-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor für ein Fahrzeug zur Anbringung in einer Aussparung eines Verkleidungsteils des Fahrzeugs, mit einem topfförmigen Membrangehäuse mit einer in einem Bodenbereich davon ausgebildeten Ultraschallmembran, und einem Entkopplungsring, der das Membrangehäuse an dessen Bodenbereich ringförmig umgibt.
-
Auch betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung umfassend ein Verkleidungsteil für ein Fahrzeug, und wenigstens einen obigen Ultraschallsensor, wobei in dem Verkleidungsteil wenigstens eine Aussparung ausgebildet ist, und der wenigstens eine Ultraschallsensor in der wenigstens einen Aussparung gehalten ist.
-
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Montageblende zur Anbringung im Bereich einer Aussparung eines Verkleidungsteils eines Fahrzeugs, wobei die Aussparung zur Aufnahme eines Ultraschallsensors, ausgeführt ist.
-
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung umfassend ein Verkleidungsteil für ein Fahrzeug, wenigstens einen Ultraschallsensor, und wenigstens eine obige Montageblende, wobei in dem Verkleidungsteil wenigstens eine Aussparung ausgebildet ist, der wenigstens eine Ultraschallsensor in der wenigstens einen Aussparung gehalten ist, und die wenigstens eine Montageblende im Bereich der wenigstens einen Aussparung des Verkleidungsteils angebracht ist.
-
In aktuellen Fahrzeugen werden Ultraschallsensoren verwendet, um Objekte in einer Umgebung des Fahrzeugs zu detektieren. Ultraschallsensoren decken dabei typischerweise einen Nahbereich von wenigen Metern um das Fahrzeug ab. Zur vollständigen Erfassung der Umgebung werden meist eine Mehrzahl Ultraschallsensoren entlang aller Fahrzeugseiten positioniert und gemeinsam ausgewertet.
-
Sensorinformationen der Ultraschallsensoren können in verschiedenen Fahrunterstützungssystemen Verwendung finden. Fahrunterstützungssysteme umfassen bereits heute weit verbreitete Fahrerassistenzsysteme, die einen Fahrzeugführer beim Führen des Fahrzeugs unterstützen. Solche Fahrerassistenzsysteme umfassen beispielsweise Parkassistenzsysteme oder Abstandswarnsysteme, die typischerweise bei niedrigen Geschwindigkeiten aktiv sind, sowie zunehmend Assistenzsysteme, die typischerweise das Fahren bei höheren Geschwindigkeiten unterstützen, beispielsweise Spurwechselassistenzsysteme und Totwinkel-Assistenzsysteme.
-
Ausgehend von den ersten Anwendungen von Ultraschallsensoren bei niedrigen Geschwindigkeiten werden Ultraschallsensoren sowie beispielsweise deren Halter typischerweise für niedrige Geschwindigkeiten unter Berücksichtigung von Aerodynamikanforderungen und Designanforderungen des Fahrzeugs designt und in das Fahrzeug integriert. Die Integration wird weiterhin für niedrige Geschwindigkeiten durchgeführt. Hierbei handelt es sich typischerweise um Geschwindigkeiten im niedrigen zweistelligen Bereich, beispielsweise bis zu 30 oder 40 km/h.
-
Bei den Fahrunterstützungssystemen ergeben sich jedoch zunehmend Erweiterungen durch Anwendungen im Hochgeschwindigkeitsbereich. Hochgeschwindigkeitsfahren betrifft ein Fahren mit einer Geschwindigkeit, die typisch für Landstraßen und insbesondere Autobahnen ist, beispielsweise über 60 bis 80 km/h oder über 100 km/h. Prinzipiell betrifft das Hochgeschwindigkeitsfahren aber alle Fahrten, die nicht von den typischen Niedergeschwindigkeitsanwendungen abgedeckt werden.
-
Dabei hat sich als problematisch herausgestellt, dass sich entlang der Verkleidung des Fahrzeugs turbulente Umströmungen bilden können, insbesondere in einen vorderen und einem hinteren Bereich des Fahrzeugs. Damit treten die turbulenten Umströmungen auch im Bereich der Stoßfänger auf, die ein typischer Einbauort für die Ultraschallsensoren sind, und dort Probleme erzeugen.
-
Durch die turbulenten Umströmungen des Fahrzeugs und seiner Verkleidungsteile können sich im Bereich der Verbauorte der Ultraschallsensoren starke lokale Geschwindigkeits- und Druckänderungen ergeben. Dabei kommt es zu turbulentem Verhalten in einer Luftgrenzschicht über der Ultraschallmembran. Diese Turbulenzeffekte sorgen für zeitlich variierende lokale Druckschwankungen an der Sensormembrane, die Geister-Echos erzeugen, d.h. die Ultraschallmembran des Ultraschallsensors wird durch die Turbulenzen mit einer Ultraschallfrequenz angeregt, so dass der Sensor ein Signal wie bei einer Reflektion eines Ultraschallpulses an einem Objekt wahrnehmen kann. Diese Turbulenzen können „echte“ Reflektion von Ultraschallpulsen überlagern und diese unsichtbar machen. Darüber hinaus wird auch das Aussenden der Ultraschallpulse mit dem Ultraschallsensor gestört. Insgesamt ergibt sich eine schlechte Detektion von Objekten und anderen Hindernissen beim Fahren mit hohen Geschwindigkeiten.
-
Die Turbulenzen sind bei unterschiedlichen Fahrzeugen jeweils unterschiedlich ausgeprägt, beispielsweise abhängig von einer Geometrie des Fahrzeugs, einem lokalen Einbauort der Ultraschallsensoren, oder anderen. Darüber hinaus hängen die Turbulenzen von verschiedenen Parametern ab, beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit und Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchte und Luftdichte.
-
Die Fahrunterstützungssysteme können auch in autonomen Fahrzeugen entsprechende Funktionen bereitstellen, um eine autonome Führung des Fahrzeugs zu unterstützen.
-
In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 198 39 598 C2 eine Befestigungshülse zur Befestigung eines Wandlers an einer Platte bekannt, in die der Wandler einschiebbar ist und die in Einbaulage vor dem Stoßfänger abschließt. Sie besitzt einen umlaufenden, im Wesentlichen ringförmigen Ansatz, dessen Höhe der Mantelfläche über den Umfang variiert, wobei die dem Stoßfänger abgewandte, vordere Stirnfläche im Wesentlichen in einer senkrecht zur Längsachse der Hülse verlaufenden Ebene liegt.
-
Die
DE 199 24 505 B4 betrifft eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung von Ultraschallwandlern an einem Fahrzeugteil, insbesondere einem Kunststoffteil eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Stoßfängers, mit einer den Ultraschallwandler aufnehmenden Halterung und mit einem an dem Kunststoffteil zur Aufnahme der Halterung vorgesehenen Aufnahmeabschnitt, wobei der Aufnahmeabschnitt einen Durchbruch aufweist und die Halterung an ihrer dem Kunststoffteil zugewandten Seite einen flanschartigen Ansatz aufweist, an dem auf der dem Kunststoffteil zugewandten Seite ein Vorsprung vorhanden ist. Der Vorsprung ist zumindest teilweise von der der Halterung zugewandten Seite aus in den Aufnahmeabschnitt einführbar. Das Kunststoffteil weist einen an den Durchbruch angrenzenden, der Halterung zugewandten, flächigen Anlagebereich zur flächigen Anlage des Ansatzes auf.
-
Weiterhin ist aus der
EP 2 616 836 B1 eine Anordnung mit einem Stoßfänger für ein Fahrzeug und mit einem Ultraschallsensor, welcher an dem Stoßfänger angeordnet ist, bekannt, wobei der Ultraschallsensor einen Entkopplungsring aufweist, der sich bereichsweise in eine Aussparung des Stoßfängers erstreckt. Der Ultraschallsensor ist insbesondere so am Stoßfänger angeordnet, dass er sich zumindest bereichsweise in eine Aussparung im Stoßfänger erstreckt. Er kann dabei insbesondere im Bereich der Aussparung im Stoßfänger zur Detektion durch die Aussparung angeordnet sein. Die Aussparung kann insbesondere als Durchgangsöffnung oder als Sackloch ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildet sein, welche insbesondere an der Außenseite des Stoßfängers durch ein geeignetes Abdeckelement verschlossen ist. Ein solches Abdeckelement kann beispielsweise ein dünner Wandbereich des Stoßfängers selbst oder eine flexible Folie sein. Der an dem Stoßfänger angeordnete Ultraschallsensor kann insbesondere Teil einer Fahrerassistenzeinrichtung eines Kraftwagens sein. Der Stoßfänger ist dann insbesondere ein Außenverkleidungselement des Fahrzeugs bzw. Kraftwagens.
-
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallsensor für ein Fahrzeug zur Anbringung in einer Aussparung eines Verkleidungsteils des Fahrzeugs anzugeben, die eine verbesserte Bereitstellung von Sensorinformationen beim Fahren des Fahrzeugs, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsfahren, ermöglicht.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Erfindungsgemäß ist somit ein Ultraschallsensor für ein Fahrzeug zur Anbringung in einer Aussparung eines Verkleidungsteils des Fahrzeugs angegeben, mit einem topfförmigen Membrangehäuse mit einer in einem Bodenbereich davon ausgebildeten Ultraschallmembran, und einem Entkopplungsring, der das Membrangehäuse an dessen Bodenbereich ringförmig umgibt, wobei der Entkopplungsring ein Windleitelement aufweist, welches angeordnet und ausgeführt ist, im in der Aussparung montierten Zustand beim Fahren des Fahrzeugs in dem Bereich oberhalb der Ultraschallmembran eine Verwirbelung zu erzeugen.
-
Erfindungsgemäß ist außerdem eine Anordnung angegeben umfassend ein Verkleidungsteil für ein Fahrzeug, und wenigstens einen obigen Ultraschallsensor, wobei in dem Verkleidungsteil wenigstens eine Aussparung ausgebildet ist, und der wenigstens eine Ultraschallsensor in der wenigstens einen Aussparung gehalten ist.
-
Weiter ist erfindungsgemäß eine Montageblende zur Anbringung im Bereich einer Aussparung eines Verkleidungsteils eines Fahrzeugs angegeben, wobei die Aussparung zur Aufnahme eines Ultraschallsensors, ausgeführt ist, und die Montageblende ein Windleitelement aufweist, welches angeordnet und ausgeführt ist, im montierten Zustand beim Fahren des Fahrzeugs in dem Bereich oberhalb der Ultraschallmembran eine Verwirbelung zu erzeugen.
-
Erfindungsgemäß ist auch eine Anordnung angegeben umfassend ein Verkleidungsteil für ein Fahrzeug, wenigstens einen Ultraschallsensor, und wenigstens eine obige Montageblende, wobei in dem Verkleidungsteil wenigstens eine Aussparung ausgebildet ist, der wenigstens eine Ultraschallsensor in der wenigstens einen Aussparung gehalten ist, und die wenigstens eine Montageblende im Bereich der wenigstens einen Aussparung des Verkleidungsteils angebracht ist.
-
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, durch die Form des Entkopplungsrings bzw. der Montageblende eine Luftströmung beim Fahren des Fahrzeugs so zu verändern, dass ständig Verwirbelungen im Bereich oberhalb der Ultraschallmembran entstehen. Dadurch kann ein wie bisher praktisch nicht vorhersehbares Verhalten des Ultraschallsensors durch nur bei bestimmten Bedingungen auftretende Turbulenzen nun durchgängig herbeigeführt werden, was eine Handhabung der Turbulenzen an der Ultraschallmembran erleichtert. So können die beispielsweise Verwirbelungen einfach gefiltert werden, oder es können das Sendeverhalten wie auch das Empfangsverhalten des Ultraschallsensors einfach angepasst werden. Ein Unterscheiden zwischen einem Betriebszustand mit Verwirbelungen in dem Bereich oberhalb der Ultraschallmembran und einem Betriebszustand ohne solche Verwirbelungen ist nicht erforderlich. Dabei kann ein geringer Verlust von Empfangssensitivität gegenüber einem Betriebszustand ohne Verwirbelungen durch eine einfache Handhabung und Ansteuerung des Ultraschallsensors über alle Betriebszustände ausgeglichen werden.
-
Dies ist besonders effektiv, wenn die Verwirbelung möglichst gleichförmig ist und von möglichst wenigen Randbedingungen beeinflusst wird. Vorzugsweise ist die Verwirbelung möglichst unabhängig von einer Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Eine Änderung der Charakteristik des Ultraschallsensors erfolgt somit nur in geringem Umfang.
-
Der Ultraschallsensor kann als solcher unterschiedlich ausgeführt sein. An die Ultraschallmembran ist typischerweise ein Piezoelement angekoppelt, um Ultraschallimpulse zu erzeugen und deren Reflektionen zu empfangen und in elektrische Signale umzusetzen. Das Piezoelement ist dazu innenseitig an der Ultraschallmembran angeordnet, d.h. innenseitig in dem topfförmigen Membrangehäuse. Weiter kann das topfförmige Membrangehäuse rückseitig verschlossen sein, oder das topfförmige Membrangehäuse ist mit einem aushärtenden Material ausgegossen, um das Piezoelement jeweils zu halten und zu schützen.
-
Der Entkopplungsring dient einer schwingungstechnischen Entkopplung der Ultraschallmembran von anderen Komponenten, d.h. insbesondere einem die Ultraschallmembran umgebenden Verkleidungsteil. Entsprechendes gilt auch, wenn der Ultraschallsensor einen Halter aufweist, mit dem das Membrangehäuse an dem Verkleidungsteil gehalten ist. Der Halter kann sich dabei ebenfalls in die Aussparung des Verkleidungsteils erstrecken, so dass die Entkopplung hier zwischen der Ultraschallmembran und dem Halter erfolgt. Der Entkopplungsring ist in diesem Fall entsprechend zwischen der Ultraschallmembran und dem Halter angeordnet. Der Entkopplungsring ist vorzugsweise aus einem weich-elastischen Material ausgeführt. Insbesondere liegt der Entkopplungsring direkt an einem Außenumfang der Ultraschallmembran umlaufend an.
-
Das Windleitelement kann sowohl durch seine Anordnung an dem Fahrzeug wie auch durch seine Ausgestaltung die Verwirbelung beim Fahren des Fahrzeugs in dem Bereich oberhalb der Ultraschallmembran erzeugen. Verschiedene Ausgestaltungen und Anordnungen des Windleitelements sind möglich. Einige mögliche Ausgestaltungen des Windleitelements sind untenstehend angegeben.
-
Das Windleitelement erzeugt die Verwirbelungen insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsfahren, beispielsweise einem Fahren mit einer Geschwindigkeit, die typisch für Landstraßen und insbesondere Autobahnen ist, beispielsweise über 60 bis 80 km/h oder über 100 km/h. Prinzipiell betrifft das Hochgeschwindigkeitsfahren aber alle Fahrten, die nicht von typischen Niedergeschwindigkeitsanwendungen, beispielsweise einparken, abgedeckt werden.
-
Mit der Montageblende kann ein ähnlicher Effekt erreicht werden, wie bei der entsprechenden Ausgestaltung des Entkopplungsrings. Allerdings kann durch die Verwendung der Montageblende erreicht werden, dass die verwendeten Ultraschallsensoren selber gegenüber dem Stand der Technik nicht angepasst werden müssen. Das erfindungsgemäße Ziel der Erzeugung der Verwirbelungen in dem Bereich oberhalb der Ultraschallmembran im montierten Zustand beim Fahren des Fahrzeugs kann somit sehr kostengünstig unter Verwendung von Standardultraschallsensoren erreicht werden.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Windleitelement mit wenigstens einem Vorsprung ausgeführt, der im in der Aussparung montierten Zustand gegenüber dem Verkleidungsteil vorsteht. Durch das Vorstehen gegenüber dem Verkleidungsteil kann ein Luftstrom entlang des Verkleidungsteils verändert werden. Dies betrifft insbesondere eine Anbringung des Ultraschallsensors an einem seitlichen Bereich des Fahrzeugs. Dort ist im Stand der Technik aus aerodynamischen und optischen Gründen ein Design bevorzugt, welches möglichst wenig Luftwiderstand aufweist. Allerdings weist dies die oben angeführten Nachteile für die Verwendung der Ultraschallsensoren auf, so dass durch den wenigstens einen Vorsprung die Verwirbelung gezielt erzeugt wird. Das Windleitelement kann einen einzelnen Vorsprung aufweisen, der vorzugsweise eine Breite im Bereich eines Durchmessers der Ultraschallmembran aufweist. Alternativ kann das Windleitelement einen Mehrzahl Vorsprünge aufweisen, die entsprechend verteilt um die Ultraschallmembran angeordnet sein können. Prinzipiell kann auch eine Mehrzahl Vorsprünge nur an einer Seite der Ultraschallmembran angeordnet sein.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Vorsprung nach der Art eines Spoilers ausgeführt. Der Spoiler weist in Fahrtrichtung eine langsam ansteigende Form auf. Am Ende des Spoilers entsteht üblicherweise eine Verwirbelung. Das Ende des Spoilers grenzt somit vorzugsweise an den Bodenbereich mit der darin ausgebildeten Ultraschallmembran an, so dass die Verwirbelung in diesem Bereich erzeugt wird.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Vorsprung nach der Art eines Stauelements ausgeführt. Das Stauelement ist beispielsweise senkrecht zu einer Oberfläche des Verkleidungsteils oder zu einer Strömungsrichtung angeordnet. Dadurch wird eine Verwirbelung bereits an seiner Vorderseite, also seiner der Luftströmung zugewandten Seite, erzeugt. Die Verwirbelung erstreckt sich dabei vorzugsweise über den Bodenbereich mit der darin ausgebildeten Ultraschallmembran. Beispielsweise ist der wenigstens eine Vorsprung an seiner Vorder- und Rückseite gleichförmig ausgebildet.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Vorsprung noppenartig ausgeführt. Der Vorsprung ist also beispielsweise mit einer runden oder ovalen Grundfläche ausgeführt und erstreckt sich von einer Oberfläche des Entkopplungsrings vorzugsweise senkrecht nach oben. Dabei weist der noppenartige Vorsprung eine typischerweise geringe Höhe auf, beispielsweise von maximal zwei Millimetern
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Ultraschallsensor eine Mehrzahl noppenartige Vorsprünge auf. Es sind eine Mehrzahl Noppen mit einem Freiraum nebeneinander positioniert, um das Windleitelement zu bilden. Dabei kann der Freiraum zwischen den Noppen unterschiedlich gewählt sein. Vorzugsweise ist der Freiraum schmaler als eine Breite der Noppen. Die Mehrzahl Noppen kann kreisförmig um die Ultraschallmembran angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind die Noppen entlang der Oberfläche des Entkopplungsrings gleichmäßig beabstandet.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Windleitelement im montierten Zustand an einer Position in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor der Ultraschallmembran angeordnet. Die Ultraschallmembran liegt also in Fahrtrichtung hinter dem Windleitelement. Eine Verwirbelung in dem Bereich oberhalb der Ultraschallmembran kann somit zuverlässig erzeugt werden.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Ultraschallsensor in einem Halteelement angeordnet, und das Halteelement ist an dem Verkleidungsteil angebracht. Mit dem Halteelement kann der Ultraschallsensor einfach verwendet und an dem Verkleidungsteil angebracht werden. Insbesondere kann der Ultraschallsensor beispielsweise ein metallisches Membrangehäuse aufweisen, und das Halteelement kann aus Kunststoff gefertigt sein und eine Aufnahme für das Membrangehäuse aufweisen. Damit kann der Ultraschallsensor einfach und flexibel an dem Verkleidungsteil angebracht werden. Dies ist insbesondere bei Verkleidungsteilen aus anderen Materialien als Metall vorteilhaft. Verschiedene Verkleidungsteile wie beispielsweise Stoßfänger und andere werden heutzutage vermehrt aus Kunststoff gefertigt. Auch andere, nichtmetallische Materialien, beispielsweise Carbon oder andere, werden zunehmend zur Herstellung von Verkleidungsteilen verwendet.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Montageblende zur Anbringung an dem Ultraschallsensor ausgeführt. Dadurch kann der Ultraschallsensor unabhängig von einer Ausgestaltung der Montageblende hergestellt werden. Eine besondere Anpassung der Ultraschallsensoren über eine Montagevorbereitung zur Anbringung der Montageblende hinaus ist nicht erforderlich, so dass einheitliche Ultraschallsensoren unabhängig von einem Fahrzeug oder einer Anbringung an dem Fahrzeug verwendet werden können. Die Ultraschallsensoren können somit kostengünstig hergestellt werden.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Montageblende zur Anbringung an dem Verkleidungsteil des Fahrzeugs ausgeführt. Vorzugsweise ist das Verkleidungsteil entsprechend ausgeführt, so dass die Montageblende daran angebracht werden kann. Durch eine solche Ausgestaltung der Montageblende kann der Ultraschallsensor unabhängig von der Montageblende hergestellt und montiert werden. Eine besondere Anpassung der Ultraschallsensoren ist nicht erforderlich, so dass einheitliche Sensoren unabhängig von einem Fahrzeug oder einer Anbringung an dem Fahrzeug verwendet werden können. Die Ultraschallsensoren können somit besonders kostengünstig hergestellt werden. Es können unabhängig von der Verwendung der Montageblende identische Ultraschallsensoren verwendet werden. Verkleidungsteile werden jeweils fahrzeugspezifisch hergestellt, so dass eine Anpassung zur Anbringung der Montageblende beim Design entsprechend berücksichtigt werden kann und in der Herstellung praktisch kostenneutral ist.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Montageblende integral mit dem Verkleidungsteil ausgeführt. Die Montageblende kann so bereits mit dem Verkleidungsteil bereitgestellt werden, um die Montage des Ultraschallsensors zu erleichtern. Beispielsweise kann das Verkleidungsteil integral mit der Montageblende gefertigt werden. Dadurch kann in einem einzigen Herstellungsschritt das Verkleidungsteil mit der Montageblende hergestellt werden. Dies erleichtert eine nachfolgende Bearbeitung, beispielsweise ein Lackieren, und eine Anbringung an dem Fahrzeug. Verkleidungsteile werden jeweils fahrzeugspezifisch hergestellt, so dass eine integrale Ausgestaltung mit der Montageblende beim Design der Verkleidungsteile entsprechend berücksichtigt werden kann und in der Herstellung praktisch kostenneutral ist.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens eine Montageblende und das Verkleidungsteil aus einem Kunststoffmaterial ausgeführt, und die wenigstens eine Montageblende mit dem Verkleidungsteil verschweißt ist. So kann das Verkleidungsteil beispielsweise ein Stoßfänger des Fahrzeugs sein, der typischerweise aus Kunststoff hergestellt ist. Eine entsprechende Montageblende ist vorzugsweise aus einem gleichen oder zumindest ähnlichen Kunststoff hergestellt wie das Verkleidungsteil. Beispielsweise können das Verkleidungsteil und die Montageblende aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sein.
-
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragebar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes.
-
Es zeigt
- 1 eine schematische Ansicht eines Ultraschallsensor für ein Fahrzeug, der in einer Aussparung eines Verkleidungsteils des Fahrzeugs angebracht ist, gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform in einer seitlichen Schnittansicht,
- 2 eine teilweise Ansicht eines Ultraschallsensor für ein Fahrzeug, der in einer Aussparung eines Verkleidungsteils des Fahrzeugs angebracht ist, gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Verwirbelungen in einer seitlichen Schnittansicht,
- 3 eine Ansicht des Ultraschallsensors aus 2 mit Verwirbelungen in einer perspektivischen Ansicht, und
- 4 eine teilweise Ansicht eines Ultraschallsensors für ein Fahrzeug, der in einer Aussparung eines Verkleidungsteils des Fahrzeugs angebracht ist, gemäß einer dritten Ausführungsform mit Verwirbelungen in einer perspektivischen Ansicht.
-
Die 1 zeigt eine Anordnung 10 mit einem Ultraschallsensor 11 und einem Verkleidungsteil 13 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform. Der Ultraschallsensor 11 ist in einer Aussparung 12 des Verkleidungsteils 13 angebracht. Das Verkleidungsteil 13 ist aus Kunststoff hergestellt.
-
Der Ultraschallsensor 11 umfasst einen Halter 14, mit dem der Ultraschallsensor 11 an dem Verkleidungsteil 13 angebracht ist. Der Halter 14 ist aus einem Kunststoff hergestellt und hülsenförmig ausgeführt. An seinem dem Verkleidungsteil 13 zugewandten Ende weist der Halter 14 eine Verdickung 15 auf, mit der der Halter 14 an dem Verkleidungsteil 13 befestigt ist. Der Halter 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Kunststoffschweißverfahren oder durch Kleben an dem Verkleidungsteil 13 angebracht.
-
Der Ultraschallsensor 11 umfasst weiterhin ein topfförmiges Membrangehäuse 16 mit einer in einem Bodenbereich davon ausgebildeten Ultraschallmembran 17. An die Ultraschallmembran 17 ist ein Piezoelement 18 angekoppelt, um Ultraschallimpulse zu erzeugen und deren Reflektionen zu empfangen und in elektrische Signale umzusetzen. Das Piezoelement 18 ist dazu innenseitig in dem topfförmigen Membrangehäuse 16 an der Ultraschallmembran 17 festgeklebt. Das topfförmige Membrangehäuse 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf nicht dargestellte Weise rückseitig verschlossen oder mit einem aushärtenden Material, beispielsweise Kunstharz, ausgegossen.
-
Das topfförmige Membrangehäuse 16 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und ist innenseitig in dem Halter 14 aufgenommen. Zur Fixierung in dem Halter 14 umfasst das topfförmige Membrangehäuse 16 seitliche Nasen 19, die mit Öffnungen 20 des Halters 14 korrespondieren.
-
Der Ultraschallsensor 11 umfasst zusätzlich einen Entkopplungsring 21, der das Membrangehäuse 16 an dessen Bodenbereich ringförmig umgibt und die Ultraschallmembran 17 schwingungstechnisch von dem Verkleidungsteil 13 entkoppelt. Der Entkopplungsring 21 erstreckt sich dabei über einen Spalt 22 zwischen dem Membrangehäuse 16 und dem Verkleidungsteil 13. Der Entkopplungsring 21 steht dabei mit einem ringförmigen Vorsprung 23 über eine Ebene des Verkleidungsteils 13 vor. Der ringförmige Vorsprung 23 ist an seiner Vorder- und Rückseite gleichförmig mit einer senkrechten Wand ausgeführt. Der Vorsprung 23 bildet dabei ein Windleitelement, beim Fahren des Fahrzeugs in dem Bereich oberhalb der Ultraschallmembran 17 eine Verwirbelung 24 erzeugt, wie beispielhaft in den 2 und 3 dargestellt ist.
-
Die 2 und 3 zeigen eine Anordnung 10 mit einem Ultraschallsensor 10 und einem Verkleidungsteil 13 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Anordnung 10 und der Ultraschallsensor 11 der zweiten Ausführungsform basieren auf der Anordnung 10 und dem Ultraschallsensor 11 der ersten Ausführungsform, so dass nachfolgend im Wesentlichen Unterschiede zwischen der Anordnung 10 und dem Ultraschallsensor 11 der ersten und zweiten Ausführungsform erläutert werden. Nicht explizit erläuterte Details der Anordnung 10 und des Ultraschallsensors 11 der zweiten Ausführungsform entsprechen im Zweifel denen der Anordnung 10 und des Ultraschallsensors 11 der ersten Ausführungsform.
-
Der Ultraschallsensor 11 der zweiten Ausführungsform umfasst ebenfalls einen Entkopplungsring 21, der das Membrangehäuse 16 an dessen Bodenbereich ringförmig umgibt und die Ultraschallmembran 17 schwingungstechnisch von dem Verkleidungsteil 13 entkoppelt. Der Entkopplungsring 21 erstreckt sich dabei über einen Spalt 22 zwischen dem Membrangehäuse 16 und dem Verkleidungsteil 13. Der Entkopplungsring 21 weist einen ringförmigen Kragen 30 auf, der teilweise über eine Ebene des Verkleidungsteils 13 vorsteht, wodurch ein Vorsprung 25 als Stauelement 25 gebildet wird. Das Stauelement 25 entsteht dabei durch die konstante Höhe des Kragens 30 und den Einbau schräg in das Verkleidungsteil 13.
-
Beim Fahren des Fahrzeugs in einer Fahrtrichtung 26 bildet sich entlang des Verkleidungsteils 13 eine Luftströmung 27, die auf das Stauelement 25 trifft. Das Stauelement 25 wirkt als Windleitelement und erzeugt beim Fahren des Fahrzeugs in dem Bereich oberhalb der Ultraschallmembran 17 eine Verwirbelung 24, wie in den 2 und 3 dargestellt ist. Das Windleitelement 25 ist hier in Fahrtrichtung 26 des Fahrzeugs vor der Ultraschallmembran 17 angeordnet.
-
Die 4 zeigt eine Anordnung 10 mit einem Ultraschallsensor 10 und einem Verkleidungsteil 13 eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Anordnung 10 und der Ultraschallsensor 11 der dritten Ausführungsform basieren auf der Anordnung 10 und dem Ultraschallsensor 11 der ersten Ausführungsform, so dass nachfolgend im Wesentlichen Unterschiede zwischen der Anordnung 10 und dem Ultraschallsensor 11 der ersten und dritten Ausführungsform erläutert werden. Nicht explizit erläuterte Details der Anordnung 10 und des Ultraschallsensors 11 der dritten Ausführungsform entsprechen im Zweifel denen der Anordnung 10 und des Ultraschallsensors 11 der ersten Ausführungsform.
-
Der Ultraschallsensor 11 der dritten Ausführungsform umfasst ebenfalls einen Entkopplungsring 21, der das Membrangehäuse 16 an dessen Bodenbereich ringförmig umgibt und die Ultraschallmembran 17 schwingungstechnisch von dem Verkleidungsteil 13 entkoppelt. Der Entkopplungsring 21 erstreckt sich dabei über einen Spalt 22 zwischen dem Membrangehäuse 16, von dem hier nur die Ultraschallmembran 17 sichtbar ist, und dem Verkleidungsteil 13.
-
Der Entkopplungsring 21 weist eine Mehrzahl noppenartige Vorsprünge 28 auf, die als Vorsprünge über eine Ebene des Verkleidungsteils 13 vorstehen. Die noppenartigen Vorsprünge 28 haben jeweils eine runde Grundfläche und erstrecken sich von einer Oberfläche des Entkopplungsrings 21 senkrecht nach oben. Die noppenartigen Vorsprünge 28 weisen eine geringe Höhe auf, die hier beispielsweise maximal zwei Millimeter beträgt.
-
Die noppenartigen Vorsprünge 28 sind jeweils mit einem Freiraum nebeneinander positioniert, wobei der Freiraum zwischen zwei benachbarten noppenartigen Vorsprüngen 28 schmaler ist als eine Breite der noppenartigen Vorsprünge 28. Die noppenartigen Vorsprünge 28 sind kreisförmig um die Ultraschallmembran 17 angeordnet und entlang einer Oberfläche des Entkopplungsrings 21 gleichmäßig beabstandet. Die Mehrzahl noppenartige Vorsprünge 28 bildet gemeinsam ein Windleitelement 29.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Anordnung
- 11
- Ultraschallsensor
- 12
- Aussparung
- 13
- Verkleidungsteil
- 14
- Halter
- 15
- Verdickung
- 16
- Membrangehäuse
- 17
- Ultraschallmembran
- 18
- Piezoelement
- 19
- Nase
- 20
- Öffnung
- 21
- Entkopplungsring
- 22
- Spalt
- 23
- Vorsprung, Windleitelement
- 24
- Verwirbelung
- 25
- Stauelement, Vorsprung, Windleitelement
- 26
- Fahrtrichtung
- 27
- Luftströmung
- 28
- noppenartiger Vorsprung
- 29
- Windleitelement
- 30
- Kragen