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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen Ultraschallsensor.
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Herkömmlich weist
ein Ultraschallsensor einen Ultraschallwandler auf, der eine piezoelektrische Vorrichtung
umfaßt,
die an einer Innenseite eines Bodens eines Gehäuses in zylindrischer Form
angeordnet ist, sowie einen Behälter,
der eine Öffnung
für eine
Montage des darin eingefügten
Ultraschallwandlers aufweist. Die piezoelektrische Vorrichtung ist
elektrisch mit einer Platine im Gehäuse durch eine Verbindungsleitung
verbunden. Die Verbindungsleitung wird mit einer Dichtung bedeckt,
abgesehen von den Abschnitten für
die elektrische Verbindung. Die japanische Patentanmeldung Nr. 2004-159351
offenbart einen Ultraschallsensor mit der vorstehend beschriebenen
Anordnung.
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In
den letzten Jahren ist die Forderung zur Verwendung eines Verbindungsstiftes
anstelle der Verbindungsleitung schrittweise angestiegen, aufgrund
einer erwarteten Verbesserung der Verarbeitbarkeit bei der Montage.
Der in den japanischen Patentanmeldungen JP-A-H8-130795 und JP-A-H11-187491
offenbarte Ultraschallwandler weist beispielsweise den Verbindungsstift
(Anschlußstift
oder Anschlussleitung) an einer Basis bzw. Basis (Anschlussplatte)
auf, welche am Gehäuse
befestigt ist, wobei der Verbindungsstift sich zur Außenseite des
Gebäudes
auf eine durchbohrende Weise erstreckt. Die piezoelektrische Vorrichtung
im Ultraschallwandler ist elektrisch mit der Platine durch den Verbindungsstift
verbunden.
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Bei
dem in dem japanischen Patentanmeldungen JP-A-H8-130795 und JP-A-H11-187491 offenbarten
elektrischen Wandler mit dem Verbindungsstift ist jedoch ein Endabschnitt
(d. h. ein Grundabschnitt) fest an der Basis in einer Platinenform
im Gehäuse
angeordnet, und ein Abschnitt des Verbindungsstiftes (d. h. ein
Spitzenabschnitt), der sich zur Außenseite des Gehäuses erstreckt,
ist lang. Zusätzlich
besteht der Verbindungsstift beispielsweise aus einem Material,
das hauptsächlich
Kupfer enthält,
in einer Dicke von 0,5 mm im Durchmesser. Daher kann der Verbindungsstift
gebogen (verformt) werden, bevor er am Behälter angeordnet wird; das bedeutet,
die Anschlüsse
der Vorrichtung können durch
Verbiegen von einer Standardposition abweichend angeordnet sein.
Auf diese Weise kann aufgrund der Deformation/Fehlplazierung des
Verbindungsstiftes (des Anschlußstiftes)
die Montage der Vorrichtung zunehmend erschwert werden. Mit anderen
Worten: Die Verarbeitbarkeit des Ultraschallsensors bei der Montage
verschlechtert sich.
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Ferner
kann Wasser, welches von einem Spalt zwischen dem Behälter und
dem Wandler in den Behälter
eindringt, einen inneren Teil des Ultraschallsensors abhängig von
einem Zustand der Montage tränken.
In diesem Fall kann der Verbindungsstift im Sensor korrodiert werden,
oder er kann aufgrund des eingedrungenen Wassers kurz geschlossen
werden.
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Ausgehend
von den vorstehend beschriebenen sowie anderen Problemen, ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ultraschallsensor bereitzustellen,
der eine verbesserte Verarbeitbarkeit und bessere Wasserundurchlässigkeitseigenschaften
aufweist.
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Der
Ultraschallsensor der vorliegenden Erfindung umfaßt einen
Ultraschallwandler und einen Behälter.
Der Ultraschallwandler hat ein Gehäuse in zylindrischer Form mit
einem daran angefügten
Boden, eine piezoelektrische Vorrichtung, welche im Gehäuse angeordnet
ist, einen Verbindungsstift, der elektrisch mit der piezoelektrischen
Vorrichtung verbunden ist, sowie eine Basis bzw. Grundplatte, welche
aus einem Isolationsmaterial zum Tragen des Verbindungsstiftes,
der sich durchbohrend durch diese erstreckt. Der Behälter hat
eine Öffnung
zur Montage des darin angeordneten Ultraschallwandlers. Die piezoelektrische
Vorrichtung ist elektrisch mit einer Platine im Gehäuse unter
Verwendung des Verbindungsstiftes verbunden, und der Verbindungsstift ist
teilweise von einem Schutzabschnitt des Ultraschallwandlers geschützt. Der
Behälter weist
einen Führungsabschnitt
zwischen dem Ultraschallwandler und der Platine zum Positionieren
des Schutzabschnitts im Behälter
auf.
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Der
Ultraschallsensor der vorliegenden Erfindung schützt den Verbindungsstift vor
einem unerwarteten Verbiegen und/oder Krümmen durch Bereitstellen des
Schutzabschnitts. Ferner positioniert der Führungsabschnitt am Behälter den
Schutzabschnitt sowie den darin angeordneten Verbindungsstift in
geeigneter Weise, zum Zwecke einer verbesserten Verarbeitbarkeit
bezüglich
der Verbindung zur Platine. Ferner verbessert die Abdeckung eines
bestimmten Abschnittes des Verbindungsstiftes, der von der Basis
zu einem Spitzenabschnitt außerhalb
des Gehäuses
verläuft,
durch den Schutzabschnitt aus Isolationsmaterial mit wasserundurchlässigen Eigenschaften,
die wasserundurchlässigen
Eigenschaften des Ultraschallsensors.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
eine Basis bereitstellen, die am Gehäuse mit einem dazwischen angeordneten
elastischen Teil angeordnet ist. Auf diese Weise erfährt der
Ultraschallsensor eine Verbesserung bezüglich der Vermeidung unnötiger Vibrationen,
welche vom Boden des Gehäuses
auf die Basis übertragen
werden.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
einen integrierten Schutzabschnitt für eine Mehrzahl von Verbindungsstiften
aufweisen. Auf diese Weise dient der Schutzabschnitt effektiv zum
Schutz der Verbindungsstifte vor Verbiegung oder Krümmung. Ferner sind
der Schutzabschnitt und eine Positionierungsdurchgangsöffnung (der
Führungsabschnitt)
durch eine „eins
zu eins" Übereinstimmung
miteinander verbunden, und verringern dadurch eine Möglichkeit zur
Fehlplazierung.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
den Schutzabschnitt aufweisen, der eine herausragende Form hat,
und aus einem gleichen Material wie die Basis besteht, oder der
Schutzabschnitt der ein separates Teil ist, das fest an der Basis
angeordnet ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
einen Führungsabschnitt
bereitstellen, der eine Führungstafel
bzw. -platte (guide board) ist, welcher die Durchgangsöffnung zum
Positionieren des Schutzabschnitts hat. In diesem Fall wird der
Schutzabschnitt durch die Positionierungsdurchgangsöffnung zum geeigneten
Positionieren des Verbindungsstiftes relativ zu einem Verbindungsabschnitt
auf der Platine eingefügt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
den Führungsabschnitt
bereitstellen, der einen Innenraum des Behälters trennt, wobei der Schutzabschnitt
einen Spitzenabschnitt hat, der zumindest vom Führungsabschnitt zur Platinenseite
offen ist, und wobei der Spitzenabschnitt von einem dampffesten
Teil bedeckt ist, welches auf die Platinenseite eingefüllt wird.
Auf diese Weise wird zumindest ein Abschnitt des Schutzabschnitts
in die Positionierungsdurchgangsöffnung
im Führungsabschnitt
eingefügt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
den Führungsabschnitt
bereitstellen, der eine Durchgangsöffnung aufweist, welche verschieden
von der Positionierungsdurchgangsöffnung ist. In diesem Fall ist
die Durchgangsöffnung
entweder inkompatibel mit einer Form des Schutzabschnittes, das
bedeutet, sie hat eine andere Form als die Form des Schutzabschnittes,
oder sie ist an eine Stelle bereitgestellt, an welcher die Durchgangsöffnung den
Schutzabschnitt nicht fehlerhafterweise aufnehmen kann.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
die Form des Schutzabschnitts haben, und/oder die Positionierungsdurchgangsöffnung ist
asymmetrisch um eine Achse des Ultraschallwandlers definiert, wenn
das Gehäuse
des Wandlers den kreisförmigen
Boden hat, und der Wandler hat jeweils unterschiedliche Richtcharakteristiken
bzw. Richtwirkungen in eine horizontale Richtung und in eine vertikale
Richtung. Auf diese Weise weist der Ultraschallsensor eine auf eine
erwartete Richtung abgestimmte Richtcharakteristik auf. Ferner kann
die exzentri sche Anordnung des Verbindungsstiftes, des Schutzabschnitts
und der Positionierungsdurchgangsöffnung um eine Achse des Ultraschallwandlers
den gleichen Effekt auf die Richtwirkung haben.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallwandler
einen ersten elastischen Körper
haben, welcher zwischen dem Ultraschallwandler und dem Führungsabschnitt zur
Steuerung der Vibration angeordnet ist. Auf diese Weise wird die
unnötige
Vibration vom Gehäuse
verhindert, wodurch die Genauigkeit des Sensors verbessert wird.
Ferner verbessert ein zweiter elastischer Körper, der an der Basis, welche
auf den Schutzabschnitt des Wandlers zuweist, den Dämpfungseffekt.
Das elastische Material des ersten und zweiten Körpers kann das gleiche Material
sein, oder es können
verschiedene Materialien verwendet werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
den Ultraschallwandler bereitstellen, der einen zylindrischen elastischen
Körper
aufweist, der bei Montage im Behälter
dieses bedeckend angeordnet ist. Der Ultraschallwandler hat eine
erste Markierung, welche ausgesetzt ist, wenn der zylindrische elastische
Körper
am Ultraschallwandler angeordnet wird, und der zylindrische elastische
Körper
hat eine zweite Markierung an einer Außenumfangsfläche als
Positionierungsreferenz bzw. Positionierungsbezug zur ersten Markierung.
Der Behälter
hat eine dritte Markierung als Positionierungsbezug zur ersten oder
zweiten Markierung. Der zylindrische elastische Körper zum Dämpfen der
Vibration vom Boden des Gehäuses macht
es schwierig, eine gesteuerte Einstellung zwischen dem elastischen
Körper
und dem Wandler auszuführen,
wenn der elastische Körper
den Wandler bedeckend angeordnet ist. Ferner ist die zylindrische
Seitenfläche
des Gehäuses
vom zylindrischen elastischen Körper
bedeckt. Daher hat der Ultraschallsensor mit der vorstehend beschriebenen
Anordnung eine verbesserte Montagegenauigkeit der Bestandteile,
wie beispielsweise dem Wandler, dem elastischen Körper, und
dem Behälter.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
die erste Markierung, die an der Basis ausgebildet ist, aufweisen,
welche einen Spit zenabschnitt hat, der sich von der Außenumfangsfläche des
zylindrischen elastischen Körpers,
der im Behälter
angeordnet ist, nach außen
erstreckt, und die zweite Markierung, die entweder ein Vorsprung
in eine Einfügerichtung
des elastischen Körpers
in den Behälter
ist, wobei deren Höhe
niedriger als der Spitzenabschnitt ist, oder eine Vertiefung, welche
in der Außenumfangsfläche des elastischen
Körpers
ausgebildet ist, sowie die dritte Markierung, welche eine Vertiefung
ist, die in der Öffnung
in eine Einfügerichtung
des Ultraschallwandlers in den Behälter ausgebildet ist, zur Orientierung
des Spitzenabschnitts der ersten Markierung. Diese Anordnung des
Ultraschallsensors kann als Arbeitsbeispiel der vorliegenden Erfindung
betrachtet werden.
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Nach
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
den Behälter
aufweisen, welcher in einem Stoßfänger eines Fahrzeugs
angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Ultraschallsensor als Ecksensor
oder Rückfahrsensor
eines Fahrzeugs dienen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallwandler
das Gehäuse
in zylindrischer Form mit dem daran befestigten Boden, die piezoelektrische
Vorrichtung, welche an einer Innenfläche des Bodens des Gehäuses angeordnet
ist, den elektrisch mit der piezoelektrischen Vorrichtung verbundenen
Verbindungsstift mit einem vom Gehäuse nach außen verlaufenden Ende, die
aus einem Isolationsmaterial bestehende Basis zum Tragen des Verbindungsstiftes,
welcher diese bei einer Befestigung in dem Gehäuse durchbohrt, sowie den Schutzabschnitt
aus dem Isolationsmaterial mit wasserundurchlässigen Eigenschaften zum Bedecken
eines vorbestimmten Abschnitts des Verbindungsstiftes, welcher vom
Gehäuse
in Richtung eines Spitzenabschnitts außerhalb des Gehäuses verläuft, aufweisen.
Die Positionen des Verbindungsstiftes und des Schutzabschnittes
sind exzentrisch um die Achse der Kreisform des Wandlers angeordnet.
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Der
Ultraschallwandler mit der vorstehend beschriebenen Anordnung kann
eine verbesserte Positionierbarkeit zwischen den Verbindungsstiften des
Wandlers und der Platine bereitstellen, da der Verbindungsstift
im Schutzabschnitt vor unerwartetem Verbiegen und/oder Krümmen geschützt ist.
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Ferner
besteht der Schutzabschnitt aus einem Material mit wasserundurchlässigen Eigenschaften.
Auf diese Weise hat der Verbindungsstift verbesserte wasserundurchlässige Eigenschaften.
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Ferner
weist der Wandler eine feste Orientierung der Anordnung durch die
exzentrisch angeordneten Verbindungsstifte und den Schutzabschnitt
um die Achse des Wandlers auf. Auf diese Weise wird eine Fehlanordnung
des Ultraschallwandlers bezüglich
der Wirkrichtung verhindert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallwandler
eine Verbesserung bezüglich
der Verhinderung der unnötigen
Vibration des Gehäuses
aufweisen, da die Basis zwischen dem Gehäuse mit einem zwischengefügten Abstandshalter
aus einem elastischen Material angeordnet ist.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, welche unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen gemacht wurde, deutlicher ersichtlich, dabei zeigt:
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1A eine
Schnittdarstellung eines Ultraschallwandlers in einem Ultraschallsensor
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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1B eine
Ansicht eines Gehäuses
des Ultraschallsensors der ersten Ausführungsform von unten;
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1C eine
Ansicht einer Basis des Ultraschallsensors gemäß der ersten Ausführungsform von
unten;
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2A eine
Schnittdarstellung des Ultraschallsensors aus 1A in
der ersten Ausführungsform;
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2B eine
Ansicht des Behälters
des Ultraschallsensors der ersten Ausführungsform von unten;
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3A eine
Ansicht des Ultraschallwandlers gemäß einer zweiten Ausführungsform
von unten;
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3B eine
Seitenansicht des Ultraschallwandlers der zweiten Ausführungsform;
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4A eine
Ansicht eines zylindrischen elastischen Körpers in der zweiten Ausführungsform von
unten (d.h. einer dem Gehäuse
gegenüber
liegenden Seite);
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4B eine
Seitenansicht des zylindrischen elastischen Körpers der zweiten Ausführungsform;
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5A eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Ultraschallwandlers und
des zylindrischen elastischen Körpers;
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5B eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Behälters und des Ultraschallwandlers;
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6 eine
Darstellung einer Abwandlung eines Führungsabschnitts;
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7 eine
Darstellung einer anderen Art von Abwandlung des Führungsabschnitt;
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8 eine
Schnittdarstellung des Ultraschallwandlers mit einer Abwandlung;
und
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9 eine
Darstellung eines Schutzabschnitts mit einer Abwandlung.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Die 1A bis 1C zeigen
Darstellungen eines Ultraschallwandlers 10 in einem Ultraschallsensor 100 in
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das bedeutet, 1A zeigt eine
Schnittdarstellung, 1B eine Ansicht eines Gehäuses 11 von
unten, und 1C eine Ansicht einer Basis 14 des
Wandlers 10 von unten. Die 1B und 1C sind
Ansichten von einer Unterseite einer Vibrationsfläche des
Gehäuses 11. 1B zeigt eine
Darstellung, daß das
Gehäuse 11 nur
eine darin angeordnete piezoelektrische Vorrichtung 12 aufweist.
Der Ultraschallsensor der vorliegenden Erfindung wird als ein Rückseitensonargerät oder Ecksonargerät verwendet.
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Der
Ultraschallwandler 10 umfaßt das Gehäuse 11, welches einen
Boden in zylindrischer Form aufweist, die piezoelektrische Vorrichtung 12,
die Basis 14, welche in einer Öffnung des Gehäuses 11 mit einem
Abstandshalter 13 angeordnet ist, und einen Verbindungsstift 15 in
elektrischer Verbindung mit der piezoelektrischen Vorrichtung 12 an
einem Ende. Das andere Ende des Verbindungsstiftes 15 durchbohrt
die Basis 14, um sich zu einer Außenseite des Gehäuses 11 hin
zu erstrecken.
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Das
Gehäuse 11 besteht
aus einem leitfähigen
Material (einem Metall oder einem Isolationsmaterial mit einer darauf
ausgebildeten metallischen Schicht). Das Gehäuse 11 weist einen
darin ausgebildeten Innenraum 16 auf. Ein Boden 11a des
Gehäuses 11 weist
die an einer Innenfläche
eingesetzte piezoelektrische Vorrichtung 12 auf. Eine Außenfläche des
Bodens 11a ist eine Vibrationsfläche 11b. Bei der vorliegenden
Aus führungsform
ist das leitfähige
Material Aluminium, und die Vibrationsfläche 11b ist kreisförmig. Der
Innenraum 16 ist rechteckig mit jeweils unterschiedlicher
Länge und
Breite (die Ecken des Rechtecks sind abgerundet) wie in 1B dargestellt.
Die Form des Innenraums 16 definiert die Richtcharakteristik
bzw. -wirkung des Wandlers 10, das bedeutet jeweils unterschiedliche
Richtcharakteristiken bzw. Richtwirkungen in eine horizontale und eine
vertikale Richtung. In diesem Fall ist die Richtcharakteristik des
Wandlers 10 in horizontale Richtung weit und eng in vertikale
Richtung.
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Die
piezoelektrische Vorrichtung 12 umfaßt ein piezokeramisches Element
(z.B. Bleizirkonattitanat) mit Elektroden an beiden Flächen (in
der Figur nicht dargestellt), wobei eine der Elektroden der Fläche am Boden 11a des
Gehäuses 11 unter
Verwendung eines leitfähigen
Klebemittels angebracht ist. Die Elektroden stehen mit einem Paar
Verbindungsstiften 15 unter Verwendung einer Leitung 17a und
einer Leitung 17b durch das Gehäuse 11 in elektrischer Verbindung.
Der Innenraum 16 des Gehäuses 11 wird mit einem
Filz und einem Silizium von der Seite der piezoelektrischen Vorrichtung 12 gefüllt, welches durch
eine Öffnung
(in der Figur nicht dargestellt), die am Abstandshalter 13 und
der Basis 14 angeordnet ist, eingefüllt wird, wenn die Leitungen 17a und 17b verlötet werden.
Diese Füllungen
sind Teile zur Steuerung einer unnötigen Vibration, welche von
der Vibrationsfläche
des Verbindungsstiftes 15 übertragen wird.
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Der
Abstandshalter 13 ist ein elastischer Körper zur Steuerung des Übertragung
der unnötigen
Vibration auf einen Zylinder 11c des Gehäuses 11,
welche durch die Vibration des Bodens 11a des Gehäuses 11 verursacht
wird. Der Abstandshalter 13 besteht beispielsweise aus
einem Siliziumgummi. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete
Abstandshalter 13 kann weggelassen werden.
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Die
Basis besteht aus einem Isolationsmaterial, damit der Verbindungsstift 15 diese
durchbohrend angeordnet wird. Das Isolationsmaterial der vorliegenden
Erfindung ist beispielsweise ein synthetisches Material, wie beispielsweise
ein ABS-Kunststoff. Die Verbindungsstifte 15 werden durch
Spritzgießen
in der Basis verlegt. Der Verbindungs stift 15 besteht hauptsächlich aus
Kupfer und hat eine Dicke von 0,5 mm im Durchmesser.
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Der
Ultraschallwandler 10 der vorliegenden Erfindung hat einen
Schutzabschnitt 18, der aus einem Isolationsmaterial mit
wasserundurchlässigen Eigenschaften
besteht. Der Schutzabschnitt 18 schützt einen vorbestimmten Abschnitt
eines Spitzenabschnitts des Verbindungsstiftes 15, der
sich zu einer Außenseite
des Gehäuses 11 erstreckt.
Der geschützte
vorbestimmte Abschnitt erstreckt sich von der Basis 14 zum
Spitzenabschnitt an der Außenseite
des Gehäuses 11.
Der Schutzabschnitt 18 der vorliegenden Ausführungsform
ist ein herausragender Abschnitt der Basis 14, wie in den 1A und 1C dargestellt.
Der Verbindungsstift 15 wird in die Basis und den Schutzabschnitt 18 eingefügt. Ein einzelner
Körper
des Schutzabschnitts 18 bedeckt ein Paar Verbindungsstifte 15.
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Der
Schutzabschnitt 18 der vorliegenden Erfindung mit den Stiften 15 ist
exzentrisch von einer Mitte einer Kreisform des Bodens 11A des
Gehäuses 11 angeordnet.
Das bedeutet, der Schutzabschnitt 18 ist von der Mitte
des Bodens 11A verschieden angeordnet, wie in 1C als
Schnittpunkt gestrichelter Linien dargestellt wird. In diesem Fall
existiert eine Erfassungsachse des Wandlers 10 (der piezoelektrischen
Vorrichtung 12) neben der Mitte des Bodens 11a oder
einer Achse des Gehäuses 11.
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Der
Schutzabschnitt 18 ist getrennt von der Basis 14 ausgebildet,
und kann beispielsweise unter Verwendung eines Klebstoffs an der
Basis 14 angebracht sein. Die Stifte 15 können getrennt
bedeckt und geschützt
werden. Die Stifte 15 können
an einer vorbestimmten Stelle der Basis 14 und des Schutzabschnitts 18 unter
Verwendung eines Klebstoffs anstelle des Formspritzgießens angebracht
werden.
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Der
Ultraschallwandler 10 umfaßt einen geschäumten elastischen
Körper 19 als
einen Dämpfer. Der
geschäumte
elastische Körper
der vorliegenden Erfindung ist ein geschäumtes Silizium. Der Verbindungsstift 15 durchdringt
den geschäumten
elastischen Körper 19.
Das Gehäuse 11,
der Abstandshalter 13, die Basis 14 und das ge schäumte Silizium 19 sind
miteinander durch einen Klebstoff verbunden (z.B. einen Klebstoff
auf Siliziumbasis).
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Die 2A und 2B zeigen
Darstellungen des Ultraschallsensors 100 in 1A gemäß der ersten
Ausführungsform.
Das bedeutet, 2A zeigt eine Schnittdarstellung
und 2B zeigt eine Ansicht eines Gehäuses 30 des
Sensors 100 von unten, gesehen von einer Rückseite
der Anordnungsfläche des
Wandlers 10. In 2A sind
elektrische Komponenten auf einer Platine 20 zu Darstellungszwecken weggelassen.
In 2B wird nur das Gehäuse 30 dargestellt.
Ferner wird eine Grenze zwischen dem Gehäuse 30 und einem Führungsabschnitt 31 als
gestrichelte Linie dargestellt.
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Der
Ultraschallsensor 100 umfaßt den Ultraschallwandler 10 und
die Platine zum Anlegen einer Spannung an den Wandler 10,
um die Ultraschallwelle zu erzeugen, und zum Verarbeiten einer Spannung,
welche durch einen entgegengesetzten Effekt des Wandlers 10 induziert
wird. Der Wandler 10 und die Platine 20 sind im
Gehäuse 30 angeordnet,
das aus synthetischem Harz besteht.
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Das
Gehäuse 30 hat
den Führungsabschnitt 31 zum
Positionieren des Stiftes 15 und des Schutzabschnitts 18 gegenüber einem
Verbindungsabschnitt der Platine 20 in einem Hohlraum.
Der Führungsabschnitt 31 ist
eine Positionierungsöffnung 31a zum
Positionieren eines Wandlers 10 in einem Gehäuse 30 und
zum Positionieren der Stifte 15 auf der Platine 20.
Die Öffnung 31a ist
auf einer Tafel bzw. Platte (board) angeordnet, welche den Hohlraum
des Gehäuses 30 in
einen Raum für
den Wandler 10 und einen Raum für die Platine 20 trennt.
Die Öffnung 31a nimmt
den Schutzabschnitt 18 in durchbohrender Weise auf. Der
Führungsabschnitt 31 ist integral
im Gehäuse 30 aus
dem gleichen Material wie das Gehäuse 30 ausgebildet.
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Das
Gehäuse 30 hat
eine Öffnung 32 in
runder Form, und nimmt den Wandler 10 mit einem daran befestigten
zylindrischen elastischen Körper 33 von
Seite der Öffnung 32 in
eine Richtung zum Führungsabschnitt 31 auf.
Der Wandler 10 hat einen geschäumten elastischen Körper 34 auf
einer Unterseite der Basis 14 zum Steuern der Vib ration.
Die Vibrationsfläche 11b des
Wandlers 10 ist in einem Zustand der Montage im Gehäuse 30 ausgesetzt
bzw. offen.
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Der
zylindrische elastische Körper 33 besteht
aus einem Siliziumgummi und bedeckt eine Seitenfläche (d.h.
den Zylinder 11c des Gehäuses 11) des Wandlers 10 zum
Steuern der Übertragung
der unnötigen
Vibration vom Wandler 10 auf das Gehäuse 30. Ein Rand bzw.
eine Kante der Seite der Öffnung 32 des
zylindrischen elastischen Körpers 33 hat einen
Verriegelungsteil 33a, und das Gehäuse und der Führungsabschnitt 31 werden
durch das Verriegelungsteil 33a verriegelt. Der Wandler 10 ist
am Gehäuse 30 unter
Verwendung des Verriegelungsteils 33a befestigt. Ein Verriegelungsteil
auf der Einfigeseite des Wandlers 10 (in den Figuren nicht
dargestellt) ist an der Seite der Platine 20 des Führungsabschnitts 31 durch
eine Durchgangsöffnung
(in der Figur nicht dargestellt) am Führungsabschnitt 31 verriegelt.
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Der
geschäumte
elastische Körper
besteht aus einem geschäumten
Silizium (genauso wie der elastische Körper 19 im Gehäuse 11 des
Wandlers 10), wobei die Stifte 15 und der Schutzabschnitt 18 diesen
durchbohren. Der elastische Körper 34 weist einen
Einschnitt zum Positionieren des Schutzabschnitts 18 und
der Stifte 15 in einer vorbestimmten Position auf. Der
Wandler 10, die Basis 14, der zylindrische elastische
Körper 33 und
der geschäumte elastische
Körper 34 werden
miteinander mittels siliziumbasierten Klebstoffs verbunden.
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Der
Raum auf der Seite der Platine 20 im Gehäuse 30,
welche durch den Führungsabschnitt 31 getrennt
wird, wird mit einem dampffesten Teil 35 gefüllt. Das
dampffeste Teil 35 ist beispielsweise ein Siliziumharz
oder ein Urethanharz. Das dampffeste Teil 35 der vorliegenden
Ausführungsform
ist ein Siliziumharz. Ein Anschluß 36 in den 2A und 2B ist
ein Ausgabeanschluß der
Platine 20, und ein Stecker 37 ist ein Ende des
Anschlusses 36, der in Richtung eines Öffnungsabschnittes verläuft.
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Nachfolgend
wird die Montage des Wandlers 10 am Gehäuse 30 beschrieben.
Der Wandler 10 mit dem zylindrischen elastischen Körper 33 und
dem geschäumten
elastischen Körper 34,
welcher daran befestigt ist, wird durch die Öffnung 32 des Gehäuses 30 eingefügt. Beim
Einfügen
wird der Schutzabschnitt 18 mit den Pins 15 in
die Positionierungsöffnung 31a im
Führungsabschnitt 31 des
Gehäuses 30 eingesetzt.
Auf diese Weise hat das Gehäuse 30 den Wandler 10 in
einer vorbestimmten Position und die Stifte 15 sind in
einer Durchgangsöffnung 21 der
Platine 20 angeordnet. Die Stifte 15 werden an
der Platine 20 für
eine elektrische Verbindung zwischen der piezoelektrischen Vorrichtung 12 und
der Platine 20 verlötet.
Der Anschluß 36 und
die Platine 20 sind ebenfalls elektrisch durch Löten zur
Ausgabe elektrischer Leistung verbunden. Der Raum des Gehäuses auf
der Seite der Platine 20 wird mit dem dampffesten Teil
bzw. Material 35 nach dem Löten gefüllt. Die Platine 20 kann
im Gehäuse 30 vor
oder nach Anordnung des Wandlers 10 angeordnet werden.
Eine Öffnung
des Gehäuses 30 auf
der Seite der Platine 20 kann vom gleichen Material bedeckt
werden.
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Die
vorliegende Ausfürhungsform
des Ultraschallsensors wird auf die vorstehend beschriebene Weise
zusammengebaut bzw. montiert, das bedeutet, die Stifte 15 des
Wandlers 10 werden von einem Schutzabschnitt 18 geschützt, und
der Schutzabschnitt 18 wird in den Führungsabschnitt 31 mit
der Positionierungsöffnung 31a eingesetzt.
Daher wird ein Verbiegen/Krümmen
der Stifte 15 für
eine verbesserte Verarbeitungsfähigkeit
verhindert.
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Ferner
weisen der Wandler 10 und der Sensor 100 einen
verbesserten Widerstand gegen das Eindringen von Wasser durch einen
Spalt zwischen dem Wandler 10 und dem zylindrischen elastischen Körper 33 bezüglich Korrosion
und Leckage auf, aufgrund der Abdeckung durch den Schutzabschnitt 18 über die
Stifte 15 von einem Abschnitt der Basis 14 zu
dem Führungsabschnitt 31.
Ferner erstreckt sich die Abdeckung des Schutzabschnitts 18 für die Stifte über einen
Abschnitt, welcher im Hohlraum im Gehäuse vom Führungsabschnitt 31 zur
Platine 20 verläuft
(d.h. der Schutzabschnitt 18 endet vor Erreichen der Platine 20),
wenn der Wandler 10 im Gehäuse 30 angeordnet
wird. Das bedeutet, die Stifte 15, welche von der Basis
hervorragen, werden vollständig
durch den Schutzabschnitt 18 und das dampffeste Teil 35 für einen
verbesserten Wasserwiderstand bedeckt. Ferner verhindert ein Spalt
bzw. eine Lücke
zwischen dem Schutzabschnitt 18 und der Platine 20 die Übertragung
der Vibration vom Schutzabschnitt 18 auf die Platine 20.
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Die
exzentrische Anordnung des Schutzabschnitts 18 (der Stifte 15)
und des Führungsabschnitts 31 (der
Führungsöffnung 31a)
von der Mitte des Gehäuses 11 dienen
einer narrensicheren Montage des Wandlers im Gehäuse 30, oder einer
Montage des Ultraschallsensors 100 bezüglich der Richtung der Richtwirkung
des Sensors 100. Die exzentrische Anordnung dient effektiv
als Verhinderungsmaßnahme
einer Fehlmontage, wenn der Sensor 100 jeweils unterschiedliche
Richtwirkungen in horizontale und vertikale Richtungen hat.
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Die
geschäumten
elastischen Körper 34 und 19 an
bzw. auf der Basis 14 dienen effektiv als eine Verhinderungsmaßnahme zum
Steuern der unnötigen
Vibration, welche von den Stiften 15 auf die Platine 20 übertragen
wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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Eine
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Die 3A und 3B beschreiben
Darstellungen des Ultraschallwandlers 10 der vorliegenden
Ausführungsform.
Das bedeutet, 3A zeigt eine Ansicht des Ultraschallwandlers
von unten, gesehen von einer Bildungsseite des Schutzabschnitts 18,
und 3B zeigt eine Seitenansicht des Ultraschallwandlers.
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Die 4A und 4B zeigen
Darstellungen des zylindrischen elastischen Körpers 33. Das bedeutet, 4A zeigt
eine Ansicht von unten (d.h. einer dem Gehäuse gegenüberliegenden Seite) des zylindrischen
elastischen Körpers 33,
und 4B zeigt eine Seitenansicht des zylindrischen
elastischen Körpers 33.
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Die 5A und 5B zeigen
die Explosionsansichten in Perspektive. Das bedeutet, 5A zeigt
eine perspektivische Explosionsansicht des Ultraschallwandlers 10 und
des zylindrischen elastischen Körpers 33,
und 5B zeigt eine perspektivische Explosionsansicht
des Gehäuses 30 und
des Ultraschallwandlers 10.
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Der
Schwerpunkt der Beschreibung der zweiten Ausführungsform liegt auf den Unterschieden
zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform. Das bedeutet, die
Anordnung des Ultraschallwandlers 10 relativ zum zylindrischen
elastischen Körper 33 und
auf dem Gehäuse 30 wird hauptsächlich beschrieben.
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Die Übertragung
der unnötigen
Vibrationen, welche durch die Vibration des Bodens 11a des
Gehäuses 11 verursacht
werden, wird vom zylindrischen elastischen Körper 33 verhindert.
Jedoch ist die Steuerung der Positionierung des elastischen Körpers 33 relativ
zum Wandler 10 schwierig, nachdem der elastische Körper 33 am
Wandler 10 angeordnet ist. Ferner wird der Zylinder 11c des
Gehäuses 11 vom
elastischen Körper 33 bedeckt.
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Die
Positionierung des Wandlers 10 relativ zum elastischen
Körper 33 und
dem Gehäuse 30 wird
nachfolgend weiter beschrieben. Das bedeutet, die Basis 14 des
Wandlers 10 hat eine erste Markierung 14a an einer
Außenfläche, wobei
eine Spitze der ersten Markierung 14a sich von einer Außenfläche 33b des
zylindrischen elastischen Körpers 33 nach
außen
erstreckt, wenn der elastische Körper 33 am
Wandler 10 angeordnet wird. Die Außenfläche 33b des elastischen
Körpers 33 hat
eine zweite Markierung 33c, welche entlang einer Einfügerichtung des
elastischen Körpers 33a herausragt,
wobei die zweit Markierung 33c niedriger ist als die erste
Markierung 14a. Die Öffnung 32 des
Gehäuses 30 zur Aufnahme
des Wandlers 10 hat eine dritte Markierung 38,
welche die Spitze der ersten Markierung 16c entlang der
Einfügerichtung
des Wandlers 10 führt. Die 4A und 4B zeigen
einen Verriegelungsteil 33d am zylindrischen elastischen
Körper 33,
und der Verriegelungsteil 33d wird in eine Durchgangsöffnung eingefügt, welche
getrennt von der Positionierungsöffnung 31a im
Führungsabschnitt 31 angeord net
ist, und das Gehäuse 30 unter
Zuhilfenahme des anderen Verriegelungsteils 33a zu verriegeln.
Ferner nimmt ein Einschnitt 33e am elastischen Körper 33 die
erste Markierung 14a auf. Eine gestrichelte Linie 33f zeigt
ferner eine Innenfläche
des zylindrischen elastischen Körpers 33 zum
Schutz der Seitenfläche des
Wandlers 10 sowie einen Abschnitt des Schutzabschnitts 18.
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Die
Spitze der ersten Markierung 14a ist mit der zweiten Markierung 33c ausgerichtet,
und ragt von der Außenfläche 33b des
elastischen Körpers 33 heraus,
wenn der Wandler 10 in den elastischen Körper 33 mit
der ersten Markierung 14a, welche mit der zweiten Markierung 33c ausgerichtet
ist, eingefügt wird.
Dann wird der Schutzabschnitt 18 in die Positionierungsöffnung 31a des
Führungsabschnitts 31 eingefügt, und
die Stifte 15 werden in die Durchgangsöffnungen 21 der Platine 20 eingefügt, wenn die
Spitze der ersten Markierung 15a bei der Einfügung des
Wandlers in das Gehäuse 30 von
der dritten Markierung 38 am Gehäuse 30 geführt wird.
Ferner verriegeln die Verriegelungsteile 33d und 33a des elastischen
Körpers 33,
welche in die Durchgangsöffnungen
(in den Figuren nicht dargestellt) eingefügt wurden, den Wandler mit
dem Gehäuse.
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Der
Ultraschallsensor 100 der vorliegenden Ausführungsform
gewährleistet
eine verbesserte Genauigkeit des Zusammenbaus des Ultraschallwandlers 10 am
zylindrischen elastischen Körper 33 und dem
Gehäuse 30 in
der vorstehend beschriebenen Weise. Ferner wird eine Fehlmontage
des Ultraschallwandlers 10 bezüglich der jeweils unterschiedlichen
Wirkcharakteristiken in horizontale und vertikale Richtung des Wandlers 10 verhindert,
wenn der zylindrische elastische Körper 33 zum Steuern
der unnötigen
Vibration am Wandler angeordnet wird.
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Ferner
sind die Formen der ersten Markierung 14a, der zweiten
Markierung 33c und der dritten Markierung 38 nicht
notwendigerweise auf die der vorliegenden Ausführungsform beschränkt. Die
erste Markierung 14a kann zumindest vom elastischen Körper 33 herausragen,
wenn der elastische Körper den
Wandler 10 abdeckt und die zweite Markierung 33c kann
zumindest verwendet werden, um die erste Markierung 14a zu positionieren.
Die dritte Markierung 38 kann zumindest verwendet werden,
um die erste Markierung 14a und die zweite Markierung 32c zu
positionieren.
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(Andere Ausführungsform)
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Obgleich
die vorliegende Erfindung vollständig
in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben wurden, ist anzumerken, daß für jene mit
entsprechendem Fachwissen verschiedene Änderungen und Modifikationen
ersichtlich sind.
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Beispielsweise
kann der Führungsabschnitt 31 zum
Anordnen des Schutzabschnitts 18 unterschiedlich ausgebildet
sein. Das bedeutet, beispielsweise kann eine separate Durchgangsöffnung 31b zur
Aufnahme des Verriegelungsteils 33b in Kombination mit
der Positionierungsöffnung 31a angeordnet
sein, wie in 6 dargestellt. Ferner kann eine Durchgangsöffnung 31c zur
Aufnahme des dampffesten Teiles 35 in einem Raum zwischen
der Basis 14 des Wandlers 10 und dem Gehäuse 30 angeordnet
sein, wenn der geschäumte
elastische Körper 34 nicht
verwendet wird, wie in 7 dargestellt. Ferner können die
Positionen der Durchgangsöffnungen 31b und 31c vorzugsweise
auf eine Weise angeordnet werden, daß der Schutzabschnitt 18 nicht
fehlerhafterweise in die Öffnungen 31b und 31c eingefügt werden
kann, selbst wenn der Wandler 10 um die Achse (ein Schnittpunkt
der gestrichelten Linien in 6 und 7)
des Wandlers 10 gedreht wird, wenn die Durchgangsöffnungen 31b und 31c separat von
der Positionierungsöffnung 31a in
dem Führungsabschnitt 31 angeordnet
sind. Draufsichten der Modifikation des Führungsabschnitts 31 werden
in den 6 und 7 dargestellt. Die Veränderung am
Führungsabschnitt 31 wird
deutlich erkannt, wenn diese mit der Originalanordnung in 2B verglichen
wird.
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Ferner
kann der Führungsabschnitt 31 den Schutzabschnitt 18 auf
unterschiedliche Weise führen.
Beispielsweise kann der Schutzabschnitt 18 unter Verwendung
einer Rille oder einer Furche geführt werden, welche an einem
Tafelabschnitt ausgebildet ist.
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Die
Basis 14 kann über
der Bodenseite des Ultraschallwandlers 10 angeordnet sein
oder nicht. Beispielweise kann der Abstandshalter 13 im
wesentlichen den gesamten Bereich der Bodenseite des Wandlers 10 bedecken,
und die Basis kann nur in einem kleinen Bereich angeordnet sein,
um die Anschlußstifte 15 aufzunehmen,
wie in 8 dargestellt. In diesem Fall zeigt 8 eine
Querschnittsdarstellung einer Abwandlung des Wandlers 10.
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Ferner
kann die Exzentrizität
der Anordnung des Schutzabschnitts 18 und der Stifte 15 durch
eine asymmetrische Anordnung des Schutzabschnitts 18 um
die Achse des Wandlers 10 ersetzt werden. Das bedeutet,
der Schutzabschnitt 18 und die Positionierungsöffnung 31 werden
beispielsweise asymmetrisch um die Achse des Wandlers 10 (oder
die Achse des Gehäuses 11)
angeordnet, um eine Richtung der Wirkcharakteristik des Wandlers 10 zu
bestimmen, wie in 9 dargestellt. In diesem Fall
kann der Schutzabschnitt 18 auch entlang der Achse 10 angeordnet
sein, um eine erwartete Wirkungscharakteristik zu haben.
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Es
ist verständlich,
daß derartige
Veränderungen
und Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
liegen, welche durch die angefügten
Ansprüche
definiert wird.