具有超声转换器的周围环境感测装置和具有这种周围环境感测装置的机动车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在使用声转换器的情况下基于超声进行环境感测的周围环境感测装置，如所述周围环境感测装置此外与机动车以及运动的或者静止的机器(例如机器人、农业机械或者建筑机械)关联地使用的这样，因此例如作为用于相应的停车辅助系统的周围环境感测辅助工具。此外，本发明涉及一种机动车，其中，在机动车的保险杠、侧视镜或者门区段上布置至少一个这样的周围环境感测装置。
【背景技术】
[0002]最近在该技术领域的机动车中，通常使用基于超声的周围环境传感器，其中，通常使用基于压电的声转换器。在此，超声信号通常通过介质如空气或水从发射器传送到接收器或者从发射器传送到周围环境中或者感测被处于环境中的对象反射的超声信号并且测量传播时间和/或传播时间差和/或其他量例如超声信号的幅度和相位。为了实现足够的发射强度和高的接收敏感性，这些声转换器主要是谐振振动器，所述谐振振动器由固定体和一个或多个压电元件组成。此外，作为用于这样的谐振振动器的通用例子，被称作厚度振动器(Dickenschwinger)的基于压电的超声转换器作为现有技术是已知的。在图7中示出已知的周围环境感测装置的基本结构，其中，周围环境感测装置9的厚度振动器91布置在机动车保险杠(未示出)的外罩92上并且具有作为超声转换器元件的扁平的压电元件912，所述压电元件嵌入在谐振体中，即布置在谐振体的前体911和谐振体的后体913之间并且与它们耦合。
[0003]由DE 10 2007 046 031 A1摘引用于机动车的超声传感器的具体的例子。在其中所描述的超声传感器构造有声学调谐层，所述调谐层耦合在振动元件上。振动元件产生超声波，所述超声波发射到机动车的周围环境中，并且声学调谐层由于反射的超声波而变形，从而压电的振动元件由于该变形而处于谐振状态。在这里，超声传感器安装在缓冲器例如机动车的保险保险杠上，因此例如安装在保险杠中的孔中，其中，超声转换器的接收表面暴露于机动车的周围环境。
[0004]然而此外，从现有技术已知的超声转换器的缺点是，所述超声转换器朝外地可见地装入机动车的保险杠中并且可见地集成到其中，并且因此可以对观测者起视觉干扰的作用。然而，机动车的设计，即车辆的视觉感受本身现在越来越多地对购买起决定性的作用。现在，为了减小这样的由于可见的超声转换器的视觉干扰，通常以相应机动车的车皮颜色给从现有技术已知的超声转换器涂漆。但是由此仅仅可以实现对超声转换器的视觉可觉察性的最小改进。
[0005]在超声转换器的领域中现有技术的另一缺点在于，所述超声转换器通常不提供或者仅仅提供振动行为的昂贵的外部阻尼，这通常导致增高的装配耗费并且导致附加的必需的安装空间。然而，这样的阻尼对于超声转换器的振动行为来说是特别有利的，以便实现对于周围环境感测来说合适的起振行为和减振行为，并且在各种情况下都应设置，但不带来结构或者构造上的缺点。
【发明内容】
[0006]提供用于先前所讨论的问题的解决方案的、根据本发明的周围环境感测装置具有超声转换器和用于声传递的膜，该超声转换器具有至少一个转换器元件和至少一个谐振体，其中，周围环境感测装置设置用于发送和/或接收超声信号。在此，谐振体具有前体和后体并且在前体的端侧上、即在前体的朝向膜的区段上与膜耦合，其中，前体的与膜耦合的端侧板形地构造。所述板形状可以具有在宽度方向上的延展，该延展大于或者相当于在高度方向上的延展，其中，板形的端侧的优选高度位于0.1mm和30mm之间，并且板形的端侧的优选宽度位于0.5mm和30_之间。在此，谐振体(也称作振动体)的前体和后体可以由不同的材料制造，例如由金属、陶瓷或者塑料或者它们的组合制造。由转换器元件发射用于周围环境感测的声波优选朝向前体(也称作前质量)的端侧离开周围环境感测布置，其中，在最好的情况下，后方的辐射完全被抑制。为此，后体(也称作后质量)用于阻尼相对于一区域的振动，在该区域中期望没有辐射。
[0007]转换器元件的概念可宽泛地理解并且包括例如电声转换器，所述电声转换器根据静电效应、磁致伸缩效应、压电效应或者这些效应的组合来工作。在本发明的构思中，转换器元件尤其可以是压电元件并且周围环境感测装置可以理解为压电的周围环境感测装置或者基于压电的周围环境感测装置。
[0008]周围环境感测装置的所谓的膜例如由机动车的保险杠、侧视镜或者门区域的外罩构成，其中，所述一个或多个转换器元件和所述一个或多个谐振体隐藏在外罩后面地布置。通过与超声转换器的耦合，所述膜构成周围环境感测装置的谐振膜。膜优选由薄的材料层构成，该薄的材料层例如由对于机动车的外罩来说常用的聚合材料制造。优选所述膜具有在0.1mm和4mm之间的、特别优选小于1mm的厚度。谐振体在端侧上与膜的親合可以间接或者直接地进行，但是无论如何使得实现足够程度的声学耦合，即能够传递声学的辐射模式。所述直接的耦合可以例如通过压配合、夹紧配合、例如通过旋入或者通过粘接实现。间接的耦合可以意味着，在谐振体和膜之间设置另外的材料层，例如液体，例如凝胶或者油。该另外的材料层尤其可以设置用于使在超声转换器和膜之间的声学耦合达到最优。
[0009]通过在从属权利要求中所列举的特征能够有利地拓展和改进在独立权利要求中所说明的装置。
[0010]在根据本发明的周围环境感测装置的一个优选的实施方案中，谐振体在其板形的端侧和转换器元件之间至少部分地具有小于端侧的宽度尺寸的宽度尺寸。因此，在板形的端侧和前体的其余部分(即不包括端侧的前体)之间设置凸肩或者梯级。术语“板形的端侦Γ在这里是前体的一个部分或者区段，所述部分或者区段直接地布置在前体的朝向膜的侧上并且以板的形式存在，也就是说，其在宽度上的尺寸(也称作宽度尺寸)大于其在高度上的尺寸(也称作高度尺寸)。在此，优选谐振体具有T形的纵截面、双T形的纵截面(也称作哑铃形的纵截面)或者呈三角形形状的纵截面，该三角形在其端侧的尖处过渡成板形。由此可以实现，例如在机动车保险杠的外罩作为根据本发明的膜的情况下，膜的抗弯曲刚度不仅仅由保险杠的材料定义，而且也由超声转换器或者由其结构上的构造、即前体的端侧的板形状定义。与之相比，在使用现有技术的厚度振动器时，如其在图7中所示出的这样，所述厚度振动器会布置在保险杠或者相应的其它的机动车构件的外罩后面，通过将其前体实施为棒，所述膜以非所愿的方式强烈地变形。然而，如果保险杠的结构特性改变，则这以非所愿的方式影响该结构的谐振频率。由于这个原因，有意义的是，如以上所说明地在结构方面减小谐振频率影响，例如这可以通过将在保险杠区域中的前体实施为板来实现。以此方式，根据本发明的周围环境感测装置的振动行为可以被谐振体的板有利地影响。在此，影响的范围取决于外罩与前体板的刚度比例关系。如果该比例关系小，则由于外罩的材料的温度影响小。因此，如果例如将金属或者具有纤维部分的塑料作为前体使用，则在厚度比例关系相等的情况下刚性很大。所述厚度比例关系必须这样选择，使得外罩的影响降到足够小。如果外罩的厚度与先前所描述的、对于声学的传递来说优选的厚度不匹配，则可以设置为，机动车的保险杠在周围环境感测装置应被安装的区域中比在其它的位置上相应更薄地构型。这样局部变薄不但可以通过后来的机械加工(例如通过铣削)实现，或者已经在制造过程中(例如在注塑成型时)实现。
[0011]此外，根据本发明的周围环境感测装置的超声转换器的方向特性通过板形的端侧的横截面的几何形状的选择来影响，该端侧与保险杠外罩处于接触中。原则上，可以选择各种几何形状。优选地，前体的板形端侧的横截面与相应地选择的几何形状一致，例如:
[0012]-圆形，由此，前体的板形端侧通常采用圆盘形；
[0013]-椭圆形，尤其在水平和/或竖直的方向上具有用于不同的方向特性的不同的轴长度；
[0014]-矩形，尤其正方形或者具有倒圆的角的矩形，尤其在水平和/或竖直的方向上具有用于不同的方向特性的不同的尺寸；或
[0015]-由先前所提到的几何形状组