汽车超声波传感器
2019-11-22

汽车超声波传感器

本发明涉及一种超声波传感器(2),尤其是汽车超声波传感器,其包括一个外壳(4)、一个装在外壳(4)部段(12)之内或之上的隔膜(6)以及一个去耦元件(10),该去耦元件至少部分在隔膜(6)与外壳段(12)之间延伸,其中,去耦元件(10)和外壳段(12)有互锁装置(14),去耦元件(10)和外壳段(12)借助该互锁装置(14)互相连接。

此外,本发明还涉及一种装配超声波传感器的方法,它的特征在于下列步骤:首先通过将一个压电元件固定在隔膜的隔膜底部上,构成第一组件。此第一组件尤其卡锁地插入去耦元件中,从而构成第二组件。为了构成第三组件,再将第二组件卡锁地插入超声波传感器外壳的外壳段中。以此方式可以使相对关键的装配过程,例如将压电元件固定在隔膜底部,限于较小的组件。通过超声波传感器各构件的互锁装配,还可以使超声波传感器的生产特别易于自动化。

此外建议,去耦元件有伸入超声波传感器外壳内的咬边元件,它们被一种充填外壳内腔的浇注材料包围。因此,可以按已知的方式用浇注材料充填一个几乎已完全装配好的超声波传感器,由此去耦元件在加入浇注材料后相对于外壳防丢失地被固定。

下面参见附图对特别优选的实施例的详细说明,以此给出本发明的其他优点、特征和详情。在这里,附图中示出的并在权利要求书及说明书中提及的各个特征分别本身单独对于本发明很重要,同时它们的任意组合也属于本发明的主要内容。附图中: 图1表示按本发明带有去耦元件的超声波传感器的侧视图; 图2表示按图1的超声波传感器的剖切侧视图; 图3表示按图1和2的超声波传感器去耦元件的透视图; 图4表示另一种去耦元件的透视图;以及 图5表示按本发明的超声波传感器另一种实施形式的剖切侧视图。 图1中超声波传感器总体用附图标记2表示。它有一个大体罐状的外壳4(也可参见图幻。在外壳4上安装有一个设计为基本上圆柱缸形的隔膜6,它有一个盘状隔膜底部8。隔膜6沿径向在外面被一个环形的去耦元件10包围,它在振动技术方面使隔膜6与外壳4去耦。去耦元件10在外壳侧装在一个环形的外壳段12上,外壳段12沿径向在外面围绕去耦元件10面朝外壳4的部分。 去耦元件10和外壳段12借助互锁装置14互相连接,互锁装置14沿外壳段12或图1和2中表示的去耦元件10下部的圆周分布。互锁装置14包括锁体16和锁槽18,按图示的实施例,锁体16设在去耦元件10上,而锁槽18由外壳段12内的孔构成。 参见图2,隔膜6在隔膜底部8的下侧有一个压电元件20,后者可以置隔膜底部8于振动之中,所以隔膜底部可以产生沿用22表示的发射方向的超声波信号。沿一个与该发射方向相反的装配方向M可以在去耦元件10中插入一个由隔膜6和压电元件20构成的组件。去耦元件10由液化硅酮橡胶(LSR,LiquidSiliconeRubber)构成。因此去耦元件10是弹性的,从而在按装配方向M将隔膜6插入去耦元件10中时会产生变形,并在结束装配过程后可以可靠地固定隔膜6。 以如此方式构成的由隔膜6和去耦元件10组成的组件,可以沿装配方向M再与超声波传感器2的外壳4拼接。此时,去耦元件10的锁体16卡锁在外壳段12的锁槽18中。 去耦元件10在其面朝外壳4的那一侧有沿去耦元件10圆周分布的止挡元件26。这些止挡元件沈与设计在外壳4内的止挡面观配合作用,从而使去耦元件10在外壳4或外壳段12内部的装配位置不仅通过互锁装置14,而且也通过止挡元件沈与止挡面28之间的接触确定。 所述止挡元件沈与去耦元件10的一与止挡元件连接的环形壁段30共同构成一些侧凹区32,在这些侧凹区32内容纳有沿径向加厚隔膜6的边缘段34。以此方式使隔膜6可靠地固定在去耦元件10内部。 此外,去耦元件10还有面朝外壳4的咬边元件36,它们可设计为例如接片或耳环。当外壳4的内腔37为了超声波传感器2及其电气构件的防水和防污而用浇注材料充填时,浇注材料便包围这些咬边元件36,从而将去耦元件10可靠地相对固定在外壳4上。 在图3中也示出了所述去耦元件10,其中将视角方向选择为,使止挡元件沈处于图3的上部。去耦元件10在与止挡元件沈邻接处有一个朝止挡元件沈的方向收缩的导入段38,它使去耦元件10更容易导入外壳4的外壳段12内。 此外,去耦元件10还有一些沿去耦元件10圆周分布的袋状材料凹隙40。这些材料凹隙用于使去耦元件10在振动技术方面与隔膜6去耦,从而使振动不能从隔膜6经由去耦元件10传入外壳段12并因而传递到外壳4上。 图4中表示的另一个去耦元件10'有袋状材料凹隙40',它们按图4向前方以及在装入超声波传感器2'(见图幻时在与隔膜底部8相邻处以一环段42为界。各材料凹隙40'沿周向以材料接片43为界。此外,材料凹隙40'还以一个与边段42对置的边段44为界。

本发明的一项特别有利的进一步发展规定,去耦元件在其面朝隔膜的那一侧有至少一个材料凹隙。这种材料凹隙可例如设计为袋状,并在装配隔膜时在去耦元件内部创造一个空腔,它防止从隔膜经由去耦元件向外壳的外壳段传递振动,并阻止沿反方向朝隔膜回传振动。

液化硅酮橡胶(LSR)被证明特别适合用作去耦元件的材料。这种材料具有超出一个大温度范围的极其恒定的机械性能,并因而也有极其恒定的振动特性。

为了将去耦元件尽可能可靠地固定在外壳段内,建议沿外壳段和去耦元件的圆周设多个互锁装置,它们尤其沿外壳段和去耦元件的圆周均勻分布。

液化硅酮橡胶(LSR)被证明特别适合用作去耦元件的材料。这种材料具有超出一个大温度范围的极其恒定的机械性能,并因而也有极其恒定的振动特性。

本发明的一种有利的实施形式规定,互锁装置具有一对卡锁元件,亦即锁体和锁槽,其中一个卡锁元件设在去耦元件上,另一个卡锁元件则设在外壳段上。当然,也可以将上述可选方案互相组合,因而在去耦元件上和在外壳段上分别设锁体和锁槽,它们与其所属的锁槽和锁体配合作用。在本发明的框架内,互锁装置指这样一种装置,即,将去耦元件从外壳段拆卸要克服一个至少较小的阻力,从而使去耦元件能可靠地固定在外壳段内。

由之前的应用已知一种超声波传感器,它的环形外壳段有一些注射孔,它们用于将一个装入环形外壳段内的隔膜用一种去耦材料压力注塑包封。若后续的工序,例如将压电元件固定在隔膜底部,不能无缺陷地实施时,则后果是必须将已制好或几乎制造完工的超声波传感器作为废品清除。