Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug, welcher eine

Membran sowie ein mit der Membran mithilfe eines Klebstoffs verbundenes

Piezoelement aufweist. Während die Membran zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschall dient, ist das Piezoelement zum Anregen der Membran zum Aussenden des Ultraschalls und/oder zum Erzeugen eines elektrischen Signals aufgrund des empfangenen Ultraschalls ausgebildet. Die Erfindung betrifft außerdem ein

Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem derartigen

Ultraschallsensor, wie auch ein Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug.

Ultraschallsensoren sind bereits Stand der Technik. Sie werden in der Regel bei dem so genannten Parkhilfesystem eingesetzt, um den Fahrer beim Rangieren des

Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Die Ultraschallsensoren messen dabei die Abstände zwischen dem Kraftfahrzeug einerseits und den in seiner Umgebung befindlichen Hindernissen andererseits. Mittels einer Membran wird ein Ultraschall ausgesendet, welcher dann an dem Hindernis in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektiert und wieder zum Ultraschallsensor gelangt, und zwar in Form eines Echos. Dieser Ultraschall wird mithilfe der Membran empfangen. Zum Aussenden des Ultraschalls wird die Membran mittels eines piezoelektrischen Elements (Piezoelement) angeregt. Und umgekehrt, wenn die Membran durch den empfangenen Ultraschall angeregt wird, erzeugt das ebenfalls angeregte Piezoelement ein elektrisches Signal, welches im Hinblick auf die Abstände ausgewertet werden kann. Die Abstandsmessung erfolgt in Abhängigkeit von der Laufzeit des ausgesendeten Ultraschalls.

Damit die Anregung der Membran besonders wirkungsvoll mithilfe des Piezoelements erfolgen und umgekehrt auch das elektrische Signal durch das Piezoelement besonders präzise erzeugt werden kann, wird das Piezoelement in der Regel mithilfe eines

Klebstoffs mit der Membran verbunden. Ein derartiger Ultraschallsensor ist

beispielsweise in dem Dokument DE 10 2010 010 099 A1 beschrieben. Hier wird ein Klebstoff verwendet, welcher elektrisch leitfähig ist, sodass das Piezoelement über den Klebstoff mit der Membran elektrisch gekoppelt ist. Somit können die elektrischen Anschlüsse zum Anlegen der elektrischen Spannung an einer beliebigen Stelle platziert werden, sei es an dem Piezoelement, sei es an der Membran.

Im Stand der Technik wird üblicherweise ein Epoxykleber eingesetzt, welcher unter Wärmebehandlung mithilfe eines Durchlaufofens aushärtet. Dabei beträgt die

Durchlaufzeit etwa zwei Stunden, und die Temperatur wird bei etwa 120°C konstant gehalten. Es ergibt sich somit insgesamt ein erheblicher Energie- und Kostenaufwand.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie der Aufwand bei der

Herstellung eines Ultraschallsensors der eingangs genannten Gattung im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ultraschallsensor, durch ein

Kraftfahrzeug, wie auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.

Ein erfindungsgemäßer Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug weist eine Membran zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschall auf. Der Ultraschallsensor umfasst auch ein mit der Membran mittels eines Klebstoffs verbundenes Piezoelement - Element aus einem piezoelektrischen Material -, welches zum Anregen der Membran und/oder zum Erzeugen eines elektrischen Signals aufgrund des empfangenen Ultraschalls ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Klebstoff ein

kaltaushärtender Klebstoff ist.

Dies bedeutet, dass zum Verbinden der Membran einerseits und des Piezoelements andererseits ein Klebstoff verwendet wird, welcher bei normalen Raumtemperaturen aushärtet, und zwar ohne dass der Klebstoff speziell mit Wärme behandelt werden muss, etwa mithilfe eines Durchlaufofens. Unter Verzicht auf eine zusätzliche, spezifische Wärmebehandlung kann somit ein Klebstoff verwendet werden, der bei normalen Raumbedingungen aushärtet und eine zuverlässige und wirkungsvolle

Verbindung der Membran mit dem Piezoelement gewährleistet. Bei der Verbindung der Membran mit dem Piezoelement kann somit insgesamt auf einen Durchlaufofen verzichtet werden, sodass insgesamt die Energie und Kosten gespart werden können, wie auch die wertvolle Zeit. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn der Klebstoff ein unter Luftabschluss aushärtender Klebstoff ist. Es kann also ein anaerober Klebstoff eingesetzt werden, welcher gerade aufgrund des Luftmangels bzw. aufgrund der Entkopplung von der Umgebungsluft aushärtet. Dies ist insbesondere bei Ultraschallsensoren vorteilhaft, denn diese Ausführungsform macht sich die Tatsache zunutze, dass das Piezoelement ohnehin in einem Sensorgehäuse platziert wird, welches für die Umgebungsluft üblicherweise nach au ßen hin abgedichtet bzw. verschlossen ist. Es werden somit bei einem Ultraschallsensor ohnehin in der Regel auftretende Bedingungen genutzt, um die Aushärtung des Klebstoffs zu erreichen. Es reicht lediglich, dass das Piezoelement in das Sensorgehäuse eingesetzt und das Sensorgehäuse - etwa mit einem Deckel - verschlossen wird. Die Polymerisation des Klebstoffs erfolgt dann automatisch. Somit ist der Aufwand beim Verbinden der Membran mit dem Piezoelement auf ein Minimum reduziert.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Klebstoff unter Vermittlung von Kationen aushärtet. Dies bedeutet, dass der Klebstoff einen chemischen kationischen Aushärtemechanismus aufweist, sodass Kationen als Katalysatoren für die

Polymerisation des Klebstoffs erforderlich sind. Auch diese Ausführungsform erweist sich bei Ultraschallsensoren als besonders vorteilhaft: Die Membran eines Ultraschallsensors wird in der Regel aus Aluminium gebildet, sodass bei einer derartigen Membran Kationen ohnehin zur Verfügung stehen. Es brauchen somit keine zusätzlichen Katalysatoren für die Aushärtung bzw. Polymerisation des Klebstoffs eingesetzt zu werden, sondern es werden die ohnehin vorhandenen Katalysatoren verwendet.

Zwar werden die Ultraschallsensoren in der Regel im Schatten platziert, und auch das Piezoelement mit der Membran werden im Sensorgehäuse angeordnet, jedoch kann auch bei unterschiedlichen anderen Anordnungen des Ultraschallsensors vorteilhaft sein, wenn der Klebstoff auch unter UV-Strahlung aushärtet. Es kann also insgesamt ein dualhärtender Klebstoff eingesetzt werden, welcher sowohl alleine unter Luftabschluss als auch alleine unter UV-Strahlung aushärtet.

Bevorzugt ist der Klebstoff ein Einkomponentensystem. Bei einem derartigen

Einkomponenten-Kleber müssen keine Stoffe miteinander vermischt werden, was weiterhin den Aufwand bei der Verbindung der Membran mit dem Piezoelement reduziert. Besonders bevorzugt ist es, wenn ein Klebstoff auf Acrylbasis verwendet wird. Das Acrylat hat den Vorteil, dass es einerseits auf dem Markt leicht zugänglich ist und andererseits auch besonders einfach zu handhaben und zu bearbeiten ist.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Klebstoff ein fluoreszierender Klebstoff ist.

Das Piezoelement ist beispielsweise in Form einer Platte bzw. eines Plättchens ausgebildet und kann die Kreisform aufweisen.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug beinhaltet einen erfindungsgemäßen

Ultraschallsensor.

Die Erfindung betrifft au ßerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug durch Bereitstellen einer Membran zum Aussenden und/oder Empfangen von Ultraschall, durch Bereitstellen eines Piezoelements zum Anregen der Membran und/oder zum Erzeugen eines elektrischen Signals aufgrund des

empfangenen Ultraschalls, sowie durch Verbinden der Membran mit dem Piezoelement mittels eines Klebstoffs. Als Klebstoff wird ein kalt aushärtender Klebstoff verwendet, welcher ohne eine Wärmebehandlung aushärtet.

Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Ultraschallsensor vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Membran und ein Piezoelement eines Ultraschallsensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 2 in schematischer Darstellung den Ultraschallsensor.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Ultraschallsensor 1 gezeigt, welcher eine Membran 2 sowie ein Piezoelement 3 aufweist, also ein piezoelektrisches Element. Die Membran 2 kann beispielsweise an einem Sockel 4 angeordnet sein, sodass sie durch den Sockel 4 getragen wird. Die Membran 2 ist aus Aluminium bereitgestellt und dient zum Aussenden von Ultraschallwellen. Sie kann auch zum Empfangen von reflektierten Ultraschallwellen dienen. Zum Aussenden der Ultraschallwellen wird die Membran 2 zu einer mechanischen Schwingung angeregt, nämlich mithilfe des Piezoelements 3. Dazu wird an dem Piezoelement 3 eine elektrische Spannung angelegt, aufgrund welcher das Piezoelement 3 und somit auch die damit verbundene Membran zu einer Schwingung angeregt werden. Beim Empfangen der Ultraschallwellen wiederum wird die Membran 2 durch diese Ultraschallwellen angeregt, sodass auch das Piezoelement 3 in

mechanische Schwingung gerät und ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses elektrische Signal kann dann hinsichtlich der Abstände ausgewertet werden, etwa mittels einer Recheneinrichtung.

Das Piezoelement 3 ist an einer Rückseite 5 der Membran 2 anliegend angeordnet, und zwar unter Vermittlung eines Klebstoffs 6. Dies bedeutet, dass das Piezoelement 3 mittels des Klebstoffs 6 mit der Rückseite 5 der Membran fest verbunden ist, sodass das Piezoelement 3 zusammen mit der Membran 2 schwingen kann.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist das Piezoelement 3 die Kreisform auf und ist in Form eines dünnen Plättchens ausgebildet. Das Piezoelement 3 ist also eine kreisförmige Scheibe, welche in ein Sensorgehäuse 7 eingesetzt werden kann, wie dies in Fig. 2 anhand von Pfeildarstellungen 8 schematisch dargestellt ist. Das Sensorgehäuse 7 ist beispielsweise aus Kunststoff gebildet. Es weist auch einen Anschlussbereich 9 auf, über welchen der Ultraschallsensor 1 mit der genannten Recheneinrichtung elektrisch gekoppelt werden kann, und zwar beispielsweise über einen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeugs. Nun richtet sich das Interesse auf die Beschaffenheit des Klebstoffs 6, mittels welchem das Piezoelement 3 mit der Membran 2 verbunden wird. Im Ausführungsbeispiel wird ein Acrylat bzw. ein Klebstoff 6 auf Acryl-Basis eingesetzt, welcher dualhärtend ist.

Einerseits kann der Klebstoff 6 alleine unter UV-Strahlung aushärten; andererseits kann der Klebstoff 6 auch alleine unter Luftabschluss aushärten. Dies bedeutet, dass die Aushärtung des Klebstoffs 6 alleine aufgrund des Sauerstoffmangels erfolgen kann, etwa wenn das Piezoelement 3 in das Gehäuse 7 eingesetzt und das Gehäuse 7 dann mithilfe eines Deckels verschlossen wird. Die Aushärtung des Klebstoffs 6 erfolgt dann automatisch alleine aufgrund des Luftabschlusses.

Ein derartiger Klebstoff 6 - nämlich ein Einkomponentensystem - härtet auch unter Vermittlung von Kationen als Katalysatoren aus. Der Klebstoff 6 weist also einen chemischen kationischen Aushärtemechanismus auf, sodass die Eigenschaft der Membran 2, dass diese aus Aluminium bereitgestellt ist, zunutze gemacht wird. Bei einer aus Aluminium gebildeten Membran 2 sind nämlich stets Kationen vorhanden, die nun zum Aushärten des Klebstoffs 6 genutzt werden können und somit als Katalysator dienen. Die Membran 2 übernimmt somit eine zusätzliche Funktion, nämlich die Funktion eines Katalysators für die Polymerisation des Klebstoffs 6.

Insgesamt wird somit der Aufwand bei der Herstellung des Ultraschallsensors 1 dadurch minimiert, dass ein Klebstoff 6 verwendet wird, welcher unter normalen

Betriebsbedingungen bzw. unter normalen Raumbedingungen aushärtet. Es ist insbesondere keine Wärmebehandlung mithilfe eines Durchlaufofens erforderlich; es reicht lediglich, dass das Piezoelement 3 und der Klebstoff 6 in das Gehäuse 7 eingebracht werden und das Gehäuse 7 verschlossen wird. Die Aushärtung des

Klebstoffs 6 erfolgt dann quasi automatisch aufgrund des Luftabschlusses sowie unter Vermittlung von Kationen der Membran 2.