DE10000924A1 - Ultrasonic sensor, especially for vehicle distance measurement device, has membrane with resonance body mechanically separate from housing with electronics, electrical connecting element - Google Patents
Ultrasonic sensor, especially for vehicle distance measurement device, has membrane with resonance body mechanically separate from housing with electronics, electrical connecting elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor, insbesondere für eine Abstandsmeßeinrichtung an einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, einem an dem Gehäuse ausgebildeten elektrischen Verbindungselement, einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Elektronik, einer Membran und einem Resonanzkörper.The invention relates to an ultrasonic sensor, in particular for a Distance measuring device on a motor vehicle, with a housing, one on the Electrical connector formed housing, one within the housing arranged electronics, a membrane and a sound box.
Derartige Ultraschallsensoren sind beispielsweise aus der DE 34 41 684 A1 oder der DE 197 55 729 A1 bekannt. Sie werden zur Realisierung elektronischer Einparkhilfen verwendet, wobei sie entweder nur im Heckbereich oder im Heckbereich sowie im Frontbereich des Kraftfahrzeuges montiert werden. Je nach der gewünschten Größe des zu erfassenden Meßbereichs werden derzeit meist zwei bis sechs Sensoren im Heckbereich bzw. im Frontbereich montiert. Aus akustischen Gründen liegt der optimale bzw. akzeptable Einbaubereich der Sensoren meistens im Stoßfänger oder im Spoilerbereich. Das geometrische Abbild der wirksamen Wellenfronten von abgestrahlter und empfangener, d. h. von einem Hindernis reflektierter Schalleistung ist mit einer Keule vergleichbar, deren Ursprung am Sensor liegt. Um störende Bodenechos zu vermeiden und um den Erfassungsbereich in der Vertikalen groß genug zu halten, werden die Sensoren meistens genau in horizontaler Ausrichtung oder mit einer Winkelanstellung nach oben montiert.Such ultrasonic sensors are for example from DE 34 41 684 A1 or DE 197 55 729 A1 known. They are used to implement electronic parking aids used, either only in the rear area or in the rear area and in Front area of the motor vehicle to be mounted. Depending on the size of the The measuring range to be recorded is currently usually two to six sensors in the Rear area or mounted in the front area. The optimum is for acoustic reasons or acceptable installation range of the sensors mostly in the bumper or in the Spoiler area. The geometric image of the effective wavefronts of radiated and received, d. H. sound power reflected from an obstacle is with a club comparable, the origin of which lies on the sensor. To avoid disturbing ground echoes and to keep the vertical detection area large enough, the Most of the time, sensors are precisely aligned horizontally or at an angle mounted upwards.
Derzeit erhältliche Ultraschallsensoren haben ein relativ großes, für viele akustisch günstige Einbauorte sogar viel zu großes Einbauvolumen. Man ist daher bemüht, Ultraschallsensoren zu schaffen, die ein möglichst kleines Einbauvolumen aufweisen (vgl. hierzu auch die in der DE 34 41 684 A1 und der DE 197 55 729 A1 angegebenen Aufgabenstellungen).Ultrasonic sensors currently available have a relatively large, for many acoustic Favorable installation locations even much too large installation volume. One tries therefore To create ultrasonic sensors that have the smallest possible installation volume (See also those specified in DE 34 41 684 A1 and DE 197 55 729 A1 Tasks).
Der aus der DE 197 55 729 A1 bekannte Ultraschallsensor ist in Fig. 3 der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt. Der Sensor besteht im wesentlichen aus einem Sensorgehäuse 1 mit einer darin angeordneten Elektronik, die auf einer Leiterplatte montiert ist, einer Steckverbindung 2 und einem Membranteil 3, bestehend aus der akustisch wirksamen Membran und einem Resonanzkörper. Wenn ein solcher Sensor bei tieferen Einbaulagen nach oben gekippt montiert werden muß, vergrößert sich das notwendige Einbauvolumen meist noch zusätzlich. Auch kommt es häufig zu unüberwindbaren Einbauschwierigkeitkeiten, wenn der Sensor aus akustischen Gründen im Stoßfänger des Kraftfahrzeuges so plaziert werden muß, daß er im Bereich des Trägers des Stoßfängers liegt. Es kann dann nur ein akustisch ungünstigerer Einbauort mit entsprechenden Leistungseinbußen gewählt werden. Außerdem muß für die relativ große Masse des Sensors ein massiver Halter realisiert werden, und zwar insbesondere wegen der lageabhängigen Meßgenauigkeit des Sensors, da schon kleine Abweichungen von der Soll-Lage zu Fehlmessungen führen.The ultrasonic sensor known from DE 197 55 729 A1 is shown schematically in FIG. 3 of the accompanying drawing. The sensor essentially consists of a sensor housing 1 with electronics arranged therein, which is mounted on a printed circuit board, a plug connection 2 and a membrane part 3 , consisting of the acoustically active membrane and a resonance body. If such a sensor has to be mounted tilted upwards in the case of deeper installation positions, the necessary installation volume usually increases further. There are often insurmountable installation difficulties when the sensor has to be placed in the bumper of the motor vehicle for acoustic reasons so that it lies in the area of the carrier of the bumper. It is then only possible to choose an acoustically less favorable installation location with corresponding performance losses. In addition, a solid holder must be implemented for the relatively large mass of the sensor, in particular because of the position-dependent measurement accuracy of the sensor, since even small deviations from the desired position lead to incorrect measurements.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallsensor der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit optimalen Leistungseigenschaften auch an einem relativ wenig Platz bietenden, jedoch akustisch günstigen Einbauort montierbar ist.Proceeding from this, the present invention is based on the object To create ultrasonic sensor of the type mentioned, the one with optimal Performance characteristics in a relatively small space, but acoustically favorable installation location is mountable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran mit dem Resonanzkörper von dem Gehäuse mit der Elektronik und dem elektrischen Verbindungselement mechanisch getrennt ist.This object is achieved in that the membrane with the Sound box from the housing with the electronics and the electrical Connecting element is mechanically separated.
Die erfindungsgemäße Lösung schafft folgende Vorteile:
The solution according to the invention creates the following advantages:
- - Das aus der Membran und dem Resonanzkörper bestehende Membranteil des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors kann wegen seines kleinen Volumens und seiner geringen Masse mit einem einfachen und kostengünstigen Halter direkt am Stoßfängerhalter oder direkt an der Stoßfängerabdeckung montiert werden, gegebenenfalls auch zusammen mit einem sichtbaren Designteil auf der Stoßfängerabdeckung.- The membrane part of the membrane consisting of the resonance body Ultrasonic sensor according to the invention can because of its small volume and its small mass with a simple and inexpensive holder directly on Bumper bracket or mounted directly on the bumper cover, possibly also together with a visible design part on the Bumper cover.
- - Das Membranteil kann wegen seines kleinen Volumens einfach und preiswert im akustisch günstigen Bereich, zum Beispiel zwischen Stoßfängerträger und Stoßfängerabdeckung, montiert werden, was bei der relativ großen, ungetrennten Bauform gemäß Fig. 3 der Zeichnung häufig gar nicht oder nur mit einem hohen mechanischen und finanziellen Aufwand für Stoßfänger und/oder Spoileränderungen sowie mit hohem Kosten- und Zeitaufwand für Werkzeugänderungen möglich wäre.- The membrane part can be easily and inexpensively installed in the acoustically favorable area, for example between the bumper beam and bumper cover, because of its small volume, which is often not possible at all or only with a high mechanical and with the relatively large, undivided design according to FIG. 3 of the drawing financial effort for bumpers and / or spoiler changes and with high costs and time for tool changes would be possible.
- - Das Sensorgehäuse mit der darin befindlichen Elektronik kann an einem günstigen Einbauort montiert werden, zum Beispiel im eigentlichen Stoßfängerträger. Der Halter für das relativ schwere, die Elektronik und die Steckverbindung umfassende Sensorgehäuse kann im nicht sichtbaren Bereich einfach und ohne Bauteil-Mehrkosten im Stoßfängerhalter integriert werden, und zwar ohne daß hierfür ein separater Halter benötigt wird.- The sensor housing with the electronics inside can be connected to one favorable installation location, for example in the actual Bumper beam. The holder for the relatively heavy, electronics and The sensor housing can be plugged into the invisible area can be easily integrated into the bumper bracket without additional component costs, and without the need for a separate holder.
- - Durch den vereinfachten Sensoreinbau, der aus dem reduzierten "kritischen" Einbauvolumen sowie der insoweit verringerten Masse resultiert, kann die durch die derzeitige Bauform gemäß Fig. 3 der Zeichnung bedingte Variantenzahl der Stoßfänger und/oder Spoiler in der Kraftfahrzeug-Serienfertigung reduziert werden. Dies führt zu signifikanten Einsparungen im Werkzeug- und Logistikbereich.- Due to the simplified sensor installation, which results from the reduced "critical" installation volume and the reduced mass to this extent, the number of variants of the bumpers and / or spoilers in motor vehicle series production which is caused by the current design according to FIG. 3 of the drawing can be reduced. This leads to significant savings in the tool and logistics area.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors besteht darin, daß die Membran über eine verdrillte und/oder abgeschirmte elektrische Verbindungsleitung mit dem Gehäuse verbunden ist. Hierdurch wird eine Erhöhung der elektrischen Störfestigkeit des Sensors erreicht.There is a preferred embodiment of the ultrasonic sensor according to the invention in that the membrane has a twisted and / or shielded electrical Connection line is connected to the housing. This will increase the electrical immunity of the sensor reached.
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors besteht darin, daß an der innerhalb des Gehäuses angeordneten Elektronik mehrere, jeweils aus einer Membran und einem Resonanzkörper gebildete Membranteile angeschlossen sind. Somit lassen sich zum Beispiel zur Kostenreduzierung je nach Einbausituation zwei oder mehr Membranteile auf eine gemeinsame Elektronik im Sensorgehäuse führen.Another preferred embodiment of the ultrasonic sensor according to the invention consists in the fact that several, membrane portions each formed from a membrane and a resonance body are connected. Thus, for example, to reduce costs depending on Installation situation two or more membrane parts on a common electronics in the Guide the sensor housing.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further preferred configurations are specified in the subclaims.
Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ultraschallsensors sind in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung schematisch dargestellt. Two exemplary embodiments of an ultrasonic sensor according to the invention are shown schematically in FIGS. 1 and 2 of the drawing.
Der in Fig. 1 dargestellte Ultraschallsensor besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, einem an dem Gehäuse ausgebildeten elektrischen Verbindungselement 2, bei dem es sich um einen Steckverbinder oder eine elektrische Verbindung in Kabelschwanzausführung handelt, einer innerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Elektronik (nicht gezeigt) und einem Membranteil 3, das eine akustisch wirksame Membran und einen Resonanzkörper umfaßt. Das Membranteil 3 ist vom Rest des Sensors mechanisch getrennt. Das Membranteil 3 kann dabei mit einem kleinen Halter (nicht gezeigt) und mit oder ohne einer Designabdeckung (nicht gezeigt) im Sichtbereich, zum Beispiel dem Außenbereich eines Stoßfängers, montiert werden. Das Sensorgehäuse 1 und die Membran des Membranteils 3 sind mittels einer zweiadrigen elektrischen Leitung 4 verbunden. Zur Erhöhung der elektrischen Störfestigkeit ist die elektrische Verbindungsleitung 4 zwischen Membranteil 3 und Sensorelektronik vorzugsweise als verdrillte und gegebenenfalls zusätzlich abgeschirmte Leitung ausgeführt.The ultrasound sensor shown in FIG. 1 essentially consists of a housing 1 , an electrical connecting element 2 formed on the housing, which is a plug connector or an electrical connection in the form of a cable tail, and electronics (not shown) arranged inside the housing 1 . and a membrane part 3 , which comprises an acoustically active membrane and a resonance body. The membrane part 3 is mechanically separated from the rest of the sensor. The membrane part 3 can be mounted with a small holder (not shown) and with or without a design cover (not shown) in the field of view, for example the outer area of a bumper. The sensor housing 1 and the membrane of the membrane part 3 are connected by means of a two-wire electrical line 4 . To increase the electrical immunity, the electrical connection line 4 between the membrane part 3 and the sensor electronics is preferably designed as a twisted and optionally additionally shielded line.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dadurch, daß zwei Membranteile 3, 3' über elektrische Verbindungsleitungen 4, 4' an der im Sensorgehäuse 1 angeordneten Elektronik angeschlossen sind.The exemplary embodiment shown in FIG. 2 differs from the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that two membrane parts 3 , 3 'are connected to the electronics arranged in the sensor housing 1 via electrical connecting lines 4 , 4 '.
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- 2000-01-12 DE DE2000100924 patent/DE10000924B4/en not_active Expired - Fee Related
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