Sensor ultrasónico.

Sensor ultrasónico (100) con una carcasa (101) con una pared lateral circunferencial (102) y una superficie base (104),

en donde se encuentra colocado un elemento convertidor (106) para generar oscilaciones ultrasónicas, donde la pared lateral (102) presenta:

- una sección inferior lateral (108), contigua a la superficie base (104), en donde la pared lateral (102) presenta un perfil esencialmente asimétrico en un plano paralelo con respecto a la superficie base (104);

- una sección superior de la pared lateral (114) posicionada de forma contigua a la sección inferior de la pared lateral (108), en donde la pared lateral (102) se prolonga hacia una borde superior (116) de la pared lateral (102) en un perfil esencialmente con simetría rotacional, referido a un plano paralelo con respecto a la superficie base (104); caracterizado porque

la sección superior de la pared lateral (114) que se une a la sección inferior de la pared lateral (108) comprende una sección de transición (110) y una sección del borde (112), donde en la sección de transición (110) el contorno interno (124) de la carcasa (101) se prolonga gradualmente desde la forma de sección transversal sin simetría rotacional en la sección inferior de la pared lateral (108) en una forma con simetría rotacional en el borde superior (116), y donde en la sección del borde (112) el contorno interno (124) se extiende perpendicularmente y con simetría rotacional con respecto al eje de simetría (134) del contorno externo (120) de la carcasa (101).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/056776.

Solicitante: ROBERT BOSCH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: POSTFACH 30 02 20 70442 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: REICHE,MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01S15/93 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.G01S 15/00 Sistemas que utilizan la reflexión o rerradiación de ondas acústicas, p. ej. sistemas de sonar. › como anti-colisión.
  • G01S7/521 G01S […] › G01S 7/00 Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00, G01S 15/00, G01S 17/00. › Características constructivas.
  • G10K9/22 G […] › G10 INSTRUMENTOS DE MUSICA; ACUSTICA.G10K DISPOSITIVOS GENERADORES DE SONIDOS (juguetes musicales o sonoros A63H 5/00 ); METODOS O DISPOSITIVOS PARA PROTEGER CONTRA, O PARA AMORTIGUAR, RUIDO U OTRAS ONDAS ACUSTICAS EN GENERAL; ACUSTICA NO PREVISTA EN OTRO LUGAR. › G10K 9/00 Dispositivos en los que el sonido es producido por la vibración de un diafragma o de un elemento análogo, p. ej. cuernos de bruma, alarmas de coches o vibradores (altavoces o transductores acústicos electromecánicos similares H04R). › Montajes; Guarniciones.

PDF original: ES-2549480_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Sensor ultrasónico.
Ilustración 2 de Sensor ultrasónico.
Ilustración 3 de Sensor ultrasónico.
Ilustración 4 de Sensor ultrasónico.
Sensor ultrasónico.

Fragmento de la descripción:

Sensor ultrasónico ESTADO DEL ARTE

La presente invención hace referencia a un sensor ultrasónico, también a un asistente de aparcamiento para un vehículo con un sensor ultrasónico y a un procedimiento correspondiente para fabricar un sensor ultrasónico.

Los sensores ultrasónicos se utilizan en los vehículos a motor por ejemplo para asistentes de aparcamiento que durante el aparcamiento miden la distancia restante con respecto a obstáculos que delimitan un espacio de aparcamiento. Los asistentes de aparcamiento de esa clase comprenden por lo general uno o varios sensores ultrasónicos y un dispositivo de control, donde los sensores ultrasónicos contienen un convertidor ultrasónico que sirve tanto para emitir como también para recibir señales ultrasónicas. Una exigencia funcional determinante en los sensores ultrasónicos es en particular la así llamada capacidad de medición de proximidad en un rango de distancia inferior a 30 cm.

En la solicitud DE 3431 684 A1 se revela un convertidor electroacústico con una carcasa a modo de capuchón o de cuenco, cuya superficie base está diseñada a modo de membrana. Sobre la membrana se apoya un cuerpo cerámico piezoeléctrico como elemento convertidor, el cual, sobre el lado situado de forma opuesta a la membrana, está cubierto por una capa de gomaespuma de amortiguación acústica. Para generar en un plano vertical una emisión de sonido con un ángulo de apertura especialmente reducido, generando por el contrario una emisión de sonido con un ángulo de apertura proporcionalmente grande en un plano horizontal, el contorno de la membrana y de la pared lateral que la rodea se encuentra diseñado de forma aproximadamente elíptica, es decir sin una simetría rotacional, en un plano perpendicular con respecto a la dirección de emisión de sonido. En las construcciones de ese tipo se considera desfavorable que, en particular en el funcionamiento por pulsos, no sólo la membrana se excite para producir oscilaciones de modos armónicos secundarios, sino también la pared lateral.

En la solicitud EP 0 678 853 A2 se revela un sensor ultrasónico con una carcasa con una pared lateral circunferencial que presenta una sección inferior de la pared lateral con un contorno interno con simetría rotacional y una sección inferior de la pared lateral con un perfil cilíndrico.

En la solicitud WO 92/02795 A2 se muestra un sensor ultrasónico con una carcasa anular en una pieza, la cual se encuentra diseñada reforzada del mismo material en los dos lados.

En la solicitud DE 197 27 877 A1 se revela un convertidor ultrasónico con una carcasa similar a un cuenco, con una pared anular y una superficie base a modo de membrana oscilante. En el lado externo de la pared se proporciona un anillo de estabilización para otorgar una mayor rigidez a la carcasa y limitar la oscilación ultrasónica esencialmente a la base del cuenco, a modo de membrana oscilante. Sin embargo, en particular en el caso de una excitación de emisión por pulsos del convertidor ultrasónico, en esa construcción se produce también la excitación de modos armónicos secundarios que por lo general corresponden a movimientos de vuelco y de deformación de la pared del cuenco de la membrana. Estos modos armónicos secundarios perjudican la capacidad de medición de proximidad del sensor ultrasónico, ya que los mismos prolongan el tiempo de finalización del sonido después de la excitación de emisión, superponiendo patrones de batimiento con señales ultrasónicas de objetos próximos, reflectadas reducidas.

Por lo tanto, se considera conveniente reducir aún más la excitación de modos armónicos secundarios en el modo de emisión de sensores ultrasónicos, mejorando con ello la capacidad de medición de la proximidad.

Descripción de la invención A este respecto, se proporciona un sensor ultrasónico con una carcasa que presenta una pared lateral circunferencial y una superficie base, es decir a modo de un cuenco o de un capuchón. Sobre la superficie base se encuentra colocado un elemento convertidor para generar oscilaciones ultrasónicas, como por ejemplo un piezoelemento. La pared lateral comprende una sección inferior de la pared lateral en donde la pared lateral, en un plano paralelo con respecto a la superficie base, presenta un perfil esencialmente sin simetría rotacional. Además, la pared lateral comprende una sección superior de la pared lateral, en donde la pared lateral se prolonga hacia un borde superior de la pared lateral en un perfil esencialmente con simetría rotacional.

A través del diseño de las dos secciones de la pared transversal que a través del perfil sin simetría rotacional diferencian en la superficie base una sección inferior de la pared lateral directamente circundante, así como la transición hacia un perfil con simetría rotacional en el borde superior de la pared lateral, en comparación con los sensores ultrasónicos convencionales se reduce considerablemente la excitación indirecta no deseada de modos de oscilación secundarios que se deben por ejemplo a movimientos de vuelco y/o de deformación de las paredes

laterales al excitar un modo de oscilación principal o de trabajo de la superficie base, a través del elemento convertidor.

Las relaciones de la expresión del modo de trabajo con respecto a modos armónicos secundarios perjudiciales, entre otras formas, pueden determinarse a través de mediciones eléctricas ya en sensores de la carcasa que no están amortiguados por un relleno de gomaespuma o de un material similar. Los modos individuales se caracterizan respectivamente por un diagrama de circuito eléctrico equivalente. La expresión de los modos armónicos secundarios puede evaluarse a través de las relaciones de la amortiguación de los modos armónicos secundarios individuales y del modo principal. Las mediciones de comparación con sensores ultrasónicos tradicionales que presentan una carcasa a modo de un cuenco con un perfil de la pared lateral constante a lo largo de la altura de la pared lateral y eventualmente un anillo de estabilización en el lado externo de la pared lateral, muestran un incremento de la amortiguación de modos armónicos secundarios en un factor de 5 a 10. En sensores ultrasónicos amortiguados por un relleno de gomaespuma o similares, y eventualmente, según la utilización, incorporados en otras envolturas que rodean la carcasa durante el funcionamiento, las formas particulares de los modos individuales, así como la amortiguación incrementada de los modos armónicos secundarios en comparación con el modo de trabajo, pueden detectarse mediante interferometría láser. Además, la amortiguación incrementada de los modos armónicos secundarios conduce a una reducción mejorada, de forma directa e identificable, de batimientos perjudiciales en la señal de recepción eléctricamente intensificada del sensor ultrasónico, los cuales compiten con señales ultrasónicas de objetos próximos, reflectadas reducidas, posibilitando con ello una capacidad de medición de proximidad mejorada del sensor ultrasónico acorde a la invención.

De acuerdo con un perfeccionamiento preferente del sensor ultrasónico, la pared lateral, en la sección superior de la pared lateral, se encuentra al menos predominantemente reducida en comparación con la sección inferior de la pared lateral, es decir que un grosor central de la pared, de la pared lateral, es más reducido que en la sección inferior de la pared lateral. De acuerdo con otro perfeccionamiento preferente, la sección superior de la pared lateral se extiende sobre más del 50% de una altura total de la carcasa. Preferentemente, la sección superior de la pared lateral se extiende sobre menos del 80% de la altura total de la carcasa. En esos perfeccionamientos la amortiguación de los modos armónicos secundarios perjudiciales se encuentra incrementada en alto grado.

De acuerdo con un perfeccionamiento preferente, la carcasa presenta un contorno externo esencialmente cilíndrico en la sección inferior y superior de la pared lateral. Un sensor ultrasónico de ese tipo puede montarse de forma particularmente sencilla, ya que la sección inferior y superior de la pared lateral están formadas a través del curso del contorno interno de la carcasa, mientras que el contorno externo puede proporcionarse de forma idéntica por ejemplo en un sensor ultrasónico del tipo convencional. De este modo, las piezas circundantes, por ejemplo de un vehículo, ya no deben ser adaptadas en cuanto a su forma.

De acuerdo con un perfeccionamiento preferente, la pared lateral presenta un engrosamiento externo circunferencial en la sección superior de la pared lateral. Dicho engrosamiento actúa como un anillo de estabilización que contribuye a una mayor rigidez de la carcasa,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sensor ultrasónico (100) con una carcasa (101) con una pared lateral circunferencial (102) y una superficie base (104) , en donde se encuentra colocado un elemento convertidor (106) para generar oscilaciones ultrasónicas, donde la pared lateral (102) presenta:

- una sección inferior lateral (108) , contigua a la superficie base (104) , en donde la pared lateral (102) presenta un perfil esencialmente asimétrico en un plano paralelo con respecto a la superficie base (104) ;

- una sección superior de la pared lateral (114) posicionada de forma contigua a la sección inferior de la pared lateral (108) , en donde la pared lateral (102) se prolonga hacia una borde superior (116) de la pared lateral (102) en un perfil esencialmente con simetría rotacional, referido a un plano paralelo con respecto a la superficie base (104) ;

caracterizado porque la sección superior de la pared lateral (114) que se une a la sección inferior de la pared lateral (108) comprende una sección de transición (110) y una sección del borde (112) , donde en la sección de transición (110) el contorno interno (124) de la carcasa (101) se prolonga gradualmente desde la forma de sección transversal sin simetría rotacional en la sección inferior de la pared lateral (108) en una forma con simetría rotacional en el borde superior (116) , y donde en la sección del borde (112) el contorno interno (124) se extiende perpendicularmente y con simetría rotacional con respecto al eje de simetría (134) del contorno externo (120) de la carcasa (101) .

2. Sensor ultrasónico (100) según la reivindicación 1, donde la pared lateral (102) en la sección superior de la pared lateral (114) se encuentra al menos predominantemente reducida en comparación con la sección inferior de la pared lateral (108) .

3. Sensor ultrasónico (100) según la reivindicación 1 ó 2, donde la sección superior de la pared lateral (114) se extiende sobre más del 50%, y en particular menos del 80%, de una altura total (118) de la carcasa (101) .

4. Sensor ultrasónico (100) según una de las reivindicaciones precedentes, donde la carcasa (101) presenta un contorno externo (120) esencialmente cilíndrico en la sección inferior (108) y superior (114) de la pared lateral.

5. Sensor ultrasónico (100) según una de las reivindicaciones precedentes, donde la pared lateral (102) presenta un engrosamiento externo circunferencial (122) en la sección superior de la pared lateral (114) , en particular en el borde (116) .

6. Sensor ultrasónico (100) según una de las reivindicaciones precedentes, donde la sección superior de la pared lateral (114) , en un plano perpendicular con respecto a la superficie base (104) , en su sección de transición (110) , comprende un curso oblicuo (140, 140) , en particular inclinado aproximadamente en 45°, de un contorno interno

(124) de la carcasa (101) .

7. Sensor ultrasónico (100) según una de las reivindicaciones 1 a 5, donde la sección superior de la pared lateral (114) , en un plano perpendicular con respecto a la superficie base (104) , en su sección de transición (110) , comprende un curso curvado, esencialmente en forma de un cuadrante (602) , de un contorno interno (124) de la carcasa (101) .

8. Sensor ultrasónico (100) según una de las reivindicaciones 1 a 5, donde la sección superior de la pared lateral (114) , en un plano perpendicular con respecto a la superficie base (104) , en su sección de transición (110) , comprende un curso escalonado (700) , de un contorno interno (124) de la carcasa (101) .

9. Asistente de aparcamiento para un vehículo con un dispositivo de control y un sensor ultrasónico (100) según una de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Procedimiento para fabricar un sensor ultrasónico (100) , el cual presenta los siguientes pasos:

- conformación de una carcasa (101) con una pared lateral circunferencial (102) y una superficie base (104) de manera que la pared lateral (102) presenta una sección inferior lateral (108) , posicionada de forma contigua a la superficie base (104) , con un perfil esencialmente sin simetría rotacional en un plano paralelo con respecto a la superficie base y una sección superior de la pared lateral (114) posicionada de forma contigua a la sección inferior de la pared lateral (108) con una sección de transición (110) y una sección del borde (112) , donde en la sección de transición (110) la pared lateral se prolonga hacia un borde superior (116) de la pared lateral (102) en un perfil 8

esencialmente con simetría rotacional; donde en la sección de transición (110) que se une a la sección inferior de la pared lateral (108) el contorno interno (124) de la carcasa (101) se prolonga gradualmente desde la forma de sección transversal sin simetría rotacional, que se presenta en la sección inferior de la pared lateral (108) , en una forma con simetría rotacional en el borde superior (116) , y donde en la sección del borde (112) el contorno interno (124) se extiende perpendicularmente y con simetría rotacional con respecto al eje de simetría (134) del contorno externo (120) de la carcasa (101) .

- colocación de un elemento convertidor (106) para generar oscilaciones ultrasónicas en la superficie base (104) .


 

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