超聲傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于發(fā)射和/或接收超聲信號的超聲傳感器，所述超聲傳感器包括膜片罐(3)和殼體(7)，所述膜片罐具有聲波轉換器(11)，其中所述膜片罐(3)與所述殼體(7)可松脫地連接并且在膜片罐(3)與殼體(7)之間容納有脫耦合環(huán)(13)并且所述膜片罐(3)以填充材料(15)填充。所述脫耦合環(huán)(13)具有唇部(27)，所述唇部如此構型，使得在唇部(27)和殼體內壁之間構造有縫隙(31)并且所述填充材料(15)容納在由膜片罐(3)和所述脫耦合環(huán)(13)上的唇部(27)包圍的空間(33)中。此外，本發(fā)明涉及所述超聲傳感器的應用。
【專利說明】超聲傳感器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明從根據(jù)權利要求1的前序部分所述的超聲傳感器出發(fā)。此外，本發(fā)明也涉及超聲傳感器的應用。
【背景技術】
[0002]超聲傳感器的使用領域例如是機動車中的駕駛輔助系統(tǒng)。在所述駕駛輔助系統(tǒng)中，借助超聲傳感器確定與圍繞機動車的物體的間距。為此，由超聲傳感器發(fā)射聲脈沖，所述聲脈沖由機動車的周圍環(huán)境中的物體反射。接收如此反射的回波并且由聲的傳播時間確定與物體的距離。
[0003]例如在機動車中用于物體距離測量的超聲傳感器通常具有膜片(例如以膜片罐的形式)，借助聲轉換器可以使所述膜片振動。作為聲轉換器通常使用壓電元件。膜片罐與殼體連接，借助所述殼體將如此裝配的超聲傳感器例如裝配在機動車的保險杠中。為了能夠發(fā)射定義的聲脈沖，脫耦合環(huán)通常位于構型為膜片罐的膜片和殼體之間，通過所述脫耦合環(huán)使振動衰減。由此，減少或避免振動傳輸?shù)綒んw上和(因此)以下機動車部件上:超聲傳感器裝配在所述機動車部件中。
[0004]這種超聲傳感器可以用作發(fā)射器、接收器或組合的發(fā)射器與接收器。當超聲傳感器用作發(fā)射器與接收器時，發(fā)射短的聲脈沖，等待膜片的停振并且然后接收信號。在接收時，通過出現(xiàn)的聲波使膜片重新振動，由此在聲轉換器中產生可以檢測的電壓。
[0005]例如在DE 10 2006 028 213 Al或DE 10 2006 050 037 Al中描述了超聲傳感器的當今通常的構型，所述超聲傳感器具有膜片罐、脫耦合環(huán)和殼體，所述膜片罐具有聲轉換器。
[0006]為了尤其在用作發(fā)射器與接收器的超聲傳感器中得到膜片的快速停振，通常以起衰減作用的填充材料來填充膜片罐。在此，填充材料通常是在施加到膜片罐中之后才發(fā)泡的泡沫。在此，由于制造精確度方面的差別并且由于發(fā)泡時的摻雜差別可能出現(xiàn)填充材料溢出超過膜片罐的高度并且也接觸殼體。由此，存在固體聲從膜片通過填充材料傳輸?shù)綒んw上的可能性。然而不期望通過填充材料到殼體上的所述振動傳輸。

【發(fā)明內容】

[0007]為了避免由現(xiàn)有技術已知的不利，根據(jù)本發(fā)明提出一種用于發(fā)射和/或接收超聲信號的超聲傳感器，所述超聲傳感器包括具有聲轉換器的膜片罐和殼體，其中所述膜片罐與殼體可松脫地連接并且在膜片罐和殼體之間容納有脫耦合環(huán)并且膜片罐以填充材料填充。根據(jù)本發(fā)明，脫耦合環(huán)具有唇部，所述唇部如此構型，使得在唇部和殼體內壁之間構造有縫隙并且填充材料容納在由膜片罐和脫耦合環(huán)上的唇部包圍的空間中。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點
[0009]通過具有唇部的脫耦合環(huán)的構型(所述唇部如此構型，使得在殼體內壁和唇部之間構造有縫隙)避免在由于制造公差引起的不同幾何尺寸時用于填充膜片罐的填充材料也與殼體接觸。填充材料保留在由膜片罐和唇部包圍的空間中。這具有以下優(yōu)點:由于避免從膜片到殼體的不期望的振動傳輸可以增大傳感器的聲壓并且可以縮短暫態(tài)振蕩時間。增大的聲壓允許更大的距離的測量而縮短的暫態(tài)振蕩時間相反則允許更短的距離的測量，因為可以更小地選擇發(fā)射信號的結束至接收信號之間的間距。此外，能夠實現(xiàn)更有規(guī)律的停振時間，由此可以調節(jié)傳感器的發(fā)射運行和接收運行之間的定義的等待時間。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的解決方案的另一個優(yōu)點是，僅僅改變脫耦合環(huán)的幾何形狀并且由此可以保留用于超聲傳感器的當前的制造工藝。
[0011]因為應通過脫耦合環(huán)抑制從膜片罐到殼體的振動傳輸，所以脫耦合環(huán)由衰減材料制成。橡膠彈性材料例如適合作為制造脫耦合環(huán)的材料。適合的橡膠彈性材料例如是天然的或合成的橡膠或者熱塑彈性體。優(yōu)選地，從天然橡膠、苯乙烯丁二烯共聚物(SBR)、聚丁二烯、聚異戊二烯、氯丁橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠、聚異丁烯、丁基橡膠、乙烯乙酸乙烯酯橡膠、乙烯丙烯共聚物(EPM/ETOM)、硅樹脂、硅樹脂凝膠和硅樹脂泡沫(例如Fermasil? )中
選擇用于制造脫耦合環(huán)的橡膠彈性材料。作為脫耦合環(huán)的材料特別有利的是乙烯丙烯共聚物、尤其EPM或者EPDM。
[0012]脫耦合環(huán)通常具有與膜片罐的圓周相同的形狀。因此，脫耦合環(huán)通常是旋轉對稱的，即圓形構型。但除圓形構型以外，也可考慮每一種任意的其他構型，例如構型為例如具有三個、四個或六個角的多邊形或者也可考慮橢圓形狀的構型。對于脫耦合環(huán)而言，每一種任意的其他形狀也是可能的。然而，脫耦合環(huán)優(yōu)選是旋轉對稱地圓形的。因為脫耦合環(huán)完全包圍膜片罐，所以唇部在相對脫耦合環(huán)的對稱軸的軸向方向上延伸。然而，根據(jù)膜片罐和殼體的構型也能夠實現(xiàn)唇部相對對稱軸例如具有一個角。在此，由唇部在側面限界的空間例如可以縮窄或擴寬。唯一重要的是，唇部不觸及殼體。優(yōu)選的是，唇部在與膜片罐的側壁相同的方向上定向。
[0013]在一種特別優(yōu)選的實施方式中，脫耦合環(huán)具有接觸區(qū)域，在所述接觸區(qū)域中脫耦合環(huán)以一側靠觸在膜片罐上并且以相對置的一側靠觸在殼體上，其中脫耦合環(huán)在接觸區(qū)域中具有至少一個肋部。在此，所述肋部優(yōu)選環(huán)繞地構型。
[0014]通過接觸區(qū)域中的優(yōu)選環(huán)繞構型的肋部能夠實現(xiàn)在所述區(qū)域中減小脫耦合環(huán)的剛性。通過更小的剛性,更少的固體聲從膜片罐傳輸?shù)綒んw。通過增加肋部的數(shù)量增加空氣空腔的數(shù)量并且進一步減小脫耦合環(huán)的剛性，從而這引起固體聲從膜片罐到殼體上的進一步減少的傳輸。
[0015]優(yōu)選如此選擇唇部的高度，使得用于填充膜片罐的填充材料不超過唇部侵入脫耦合環(huán)和殼體內壁之間的縫隙中。在此，如此選擇唇部的高度，使得即使在通過膜片罐和唇部形成的空間的尺寸由于制造公差而不同并且填充材料量由于制造公差而不同的情況下分別確保沒有填充材料超過唇部侵入脫耦合環(huán)與殼體內壁之間的縫隙中。因此優(yōu)選如此選擇唇部的高度，使得在通過膜片罐和唇部形成的空間的高度最小并且填充量最大時仍使全部填充材料在發(fā)泡之后保留在通過膜片罐和唇部形成的空間中并且不超過唇部侵入唇部和殼體內壁之間的縫隙中。
[0016]用于產生聲信號或者用于在超聲傳感器的接收模式中接收在傳感器上出現(xiàn)的聲信號的聲轉換器優(yōu)選是壓電轉換器。但除壓電轉換器以外也可以使用每一種任意的其他的、本領域技術人員已知的聲轉換器。然而，壓電轉換器的使用是優(yōu)選的，因為其允許定義的脈沖的發(fā)射。[0017]用于超聲傳感器中的衰減的填充材料優(yōu)選是閉孔的聚合物泡沫。在此，每一種任意的、本領域技術人員已知的聚合物泡沫是適合的。特別優(yōu)選的是，聚合物泡沫是基于硅樹脂的泡沫。例如可從公司Sonderhoff Chemicals GmbH的商品名稱Fermasil?得到這種基于硅樹脂的閉孔的聚合物泡沫。然而，除基于硅樹脂的閉孔的泡沫以外，例如基于聚氨酯的閉孔的泡沫也適合。
[0018]根據(jù)本發(fā)明構造的超聲傳感器例如適合作為駕駛輔助系統(tǒng)中的間距傳感器，其中在所述情形中超聲傳感器施加在車輛上并且用于測量與圍繞車輛的物體的間距。除用于駕駛輔助系統(tǒng)以外，根據(jù)本發(fā)明的超聲傳感器例如也用于無駕駛員的運輸系統(tǒng)。
[0019]特別優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的超聲傳感器作為間距傳感器用于機動車中或無駕駛員的運輸系統(tǒng)中的駕駛輔助系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]本發(fā)明的實施例在附圖中示出并且在隨后的描述中進一步闡述。
[0021]唯一的附圖示出根據(jù)本發(fā)明構造的超聲傳感器的截面圖。
【具體實施方式】
[0022]在唯一的附圖中示出根據(jù)本發(fā)明構造的超聲傳感器。
[0023]超聲傳感器I包括膜片罐3，所述膜片罐借助鎖緊螺母5固定在殼體7上。
[0024]在膜片罐3的底部9上，在內側上安裝有聲轉換器11。借助聲轉換器11產生超聲脈沖，所述超聲脈沖使膜片罐3的底部9振動。振動向外傳遞，由此由超聲傳感器I發(fā)射聲脈沖。在存在物體的情況下，由所述物體反射所發(fā)射的聲脈沖，并且由膜片罐3的底部9接收回波。由此，使膜片罐3的底部9振動，所述振動傳輸?shù)铰曓D換器11上。因此，由聲轉換器11檢測振動并且將其轉換成信號。通過這種方式，可以通過信號的發(fā)射至所反射的回波的接收的聲傳播時間來確定與物體的距離。作為聲轉換器11通常使用壓電元件。
[0025]為了尤其在超聲傳感器I用作發(fā)射器與接收器時也能夠測量與物體的近的間距，必須在發(fā)射聲脈沖之后使振動快速衰減。為此，優(yōu)選以起衰減作用的填充材料15來填充膜片罐3。在此，填充材料15優(yōu)選是閉孔的聚合物泡沫、優(yōu)選基于硅樹脂的閉孔的聚合物泡沫。
[0026]為了減少或盡可能排除從膜片罐3到殼體7上的聲傳輸，在膜片罐3和殼體7之間容納有脫耦合環(huán)13。為了也排除從膜片罐3經(jīng)由鎖緊螺母5到殼體7上的聲傳輸，鎖緊螺母5同樣位于脫耦合環(huán)13上而不直接位于膜片罐3上。
[0027]為了裝配，膜片罐具有凸緣17，所述凸緣由脫耦合環(huán)13包圍。在此，脫耦合環(huán)13位于凸緣17上。借助鎖緊螺母5將脫耦合環(huán)13壓到凸緣17上，并且因此使膜片罐3與殼體7連接。
[0028]為了能夠實現(xiàn)脫耦合環(huán)并且使振動從膜片罐3到殼體7上的傳輸最小化，脫耦合環(huán)13由衰減材料制成。如以上已經(jīng)描述的那樣，彈性體尤其適合作為衰減材料。為了進一步使固體聲從膜片罐3到殼體7的傳輸最小化，優(yōu)選以小的剛性構成脫耦合環(huán)。為此，脫耦合環(huán)13具有接觸區(qū)域19。在接觸區(qū)域19中，脫耦合環(huán)13以第一側21靠觸在膜片罐3上。脫率禹合環(huán)13以與第一側21相對置的一側23靠觸在殼體7上。[0029]通過接觸區(qū)域19具有至少一個肋部25實現(xiàn)剛性的降低。通過肋部能夠實現(xiàn):減小脫耦合環(huán)13的壁厚并且由此降低剛性。在此，所述肋部是靠觸在膜片罐3或者殼體7上的區(qū)域。為此，肋部25優(yōu)選環(huán)繞地構造在脫耦合環(huán)13的接觸區(qū)域中。例如替代地，除直線延伸以外，所述肋部也能夠鋸齒狀或者波浪狀地延伸。由脫耦合環(huán)的壁厚和膜片罐3上的凸緣17的寬度的所期望的減小得到肋的數(shù)量。具有靠觸在膜片罐3上和殼體7上的肋部25的脫耦合環(huán)13的減小的壁厚導致在膜片3和脫耦合環(huán)13之間或者在脫耦合環(huán)13和殼體?之間構成多個空氣空腔28。
[0030]通過由于脫耦合環(huán)的剛性的降低引起的固體聲傳輸?shù)臏p小能夠實現(xiàn)最小化或排除通過至殼體的傳輸?shù)玫降牟黄谕拇我盘枴?br> [0031]根據(jù)本發(fā)明，脫耦合環(huán)13還具有唇部27。在此，唇部27優(yōu)選環(huán)繞地構造在脫耦合環(huán)13上。如在圖1中示出的那樣，在一種實施方式中，所述唇部在平行于對稱軸29的軸向上定向。所述唇部在此如此構型，使得在唇部27和殼體7之間構成縫隙31。除唇部27的軸平行的定向以外(如其在示圖中示出的那樣)也能夠實現(xiàn):唇部27具有相對于對稱軸29的傾斜，其中在此所述唇部不僅可以如此傾斜，使得由膜片罐3和唇部27包圍的空間33在唇部27的區(qū)域中擴寬或者替代地也在唇部27的區(qū)域中縮窄。在擴寬時唇部隨著與膜片罐3的距離增加向外遠離對稱軸29，而在空間直徑縮窄時唇部27隨著與膜片罐3的距離增加指向對稱軸29的方向。
[0032]因為在裝配超聲傳感器時通常在拼裝膜片罐9和殼體7之后才置入聲轉換器I并且通常通過粘接將聲轉換器I與膜片罐9連接，所以必須使空間33的直徑保持得如此大，使得在裝配超聲傳感器I的其余部件之后仍能夠實現(xiàn)聲轉換器的裝配。在置入聲轉換器11并且安裝之后，以填充材料15填充空間33。為此，填充材料15優(yōu)選以液體形式施加到空間33中，其中液體在施加到空間33中之后硬化并且在此發(fā)泡。填充材料通常是在發(fā)泡之后形成閉孔的泡沫的 材料，優(yōu)選基于硅樹脂。在此，填充材料15用于衰減，以便實現(xiàn)在發(fā)射聲脈沖之后的快速停振。為了避免振動通過填充材料15傳輸?shù)綒んw7上，根據(jù)本發(fā)明在脫耦合環(huán)13上構造有唇部27。這防止填充材料15與殼體7接觸。在此，如此選擇唇部27的高度，使得填充材料15在發(fā)泡之后不超過唇部27流入縫隙31中。通過唇部27可以均衡例如由于制造公差得到的制造差別。因此例如能夠實現(xiàn):膜片罐3的側壁35的高度接受由于制造公差引起的偏差。形成填充材料15的發(fā)泡液體的填充量也可以在制造公差內變化。這分別導致借助填充材料15的不同高度的填充。在此，如此選擇唇部27的高度，使得在膜片罐13的側壁35的最小高度和填充材料在發(fā)泡之后的最大量時填充材料15不超過唇部27到達縫隙31中。由此，一方面在信號結束之后實現(xiàn)聲轉換器11的最優(yōu)衰減，而另一方面避免固體聲從聲轉換器11經(jīng)由填充材料15傳輸?shù)綒んw7上。
[0033]為了提高唇部27的穩(wěn)定性，能夠實現(xiàn)例如波浪狀或者鋸齒狀地構型所述唇部或者使所述唇部設有增強肋。
【權利要求】
1.一種用于發(fā)射和/或接收超聲信號的超聲傳感器，所述超聲傳感器包括膜片罐(3)和殼體(7)，所述膜片罐具有聲波轉換器(11)，其中，所述膜片罐(3)與所述殼體(7)可松脫地連接并且在膜片罐(3)與殼體(7)之間容納有脫耦合環(huán)(13)并且所述膜片罐(3)以填充材料(15)填充，其特征在于，所述脫耦合環(huán)(13)具有唇部(27)，所述唇部如此構型，使得在唇部(27)和殼體內壁之間構造有縫隙(31)并且所述填充材料(15)容納在由膜片罐(3)和所述脫耦合環(huán)(13)上的唇部(27)包圍的空間(33)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的超聲傳感器，其特征在于，所述脫耦合環(huán)(13)由橡膠彈性材料制成。
3.根據(jù)權利要求2所述的超聲傳感器，其特征在于，所述橡膠彈性材料是天然橡膠或合成橡膠或者熱塑彈性體。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的超聲傳感器，其特征在于，所述橡膠彈性材料從天然橡膠、苯乙烯丁二烯共聚物(SBR)、聚丁二烯、聚異戊二烯、氯丁橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠、聚異丁烯、丁基橡膠、乙烯乙酸乙烯酯橡膠和乙烯丙烯共聚物(EPM/EPDM)中選出。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的超聲傳感器，其特征在于，所述脫耦合環(huán)(13)是旋轉對稱的并且所述唇部(27)在軸向上延伸。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的超聲傳感器，其特征在于，所述唇部(27)的高度如此選擇，使得所述填充材料(15)不超過所述唇部(27)侵入脫耦合環(huán)(13)和殼體內壁之間的縫隙(31)中。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的超聲傳感器，其特征在于，所述脫耦合環(huán)(13)具有接觸區(qū)域(19)，在所述接觸區(qū)域中所述脫耦合環(huán)(13)以第一側(21)靠觸在所述膜片罐(3)上并且以與所述第一側(21)相對置的一側(23)靠觸在所述殼體(7)上，其中，所述脫耦合環(huán)(13)在所述接觸區(qū)域(19)中具有至少一個優(yōu)選環(huán)繞的肋部(25)。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的超聲傳感器，其特征在于，所述聲轉換器(11)是壓電轉換器。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的超聲傳感器，其特征在于，所述填充材料(15)是閉孔的聚合物泡沫。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的超聲傳感器，其特征在于，所述聚合物泡沫是基于娃樹脂的泡沫。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的超聲傳感器作為機動車的駕駛輔助系統(tǒng)中的間距傳感器或者作為無駕駛員的車輛中的間距傳感器的應用。
【文檔編號】G10K9/122GK104040619SQ201280067004
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年11月21日 優(yōu)先權日:2012年1月17日
【發(fā)明者】D·巴爾特伊拉, B·巴亞爾塞漢 申請人:羅伯特·博世有限公司