用于机动车辆的超声波传感器装置，机动车辆和用于安装超声波传感器装置的方法与流程

本发明涉及用于机动车辆的超声波传感器装置，其具有用于发送和/或接收超声波的超声波传感器单元并且具有壳体，超声波传感器单元包括传感器壳体。此外，本发明涉及具有超声波传感器装置的机动车辆以及用于安装超声波传感器装置的方法。

背景技术：

从现有技术中已知超声波传感器装置。因此，DE10324296A1描述了用于将传感器壳体安装在车辆的车身部件上的安装套筒，其中，所述套筒包括用于搁置在车身部分的侧面上的止挡件，以及多个弹簧臂，弹簧臂在纵向方向上延伸并且在径向方向上弹性屈服以在车身部分的另一侧的后面锁定。

此外，从现有技术中已知用于安装超声波传感器装置的方法。在这种情况下，超声波传感器装置从外部插入到机动车辆的包覆部分的开口中，并且超声波传感器装置从内侧，即包壳部分的另一侧，用夹具，特别是金属夹具固定。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超声波传感器装置、一种机动车辆和一种方法，通过该方法，可以简单地并且在位置上准确地安装超声波传感器装置。

根据本发明，该目的通过具有根据相应独立权利要求的特征的超声波传感器装置、机动车辆和方法实现。

根据本发明的用于机动车辆的超声波传感器装置包括用于发送和/或接收超声波的超声波传感器单元和用于整个超声波传感器单元的壳体，该超声波传感器单元包括传感器壳体。本发明的基本思想是，壳体包括中空圆柱形壳体部分，在壳体部分上设置有至少一个从壳体部分的外部突出的保持元件，该保持元件被设计用于机械连接到机动车辆的包覆部分，并且保持元件可以围绕壳体部分的纵向轴线在周向方向上枢转或折叠。

壳体还可以称为保持器或传感器保持器。特别地，超声传感器单元可以包括传感器壳体和膜。

通过使用根据本发明的超声波传感器装置，可以将其特别简单地并且单独地位置精确地且永久地位置固定地连接到机动车辆的包覆部分。通过保持元件确保特别是正锁定连接的连接。保持元件从安装之前的非枢转进入状态枢转到安装期间的枢转进入状态。在安装之后，如果超声波传感器装置设置在最终位置中，则保持元件处于部分未枢转进入状态。因此，保持元件的一个优点是力沿纵向轴线的方向的特别好的吸收。由于保持元件能够围绕纵向轴线在周向方向上枢转，因此保持元件的枢转轴线优选地也被设计为平行于纵向轴线延伸。

壳体的另一优点是其简单的可制造性。保持元件因此优选地设计为使得壳体可以例如在注塑成型工艺中制成一体。

特别地，保持元件包括在其沿纵向轴线的方向上测量的高度上的第一子元件，该第一子元件朝向纵向轴线渐缩。第一子元件是在安装期间与包覆部分进行第一接触的保持元件的元件。所述接触使得保持元件在枢转进入状态下以增加的插入深度被带到包覆部分中。由于锥部，所述枢转进入状态可以不中断地实现。保持元件因此可以被带到枢转进入状态，使得这是连续的而不是突然的。这样的优点进而是将超声波传感器装置插入包覆部分的开口中所需的小的力。此外，可以减小保持元件在安装期间被卡住或阻塞的风险。

壳体优选地包括设置在壳体部分的第一边缘上的凸缘状基部。因此，凸缘状基部使得超声波传感器装置能够以正锁定的方式固定在包覆部分的外侧上。超声波传感器装置现在可以利用基部固定在包覆部分的外侧，这防止沿纵向轴线的方向从包覆部分的外部到其内部的运动。并且可以通过保持元件防止超声波传感器装置在相反方向上，即在从包覆部分的内部到包覆部分的外部的纵向轴线的方向上的运动。因此，基部包括比包覆部分的开口更大的直径。因此，基部不穿过包覆部分的开口。因此，防止基部滑动穿过包覆部分的开口。基部在垂直于纵向轴线的直径上也可以相应地大于开口，以便防止污物渗入开口中。因此可以设置，直径的尺寸使得基部与包覆部分重叠，使得污物或水分保持远离开口。因此，通过凸缘状设计有效地形成环。壳体还由于基部而是稳定的和刚性的。

此外，提供的是，第一子元件形成在保持元件的背离基部的一侧上。这是有利的，因为当将子元件装配到包覆部分的开口中时，第一子元件的锥部使得能够以减小的力插入。因此，超声波传感器装置可以从面向第一子元件的一侧插入到包覆部分的开口中。

特别地，提供的是，第一子元件包括形成锥部的边缘区域，该锥部朝向边缘区域的上自由外边缘减缩。第一子元件的边缘区域或倒角区域的锥部具有安装特别简单且以减小的力进行的优点。边缘区域的锥部导致从保持元件的未枢转进入状态到枢转进入状态的转换能够特别连续或平滑地进行。

此外，保持元件包括在其沿纵向轴线的方向上测量的高度上的第二子元件，该第二子元件面向壳体的凸缘状基部，并且设置为当从纵向轴线的方向观察时与基部相距一定距离。因此，第二子元件可以在超声波传感器装置的安装最终位置中搁置在包覆部分上，并且因此可以牢固地保持就位。因此，第二子元件的优点在于，至少在一侧上固定包覆部分。特别地，包覆部分然后固定在保持元件的第二部分和基部之间。

优选地，在基部和第二子元件的下自由外边缘之间沿纵向轴线的方向测量的距离对应于包覆部分的至少在下自由外边缘的一点处的厚度。因此可以设置，包覆部分以精确配合固定在基部和第二子元件的下自由外边缘之间。因此，基部和第二子元件的下自由外边缘在包覆部分的各侧上直接位于包覆部分上。因此，超声波传感器装置可以精确配合地连接到包覆部分。超声波传感器装置由此沿纵向轴线的一个方向通过基部以正锁定的方式固定，并且沿纵向轴线的另一个方向通过第二子元件的下自由外边缘以正锁定方式固定。此外，还可以确保在垂直于纵向轴线的方向上的至少一个力锁定连接。

在另一设计中，提供的是，第二子元件包括背离保持元件的第一子元件并面向基部的边缘区域，该边缘区域被设计为背离第一子元件面向壳体的基部朝向边缘区域的下自由外边缘渐缩。这是特别有利的，因为保持元件因此可以更容易地复位。由于锥部，第二子元件的下自由外边缘在包覆部分上更好地滑动。

此外，优选地，提供的是，第二子元件的下自由外边缘以与纵向轴线不等于90°的角度延伸，特别是以大于90°的角度延伸，其中该角度覆盖在纵向轴线与下自由外边缘的假想延伸部之间的区域，以重叠纵向轴线。这具有以下优点：取决于包覆部分的厚度，保持元件可以在完成插入到包覆部分的开口中之后部分地恢复到未枢转状态。该角度因此用于缓冲或容忍包覆部分的厚度中的制造公差。因此，高于平均厚度的包覆部分将使得保持元件仅以很小的程度从枢转进入状态恢复到未枢转进入状态。而具有远低于平均厚度的薄包覆部分导致保持元件以很大的程度从枢转进入状态恢复到未枢转进入状态。

此外，提供的是，第二子元件的边缘区域的锥部和第一子元件的边缘区域的锥部相对于保持元件的厚度不对称地形成，特别是同样地定向到保持元件的表面。这意味着，边缘区域的自由外边缘不在盘状第二子元件的中心平面中延伸，而是特别地平行于其延伸。在此有利的是，第一边缘区域的锥部和第二边缘区域的锥部设置在保持元件的相对于纵向轴线位于周向方向上的侧面上和当保持元件处于枢转进入状态时在指向或远离纵向轴线的侧面上。第一子元件的边缘区域的锥部具有使保持元件特别平稳地移动到枢转进入状态的优点，而第二子元件的边缘区域的锥部具有的优点是，保持元件可以特别平稳地从枢转进入状态移动到部分未枢转进入状态。

四个保持元件优选地沿纵向轴线的周向方向特别是对称地设置在壳体部分上。四个保持元件的优点是非常平滑的保持效果和防止在插入包覆部分的开口期间卡住。此外，四个保持元件使得沿纵向轴线和第二子元件的下边缘区域的方向作用的力能够以分布方式被吸收，并且力不仅作用在一个保持元件上。此外，利用四个保持元件也可以实现安全性。因此，例如，在保持元件中的一个断裂的情况下，通过剩余的三个保持元件提供了如此多的支撑，使得超声波传感器装置固定在包覆部分的开口中，并且可以防止掉落出包覆部分的开口。

特别地，提供的是，壳体部分和保持元件之间的连接点被设计为使得保持元件被设计为从枢转状态至未枢转状态至少部分地自恢复。这意味着保持元件自动地从枢转状态回到未枢转状态。如果由于包覆部分而在第二子元件的下边缘上存在阻力，则也是这种情况。例如可以通过所使用的材料或原材料来确保自恢复。因此，可以在注射成型工艺中加工的塑料优选地是特别合适的。连接点也可以设计为使得从枢转状态到未枢转状态的改变可以多次进行。因此，超声传感器装置可以重复地移除或安装，例如用于修理和/或更换目的。

在另一实施例中，壳体和传感器壳体可以制成一体。这意味着壳体和传感器壳体可以是一体式模块的形式。

本发明还包括具有根据本发明或其有利的实施方式的超声波传感器装置的机动车辆。

本发明还包括用于安装根据本发明或其有利的实施方式的超声波传感器装置的方法，其安装在机动车辆的包覆部分的开口中。

优选地，超声波传感器装置仅从包覆部分的外部插入包覆部分的开口中。这样的好处在于，对于超声波传感器装置的安装，仅有接近包覆部分的外部是必要的。此外，不需要安装在包覆部分的内部上的可能的另一步骤。

此外，优选地，提供的是，当第一子元件接触限定开口的边缘，并且超声波传感器装置在纵向轴线的方向上进一步插入开口中时，保持元件围绕纵向轴线在周向方向枢转，使得保持元件以枢转状态搁置在壳体上。保持元件可以保持在枢转或枢转进入状态，直到保持元件已经经过边缘。然后，保持元件优选地由于下自由外边缘的角度而平滑地回转，直到超声传感器装置已经到达最终位置。

特别地，超声传感器装置利用超声传感器装置的插塞元件被预插入到包覆部分的开口中。超声波传感器装置倾斜，直到超声波传感器装置的壳体的基部和包覆部分彼此平行地取向。超声波传感器装置穿过壳体的保持元件插入到开口中，并且保持元件向内枢转，使得它们以枢转或枢转进入状态搁置在壳体上。基部设置在包覆部分上或直接施加到包覆部分上，并且保持元件自动地至少部分地返回到未枢转状态，使得超声传感器装置通过保持元件以正锁定方式固定在最终位置。优点是超声波传感器装置可以从包覆部分的外部安装或插入。此外，有利的是，这可以仅从外部进行，由此可以省略来自包覆部分内部的任何其它干涉。此外，特别有利的是特别平滑地并且以小的施加力安装超声波传感器装置的可能性。

关于根据本发明的超声波传感器装置所呈现的优选实施例及其优点相应地适用于根据本发明的机动车辆以及根据本发明的方法，其中对于该方法，特定元件以形式和布置设计，以便通过它们之间的相互作用能够实现安装步骤。

本发明的进一步特征由权利要求、附图和附图的说明体现。先前在说明书中提及的特征和特征的组合，以及在下面在附图说明中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合可以不仅以相应的所述组合使用，而且还可以在其他组合中或在其自身上使用，而不脱离本发明的范围。因此还存在被认为包括和公开的本发明的实施例，这些实施例未在附图中明确示出和描述，而是可以通过特征的单独组合从所描述的实施例中产生和生成。

附图说明

下面使用示意图详细描述本发明的示例性实施例。

在附图中：

图1以示意性俯视图示出了具有根据本发明的超声波传感器装置的示例性实施例的根据本发明的机动车辆的示例性实施例；

图2以示意性透视图示出了根据本发明的超声波传感器装置；

图3示出了超声波传感器装置的保持元件的示例性实施例的示意性详细侧视图；

图4示出了根据图3的保持元件的另一示意性详细前视图；

图5以示意性侧视图示出了根据本发明的超声波传感器装置的示例性实施例和处于中间安装状态的机动车辆的包覆部分；

图6以示意性侧视图示出了根据本发明的超声波传感器装置在包覆部分上的安装端位置中的示例性实施例；

图7以示意性俯视图示出了根据本发明的超声波传感器装置在包覆部分和端部位置中的示例性实施例；

图8示出了根据图7的超声波传感器装置的示意性透视图。

在附图中，相同或功能相同的元件设置有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出了根据本发明的一个实施例的具有多个(例如四个)超声波传感器装置2的机动车辆1的俯视图。在示例性实施例中，超声波传感器装置2附接到机动车辆1的前部1a和机动车辆1的后部1b。例如也可以设置为，多个(例如四个或六个或甚至八个)超声波传感器装置2附接在机动车辆1的前部1a的包覆部分3中。同样适用于机动车辆1的后部1B的包覆部分3。还可能的是，在此附接四个或六个或甚至八个超声波传感器装置2。包覆部分可以是缓冲器。

图2示出了具有用于发送和/或接收超声波的超声传感器单元4的超声传感器装置2，其中超声传感器单元4包括传感器壳体4a和膜。根据发送的和/或接收的超声波，超声波传感器单元4与在机动车辆1的周围环境的区域中反射超声波的物体之间的距离可以基于从发送时间点到接收时间点的传输时间测量值来确定。

此外，超声波传感器装置2包括壳体5，壳体5包括中空圆柱形壳体部分6。壳体5例如也可以称为保持器或传感器保持器。根据实施例，如图2所示，传感器壳体4a和壳体部分6制成两部分。

在壳体部分6中，四个保持元件7a、7b、7c、7d从壳体部分6的外部突出。由于透视表示，在图2中仅可以看到四个保持元件7a至7d中的三个。此外，超声波传感器装置2包括插塞元件8，该插塞元件侧向地设置在壳体部分6上，特别是垂直于壳体部分6的纵向轴线9定向。凸缘状的基部11设置在壳体部分6的第一边缘10a上。基部11优选地为环的形式并且具有垂直于纵向轴线9的比壳体部分6更大的尺寸。此外，基部11连结到壳体部分6上的肋12。在当前情况下，两个肋12彼此平行地设置。所述两个平行肋12(在当前情况下不可见)也在壳体部分6的相对侧上。

壳体部分6还包括两个小切口13，每个切口位于壳体部分6的一侧上，其沿纵向轴线9的周向方向相对于肋12旋转90°。包含小切口13的壳体部分6的侧面位于壳体部分6的第二边缘10b上，该第二边缘10b与壳体部分6的第一边缘10a相对，仅在两侧上部分地连结到壳体部分6的其余部分。由于壳体部分6的槽14，壳体部分6的侧面是柔性的，直到某一点。因此，超声波传感器单元4的锁定突起15可以锁定在小切口13中。

由于保持元件7a至7d特别地以相同的形式制成，因此下面仅描述保持元件7a。保持元件7a(如图3和图4所示)包括第一子元件16。第一子元件16包括朝向边缘区域30的上自由外边缘17渐缩的边缘区域30。边缘区域30也可以被称为倒角并且形成锥部19。

此外，保持元件7a包括朝向基部11面向的第二子元件18，并且因此当在纵向轴线9的方向上观察时，比第一子元件16更靠近基部11。第二子元件18包括朝向基部11面向的在边缘区域31上的下外边缘22。下自由外边缘22远离纵向轴线9朝向第一子元件16延伸。因此，在纵向轴线9的方向上在基部11和第二子元件18的下自由外边缘22之间测量的距离大小随着从纵向轴线9的径向距离的增加而变化。第二子元件18的下自由外边缘22越靠近基部11，所述点就在纵向轴线9上定位更靠近子元件18的下自由外边缘22。因此，当从纵向轴线9观察时，第二子元件18的下自由外边缘22越来越远离基部11。第二子元件18的下自由外边缘22和基部11之间的距离在对应于到预期的包覆部分3的厚度加上/减去制造精度的公差值的范围内延伸。

由此提供的是，具有位于预定公差范围内的所有厚度的包覆部分3可以精确配合地设置在基部11和第二子元件18的下自由外边缘22之间。

总之，在图3到图4中，从侧面和从前面详细示出了保持元件7a。特别显著地示出锥部19、20以及上自由外边缘17和下自由外边缘22，以及自由外边缘17、22相对于平面盘形状的保持元件7a的中心平面M的不对称位置。

此外，除了在第二子元件18的边缘区域31处的下自由外边缘22之外，还提供边缘区域31的朝向基部11的锥部20。第一子元件16的锥部19和第二子元件18的锥部20不对称地设置在保持元件7a上，特别使得同一点径向向外或远离纵向轴线9处于保持元件7a的枢转进入状态。锥部19、20被设置为使得它们延伸超过保持元件7a的中心平面M。第一子元件16的上自由外边缘17和第二子元件18的下自由外边缘22也不对称地延伸。其中，第一子元件16的上自由外边缘17与纵向轴线9(图3、图8)围成角度23，例如可以位于120°和170°之间，即相对平坦。而外边缘22与纵向轴线9围成角度24(图3，图8)，该角度位于90°和120°之间，即相对陡峭。

图5以侧视图示出了超声波传感器装置2的示例性实施例。超声波传感器装置2刚好被插入到包覆部分3的开口25中。在这种情况下，如图3所示，安装处于中间状态，即包覆部分3已将保持元件7a至7d移动到枢转进入状态中。直到所述中间状态，执行安装使得超声波传感器装置2通过将插塞元件8插入到开口25中从包覆部分3的外部3a开始预插入，以便然后可能倾斜使得基部11和包覆部分3彼此平行地设置。然后超声波传感器装置2沿纵向轴线9的方向被进一步推入到开口25中，使得开口25的边缘26与第一子元件16接触。如果现在超声波传感器装置2被进一步轴向地压入到开口25中，则边缘26使得保持元件7a由于角度23和锥部19而平滑地移动到枢转进入状态中，从而围绕纵向轴线9。所描述的情况现在如图5所示。因此，保持元件7a至7d在所述状态下在边缘26上产生持久的力。

图6现在示出了该情况，据此，从图5开始，超声波传感器装置2被轴向地进一步压入到开口25中，并且超声波传感器装置2最终到达终点位置。在最终位置，根据图6，保持元件7a至7d已经朝向未枢转状态自动回转，并且这发生直到在相应的保持元件7a至7d，特别是下自由外边缘22和包覆部分之间的阻力，特别是摩擦阻力已达到限定的阻力值。保持元件7a的自动回转或自身复位例如可以通过壳体5或保持元件7a的材料或原材料来保持。因此，例如，可以使用塑料。所述塑料例如可以在注射成型过程中形成壳体5或保持元件7a的形状。

特别地，第二子元件18的斜面或成形角度24有助于包覆部分3与基部11和保持元件7a至7d的正锁定连接。下自由外边缘22的所述取向使得超声传感器装置2能够相对于包覆部分3的不同厚度进行单独的位置适配。因此，在特别厚的包覆部分3的情况下，保持元件7a仅朝向未枢转状态略微枢转，而在特别薄的包覆部分3的情况下，保持元件7a朝向未枢转状态枢转非常远。此外，锥部20支持保持元件7a的自恢复，因为锥部20优选地施加到保持元件7a，使得有助于从枢转状态到未枢转状态或部分未枢转状态的自恢复。因此，例如可以补偿包覆部分3的表面的一定的粗糙度或制造不精确性，因为具有锥部20的保持元件7a在自恢复期间不会容易地阻塞。

因此下自由外边缘22优选地相对于中心平面M偏心地设置，这意味着在枢转进入状态下，外边缘22比中心平面M更靠近纵向轴线9。

另一开口27在基部11中围绕纵向轴线9形成，即在基部11的中心形成，超声传感器单元4可以通过该开口发送和/或接收超声波。

图7以俯视图示出了超声波传感器装置2，其中超声波传感器装置2已经连结到包覆部分3并且处于根据图6的最终位置。可以看出，肋12直接搁置在边缘26上，并且因此防止垂直于纵向轴线9并朝向包覆部分3的相对肋12的运动。相对于刚刚描述的运动旋转90°而且垂直于纵向轴线9的运动被防止了，因为包覆部分3以其边缘26直接搁置在壳体部分6上。

肋12在安装的最终状态中允许自由空间28，保持元件7a至7d可以在枢转进入状态下通过该自由空间28进入开口25中或者可以经过边缘26。

此外，肋12可以被设计为包括编码。因此，例如，平行肋12中的一个比另一个长。这具有可以防止超声波传感器装置2的不正确安装的优点。

此外，在图7和图8中可以看出，保持元件7a至7d设置为相对于纵向轴线9从径向对准偏离。

因此，保持元件7a可以从枢转状态自身恢复到未枢转状态，因为壳体部分6和保持元件7a之间的连接点29被设计用于该目的。连接点29因此能够实现保持元件7a的柔性，保持元件7a的柔性是必要的，以便使保持元件7a枢转远至使得保持元件7a穿过包覆部分3的开口25。借助于连接点29实现保持元件7a相对于壳体部分6的可动性，保持元件7a与壳体部分6制成一体。