DE102013214294A1

DE102013214294A1 - Membrane for an acoustic sensor

Info

Publication number: DE102013214294A1
Application number: DE102013214294.3A
Authority: DE
Inventors: Bahare Nazer; Eva-Maria Neugebauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: DE102013214294B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membran (26) für einen akustischen Sensor (12, 14) umfassend ein Substrat (34) mit einer Beschichtung (36), die zumindest eine erste und eine zweite Schicht (38, 40) aufweist, wobei die erste Schicht (38) eine anorganische Beschichtung und die zweite Schicht (40) eine organische Beschichtung umfasst. Die Erfindung betrifft zudem einen Ultraschallsensor (12, 14) und ein Verfahren zur Herstellung der Membran (26).The invention relates to a membrane (26) for an acoustic sensor (12, 14) comprising a substrate (34) having a coating (36) which has at least a first and a second layer (38, 40), wherein the first layer ( 38) comprises an inorganic coating and the second layer (40) comprises an organic coating. The invention also relates to an ultrasonic sensor (12, 14) and a method for producing the membrane (26).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht für Membranen für einen akustischen Sensor, die eine Zinklamellenbeschichtung auf einem Substrat umfasst. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Schutzschicht auf Membranen, einen akustischen Sensor mit einer derartig beschichteten Membran sowie ein Fahrzeugbauteil, in dem ein derartiger Sensor verbaut ist.The invention relates to a protective layer for membranes for an acoustic sensor comprising a zinc flake coating on a substrate. In addition, the invention relates to a method for producing such a protective layer on membranes, an acoustic sensor with such a coated membrane and a vehicle component, in which such a sensor is installed.

Im Automobilbau werden unterschiedliche Komponenten durch die Witterung und andere Umwelteinflüsse stark beeinträchtigt. Dies kann von Schäden an einzelnen Bauteilen bis hin zu deren Funktionsunfähigkeit führen. Daher werden insbesondere außen am Fahrzeug verbaute Teile mit einer Beschichtung versehen, die als Korrosionsschutz dienen soll. Derartige Beschichtungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise beschreibt EP 0 525 870 A1 eine Zinklamellenbeschichtung aus Epoxidharz, Härter, Zinklamellen und Zinkpulver.In the automotive industry, different components are severely affected by the weather and other environmental influences. This can lead to damage to individual components or their inability to function. Therefore, in particular built on the outside of the vehicle parts are provided with a coating that is to serve as corrosion protection. Such coatings are well known. For example, describes EP 0 525 870 A1 a zinc flake coating of epoxy resin, hardener, zinc flakes and zinc powder.

In DE 10 2007 057 195 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht auf metallischen Bauelementen, insbesondere Stahlbauteilen am Fahrzeug, beschrieben. Dabei wird die Beschichtung mittels eines Tauch-Zieh-Verfahrens, eines Schleuder-Tauch-Verfahrens oder eines Sprühverfahrens bei Unterdruck aufgebracht.In DE 10 2007 057 195 A1 is a method for producing a corrosion protection layer on metallic components, in particular steel components on the vehicle described. The coating is applied by means of a dip-draw process, a spin-dip process or a spray process at reduced pressure.

Derartige Beschichtungen eignen sich jedoch nur bedingt für Sensoren, da sie die Sensoreigenschaften beeinflussen können. Aus DE 10 2007 020 655 A1 ist eine Beschichtung bekannt, die im Bereich der Sensoren als Antihaft-Beschichtung bzw. Easy-to-clean-Beschichtung eingesetzt werden kann. Die Beschichtung erlaubt es, den gesamten Sensor zu beschichten, ohne die Sensoreigenschaften wesentlich zu beeinträchtigen. Insbesondere bei Ultraschallsensoren, die etwa im Rahmen von Parkpilotsystemen im Stoßfänger des Fahrzeuges angebracht sind, spielt die Beschichtung eine wichtige Rolle. So soll zum einen die Membran des Ultraschallsensors vor Umweltbelastungen geschützt werden und zum anderen soll sich die Oberfläche der Membran optisch an den Stoßfänger anpassen. Letztlich spielen neben der Wirkung als Schutzschicht auch andere funktionelle Eigenschaften des Ultraschallsensors eine Rolle, da die Membran als schwingendes Element nicht mit einer zu steifen Beschichtung versehen werden darf.However, coatings of this type are only of limited suitability for sensors since they can influence the sensor properties. Out DE 10 2007 020 655 A1 is a coating known that can be used in the field of sensors as non-stick coating or easy-to-clean coating. The coating allows the entire sensor to be coated without significantly affecting the sensor properties. Particularly in the case of ultrasound sensors, which are installed in the bumper of the vehicle, for example as part of parking pilots, the coating plays an important role. Thus, on the one hand, the membrane of the ultrasonic sensor should be protected from environmental pollution and, on the other hand, the surface of the membrane should optically adapt to the bumper. Ultimately, in addition to the effect as a protective layer, other functional properties of the ultrasonic sensor also play a role, since the membrane as a vibrating element must not be provided with a coating which is too stiff.

Die Membran des Ultraschallsensors bestimmt dessen Funktionalität und Optik maßgeblich. Die Anforderungen an Beschichtungen der Membran sind somit entsprechend hoch. Daher besteht ein anhaltendes Interesse daran, die Beschichtung der Membran in Ultraschallsensoren im Hinblick auf die optischen und funktionellen Eigenschaften möglichst optimal abzustimmen und zu verbessern. The membrane of the ultrasonic sensor determines its functionality and optics significantly. The requirements for coatings of the membrane are therefore correspondingly high. Therefore, there is a continuing interest in optimally tuning and improving the coating of the membrane in ultrasonic sensors with regard to the optical and functional properties.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Membran für einen akustischen Sensor vorgeschlagen, die ein Substrat mit einer Beschichtung umfasst. Dabei weist die Beschichtung zumindest eine erste und eine zweite Schicht auf, wobei die erste Schicht eine anorganische Beschichtung und die zweite Schicht eine organische Beschichtung umfasst.According to the invention, a membrane for an acoustic sensor is proposed which comprises a substrate with a coating. In this case, the coating has at least a first and a second layer, wherein the first layer comprises an inorganic coating and the second layer comprises an organic coating.

Die anorganische Beschichtung enthält lamellares stabilisiertes Zinkpulver mit einem Anteil von 15 bis 40 Gew.%, Aluminiumteilchen und einem reaktiven organischen mineralisierten Harz, welcher mit dem Grundmetall reagiert und eine ungiftige Schicht auf Zink-Aluminium-Basis bildet. Die Dichte dieser anorganischen Beschichtung beträgt 1,6 bis 1,7 g/cm³. Die Beschichtung enthält verarbeitungsfertige Lösungsmittel mit niedrigem Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen wie zum Beispiel Polybutyltitanat mit 10 bis 30 Gew.% und Butyltitanat mit 10 bis 30 Gew.%. Die Beschichtung enthält kein Chrom und keine Schwermetalle.The inorganic coating contains lamellar stabilized zinc powder in a proportion of 15 to 40% by weight, aluminum particles and a reactive organic mineralized resin which reacts with the parent metal to form a non-toxic zinc-aluminum-based layer. The density of this inorganic coating is 1.6 to 1.7 g / cm ³ . The coating contains ready-to-use solvents having a low content of volatile organic compounds such as polybutyl titanate at 10 to 30% by weight and butyl titanate at 10 to 30% by weight. The coating contains no chromium and no heavy metals.

Die organische Beschichtung enthält beispielsweise bis zu 30 bis 60 Gew.% 2 Methoxy-1-methylethylacetat und 5 bis 10 Gew.% Kaolin. Ihre Dichte beträgt 1,0 bis 1,2 g/cm³. The organic coating contains, for example, up to 30 to 60% by weight of 2-methoxy-1-methylethyl acetate and 5 to 10% by weight of kaolin. Their density is 1.0 to 1.2 g / cm ³ .

Das Substrat der Membran kann aus einem Metall, einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff, etwa einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, gefertigt sein. Bevorzugt ist das Substrat aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gefertigt. Für das Substrat eignen sich zum Beispiel Aluminiumlegierungen auf der Basis von Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Silizium (Si) und/oder Zink (Zn). Beispiele solcher Legierungen sind AlMn, AlMg und AlMgMn, AlCuMg, AlCuSiMn, AlMgSi, AlZnMg und AlZnMgCu. Bevorzugt ist das Substrat aus Aluminium oder AlMgSi1 gefertigt. Weiterhin kann das Substrat eine Dicke von 0,63 bis 0,73 mm aufweisen. The substrate of the membrane may be made of a metal, a ceramic or a composite material, such as a fiber-plastic composite material. The substrate is preferably made of a metal, in particular aluminum or an aluminum alloy. Aluminum alloys based on magnesium (Mg), manganese (Mn), copper (Cu), silicon (Si) and / or zinc (Zn) are suitable for the substrate, for example. Examples of such alloys are AlMn, AlMg and AlMgMn, AlCuMg, AlCuSiMn, AlMgSi, AlZnMg and AlZnMgCu. Preferably, the substrate is made of aluminum or AlMgSi1. Furthermore, the substrate may have a thickness of 0.63 to 0.73 mm.

Die anorganische Beschichtung kann eine zinkhaltige Beschichtung umfassen. So kann die anorganische Beschichtung als Zinklamellenbeschichtung ausgeführt sein, die Zink- und/oder Aluminiumlamellen umfasst. Vorzugsweise weist die anorganische Beschichtung einen anorganischen Stoffanteil von mindestens 85 Gew.-% auf. Die Zusammensetzung der anorganischen Beschichtung kann ein Verhältnis von Zink zu Aluminium von 1:3 und ein Verhältnis von Pulver zu Lamellen zwischen 3:17 und 2:3 aufweisen und ein Bindemittel auf Basis von Polybutyltitanat enthalten.The inorganic coating may comprise a zinc-containing coating. Thus, the inorganic coating may be embodied as a zinc flake coating comprising zinc and / or aluminum fins. Preferably, the inorganic coating has an inorganic content of at least 85% by weight. The composition of the inorganic coating may have a ratio of zinc to aluminum of 1: 3 and a powder to fin ratio of between 3:17 and 2: 3, and contain a binder based on polybutyl titanate.

Die organische Beschichtung kann Epoxidharz, wie Bisphenol-A-diglycidylether (BADGE), Bisphenol-F-diglycidylether (BADGE), Bisphenol A (BPA) oder Novolacglycidylether (NOGE), Polyester, Polyacrylat, Polyurethan, Silikat oder Mischungen hieraus enthalten. Weiterhin kann in der organischen Schicht ein Schmiermittel enthalten sein. The organic coating may include epoxy resin such as bisphenol A diglycidyl ether (BADGE), bisphenol F diglycidyl ether (BADGE), bisphenol A (BPA) or novolac glycidyl ether (NOGE), polyester, polyacrylate, polyurethane, silicate, or mixtures thereof. Furthermore, a lubricant may be contained in the organic layer.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat eine erste Schicht auf, auf die eine zweite Schicht folgt. Zusätzlich kann die Beschichtung eine dritte Schicht sowie weitere Schichten aufweisen, die einen Lack umfasst. In der Schichtenabfolge bildet die dritte Schicht vorzugsweise die letzte Schicht und folgt damit auf die zweite Schicht.In a further embodiment, the substrate has a first layer, followed by a second layer. In addition, the coating may comprise a third layer and further layers comprising a lacquer. In the layer sequence, the third layer preferably forms the last layer and thus follows the second layer.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Dicke der ersten, zweiten und gegebenenfalls dritten Schicht insgesamt kleiner als 130 µm, bevorzugt kleiner als 120 µm und besonders bevorzugt kleiner als 30 µm. Dabei kann die erste Schicht zwischen 7 und 15 µm dick sein. Die zweite Schicht kann im trockenen Zustand zwischen 10 und 15 µm dick sein. In einer weiteren Ausführungsform weist die Membran eine Resonanzfrequenz im Bereich von 50 bis 60 kHz auf. In a further embodiment, the thickness of the first, second and optionally third layer is in total less than 130 μm, preferably less than 120 μm and particularly preferably less than 30 μm. The first layer may be between 7 and 15 μm thick. The second layer may be between 10 and 15 μm thick in the dry state. In another embodiment, the membrane has a resonant frequency in the range of 50 to 60 kHz.

Zudem wird ein akustischer Sensor, insbesondere ein Ultraschallsensor, mit vorstehend beschriebener Membran vorgeschlagen. Dabei umfasst der akustische Sensor einen Membrantopf, auf dem die Membran angeordnet ist. Die Membran ist auf dem Membrantopf so angeordnet, dass die beschichtete Seite der Membran zu der Umgebung ausgerichtet ist, aus der Schallwellen empfangen und/oder in die Schallwellen ausgesendet werden können.In addition, an acoustic sensor, in particular an ultrasonic sensor, proposed with the membrane described above. In this case, the acoustic sensor comprises a diaphragm pot, on which the membrane is arranged. The membrane is placed on the diaphragm cup so that the coated side of the diaphragm is aligned with the environment from which sound waves can be received and / or emitted into the sound waves.

Das heißt, die beschichtete Seite der Membran weist zur Empfangs- oder Sendeseite des akustischen Sensors. Auf der gegenüberliegenden Seite weist die Membran einen Piezoaktor auf, der Schwingungen der Membran detektiert oder initiiert.That is, the coated side of the membrane faces the receiving or transmitting side of the acoustic sensor. On the opposite side, the membrane has a piezoactuator, which detects or initiates vibrations of the membrane.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen der vorstehend beschriebenen Membran vorgeschlagen, das folgende Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Substrats, einer organischen Beschichtungsmasse und einer anorganischen Beschichtungsmasse;
(b) Aufbringen einer anorganischen Beschichtungsmasse zum Ausbilden einer ersten Schicht; und
(c) Aufbringen einer organischen Beschichtungsmasse zum Ausbilden einer zweiten Schicht.

Furthermore, a method for producing the membrane described above is proposed, comprising the following steps:

(a) providing a substrate, an organic coating and an inorganic coating;
(b) applying an inorganic coating composition to form a first layer; and
(c) applying an organic coating material to form a second layer.

In einer Variante des Verfahrens wird die anorganische Beschichtung in einem Spritzverfahren oder Tauch-Schleuderverfahren aufgebracht. Beim Tauch-Schleuderverfahren kann die Membran in einer Lösung mit der anorganischen Beschichtung beschichtet werden. Beim Spritzverfahren kann die Membran mit der anorganischen Beschichtung besprüht werden. Nach einer entsprechenden Trocknung der Beschichtung folgt ein Einbrennen. Die Einbrenntemperatur kann dabei unterhalb 250 °C, insbesondere zwischen 200 und 220°C, liegen. In einer weiteren Variante des Verfahrens wird die organische Beschichtung in einem Spritzverfahren oder Tauch-Schleuderverfahren aufgebracht.In a variant of the method, the inorganic coating is applied in a spraying or dip-spin process. In the dip-spin process, the membrane can be coated in a solution with the inorganic coating. In the spraying process, the membrane can be sprayed with the inorganic coating. After a corresponding drying of the coating is followed by baking. The stoving temperature may be below 250 ° C, in particular between 200 and 220 ° C. In a further variant of the method, the organic coating is applied in a spraying or dip-spin process.

Zur Herstellung des Ultraschallsensors kann die mit vorstehendem Verfahren hergestellte Membran in einem weiteren Schritt auf einem Membrantopf angeordnet werden.To produce the ultrasonic sensor, the membrane produced by the above method can be arranged in a further step on a diaphragm pot.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorgeschlagene Beschichtung für eine Membran mit einer ersten anorganischen und einer zweiten organischen Schicht ermöglicht es, bei mit geringer Schichtdicke eine gute Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse zu erreichen, ohne die Empfangs- und Sendeeigenschaften des akustischen Sensors einzuschränken. Die vorgeschlagene Beschichtung verbessert damit sowohl die mechanischen als auch funktionellen Eigenschaften des akustischen Sensors. The proposed coating for a membrane with a first inorganic and a second organic layer makes it possible, with a small layer thickness, to achieve a good resistance to environmental influences without restricting the reception and transmission properties of the acoustic sensor. The proposed coating thus improves both the mechanical and functional properties of the acoustic sensor.

So weist die Beschichtung im Vergleich zu bekannten Beschichtungen für Sensoren eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln, Bremsflüssigkeiten und anderen im Fahrzeug zum Einsatz kommenden Chemikalien auf. Auch die Anforderungen hinsichtlich Abriebfestigkeit, Umweltfreundlichkeit und Steinschlagbeständigkeit bei akustischen Sensoren in Fahrzeugen sind erfüllt. Durch die Kombination der anorganischen mit der organischen Beschichtung werden weiterhin der Opferschutz und die Korrosionsfestigkeit erhöht, wobei die mechanischen Eigenschaften des Substrates vollständig erhalten bleiben. Die organische Beschichtung erhöht die Duktilität der Beschichtung, so dass die Beständigkeit gegenüber Steinschlag verbessert wird. Ferner ist durch die organische Beschichtung ein höherer UV-Schutz gegeben. Thus, the coating has improved resistance to solvents, brake fluids and other chemicals used in the vehicle compared to known sensor coatings. The requirements in terms of abrasion resistance, environmental friendliness and stone chip resistance in acoustic sensors in vehicles are also met. The combination of the inorganic and the organic coating further increases the sacrificial protection and the corrosion resistance, while the mechanical properties of the substrate are completely retained. The organic coating increases the ductility of the coating so that the resistance to stone impact is improved. Furthermore, the organic coating gives higher UV protection.

Zusätzlich ergibt sich durch die transparente Beschichtung der Membran optisch ein guter Eindruck. Gleichzeitig ist die Beschichtung aber überlackierfähig und kann einfach an die optischen Gegebenheiten am Fahrzeug angepasst werden.In addition, the transparent coating of the membrane provides a good visual impression. At the same time, the coating can be overcoated and easily adapted to the optical conditions on the vehicle.

Die anorganische Beschichtung besitzt Vorteile gegenüber einer für die Beschichtung von Membrantöpfen von Parksensoren eingesetzten kathodischen Tauchlackierung, welche mittels eines elektrophoresischen Prozesses erfolgt. Dabei werden die Pigmente und die Dispersionsmittel mittels Elektrophorese auf ein leitfähiges Substrat aufgebracht. Die maximale Schichtdicke beträgt 15 bis 30 µm. Eine kathodische Tauchlackierung ist nur begrenzt auf bis zu 400 h korrosions- und witterungsbeständig und nicht UV-beständig. Folglich ist eine kathodische Tauchlackierung nicht als außen liegende Schutzschicht für Membranoberflächen, sondern nur als Grundierung einsetzbar. Hingegen bietet die erfindungsmäßige anorganische Beschichtung sowohl die Funktion einer Grundierung als auch die Funktion einer außen liegenden Schutzschicht und erfüllt damit die Anforderungen der Automobilindustrie.The inorganic coating has advantages over a cathodic dip coating used for the coating of membrane pots of parking sensors, which takes place by means of an electrophoresis process. The pigments and the dispersants are applied by electrophoresis on a conductive substrate. The maximum layer thickness is 15 to 30 μm. A Cathodic dip coating is only limited to up to 400 hours corrosion and weather resistant and not UV-resistant. Consequently, a cathodic dip coating is not applicable as an outer protective layer for membrane surfaces, but only as a primer. On the other hand, the inorganic coating according to the invention offers both the function of a primer and the function of an outer protective layer and thus meets the requirements of the automotive industry.

Durch die Verwendung einer organischen Beschichtung mit Schmiermittel kann eine Beschichtung geschaffen werden, die wie eine Antihaft-Beschichtung wirkt. Das heißt, es setzt sich kein Schmutz fest oder Schmutz löst sich leicht ab. Dadurch werden funktionelle Einschränkungen am akustischen Sensor aufgrund von Ablagerungen auf der Membran vermieden.By using an organic coating with lubricant, a coating can be created that acts like a non-stick coating. That is, it sets no dirt or dirt dissolves easily. This avoids functional limitations on the acoustic sensor due to deposits on the membrane.

Weiterhin eignet sich die Beschichtung für unterschiedliche Substrate, was die Kompatibilität mit unterschiedlichen Sensorsystemen, beispielsweise Sensoren mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen, erhöht. Aufgrund der niedrigen Schichtdicke und des lamellaren Aufbaus der Schicht ist kein negativer Einfluss auf den Frequenzempfang zu erwarten.Furthermore, the coating is suitable for different substrates, which increases the compatibility with different sensor systems, for example sensors with different resonance frequencies. Due to the low layer thickness and the lamellar structure of the layer, no negative influence on the frequency reception is to be expected.

Ferner wird durch das erfindungsmäßige Verfahren eine gleichmäßige Schichtdicke erreicht und es werden gesundheitsschädliche Lösungsmittel gemäß den Richtlinien 2000/53/CE ELV, 2002/95/CE RoHS, 2006/122/CE PFOS und CE 197/2006 REACH in nur geringen Konzentrationen eingesetzt.Furthermore, a uniform layer thickness is achieved by the method according to the invention and harmful solvents according to the Directives 2000/53 / CE ELV, 2002/95 / CE RoHS, 2006/122 / CE PFOS and CE 197/2006 REACH used in only low concentrations.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und in der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the following drawings and explained in more detail in the accompanying description.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch eine Draufsicht eines Fahrzeuges mit Ultraschallsensoren; 1 schematically a plan view of a vehicle with ultrasonic sensors;

2 einen Ausschnitt einer Stoßstange 20, 22 mit einem Ultraschallsensor 12, 14; 2 a section of a bumper 20 . 22 with an ultrasonic sensor 12 . 14 ;

3 einen Längsschnitt eines Ultraschallsensors mit Membrantopf und Membran; 3 a longitudinal section of an ultrasonic sensor with diaphragm pot and membrane;

4 eine Schnittansicht einer beispielhaften Membran für einen Ultraschallsensor; 4 a sectional view of an exemplary membrane for an ultrasonic sensor;

5 eine Schnittansicht einer weiteren beispielhaften Membran für einen Ultraschallsensor; und 5 a sectional view of another exemplary membrane for an ultrasonic sensor; and

6 einen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer Membran für Ultraschallsensoren in Form eines Flussdiagramms. 6 a flow of a method for producing a membrane for ultrasonic sensors in the form of a flow chart.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein Fahrzeug 10 mit Ultraschallsensoren 12, 14. 1 schematically shows a plan view of a vehicle 10 with ultrasonic sensors 12 . 14 ,

Am Fahrzeug 10 werden Ultraschallsensoren 12, 14 eingesetzt, um Abstände zu Objekten 16 in der Umgebung des Fahrzeuges 10 zu bestimmen. Insbesondere in Fahrassistenzsystemen 18, wie Parkpiloten, werden die Daten der Ultraschallsensoren 12, 14 weiterverarbeitet, um den Fahrer etwa beim Einparken in eine Parklücke zu unterstützen.At the vehicle 10 become ultrasonic sensors 12 . 14 used to distances to objects 16 in the environment of the vehicle 10 to determine. Especially in driver assistance systems 18 , like park pilots, are the data of the ultrasonic sensors 12 . 14 further processed to assist the driver when parking in a parking space.

In der Ausführungsform der 1 befinden sich jeweils vier Ultraschallsensoren 12, 14 vorne und hinten am Fahrzeug 10. Dazu sind die Ultraschallsensoren 12, 14 an der Frontstoßstange 20 und der Rückstoßstange 22 angeordnet. Hierbei besteht das Bestreben, die Ultraschallsensoren 12, 14 möglichst unsichtbar in der Stoßstange 20, 22 vorzusehen.In the embodiment of the 1 There are four ultrasonic sensors each 12 . 14 front and rear of the vehicle 10 , These are the ultrasonic sensors 12 . 14 at the front bumper 20 and the recoil bar 22 arranged. Here, there is a desire, the ultrasonic sensors 12 . 14 as invisible as possible in the bumper 20 . 22 provided.

2 zeigt einen Ausschnitt einer Stoßstange 20, 22 mit einem Ultraschallsensor 12, 14. 2 shows a section of a bumper 20 . 22 with an ultrasonic sensor 12 . 14 ,

Dabei ist der Ultraschallsensor 12, 14 in einer Öffnung 24 im Stoßfänger 20, 22 angeordnet. Um den Ultraschallsensor 12, 14 möglichst unsichtbar zu machen, schließt die Membran 26 des Ultraschallsensors 12, 14 bündig mit der Stoßstange 20, 22 ab. Zusätzlich ist auf der Membran 26 des Ultraschallsensors 12, 14 eine Beschichtung vorgesehen, die die Membran vor Umwelteinflüssen schützt und die Membran 26 an die Optik der Stoßstange 20, 22 angleicht. Die Membran 12 ist bündig mit der Vorderkante des Trägerelements 14 ausgerichtet, um eine möglichst ebene und optisch einwandfreie Fläche zu bilden.Here is the ultrasonic sensor 12 . 14 in an opening 24 in the bumper 20 . 22 arranged. To the ultrasonic sensor 12 . 14 as invisible as possible, closes the membrane 26 of the ultrasonic sensor 12 . 14 flush with the bumper 20 . 22 from. In addition, on the membrane 26 of the ultrasonic sensor 12 . 14 a coating is provided which protects the membrane from environmental influences and the membrane 26 to the look of the bumper 20 . 22 equalizes. The membrane 12 is flush with the front edge of the support element 14 aligned to form a flat and visually perfect surface.

3 zeigt einen Längsschnitt des Ultraschallsensors 12, 14 mit einem Membrantopf 28 und einer Membran 26. 3 shows a longitudinal section of the ultrasonic sensor 12 . 14 with a diaphragm pot 28 and a membrane 26 ,

Die Membran 26 ist am offenen Ende des einseitig geschlossenen Membrantopfes 28 angeordnet. Die Membran 26 weist ein Substrat 34 und eine Beschichtung 36 auf. Im schwingfähigen Bereich 27 umfasst die Membran 26 einen Piezoaktor 30, der Schwingungen der Membran 26 in elektrische Spannungen transformiert. Der Membrantopf 28 weist weiterhin eine stufenförmige Innenkontur 32 auf, die das Sendespektrum der Ultraschallwandlers 12, 14 beeinflusst.The membrane 26 is at the open end of the one-sided closed diaphragm pot 28 arranged. The membrane 26 has a substrate 34 and a coating 36 on. In the swingable area 27 includes the membrane 26 a piezoelectric actuator 30 , the vibrations of the membrane 26 transformed into electrical voltages. The diaphragm pot 28 also has a step-shaped inner contour 32 on, which is the transmission spectrum of the ultrasonic transducer 12 . 14 affected.

Der Membrantopf 28 ist aus einem Metall oder Kunststoff gefertigt. Das Substrat 34 ist beispielsweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, der beispielsweise mittels Glasfasern, Kohlenstoffasern, Aramidfasern oder Metallfasern verstärkt sein kann, oder aus einem Metall, wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gefertigt. Mit der Materialwahl für das Substrat 34 und der Wahl der Beschichtung 36 wird unter anderem die Steifigkeit der Membran 26 und damit die Resonanzfrequenz beeinflusst. So resultiert eine um einige Potenzen höhere Steifigkeit der Membran 26 in einer höheren Resonanzfrequenz des akustischen Sensors. Die Resonanzfrequenz von Ultraschallsensoren 12, 14 für den Einsatz in Fahrzeugen kann zwischen 50 und 60 kHz, beispielsweise bei 56,7 kHz mit einer Bandbreite von 0,8 kHz liegen.The diaphragm pot 28 is made of a metal or plastic. The substrate 34 is for example made of a fiber-plastic Composite material, which may be reinforced by means of glass fibers, carbon fibers, aramid fibers or metal fibers, for example, or made of a metal such as aluminum or an aluminum alloy. With the choice of material for the substrate 34 and the choice of coating 36 Among other things, the stiffness of the membrane 26 and thus affects the resonant frequency. This results in a stiffness of the membrane which is higher by a few powers 26 in a higher resonant frequency of the acoustic sensor. The resonant frequency of ultrasonic sensors 12 . 14 for use in vehicles may be between 50 and 60 kHz, for example at 56.7 kHz with a bandwidth of 0.8 kHz.

4 zeigt eine Schnittansicht der Membran 26 für einen Ultraschallsensor 12, 14. 4 shows a sectional view of the membrane 26 for an ultrasonic sensor 12 . 14 ,

Die Membran 26 ist aus einem Substrat 34 gebildet, auf dem eine Beschichtung 36 aufgebracht ist. Die Beschichtung umfasst zwei Schichten 38, 40, wobei die erste Schicht 38 als anorganische Beschichtung und die zweite Schicht 40 als organische Beschichtung ausgeführt sind. Dabei folgen auf das Substrat 34 die erste Schicht 38 und hierauf die zweite Schicht 40. Im verbauten Zustand bildet die zweite Schicht 40 somit die äußerste Schicht des Ultraschallsensors 12, 14.The membrane 26 is from a substrate 34 formed on which a coating 36 is applied. The coating comprises two layers 38 . 40 , wherein the first layer 38 as an inorganic coating and the second layer 40 are designed as organic coating. Thereby follow on the substrate 34 the first layer 38 and then the second layer 40 , When installed, the second layer forms 40 thus the outermost layer of the ultrasonic sensor 12 . 14 ,

5 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren beispielhaften Membran 26 für Ultraschallsensoren 12, 14. 5 shows a sectional view of another exemplary membrane 26 for ultrasonic sensors 12 . 14 ,

Die Ausführungsform der 5 entspricht im Wesentlichen der aus 4. Im Unterschied zu 4 weist die Beschichtung 36 eine zusätzliche dritte Schicht 42 auf. Die dritte Schicht ist als Lackschicht ausgebildet und bildet die äußerste Schicht der Membran 26. Die dritte Schicht 42 bestimmt somit die optische Wirkung des Ultraschallsensors 12, 14 in der Stoßstange 20, 22. Um den Ultraschallsensor 12, 14 möglichst unsichtbar zu machen, entspricht der Lack der dritten Schicht 42 dem der Stoßstange 20, 22.The embodiment of the 5 is essentially the same as 4 , In contrast to 4 shows the coating 36 an additional third layer 42 on. The third layer is formed as a lacquer layer and forms the outermost layer of the membrane 26 , The third layer 42 thus determines the optical effect of the ultrasonic sensor 12 . 14 in the bumper 20 . 22 , To the ultrasonic sensor 12 . 14 as invisible as possible, corresponds to the paint of the third layer 42 that of the bumper 20 . 22 ,

6 zeigt einen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung der Membran 26 für Ultraschallsensoren 12, 14 in Form eines Flussdiagramms. 6 shows a sequence of a method for producing the membrane 26 for ultrasonic sensors 12 . 14 in the form of a flow chart.

In Schritt 44 wird ein Substrat 34, eine anorganische Beschichtungsmasse und eine organische Beschichtungsmasse bereitgestellt. Dabei ist das Substrat aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gefertigt. Die anorganische Beschichtung umfasst eine zinkhaltige Beschichtungsmasse für eine Zinklamellenbeschichtung. Die organische Beschichtungsmasse umfasst ein Epoxidharz, wie Bisphenol-A-diglycidylether (BADGE), Bisphenol-F-diglycidylether (BADGE), Bisphenol A (BPA) oder Novolac glycidylether (NOGE). Weiterhin kann in der organischen Schicht ein Schmiermittel, enthalten sein.In step 44 becomes a substrate 34 , an inorganic coating composition and an organic coating composition. In this case, the substrate is made of a metal, in particular aluminum or an aluminum alloy. The inorganic coating comprises a zinc-containing coating composition for a zinc flake coating. The organic coating composition comprises an epoxy resin such as bisphenol A diglycidyl ether (BADGE), bisphenol F diglycidyl ether (BADGE), bisphenol A (BPA) or novolac glycidyl ether (NOGE). Furthermore, a lubricant may be contained in the organic layer.

In Schritt 46 wird die anorganische Beschichtung durch Aufbringen der anorganischen Beschichtungsmasse ausgebildet. Dies kann in einem Spritzverfahren oder Tauch-Schleuderverfahren erfolgen. Beim Tauch-Schleuderverfahren wird die Membran in der anorganischen Beschichtungsmasse getränkt. Beim Spritzverfahren wird die Membran mit der anorganischen Beschichtungsmasse besprüht. Nach Trocknung der Beschichtung folgt das Einbrennen mit Einbrenntemperaturen unterhalb 250 °C.In step 46 For example, the inorganic coating is formed by applying the inorganic coating composition. This can be done in a spray process or dip-spin process. In the dip-spin process, the membrane is soaked in the inorganic coating composition. In the spraying process, the membrane is sprayed with the inorganic coating composition. After drying the coating, the baking follows with baking temperatures below 250 ° C.

In Schritt 48 wird die organische Beschichtung durch Aufbringen der organischen Beschichtungsmasse in einem Spritzverfahren oder Tauch-Schleuderverfahren ausgebildet. Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr sind innerhalb der durch die anhängenden Ansprüche angegebenen Bereiche eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. In step 48 For example, the organic coating is formed by applying the organic coating composition in a spraying or dip-spinning process. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope of the appended claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0525870 A1 [0002]
DE 102007057195 A1 [0003]
DE 102007020655 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Directives 2000/53 / CE ELV, 2002/95 / CE RoHS, 2006/122 / CE PFOS and CE 197/2006 REACH [0025]

Claims

Membrane ( 26 ) for an acoustic sensor ( 12 . 14 ) comprising a substrate ( 34 ) with a coating ( 36 ) comprising at least a first and a second layer ( 38 . 40 ), wherein the first layer ( 38 ) an inorganic coating and the second layer ( 40 ) comprises an organic coating.

A membrane according to claim 1, wherein the organic coating contains epoxy resin, polyester, polyacrylate, polyurethane, silicate or mixtures thereof.

A membrane according to claim 1 or 2, wherein the organic coating contains a lubricant.

Membrane according to one of claims 1 to 3, wherein the inorganic coating is designed as a zinc flake coating.

A membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the inorganic coating has an inorganic content of at least 85% by weight.

Membrane according to one of claims 1 to 5, wherein on the substrate ( 34 ) on the first layer ( 38 ) the second layer ( 40 ) follows.

A membrane according to any one of claims 1 to 6, wherein the coating comprises a third layer ( 42 ) having.

A membrane according to claim 7, wherein the third layer ( 42 ) comprises a varnish.

Membrane according to one of claims 1 to 8, wherein the thickness of the first, second and optionally third layer ( 38 . 40 . 42 ) is smaller than 130 μm.

Membrane according to one of claims 1 to 9, wherein the membrane ( 26 ) has a resonant frequency in the range of 50 to 60 kHz.

Ultrasonic sensor ( 12 . 14 ) with a membrane ( 26 ) according to one of claims 1 to 10.

Method for producing the membrane ( 26 ) according to any one of claims 1 to 10, comprising the following steps: (a) providing ( 44 ) of a substrate ( 34 ), an inorganic coating composition and an organic coating composition; (b) application ( 46 ) an inorganic coating composition for forming a first layer ( 38 ); and (c) application ( 48 ) an organic coating composition for forming a second layer ( 40 ).

A method according to claim 12, characterized in that the inorganic coating composition is applied by spraying or dip-spin coating.