Titel

MEMBRANTOPF FÜR EINEN ULTRASCHALLWANDLER UND SENSOR DAMIT

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Membrantopf für einen Ultraschallwandler nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Ultraschallsensoren zur Messung des Abstandes zwischen einem Kraftfahrzeug und

Hindernissen sind bekannt. Die Sensoren verfügen über eine schwingfähige Membran, die im Allgemeinen über ein Piezoelement zu einer Schwingung in Resonanz angeregt wird. Ein durch die Schwingung erzeugtes Schallsignal wird von der Membran des Ultraschallsensors ausgestrahlt, von einem Hindernis reflektiert, und von demselben oder einem benachbarten Ultraschallsensor detektiert. Aus der Laufzeit kann der Abstand zum Hindernis bestimmt werden. Im Allgemeinen ist das Piezoelement am Boden des Membrantopfes angeordnet und mit einer Auswerteelektronik derart verbunden, dass die Gesamtheit der Einrichtung den entsprechenden Ultraschallsensor bildet. Die Membrantöpfe sind derart geformt, dass sie eine Eigenfrequenz im verwendeten Ultraschallbereich aufweisen. Die Resonanzfrequenz wird durch die Abmessungen und die Schwingungseigenschaften des Membrantopfes bestimmt, insbesondere durch die Schichtdicke der Membran.

Die Ultraschallsensoren weisen bevorzugt ein Aluminiumgehäuse auf und sind üblicher Weise in den Stoßfängern des Fahrzeugs montiert. Damit die Sensoren nicht störend in der Fahrzeugkontur auffallen und vor Umwelteinflüssen geschützt sind, ist es erforderlich, die Sensoren mit entsprechenden Beschichtungen zu versehen. Je nach Material können diese Beschichtungen nicht unmittelbar auf den Membrantopf aufgetragen werden. Eine Vielzahl von Materialien haftet entweder nicht hinreichend oder beeinflusst die Schallausbreitung schädlich. Die Eigenschaften solcher Beschichtungen verändern die Resonanzfrequenz des Membrantopfes insgesamt, so dass sie außerhalb des gewünschten Frequenzbereichs liegen kann oder die Membran nicht in Resonanz angeregt werden kann. Die DE 102004031310 offenbart einen Membrantopf für einen Ultraschallwandler mit einem Membrantopfkörper und einer darauf galvanisch aufgetragenen Metallbeschichtung, insbesondere mit einer Chromschicht für das optische Erscheinungsbild.

Offenbarung der Erfindung

Ein erfindungsgemäßer Membrantopf mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil eines Membrantopfkörpers aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierung, auf den eine Lackschicht aus einem Lack aus der Gruppe umfassend Acrylatlack und Lacke, die Epoxid- oder Acrylatharze enthalten, aufgetragen ist. Die Lackschicht ist auf mindestens einer Außenseite des Membrantopfes aufgebracht, vorzugsweise auf der Außenseite des Bodens. Der Membrantopfkörper kann optional eine Eloxal-Behandlung erhalten haben. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Lack direkt ohne Notwendigkeit einer Konversionsbeschichtung auf den Aluminium-Werkstoff des Membrantopfkörpers aufgebracht ist. Die erfindungsgemäßen Membrantöpfe können aufgrund der Lackschicht einer erhöhten Laugenkonzentration standhalten und sind gleichzeitig witterungsbeständig.

Es ist vorteilhaft, die Lackschicht mittels elektrophoretischer Tauchlackierung, insbesondere mittels anaphoretischer Tauchlackierung aufzubringen. Hierdurch wird eine gute Haftung des Lacks auf dem Aluminiumwerkstoff erreicht.

Vorzugsweise weist Lackschicht eine Dicke im Bereich 10 μm bis 45 μm auf. Eine Lackschicht dieser Stärke bietet einerseits einen ausreichenden Schutz des Membrantopfes und beeinflusst andererseits die Sensoreigenschaften nicht negativ.

Ein Vorteil der Lackschicht ist ihre Eignung für die Ausgestaltung der Oberfläche des Membrantopfes als optische Sichtfläche. Eine Möglichkeit ist, dass der Lack eingefärbt ist, vorzugsweise in der Fahrzeugfarbe oder einer dazu ausgewählten Kontrastfarbe. Eine andere Möglichkeit ist das Aufbringen einer weiteren Lackschicht. Metallisch glänzende

Flächen können durch Abscheiden einer Metallsschicht im Vakuum, vorzugsweise mit einer Dicke im Bereich 20 nm - 5 μm, erzeugt werden, worauf gegebenenfalls eine Klarlackschicht aufgetragen werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen O

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Membrantopf gemäß einer ersten

Ausführungsform; und Fig. 2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Membrantopf gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Ausführungsform der Erfindung

Der erfindungsgemäße Membrantopf kann für beliebige Anwendungen eingesetzt werden. Insbesondere ist eine Anwendung in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft, da hierbei einerseits eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Witterungseinflüssen und z. B. auch Streusalz gegeben sein muss, während andererseits ebenfalls ein akzeptables Aussehen des Sensors erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung wird daher im Folgenden an einem Membrantopf für eine Verwendung in einem Ultraschallabstandssystem für ein Kraftfahrzeug erläutert.

In der Fig. 1 ist der Querschnitt eines Membrantopfes 1 mit einem Membrantopfkörper 2 und einer Beschichtung dargestellt, wobei ein Hohlbereich 3 von den Wänden 4 des

Membrantopfes eingeschlossen wird. Der Membrantopf 1 ist an der Bodenseite durch eine Membran 5 begrenzt, an derer dem Hohlbereich 3 zugewandter Innenseite für den Sende- und Empfangsvorgang des Ultraschallsignals ein Piezoelement 6 eingesetzt wird, das hier lediglich angedeutet wird, und das mit einer nicht dargestellten Steuer- und Auswerteelektronik verbunden ist. Das der Membran 5 gegenüber liegende Ende des Hohlbereichs 3 des Membrantopfes 1 ist offen, so dass hier Zuleitungen und/oder die Steuer- und Auswerteelektronik in den Hohlbereich 3 eingebracht werden können. Die Membran 5 ist wesentlich dünner als die Wände 4 ausgeführt, so dass der von dem Piezoelement 6 erzeugte Schall möglichst nur schwach an die Wände 4 des Membrantopfes 1 weitergeleitet wird. Zur Halterung in einer geeigneten Einbaueinheit sind die Wände 4 des Membrantopfes 1 mit einer umlaufenden Nut 7 versehen, mit der der Membrantopf 1 in eine geeignete Halteeinheit eingesetzt werden kann. Der Membrantopfkörper 2 besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. An ihn grenzt außen eine Lackschicht 8, die Acrylatlack oder Lacke, die Epoxid- oder Acrylatharze enthalten, aufweist. Die Lackschicht 8 weist eine Dicke im Bereich 10 μm bis 45 μm auf. Zusammen mit Anschlussleitungen und der Steuer- und Auswerteelektronik bildet der Membrantopf 1 einen Sensor für ein Nahbereichserkennungssystem eines Fahrzeugs. Eine weitere Anwendung eines solchen Systems ist ein Einparkhilfesystem des Fahrzeugs.

Bei der Herstellung des Membrantopfes 1 wurde zunächst der Membrantopfkörper 2 aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gefertigt. Anschließend wurde der Membrantopfkörper 2 mittels einer elektrophoretischen Tauchlackierung, insbesondere einer anaphoretischen Tauchlackierung, mit der Lackschicht 8 versehen, wobei der Lack Acrylatlack und/oder Lacke, die Epoxid- oder Acrylatharze enthalten, aufweist. Außerdem ist der Lack als Decklack ausgebildet und in der Wagenfarbe eingefärbt.

Der Sensor mit dem Membrantopf 1 erfüllt die Anforderungen an Korrosions- und Witterungsschutz sowie Sichtflächenbeschaffenheit und ist somit fertig einsetzbar in das Fahrzeug. In einem einzigen Lackierschritt wurde eine beständige Lackschicht mit den vorgenannten Eigenschaften aufgebracht.

In der Fig. 2 ist der Querschnitt eines Membrantopfes 10 nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Der Membrantopf 10 weist den aus Fig. 1 bekannten Membrantopfkörper 2 auf, ist jedoch beschichtet mit einer Lackschicht 1 1 , einer Metallschicht 12 und einer Schutzlackschicht 13. Der Membrantopfkörper 2 besteht wieder aus Aluminium oder Aluminiumlegierung. Der Membrantopf 10 ist außen beschichtet mit der ersten Lackschicht 11 , die wiederum Acrylatlack oder Lacke, die Epoxid- oder Acrylatharze enthalten, aufweist. Auf der Lackschicht 11 liegt die Metallschicht 12 mit einer Dicke im Bereich 20 nm - 5 μm. Darauf liegt die Schutzlackschicht 13 aus Klarlack.

Bei der Herstellung des Membrantopfes 10 wurde zunächst der Membrantopfkörper 2 aus Aluminium oder Aluminiumlegierung gefertigt. Anschließend wurde der Membrantopfkörper 2 mittels einer elektrophoretischen Tauchlackierung, insbesondere einer anaphoretischen Tauchlackierung, mit der Lackschicht 11 versehen, wobei der Lack Acrylatlack und/oder Lacke, die Epoxid- oder Acrylatharze enthalten, aufweist. Anschließend wurde die Metallschicht 12 mittels Abscheiden im Vakuum aufgebracht. Zum Schutz der Metallschicht 12 wurde die Schutzlackschicht 13 aus Klarlack aufgebracht.

Der Sensor mit dem Membrantopf 10 erfüllt die Anforderungen an Korrosions- und Witterungsschutz sowie eine besondere metallisch glänzende Sichtflächenbeschaffenheit und ist fertig einsetzbar in das Fahrzeug.