Ultraschallwandler mit einem Entkopplungsring und Montageverfahren

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler mit einem Entkopplungsring und Verfahren zur Montage, bzw. zum Einbau des Ultraschallwandlers in Teile einer Fahrzeugkarosserie, nach der Gattung des Hauptanspruchs und der Nebenansprüche.

Bei bisher üblichen Einbauanordnungen für Ultraschallwandler, wie zum Beispiel bei ultraschallbasierenden Umfelderkennungssystemen für Einparkhilfen für Fahrzeuge, werden mindestens ein Ultraschallwandler oder mehrere vorzugsweise in der vorderen und/oder hinteren Stoßstange eines Kraftfahrzeuges verbaut. Jeder Ultraschallwandler sendet dabei ein Ultraschallsignal aus, welches von einem möglichen Hindernis reflektiert wird und von dem gleichen Ultraschallwandler und oder von weiteren Ultraschallwandlern empfangen werden kann.

Damit der Empfänger des aussendenden Ultraschallwandlers nicht durch das eige- ne ausgesendete Signal oder durch andere Ultraschallwandler gestört wird, sollte schwingende Ultraschallwandler gegen die harte Umgebung physikalisch entkoppelt, das heißt beispielsweise weich getrennt werden. Diese kann z. B. mit einem Entkopplungsring mit speziellen Härteeigenschaften erfolgen, wobei heutige Entkopplungsringe in der Regel aus Silicon oder anderen Gummimischungen bestehen. Beispielsweise ist aus der DE 102 37721 A1 bekannt, dass eine Einbauvorrichtung zum schwingungsgedämpften Einbau eines solchen Wandlers eine elastische Entkopplungsvorrichtung aufweist, die zwischen dem Sensor und dem den Sensor aufnehmenden Bauelement angeordnet ist. Hierbei ist eine besondere Materialeigen- schaft der Entkopplungsvorrichtung vorgesehen, die eine dauerhaft gute Entkopplung zwischen der Sensoreinrichtung und dem aufnehmenden Bauelement gewährleisten soll.

Aus der DE 102006 027 594 A1 ist auch bekannt, dass auf einem Gehäuseboden für einen Ultraschallwandler eine Materialschicht hergestellt wird, die aus einer Folie besteht. Die Folie wird zunächst mit einer Schutzschicht versehen, die vor der Montage entfernt wird. Diese Folie ist auch so vorgeformt, dass sie mit einem Entkopplungsmaterial, das die Membran umfasst, verbunden werden kann.

An sich ist es auch bekannt, dass, wie eingangs erwähnt, bei solchen Ultraschallwandlern einer schwarzer, grauer oder transparenter Entkopplungsring montiert wird. Bei der bisher üblichen Fertigungsweise wird der Entkopplungsring mit angespritzt und ist deshalb immer in der richtigen Fügeposition. Ein solcher bekannter Entkopplungsring ist kein Einzelteil und kann deshalb nicht verloren gehen. Weiterhin gab es bei dieser bekannten Anordnung auch keine sogenannten Eisbrücken bei einer Anordnung in Stoßfängern eines Kraftfahrzeugs im Winter durch Spaltbildung.

Bei zukünftigen Fertigungsverfahren ist jedoch gefordert, dass der Entkopplungsring eventuell erst vor der Montage in den Stoßfänger bei einem nicht lackierten Ultraschallwandler montiert wird oder nach dem Lackieren von Lackierer selber montiert wird. Die Montage wird dabei per Hand oder in einer speziellen Vorrichtung vorgenommen, wobei allerdings zu beachten ist, dass der Entkopplungsring sehr weich ist und es daher vorkommen kann, dass der Entkopplungsring durch Verformungen nach dem Verpacken, Transport, Auspacken oder der Montage in den Stoßfänger nicht bündig am Gehäuse des Ultraschallwandlers anliegen kann. Es ist durch Versuche bewiesen, dass sich in kleinen Spalten zwischen dem Entkopplungsring und dem Gehäuse des Ultraschallwandlers Wasser sammeln kann und dieses bei Mi- nustemperaturen zu Fehlsignalen führen kann. Des Weiteren kann ein solcher klei- ner Spalt auch dafür verantwortlich sein, dass die Schallabstrahlung nach hinten, entgegengesetzt zur gewollten Abstrahlrichtung, zu groß werden kann.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung geht von einem Ultraschallwandler für ein Kraftfahrzeug mit einem Entkopplungsring im Bereich des Gehäusebodens des Ultraschallwandlers aus, der zum Beispiel Bestandteil eines Abstands- oder Umfelderkennungssystems für ein Parkassistenzsystem bei einem Fahrzeug sein kann. Gemäß der Erfindung ist der separat hergestellte Entkopplungsring an das Gehäuse des Ultraschallwandlers mittels einer dauerhaften spaltfreien Verbindungstechnik vor und/oder nach der Montage des Ultraschallwandlers an ein Teil der Karosserie des Kraftfahrzeugs in vorteilhafter Weise anfügbar.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der separat hergestellte Entkopplungsring mit dem Gehäuse des Ultraschallwandlers mittels ei- nes doppelseitig klebbaren Klebebandes verbunden.

Es ist auch möglich, dass der separat hergestellte Entkopplungsring mit dem Gehäuse des Ultraschallwandlers mittels eines flüssigen Klebers vor der Montage des Ultraschallwandlers verbunden ist oder dass der separat hergestellte Entkopplungsring mit dem Gehäuse des Ultraschallwandlers mittels eines auf den Entkopplungsring oder auf den Gehäuseboden aufgedruckten Klebers und einer thermischen Anprägung vor der Montage des Ultraschallwandlers verbunden ist.

Alternativ kann auch der separat hergestellte Entkopplungsring mit dem Gehäuse des Ultraschallwandlers vor der Montage des Ultraschallwandlers mit einer einseitig noch vorhandenen Deckfolie als Schutz vor Verunreinigungen verbunden werden oder der separat hergestellte Entkopplungsring wird mit dem Gehäuse des Ultraschallwandlers im Bereich der Membran mittels einer Klemmung vor der Montage des Ultraschallwandlers verbunden. Die Klemmung kann zum Beispiel dadurch bewirkt werden, dass der Entkopplungsring zu- nächst oval hergestellt wird und dann auf die ringförmige Membran aufgedrückt wird und dann ausgehend von der ovalen Ausgangsposition zur runden Form des Entkopplungsrings geklemmt wird.

Mit der Erfindung ist somit auf einfache Weise erreicht, dass sich die Position des Entkopplungsrings nicht verschieben kann, wenn der montierbare Entkopp- lungsring, in der Regel ein Entkopplungsring, am Gehäuse des Ultraschallwandlers befestigt wird. Es kann somit eine dauerhafte Verbindung über die gesamte Betriebszeit des Ultraschallwandlers am Fahrzeug ermöglicht werden.

Bevorzugt wird die Befestigung des Entkopplungsrings mit dem vorgeschlagenen doppelseitig klebbaren Klebeband in die heute üblichen Montagevorrich- tungen integriert, entweder bei der Serienfertigung des Kraftfahrzeugs oder beim Lackierer.

Im ersten Fall wird das Gehäuse des Ultraschallwandlers mit einem doppelseitig klebbaren Klebeband versehen und es wird während des Herstellungsprozesses des Fahrzeugs der Entkopplungsring an die andere Seite der doppelsei- tig klebbaren Klebefläche angefügt.

In diesem Fall, bei dem der Ultraschallwandler extern beispielsweise bei einem Stoßfängerlieferanten lackiert würde, wird in der Fertigung des Ultraschallwandlers das Klebeband auf das Gehäuse aufgeklebt, aber auf der Seite des Entkopplungsrings wird die Deck- oder Schutzfolie auf der Klebfläche zunächst nicht abgezogen. Diese wird dann der Lackierer vor der Montage in den Stoßfänger selber abziehen und dann den Entkopplungsring montieren und andrücken.

Das doppelseitig klebbare Klebeband kann beispielsweise aus einer Grundfolie, einer bedruckten, der Geometrie des Gehäuses und des Entkopplungsrings entsprechenden Klebefläche und Schutzfolien bestehen und mittels Lochstreifen in einem Montageautomaten in eine Anbausituation am Gehäuse des Ultraschallwandlers transportiert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ultraschallwandler mit einem Entkopplungsring.

Figur 2 einen Detailschnitt des Ultraschallwandlers nach der Figur 1 mit einem beidseitig klebenden Klebeband zwischen dem Gehäuse des Ultraschallwandlers und dem Entkopplungsring.

Figur 3 einen Fertigungsschritt zum Anfügen des Entkopplungsrings an das Gehäuse mit einem beidseitig klebenden Klebeband.

Figur 4 ein Klebeband mit ausstanzbaren Klebeflächen und Lochstreifen für einen Vorschub in einem Montageautomaten nach der Figur 3.

Weg zur Ausführung der Erfindung

In Figur 1 ist schematisch ein an sich bekannter Ultraschallwandler 1 mit einem Gehäuse 2 und einem Entkopplungsring 3, gezeigt, der über eine beidseitig klebende Klebefläche 4 am Gehäuse 2 gehalten ist. Der Ultraschallwandler 1 weist im unteren Teil eine hier nicht näher erläuterte Membran 11 auf, die zu einer Einbausituation über das Entkopplungsring 3 schwingungsmäßig entkoppelt werden muss. Der Ultraschallwandler 1 ist zum Beispiel Bestandteil eines Abstands- oder Umfelderkennungssystems für ein Parkassistenzsystem bei einem Fahrzeug und wird in der Regel im Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet. Figur 2 zeigt insbesondere die Klebefläche 4 in einem Detailschnitt im Bereich eines Gehäusebodens 12 des Gehäuses 2.

Aus Figur 3 ist in Verbindung mit Figur 4 ein Montageschritt zur Herstellung ei- ner Einbauanordnung mit dem Ultraschallwandler 1 nach den vorhergehenden Figuren entnehmbar. Ein mit den doppelseitig klebenden Klebeflächen 4 versehenes Klebeband 5 wird hier beidseitig von Schutzfolien 6 befreit und das Gehäuse 2 des Ultraschallwandlers 1 wird in Richtung eines Pfeiles 7 durch eine Bohrung 8 in den Klebflächen 4 gedrückt und der Entkopplungsring 3 wird in Richtung eines Pfeiles 9 dagegen gedrückt.

Das Klebeband 5 weist zum Transport in der Montagevorrichtung noch Lochstreifen 10 auf, sodass hiermit eine voll- oder halbautomatische Montage des Ultraschallwandlers 1 durchführbar ist.