Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen Ultraschallsensor.
Ausgehend von den vorstehend beschriebenen sowie anderen Problemen,
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ultraschallsensor bereitzustellen,
der eine verbesserte Verarbeitbarkeit und bessere Wasserundurchlässigkeitseigenschaften
aufweist.
Der Ultraschallsensor der vorliegenden Erfindung umfaßt einen
Ultraschallwandler und einen Behälter. Der Ultraschallwandler hat ein Gehäuse
in zylindrischer Form mit einem daran angefügten Boden, eine piezoelektrische
Vorrichtung, welche im Gehäuse angeordnet ist, einen Verbindungsstift, der
elektrisch mit der piezoelektrischen Vorrichtung verbunden ist, sowie eine Basis
bzw. Grundplatte, welche aus einem Isolationsmaterial zum Tragen des Verbindungsstiftes,
der sich durchbohrend durch diese erstreckt. Der Behälter hat eine Öffnung
zur Montage des darin angeordneten Ultraschallwandlers. Die piezoelektrische Vorrichtung
ist elektrisch mit einer Platine im Gehäuse unter Verwendung des Verbindungsstiftes
verbunden, und der Verbindungsstift ist teilweise von einem Schutzabschnitt des
Ultraschallwandlers geschützt. Der Behälter weist einen Führungsabschnitt
zwischen dem Ultraschallwandler und der Platine zum Positionieren des Schutzabschnitts
im Behälter auf.
Der Ultraschallsensor der vorliegenden Erfindung schützt den
Verbindungsstift vor einem unerwarteten Verbiegen und/oder Krümmen durch Bereitstellen
des Schutzabschnitts. Ferner positioniert der Führungsabschnitt am Behälter
den Schutzabschnitt sowie den darin angeordneten Verbindungsstift in geeigneter
Weise, zum Zwecke einer verbesserten Verarbeitbarkeit bezüglich der Verbindung
zur Platine. Ferner verbessert die Abdeckung eines bestimmten Abschnittes des Verbindungsstiftes,
der von der Basis zu einem Spitzenabschnitt außerhalb des Gehäuses verläuft,
durch den Schutzabschnitt aus Isolationsmaterial mit wasserundurchlässigen
Eigenschaften, die wasserundurchlässigen Eigenschaften des Ultraschallsensors.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
eine Basis bereitstellen, die am Gehäuse mit einem dazwischen angeordneten
elastischen Teil angeordnet ist. Auf diese Weise erfährt der Ultraschallsensor
eine Verbesserung bezüglich der Vermeidung unnötiger
Vibrationen, welche vom Boden des Gehäuses auf die Basis übertragen werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
einen integrierten Schutzabschnitt für eine Mehrzahl von Verbindungsstiften
aufweisen. Auf diese Weise dient der Schutzabschnitt effektiv zum Schutz der Verbindungsstifte
vor Verbiegung oder Krümmung. Ferner sind der Schutzabschnitt und eine Positionierungsdurchgangsöffnung
(der Führungsabschnitt) durch eine „eins zu eins" Übereinstimmung
miteinander verbunden, und verringern dadurch eine Möglichkeit zur Fehlplazierung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
der Ultraschallsensor den Schutzabschnitt aufweisen, der eine herausragende Form
hat, und aus einem gleichen Material wie die Basis besteht, oder der Schutzabschnitt
der ein separates Teil ist, das fest an der Basis angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
der Ultraschallsensor einen Führungsabschnitt bereitstellen, der eine Führungstafel
bzw. -platte (guide board) ist, welcher die Durchgangsöffnung zum Positionieren
des Schutzabschnitts hat. In diesem Fall wird der Schutzabschnitt durch die Positionierungsdurchgangsöffnung
zum geeigneten Positionieren des Verbindungsstiftes relativ zu einem Verbindungsabschnitt
auf der Platine eingefügt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
der Ultraschallsensor den Führungsabschnitt bereitstellen, der einen Innenraum
des Behälters trennt, wobei der Schutzabschnitt einen Spitzenabschnitt hat,
der zumindest vom Führungsabschnitt zur Platinenseite offen ist, und wobei
der Spitzenabschnitt von einem dampffesten Teil bedeckt ist, welches auf die Platinenseite
eingefüllt wird. Auf diese Weise wird zumindest ein Abschnitt des Schutzabschnitts
in die Positionierungsdurchgangsöffnung im Führungsabschnitt eingefügt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
der Ultraschallsensor den Führungsabschnitt bereitstellen, der eine Durchgangsöffnung
aufweist, welche verschieden von der Positionierungsdurchgangsöffnung ist.
In diesem Fall ist die Durchgangsöffnung entweder inkompatibel mit einer Form
des Schutzabschnittes, das bedeutet, sie hat eine andere Form als die Form des Schutzabschnittes,
oder sie ist an eine Stelle bereitgestellt, an welcher die Durchgangsöffnung
den Schutzabschnitt nicht fehlerhafterweise aufnehmen kann.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
die Form des Schutzabschnitts haben, und/oder die Positionierungsdurchgangsöffnung
ist asymmetrisch um eine Achse des Ultraschallwandlers definiert, wenn das Gehäuse
des Wandlers den kreisförmigen Boden hat, und der Wandler hat jeweils unterschiedliche
Richtcharakteristiken bzw. Richtwirkungen in eine horizontale Richtung und in eine
vertikale Richtung. Auf diese Weise weist der Ultraschallsensor eine auf eine erwartete
Richtung abgestimmte Richtcharakteristik auf. Ferner kann die exzentrische Anordnung
des Verbindungsstiftes, des Schutzabschnitts und der Positionierungsdurchgangsöffnung
um eine Achse des Ultraschallwandlers den gleichen Effekt auf die Richtwirkung haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
der Ultraschallwandler einen ersten elastischen Körper haben, welcher zwischen
dem Ultraschallwandler und dem Führungsabschnitt zur Steuerung der Vibration
angeordnet ist. Auf diese Weise wird die unnötige Vibration vom Gehäuse
verhindert, wodurch die Genauigkeit des Sensors verbessert wird. Ferner verbessert
ein zweiter elastischer Körper, der an der Basis, welche auf den Schutzabschnitt
des Wandlers zuweist, den Dämpfungseffekt. Das elastische Material des ersten
und zweiten Körpers kann das gleiche Material sein, oder es können verschiedene
Materialien verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
der Ultraschallsensor den Ultraschallwandler bereitstellen, der einen zylindrischen
elastischen Körper aufweist, der bei Montage im Behälter dieses bedeckend
angeordnet ist. Der Ultraschallwandler hat eine erste Markierung, welche ausgesetzt
ist, wenn der zylindrische elastische Körper am Ultraschallwandler angeordnet
wird, und der zylindrische elastische Körper hat eine zweite Markierung an
einer Außenumfangsfläche als Positionierungsreferenz bzw. Positionierungsbezug
zur ersten Markierung. Der Behälter hat eine dritte Markierung als Positionierungsbezug
zur ersten oder zweiten Markierung. Der zylindrische elastische Körper zum
Dämpfen der Vibration vom Boden des Gehäuses macht es schwierig, eine
gesteuerte Einstellung zwischen dem elastischen Körper und dem Wandler auszuführen,
wenn der elastische Körper den Wandler bedeckend angeordnet ist. Ferner ist
die zylindrische Seitenfläche des Gehäuses vom zylindrischen elastischen
Körper bedeckt. Daher hat der Ultraschallsensor mit der vorstehend beschriebenen
Anordnung eine verbesserte Montagegenauigkeit der Bestandteile, wie beispielsweise
dem Wandler, dem elastischen Körper, und dem Behälter.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
die erste Markierung, die an der Basis ausgebildet ist, aufweisen, welche einen
Spitzenabschnitt hat, der sich von der Außenumfangsfläche
des zylindrischen elastischen Körpers, der im Behälter angeordnet ist,
nach außen erstreckt, und die zweite Markierung, die entweder ein Vorsprung
in eine Einfügerichtung des elastischen Körpers in den Behälter ist,
wobei deren Höhe niedriger als der Spitzenabschnitt ist, oder eine Vertiefung,
welche in der Außenumfangsfläche des elastischen Körpers ausgebildet
ist, sowie die dritte Markierung, welche eine Vertiefung ist, die in der Öffnung
in eine Einfügerichtung des Ultraschallwandlers in den Behälter ausgebildet
ist, zur Orientierung des Spitzenabschnitts der ersten Markierung. Diese Anordnung
des Ultraschallsensors kann als Arbeitsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrachtet
werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Ultraschallsensor
den Behälter aufweisen, welcher in einem Stoßfänger eines Fahrzeugs
angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Ultraschallsensor als Ecksensor oder Rückfahrsensor
eines Fahrzeugs dienen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
der Ultraschallwandler das Gehäuse in zylindrischer Form mit dem daran befestigten
Boden, die piezoelektrische Vorrichtung, welche an einer Innenfläche des Bodens
des Gehäuses angeordnet ist, den elektrisch mit der piezoelektrischen Vorrichtung
verbundenen Verbindungsstift mit einem vom Gehäuse nach außen verlaufenden
Ende, die aus einem Isolationsmaterial bestehende Basis zum Tragen des Verbindungsstiftes,
welcher diese bei einer Befestigung in dem Gehäuse durchbohrt, sowie den Schutzabschnitt
aus dem Isolationsmaterial mit wasserundurchlässigen Eigenschaften zum Bedecken
eines vorbestimmten Abschnitts des Verbindungsstiftes, welcher vom Gehäuse
in Richtung eines Spitzenabschnitts außerhalb des Gehäuses verläuft,
aufweisen. Die Positionen des Verbindungsstiftes und des Schutzabschnittes sind
exzentrisch um die Achse der Kreisform des Wandlers angeordnet.
Der Ultraschallwandler mit der vorstehend beschriebenen Anordnung
kann eine verbesserte Positionierbarkeit zwischen den Verbindungsstiften des Wandlers
und der Platine bereitstellen, da der Verbindungsstift im Schutzabschnitt vor unerwartetem
Verbiegen und/oder Krümmen geschützt ist.
Ferner besteht der Schutzabschnitt aus einem Material mit wasserundurchlässigen
Eigenschaften. Auf diese Weise hat der Verbindungsstift verbesserte wasserundurchlässige
Eigenschaften.
Ferner weist der Wandler eine feste Orientierung der Anordnung durch
die exzentrisch angeordneten Verbindungsstifte und den Schutzabschnitt um die Achse
des Wandlers auf. Auf diese Weise wird eine Fehlanordnung des Ultraschallwandlers
bezüglich der Wirkrichtung verhindert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann
der Ultraschallwandler eine Verbesserung bezüglich der Verhinderung der unnötigen
Vibration des Gehäuses aufweisen, da die Basis zwischen dem Gehäuse mit
einem zwischengefügten Abstandshalter aus einem elastischen Material angeordnet
ist.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, welche unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wurde, deutlicher ersichtlich, dabei
zeigt:
1A eine Schnittdarstellung eines Ultraschallwandlers
in einem Ultraschallsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
1B eine Ansicht eines Gehäuses des Ultraschallsensors
der ersten Ausführungsform von unten;
1C eine Ansicht einer Basis des Ultraschallsensors
gemäß der ersten Ausführungsform von unten;
2A eine Schnittdarstellung des Ultraschallsensors aus
1A in der ersten Ausführungsform;
2B eine Ansicht des Behälters des Ultraschallsensors
der ersten Ausführungsform von unten;
3A eine Ansicht des Ultraschallwandlers gemäß
einer zweiten Ausführungsform von unten;
3B eine Seitenansicht des Ultraschallwandlers der zweiten
Ausführungsform;
4A eine Ansicht eines zylindrischen elastischen Körpers
in der zweiten Ausführungsform von unten (d.h. einer dem Gehäuse gegenüber
liegenden Seite);
4B eine Seitenansicht des zylindrischen elastischen
Körpers der zweiten Ausführungsform;
5A eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ultraschallwandlers
und des zylindrischen elastischen Körpers;
5B eine perspektivische Explosionsdarstellung des Behälters
und des Ultraschallwandlers;
6 eine Darstellung einer Abwandlung eines Führungsabschnitts;
7 eine Darstellung einer anderen Art von Abwandlung
des Führungsabschnitt;
8 eine Schnittdarstellung des Ultraschallwandlers mit
einer Abwandlung; und
9 eine Darstellung eines Schutzabschnitts mit einer
Abwandlung.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die 1A bis 1C
zeigen Darstellungen eines Ultraschallwandlers 10 in einem Ultraschallsensor
100 in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das
bedeutet, 1A zeigt eine Schnittdarstellung,
1B eine Ansicht eines Gehäuses 11 von
unten, und 1C eine Ansicht einer Basis 14
des Wandlers 10 von unten. Die 1B und
1C sind Ansichten von einer Unterseite einer Vibrationsfläche
des Gehäuses 11. 1B zeigt eine Darstellung,
daß das Gehäuse 11 nur eine darin angeordnete piezoelektrische
Vorrichtung 12 aufweist. Der Ultraschallsensor der vorliegenden Erfindung
wird als ein Rückseitensonargerät oder Ecksonargerät verwendet.
Der Ultraschallwandler 10 umfaßt das Gehäuse
11, welches einen Boden in zylindrischer Form aufweist, die piezoelektrische
Vorrichtung 12, die Basis 14, welche in einer Öffnung des
Gehäuses 11 mit einem Abstandshalter 13 angeordnet ist, und
einen Verbindungsstift 15 in elektrischer Verbindung mit der piezoelektrischen
Vorrichtung 12 an einem Ende. Das andere Ende des Verbindungsstiftes
15 durchbohrt die Basis 14, um sich zu einer Außenseite des
Gehäuses 11 hin zu erstrecken.
Das Gehäuse 11 besteht aus einem leitfähigen Material
(einem Metall oder einem Isolationsmaterial mit einer darauf ausgebildeten metallischen
Schicht). Das Gehäuse 11 weist einen darin ausgebildeten Innenraum
16 auf. Ein Boden 11a des Gehäuses 11 weist die
an einer Innenfläche eingesetzte piezoelektrische Vorrichtung 12 auf.
Eine Außenfläche des Bodens 11a ist eine Vibrationsfläche
11b. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das leitfähige
Material Aluminium, und die Vibrationsfläche 11b ist kreisförmig.
Der Innenraum 16 ist rechteckig mit jeweils unterschiedlicher Länge
und Breite (die Ecken des Rechtecks sind abgerundet) wie in 1B
dargestellt. Die Form des Innenraums 16 definiert die Richtcharakteristik
bzw. -wirkung des Wandlers 10, das bedeutet jeweils unterschiedliche Richtcharakteristiken
bzw. Richtwirkungen in eine horizontale und eine vertikale Richtung. In diesem Fall
ist die Richtcharakteristik des Wandlers 10 in horizontale Richtung weit
und eng in vertikale Richtung.
Die piezoelektrische Vorrichtung 12 umfaßt ein piezokeramisches
Element (z.B. Bleizirkonattitanat) mit Elektroden an beiden Flächen (in der
Figur nicht dargestellt), wobei eine der Elektroden der Fläche am Boden
11a des Gehäuses 11 unter Verwendung eines leitfähigen
Klebemittels angebracht ist. Die Elektroden stehen mit einem Paar Verbindungsstiften
15 unter Verwendung einer Leitung 17a und einer Leitung
17b durch das Gehäuse 11 in elektrischer Verbindung. Der
Innenraum 16 des Gehäuses 11 wird mit einem Filz und einem
Silizium von der Seite der piezoelektrischen Vorrichtung 12 gefüllt,
welches durch eine Öffnung (in der Figur nicht dargestellt), die am Abstandshalter
13 und der Basis 14 angeordnet ist, eingefüllt wird, wenn
die Leitungen 17a und 17b verlötet werden. Diese Füllungen
sind Teile zur Steuerung einer unnötigen Vibration, welche von der Vibrationsfläche
des Verbindungsstiftes 15 übertragen wird.
Der Abstandshalter 13 ist ein elastischer Körper zur
Steuerung des Übertragung der unnötigen Vibration auf einen Zylinder
11c des Gehäuses 11, welche durch die Vibration des Bodens
11a des Gehäuses 11 verursacht wird. Der Abstandshalter
13 besteht beispielsweise aus einem Siliziumgummi. Der in der vorliegenden
Erfindung verwendete Abstandshalter 13 kann weggelassen werden.
Die Basis besteht aus einem Isolationsmaterial, damit der Verbindungsstift
15 diese durchbohrend angeordnet wird. Das Isolationsmaterial der vorliegenden
Erfindung ist beispielsweise ein synthetisches Material, wie beispielsweise ein
ABS-Kunststoff. Die Verbindungsstifte 15 werden durch Spritzgießen
in der Basis verlegt. Der Verbindungsstift 15 besteht hauptsächlich
aus Kupfer und hat eine Dicke von 0,5 mm im Durchmesser.
Der Ultraschallwandler 10 der vorliegenden Erfindung hat
einen Schutzabschnitt 18, der aus einem Isolationsmaterial mit wasserundurchlässigen
Eigenschaften besteht. Der Schutzabschnitt 18 schützt einen vorbestimmten
Abschnitt eines Spitzenabschnitts des Verbindungsstiftes 15, der sich zu
einer Außenseite des Gehäuses 11 erstreckt. Der geschützte
vorbestimmte Abschnitt erstreckt sich von der Basis 14 zum Spitzenabschnitt
an der Außenseite des Gehäuses 11. Der Schutzabschnitt
18 der vorliegenden Ausführungsform ist ein herausragender Abschnitt
der Basis 14, wie in den 1A und
1C dargestellt. Der Verbindungsstift 15 wird
in die Basis und den Schutzabschnitt 18 eingefügt. Ein einzelner Körper
des Schutzabschnitts 18 bedeckt ein Paar Verbindungsstifte 15.
Der Schutzabschnitt 18 der vorliegenden Erfindung mit den
Stiften 15 ist exzentrisch von einer Mitte einer Kreisform des Bodens
11A des Gehäuses 11 angeordnet. Das bedeutet, der Schutzabschnitt
18 ist von der Mitte des Bodens 11A verschieden angeordnet, wie
in 1C als Schnittpunkt gestrichelter Linien dargestellt
wird. In diesem Fall existiert eine Erfassungsachse des Wandlers 10 (der
piezoelektrischen Vorrichtung 12) neben der Mitte des Bodens
11a oder einer Achse des Gehäuses 11.
Der Schutzabschnitt 18 ist getrennt von der Basis
14 ausgebildet, und kann beispielsweise unter Verwendung eines Klebstoffs
an der Basis 14 angebracht sein. Die Stifte 15 können getrennt
bedeckt und geschützt werden. Die Stifte 15 können an einer vorbestimmten
Stelle der Basis 14 und des Schutzabschnitts 18 unter Verwendung
eines Klebstoffs anstelle des Formspritzgießens angebracht werden.
Der Ultraschallwandler 10 umfaßt einen geschäumten
elastischen Körper 19 als einen Dämpfer. Der geschäumte
elastische Körper der vorliegenden Erfindung ist ein geschäumtes Silizium.
Der Verbindungsstift 15 durchdringt den geschäumten elastischen Körper
19. Das Gehäuse 11, der Abstandshalter 13, die Basis
14 und das geschäumte Silizium 19 sind miteinander durch
einen Klebstoff verbunden (z.B. einen Klebstoff auf Siliziumbasis).
Die 2A und 2B
zeigen Darstellungen des Ultraschallsensors 100 in 1A
gemäß der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, 2A
zeigt eine Schnittdarstellung und 2B zeigt eine Ansicht
eines Gehäuses 30 des Sensors 100 von unten, gesehen von
einer Rückseite der Anordnungsfläche des Wandlers 10. In
2A sind elektrische Komponenten auf einer Platine
20 zu Darstellungszwecken weggelassen. In 2B
wird nur das Gehäuse 30 dargestellt. Ferner wird eine Grenze zwischen
dem Gehäuse 30 und einem Führungsabschnitt 31 als gestrichelte
Linie dargestellt.
Der Ultraschallsensor 100 umfaßt den Ultraschallwandler
10 und die Platine zum Anlegen einer Spannung an den Wandler
10, um die Ultraschallwelle zu erzeugen, und zum Verarbeiten einer Spannung,
welche durch einen entgegengesetzten Effekt des Wandlers 10 induziert wird.
Der Wandler 10 und die Platine 20 sind im Gehäuse
30 angeordnet, das aus synthetischem Harz besteht.
Das Gehäuse 30 hat den Führungsabschnitt
31 zum Positionieren des Stiftes 15 und des Schutzabschnitts
18 gegenüber einem Verbindungsabschnitt der Platine 20 in
einem Hohlraum. Der Führungsabschnitt 31 ist eine Positionierungsöffnung
31a zum Positionieren eines Wandlers 10 in einem Gehäuse
30 und zum Positionieren der Stifte 15 auf der Platine
20. Die Öffnung 31a ist auf einer Tafel bzw. Platte (board)
angeordnet, welche den Hohlraum des Gehäuses 30 in einen Raum für
den Wandler 10 und einen Raum für die Platine 20 trennt.
Die Öffnung 31a nimmt den Schutzabschnitt 18 in durchbohrender
Weise auf. Der Führungsabschnitt 31 ist integral im Gehäuse
30 aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 30 ausgebildet.
Das Gehäuse 30 hat eine Öffnung 32 in
runder Form, und nimmt den Wandler 10 mit einem daran befestigten zylindrischen
elastischen Körper 33 von Seite der Öffnung 32 in eine
Richtung zum Führungsabschnitt 31 auf. Der Wandler 10 hat
einen geschäumten elastischen Körper 34 auf einer Unterseite
der Basis 14 zum Steuern der Vibration. Die Vibrationsfläche
11b des Wandlers 10 ist in einem Zustand der Montage im Gehäuse
30 ausgesetzt bzw. offen.
Der zylindrische elastische Körper 33 besteht aus einem
Siliziumgummi und bedeckt eine Seitenfläche (d.h. den Zylinder 11c
des Gehäuses 11) des Wandlers 10 zum Steuern der Übertragung
der unnötigen Vibration vom Wandler 10 auf das Gehäuse
30. Ein Rand bzw. eine Kante der Seite der Öffnung 32 des
zylindrischen elastischen Körpers 33 hat einen Verriegelungsteil
33a, und das Gehäuse und der Führungsabschnitt 31 werden
durch das Verriegelungsteil 33a verriegelt. Der Wandler 10 ist
am Gehäuse 30 unter Verwendung des Verriegelungsteils 33a
befestigt. Ein Verriegelungsteil auf der Einfigeseite des Wandlers 10 (in
den Figuren nicht dargestellt) ist an der Seite der Platine 20 des Führungsabschnitts
31 durch eine Durchgangsöffnung (in der Figur nicht dargestellt) am
Führungsabschnitt 31 verriegelt.
Der geschäumte elastische Körper besteht aus einem geschäumten
Silizium (genauso wie der elastische Körper 19 im Gehäuse
11 des Wandlers 10), wobei die Stifte 15 und der Schutzabschnitt
18 diesen durchbohren. Der elastische Körper 34 weist einen
Einschnitt zum Positionieren des Schutzabschnitts 18 und der Stifte
15 in einer vorbestimmten Position auf. Der Wandler 10, die Basis
14, der zylindrische elastische Körper 33 und der geschäumte
elastische Körper 34 werden miteinander mittels siliziumbasierten
Klebstoffs verbunden.
Der Raum auf der Seite der Platine 20 im Gehäuse
30, welche durch den Führungsabschnitt 31 getrennt wird,
wird mit einem dampffesten Teil 35 gefüllt. Das dampffeste Teil
35 ist beispielsweise ein Siliziumharz oder ein Urethanharz. Das dampffeste
Teil 35 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Siliziumharz. Ein
Anschluß 36 in den 2A und 2B
ist ein Ausgabeanschluß der Platine 20, und ein Stecker
37 ist ein Ende des Anschlusses 36, der in Richtung eines Öffnungsabschnittes
verläuft.
Nachfolgend wird die Montage des Wandlers 10
am Gehäuse 30 beschrieben. Der Wandler 10 mit dem zylindrischen
elastischen Körper 33 und dem geschäumten elastischen Körper
34, welcher daran befestigt ist, wird durch die Öffnung
32 des Gehäuses 30 eingefügt. Beim Einfügen wird
der Schutzabschnitt 18 mit den Pins 15 in die Positionierungsöffnung
31a im Führungsabschnitt 31 des Gehäuses 30
eingesetzt. Auf diese Weise hat das Gehäuse 30 den Wandler
10 in einer vorbestimmten Position und die Stifte 15 sind in einer
Durchgangsöffnung 21 der Platine 20 angeordnet. Die Stifte
15 werden an der Platine 20 für eine elektrische Verbindung
zwischen der piezoelektrischen Vorrichtung 12 und der Platine
20 verlötet. Der Anschluß 36 und die Platine
20 sind ebenfalls elektrisch durch Löten zur Ausgabe elektrischer
Leistung verbunden. Der Raum des Gehäuses auf der Seite der Platine
20 wird mit dem dampffesten Teil bzw. Material 35 nach dem Löten
gefüllt. Die Platine 20 kann im Gehäuse 30 vor oder
nach Anordnung des Wandlers 10 angeordnet werden. Eine Öffnung des
Gehäuses 30 auf der Seite der Platine 20 kann vom gleichen
Material bedeckt werden.
Die vorliegende Ausfürhungsform des Ultraschallsensors wird auf
die vorstehend beschriebene Weise zusammengebaut bzw. montiert, das bedeutet, die
Stifte 15 des Wandlers 10 werden von einem Schutzabschnitt
18 geschützt, und der Schutzabschnitt 18 wird in den Führungsabschnitt
31 mit der Positionierungsöffnung 31a eingesetzt. Daher wird
ein Verbiegen/Krümmen der Stifte 15 für eine verbesserte Verarbeitungsfähigkeit
verhindert.
Ferner weisen der Wandler 10 und der Sensor 100
einen verbesserten Widerstand gegen das Eindringen von Wasser durch einen Spalt
zwischen dem Wandler 10 und dem zylindrischen elastischen Körper
33 bezüglich Korrosion und Leckage auf, aufgrund der Abdeckung durch
den Schutzabschnitt 18 über die Stifte 15 von einem Abschnitt
der Basis 14 zu dem Führungsabschnitt 31. Ferner erstreckt
sich die Abdeckung des Schutzabschnitts 18 für die Stifte über
einen Abschnitt, welcher im Hohlraum im Gehäuse vom Führungsabschnitt
31 zur Platine 20 verläuft (d.h. der Schutzabschnitt
18 endet vor Erreichen der Platine 20), wenn der Wandler
10 im Gehäuse 30 angeordnet wird. Das bedeutet, die Stifte
15, welche von der Basis hervorragen, werden vollständig durch den
Schutzabschnitt 18 und das dampffeste Teil 35 für einen verbesserten
Wasserwiderstand bedeckt. Ferner verhindert ein Spalt bzw. eine Lücke zwischen
dem Schutzabschnitt 18 und der Platine 20 die Übertragung
der Vibration vom Schutzabschnitt 18 auf die Platine 20.
Die exzentrische Anordnung des Schutzabschnitts 18 (der Stifte
15) und des Führungsabschnitts 31 (der Führungsöffnung
31a) von der Mitte des Gehäuses 11 dienen einer narrensicheren
Montage des Wandlers im Gehäuse 30, oder einer Montage des Ultraschallsensors
100 bezüglich der Richtung der Richtwirkung des Sensors
100. Die exzentrische Anordnung dient effektiv als Verhinderungsmaßnahme
einer Fehlmontage, wenn der Sensor 100 jeweils unterschiedliche Richtwirkungen
in horizontale und vertikale Richtungen hat.
Die geschäumten elastischen Körper 34 und
19 an bzw. auf der Basis 14 dienen effektiv als eine Verhinderungsmaßnahme
zum Steuern der unnötigen Vibration, welche von den Stiften 15 auf
die Platine 20 übertragen wird.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 3A und 3B
beschreiben Darstellungen des Ultraschallwandlers 10 der vorliegenden Ausführungsform.
Das bedeutet, 3A zeigt eine Ansicht des Ultraschallwandlers
von unten, gesehen von einer Bildungsseite des Schutzabschnitts 18, und
3B zeigt eine Seitenansicht des Ultraschallwandlers.
Die 4A und 4B
zeigen Darstellungen des zylindrischen elastischen Körpers 33. Das
bedeutet, 4A zeigt eine Ansicht von unten (d.h. einer
dem Gehäuse gegenüberliegenden Seite) des zylindrischen elastischen Körpers
33, und 4B zeigt eine Seitenansicht des zylindrischen
elastischen Körpers 33.
Die 5A und 5B
zeigen die Explosionsansichten in Perspektive. Das bedeutet, 5A
zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Ultraschallwandlers 10
und des zylindrischen elastischen Körpers 33, und 5B
zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Gehäuses 30 und des
Ultraschallwandlers 10.
Der Schwerpunkt der Beschreibung der zweiten Ausführungsform
liegt auf den Unterschieden zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform.
Das bedeutet, die Anordnung des Ultraschallwandlers 10 relativ zum zylindrischen
elastischen Körper 33 und auf dem Gehäuse 30 wird hauptsächlich
beschrieben.
Die Übertragung der unnötigen Vibrationen, welche durch
die Vibration des Bodens 11a des Gehäuses 11 verursacht werden,
wird vom zylindrischen elastischen Körper 33 verhindert. Jedoch ist
die Steuerung der Positionierung des elastischen Körpers 33 relativ
zum Wandler 10 schwierig, nachdem der elastische Körper
33 am Wandler 10 angeordnet ist. Ferner wird der Zylinder
11c des Gehäuses 11 vom elastischen Körper
33 bedeckt.
Die Positionierung des Wandlers 10 relativ zum elastischen
Körper 33 und dem Gehäuse 30 wird nachfolgend weiter
beschrieben. Das bedeutet, die Basis 14 des Wandlers 10 hat eine
erste Markierung 14a an einer Außenfläche, wobei eine Spitze
der ersten Markierung 14a sich von einer Außenfläche
33b des zylindrischen elastischen Körpers 33 nach außen
erstreckt, wenn der elastische Körper 33 am Wandler 10 angeordnet
wird. Die Außenfläche 33b des elastischen Körpers
33 hat eine zweite Markierung 33c, welche entlang einer Einfügerichtung
des elastischen Körpers 33a herausragt, wobei die zweit Markierung
33c niedriger ist als die erste Markierung 14a. Die Öffnung
32 des Gehäuses 30 zur Aufnahme des Wandlers 10
hat eine dritte Markierung 38, welche die Spitze der ersten Markierung
16c entlang der Einfügerichtung des Wandlers 10 führt.
Die 4A und 4B zeigen einen
Verriegelungsteil 33d am zylindrischen elastischen Körper
33, und der Verriegelungsteil 33d wird in eine Durchgangsöffnung
eingefügt, welche getrennt von der Positionierungsöffnung 31a
im Führungsabschnitt 31 angeordnet ist, und das Gehäuse
30 unter Zuhilfenahme des anderen Verriegelungsteils 33a zu verriegeln.
Ferner nimmt ein Einschnitt 33e am elastischen Körper 33
die erste Markierung 14a auf. Eine gestrichelte Linie 33f zeigt
ferner eine Innenfläche des zylindrischen elastischen Körpers
33 zum Schutz der Seitenfläche des Wandlers 10 sowie einen
Abschnitt des Schutzabschnitts 18.
Die Spitze der ersten Markierung 14a ist mit der zweiten
Markierung 33c ausgerichtet, und ragt von der Außenfläche
33b des elastischen Körpers 33 heraus, wenn der Wandler
10 in den elastischen Körper 33 mit der ersten Markierung
14a, welche mit der zweiten Markierung 33c ausgerichtet ist, eingefügt
wird. Dann wird der Schutzabschnitt 18 in die Positionierungsöffnung
31a des Führungsabschnitts 31 eingefügt, und die Stifte
15 werden in die Durchgangsöffnungen 21 der Platine
20 eingefügt, wenn die Spitze der ersten Markierung 15a bei
der Einfügung des Wandlers in das Gehäuse 30 von der dritten
Markierung 38 am Gehäuse 30 geführt wird. Ferner verriegeln
die Verriegelungsteile 33d und 33a des elastischen Körpers
33, welche in die Durchgangsöffnungen (in den Figuren nicht dargestellt)
eingefügt wurden, den Wandler mit dem Gehäuse.
Der Ultraschallsensor 100 der vorliegenden Ausführungsform
gewährleistet eine verbesserte Genauigkeit des Zusammenbaus des Ultraschallwandlers
10 am zylindrischen elastischen Körper 33 und dem Gehäuse
30 in der vorstehend beschriebenen Weise. Ferner wird eine Fehlmontage
des Ultraschallwandlers 10 bezüglich der jeweils unterschiedlichen
Wirkcharakteristiken in horizontale und vertikale Richtung des Wandlers
10 verhindert, wenn der zylindrische elastische Körper 33
zum Steuern der unnötigen Vibration am Wandler angeordnet wird.
Ferner sind die Formen der ersten Markierung 14a, der zweiten
Markierung 33c und der dritten Markierung 38 nicht notwendigerweise
auf die der vorliegenden Ausführungsform beschränkt. Die erste Markierung
14a kann zumindest vom elastischen Körper 33 herausragen,
wenn der elastische Körper den Wandler 10 abdeckt und die zweite Markierung
33c kann zumindest verwendet werden, um die erste Markierung
14a zu positionieren. Die dritte Markierung 38 kann zumindest
verwendet werden, um die erste Markierung 14a und die zweite Markierung
32c zu positionieren.
(Andere Ausführungsform)
Obgleich die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung
mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben wurden, ist anzumerken, daß für jene mit entsprechendem Fachwissen
verschiedene Änderungen und Modifikationen ersichtlich sind.
Beispielsweise kann der Führungsabschnitt 31 zum Anordnen
des Schutzabschnitts 18 unterschiedlich ausgebildet sein. Das bedeutet,
beispielsweise kann eine separate Durchgangsöffnung 31b zur Aufnahme
des Verriegelungsteils 33b in Kombination mit der Positionierungsöffnung
31a angeordnet sein, wie in 6 dargestellt.
Ferner kann eine Durchgangsöffnung 31c zur Aufnahme des dampffesten
Teiles 35 in einem Raum zwischen der Basis 14 des Wandlers
10 und dem Gehäuse 30 angeordnet sein, wenn der geschäumte
elastische Körper 34 nicht verwendet wird, wie in 7
dargestellt. Ferner können die Positionen der Durchgangsöffnungen
31b und 31c vorzugsweise auf eine Weise angeordnet werden, daß
der Schutzabschnitt 18 nicht fehlerhafterweise in die Öffnungen
31b und 31c eingefügt werden kann, selbst wenn der Wandler
10 um die Achse (ein Schnittpunkt der gestrichelten Linien in
6 und 7) des Wandlers
10 gedreht wird, wenn die Durchgangsöffnungen 31b und
31c separat von der Positionierungsöffnung 31a in dem Führungsabschnitt
31 angeordnet sind. Draufsichten der Modifikation des Führungsabschnitts
31 werden in den 6 und 7
dargestellt. Die Veränderung am Führungsabschnitt 31 wird deutlich
erkannt, wenn diese mit der Originalanordnung in 2B
verglichen wird.
Ferner kann der Führungsabschnitt 31 den Schutzabschnitt
18 auf unterschiedliche Weise führen. Beispielsweise kann der Schutzabschnitt
18 unter Verwendung einer Rille oder einer Furche geführt werden,
welche an einem Tafelabschnitt ausgebildet ist.
Die Basis 14 kann über der Bodenseite des Ultraschallwandlers
10 angeordnet sein oder nicht. Beispielweise kann der Abstandshalter
13 im wesentlichen den gesamten Bereich der Bodenseite
des Wandlers 10 bedecken, und die Basis kann nur in einem kleinen Bereich
angeordnet sein, um die Anschlußstifte 15 aufzunehmen, wie in
8 dargestellt. In diesem Fall zeigt 8
eine Querschnittsdarstellung einer Abwandlung des Wandlers 10.
Ferner kann die Exzentrizität der Anordnung des Schutzabschnitts
18 und der Stifte 15 durch eine asymmetrische Anordnung des Schutzabschnitts
18 um die Achse des Wandlers 10 ersetzt werden. Das bedeutet,
der Schutzabschnitt 18 und die Positionierungsöffnung 31
werden beispielsweise asymmetrisch um die Achse des Wandlers 10 (oder die
Achse des Gehäuses 11) angeordnet, um eine Richtung der Wirkcharakteristik
des Wandlers 10 zu bestimmen, wie in 9 dargestellt.
In diesem Fall kann der Schutzabschnitt 18 auch entlang der Achse
10 angeordnet sein, um eine erwartete Wirkungscharakteristik zu haben.
Es ist verständlich, daß derartige Veränderungen und
Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen, welche durch
die angefügten Ansprüche definiert wird.