング（２４）に前記後側設置開口部（２９）を介して前記発信方向（２１）において挿入されているとともに、設置位置において前記センサハウジング（２４）の前記前側面（２５）に固定されている、
ことを特徴とする超音波センサ（２０）。
【請求項１２】
前記前側面（２５）において、前記センサハウジング（２４）は前記センサハウジング（２４）の内部空間（３０）を画成する前側壁（５１）を有し、
前記ダイヤフラム（２３）の前側面（２２）であって前記発信方向（２１）を向く前側面（２２）が、前記前側壁（５１）の内側面（５２）であって、前記センサハウジング（２４）の前記内部空間（３０）に面する内側面（５２）に連結されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の超音波センサ（２０）。
【請求項１３】
前記センサハウジング（２４）の前記前側面（２５）において、前記ダイヤフラム（２３）が通過して延在する前側開口部（２８）が形成されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の超音波センサ（２０）。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の超音波センサ（２０）を有する自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用超音波センサの製造方法に関する。この方法において、超音波センサのために、超音波信号を発信方向に発信するダイヤフラムとセンサハウジングとが用意され、ダイヤフラムがセンサハウジングの中に及び／又はこれに接して固定される。センサハウジングは、ダイヤフラムの発信方向を向く前側面と、発信方向と反対側の後方向を向く後側面とを有している。センサハウジングは、後側面において、超音波センサの部品用の後側設置開口部が形成されている。また、本発明は、自動車用の超音波センサ、及びこのタイプの超音波センサを有する自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用超音波センサは既に先行技術であり、それ自体公知の方法によって自動車の前方領域や後方領域、例えばバンパーに設置され得る。超音波センサは、運転者支援装置に配属されるものであって、自動車の周囲に関する情報、より正確には自動車とその周囲に存在する障害物との間の距離に関する情報を提供する。運転者支援装置は、この場合、例えば停車支援システム、死角監視のためのシステム、車間距離維持のためのシステム、ブレーキ支援システム等であり得る。
【０００３】
このようなタイプの超音波センサを、目から隠さない、すなわち目に見える（可視的な）態様において関連するパネル部、例えばバンパーに配設することが既に知られている。これは、これらの超音波センサが、車両の関連するパネル部の全長に亘って延在する切欠や開口部内に配設されていて、外部から見ることができるということを意味している。ここで、超音波センサのポット形状（pot-shaped）のダイヤフラム、いわゆるアルミニウムポットは、ダイヤフラムの前側面がパネル部の外面と同一平面となるようにして終端するような態様で、パネル部の通路開口部に延びている。
【０００４】
更に、目に見えないような態様で設置されたトランスデューサや超音波センサも知られている。つまり、パネル部を外部から見たとき、これらは見えずにパネル部により目に入らないようにされている。このような方法で、パネル部の後方に直接的に設置された超音波センサの場合、超音波信号はパネル部の材料、通常はプラスチックを介して、発信され受信されることとなる。
【０００５】
本件の関心の焦点は、特に、可視的な、すなわち隠されていない態様で設置された超音波センサであって、そのダイヤフラムが関連するパネル部の全長に亘って延在する切欠内に配設されている超音波センサにある。このようなタイプの超音波センサは、通常、パネル部に、プラスチックからなるブラケットによって固定されている。ここで、ブラケットは、パネル部に、両面接着テープにより、熱的かしめにより、又は超音波により取り付けられる。次いで、超音波センサがブラケットに挿入されて固定され得る。超音波センサをバンパーに可視的に設置するためのこのタイプのブラケットの使用は、例えば、ＤＥ  １０  ２００７  ０４３  ４００  Ａ１号により公知である。ここで、ダイヤフラムを含むセンサハウジングは、バンパーに直接的に連結されているブラケットに、戻り止め作用（detent action）により係合される。
【０００６】
超音波センサを製造するための方法は、例えば、ＥＰ  ２  ０２７  ５８０  Ｂ１号から公知である。ポット形状のダイヤフラムのダイヤフラムベースに固定された圧電素子によって、第１アセンブリが形成される。この第１アセンブリは、次いで、第２アセンブリを形成するように、柔軟で弾性的な分離要素に挿入される。次に、このようにして形成された第２アセンブリが、第３アセンブリを形成するように、超音波センサのセンサハウジングのハウジング部に戻り止め作用によって挿入される。分離要素は、超音波センサの送信方向に反対側の設置方向において、ハウジング部に挿入される。
【０００７】
別の方法が、ＤＥ  １０１  ２５  ２７２  Ａ１号に記載されている。この製造方法の場合、超音波センサのダイヤフラムは、最初に２部品射出成形装置に載置される。更なる加工工程において、プラスチックハウジングがダイヤフラムの周囲に射出成形される。プラスチックハウジングが硬化した後、ゴム状の分離要素が、更なる工程において、ダイヤフラムとプラスチックハウジングとの間に射出成形される。このようにして、センサハウジングに対するダイヤフラムの正確且つ永久的な位置決めが確保される。
【０００８】
超音波センサの製造のための公知の方法であって、ＥＰ  ２  ０２７  ５８０  Ｂ１号の方法に類似している方法について、図１を参照しながら以下により詳しく説明する。最初に、ポット形状のダイヤフラム１、及び超音波センサ３用の一体型センサハウジング２が用意される。まず、ダイヤフラム１に、外部から表面プロテクタが設けられる。センサハウジング２は、ダイヤフラム１の発信方向４を向くその前側面５から、ダイヤフラム１とともに分離要素６を受容できるように設計されている。この目的のために、センサハウジング２は、ダイヤフラム１及び分離要素６用の受容部を形成する前側開口部７を有している。ダイヤフラム１は、環状カラー（encircling collar）８を有している。組立前の段階において、ダイヤフラム１は、最初に、分離要素６に圧入される。ダイヤフラム１と分離要素６とにより形成されたユニットは、次いで、センサハウジング２又は前側面５から連続する前側開口部７に正確に位置決めされた態様で設置される。次いで、その上にシリコーンの表面が成型された追加の分離リング１９が、ダイヤフラム１に押し当てて配置されるとともに、センサハウジング２にレーザ溶接によって機械的に固定して連結される。第２組立ラインで、圧電素子９が、発信方向４において、センサハウジング２の内部空間１１に、センサハウジング２の後側設置開口部１０を介して挿入され、そして、接着剤によって、ダイヤフラムベース１３の後側面１２であって内部空間１１に対面している後側面１２に固定される。このようなタイプの方法や好適な接着剤の選択は、ＤＥ  １０  ２０１１  １２０  ３９１  Ａ１号に記載されている。更なる工程において、第２組立ラインで、接触素子１８とプラグコネクタとがセンサハウジング２に発信方向４において圧入される。接触素子１８は、圧電素子９に至ることが意図されるとともにこれから離れるように屈曲しており、ワイヤ１７が溶接されている。ここで、ワイヤは、センサハウジング２に後側設置開口部１０を介して挿入され、次いで圧電素子９にレーザ及びはんだによって溶接される。次いで、ポット形状のダイヤフラム１の内部空間が、後側から、したがって後側設置開口部１０を介して、シール化合物で充填され、そして超音波センサはおよそ２４時間かけてエージング処理を受ける。更なる組立ラインで、印刷回路板が、後側設置開口部１０を介してプラグコネクタピン１４に押し当てて配置される。絶縁変位技術がこの目的のために使用される。センサハウジング２に存在するキャビティすなわち内部空間１１は、後側設置開口部を介して電子シール化合物で最終的に充填され、そして連続加熱炉にて硬化される。
【０００９】
現今では、多くの超音波センサが上述の原理によって製造されている。この製造方法は、非常に信頼性が高いと判明しているが、特に製造コストを削減することを目的として超音波センサの製造方法を更に簡略化するという課題が存在している。特に、ここで、第１にダイヤフラムの分離要素に対する固定及びこのユニットのセンサハウジングへの設置、そして第２に追加の分離リングの取付け及びセンサハウジングに対する溶接加工が比較的煩雑であるとわかっている。今日、超音波センサは、例えば小型車両等の低価格帯の車両においても使用されるものであるから、製造工程の改良を求める同様の要請がある。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、冒頭に記載した一般的な方法において、従来技術に比較して超音波センサの製造費用が削減されるが、超音波センサそれ自体の特性には影響を与えない方法を特定する、及び／又はよりコスト効率の高いセンサを提供することである。
【００１１】
この目的は、各独立請求項に記載の特徴を有する本発明による方法、超音波センサ、及び自動車によって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項、発明の詳細な説明、及び図面において特定される。
【００１２】
本発明による方法は、自動車用の超音波センサの製造に資する。超音波センサは、特に自動車のパネル部の全長に亘って延在する切欠に可視的に配置されるように設計されている。超音波センサのために、超音波信号を発信方向において発信するダイヤフラムと、センサハウジングとが用意される。ダイヤフラムは、センサハウジングの中に及び／又はセンサハウジングに接して固定されている。センサハウジングによって、超音波センサは、例えば戻り止め作用によって、自動車のパネル部に連結されたブラケットに係合して設置され得る。センサハウジングは、超音波センサの部品を収容するのに役立つ。センサハウジングは、ダイヤフラムの発信方向を向く前側面と、発信方向に反対側の後方向を向く後側面と、を有している。センサハウジングは、更に、後側面において、超音波センサの部品用の後側設置開口部が形成される。本発明によれば、ダイヤフラムは、センサハウジング内に後側設置開口部を介して発信方向において挿入され、このダイヤフラムは、センサハウジングの内部空間を介してセンサハウジングの前側面における設置位置に配置されて当該設置位置に固定される。
【００１３】
したがって、送信方向に反対の方向においてセンサハウジングの前側面の前方のセンサハウジングに固定されたダイヤフラムに代えて、本発明によれば、キャビティ又は内部空間を有するセンサハウジングが設けられ、これを介してダイヤフラムが、正しい位置決め態様において、センサハウジングの後側面から前側面へと配置され得る。したがって、ダイヤフラムは、発信方向においてすなわち送信方向において設置される。ここで、ダイヤフラムは、内部空間にセンサハウジングの後側設置開口部を介して挿入され、センサハウジングの前側面における設置位置に配置される。これにより、超音波センサの製造方法は、従来技術に比較してずっと少ない費用で実施され得る。なぜならば、設置は、ダイヤフラムの発信方向においてセンサハウジングの後側面からするだけだからである。前側面からの設置、すなわち発信方向と反対の方向における設置はこうして不要となる。製造費用の減少の結果、製造コストを節約することができる。
【００１４】
ダイヤフラムの後側設置開口部を介した設置を可能とするように、通常ハウジングに設けられる接触素子（具体的には図１に示すような接触ピン１４）を径方向外方に、つまり発信方向に直交して、内部空間が生じる程度に移すことが考えられる。この内部空間を介して、ダイヤフラムは、正しい配向において、すなわちダイヤフラムベースを前方としつつ、センサハウジングの前側面における設置位置に障害なく配置され得る。
【００１５】
２つの代替実施形態が可能となる。最初の実施形態として、センサハウジングには、その前側面において、内部空間を画成する前側壁が形成され得る。これにより、センサハウジングは前側面において閉鎖した形状を有する。しかしながら、次の実施形態として、前側面において、センサハウジングにダイヤフラム用の前側開口部が形成され得る。
【００１６】
前側面においてセンサハウジングに内部空間を画成する前側壁が形成される場合、ダイヤフラムを設置位置へ配置する際に、ダイヤフラムの前側面、すなわちダイヤフラムベースが、前側壁の内側面であってセンサハウジングの内部空間に面する内側面に連結され得る。ダイヤフラムの前側面とは、発信方向を向く面であってこれを介して超音波信号が発信される面である。このようにして、設置位置において、ダイヤフラムはセンサハウジングの内部空間に全体として配置され、センサハウジングの前側壁を介して超音波信号を発信及び受信することができる。換言すれば、本実施形態において、ダイヤフラムはセンサハウジングの内部空間において隠された態様で配設されるが、この壁領域を介して信号送信可能である。本実施形態は、設置費用及びコストに関する関連するデメリットがあるが、ダイヤフラムとセンサハウジングとの間のインターフェースにおけるセンサハウジングのシールに関する追加手段が不要となるという点において特に有利である。また、超音波センサの動作中の氷生成に関する問題が一切起きない。更に、ダイヤフラムを表面プロテクタでコーティングする必要がもはやないため、製造に関する費用が更に減少する。更に、ダイヤフラムの設置の際に結果として生じる公差に関する問題が基本的にない。ダイヤフラムとセンサハウジングとの間の振動の分離（デカップリング、decoupling）を保証するように、一方のダイヤフラムと他方のハウジングとの間の中間空間を、シリコーン・シール化合物及び／又は発泡材料、特に単一成分発泡材料で、多大な費用をかけずに更に充填することができる。従来技術において車両のパネル部の全長に亘って延在する切欠に挿入されている分離リングも省略することができ、これにより第一に必要な部品の点数が少なくなり、更に超音波センサを有するパネル部の視覚的外観が良くなる。特に、センサハウジングの前側壁は、パネル部の前面と同一平面になるようにして終端していてもよく、これにより、これらの一体的な配置の閉鎖した外観が実現される。本実施形態の更なる利点は、ダイヤフラムの固定に役立つダイヤフラムのカラー(collar)を不要とすることができることである。したがって、ダイヤフラムをカラーのない状態で形成することができる。更に、ダイヤフラムが片方から設置され得るように、センサハウジングの内径を小さく維持することができる。このようにして、センサハウジングの外径も小さく維持される、又は大きくならない。
【００１７】
ダイヤフラムの前側面は、好適には、接着パッドによって前側壁の内側面に連結され得る。したがって、ダイヤフラムの前側面は、接着パッドを介して前側壁の内側面に当接している。ここで、例えば、０．０５ｍｍの厚さを有する両面接着パッドを使用することが可能である。ここで、ダイヤフラムは、好適には、正しい位置決め態様において、接着パッドとともにセンサハウジングに挿入され、前側壁の内側面に押圧される。こうして、ダイヤフラムは、前側壁に固定的に連結される。接着パッドの使用は、特に液体接着剤の計量や熱による硬化が必要なく、これにより必要な製造時間が減少するという利点を有している。
【００１８】
センサハウジングの前側壁は、０．５ｍｍ未満の厚さ、例えば０．３ｍｍの厚さで形成されると有利であるということが判明している。この場合、前側壁のダイヤフラムの振動特性に対する影響が非常に小さく、前側壁は超音波の伝播に影響を与えることがない。
【００１９】
前側壁、特にセンサハウジング全体は、好適には、プラスチックから製造される。ここで、センサハウジングは、好適には、前側壁がセンサハウジングの残りの部分と一体である部品として形成される。
【００２０】
上述のように、別の実施例において、前側面において、センサハウジングにはダイヤフラム用の前側開口部が形成され得る。ここで、ダイヤフラムを設置位置に配置する際に、ダイヤフラムを、センサハウジングの内部空間の前方の前側開口部における領域を通過させて、設置位置において、ダイヤフラムを当接要素に接触させる。したがって、ダイヤフラムの設置位置において、ダイヤフラムの前側面、ひいてはダイヤフラムの前側領域はセンサハウジングから前側開口部を介して突出する。本実施形態は、超音波信号が障害なくダイヤフラムを介して発信及び受信され得るものとしつつも、ダイヤフラムの設置がセンサハウジングの後側面から実施されるものであるため製造費が少なくてすむという利点を有している。
【００２１】
ポット形状のダイヤフラムには、径方向外方に、すなわち発信方向に直交する方向において突出するカラーが形成され得る。ダイヤフラムを設置位置に前側開口部を介して設置する際に、ダイヤフラムのカラーを、特に柔軟な弾性形態にある当接要素に接触させ得る。このようなタイプのカラーにより、ダイヤフラムの設置位置における正確な位置決め、及び更には軸方向における信頼性の高い固定が可能となる。
【００２２】
好適には、ダイヤフラム、特にそのカラーを、柔軟な弾性材料から当接要素として形成された振動分離要素に接触させる。当該要素は、センサハウジングのフランジ要素であって、前側開口部を画成するフランジ要素に取り付けられている。このようなタイプの振動分離要素により、ダイヤフラムはセンサハウジングから振動に関して分離され得る。更に、振動分離要素は、センサハウジングを密封するシールとしても機能する。振動分離要素は、例えばシリコーンからなる。
【００２３】
全ての実施形態において、締結要素が後側設置開口部を介してセンサハウジングの内部空間に挿入され得る。この締結要素により、ダイヤフラムは設置位置に保持されて発信方向に沿って、すなわち軸方向において適所に固定される。このようなタイプの締結要素は、例えばプラスチックから構成され得る。締結要素は、センサハウジングの内部空間に圧入される。この目的のために、例えば、細長いガイド要素をセンサハウジング内に設けることができる。このガイド要素は、締結要素の内部空間への直線的な挿入及び圧入のために用いられる。ガイド要素は、センサハウジングの内側面に射出成形され得る。このようなタイプの締結要素により、ダイヤフラムは、設置位置に、特に確実に摺動に耐え得る態様で固定され、且つ軸方向において信頼性高く保持され得る。締結要素は、センサハウジングの前側面にダイヤフラムが通過する前側開口部が形成される本実施形態において特に有利である。
【００２４】
柔軟な弾性材料から、例えばシリコーンからなる減衰要素を、ダイヤフラムと締結要素との間に配設することも可能である。この減衰要素は、例えば、ディスク形状において形成され得る。減衰要素は、別要素としてダイヤフラムと締結要素との間に挿入されてもよく、締結要素の前側面に取り付けられてもよく、特に、締結要素の前側面に射出成形されてもよい。
【００２５】
全ての実施形態において、ダイヤフラムが設置位置に配置された後に、ダイヤフラムとセンサハウジングとの間の中間空間及び／又はダイヤフラムの内部空間がシール化合物で、特に単一成分シール化合物で充填され得る。例えば、シリコーン・シール化合物、特に単一成分シリコーン・シール化合物、及び／又は設置発泡体、特に単一成分発泡体、例えば特に多孔質キャビティを有するＰＵ発泡体が使用され得る。ダイヤフラムとセンサハウジングとの間の中間空間を充填することは、センサハウジングが、その前側面に、センサハウジングの内部空間を軸方向に画成する前述の前側壁を形成されている本実施形態において特に有利である。特にこの場合、超音波センサと車両のパネル部との間の分離リングが不要とされるべきである。ここで、追加のシール化合物が、ダイヤフラムのセンサハウジングからの信頼性の高い分離、ひいてはダイヤフラムとパネル部との分離を保証する。単一成分シリコーン・シール化合物の利点は、適用が簡単であることと、シール化合物が発泡するのではなく多孔質キャビティを形成しているという点にある。
【００２６】
本発明は、また、自動車用の超音波センサであって、超音波信号を発信方向において発信するダイヤフラムと、センサハウジングと、を備え、ダイヤフラムはセンサハウジングの中に及び／又はセンサハウジングに接して固定されており、センサハウジングは、ダイヤフラムの発信方向を向く前側面と、発信方向と反対側の後方向を向く後側面とを有し、後側面において、センサハウジングは後側設置開口部を有しダイヤフラムは、センサハウジングに後側設置開口部を介して発信方向において挿入されているとともに、設置位置においてセンサハウジングの前側面に固定されている、超音波センサに関する。
【００２７】
本発明による自動車は、本発明による超音波センサを備えている。
【００２８】
本発明による方法に関して呈示した好適な実施形態及びその利点は、本発明による超音波センサ及び本発明による自動車にも同様に適用される。
【００２９】
本発明の更なる特徴が請求項、図面、及び図面の説明から明らかになるであろう。上述の全ての特徴及び特徴の組合せ、下記の図面の説明及び／又は図面のみに示される全ての特徴及び特徴の組合せは、特定されたそれぞれの組合せにおけるだけでなく、他の組合せにおいて又は個々に利用され得る。
【００３０】
本発明をいくつかの好適な例示的実施形態に基づいて添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術による超音波センサの概略断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による超音波センサの概略断面図。
【図３】本発明の第２実施形態による超音波センサの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図２及び３において、同一要素又は機能的に同一の要素には同じ参照符号が付されている。
【００３３】
図２は、第１実施形態による超音波センサ２０を示す。超音波センサ２０は、自動車のパネル部に、例えばバンパーに設置される。ここでは、超音波センサ２０は、可視的に、つまり目に見えるような態様でパネル部に設置され、これにより、パネル部への設置後に、ダイヤフラム２３の前側面２２であって発信方向２１を向く前側面２２が、自動車の外から見えるとともに、例えばパネル部の他の表面と同一表面になるようにして終端している。しかしながら、超音波センサを、目に見えないような態様で設置され得ることも理解されたい。このとき、超音波センサは、パネル部を外部から見たとき、パネル部に隠されて見えない。この場合、超音波センサをパネル部の後部に直接的に設置することができ、超音波信号が、通常プラスチックであるパネル部の材料を介して送信及び受信され得る。
【００３４】
超音波センサ２０は、更に、センサハウジング２４を備え、この内部に超音波センサ２０の部品が保護された態様で収容されている。センサハウジング２４によって、超音波センサ２０が、パネル部に固定され得る。ここで、センサハウジング２４は、例えばブラケットに接続されこのブラケットを介してパネル部に固定される。例えば、センサハウジング２４は、戻り止め作用によってブラケットに係合している。センサハウジング２４は、例えばプラスチックからなる一体部品として形成されている。
【００３５】
センサハウジング２４は、ダイヤフラム２３の発信方向２１、すなわち送信方向を向く前側面２５と、反対方向２７を向く後側面２６とを有している。前側面２５において、センサハウジングに、貫通開口部である前側開口部２８が形成されている。同様に、後側設置開口部２９が、後側面２６に形成されている。設置されていない状態において、センサハウジング２４の内部空間３０は、プラスチック材料によって、径方向においてのみ、つまり発信方向２１に直交して画成されている。前側面２５において、センサハウジング２４は、更に、径方向内方を向いて前側開口部２８を径方向に画成する環状フランジ要素３１を有している。
【００３６】
センサハウジング２４は、更に、プラグコネクタ３２を有しており、このプラグコネクタ３２により超音波センサ２０が自動車の制御装置に電気的に結合され得る。
【００３７】
ダイヤフラム２３は、全体としてポット形状を有しており、例えばアルミニウムから構成されている。このダイヤフラムは、前側面２２を有するダイヤフラムベース３３と、円筒状の環状シェル３４とを有している。前側面２２の反対側に位置する後側面３５において、ダイヤフラム２３は開放しているとともに開口部３６を有している。更に、径方向外方を向くカラー３７が、シェル３４に後側面３５において形成されている。
【００３８】
ダイヤフラムベース３３の後側面３８であって内部空間３０に面する後側面３８において、ダイヤフラムを励起することが意図された圧電素子３９が配設されている。圧電素子３９は、ワイヤ４０と電気的接触素子４１と接触ピン４２とを介して給電される。
【００３９】
図２に示すような超音波センサ２０の製造及び組立方法を以下に詳細に説明する。
【００４０】
最初に、ダイヤフラム２３とセンサハウジング２４とが準備される、設置前に、ダイヤフラム２３は、外部から、すなわちその外側において表面プロテクタでコーティングされる。センサハウジング２４は、その内部空間３０が、全体として、ダイヤフラム２３のカラーの外径よりも径方向において大きい寸法を有するようにして製造され、これにより、ダイヤフラムは、後側設置開口部２９を介して内部空間３０に、そして図２に示す前側面２５における設置位置に配置され得る。この目的のために、別の接触ピン４３を有するプラグコネクタ３２が、図１に示す従来技術に比べて更に径方向外方に配置されている。
【００４１】
更なる工程において、センサハウジング２４の内側から、振動分離要素４４がフランジ要素３１に固定される。この振動分離要素は、同時に環状シールを構成する。振動分離要素４４は、柔軟で弾性的な材料から、例えばシリコーンから、特にいわゆるＬＳＲ（液体シリコーンゴム）から形成され得る。振動分離要素４４は、例えばフランジ要素３１に射出成形され得る。
【００４２】
更なる工程において、ダイヤフラム２３が、発信方向において、正しい位置決め態様で、センサハウジング２４の後側設置開口部２９と内部空間３０とを介して、図２に示す設置位置に設置される。ここで、カラー３７を振動分離要素４４に軸方向に接触させることにより、ダイヤフラム２３とセンサハウジング２４との接触が防止される。この場合、振動分離要素４４は当接要素として機能し、この位置までダイヤフラム２３は発信方向において移動され得る。
【００４３】
次いで、ダイヤフラム２３は、減衰要素４５によってクランプされる。減衰要素４５は、ディスク形状であるとともに、ダイヤフラム２３の開口部３６と重なる中央貫通開口部４６を有している。減衰要素４５は、柔軟な弾性材料から、例えばシリコーンから、特に前述のＬＳＲから形成されている。減衰要素４５は、選択的に、ダイヤフラム２３を設置位置に固定的な位置決め態様で保持する締結要素４７に射出成形されていてもよい。
【００４４】
したがって、更なる工程において、プラスチックからなり例えばリング形状であり得る締結要素４７が、内部空間３０に発信方向２１において後側設置開口部２９を介して挿入されて内部空間３０に圧入される。この目的のために、リブ形状の複数のガイド要素４８が、センサハウジング２４に設けられている。これらのガイド要素は、細長い形状を有しているとともに、発信方向２１に沿って延在している。接触ピン４２と接触素子４１は、ダイヤフラム２３を固定的な位置決め態様において軸方向にすなわち発信方向２１に沿って保持する締結要素４７に一体化させてもよい。
【００４５】
したがって、締結要素４７は、接触ピン４２及び接触素子４１のキャリアとしても機能することになる。
【００４６】
更なる工程において、圧電素子３９が内部空間３０に後側面２６から後側設置開口部２９を介して挿入され、ダイヤフラムベース３３の後側面３８に当接配置されるとともにこれに接着接合される。ここで、例えば、液体接着剤が使用され、選択的に、低温で硬化する接着剤が、好適には、ＤＥ  １０  ２０１１  １２０  ３９１  Ａ１号に記載のような空気のない状態で硬化する接着剤が使用される。或いは、接着パッドも使用され得る。
【００４７】
こうして、接触素子４１が締結要素４７から屈曲することが可能となり、ワイヤ４０が圧電素子３９に溶接連結される。
【００４８】
次いで、シール化合物、例えば単一成分発泡体（設置発泡体）及び／又は単一成分シリコーン・シール化合物が、ダイヤフラムの内部空間を含めた内部空間３０に導入され得る。
【００４９】
印刷回路基板５０が、接触ピン４２、４３に取付けられる。次いで、印刷回路基板５０と設置開口部２９との間の空間が、同様に、シール化合物で、例えば単一成分発泡体（設置発泡体）及び／又は単一成分シリコーン・シール化合物で充填され得る。シール化合物に加えて、又はこれに代えて、後側設置開口部２９を覆うように、特にプラスチックの箔状のプラスチックカバー４９が使用され得る。このプラスチックカバー４９は、例えば、センサハウジング２４に超音波によって溶接され得る。
【００５０】
第２実施形態による超音波センサ２０を図３に示す。図２に示す実施形態と比較すると、センサハウジング２４は前側面２５において閉鎖した形態であるとともに、発信方向２１に直交して延在しているとともに内部空間３０を軸方向に画成する前側壁５１を有している。ここで、前側壁５１は、０．３ｍｍの厚さを有している。
【００５１】
ダイヤフラム２３は、カラーを有さないで形成されるため、図２に示すカラー３７は不要となる。ダイヤフラム２３の前側面２２は、接着パッド５３によって、前側壁５１の内側面５２であって、内部空間３０に面する内側面５２に連結されている。したがって、前側面２２と壁５１との間の接着連結部の製造のための熱による作用が必要とされない。接触ピン４２は、センサハウジング２４に一体化されている。
【００５２】
図３に示す超音波センサ２０の組立又は製造方法を以下に詳細に説明する。
【００５３】
ダイヤフラム２３は、センサハウジング２４の内部に全体的に配置されて、センサハウジング２４と一体形成された前側壁５１を介して超音波信号を発信するため、上述の表面プロテクタによるダイヤフラムの追加コーティングを不要とすることができる。こうしてダイヤフラム２３は表面コーティングのない状態で、内部空間３０にセンサハウジング２４の後側設置開口部２９を介して挿入され、内部空間を介して図３に示す設置位置に配置され、そこで壁５１の内側面５２に接着パッド５３によって接着接合される。接着パッド５３は、０．０５ｍｍの厚さを有している。ハウジング２４又は前側壁５１は、外側において、カラー塗料、特に車両と同じ色及び／又は顧客の嗜好に従う色の塗料のコーティングで覆われ得る。したがって、所望の色の超音波センサが製造又は組立工程に際して既に提供される又は組み立てられるため、その後の色付けが不要とされる。或いは、例えば、製造又は組立工程後及び／又は超音波センサの検査後に、塗料で色付けすることも可能である。したがって、自動車のパネル部の高品質な全体的外観を実現することができる。このため、カラー塗料のコーティングによる統一的で連続したカラーデザインが可能となる。
【００５４】
更なる工程において、圧電素子３９の設置が実施される、これは上述の態様で、すなわち、図２に示す実施形態と同様に実施され得る。圧電素子３９がダイヤフラムベース３３の後側面３８に接着パッドによって接着接合されることが有利であると判明している。なぜならば、硬化や熱作用が必要とされないからである。
【００５５】
接触素子４１と圧電素子３９との間の電気的接続部の製造は、電気的接触素子４１がハウジング２４から離れるように屈曲する上述の態様と同様に実現される。
【００５６】
更なる工程において、ダイヤフラム２３とセンサハウジング２４との間の中間空間５４と、選択的にダイヤフラム２３の内部空間と、選択的にセンサハウジング２４の内部空間の隣接領域が、シール化合物５５で充填される。ここで、好適には単一成分シール化合物が、特に単一成分発泡体及び／又は単一成分シリコーン・シール化合物が使用され得る。
【００５７】
更なる組立工程において、印刷回路基板５０が接触ピン４２、４３に取付けられる、又はこれらに押圧配置される。
【００５８】
印刷回路基板５０を湿気から保護するために、以下の解決法が提案される。すなわち、印刷回路基板５０と後側設置開口部２９との間の空間が、シール化合物で、例えばＰＵカバーシール化合物で同様に充填され得る。或いは、この中間空間は、単一成分発泡体で充填され得る。更に別の例として、後側設置開口部２９を覆うように、特に箔状のカバー４９をハウジング２４に挿入してこれに溶接することも可能である。選択的に、カバー４９又は箔の内側に、追加のＥＭＣシールドとして機能する、特に銅からなる金属層が設けることも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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