JP2010501869A - 超音波トランスジューサ用の保持装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に自動車において使用される、ダイヤフラムポット（１１）を備えた超音波トランスジューサ（１７）用の保持装置（１）であって、下記の部材、すなわち：ダイヤフラムポット（１１）を受容するためのハウジング（３）と、該ハウジング（３）及び保持区分（２）にダイヤフラムポット（１１）を振動減衰して配置するための遮断部材（６）と、ダイヤフラムポット（１１）及び遮断部材（６）とハウジング（３）とを振動減衰しかつシール作用をもって形状結合式に結合するための充填材料（１６）とが設けられており、さらに遮断部材（６）がハウジング（３）の開口（１８）の縁部（５）とダイヤフラムポット（１１）との間における間隙（１０）を、シール作用をもって充填していることを特徴とする、超音波トランスジューサ用の保持装置、並びに該保持装置の製造方法である。

Description

本発明は、超音波トランスジューサ用の保持装置並びにこのような保持装置を製造する方法に関する。

このような超音波トランスジューサは、自動車における超音波センサにおいて例えばパーキングヘルプとして使用される。このようなセンサは一般的に、内部にトランスジューサエレメントが配置されたダイヤフラムポットを受容するハウジングから成っている。トランスジューサエレメント（例えばピエゾエレメント）は、ダイヤフラムとも呼ばれるダイヤフラムポット底部に装着されている。このダイヤフラムの外側面は取り付けられた状態において露出していて、超音波を送波するためにトランスジューサエレメントによって励起される。さらにこのダイヤフラムは、対象物から反射した超音波を受波する。超音波トランスジューサはハウジング内に、音響的に軟質（schallweich）な可能な限り大きな遮断機能、つまり遮音機能が得られるように、受容されている。超音波センサは相応な車両区分内に、例えばバンパ内に、受容装置を用いて挿入されており、この受容装置もまた同様に遮音機能を有している。

ハウジング内におけるダイヤフラムポットの保持部は、例えば第１の内側の遮断リングによって実現され、この遮断リングはダイヤフラムポットを少なくとも部分的に取り囲んでいて、ケーシングと、該ケーシングに例えばクリップ結合によって装着された保持スリーブを介して結合されている。ダイヤフラムポットに装着された第２の遮断リングは、所属の車両区分における保持部を形成している。遮断リングは緩衝作用のある材料、例えばシリコンから成っている。このような構成では、部材の数や製造又は組立ての手間もしくはコストに問題がある。

別の構成では、ハウジングがダイヤフラムポットを懸吊するために内側の遮断リングの代わりに緩衝性材料によって満たされている。そのためには、射出されたシリコン製の充填もしくは緩衝材料を使用することができる。このような形状結合式の結合部は、信頼性のあることが証明されているが、しかしながらそれに伴う製造コストが不都合に高い。例えば、緩衝材料による包埋射出成形は、下方に向かって、つまりダイヤフラムポットの露出したダイヤフラムの側に対してシール作用を有する型を必要とし、この型はダイヤフラムポット及びハウジングを、包埋射出された緩衝材料の硬化、例えば加硫が終了するまで、形状結合式に取り囲んでいる必要がある。このようなシール作用のある型は、ダイヤフラムポットとハウジングの壁との間における間隙を橋渡しする必要があり、この間隙は、ダイヤフラムポットが包埋射出後にハウジングから音響的に軟式に遮断されるように、最小厚さを有している。加硫の後で切断工具は付加的に、ダイヤフラムポット壁に通じる縁部における射出残留物を除去する必要があり、この射出残留物の除去後に初めて、第２の遮断リングを装着することができる。このような作業には、製作時間がかかるということ以外に、必要な工具に相応なコストがかかるという欠点がある。

ＤＥ１９７５５７２９Ａ１に開示された超音波センサは、差込み結合部を備えたハウジングと、超音波トランスジューサとプリント基板とを有しており、この場合ハウジングは保持体とこれを取り囲むフードとに分割されている。ハウジング内において超音波トランスジューサを振動減衰作用及びシール作用をもって支承するために、遮断リングが設けられている。そして注型物質が超音波センサを完全に満たしていて、超音波センサの、機械的に丈夫でかつシール作用のあるカプセルを形成している。

発明の開示
本発明による超音波トランスジューサ用の保持装置は、従来技術にものに対して次のような利点を有している。すなわち本発明による超音波トランスジューサ用の保持装置は少数の部材によって、音響的に軟質な遮断に対する要求を満たすことができ、付加的な保持スリーブを省くことができる。本発明による保持装置の別の利点としては、１つの部材が包埋射出過程中に、ハウジングとダイヤフラムポットとの間における間隙を覆うことによって、同時に、ハウジングとダイヤフラムポットとの間におけるシールとして働くということが挙げられる。従って、シールのための工具が不要になり、該工具のための高いコスト及びバッチ処理（焼結工程）における製作時間が不要になる。さらにこの部材は包埋射出後に留まり、車両区分における外側の保持部を形成する。これによって製造時において、射出成形残留物を除去するためのクリーニング工程の作業ステップを省くことができ、ひいては時間とコストを節減することができる。

本発明の核は次のことにある。すなわちこの場合、超音波トランスジューサ用の保持装置が遮断部材を有していて、この遮断部材が、充填材料による包埋射出成形の製作工程において、この充填材料のためのシールとして該充填材料が硬化するまで働き、さらに製造された超音波センサにおいて、超音波トランスジューサとハウジングとの間及び超音波トランスジューサと車両区分との間における音響的に軟質の遮断部を形成する。

本発明の構成では、特に自動車において使用される、ダイヤフラムポットを備えた超音波トランスジューサ用の保持装置であって、下記の部材、すなわち：
ダイヤフラムポットを受容するためのハウジングと、
該ハウジング及び保持区分にダイヤフラムポットを振動減衰して配置するための遮断部材と、
ダイヤフラムポット及び遮断部材とハウジングとを振動減衰しかつシール作用をもって形状結合式に結合するための充填材料とが設けられており、
さらに遮断部材がハウジングの縁部とダイヤフラムポットとの間における間隙を、シール作用をもって充填している。

このように構成されていることによって、僅かな数の部材しか有していない保持装置が得られる。

本発明の有利な構成では、遮断部材がダイヤフラムポットの外側面を少なくとも部分的に取り囲んでいる。このように構成されていると、ダイヤフラムポットが遮断部材によって音響的に軟質に保たれているという利点が得られる。

本発明の別の有利な構成では、遮断部材が、保持区分における受容のために働く前側区分と、後ろ側区分とを有していて、該後ろ側区分がハウジングの内室内に配置されている。このように構成されていると、遮断部材は複数の機能を有することになり、つまりこの場合遮断部材は、ハウジングにおける保持部と所領区分のための保持部とを形成しており、そして両保持領域のためには、遮断部材におけるダイヤフラムポットの音響的に軟質な保持部が形成されている。

さらに本発明の別の有利な構成では、遮断部材の前側区分と後ろ側区分とは、半径方向外側に向かって張り出しているウェブによって隔てられていて、該ウェブがハウジングの縁部に接触している。このウェブは遮断部材の前側区分と後ろ側区分とを有利に切り離しており、それと同時にハウジングのための支承部もしくはストッパが形成されている。遮断部材の後ろ側区分は充填材料によってシール作用をもってかつ形状結合式及び摩擦力結合式に取り囲まれており、この領域において射出された充填材料に対して、等しい機械的なインピーダンスをもつ結合部を形成し、これによって、不都合な振動成分を抑制するための、ダイヤフラムポットの軸方向における良好な壁緩衝部を得ることができる。さらに、このような包埋射出によって、遮断部材をハウジングに結合するための付加的なスリーブが不要になる。

本発明の別の有利な構成では、ダイヤフラムポットがカバーを有していて、該カバーが、カバーを緩衝するための切欠きを有している。このような構成によって、ダイヤフラムポットの遮断と不都合な振動成分の減衰とをさらに有利に行うことができる。

この場合特に有利な構成では、ダイヤフラムポットのカバーの切欠きが、カバーの緩衝のために充填材料によって満たされている。これによって、別の不都合な振動成分を減衰するウエーブトラップ（Wellensumpf）が形成される。この場合ハウジングを充填するための充填材料がカバーのためにも使用されていると、特に有利であり、このようになっていると、カバー切欠きを先行させて充填するための製造ステップを省くことができる。これにより時間を節約することができる。

また、ダイヤフラムポットを備えた超音波トランスジューサ用の保持装置を製造する本発明による方法では、特に自動車において使用される、ダイヤフラムポットを備えた超音波トランスジューサ用の保持装置を製造する方法であって、保持装置が下記の部材、すなわち：
内室内にダイヤフラムポットを受容するためのハウジングと、
該ハウジング及び保持区分にダイヤフラムポットを振動減衰して配置するための遮断部材と、
ダイヤフラムポット及び遮断部材とハウジングとを振動減衰しかつシール作用をもって形状結合式に結合するための充填材料とを有しており、このような保持装置を製造する方法において、
下記の方法ステップ、すなわち：
（Ｓ１）ダイヤフラムポットの外側面に遮断部材を少なくとも部分的に装着し、
（Ｓ２）ハウジングの開口に遮断部材の後ろ側区分と一緒にダイヤフラムポットを挿入し、
（Ｓ３）超音波トランスジューサ用の保持装置を製造するために充填材料によってハウジングの内室を少なくとも部分的に充填するようにした。

本発明による方法によって、充填材料による内室の充填をただ１つの方法ステップにおいて、付加的なクリーニングステップなしに行うことができ、ひいては時間を節約することができる、という利点が得られる。

本発明の有利な方法では、ハウジングの内室の少なくとも部分的な充填時に、遮断部材が、ハウジングとダイヤフラムポットの外側面との間の開口における間隙のシール部を形成するようになっている。この方法によって、シール作用を有する型と製造後におけるクリーニングステップとを特に有利に省くことができ、ひいては製造時間とコストを節約することができる。

別の有利な方法では、成形材料によるハウジングの内室の少なくとも部分的な充填時に、遮断部材が、カバーの緩衝を目的としてダイヤフラムポットのカバーの切欠きを、成形材料で満たすようにした。これによって、充填材料で満たすためのカバーの前製造ステップを有利に省くことができ、これによってコストをさらに節約することができる。

次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

本発明による超音波トランスジューサ用の保持装置の１実施例を示す断面図である。

本発明の実施形態
等しい又は同様な機能を有する等しい又は同様な部材は、図面において同一符号で示されている。

図１には、超音波トランスジューサ１７用の保持装置１の１実施例が示されている。この実施例において保持装置１は、断面図で示されている回転対称的な部材である。

超音波トランスジューサ１７はこの実施例では、ダイヤフラムポット内室１３を備えたダイヤフラムポット１１を有しており、ダイヤフラムポット内室１３は片側（図１で見て下側）においてダイヤフラム１２によって閉鎖されており、このダイヤフラム１２には内室内に超音波トランスジューサエレメント２１が取り付けられている。図面を見易くするために、ダイヤフラムポット内室１３は詳細には示されていない。下方を向いたダイヤフラム１２の外側は、トランスジューサエレメント（図示せず）によって励起される超音波を送波するため、並びに、障害物にぶつかって反射した超音波を受波するために働き、受波された超音波はトランスジューサエレメントに伝達され、このトランスジューサエレメントを電圧パルス発生のために励起する。ダイヤフラムポット１１の他方の側は図示の実施例では、カバー１４によって閉鎖されており、このカバー１４は、三角形横断面をもつ上方に向かって広がる切欠き１５を有しており、その結果例えば円錐形の切欠きが形成されている。カバー１４は例えば金属製材料から成っている。

ダイヤフラムポット１１は例えばアルミニウム材料から製造されていて、外側面１９を有しており、この外側面１９は図示の実施例では完全に遮断部材６の内側面２０によって取り囲まれている。他の実施例では例えばダイヤフラムポット１１の上縁部領域は、解放されていて、遮断部材６によって取り囲まれていなくてもよい。

遮断部材６はこの実施例では、下方に向かって先細になる円錐形の前側区分７と、この前側区分７に上方に向かって続くウェブ９とを有しており、このウェブ９は半径方向外側に向かって張り出している。ウェブ９は、円筒形の後ろ側区分８との境界を形成している。遮断部材６は有利には、例えばシリコン材料のような緩衝材料から製造されていて、ダイヤフラムポット１１を形状結合式（formschluessig）に、かつ密につまりシール作用をもって取り囲んでいる。

超音波トランスジューサ１７の遮断部材６の後ろ側区分８は、該後ろ側区分８によって取り囲まれたダイヤフラムポット１１と共に、ハウジング３の内室４の内部に配置されている。この場合遮断部材６は、ハウジング３の下側における開口１８を貫通して延びている。ハウジング３はその下側区分だけが、ほぼダイヤフラムポット１１のカバー１４の高さを起点として、下方に向かって円錐形に先細になっている。ハウジング３は上方に向かっては円筒形に形成されており、その上側区分は図示されていない。ハウジング３は例えばプラスチック材料から成っている。

ハウジング３の下側は環状の縁部５を有しており、この縁部５は遮断部材６のウェブ９に載置されている。ハウジング３の縁部５とダイヤフラムポット１１の外側面１９との間には、環状の間隙１０が存在しており、この間隙１０は遮断部材６によって満たされている。この領域において遮断部材６はハウジング３におけるダイヤフラムポット１１の保持部を形成しており、この保持部は、いわゆる音響的に軟質（schallweich）に、つまり反響しにくいように形成されている。従ってハウジング３は、超音波トランスジューサ１７の送波・受波運転において、ダイヤフラムポット１１及びそのダイヤフラム１２に対して不都合な影響を与えない。同時に遮断部材６は間隙１０において、ハウジング３に対するダイヤフラムポット１１のシールを形成しており、この場合ウェブ９はハウジング３の縁部５の下側面との接触面によって、シール作用及び保持作用を高める。

ハウジング３の内室４内において超音波トランスジューサ１７は、その外側面１９に装着された遮断部材６の後ろ側区分８で、充填材料１６を介してハウジング３と結合されている。充填材料１６は、内室４内に射出された、例えばシリコン材料のような緩衝材料である。充填材料１６はハウジング３における超音波トランスジューサ１７の摩擦力結合式（kraftschluessig）及び形状結合式の保持部を形成しており、この場合遮断部材６は、該遮断部材６を取り囲んで射出された充填材料１６に、等しいインピーダンスをもって可塑性に結合し、充填材料１６はハウジング３に固着している。これによって、ダイヤフラムポット１１の壁を軸方向において貫通する良好な緩衝作用が生ぜしめられ、超音波トランスジューサ１７の運転時に不都合な振動成分を抑制することができ、有利である。充填材料１６はさらに、ハウジング３及び該ハウジング３の外側に対する超音波トランスジューサ１７のシールを形成している。これによって、ハウジング３に超音波トランスジューサ１７を保持するための付加的なスリーブは、省くことができる。

この実施例においてダイヤフラムポット１１はその上側においてカバー１４によって閉鎖されている。このカバー１４もまた充填材料１６によって形状結合式に取り囲まれている。

遮断部材６の前側区分７はこの実施例では、車両の、例えば車両のバンパにおける保持区分２における保持部として働く。従ってこの前側区分７は、保持区分２における超音波トランスジューサ１７の音響的に軟質な保持部を形成している。

超音波トランスジューサ１７の保持装置１を製造する方法は、下記の通りである。

超音波トランスジューサ１７の前製造されたダイヤフラムポット１１は、カバー１４によって閉鎖されている。遮断部材６は形状結合式に完全に又は部分的にダイヤフラムポット１１に装着される。次いでダイヤフラムポット１１は、カバー１４によって閉鎖された側を先頭に、開口１８を通してハウジング３内に挿入され、この挿入動作は、ハウジング３の縁部５の下側がウェブ９に接触するまで続けられる。縁部５とダイヤフラムポット１１の外側面１９との間における間隙１０は、この場合遮断部材６によって密に閉鎖されており、その結果次に行われる、充填材料１６によるハウジング３の内室４の充填過程の際に、充填材料が流出することはない。これによって、この過程のために必要なシール工具、つまり包埋射出される緩衝材料の硬化、例えば加硫が終了するまで、ダイヤフラムポット１１とハウジング３とを形状結合式に取り囲んでいなくてはならないシール工具を、この過程のために省くことができ、有利である。このシール工具は、ダイヤフラムポット１１とハウジング３の縁部５との間における間隙１０を橋渡しし、これによってダイヤフラムポット１１は包埋射出成形の後でハウジング３からの、音響的に軟質の遮断部を有することができる。加硫の後で次に切断工具を用いて、付加的に縁部５及びダイヤフラムポット１１における射出残留物が除去されねばならない。

内室４は完全に又は部分的に充填材料１６によって満たされ、この場合図１には充填材料１６の充てんレベルが示されており、この充てんレベルはほぼ、ダイヤフラムポット１１のカバー１４の厚さ分だけ該カバー１４の上に配置されている。充填された充填材料１６の硬化もしくは加硫後に、ハウジング３の外側に配置された超音波トランスジューサ１７のさらなるクリーニング過程はもはや不要であり、有利である。それというのは、遮断部材６の前側区分７は車両の保持区分２への取付けのための保持部を形成していて、充填材料１６を除去してきれいにする必要がないからである。

従って、充填材料１６による包埋射出はただ１回の方法ステップとして使用することができ、有利である。この場合遮断部材６と一緒に、超音波トランスジューサ１７の保持装置１は、最小数の構成部材及び高い緩衝作用をもって形成されている。

本発明は上に述べた実施例に制限されるものではなく、種々様々な変化実施例が可能である。

例えば、切欠き１５を備えたカバー１４に、ダイヤフラムポット１１の前製造時に、切欠き１５内に付加的な緩衝材料を設けるのではなく、ハウジング３の内室４の充填時に充填材料１６がカバー１４の切欠き１５をも一緒に充填するようにすることが可能である。このようにすると、準備段階を有利に節減することができる。

Claims (9)

1. 特に自動車において使用される、ダイヤフラムポット（１１）を備えた超音波トランスジューサ（１７）用の保持装置（１）であって、下記の部材、すなわち：
   ダイヤフラムポット（１１）を受容するためのハウジング（３）と、
   該ハウジング（３）及び保持区分（２）にダイヤフラムポット（１１）を振動減衰して配置するための遮断部材（６）と、
   ダイヤフラムポット（１１）及び遮断部材（６）とハウジング（３）とを振動減衰しかつシール作用をもって形状結合式に結合するための充填材料（１６）とが設けられており、
   さらに遮断部材（６）がハウジング（３）の開口（１８）の縁部（５）とダイヤフラムポット（１１）との間における間隙（１０）を、シール作用をもって充填していることを特徴とする、超音波トランスジューサ用の保持装置。
2. 遮断部材（６）がダイヤフラムポット（１１）の外側面（１９）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、請求項１記載の保持装置。
3. 遮断部材（６）が、保持区分（２）における受容のために働く前側区分（７）と、後ろ側区分（８）とを有していて、該後ろ側区分（８）がハウジング（３）の内室（４）内に配置されている、請求項１又は２記載の保持装置。
4. 遮断部材（６）の前側区分（７）と後ろ側区分（８）とは、半径方向外側に向かって張り出しているウェブ（９）によって隔てられていて、該ウェブ（９）がハウジング（３）の縁部（５）に接触している、請求項３記載の保持装置。
5. ダイヤフラムポット（１１）がカバー（１４）を有していて、該カバー（１４）が、カバー（１４）を緩衝するための切欠き（１５）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の保持装置。
6. ダイヤフラムポット（１１）のカバー（１４）の切欠き（１５）が、カバー（１４）の緩衝のために充填材料（１６）によって満たされている、請求項５記載の保持装置。
7. 特に自動車において使用される、ダイヤフラムポット（１１）を備えた超音波トランスジューサ（１７）用の保持装置（１）を製造する方法であって、保持装置（１）が下記の部材、すなわち：
   ダイヤフラムポット（１１）を受容するためのハウジング（３）と、
   該ハウジング（３）及び保持区分（２）にダイヤフラムポット（１１）を振動減衰して配置するための遮断部材（６）と、
   ダイヤフラムポット（１１）及び遮断部材（６）とハウジング（３）とを振動減衰しかつシール作用をもって形状結合式に結合するための充填材料（１６）とを有しており、このような保持装置（１）を製造する方法において、
   下記の方法ステップ、すなわち：
   （Ｓ１）ダイヤフラムポット（１１）の外側面（１９）に遮断部材（６）を少なくとも部分的に装着し、
   （Ｓ２）ハウジング（３）の開口（１８）に遮断部材（６）の後ろ側区分（８）と一緒にダイヤフラムポット（１１）を挿入し、
   （Ｓ３）超音波トランスジューサ（１７）用の保持装置（１）を製造するために充填材料（１６）によってハウジング（３）の内室（４）を少なくとも部分的に充填する、
   という方法ステップを特徴とする、超音波トランスジューサ用の保持装置を製造する方法。
8. ハウジング（３）の内室（４）の少なくとも部分的な充填時に、遮断部材（６）が、ハウジング（３）とダイヤフラムポット（１１）の外側面（１９）との間の開口（１８）における間隙（１０）のシール部を形成する、請求項７記載の方法。
9. 成形材料（１６）によるハウジング（３）の内室（４）の少なくとも部分的な充填時に、遮断部材（６）が、カバー（１４）の緩衝を目的としてダイヤフラムポット（１１）のカバー（１４）の切欠き（１５）を、成形材料（１６）で満たす、請求項７又は８記載の方法。

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