專利名稱：超聲波傳感器接觸元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分特征的、特別是用于汽車和其內(nèi)部空間的超聲波傳感器，和它的制造方法。
已知的這一種超聲波傳感器具有一杯形殼體，在其底面內(nèi)側(cè)上粘貼一壓電元件，使得杯底的振動可以傳到壓電元件上。壓電元件的電極通過釬焊或焊接的導(dǎo)線向外引出，其中杯形殼體借助于一附加的合成樹脂或塑料注塑件封閉。穿過此封口向外引出的導(dǎo)線用來連接在一電子裝置上，通過此電子裝置可以求出壓電元件的振動性能和由此發(fā)出的電流特性。
這一類已知超聲波傳感器具有這樣的缺點，首先為了卸除導(dǎo)線的拉伸載荷，杯形殼體必須通過一附加的、用來固定穿過它的導(dǎo)線的注塑件封閉起來。其次這一類已知傳感器在顯示所接收的聲波時不滿足對于較高的靈敏度和精確度的要求。
因此本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種超聲波傳感器，它在簡單的和低成本的結(jié)構(gòu)的情況下適合于更好地接收聲波或超聲波，并轉(zhuǎn)換成電流應(yīng)答以及提供一種制造這一類超聲波傳感器的方法。
按照本發(fā)明這一任務(wù)用權(quán)利要求1和15的特征來解決。
通過壓電元件的電極和可以位置固定地固定在殼體內(nèi)的接觸裝置之間的粗導(dǎo)線焊接連接可以保證壓電元件上有一個接觸點，它在其位置方面可重復(fù)地精確確定。其次這種類型的接觸點與已知類型的壓電元件的接觸點不同具有較小的質(zhì)量。由此可以將壓電元件上一個預(yù)先確定的、適合于盡可能小地影響壓電元件振動性能的點容易可重復(fù)地和以高的準確性用作接觸點。由于與已知接觸方法相比質(zhì)量較小的連接點可以通過按本發(fā)明的粗導(dǎo)線和連接點保證壓電元件盡可能小的質(zhì)量變化，從而保證其振動特性。
此外位置固定的接觸裝置保證卸除導(dǎo)線，也就是焊接導(dǎo)線的拉力，而為此不必像已知超聲波傳感器那樣，需要一個在殼體底面相對一側(cè)上的附加的注塑件。
按照本發(fā)明的其他優(yōu)良結(jié)構(gòu)由從屬權(quán)利要求得到。下面借助于一個在附圖中所示的實施例對本發(fā)明加以說明。附圖中

圖1按本發(fā)明的一個超聲波傳感器的局部剖開的透視圖；圖2按圖1的超聲波傳感器在裝上蓋子之前的局部剖開的透視圖；圖3一沖制柵板的透視圖；圖4按圖3的沖制柵板在繼續(xù)進行加工以后的透視圖；圖5帶有按圖4的沖制柵板的接觸裝置的透視圖；圖6超聲波傳感器殼體的側(cè)視剖視圖；圖7按圖6的殼體的頂視圖。
圖1中所示的超聲波傳感器具有一杯形或盒形殼體1，帶有一殼底3和一空心圓柱形外殼5。當然這種盒形僅僅是對于其他可想象的容器形殼體的一個例子，例如具有正的或逐漸變細地相互靠擾的壁板的帶圓形或多角形橫截面的空心長方六面體殼體，它們可以具有位于正的或相互傾斜的平面內(nèi)的底面和頂蓋。
在殼體1內(nèi)部底面3上位置固定和導(dǎo)電地固定一大多做成壓電陶瓷的傳感元件7，其結(jié)構(gòu)類似于板式電容器的傳感元件7在其下側(cè)上具有一下電極，它與一種由導(dǎo)電材料，例如鋁制成的殼體1作導(dǎo)電連接。在其上側(cè)傳感元件7具有一與圖中未畫出的、位于下側(cè)的下電極平行的上電極15。但是這種圓盤形的傳感元件也可以代替圓形輪廓具有另外的小板形狀，例如橢圓、多角形等等。這里上電極15可以和在圖中未畫出的下電極一樣由一噴敷在壓電陶瓷上的導(dǎo)電層，例如由銀或金組成的導(dǎo)電層構(gòu)成。上電極15借助粗導(dǎo)線焊接用一在容器內(nèi)設(shè)置在對面的封閉裝置區(qū)域內(nèi)的接觸裝置9導(dǎo)電連接在一接觸面19上。在同樣可以做成圓盤形的接觸裝置9之上設(shè)有一頂蓋11，它被殼體外殼5的做成卷邊的上部區(qū)域用一個力壓向接觸裝置的方向，并將接觸裝置9壓在一在圖6中較詳細地畫出的、在殼體外殼內(nèi)壁上形成的直的臺階20上。在其外側(cè)上頂蓋11有一插頭安裝區(qū)13，它例如可以做成插接套。
此插接套例如具有一矩形輪廓(圖1)，例如帶有圓角(圖2)和具有適合于足以機械固定可插在它里面的插頭的插接套高度。當然這種類型的插頭安裝區(qū)13也可以具有卡鎖或?qū)?yīng)卡鎖元件，它們保證與插入的插頭或其對應(yīng)卡鎖或卡鎖元件有可靠的但是可解脫的連接。如圖1中所見，在插頭安裝區(qū)13內(nèi)部伸出接觸裝置9的一第一觸針21和一第二觸針23。如圖2中可見，這里這些垂直地沿殼體縱軸縱向向上伸出的觸針21和23借助于沒有詳細畫出來的、與觸針的外形匹配的缺口在插頭安裝區(qū)內(nèi)穿過頂蓋11。但是也可以設(shè)想，頂蓋11在插頭安裝區(qū)13內(nèi)部輪廓的整個區(qū)域內(nèi)具有一個缺口，使得插頭安裝區(qū)13的下部封閉通過接觸裝置9上側(cè)的部分區(qū)域構(gòu)成，此部分區(qū)域?qū)⒂|針21和23包圍在此區(qū)域內(nèi)。為了接觸裝置9進一步的接觸在接觸裝置9的邊緣區(qū)域內(nèi)有一在圖5中詳細畫出的缺口37，例如以圓孔的形式，它與在圖6和7中所示的同樣沿縱向的，例如做成孔22的殼體外殼5凸肩上的缺口對齊。如圖2中所示，接觸裝置通過其缺口借助1也嵌入殼體外殼5凸肩上的缺口內(nèi)的鉚釘27在另一個接觸面上與殼體導(dǎo)電連接。
在圖3至5中以單個零件和相互銜接的工步表示接觸裝置9的結(jié)構(gòu)。圖3表示帶有兩個相互平行的觸針21和23的沖制柵板31，這些觸針借助于一連橋33連接，并在下面三分之一具有連接在它上面的相互背對背的、向相反的方向以直角三角形的形狀延伸的弓形部32、34。在四分之一弓形部32內(nèi)有一向圓周39方向張開的U形缺口35。在弓形部34上沿圓周39設(shè)有一部分圓環(huán)區(qū)域41。
圖4中表示在繼續(xù)進行一個工步以后的沖制柵板31。這里觸針21和23從沖制柵板31的平面內(nèi)垂直向上折彎。
圖5表示在繼續(xù)進行一個工序，也就是澆注或注塑塑料或合成樹脂后的按圖4的沖制柵板。這樣制成的接觸裝置9具有一圓盤形輪廓，它被一位于澆在它里面的沖制柵板31的區(qū)域之外的缺口25穿透。這樣形成的缺口25具有一半月形或3/4月亮形輪廓，它被一在其周邊的厚度均勻的圓環(huán)所包圍，其中直線閉合主要由弓形部32和34，或者說其朝向缺口25的直線邊一側(cè)和其周圍澆注部分構(gòu)成，其次接觸裝置9具有一與沖制柵板31的缺口35對齊的孔37。如上所述，接觸裝置可以通過此孔37借助于鉚釘(與殼體)導(dǎo)電連接，鉚釘嵌在殼體外殼凸肩上的與此孔37同心的缺口22內(nèi)。
連橋33在接觸裝置9內(nèi)在澆注過程中借助于一專用工具切斷，因此觸針23只與弓形部35相連，觸針21與弓形部34和圓環(huán)形邊緣部分41相連。當然連橋33的切斷也可以在澆注過程之前或之后進行。
如圖2中可見，傳感元件7的下電極(例如借助于導(dǎo)電的粘接劑)通過殼底3、殼體外殼5和鉚釘連接，鉚釘頭在缺口35區(qū)域內(nèi)與沖制柵板的弓形部32導(dǎo)電接觸。相反觸針21借助于包圍沖制柵板31的澆注樹脂層相對于殼體1絕緣。因此觸針21僅僅通過弓形部34和其表面在部分區(qū)域內(nèi)構(gòu)成接觸面19的圓環(huán)部分邊緣41借助于粗導(dǎo)線焊接通過焊接導(dǎo)線17與傳感元件7的上電極導(dǎo)電連接。在傳感器殼體1內(nèi)底面3和直到凸肩20或位于其上的接觸裝置9之間的空間內(nèi)可以放入阻尼泡沫29。此阻尼泡沫一方面以預(yù)期的方法改變傳感器的振動性能(例如寬帶的、較小的過渡振蕩等等)，另一方面有利于焊接導(dǎo)線17的位置穩(wěn)定性。用這種方法可以防止焊接導(dǎo)線17非預(yù)期拽斷或斷裂的風險。
下面介紹上述超聲波傳感器的制造方法。在將傳感元件7粘貼在殼體1底面3上以后在下一個工步中將接觸裝置9放在殼體外殼5內(nèi)側(cè)的肩20上，使孔37與凸肩上的缺口22同心。這種粘貼例如可以借助于一種導(dǎo)電的特殊粘接劑進行。但是也可以采用非導(dǎo)電粘接劑，例如秒粘接劑，其中由于至少一個表面的粗糙度通過粗糙表面的部分穿過多數(shù)情況下非常薄的粘接層的高度或尖峰進行接觸。然后或者同時接觸裝置9或者其觸針23借助于鉚釘27與殼體1，從而與傳感元件7的下電極作導(dǎo)電連接。在下一個工序中連接裝置9的接觸面19與傳感元件7的上電極用粗導(dǎo)線焊接在一起。沿縱向在兩個平面上看，這種焊接可以通過缺口25進行，焊接裝置可以穿過這一缺口也到達上電極15。用這種方法觸針21借助于焊接導(dǎo)線17與傳感元件的上電極連接。
如上所述，在下一個工序中可以放入阻尼泡沫29或發(fā)泡成形，以便對振動特性產(chǎn)生預(yù)期的影響。在裝上頂蓋11以后在殼體外殼5的伸出接觸裝置9的外圓周的邊緣或空心圓柱區(qū)域內(nèi)殼體外殼5超出頂蓋11的上邊緣區(qū)域借助于一壓制或成形工具朝殼體中心方向折彎。用這種方式形成在圖1中可以看到的卷邊，它可靠、位置固定地抓住頂蓋，并構(gòu)成結(jié)實的殼體封閉。
如圖1中可見，通過頂蓋11的插頭安裝區(qū)13和通過從下方向伸入此安裝區(qū)內(nèi)的觸針21、23構(gòu)成一帶接觸的插頭安裝，未畫出的插頭可以插入此安裝區(qū)內(nèi)以便與傳感器連接，并可與(觸針)相接觸。
當然也可以設(shè)想，將安裝區(qū)13和接觸接通在運動學(xué)方面做得顛倒過來，使得代替觸針21、23可以存在接觸插座。同樣可以設(shè)想，將安裝區(qū)13做成帶有可在它里面移動的插頭的作為插頭座的插接套，插接套或連接元件的邊緣可以移動超過此插頭。
權(quán)利要求
1．超聲波傳感器，特別是用于汽車和其內(nèi)部空間的超聲波傳感器，具有一盒形殼體(1)、一殼底(3)、一殼體封閉裝置和一安裝在殼體內(nèi)殼底(3)上的傳感元件，其特征在于在殼體封閉裝置區(qū)域內(nèi)設(shè)有一可位置固定地固定在殼體(1)內(nèi)的接觸裝置(9)，它具有一沿縱軸A方向穿透接觸裝置(9)的缺口(37)，和在至少一個接觸點(19)上借助于粗導(dǎo)線焊接與傳感元件(7)的至少一個電極(15)導(dǎo)電連接。
2．按權(quán)利要求1的超聲波傳感器，其特征在于接觸裝置(9)做成板坯或沖制柵板(31)。
3．按權(quán)利要求1或2的超聲波傳感器，其特征在于接觸裝置(9)做成圓盤形。
4．按上述權(quán)利要求之任一項的超聲波傳感器，其特征在于接觸裝置(9)在朝殼底(3)的方向放在一做在殼體內(nèi)側(cè)上的凸肩(20)上。
5．按權(quán)利要求4的超聲波傳感器，其特征在于接觸裝置(9)借助于固定元件固定在殼體上。
6．按權(quán)利要求5的超聲波傳感器，其特征在于固定元件做成一由導(dǎo)電材料制成的鉚釘(27)，該鉚釘嵌在接觸裝置(9)的缺口(37)和凸肩(20)上的平行于殼體(1)縱軸A方向的缺口(22)內(nèi)。
7．按上述權(quán)利要求之任一頂?shù)某暡▊鞲衅?，其特征在于接觸裝置(9)在其外側(cè)上具有接觸元件。
8．按權(quán)利要求7的超聲波傳感器，其特征在于接觸元件做成朝向外的觸針(21,23)。
9．按上述權(quán)利要求之任一項的超聲波傳感器，其特征在于殼體封閉裝置做成可以裝入殼體(1)內(nèi)接觸裝置(9)上的頂蓋(11)，此頂蓋至少通過伸出殼體外殼(5)的頂蓋(11)的并且超出頂蓋圓周向頂蓋折彎的殼體外殼的部分區(qū)域固定，以防止沿殼體縱軸A方向向外運動，并且用一個力沿相反方向向接觸裝置(9)加壓。
10．按權(quán)利要求9的超聲波傳感器，其特征在于部分區(qū)域做成環(huán)形卷邊(43)。
11．按權(quán)利要求9或10的超聲波傳感器，其特征在于頂蓋(11)在接觸元件區(qū)域內(nèi)具有一個缺口。
12．按權(quán)利要求11的超聲波傳感器，其特征在于在頂蓋(11)的外側(cè)上連接一個關(guān)閉缺口的插頭安裝區(qū)(13)。
13．按權(quán)利要求12的超聲波傳感器，其特征在于插頭安裝區(qū)(13)做成插接套。
14．用來制造按上述權(quán)利要求之任一項的超聲波傳感器的方法，其特征在于下述工步a)將傳感元件(7)固定在殼體(1)內(nèi)部殼底(3)上，b)將接觸裝置(9)安裝和固定在與底面(3)相對的殼體開口區(qū)域內(nèi)，和c)借助于焊接通過接觸裝置(9)上的缺口(25)或通過接觸裝置和殼體壁之間的空腔進行接觸裝置(9)和傳感元件(7)的導(dǎo)電連接。
15．按權(quán)利要求14的制造超聲波傳感器的方法，其特征在于接觸裝置(9)做成沖制柵板(31)，它澆注在塑料內(nèi)。
16．按權(quán)利要求14或15的制造超聲波傳感器的方法，其特征在于接觸裝置(9)借助于至少一個固定元件或借助于壓配合用機械方法位置固定地固定在殼體(1)內(nèi)，并與殼體導(dǎo)電連接。
17．按權(quán)利要求14至16之任一項的制造超聲波傳感器的方法，其特征在于在接觸裝置(9)的上方安裝和固定一頂蓋(11)作為殼體的封閉裝置。
18．按權(quán)利要求17的制造超聲波傳感器的方法，其特征在于殼體外殼(5)的至少部分區(qū)域超出頂蓋(11)，并超過頂蓋(11)的外圓周向內(nèi)朝頂蓋中心方向折彎。
19．按權(quán)利要求18的制造超聲波傳感器的方法，其特征在于殼體外殼(5)環(huán)形地超出頂蓋(11)作為邊緣，此邊緣借助于一成形工具以卷邊(43)的形式在頂蓋(11)上向內(nèi)朝頂蓋中心方向折彎。
20．按權(quán)利要求17至19的任一項的制造超聲波傳感器的方法，其特征在于通過接觸裝置(9)和頂蓋(11)構(gòu)成一用于插頭的插頭座。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波傳感器,特別是用于汽車和其內(nèi)部空間的超聲波傳感器,具有一盒狀殼體(1)、一殼底(3)、一殼體封閉裝置和一安裝在殼體內(nèi)底面(3)上的傳感元件,其中在殼體封閉裝置區(qū)域內(nèi)安裝一可位置固定地固定在殼體(1)內(nèi)的接觸裝置(9),它具有一沿縱軸A方向穿透接觸裝置(9)的缺口(37),并且在至少一個接觸點(19)上借助于粗導(dǎo)線焊接與傳感元件(7)的至少一個電極(15)導(dǎo)電連接;以及涉及一種與此有關(guān)的制造方法。
文檔編號G01D11/30GK1289435SQ99802459
公開日2001年3月28日 申請日期1999年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月14日
發(fā)明者烏韋·舍恩, 弗蘭克·漢克, 科尼利厄斯·彼得 申請人:Trw車輛電氣與零件有限兩合公司