DE10016147A1 - Device for measuring the distance from a motor vehicle to an obstruction includes ultrasonic sensors and a driving mechanism fitted to the sensors - Google Patents

Device for measuring the distance from a motor vehicle to an obstruction includes ultrasonic sensors and a driving mechanism fitted to the sensors

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Abstract

In order to fit an ultrasonic sensor (2) preferably in a motor vehicle ventilation grille (3) so as to make it invisible and protect it, without the grill causing reflective interference and diffraction in the ultrasonic waves, the ultrasonic sensor can be moved by a driving mechanism from a retracted position to an extended position and vice versa.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Abstandes eines Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis, insbesondere zur Verwendung als Einparkhilfe, mit mindestens einem Ultraschallsensor und einem dem Ultraschallsensor zugeordneten Antrieb.The invention relates to a device for measuring the distance of a Motor vehicle to an obstacle, in particular for use as a parking aid with at least one ultrasonic sensor and one assigned to the ultrasonic sensor Drive.

Aus der DE 42 42 636 A1 ist eine Vorrichtung zur Erkennung von Hindernissen im Bereich einer Fahrtrasse eines Fahrzeuges bekannt, bei der mittels eines Senders, insbesondere eines Ultraschallsenders und eines Signalreflektionen detektierenden Empfängers Hindernisse geortet werden. Der Sender und der Empfänger sind zu einer gemeinsamen, an der Front des Fahrzeuges angeordneten Sende- und Empfangseinrichtung zusammengefaßt, die mittels eines Antriebselements um eine lotrechte Drehachse hin- und hergeschwenkt wird. Der Sender und/oder der Empfänger weisen dabei eine Richtcharakteristik auf, die in horizontaler Richtung relativ schmal und in vertikaler Richtung relativ breit aufgefächert ist. Aus einem Winkel bezogen auf die Fahrtrichtung und der Laufzeit der vom Sender ausgesendeten, vom Hindernis reflektierten und vom Empfänger empfangenen Signale kann die Lage und die Entfernung eines Hindernisses in bezug auf das Fahrzeug ermittelt werden.DE 42 42 636 A1 describes a device for detecting obstacles in the Area of a route of a vehicle is known, in which by means of a transmitter, in particular an ultrasonic transmitter and a signal reflecting detector Obstacles to the receiver. The sender and the receiver are one common transmission and arranged at the front of the vehicle Receiving device summarized by a drive element by a vertical axis of rotation is pivoted back and forth. The sender and / or the receiver have a directional characteristic that is relatively narrow in the horizontal direction and is relatively broad in the vertical direction. From an angle related to the Direction of travel and the running time of the transmitter, from the obstacle reflected and received signals from the receiver can the location and the Distance of an obstacle with respect to the vehicle can be determined.

In der DE 91 06 201 U1 ist eine Einparkhilfe für Kraftfahrzeuge offenbart, die einen Kontaktsensor aufweist, der an der Spitze einer nach Art eines Teleskops mit einem Motor ein- und ausfahrbaren Trägerstange angeordnet ist und bei Berührung eines Hindernisses ein Signal abgibt. Der Motor ist an der Karosserie oder der Stoßstange des Kraftfahrzeugs befestigt. In der DE 91 06 201 U1 wird bezüglich berührungslos funktionierender Sensoren bemängelt, daß diese aufgrund ihrer Elektronik ungünstige Meßtoleranzen aufwiesen und einer starken Verschmutzung ausgesetzt seien, die in kürzester Zeit zum Ausfall derartiger Einparkhilfen führen könne.DE 91 06 201 U1 discloses a parking aid for motor vehicles, the one Has contact sensor, which is at the tip of a telescope with a Motor retractable and extendable support rod is arranged and when touching one Obstacle gives a signal. The engine is on the body or the bumper of the Motor vehicle attached. DE 91 06 201 U1 is contactless with regard to functioning sensors criticized that these are unfavorable due to their electronics Have measurement tolerances and are exposed to heavy pollution, which in can quickly lead to the failure of such parking aids.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei einer Einparkhilfe für Kraftfahrzeuge unter Verwendung von Ultraschallsensoren die Ultraschallsensoren an einer Stelle anzuordnen, an welcher sie weitgehend unsichtbar sind, um die Formgebung bzw. das Aussehen des Fahrzeuges nicht zu beeinträchtigen, sowie mechanisch und möglichst auch gegen Verschmutzung geschützt sind. Vorzugsweise wird hierzu vorgeschlagen, die Ultraschallsensoren im Lüftungsgitter des Fahrzeugs anzuordnen. Dies ist jedoch in akustischer Hinsicht ungünstig, da das Lüftungsgitter störende Reflektionen und/oder Beugungen der Ultraschallwellen verursacht.The present invention addresses the problem with a parking aid for Motor vehicles using ultrasonic sensors to the ultrasonic sensors a place where they are largely invisible to the shape or not to impair the appearance of the vehicle, as well as mechanically and are protected against pollution if possible. This is preferred proposed to arrange the ultrasonic sensors in the ventilation grille of the vehicle. However, this is acoustically unfavorable because the ventilation grille is annoying Reflections and / or diffractions of the ultrasonic waves caused.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art der Ultraschallsensor mittels des Antriebes aus einer eingefahrenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung und umgekehrt bewegbar ist.This problem is solved according to the invention in that the device type of ultrasonic sensor specified at the outset by means of the drive from a retracted position in an extended position and vice versa.

Der Ultraschallsensor kann somit unsichtbar in einer schützenden Vertiefung, insbesondere im Lüftungsgitter des Fahrzeugs angeordnet und hieraus bei Bedarf in eine optimale Sende- und Empfangsposition ausgefahren werden. Dies kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß der Antrieb durch einen am Armaturenbrett oder Lenkrad angeordneten Schalter manuell betätigt wird. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann dem Antrieb aber auch eine Steuereinrichtung zugeordnet sein, die bei Unterschreiten eines bestimmten vorgebbaren Geschwindigkeitswertes den Antrieb automatisch ansteuert, so daß der Ultraschallsensor ausgefahren wird.The ultrasonic sensor can therefore be invisible in a protective recess, arranged in particular in the ventilation grille of the vehicle and, if necessary, into a optimal send and receive positions are extended. For example in such a way that the drive by a dashboard or steering wheel arranged switch is operated manually. According to a preferred embodiment However, the drive can also be assigned a control device, which at The drive falls below a certain predeterminable speed value automatically controls so that the ultrasonic sensor is extended.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Ultraschallsensor in der ausgefahrenen Stellung durch den Antrieb oder einen weiteren Antrieb in definierte vertikale und/oder horizontale Winkelstellungen verschwenkbar ist. Hierdurch kann der Erfassungsbereich des einzelnen Sensors vergrößert und somit gegebenenfalls die Anzahl der erforderlichen Sensoren reduziert werden.Another advantageous embodiment of the invention is that the Ultrasonic sensor in the extended position by the drive or another Drive can be pivoted into defined vertical and / or horizontal angular positions. As a result, the detection area of the individual sensor can be enlarged and thus if necessary, the number of required sensors can be reduced.

Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further preferred and advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims specified.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to an exemplary embodiment Drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf die Front eines ein Lüftungsgitter aufweisenden Kraftfahrzeuges, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Abstandes des Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis ausgestattet ist, Fig. 1 is a side view of the front of a ventilation grid having a motor vehicle, which is equipped with an inventive device for measuring the distance of the motor vehicle and an obstacle,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Fahrzeugfront gemäß Fig. 1, wobei sich der Ultraschallsensor der Abstandsmeßvorrichtung in der ausgefahrenen Stellung befindet, und FIG. 2 shows a side view of the vehicle front according to FIG. 1, the ultrasonic sensor of the distance measuring device being in the extended position, and

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Abstandsmeßvorrichtung. Fig. 3 is a schematic representation of a distance measuring device according to the invention.

Das in den Fig. 1 und 2 nur teilweise dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist eine Vorrichtung zur Messung des Abstandes des Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis auf. Bei dem Hindernis kann es sich beispielsweise um ein vorausfahrendes Fahrzeug oder ein stehendes Objekt, insbesondere ein abgestelltes Fahrzeug handeln. Vorzugsweise kann die Abstandsmeßvorrichtung als Einparkhilfe verwendet werden. Die Abstandsmeßvorrichtung weist mindestens einen Ultraschallsensor 2 auf, der in einer schützenden Vertiefung des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sitzt der Ultraschallsensor 2 im Lüftungsgitter 3 des Fahrzeuges 1. Dem Ultraschallsensor 2 ist ein Antrieb zugeordnet, mittels dem er aus einer eingefahrenen Stellung (Fig. 1) in eine ausgefahrene Stellung (Fig. 2) und umgekehrt bewegt werden kann. In der eingefahrenen Stellung ist der Ultraschallsensor 2 von außen nicht sichtbar und mechanisch sowie gegen Verschmutzung geschützt.The motor vehicle 1 shown only partially in FIGS. 1 and 2 has a device for measuring the distance of the motor vehicle from an obstacle. The obstacle can be, for example, a vehicle in front or a stationary object, in particular a parked vehicle. The distance measuring device can preferably be used as a parking aid. The distance measuring device has at least one ultrasonic sensor 2 , which is arranged in a protective recess of the motor vehicle 1 . In the present exemplary embodiment, the ultrasonic sensor 2 is seated in the ventilation grille 3 of the vehicle 1 . A drive is assigned to the ultrasonic sensor 2 , by means of which it can be moved from a retracted position ( FIG. 1) to an extended position ( FIG. 2) and vice versa. In the retracted position, the ultrasonic sensor 2 is not visible from the outside and is protected mechanically and against contamination.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Ein- und Ausfahren des Ultraschallsensors 2 mittels eines eine Teleskopstange 4 aufweisenden Schubantriebes 5. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Schubantrieb 5 an einem gelenkig gelagerten Träger 6 befestigt. Der Träger 6 weist eine Durchgangsbohrung 7 auf, durch die eine mit einem Außengewinde versehene, die Teleskopstange 4 umgebende Führungshülse 8 hindurchgeführt ist. Die Führungshülse 8 ist mit dem Gehäuse 9 des Schubantriebes 5 fest verbunden und durch eine Mutter 10 mit dem Träger 6 verschraubt. Der Träger 6 ist vorzugsweise im Motorraum des Kraftfahrzeuges 1 hinter dem Lüftungsgitter 3 montiert. Die Länge der den Ultraschallsensor 2 an ihrem vorderen Ende tragenden Teleskopstange 4 ist so bemessen, daß der Ultraschallsensor 2 aus der eingefahrenen Stellung durch das Lüftungsgitter 3 hindurch in eine optimale Sende- und Empfangsposition ausgefahren werden kann. Die Betätigung des Schubantriebes 5 kann beispielsweise durch einen am Armaturenbrett oder am Lenkrad angeordneten Schalter (nicht gezeigt) erfolgen. Vorzugsweise kann dem Antrieb 5 aber auch eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) zugeordnet sein, die bei Unterschreiten einer bestimmten Geschwindigkeitsschwelle den Antrieb 5 automatisch ansteuert, so daß die Teleskopstange 4 mit dem daran angebrachten Ultraschallsensor 2 ausgefahren wird. Außer einer translatorischen Verstellbarkeit kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Ultraschallsensor 2 zusätzlich in definierte vertikale und/oder horizontale Winkelstellungen verfahren werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 kann der Ultraschallsensor 2 nicht nur translatorisch ausgefahren werden, sondern zusätzlich in einer Ebene, beispielsweise einer Vertikalebene verschwenkt werden. Hierzu ist an dem Gehäuse 9 des Schubantriebes 5 eine kreisbogenförmige Verzahnung 11 ausgebildet, deren Mittelpunkt im Drehpunkt der dem Träger 6 zugeordneten Gelenkverbindung 12 liegt. In die Verzahnung 11 greift ein Zahnrad 13 ein, das von einem nicht dargestellten, in seiner Drehrichtung umschaltbaren Elektromotor angetrieben wird. Dem Ultraschallsensor 2 ist eine Winkelmeßeinrichtung (nicht gezeigt) zugeordnet, mit der der jeweilige Schwenkwinkel in bezug auf eine vorgegebene Senderichtung des Ultraschallsensors 2 erfaßt wird. Die vorgegebene Senderichtung des Ultraschallsensors 2 kann beispielsweise parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeugs 1 verlaufen. Aus dem gemessenen Winkel und der Laufzeit der Ultraschallwellen kann dann - wie an sich bekannt - die Lage und die Entfernung eines Hindernisses in bezug auf das Fahrzeug ermittelt werden.In the exemplary embodiment shown, the ultrasound sensor 2 is extended and retracted by means of a linear actuator 5 having a telescopic rod 4 . As shown in Fig. 3, the linear actuator 5 is attached to an articulated support 6 . The carrier 6 has a through bore 7 , through which a guide sleeve 8 , which is provided with an external thread and surrounds the telescopic rod 4 , is passed. The guide sleeve 8 is firmly connected to the housing 9 of the linear actuator 5 and screwed to the carrier 6 by a nut 10 . The carrier 6 is preferably mounted in the engine compartment of the motor vehicle 1 behind the ventilation grille 3 . The length of the telescopic rod 4 carrying the ultrasonic sensor 2 at its front end is dimensioned such that the ultrasonic sensor 2 can be extended from the retracted position through the ventilation grille 3 into an optimal transmitting and receiving position. The thrust drive 5 can be actuated, for example, by a switch (not shown) arranged on the dashboard or on the steering wheel. Preferably, however, the drive 5 can also be assigned a control device (not shown) which automatically drives the drive 5 when the speed falls below a certain threshold, so that the telescopic rod 4 with the ultrasonic sensor 2 attached to it is extended. In addition to a translational adjustability, it can also be advantageous if the ultrasonic sensor 2 can also be moved into defined vertical and / or horizontal angular positions. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the ultrasonic sensor 2 can not only be extended translationally, but can also be pivoted in one plane, for example a vertical plane. For this purpose, an arc-shaped toothing 11 is formed on the housing 9 of the linear actuator 5 , the center point of which lies at the pivot point of the joint connection 12 assigned to the carrier 6 . A gear 13 engages in the toothing 11 and is driven by an electric motor (not shown) which can be switched in its direction of rotation. An angle measuring device (not shown) is assigned to the ultrasonic sensor 2 , with which the respective swivel angle with respect to a predetermined transmission direction of the ultrasonic sensor 2 is detected. The predetermined transmission direction of the ultrasonic sensor 2 can, for example, run parallel to the longitudinal axis of the motor vehicle 1 . The position and the distance of an obstacle with respect to the vehicle can then be determined from the measured angle and the transit time of the ultrasonic waves.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar. So kann beispielsweise der das Ausfahren des Ultraschallsensors 2 ermöglichende Schubantrieb unmittelbar auf der Motorwelle eines eine Winkel-Verstellbarkeit ermöglichenden Motors gelagert sein. Des weiteren gibt es für den Antrieb zum Ausfahren des Ultraschallsensors verschiedene Realisierungsmöglichkeiten; insbesondere kann der Antrieb als bistabiler Elektromagnetantrieb ausgeführt werden.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described above. Rather, a number of variants are conceivable. For example, the thrust drive that enables the extension of the ultrasonic sensor 2 can be mounted directly on the motor shaft of a motor that enables angular adjustability. Furthermore, there are various implementation options for the drive for extending the ultrasonic sensor; in particular, the drive can be designed as a bistable electromagnetic drive.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Messung des Abstandes eines Kraftfahrzeuges zu einem Hindernis, insbesondere zur Verwendung als Einparkhilfe, mit mindestens einem Ultraschallsensor (2) und einem dem Ultraschallsensor zugeordneten Antrieb (5), dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor (2) mittels des Antriebes (5) aus einer eingefahrenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung und umgekehrt bewegbar ist.1. Device for measuring the distance of a motor vehicle to an obstacle, in particular for use as a parking aid, with at least one ultrasonic sensor ( 2 ) and a drive ( 5 ) assigned to the ultrasonic sensor, characterized in that the ultrasonic sensor ( 2 ) by means of the drive ( 5 ) can be moved from a retracted position to an extended position and vice versa. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (5) durch einen am Armaturenbrett oder Lenkrad angeordneten Schalter manuell betätigbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the drive ( 5 ) is manually operable by a switch arranged on the dashboard or steering wheel. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antrieb (5) eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, die bei Unterschreiten eines Geschwindigkeitswertes den Antrieb automatisch ansteuert, so daß der Ultraschallsensor (2) ausgefahren wird.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the drive ( 5 ) is assigned a control device which automatically drives the drive when the speed falls below a value, so that the ultrasonic sensor ( 2 ) is extended. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein bistabiler Antrieb ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the drive is a bistable drive. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Schwenk- oder Schubantrieb ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive is a part-turn or linear actuator. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor (2) in der ausgefahrenen Stellung durch den Antrieb oder einen weiteren Antrieb vertikal verschwenkbar ist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ultrasonic sensor ( 2 ) in the extended position by the drive or a further drive is pivotable vertically. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor (2) in der ausgefahrenen Stellung durch den Antrieb oder einen weiteren Antrieb horizontal verschwenkbar ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ultrasonic sensor ( 2 ) in the extended position by the drive or a further drive is horizontally pivotable.
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