DE3617039C2 - Vorrichtung zur Verhinderung der direkten Übertragung von Nebenwellen bei einer Ultraschallsender- und -empfängereinrichtung an Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung der direkten Übertragung von Nebenwellen bei einer Ultraschall­ sender- und -empfängereinrichtung für ein Fahrzeug zum Erfassen der Fahrzeughöhe in bezug auf die Straßenober­ fläche, bei der eine von dem Sender ausgesendete Ultraschall­ welle nach Reflexion an der Straßenoberfläche von einem Ultraschallempfänger empfangen wird und bei der Mittel zum Dämpfen unerwünschter Nebenwellen vorgesehen sind.

Die direkte Übertragung von Nebenwellen von dem Ultraschallsender zum Ultraschallempfänger muß vermieden werden, da sich diese unerwünschten Nebenwellen dem reflektierten Wellensignal überlagern und ein fehlerhaftes Signal in dem Empfänger er­ zeugen.

Wie bereits in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 116959/1975 beschrieben worden ist, sind verschiedene Typen von Ultraschallwellensensoren entwickelt worden, die zum Abtasten und Erfassen eines Abstandes zu einem Gegenstand und Feststellen, ob ein Gegenstand vorhanden oder nicht vorhanden ist, mittels einer reflektierten Welle von dem Ultraschallwellensensor verwendet werden. Es sind weiterhin verschiedene Typen von Ultraschallwel­ lensensoren entwickelt worden, die an einem Fahrzeug in­ stalliert werden. Insbesondere sind als Sensoren, die außerhalb des Fahrzeugs angebracht werden, z. B. ein Fahrzeug-Rückfahrsensor, ein sogenannter akustischer Rückfahrsensor ("back-soner"), der zum Erfassen eines Hindernisses, das sich hinter dem Fahrzeug befindet, ver­ wendet wird, und ein Ultraschall-Straßenoberflächensensor entwickelt worden, wobei der letztere bei einer sogenann­ ten Ultraschall-Aufhängung eingebaut wird, die zum Messen der Veränderung der Fahrzeughöhe entsprechend dem Straßen­ oberflächenzustand, insbesondere bei schlechten Straßen­ oberflächen, während des Fahrens des Fahrzeugs entwickelt worden ist, und der die Dämpfungskraft des Stoßdämpfers auf die am besten geeignete Form regelt, um dadurch ein bequemes Gefühl beim Fahren hervorzurufen und die Stabi­ lität beim Fahren des Fahrzeugs zu verbessern.

Fig. 5 zeigt eine seitliche Aufrißansicht eines derarti­ gen bereits vorgeschlagenen Ultraschallwellensensors.

In Fig. 5 bezeichnet 1 einen Sender, der eine Ultraschall­ welle abgibt, und 2 bezeichnet einen Empfänger, der die Ultraschallwelle von dem Sender 1 empfängt. 3 bezeichnet einen Isolator, der aus aufgeschäumtem Gummi oder der­ gleichen hergestellt ist und den Sender 1 und den Empfän­ ger 2 schützen soll. 4 bezeichnet eine Grundplatte, die mit Schaltungselementen 5 bestückt ist und durch ein Füll­ stoffmaterial 6 geschützt wird. Mit 7 ist ein Gehäuse be­ zeichnet. In diesem Gehäuse 7 ist ein konus- oder kegel­ förmiges Hornteil 8 an der vorderen Oberfläche des Senders 1 und des Empfängers 2 ausgebildet, und eine Heizeinrich­ tung 9 wird durch einen Träger 10 an der Oberfläche fest­ gehalten, an der sich das Hornteil 8 öffnet.

Bei dieser bekannten Vorrichtung erreicht die Ultraschall­ welle, die von dem Sender 1 abgegeben wird, den Empfänger 2 als eine direkte Welle durch die Luft über Beugung oder als Nebenwelle (Nebenkeule) usw. Es wurde gefunden, daß die Welle auch durch einen Zwischenraum über­ tragen wird, der bei einer Anordnung aus Gehäuse 7, der Heizeinrichtung 9 und dem Träger 10 gebildet wird.

Das Phänomen, daß die Ultraschallwelle direkt von dem Sen­ der 1 zu dem Empfänger 2 übertragen wird, ist ein soge­ nanntes Einlauf- oder Eintrittsphänomen, und es ist not­ wendig gewesen, für eine Gegenmaßnahme zu sorgen, um elek­ trisch zu verhindern, daß die Schaltung ein empfangenes Signal, das durch ein "Einlaufen" hervorgerufen wird, über eine Zeitperiode von einer Zeit t₀ (msec) der Abgabe der Ultraschallwelle bis zu einer vorgegebenen Zeit T₁ (msec), wie es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, erfaßt, um einen fehlerhaften Betrieb zu verhindern, der durch das "Einlaufen" der Welle hervorgerufen wird. Das Charakteri­ stikum (i), das in Fig. 6 gezeigt ist, bezeichnet eine charakteristische Eigenschaft des empfangenen Signals, das durch das Einlaufen der Welle hervorgerufen wird, und das Charakteristikum (j) zeigt auch eine charakteristische Eigenschaft des empfangenen Signals von der reflektierten Welle, die von dem durch den Ultraschallwellensensor zu erfassenden Objekt empfangen worden ist, z. B. von einer Straßenoberfläche oder dergleichen. Fig. 7 zeigt eine charakteristische Form eines Takt- oder Zeitgeberimpulses zur Verwendung für die Anregung des Senders 1. Wenn des­ halb die Zeitdauer des Charakteristikums (i) der Einlauf­ wirkung ausgedehnt wird, ist es notwendig, eine verlän­ gerte Sperrzeit T₁ (msec) einzustellen. Mit anderen Worten gesagt, kann deshalb ein Gegenstand, der sich in einem kurzen Abstand befindet, so daß die Ankunftszeit der reflektierten Welle bei dem Empfänger 2 kurz ist, nicht erfaßt werden, was dazu führt, daß dies ein fataler Nachteil für den Ultraschallwellensensor für Straßenober­ flächen wird, weil kurze Abstände zur Straßenoberfläche nicht erfaßt werden.

Das Problem, bei einem Ultraschallentfernungsmesser zur Messung der Höhe eines Kraftfahrzeuges über der Straßen­ oberfläche Meßfehler durch direkte Nebenwellenübertragung zwischen Sender und Empfänger zu vermeiden, wurde bei einem in der DE-OS 35 19 254 beschriebenen Ultraschallentfernungs­ messer dadurch gelöst, daß die Hörner des Senders und des Empfängers jeweils ein hohlzylindrisches Teilstück auf­ weisen, dessen Abmessungen in einer bestimmten Relation zu der Sender- bzw. Empfängeroberfläche und der Frequenz der verwendeten Ultraschallwelle stehen. Dadurch wird die Überlagerung der unerwünschten Nebenwelle mit der Signal- Meßwelle weitgehend entkoppelt. Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus. Hierbei erweist es sich jedoch als nachteilig, daß eine feste Abstimmung der ver­ wendeten Frequenz der Ultraschallwelle auf die Abmessungen des Entfernungsmessers erforderlich ist. Die gesamte Einrichtung ist dadurch spezialisiert. Erwünscht ist jedoch, eine Dämpfung der beschriebenen unerwünschten Umgehungswellen in weniger spezialisierter Weise durch relativ billige Maßnahmen durchführen zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Ultraschallwellen-Entfernungsmesser für Kraftfahrzeuge zur Messung des Abstandes zur Straßenoberfläche, bei dem Sender und Empfänger relativ dicht nebeneinander in einem Gehäuse angebracht sind, eine einfache Vorrichtung zur Verhinderung des Einlaufens der Ultraschallwelle direkt von dem Sender in den Empfänger anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der eingangs angegebenen Vorrichtung dadurch gelöst, daß zusätzlich ein Glied, das eine zylindrische, prismatische oder polygonale Form mit einem zylindrischen Loch in seiner Mitte aufweist, jeweils an der Hornöffnung des Senders und/oder des Empfängers der Ultraschallsender- und -empfängereinrichtung angebracht ist und daß das Glied aus aufgeschäumtem Kunststoffmaterial mit nicht untereinander verbundenen Poren oder Blasen, die an der Oberfläche offenliegen, besteht. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein zylindrisches Einlauf-Verhinderungsglied, das aus aufgeschäumtem Material hergestellt ist, wird also an der Öffnung entweder des Senders oder des Empfängers (oder an beiden) Ultraschallsender- und -empfängereinrichtung zum Übertragen des Ultraschallwellensignals und Empfangen der reflektierten Welle angeordnet.

Das Einlauf-Verhinderungsglied unterdrückt die die Nebenwelle, die von dem Sender zu dem Empfänger läuft.

Dadurch wird es möglich, eine kurze Sperrzeit T₂ (msec) einzustellen und Gegenstände, die sich in einem kurzen Abstand befinden, wie einem Abstand zwischen der Fahrzeug­ karosserie und der Straßenoberfläche, zu erfassen. Da das aus aufgeschäumtem Material hergestellte Einlauf-Verhinde­ rungsglied aus einem Teil aus aufgeschäumtem Material mit einzelnen, diskreten Blasen gebildet wird, kann es nicht Wasser absorbieren im Vergleich zu einem Stoff mit kontinuierlichen oder untereinander verbundenen Blasen, und deshalb kann auch kein Vereisen bei niedrigen Tempe­ raturen auftreten.

Die verschiedenartigen Vorteile der vorliegenden Erfin­ dung, die sich bei anderen spezifischen Strukturen erge­ ben, sind deutlicher aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich. Bei dieser Be­ schreibung wird auch auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine seitliche Aufrißansicht einer Anordnung, bei der ein zylindrisches Einlauf-Verhinderungsglied, das aus aufgeschäumtem Material hergestellt ist und in Fig. 1 gezeigt ist, einer Ultraschall­ wellensender- und -empfängereinrichtung angepaßt ist,

Fig. 3 ein Diagramm der elektrischen Eigenschaften des Signals, das in einem Empfänger empfangen wird, der in Übereinstimmung mit der bevorzugten Aus­ führungsform der Erfindung aufgebaut ist,

Fig. 4 eine seitliche Aufrißansicht eines Konstruktions­ details, die einen Zustand zeigt, bei dem eine Abdeckung an der in Fig. 2 gezeigten Ultraschall­ wellensender- und -empfängereinrichtung ange­ bracht ist,

Fig. 5 eine seitliche Aufrißansicht von einer bisher be­ kannten Einrichtung,

Fig. 6 ein Diagramm der elektrischen Eigenschaften des empfangenen Signals bei der bekannten Einrichtung und

Fig. 7 ein Diagramm der elektrischen Eigenschaften eines Takt- oder Zeitgeberimpulses zum Erregen des Senders bei der bekannten Einrichtung.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Einlauf- Verhinderungsglied zeigt, das aus aufgeschäumtem Material hergestellt ist und eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet.

In Fig. 1 ist das Einlauf-Verhinderungsglied 11 aus auf­ geschäumtem Material auf solch eine Weise hergestellt, daß eine Platte oder Matte M aus aufgeschäumtem Gummi oder aufgeschäumtem Polyurethan mit einzelnen, voneinander ge­ trennten (diskreten) Blasen durch eine Formpresse ge­ stanzt und mit einer Zylinderform ausgeformt wird. Das Ein­ lauf-Verhinderungsglied 11 aus aufgeschäumtem Material kann einen Schnittabschnitt A bei dem Stanzen erhalten und dieser Schnittabschnitt A besitzt offen liegende dis­ krete Blasen 111.

Fig. 2 ist eine seitliche Aufrißansicht, die eine Anord­ nung zeigt, bei der das vorstehend beschriebene, aus auf­ geschäumtem Material hergestellte zylindrische Einlauf- Verhinderungsglied 11 an die Ultraschallsender- und -empfän­ gereinrichtung angepaßt ist. In dieser Fig. 2 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 5 die den Stand der Technik zeigt und bereits eingangs beschrieben wurde, die gleichen Teile und den gleichen Aufbau und ihre nähere Erläuterung wird nicht wiederholt.

Das Einlauf-Verhinderungsglied aus aufgeschäumtem Material 11 haftet an den Öffnungen des Senders 1 und des Empfän­ gers 2 an oder in einem Träger 10 mit Hilfe eines Kleb­ mittels oder Klebmaterials 12, wie z. B. beidseitig kleben­ dem Klebband oder Klebstoff.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung wird eine Neben­ welle oder ein Seitenzipfel, der entsteht, wenn keine unre­ gelmäßige Oberfläche vorhanden ist, unter der unregelmäßi­ gen Oberfläche 13 absorbiert, weil die offenliegenden, diskreten Blasen 111 dies bewirken. Dadurch wird die Rich­ tungscharakteristik verbessert und das Einlaufen von Wel­ len verringert.

Bei der vorliegenden Erfindung kann, wie vorstehend ausge­ führt wurde, das Einlaufen der Welle durch das aus auf ge­ schäumtem Material hergestellte, zylindrische Einlauf- Verhinderungsglied so verringert werden, daß, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, die Zeitdauer der Charakteristik des empfangenen Signals (i′), das durch das Einlaufen der Welle hervorgerufen wird, verringert wird und auch das Niveau des Signals verringert wird.

Es wird deshalb möglich, eine kurze Sperrzeit T₂ (msec) einzustellen und einen Gegenstand zu erfassen, der sich in einer kurzen Entfernung befindet, wie z. B. den Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Straßenoberfläche zu erfassen. Da das Einlauf-Verhinderungsglied 11 aus aufgeschäumtem Material mit einzelnen, voneinander ge­ trennten (diskreten) Blasen aufgebaut ist, kann kein Wasser absorbiert werden, wie das bei Material mit unter­ einander verbundenen Blasen der Fall ist, und dies führt dazu, daß bei tiefer Temperatur kein Vereisen auftreten kann.

Wenn der Ultraschallwellensensor unter dem Boden des Fahr­ zeugs angebracht werden soll, kann beispielsweise eine Abdeckung 14 angebracht werden, um den Sensor zu schützen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, und eine Toleranz in der Größe des Zwischenraums (g) zwischen der Abdeckung 14 und dem Einlauf-Verhinderungsglied 11 kann einen freien Raum zwischen ihnen entstehen lassen und kann weiterhin bewir­ ken, daß die Ultraschallwelle durch den freien Zwischen­ raum in die Einheit eintritt. Bei der vorliegenden Erfin­ dung jedoch tritt solch ein freier Raum kaum auf, weil bei dieser Anordnung das Einlauf-Verhinderungsglied 11 durch ein federndes Glied aus aufgeschäumtem Material auf­ gebaut ist.

Wie bereits gesagt, die vorliegende Erfindung verhindert ein Einlaufen der Welle durch Anbringen des zylindrischen Einlauf-Verhinderungsgliedes aus aufgeschäumtem Material an der Öffnung entweder des Senders oder des Empfängers oder von beiden, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die beschriebene bevorzugte Ausführungsform beschränkt ist.

Wenn deshalb das Einlauf-Verhinderungsglied aus aufge­ schäumtem Material nur an der Öffnung entweder des Sen­ ders oder des Empfängers angebracht ist, wird dies aus­ reichend sein. Was die Materialqualität anbelangt, so wird es ausreichend sein, wenn nur aufgeschäumtes Material mit nicht untereinander verbundenen Poren angewendet wird, wie z. B. aufgeschäumtes Styrol oder aufgeschäumter Silikongummi oder dergleichen, und in bezug auf die Form ist zu bemerken, daß die zylindrische Querschnittsform kreiszylindrisch sein kann und daß auch andere Formen, z. B. Rechteckformen verwendet werden können.

Es wird nochmals angemerkt, daß die bevorzugte Ausführungs­ form der Erfindung, die im einzelnen beschrieben worden ist, nur zum Verständnis der Erfindung dienen soll, diese jedoch nicht einschränkt. Verschiedene Abwandlungen von dieser beschriebenen Ausführungsform sind möglich innerhalb des Rahmens der Erfindung.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Verhinderung der direkten Übertragung von Nebenwellen bei einer Ultraschallsender- und -empfängereinrichtung für ein Fahrzeug zum Erfassen der Fahrzeughöhe in bezug auf die Straßenoberfläche, bei der eine von dem Sender ausgesendete Ultraschallwelle nach Reflexion an der Straßenoberfläche von einem Ultraschallempfänger empfangen wird und bei der Mittel zum Dämpfen unerwünschter Nebenwellen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Glied (11), das eine zylindrische, prismatische oder polygonale Form mit einem zylindrischen Loch in seiner Mitte aufweist, jeweils an der Hornöffnung des Senders (1) und/oder des Empfängers (2) der Ultraschallsender- und -empfängereinrichtung angebracht ist und daß das Glied (11) aus aufgeschäumtem Kunststoffmaterial mit nicht untereinander verbundenen Poren oder Blasen, die an der Oberfläche offenliegen, besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus aufgeschäumtem Material hergestellte Glied (11) eine Form besitzt, bei der Schnittflächen der diskreten Poren oder Blasen (111) an der Oberfläche offenliegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (11) aus einer Platte (M) aus Schaumstoff mit diskreten geschlossenen Poren oder Blasen so ausgestanzt ist, daß an der Schnittoberfläche offenliegende Poren oder Blasen (111) gebildet worden sind.