CN1115661C - 超声波传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波传感器，特别是用于汽车和其内部空间的超声波传感器，具有一盒状壳体(1)、一壳底(3)、一壳体封闭装置和一安装在壳体内底面(3)上的传感元件，其中在壳体封闭装置区域内安装一可位置固定地固定在壳体(1)内的接触装置(9)，它具有一沿纵轴A方向穿透接触装置(9)的缺口(37)，并且在至少一个接触点(19)上借助于粗导线焊接与传感元件(7)的至少一个电极(15)导电连接；以及涉及一种与此有关的制造方法。

Description

超声波传感器及其制造方法

本发明涉及一种超声波传感器，和它的制造方法。

例如由JP 0211629911已知一种超声波传感器，特别是用于汽车和其内部空间的超声波传感器，具有一壳体、一壳底、一位于壳底对面的壳体封闭装置和一装在壳底上的传感元件。在壳体底面内侧上粘贴一压电元件，使得壳底的振动可以传到压电元件上。压电元件的电极通过钎焊或焊接的导线向外引出，其中杯形壳体借助于一附加的合成树脂或塑料注塑件封闭。穿过此封口向外引出的导线用来连接在一电子装置上，通过此电子装置可以求出压电元件的振动性能和由此发出的电流特性。

这一类已知超声波传感器具有这样的缺点，首先为了卸除导线的拉伸载荷，杯形壳体必须通过一附加的、用来固定穿过它的导线的注塑件封闭起来。其次这一类已知传感器在显示所接收的声波时不满足对于较高的灵敏度和精确度的要求。

因此本发明的目的是，创造一种超声波传感器，它在简单的和低成本的结构的情况下适合于更好地接收声波或超声波，并转换成电流应答以及提供一种制造这一类超声波传感器的方法。

为实现上述目的，在本发明的装置方面，提供了这样一种超声波传感器，特别是用于汽车和其内部空间的超声波传感器，具有一盒状壳体、一壳底、一位于壳底对面的壳体封闭装置和一装在壳底上的传感元件，以及电极，其中在壳体封闭装置区域内设有一位置固定地固定在壳体内的接触装置，它具有一沿壳体纵轴方向穿通的缺口，其尺寸这样地确定，使焊接装置能到达在壳底上的传感元件的电极处，其中至少具有一个接触点的接触装置借助于粗导线焊接与传感元件的至少这一电极导电连接。

为实现上述目的，在本发明的方法方面，提供了这样一种用来制造按本发明的超声波传感器的方法，其特征在于下述工步：

a)将传感元件固定在壳体内部壳底上，

b)将接触装置安装和固定在与底面相对的壳体开口区域内，和

c)借助于焊接通过接触装置上的缺口进行接触装置和传感元件的导电连接。

通过压电元件的电极和可以位置固定地固定在壳体内的接触装置之间的粗导线焊接连接可以保证压电元件上有一个接触点，它在其位置方面可重复地精确确定。其次这种类型的接触点与已知类型的压电元件的接触点不同具有较小的质量。由此可以将压电元件上一个预先确定的、适合于尽可能小地影响压电元件振动性能的点容易可重复地和以高的准确性用作接触点。由于与已知接触方法相比质量较小的连接点可以通过按本发明的粗导线和连接点保证压电元件尽可能小的质量变化，从而保证其振动特性。

此外位置固定的接触装置保证卸除导线，也就是焊接导线的拉力，而为此不必像已知超声波传感器那样，需要一个在壳体底面相对一侧上的附加的注塑件。

下面借助于一个在附图中所示的实施例对本发明加以说明。附图中：

图1按本发明的一个超声波传感器的局部剖开的透视图；

图2按图1的超声波传感器在装上盖子之前的局部剖开的透视图；

图3一冲制栅板的透视图；

图4按图3的冲制栅板在继续进行加工以后的透视图；

图5带有按图4的冲制栅板的接触装置的透视图；

图6超声波传感器壳体的侧视剖视图；

图7按图6的壳体的顶视图。

图1中所示的超声波传感器具有一杯形或盒形壳体1，带有一壳底3和一空心圆柱形外壳5。当然这种盒形仅仅是对于其他可想象的容器形壳体的一个例子，例如具有正的或逐渐变细地相互靠扰的壁板的带圆形或多角形横截面的空心长方六面体壳体，它们可以具有位于正的或相互倾斜的平面内的底面和顶盖。

在壳体1内部底面3上位置固定和导电地固定一大多做成压电陶瓷的传感元件7，其结构类似于板式电容器的传感元件7在其下侧上具有一下电极，它与一种由导电材料，例如铝制成的壳体1作导电连接。在其上侧传感元件7具有一与图中未画出的、位于下侧的下电极平行的上电极15。但是这种圆盘形的传感元件也可以代替圆形轮廓具有另外的小板形状，例如椭圆、多角形等等。这里上电极15可以和在图中未画出的下电极一样由一喷敷在压电陶瓷上的导电层，例如由银或金组成的导电层构成。上电极15借助粗导线焊接用一在容器内设置在对面的封闭装置区域内的接触装置9导电连接在一接触面19上。在同样可以做成圆盘形的接触装置9之上设有一顶盖11，它被壳体外壳5的做成卷边的上部区域用一个力压向接触装置的方向，并将接触装置9压在一在图6中较详细地画出的、在壳体外壳内壁上形成的直的台阶20上。在其外侧上顶盖11有一插头安装区13，它例如可以做成插接套。

此插接套例如具有一矩形轮廓(图1)，例如带有圆角(图2)和具有适合于足以机械固定可插在它里面的插头的插接套高度。当然这种类型的插头安装区13也可以具有卡锁或对应卡锁元件，它们保证与插入的插头或其对应卡锁或卡锁元件有可靠的但是可解脱的连接。如图1中所见，在插头安装区13内部伸出接触装置9的一第一触针21和一第二触针23。如图2中可见，这里这些垂直地沿壳体纵轴纵向向上伸出的触针21和23借助于没有详细画出来的、与触针的外形匹配的缺口在插头安装区内穿过顶盖11。但是也可以设想，顶盖11在插头安装区13内部轮廓的整个区域内具有一个缺口，使得插头安装区13的下部封闭通过接触装置9上侧的部分区域构成，此部分区域将触针21和23包围在此区域内。为了接触装置9进一步的接触在接触装置9的边缘区域内有一在图5中详细画出的缺口，例如以圆孔37的形式，它与在图6和7中所示的同样沿纵向的，例如做成孔22的壳体外壳5凸肩上的缺口对齐。如图2中所示，接触装置通过其缺口借助1也嵌入壳体外壳5凸肩上的缺口内的铆钉27在另一个接触面上与壳体导电连接。

在图3至5中以单个零件和相互衔接的工步表示接触装置9的结构。图3表示带有两个相互平行的触针21和23的冲制栅板31，这些触针借助于一连桥33连接，并在下面三分之一具有连接在它上面的相互背对背的、向相反的方向以直角三角形的形状延伸的弓形部32、34。在四分之一弓形部32内有一向圆周39方向张开的U形缺口35。在弓形部34上沿圆周39设有一部分圆环区域41。

图4中表示在继续进行一个工步以后的冲制栅板31。这里触针21和23从冲制栅板31的平面内垂直向上折弯。

图5表示在继续进行一个工序，也就是浇注或注塑塑料或合成树脂后的按图4的冲制栅板。这样制成的接触装置9具有一圆盘形轮廓，它被一位于浇在它里面的冲制栅板31的区域之外的缺口25穿透。这样形成的缺口25具有一半月形或3/4月亮形轮廓，它被一在其周边的厚度均匀的圆环所包围，其中直线闭合主要由弓形部32和34，或者说其朝向缺口25的直线边一侧和其周围浇注部分构成，其次接触装置9具有一与冲制栅板31的缺口35对齐的孔37。如上所述，接触装置可以通过此孔37借助于铆钉(与壳体)导电连接，铆钉嵌在壳体外壳凸肩上的与此孔37同心的缺口22内。

连桥33在接触装置9内在浇注过程中借助于一专用工具切断，因此触针23只与弓形部35相连，触针21与弓形部34和圆环形边缘部分41相连。当然连桥33的切断也可以在浇注过程之前或之后进行。

如图2中可见，传感元件7的下电极(例如借助于导电的粘接剂)通过壳底3、壳体外壳5和铆钉连接，铆钉头在缺口35区域内与冲制栅板的弓形部32导电接触。相反触针21借助于包围冲制栅板31的浇注树脂层相对于壳体1绝缘。因此触针21仅仅通过弓形部34和其表面在部分区域内构成接触面19的圆环部分边缘41借助于粗导线焊接通过焊接导线17与传感元件7的上电极导电连接。在传感器壳体1内底面3和直到凸肩20或位于其上的接触装置9之间的空间内可以放入阻尼泡沫29。此阻尼泡沫一方面以预期的方法改变传感器的振动性能(例如宽带的、较小的过渡振荡等等)，另一方面有利于焊接导线17的位置稳定性。用这种方法可以防止焊接导线17非预期拽断或断裂的风险。

下面介绍上述超声波传感器的制造方法。在将传感元件7粘贴在壳体1底面3上以后在下一个工步中将接触装置9放在壳体外壳5内侧的肩20上，使孔37与凸肩上的缺口22同心。这种粘贴例如可以借助于一种导电的特殊粘接剂进行。但是也可以采用非导电粘接剂，例如秒粘接剂，其中由于至少一个表面的粗糙度通过粗糙表面的部分穿过多数情况下非常薄的粘接层的高度或尖峰进行接触。然后或者同时接触装置9或者其触针23借助于铆钉27与壳体1，从而与传感元件7的下电极作导电连接。在下一个工序中连接装置9的接触面19与传感元件7的上电极用粗导线焊接在一起。沿纵向在两个平面上看，这种焊接可以通过缺口25进行，焊接装置可以穿过这一缺口也到达上电极15。用这种方法触针21借助于焊接导线17与传感元件的上电极连接。

如上所述，在下一个工序中可以放入阻尼泡沫29或发泡成形，以便对振动特性产生预期的影响。在装上顶盖11以后在壳体外壳5的伸出接触装置9的外圆周的边缘或空心圆柱区域内壳体外壳5超出顶盖11的上边缘区域借助于一压制或成形工具朝壳体中心方向折弯。用这种方式形成在图1中可以看到的卷边，它可靠、位置固定地抓住顶盖，并构成结实的壳体封闭。

如图1中可见，通过顶盖11的插头安装区13和通过从下方向伸入此安装区内的触针21、23构成一带接触的插头安装，未画出的插头可以插入此安装区内以便与传感器连接，并可与(触针)相接触。

当然也可以设想，将安装区13和接触接通在运动学方面做得颠倒过来，使得代替触针21、23可以存在接触插座。同样可以设想，将安装区13做成带有可在它里面移动的插头的作为插头座的插接套，插接套或连接元件的边缘可以移动超过此插头。

Claims (20)

1.超声波传感器，特别是用于汽车和其内部空间的超声波传感器，具有一盒状壳体(1)、一壳底(3)、一位于壳底(3)对面的壳体封闭装置(11)和一装在壳底(3)上的传感元件(7)，其特征在于：它还具有电极，在壳体封闭装置区域内设有一位置固定地固定在壳体(1)内的接触装置(9)，它具有一沿壳体(1)纵轴(A)方向穿通的缺口(25)，其尺寸这样地确定，使焊接装置能到达在壳底(3)上的传感元件(7)的电极(15)处，其中至少具有一个接触点(19)的接触装置(9)借助于粗导线焊接与传感元件(7)的至少这一电极(15)导电连接。

2.按权利要求1的超声波传感器，其特征在于：接触装置(9)做成板坯或冲制栅板(31)。

3.按权利要求1或2的超声波传感器，其特征在于：接触装置(9)做成圆盘形。

4.按权利要求1或2的超声波传感器，其特征在于：接触装置(9)在朝壳底(3)的方向放在一做在壳体内侧上的凸肩(20)上。

5.按权利要求4的超声波传感器，其特征在于：接触装置(9)借助于固定元件固定在壳体上。

6.按权利要求5的超声波传感器，其特征在于：固定元件做成一由导电材料制成的铆钉(27)，该铆钉嵌在接触装置(9)的孔(37)和凸肩(20)上的平行于壳体(1)纵轴A方向的缺口(22)内。

7.按权利要求1或2的超声波传感器，其特征在于：接触装置(9)在其外侧上具有接触元件。

8.按权利要求7的超声波传感器，其特征在于：接触元件做成朝向外的触针(21，23)。

9.按权利要求1的超声波传感器，其特征在于：壳体封闭装置做成可以装入壳体(1)内接触装置(9)上的顶盖(11)，此顶盖至少通过伸出壳体外壳(5)的顶盖(11)的并且超出顶盖圆周向顶盖折弯的壳体外壳的部分区域固定，以防止沿壳体纵轴A方向向外运动，并且用一个力沿相反方向向接触装置(9)加压。

10.按权利要求9的超声波传感器，其特征在于：部分区域做成环形卷边(43)。

11.按权利要求9或10的超声波传感器，其特征在于：顶盖(11)在接触元件区域内具有一个缺口。

12.按权利要求11的超声波传感器，其特征在于：在顶盖(11)的外侧上连接一个关闭缺口的插头安装区(13)。

13.按权利要求12的超声波传感器，其特征在于：插头安装区(13)做成插接套。

14.用来制造按上述权利要求之任一项的超声波传感器的方法，其特征在于下述工步：

a)将传感元件(7)固定在壳体(1)内部壳底(3)上，

b)将接触装置(9)安装和固定在与底面(3)相对的壳体开口区域内，和

c)借助于焊接通过接触装置(9)上的缺口(25)进行接触装置(9)和传感元件(7)的导电连接。

15.按权利要求14的制造超声波传感器的方法，其特征在于：接触装置(9)做成冲制栅板(31)，它浇注在塑料内。

16.按权利要求14或15的制造超声波传感器的方法，其特征在于：接触装置(9)借助于至少一个固定元件或借助于压配合用机械方法位置固定地固定在壳体(1)内，并与壳体导电连接。

17.按权利要求14的制造超声波传感器的方法，其特征在于：在接触装置(9)的上方安装和固定一顶盖(11)作为壳体的封闭装置。

18.按权利要求17的制造超声波传感器的方法，其特征在于：壳体外壳(5)的至少部分区域超出顶盖(11)，并超过顶盖(11)的外圆周向内朝顶盖中心方向折弯。

19.按权利要求18的制造超声波传感器的方法，其特征在于：壳体外壳(5)环形地超出顶盖(11)作为边缘，此边缘借助于一成形工具以卷边(43)的形式在顶盖(11)上向内朝顶盖中心方向折弯。

20.按权利要求17至19的任一项的制造超声波传感器的方法，其特征在于：通过接触装置(9)和顶盖(11)构成一用于插头的插头座。

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