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Technischer Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeug-verbauten Ultraschallsensor der an einem Fahrzeug angebracht ist, um das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines Hindernisses vor dem Fahrzeug zu erfassen, während sich das Fahrzeug fortbewegt. Der Fahrzeug-verbaute Ultraschallsensor, auf den hier Bezug genommen wird, bezeichnet einen im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor, der an einem Fahrzeug angebracht ist und aufweist: einen Ultraschallgeber, der eine Ultraschallwelle in einen Raum aussendet und die Ultraschallwelle empfängt, einen Sensorsignal-Verarbeitungsabschnitt, der eine Zielinformation aus einer Wellenform der ausgesandten und empfangenen Ultraschallwelle erfasst, und einen reflektierenden Spiegel, der die von dem Ultraschallgeber ausgesandte Ultraschallwelle derart in einen Raum reflektiert, dass er die Direktionalität der Abstrahlung der Ultraschallwelle, also deren Richtwirkung oder Richtcharakteristik, in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verbessert.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Zunächst wird ein Erfassungsbereich unter Verwendung der 8A und 8B beschrieben werden, den ein im Fahrzeug verbauter Ultraschallsensor gemäß dem Stand der Technik aufweisen sollte. Bei Fahrzeug-verbauten Ultraschallsensoren des Stands der Technik benötigt ein Sensor, welcher hauptsächlich zur Einparkassistenz verwendet wird, nur eine relativ kurze Erfassungsdistanz von 1 bis 2 Metern und muss dafür einen weiten Bereich um das Fahrzeug erfassen. Daher wird der erforderliche Erfassungsbereich dadurch abgedeckt, dass im Stoßfänger eines Fahrzeugs 1 mehrere Ultraschallsensoren installiert sind, die jeweils eine relativ kurze reguläre Erfassungsdistanz von 1 bis 2 Metern aufweisen. Ist dieser Sensor an einer Vorderseite des Fahrzeugs 1 mit dem Ziel angebracht, einen Bereich vor dem Fahrzeug 1 zu überwachen, ist eine Schemadarstellung bzw. des Erfassungsbereichs in 8A (horizontale Ebene) und 8B (vertikale Ebene) gezeigt.
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Bei einem im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor, der in einem automatischen Notbremssystem zur Anwendung gebracht wird, welches darauf abzielt, eine Kollision mit einem vorausfahrenden Fahrzeug 10 zu verhindern oder den Kollisionsschaden zu vermindern, welche aus einem Fehler des Fahrers resultieren, nicht sorgfältig genug nach vorne zu blicken, während er in dichtem Verkehr fährt, ist es notwendig, ein Hindernis zu erfassen, welches in einem Erfassungsgebiet zumindest 5 Meter voraus vorliegt. Daher ist es notwendig, die Sensitivität zumindest in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs zu erhöhen. Wird die Sensitivität allerdings, wie in einer Schemadarstellung 14 der 8A und 8B dargestellt, in alle Richtungen erhöht, ist es unvermeidlich, dass ein Fahrzeug, welches in der Nachbarspur fährt, oder ein neben der Fahrbahn befindliches Objekt 11, wie eine Leitplanke, fälschlicherweise in der Horizontalrichtung erfasst werden, und die Fahrbahnoberfläche fälschlicherweise in der Vertikalrichtung erfasst wird. Es ist deshalb erwünscht, dass das Abstrahlungsmuster des Ultraschallsensors in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs verengt wird. Für einen Sensorerfassungsbereich, welcher in dem automatischen Notfallbremssystem zur Anwendung gebracht werden kann, ist es deshalb erforderlich, ein Abstrahlungsmuster eines Ultraschallstrahl 13 sowohl in der horizontalen Ebene als auch in der vertikalen Ebene (jeweils als ein Abbild des Erfassungsbereichs auf die Ebenen zu verstehen) ausreichend zu verengen.
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Angesichts der vorherigen Ausführungen wird ein Ultraschallsensor mit erhöhter Sensitivität in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs vorgeschlagen, der eine Trichterstruktur als eine Maßnahme verwendet, einen Ultraschallstrahl in einer begrenzten Richtung zur Vorderseite des Fahrzeugs einzuengen.
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Ein Beispiel aus dem Stand der Technik, welches in Patentdokument 1 beschrieben ist, wird nun unter Verwendung der 9A und 9B beschrieben werden. In diesem Beispiel wird ein Ultraschallsensor als ein im Fahrzeug verbauter Sensor verwendet, bei dem Sensitivität dadurch erhöht ist, dass ein Strahl unter Verwendung der Trichterstruktur eingeengt wird. 9A ist eine Ansicht, die eine Darstellung zeigt, wenn der Ultraschallsensor mit der Trichterstruktur gemäß dem Stand der Technik an einem Fahrzeug angebracht ist. 9B ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Darstellung zeigt, auf welche Weise der Ultraschallsensor mit der Trichterstruktur innerhalb einer Fahrzeug-Kühlermaske angebracht ist, und auf welche Weise Luftströmungen einströmen, während sich das Fahrzeug fortbewegt.
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In Bezugnahme auf 9A ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß dem Stand der Technik in der Vorderseite des Fahrzeugs 1, beispielsweise innerhalb einer Fahrzeug-Kühlermaske 2, derart eingebaut, dass er einen Bereich vor dem Fahrzeug 1 erfasst, und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Hindernisses überwacht. Wie ferner in 9B gezeigt, ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor im Stand der Technik aus zumindest einem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3, einem Ultraschallgeber 4, um eine Ultraschallwelle in einen Raum auszusenden, und einem Trichter 5 ausgebildet, der dazu vorgesehen ist, die Sensitivität nach vorne durch Verengen der Direktionalität einer Ultraschallwelle zu verbessern.
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Wie oben beschrieben wurde, verbessert der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor, welcher in Patentdokument 1 beschrieben ist, die Sensitivität in der Vorwärtsrichtung des Sensors durch Verwendung des Trichters 5. Entsprechend wird es möglich, einen Ultraschallsensor bereitzustellen, der nicht nur in der Lage ist, eine Erfassungsdistanz zu gewährleisten, die zur Anwendung in dem automatischen Bremssystem geeignet ist, sondern auch dazu in der Lage ist, Sensitivität bezüglich eines Objekts zu unterdrücken, das andernfalls fälschlicherweise erfasst würde, wie beispielsweise ein Objekt an der Seite der Fahrbahn oder die Fahrbahnoberfläche.
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Indes beschreibt Patentdokument 2 eine Technik eine erhöhte Sensitivität des Ultraschallsensors durch Verwendung eines reflektierenden Spiegels zu erlangen. Der in Patentdokument 2 beschriebene Ultraschallsensor wird allerdings in einem Sensor zur Erfassung der Umgebung verwendet, der an einem sich selbst fortbewegenden Roboter verbaut ist, welcher innerhalb eines Hauses umherfährt, und der, im Gegensatz zum Ultraschallsensor dieser Erfindung, welcher für Fahrzeug-verbaute Anwendungen gedacht ist, unter relativ stabilen Umweltbedingungen verwendet wird. Daher gibt es keine technische Lehre in Richtung einer spezifischen strukturellen Gegenmaßnahme gegen Einflüsse wonach ein Erfassungsergebnis des Sensors gestört wird, beispielsweise hervorgerufen durch Windströmungen, die erzeugt werden, während sich das Fahrzeug fortbewegt.
[Patentdokument 1]
JP-A-2000-105115 [Patentdokument 2]
JP-A-60-91281 -
Ein Problem das auftritt, wenn ein Ultraschallsensor mit dem in Patentdokument 1 beschriebenen Trichter 5 für eine im Fahrzeug verbaute Anwendung verwendet wird, falls keine schützende Abdeckung, wie eine Sensorabdeckung oder eine Kühlermaskenabdeckung, an der vorderen Oberfläche des Trichters 5 vorgesehen ist, wird zunächst unter Verwendung von 9B beschrieben. Wenn sich das Fahrzeug fortbewegt, werden ausgehend von der Vorderseite des Trichters 5 Luftströmungen, welche durch Pfeile dargestellt sind, und Strömungen innerhalb des engen Trichters 5 erzeugt. Da sich Luftströmungen, wie in 9B dargestellt, im Trichter 5 auf komplexe Weise verwirbeln, wird die Ausbreitung einer Schallwelle, das heißt die Zielerfassung an sich, gestört. Ferner dringen Fremdkörper in den Trichter 5 von der Vorderseite ein und haften an einer Vibrationsfläche des Ultraschallgebers 4 oder lagern sich innerhalb des Trichters 5 ab, wobei auch in diesem Fall die Zielerfassung möglicherweise gestört ist.
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Nun wird eine Beschreibung des Falls gegeben werden, bei dem, wie in Patentdokument 1 beschrieben, eine schützende Abdeckung an der Vorderfläche einer Trichteröffnung vorgesehen ist, um Fremdkörper daran zu hindern, von der Trichteröffnung her einzudringen. Eine schützende Abdeckung, welche gemäß dem Stand der Technik als eine schützende Abdeckung des Ultraschallsensors verwendet wird, ist von einer Gestalt eines Gitternetzes, welches mit einer großen Anzahl von Poren kleinen Durchmessers versehen ist. Beim Einsatz in einer feuchten Umgebung bildet sich im Falle der Gitternetz-förmigen Poren allerdings ein Wasserfilm auf der Oberfläche der schützenden Abdeckung, und die Übertragung einer Ultraschallwelle wird merklich verschlechtert. Wie in Patentdokument 1 ferner beschrieben, ist es durch Ausbilden schlitzartiger Poren auf der Abdeckung andererseits möglich, die Ausbildung eines Wasserfilms zu unterdrücken. In diesem Fall können allerdings Fremdkörper, wie Staub oder Schmutz, die Schlitzporen leicht verstopfen. Wenn die Fremdkörper die feinen Schlitzporen verstopft haben, ist es allerdings in keiner Weise leicht, die verstopfenden Fremdkörper zu entfernen. Ist eine schützende Abdeckung vorgesehen, liegt folglich ein Problem nicht nur dahingehend vor, dass sich Erfassungsleistung verschlechtern kann, sondern auch dahingehend, dass die notwendige Wartung nur schwerlich ausgeführt werden kann, da Fremdkörper (Staub, Schmutz und so weiter), welche das Gitternetz oder die Schlitzporen verstopfen, ein einfaches Waschen und Reinigen durch einen Benutzer nicht praktikabel werden lassen.
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Wird ein im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor beispielsweise eingesetzt, eine Kollision zwischen Fahrzeugen zu verhindern, ist es ferner notwendig, die Zuverlässigkeit dadurch zu verbessern, dass Störungen durch geeignetes Einstellen einer Abstrahlrichtung eliminiert werden. Das Einstellen einer Abstrahlrichtung kann mit den im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensoren des Stands der Technik allerdings nur schwerlich ausgeführt werden.
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Darstellung der Erfindung
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Ein Ziel der Erfindung ist es, einen im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor bereitzustellen, der einfach zu warten ist und eine hohe Erfassungsleistung aufweist.
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Ein im Fahrzeug verbauter Ultraschallsensor gemäß einem Aspekt der Erfindung weist auf: einen Ultraschallgeber, der eine Ultraschallwelle in einen Raum aussendet und die Ultraschallwelle empfängt, einen Sensorsignal-Verarbeitungsabschnitt, der aus einer Wellenform der ausgesandten und empfangenen Ultraschallwelle Zielinformationen erfasst, und einen reflektierenden Spiegel, der die von dem Ultraschallgeber ausgesandte Ultraschallwelle derart in den Raum reflektiert, dass eine Abstrahlungs-Direktionalität (bzw. eine Abstrahlungs-Richtwirkung oder eine Abstrahlungs-Richtcharakteristik) der Ultraschallwelle in einer Vorwärtsrichtung eines Fahrzeugs verbessert ist.
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Eine Positionsbeziehung des Ultraschallgebers bezüglich des reflektierenden Spiegels ist dadurch gegeben, dass der Ultraschallgeber aus einer Hauptabstrahlungsachse der Ultraschallwelle in die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, welche von dem reflektierenden Spiegel bestimmt ist, um einen Winkel (winkelig) versetzt ist.
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Mit anderen Worten heißt letzteres, dass der Ultraschallgeber bezüglich des reflektierenden Spiegels auf einer Achse sitzt, die gegenüber der Hauptabstrahlungsachse um den Winkel verschwenkt ist. Die Achse Ultraschallgeber – reflektierender Spiegel ist also gegenüber der Hauptabstrahlungsachse winkelig versetzt (um einen Winkel verschwenkt).
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Bei dem im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor der Erfindung ist Sensitivität des Ultraschallsensors durch Verwendung des reflektierenden Spiegels vergrößert. Indem der Ultraschallgeber derart angebracht wird, dass er von der Strahlachse in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, welche von dem reflektierenden Spiegel ausgebildet wird, um einen Winkel versetzt ist, wird es gleichzeitig möglich, eine Struktur zu erlangen, durch die eine Luftströmung, welche in einen Raum zwischen dem reflektierenden Spiegel und dem Ultraschallgeber einströmt, problemlos nach außerhalb des Sensors abgeführt werden kann, sodass weder eine Luftströmung innerhalb des Sensors verbleibt noch eine turbulente Strömung auftritt. Da die Strahlrichtung ferner einfach eingestellt werden kann, kann eine Erfassung von Objekten mit hoher Zuverlässigkeit realisiert werden.
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Daneben ist es einfach, Substanzen, wie Fremdkörper und Regentropfen, zu entfernen, welche an den Oberflächen des reflektierenden Spiegels und des Ultraschallgebers anhaften oder sich daran ablagern, und die dazu führen können, die Erfassungsleistung des Ultraschallsensors zu beeinträchtigen.
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Daher kann nicht nur die Leistung verbessert werden, sondern auch die Wartung kann vereinfacht werden.
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Die vorgenannten und anderen Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A ist eine vertikale Querschnittsansicht und 1B ist eine horizontale Querschnittsansicht eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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2A ist eine perspektivische Ansicht und 2B ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer Vorderseite eines Fahrzeugs an dem ein im Fahrzeug verbauter Ultraschallsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung angebracht ist.
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3 illustriert eine Strömungsrichtung von Luftströmungen, welche bei dem im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung auftreten.
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4A ist eine vertikale Querschnittsansicht und 4B ist eine schematische Darstellung einer vertikalen Ebene eines Erfassungsbereichs eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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5A ist eine horizontale Querschnittsansicht und 5B ist eine schematische Darstellung einer horizontalen Ebene eines Erfassungsbereichs eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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6 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
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7 ist eine horizontale Querschnittsansicht eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
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8A ist eine Ansicht, die eine Schemadarstellung einer horizontalen Ebene eines Erfassungsbereichs eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß dem Stand der Technik darstellt, und 8B ist eine Ansicht, die eine Schemadarstellung einer vertikalen Ebene eines Erfassungsbereichs eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß dem Stand der Technik darstellt.
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9A ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Vorderseite eines Fahrzeugs, an dem der Ultraschallsensor gemäß dem Stand der Technik angebracht ist, und 9B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Ultraschallsensors.
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Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
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Erste Ausführungsform
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Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. 1A ist eine vertikale Querschnittsansicht eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 1A gezeigt ist, ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor der ersten Ausführungsform aus einem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3, der innerhalb einer Fahrzeug-Kühlermaske 2 angebracht ist, und einem reflektierenden Spiegel 7 ausgebildet. Der reflektierende Spiegel 7 weist eine Parabol-Form mit einer konkaven Fläche auf der Vorderseite des Fahrzeugs auf und ist aus einem Material, wie Harz oder Metall, ausgebildet, das eine akustische Impedanz aufweist, die sich von der von Luft unterscheidet. Der reflektierende Spiegel 7 ist mit dem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 derart einstückig verbunden und befestigt, oder an einem Fahrzeugstruktur-Abschnitt, wie einem Oberteil 6 der Fahrzeug-Kühlermaske, derart getrennt angebracht, dass zwischen einem oberen Ende des reflektierenden Spiegels 7 und dem Oberteil 6 der Fahrzeug-Kühlermaske des Fahrzeugkörpers kein Freiraum ausgebildet ist.
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Der Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 weist eine flache Geber-Einbaufläche 3a auf, in die der Ultraschallgeber 4, welcher eine Ultraschallwelle erzeugt, auf eine solche Weise angeordnet ist, dass eine Vibrationsfläche des Ultraschallgebers freigelegt ist, und diese freigelegte Fläche in die Geber-Einbaufläche 3a einbezogen (aufgenommen, enthalten) ist. Der Ausdruck „flach“, auf den hier bezuggenommen wird, bedeutet, dass die Fläche keine vorstehenden Abschnitte aufweist und bezeichnet insbesondere keine wirklich flache Fläche, sondern schließt leichte Krümmungen oder dergleichen ein, welche an dem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 während dessen Herstellung oder des Befestigens des Ultraschallgebers 4 ausgebildet wurden. Der Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 ist derart verbaut, dass der Ultraschallgeber 4 in einem Fokus des Paraboloids des reflektierenden Spiegels 7 angeordnet ist, und ist unter Verwendung einer Klammer oder dergleichen innerhalb der Fahrzeug-Kühlermaske 2 befestigt. Im Allgemeinen sind eine Wellenübertragungs-Verstärkerschaltung, eine Wellenempfangs-Verstärkerschaltung, eine Wellenerfassungsschaltung, ein Mikrocomputer und dergleichen, welche zusammen einen Sensorsignal-Verarbeitungsabschnitt ausbilden, sowie elektrische Schaltungen, wie eine Energieversorgungsschaltung und eine Alarmschaltung in dem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 verbaut. Alternativ können der Sensorsignal-Verarbeitungsabschnitt und dergleichen durch Bereitstellen einer Steuerungseinheit separat ausgebildet sein.
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Der Ultraschallgeber 4, welcher verwendet wird, um eine Ultraschallwelle in einen Raum auszusenden, ist, wie in 1A gezeigt, derart verbaut, dass die Vibrationsfläche des Ultraschallgebers 4 von der oberen Fläche des Ultraschallsensor-Hauptkörpers 3, das heißt von der Geber-Einbaufläche 3a, freigelegt ist. Der Ultraschallgeber 4 ist derart verbaut, dass bezüglich des reflektierenden Spiegels 7 eine Positionsbeziehung geschaffen wird, wonach der Ultraschallgeber 4 von einer Hauptstrahlungsachse des Ultraschalls in einer Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, welche vom reflektierenden Spiegel 7 erzeugt bzw. bestimmt wird, winkelig versetzt ist. Der Ausdruck „winkelig versetzt“ bezieht sich auf einen Zustand, gemäß dem sich ein Objekt nicht in der Hauptabstrahlungsachse des Ultraschalls in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs befindet.
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Die Ultraschall-Reflektionsfläche des reflektierenden Spiegels 7 ist derart angeordnet, dass sie diagonal nach unten zeigt, und der Ultraschallgeber 4 ist derart angebracht, dass er dem reflektierenden Spiegel 7 gegenüberliegt und bezüglich einer Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs diagonal nach hinten und diagonal nach oben gerichtet ist. Daher liegt die Geber-Einbaufläche 3a naturgemäß dem reflektierenden Spiegel gegenüber, und das hintere Ende (linkes Ende von 1A) ist nach unten, hin zur Fahrbahnoberfläche gerichtet.
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2A und 2B sind Ansichten, die einen Zustand zeigen, in dem der Ultraschallsensor im vorderen Teil des Fahrzeugs 1 verbaut ist. Wie in 2B gezeigt, ist auf einer hinteren Seite einer dem reflektierenden Spiegel 7 und dem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 gegenüberliegenden Fläche eine Öffnung 15 derart vorgesehen, dass Luft, die in einen Raum zwischen dem reflektierenden Spiegel 7 und dem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 einströmt, abgeführt wird. Die Öffnung 15 steht mit der Umgebungsluft in Verbindung. Wie durch eine Abbildung der Öffnung 15 in 3 gezeigt, werden durch Pfeile dargestellte Luftströmungen von der Öffnung 15 abgeführt. Es ist bevorzugt, dass ein Strömungsraum von Luft, die in den Raum zwischen dem reflektierenden Spiegel 7 und dem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 einströmt, einschließlich der Querschnittsfläche der Öffnung 15, im Wesentlichen konstant bleibt.
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Ein Betrieb des Ultraschallsensors der ersten Ausführungsform wird nun beschrieben werden. Eine von dem Ultraschallgeber 4 in den Raum, welcher bezüglich der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs diagonal nach hinten und diagonal nach oben gerichtet ist, ausgegebene Ultraschallwelle wird an dem reflektierenden Spiegel 7 reflektiert und bildet dadurch eine Strahlform aus, welche eine Richtung maximaler Abstrahlung aufweist, die mit der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs zusammenfällt. Angesichts der Tatsache, dass die Lage der Vibrationsfläche des Ultraschallgebers 4 ein Fokus F ist, weist der reflektierende Spiegel 7, wie in 1B gezeigt, eine Form auf, die dadurch erhalten ist, dass ein Teil eines Paraboloids, welches eine Symmetrieachse aufweist, die mit der Fahrzeugbewegungsrichtung (Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs) zusammenfällt und durch den Fokus F verläuft, ausgeschnitten bzw. ausgewählt ist. Die Form des reflektierenden Spiegels 7 wirkt gemäß demselben Prinzip, wie eine versetzte Parabolantenne, welche im technischen Gebiet der Radioreflektionsantennen häufig verwendet werden. Das heißt, eine in der Form einer sphärischen Welle von dem Ultraschallgeber 4 in den Raum ausgesandte Ultraschallwelle wird auf dem reflektierenden Spiegel 7 reflektiert und mit gleichen Phasen in der Fahrzeugbewegungsrichtung (der Symmetrieachse des Paraboloids) abgestrahlt. Dann wird ein Ultraschallstrahl mit vergrößerter Sensitivität gebildet, dessen Richtung maximaler Abstrahlung mit der Fahrzeugbewegungsrichtung zusammenfällt. Wie oben beschrieben wurde, ist die Form des reflektierenden Spiegels 7 hierbei eine Form, die dadurch erlangt wurde, dass ein oberer Teil eines Paraboloids oberhalb von dessen Symmetrieachse ausgeschnitten wurde. Eine von dem reflektierenden Spiegel 7 reflektierte Welle wird deshalb nicht durch den Ultraschallgeber 4 abgeblockt. Daher wird es möglich, einen Verlust zu unterdrücken, der durch das Blockieren hervorgerufen ist.
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2A ist eine Ansicht, welche eine Darstellung des im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, wenn dieser an dem Fahrzeug verbaut ist. 2B zeigt einen Einbauzustand innerhalb der Fahrzeug-Kühlermaske. Wie in 2A und 2B gezeigt, ist der Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 mitsamt dem Ultraschallgeber 4 und dem reflektierenden Spiegel 7 innerhalb der Fahrzeug-Kühlermaske 2 des Fahrzeugs 1 angeordnet. Sensitivität in der Fahrzeugbewegungsrichtung wird vergrößert, während Sensitivität in anderen Richtungen als der Fahrzeugbewegungsrichtung dadurch unterdrückt wird, dass durch den reflektierenden Spiegel 7 ein Strahl ausgebildet wird. Durch diese Anordnungen wird es möglich, einen in einem Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor bereitzustellen, der nicht nur eine Erfassungsdistanz sicherstellt, welche ihn für ein automatisches Bremssystem geeignet werden lässt, sondern auch eine geeignete Sensitivität bereitstellt, die insbesondere bezüglich Objekten unterdrückt ist, die andernfalls fälschlicherweise erfasst würden, wie Objekte an der Seite der Fahrbahn oder die Fahrbahnoberfläche.
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Bezugnehmend auf 3 wird nun eine Beschreibung von Einflüssen, denen der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung durch Luftströmungen ausgesetzt ist, die wiederum erzeugt werden, während sich das Fahrzeug 1 fortbewegt, und von Merkmalen (Strukturen), welche vorgesehen sind, um diese Einflüsse zu unterdrücken, sowie deren Wirkungen gegeben werden. 3 zeigt einen Zustand, in dem der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung innerhalb der Fahrzeug-Kühlermaske verbaut ist, wobei eine Strömungsrichtung von Luftströmungen durch Pfeile dargestellt ist.
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Wie in 3 dargestellt, ist der Ultraschallgeber 4 derart verbaut, dass er aus der Abstrahlungsachse in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, welche von dem reflektierenden Spiegel 7 ausgebildet ist, winkelig versetzt (verschwenkt) ist, und die Öffnung 15, von der einkommende Luft abzuführen ist, ist hinter dem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 angeordnet. Daher werden Luftströmungen (dargestellt durch Pfeile), welche in einen Raum zwischen dem reflektierenden Spiegel 7 und dem Ultraschallgeber 4 einströmen, problemlos entlang der Spiegelfläche des reflektierenden Spiegels 7 und der flachen Geber-Einbaufläche 3a des Ultraschallsensor-Hauptkörpers 3 zur Außenseite des Ultraschallsensors abgeführt. Entsprechend verbleiben Luftströmungen weder innerhalb des Ultraschallsensors noch tritt ein turbulenter Fluss auf. Daher wird ein Erfassungsergebnis nicht durch Luftströmungen gestört und es wird möglich, eine stabile Objekterfassung durch den im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor sicherzustellen. Zusätzlich kann die Erzeugung von akustischem Rauschen durch einen turbulenten Fluss unterdrückt werden.
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Ferner werden Luftströmungen auf eine stabile Weise entlang des reflektierenden Spiegels 7 und der flachen Geber-Einbaufläche 3a des Ultraschallsensor-Hauptkörpers 3 – einschließlich des Ultraschallgebers 4 selbst – eingeleitet. Daher werden Partikel, wie Fremdkörper und Regentropfen, welche an den Oberflächen des reflektierenden Spiegels 7 und des Ultraschallgebers 4 anhaften oder an diesen abgelagert sind, und damit dazu neigen, die Erfassungsleistung des Ultraschallsensor zu beeinträchtigen, durch die Luftströmungen weggeblasen und durch die Öffnung 15 zur Außenseite des Ultraschallsensors abgeführt. Sollten Fremdkörper, wie Staub und Schmutz und Regentropfen an den Oberflächen des reflektierenden Spiegels 7 und des Ultraschallsensors 4 anhaften oder sich an diesen ablagern, erleichtert es die derartige Struktur, Staub und Schmutz einfach abzuwischen oder zu entfernen, da sich diese Struktur von herkömmlichen Strukturen wie der Trichterstruktur, die auf der Innenseite enger wird, unterscheidet.
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Wie in 3 gezeigt, definieren der Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 und der reflektierende Spiegel 7, die zusammen den im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor ausbilden, einen Lufteinlasskanal, durch den Luftströmungen, die in den im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor eingeströmt sind, einfach zur Außenseite des Sensors abgeführt werden, wobei die Form des reflektierenden Spiegels 7 und die Form der Geber-Einbaufläche 3a des Ultraschallsensor-Hauptkörpers 3 geeignet genutzt werden. Indem bezüglich der Form des reflektierenden Spiegels 7 und der Form der Geber-Einbaufläche 3a des Ultraschallsensor-Hauptkörpers 3 nachstehend ausgeführte Überlegungen angestellt werden, um eine Lufteinlassstruktur auszubilden, die Luftwiederstand soweit wie möglich unterdrückt, wird es möglich, eine stabile Objekterfassung durch den Ultraschallsensor dadurch sicherzustellen, dass das Entstehen einer turbulenten Strömung und das Entstehen von akustischem Rauschen (Phänomen des Pfeifens) welche durch die Entstehung einer turbulenten Strömung (Wirbel) hervorgerufen werden, unterdrückt werden:
- 1. Es ist keine vorstehende Struktur vorgesehen, welche die Luftströmung blockieren könnte;
- 2. eine Kantenstruktur, welche die Luftströmung blockieren könnte, wird vermieden und entsprechende Ecken werden abgerundet;
- 3. in einem Strömungspfad der Luft wird eine Querschnittsfläche der Strömungsfläche konstant gehalten (eine Abweichung wird minimal gehalten); und
- 4. zwischen dem reflektierenden Spiegel 7 und einer Fahrzeugstruktur, wie dem Oberteil 6 der Fahrzeug-Kühlermaske, ist kein Zwischenraum, in den Luft eindringen könnte, vorgesehen.
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Die Reflektionsfläche des reflektierenden Spiegels 7 ist derart angeordnet, dass sie in einem Neigungswinkel nach unten gerichtet ist. Durch diese Struktur haften Substanzen, wie Fremdkörper und Regentropfen, welche durch Luftströmungen eingebracht werden und die dazu neigen, die Erfassungsleistung eines Ultraschallsensors zu beeinträchtigen, kaum an der Reflektionsfläche des reflektierenden Spiegels 7 an oder lagern sich daran ab. Sollten derartige Substanzen an der Reflektionsfläche anhaften oder sich daran ablagern, werden die Substanzen durch diese Struktur einfach durch Luftströmungen entfernt. Ferner ist die obere Fläche des Ultraschallsensor-Hauptkörpers 3 von einer Form, die, ausgehend von der Einbauposition des Ultraschallgebers 4 hin zur Öffnung 15, aus der Luftströmungen zur Außenseite des Sensors abgeführt werden, in Richtung zur Fahrbahnoberfläche graduell geneigt ist. Durch diese Struktur werden Fremdkörper und Regentropfen daher nicht nur durch Luftströmungen sondern auch durch Schwerkraft hinter den Ultraschallsensor gezwungen und können von der Öffnung 15 einfach zum Äußeren des Ultraschallsensors abgeführt werden.
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Wie beschrieben wurde, ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor von einer derartigen Struktur, dass Fremdkörper und Regentropfen kaum Anhaftungen und Ablagerungen innerhalb des im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors hervorrufen können – und insbesondere nicht an den Flächen des reflektierenden Spiegels 7 und des Ultraschallgebers 4. Sollten sich derartige Substanzen an den Oberflächen ablagern oder an diesen anhaften, ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor in einer Struktur ausgeführt, die es erleichtert, Fremdkörper und Regentropfen abzuwischen oder zu entfernen. Es ist deshalb nicht länger notwendig, eine Abdeckung auf der vorderen Fläche des im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors bereitzustellen.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben werden. Ein automatisches Notfallbremssystem, das eine Anwendung des im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors der Erfindung ist, erlangt eine benötigte vergrößerte Erfassungsdistanz zunächst dadurch, dass, verglichen mit einem Ultraschallsensor gemäß dem Stand der Technik, welcher hauptsächlich für Parkassistenzsysteme verwendet wird, ein Abstrahlungsstrahl einer Ultraschallwelle verengt wird. Da die Strahlbreite verengt ist, wird indes eine Einstellfunktion der optischen Achse des Sensors in einer vertikalen Ebene vorteilhaft, um insbesondere in der vertikalen Ebene des Sensors Konfusion mit der Fahrbahnoberfläche zu unterdrücken und die Zuverlässigkeit der Erfassung eines Zielfahrzeugs sicherzustellen. Der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel das diese Einstellfunktion bereitstellt.
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4A und 4B zeigen jeweils einen vertikalen Querschnitt des im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung und eine Schemadarstellung eines Erfassungsbereichs des Sensors in der vertikalen Ebene. Wie in 4A gezeigt ist, ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor der zweiten Ausführungsform innerhalb der Fahrzeug-Kühlermaske 2 angeordnet und aus einem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 und einem reflektierenden Spiegel 7 ausgebildet. Ein Unterschied zur obigen ersten Ausführungsform liegt darin, dass die Richtung des reflektierenden Spiegels 7 nicht fest ist, und dass ein Winkel (Neigungswinkel) des reflektierenden Spiegels 7 in der vertikalen Ebene beliebig verändert werden kann.
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In 4A und 4B wird die Richtung des reflektierenden Spiegels, die in einer Richtung des Neigungswinkels variiert, aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung durch drei schematische Winkelveränderungsmuster dargestellt. Es sei allerdings wohl verstanden, dass die Richtung in der Praxis in einer beliebigen Anzahl von Richtungen geändert werden kann. Bezugnehmend auf 4A ist ein Winkelveränderungsmechanismus 16 bezüglich der vertikalen Ebene (Änderungsmechanismus für einen vertikalen Richtungswinkel) vorgesehen, der geeignet ist, die Richtung des reflektierenden Spiegels dadurch zu ändern, dass er die Winkelrichtung in der vertikalen Ebene (Neigungswinkel) bezüglich der ursprünglichen Richtung des reflektierenden Spiegels 7 verändert. Vorliegend ist der reflektierende Spiegel in drei Richtungen dargestellt: ein reflektierender Spiegel 7_oben stellt den reflektierenden Spiegel dar, wenn die Richtung für eine Erfassung auf der oberen Seite der vertikalen Ebene verändert ist; ein reflektierender Spiegel 7_unten stellt den reflektierenden Spiegel dar, wenn die Richtung für eine Erfassung auf der unteren Seite der vertikalen Ebene verändert ist, und der reflektierende Spiegel 7 bezeichnet, wie gehabt, den reflektierenden Spiegel in der ursprünglichen Richtung.
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Im Falle des reflektierenden Spiegels in der Stellung 7_unten (reflektierender Spiegel 7_unten) ist der Neigungswinkel des reflektierenden Spiegels in der vertikalen Ebene im Vergleich mit dem reflektierenden Spiegel 7 winkelig versetzt (um einen Winkel verschwenkt). Daher bildet eine Ultraschallwelle, welche von dem Ultraschallgeber 4 ausgesandt ist und auf den reflektierenden Spiegel 7_unten, einfällt einen Ultraschallstrahl 13_unten, der im Vergleich zum Ultraschallstrahl 13, der auf den reflektierenden Spiegel 7 auftrifft und dann reflektiert und abgestrahlt wird, zur oberen Seite der vertikalen Ebene winkelig versetzt ist. Falls der reflektierende Spiegel andererseits in der Stellung 7_unten (reflektierender Spiegel 7_unten) vorliegt, ist der Neigungswinkel des reflektierenden Spielgels bezüglich der ursprünglichen Stellung des reflektierenden Spiegels 7 zur unteren Seite in der vertikalen Ebene winkelig verschwenkt. Daher bildet eine Ultraschallwelle, die von dem Ultraschallgeber 4 ausgesandt ist und auf den reflektierenden Spiegel in der Stellung 7_unten einfällt, einen Ultraschallstrahl 13_unten, der im Vergleich zum Ultraschallstrahl 13, der auf den reflektierenden Spiegel 7 in der ursprünglichen Stellung einfällt und dann reflektiert und abgestrahlt wird, auf der unteren Seite der vertikalen Ebene winkelig verschwenkt ist.
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Wie oben beschrieben, stellen die Ultraschallstrahlen 13_oben und 13_unten, die beide jeweils bezüglich der vertikalen Ebene winkelig verschwenkt sind, wie in 4B gezeigt (welche eine Darstellung des Erfassungsbereichs in der vertikalen Ebene des Fahrzeugs ist, an dem der Ultraschallsensor angebracht), jeweils dar: einen Ultraschallstrahl 13_oben, der im Vergleich zum Ultraschallstrahl 13 die obere Seite der vertikalen Ebene bestrahlt, und einen Ultraschallstrahl 13_unten, der im Vergleich mit dem Ultraschallstrahl 13 die untere Seite der vertikalen Ebene bestrahlt.
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Wie in 4A und 4B gezeigt, kann der Winkel (Neigungswinkel) des reflektierenden Spiegels 7 in der vertikalen Ebene bei dem im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung auf eine beliebige Richtung geändert werden. Es wird daher möglich, die optische Achse des Ultraschallstrahls nach Anbringen des Sensors einzustellen. Insbesondere kann die optische Achse des Ultraschallstrahls nach dem Einbau des Sensors auf die gewünschte Richtung korrigiert werden, wenn die optische Achse des Ultraschallstrahls von einer gewünschten Richtung abweicht, wenn der Sensor angebracht ist. Die optische Achse des Ultraschallstrahls kann, wenn ein entsprechender Bedarf auftritt, eingestellt werden, während das Fahrzeug geparkt ist, oder während das Fahrzeug fährt.
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Das Einstellen der optischen Achse des Ultraschallstrahls kann ferner zum Messen des Winkels in der vertikalen Richtung verwendet werden. Durch Messung eines Winkels innerhalb der vertikalen Ebene wird es möglich, die Position eines Erfassungsobjekts in der vertikalen Richtung festzustellen. Es wird daher möglich festzustellen, ob ein Ultraschallecho, das von dem im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor empfangen wird, eine reflektierte Welle (Störung) von der Fahrbahnoberfläche, Fahrzeug-Anhaltesignalen oder Reflektoren, oder eine reflektierte Welle (Störungen) von Fahrzeugschildern ist. Daher kann diese Einstellung verwendet werden, um eine fälschliche Erfassung zu unterdrücken.
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Lediglich dadurch, dass der Anbringwinkel des reflektierenden Spiegels 7 variabel gestaltet wird, erlangt der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung die erwünschte Einstellfunktion der optischen Achse in der vertikalen Ebene und zusätzlich die Winkelmessfunktion in der vertikalen Ebene. Verglichen mit einem Fall, bei dem diese Funktionen unter Verwendung der Trichterstruktur realisiert sind, welche oben im Stand der Technik beschrieben wurde, können derartige Funktionen einfacher umgesetzt werden.
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Dritte Ausführungsform
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Nun wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. Ein automatisches Notfallbremssystem, welches eine Anwendung für den im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor der vorliegenden Erfindung ist, erzielt zunächst dadurch eine längere Erfassungsdistanz, dass ein Abstrahlungsstrahl einer Ultraschallwelle verglichen mit dem Ultraschallsensor des Stands der Technik, welcher hauptsächlich für Einparkassistenzsysteme verwendet wurde, verengt wird. Da die Strahlbreite verengt ist, werden andererseits eine Einstellungsfunktion der optischen Achse und eine Winkelmessfunktion in einer horizontalen Ebene des Sensors erwünscht, um Störungen in der horizontalen Ebene des Sensors, welche durch Objekte am Fahrbahnrand oder ein Fahrzeug hervorgerufen sind, das sich in der Nachbarfahrspur bewegt, zu verhindern, und die Zuverlässigkeit der Erfassung für ein Zielfahrzeug sicherzustellen. Der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel, das die oben spezifizierten Funktionen bereitstellt.
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5A und 5B zeigen jeweils einen horizontalen Querschnitt des im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung und einen Erfassungsbereichs in der horizontalen Ebene des Sensors. Wie in 5A gezeigt, ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor der dritten Ausführungsform innerhalb der Fahrzeug-Kühlermaske 2 angebracht, und, wie in den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen, aus einem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 und einem reflektierenden Spiegel 7 ausgebildet. Ein Unterschied zu der obigen ersten Ausführungsform liegt darin, dass die Richtung des reflektierenden Spiegels 7 nicht fest ist, und ein Winkel des reflektierenden Spiegels 7 in der horizontalen Ebene beliebig geändert werden kann. In 5A und 5B ist die Ausrichtung des reflektierenden Spiegels 7, die in einer Richtung der horizontalen Ebene variiert, der Einfachheit der Beschreibung halber, lediglich durch drei Winkelveränderungs-Muster dargestellt. Es sei allerdings angemerkt, dass die Richtung in der Praxis in einer beliebigen Anzahl von Mustern verändert werden kann.
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Bezugnehmend auf 5A ist ein Winkelveränderungsmechanismus 17 bezüglich der horizontalen Ebene (Änderungsmechanismus für einen horizontalen Richtungswinkel) vorgesehen, der geeignet ist, die Richtung des reflektierenden Spiegels durch Ändern einer Winkelrichtung in der horizontalen Ebene hin zu einer beliebigen Richtung bezüglich der ursprünglichen Richtung des reflektierenden Spiegels 7 zu verändern. Vorliegend ist der reflektierende Spiegel in drei Richtungen gezeigt: ein reflektierender Spiegel 7_links bezeichnet den reflektierenden Spiegel, wenn die Ausrichtung für ein Erfassen auf der linken Seite der horizontalen Ebene geändert ist. Ein reflektierender Spiegel 7_rechts bezeichnet den reflektierenden Spiegel, wenn die Ausrichtung für ein Erfassen auf der rechten Seite der horizontalen Ebene geändert ist; und der reflektierende Spiegel 7 bezeichnet den reflektierenden Spiegel in der ursprünglichen Richtung. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die linke Richtung und die rechte Richtung, auf die vorliegend Bezug genommen wird, jeweils einer linken Richtung und einer rechten Richtung entsprechen, die sich aus einer Betrachtung einer Richtung der Ultraschallwellenaussendung bezüglich des Ultraschallsensors ergibt. Die linke Richtung und die rechte Richtung, auf die vorliegend bezuggenommen wird, entsprechen also jeweils der linken Richtung und der rechten Richtung bezüglich der Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs, an dem der Sensor angebracht ist. Gleiches gilt für die linke Richtung und die rechte Richtung, auf welche nachstehend bezuggenommen wird.
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Im Falle des reflektierenden Spiegels 7_links ist der Winkel des reflektierenden Spiegels in der horizontalen Ebene bezüglich des reflektierenden Spiegels 7 zur Richtung nach links um einen Winkel verschwenkt (winkelig versetzt). Daher bildet eine Ultraschallwelle, welche von dem Ultraschallgeber 4 ausgesandt wird und auf den reflektierenden Spiegel 7_links einfällt, einen Ultraschallstrahl 13_links, der bezüglich des Ultraschallstrahls 13, der auf den reflektierenden Spiegel 7 einfällt und dann reflektiert und abgestrahlt wird, in der horizontalen Ebene zur linken Richtung winkelig verschwenkt ist. Andererseits ist im Falle des reflektierenden Spiegels 7_rechts der Winkel des reflektierenden Spiegels in der horizontalen Ebene verglichen mit dem reflektierenden Spiegel 7 zur rechten Richtung winkelig verschwenkt. Daher bildet eine Ultraschallwelle, welche von dem Ultraschallgeber 4 ausgesandt ist und auf den reflektierenden Spiegel 7_rechts einfällt, einen Ultraschallstrahl 13_rechts, welcher bezüglich des Ultraschallstrahls 13, der auf den reflektierenden Spiegel 7 einfällt und dann reflektiert und abgestrahlt wird, in der horizontalen Ebene zur rechten Richtung winkelig verschwenkt ist.
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Wie in 5B gezeigt, die eine Darstellung des Erfassungsbereichs in der horizontalen Ebene des Fahrzeugs, an dem der Ultraschallsensor angebracht ist, darstellt, liefern die Ultraschallstrahlen 13_links und 13_rechts, von denen beide in der horizontalen Ebene winkelig verschwenkt sind, wie oben beschrieben jeweils einen Ultraschallstrahl 13_links, der verglichen mit dem Ultraschallstrahl 13 die linke Richtung in der horizontalen Ebene bestrahlt, und einen Ultraschallstrahl 13_rechts, der verglichen mit dem Ultraschallstrahl 13 die rechte Richtung in der horizontalen Ebene bestrahlt.
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Beim im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensor gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung kann der Winkel des reflektierenden Spiegels 7, wie in 5A und 5B gezeigt, in der horizontalen Ebene auf eine beliebige Richtung eingestellt werden. Daher wird es möglich, die optische Achse des Ultraschallstrahls einzustellen, nachdem der Ultraschallsensor angebracht wurde. Insbesondere wenn die optische Achse des Ultraschallstrahls von einer gewünschten Richtung abweicht, wenn der Ultraschallsensor angebracht ist, kann die optische Achse des Ultraschallstrahls auf die gewünschte Richtung geändert werden, nachdem der Ultraschallsensor angebracht ist. Wenn ein entsprechender Bedarf entsteht, kann die optische Achse des Ultraschallstrahls eingestellt werden, während das Fahrzeug parkt oder während sich das Fahrzeug bewegt.
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Die Einstellung der optischen Achse eines Ultraschallstrahls kann zum Messen von Winkeln in der horizontalen Richtung verwendet werden. Durch Messung eines Winkels in der horizontalen Richtung wird es möglich, die Position eines Erfassungsobjekts in der horizontalen Richtung festzustellen. Daher wird es möglich festzustellen, ob eine reflektierte Ultraschallwelle (Echo), welche von dem Sensor empfangen wird, beispielsweise eine reflektierte Welle (Störung) von einem Objekt ist, das nicht erfasst werden soll, wie ein fahrbahnseitiges Objekt, wie beispielsweise eine Leitplanke oder ein Fahrzeug, das in der Nachbarspur fährt. Daher kann diese Anpassung bzw. Einstellung verwendet werden, um eine fälschliche Erfassung zu unterdrücken.
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Lediglich dadurch, dass der Anbringwinkel des reflektierenden Spiegels 7 veränderbar gestaltet wird, ermöglicht der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung die Anpassungsfunktion der optischen Achse und die Winkelmessfunktion jeweils in der horizontalen Ebene. Verglichen mit dem Fall, in dem diese Funktionen unter Verwendung der Trichterstruktur, welche im obigen Stand der Technik beschrieben ist, erlangt sind, können diese Funktionen einfacher in die Tat umgesetzt werden.
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Vierte Ausführungsform
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Eine vierte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben werden. 6 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor der vierten Ausführungsform stellt eine in der obigen zweiten Ausführungsform angestrebte Anpassung der optischen Achse eines Ultraschallstrahls in der vertikalen Richtung und eine Winkelmessung innerhalb der vertikalen Ebene dadurch dar, dass mehrere Ultraschallstrahlen innerhalb der vertikalen Ebene ausgebildet werden, in welcher der Sensor angebracht ist. Es sei dabei wohl verstanden, dass diese Einstellungen und Messungen nicht wie in der zweiten Ausführungsform durch beliebiges Verändern des Winkels des reflektierenden Spiegels 7 in der vertikalen Ebene erlangt werden. In der vierten Ausführungsform weist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor einen reflektierenden Spiegel 7, der in einer festen Ausrichtung angeordnet ist, und mehrere Ultraschallgeber auf, die in Richtungen eingebaut sind, die derart eingestellt sind, dass jeder Ultraschallgeber jeweils einen unterschiedlichen Einfallswinkel einer auf den reflektierenden Spiegel 7 einfallenden Ultraschallwelle in der Ebene generiert. Dadurch, dass unter Verwendung mehrerer Ultraschallgeber mehrere Ultraschall-Eingabewellen erzeugt werden, wobei jede einen unterschiedlichen Einfallswinkel aufweist, können mehrere Ultraschallstrahlen bereitgestellt werden, die innerhalb der vertikalen Ebene jeweils einen unterschiedlichen Abstrahlwinkel aufweisen.
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Die Anordnung und ein Betrieb des im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors der vierten Ausführungsform wird nun unter Verwendung von 6 beschrieben. Wie in 6 gezeigt, ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor der vierten Ausführungsform innerhalb der Fahrzeug-Kühlermaske angebracht, und aus einem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3, einem reflektierenden Spiegel 7 und einem Ultraschallgeber 4, einem Ultraschallgeber 4_oben und einem Ultraschallgeber 4_unten ausgebildet, die jeweils einen unterschiedlichen Einfallswinkel bezüglich des reflektierenden Spiegels 7 aufweisen. Wie in 6 gezeigt, sind die drei Ultraschallgeber in dem Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 auf eine derartige Weise verbaut, dass die jeweiligen Vibrationsflächen von der Fläche des Ultraschallsensor-Hauptkörpers 3 freigelegt sind und innerhalb der vertikalen Ebene derart voneinander versetzt sind, dass sie einen unterschiedlichen Einfallswinkel bezüglich des reflektierenden Spiegels 7 aufweisen.
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Wie in 6 gezeigt, ist der Ultraschallgeber 4_oben im Vergleich zum Ultraschallgeber 4, welcher verwendet wird, um eine Ultraschallwelle bezüglich des Fahrzeugs nach vorne auszusenden, auf der unteren Seite innerhalb der vertikalen Ebene angeordnet. Eine Ausrichtung des Ultraschallgebers 4_oben ist derart eingestellt und angepasst, dass der Ultraschallgeber 4_oben innerhalb der vertikalen Ebene im Vergleich zu der Ausrichtung, in welcher der Ultraschallgeber 4 eingestellt ist, nach oben gerichtet ist. Entsprechend ist der Ultraschallstrahl 13_oben, welcher von dem reflektierenden Spiegel 7 reflektiert und von diesem abgestrahlt wird, innerhalb der vertikalen Ebene im Vergleich zum Ultraschallstrahl 13 nach oben gerichtet. Entsprechend ist der Ultraschallgeber 4_unten im Vergleich zum Ultraschallgeber 4, der zum Aussenden einer Ultraschallwelle bezüglich des Fahrzeugs nach vorne verwendet wird, innerhalb der vertikalen Ebene auf der oberen Seite eingesetzt. Eine Ausrichtung des Ultraschallgebers 4_unten ist derart angepasst und eingestellt, dass der Ultraschallgeber 4_unten innerhalb der vertikalen Ebene verglichen mit der Ausrichtung, in welcher der Ultraschallgeber 4 angeordnet ist, nach oben gerichtet ist. Entsprechend ist der Ultraschallstrahl 13_unten, der von dem reflektierenden Spiegel 7 reflektiert und abgestrahlt wird, im Vergleich zum Ultraschallstrahl 13 in der vertikalen Ebene nach unten gerichtet.
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Wie bereits ausgeführt, kann der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor der vierten Ausführungsform mehrere Ultraschallstrahlen in der vertikalen Richtung lediglich dadurch bereitstellen, dass mehrere kostengünstige Ultraschallgeber vorgesehen sind, ohne den Winkelveränderungsmechanismus 16 bezüglich der vertikalen Ebene wie in der obigen zweiten Ausführungsform einzusetzen. Daher können das Anpassen der optischen Achse eines Ultraschallstrahls in der vertikalen Richtung und die Winkelmessung der vertikalen Richtung bei geringeren Kosten realisiert werden. Da keine mechanische Struktur verwendet wird, um die Strahlrichtung zu verändern, kann zusätzlich die Lebensdauer verlängert werden.
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Aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung zeigt 6 einen Fall, in dem drei Ultraschallstrahlen durch Verwendung dreier Ultraschallgeber bereitgestellt werden, um Ultraschallstrahlen zu beschreiben, die in einer Richtung bezüglich ihrer Neigungswinkel verändert sind. Es sei allerdings angemerkt, dass eine beliebige Anzahl Ultraschallstrahlen unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Ultraschallgebern bereitgestellt werden kann.
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Der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung stellt die Anpassungsfunktion der optischen Achse in der vertikalen Ebene und die Winkelmessungsfunktion in der vertikalen Ebene unter Verwendung von Eigenschaften eines reflektierenden Spiegels bereit, wonach der reflektierende Spiegel Signaleingaben von mehreren Ultraschallgebern aufnehmen kann (Ultraschallwellen können eingespeist werden). Falls allerdings die im Stand der Technik beschriebene Trichterstruktur verwendet wird, ist es schwierig, Signalabgaben von mehreren Ultraschallgebern in den Trichter einzugeben (die entsprechenden Ultraschallwellen können nicht eingespeist werden). Die oben beschriebenen Funktionen können deshalb nicht erlangt werden.
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Fünfte Ausführungsform
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Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben werden. 7 zeigt einen horizontalen Querschnitt eines im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung. Der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor der fünften Ausführungsform ermöglicht, wie in der obigen dritten Ausführungsform, eine Anpassung der optischen Achse von Ultraschallstrahlen in der horizontalen Richtung und eine Winkelmessung in der horizontalen Richtung, indem innerhalb der horizontalen Ebene, in der die Ultraschallsensoren angebracht sind, mehrere Ultraschallstrahlen ausgebildet werden. Es sei dabei betont, dass diese Anpassung und Messung nicht dadurch ermöglicht wird, dass, wie in der obigen dritten Ausführungsform, der Winkel des reflektierenden Spiegels 7 in der horizontalen Ebene verändert wird. In der fünften Ausführungsform ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor aus einem reflektierenden Spiegel 7, der in einer festen Ausrichtung angebracht ist, und mehreren Ultraschallgebern ausgebildet, die in Richtungen angebracht sind, die derart eingestellt sind, dass jeder einen unterschiedlichen Einfallswinkel der auf den reflektierenden Spiegel 7 einfallenden Ultraschallwellen in der Ebene aufweist. Indem unter Verwendung von mehreren Ultraschallgebern mehrere Ultraschallwellen eingegeben werden, die jeweils einen unterschiedlichen Einfallswinkel haben, können mehrere Ultraschallstrahlen erlangt werden, die in der horizontalen Ebene einen unterschiedlichen Abstrahlungswinkel aufweisen.
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Die Anordnung und ein Betrieb des im Fahrzeug verbauten Ultraschallsensors der fünften Ausführungsform wird nun unter Verwendung von 7 beschrieben werden. Wie in 7 gezeigt, ist der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor der fünften Ausführungsform innerhalb der Fahrzeug-Kühlermaske angeordnet, und weist einen Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 (siehe 1A), einen reflektierenden Spiegel 7, und einen Ultraschallgeber 4, einen Ultraschallgeber 4_links und einen Ultraschallgeber 4_rechts auf, die bezüglich des reflektierenden Spiegels 7 jeweils einen unterschiedlichen Einfallswinkel aufweisen. Wie in 7 dargestellt, sind die drei Ultraschallgeber im Ultraschallsensor-Hauptkörper 3 derart verbaut, dass die jeweiligen Vibrationsflächen von der Oberfläche des Ultraschallsensor-Hauptkörpers 3 freigelegt sind und untereinander innerhalb der horizontalen Ebene derart versetzt sind, dass jede bezüglich des reflektierenden Spiegels 7 einen unterschiedlichen Einfallswinkel aufweist.
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Wie in 7 gezeigt, ist der Ultraschallgeber 4_links verglichen mit dem Ultraschallgeber 4, welcher verwendet wird, eine Ultraschallwelle bezüglich des Fahrzeugs nach vorn abzustrahlen, innerhalb der horizontalen Ebene versetzt. Eine Ausrichtung des Ultraschallgebers 4_links ist derart angepasst und eingestellt, dass der Ultraschallgeber 4_links innerhalb der horizontalen Ebene im Vergleich mit der Ausrichtung, die für den Ultraschallgeber 4 eingestellt ist, winkelig versetzt ist. Entsprechend ist der Ultraschallstrahl 13_links, der von dem reflektierenden Spiegel 7 reflektiert und abgestrahlt wird, verglichen mit dem Ultraschallstrahl 13 innerhalb der horizontalen Ebene zur linken Richtung gerichtet. Ferner ist der Ultraschallgeber 4_rechts innerhalb der horizontalen Ebene im Vergleich zum Ultraschallgeber 4 versetzt, welcher dazu verwendet wird, eine Ultraschallwelle bezüglich des Fahrzeugs nach vorne auszusenden. Eine Ausrichtung des Ultraschallgebers 4_rechts ist derart angepasst und eingestellt, dass der Ultraschallgeber 4_rechts bezüglich der Ausrichtung, in welcher der Ultraschallgeber 4 angeordnet ist, in der horizontalen Ebene winkelig versetzt ist. Entsprechend ist der Ultraschallstrahl 13_rechts, der von dem reflektierenden Spiegel 7 reflektiert und abgestrahlt wird, im Vergleich zum Ultraschallstrahl 13 innerhalb der horizontalen Ebene zur rechten Richtung gerichtet.
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Wie oben ausgeführt wurde, kann der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der fünften Ausführungsform, zusätzlich zu dem durch die obige erste Ausführungsform erlangten Vorteilen, mehrere Ultraschallstrahlen in der horizontalen Richtung lediglich dadurch bereitstellen, dass mehrere kostengünstige Ultraschallgeber angeordnet sind – ohne die Notwendigkeit, wie in der obigen dritten Ausführungsform, den Winkelveränderungsmechanismus 17 bezüglich der horizontalen Ebene bereitzustellen. Daher kann die Einstellung der optischen Achse eines Ultraschallstrahls in der horizontalen Richtung und die Winkelmessung innerhalb der horizontalen Ebene einfach bei geringeren Kosten erlangt werden. Da keine mechanischen Strukturen verwendet werden, um die Strahlrichtungen zu verändern, kann zusätzlich die Lebensdauer verlängert werden.
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Aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung zeigt 7 einen Fall, bei dem drei Ultraschallstrahlen unter Verwendung dreier Ultraschallgeber bereitgestellt werden, um Ultraschallstrahlen darzustellen, die in einer Richtung entsprechend eines Neigungswinkels verändert sind. Es sei dabei allerdings betont, dass eine beliebige Anzahl von Strahlen unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Gebern bereitgestellt werden kann.
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Indem die Struktur der fünften Ausführungsform mit der Struktur kombiniert wird, wonach die Ultraschallgeber, wie in der obigen vierten Ausführungsform beschrieben, derart angebracht sind, dass sie in der vertikalen Richtung mehrere Ultraschallstrahlen bereitstellen, wird es möglich, mehrere Ultraschallstrahlen auszubilden, wobei jeder nicht nur in der horizontalen Ebene, sondern auch in der vertikalen Ebene einen unterschiedlichen Winkel aufweist, ohne einen Richtungsänderungsmechanismus des reflektierenden Spiegels verwenden zu müssen.
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Der im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensor gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ermöglicht die Anpassungsfunktion der optischen Achse in der horizontalen Ebene und die Winkelmessungsfunktion in der horizontalen Ebene unter Verwendung von Eigenschaften eines reflektierenden Spiegels, dass der reflektierende Spiegel Eingaben von mehreren Ultraschallsensoren aufnehmen kann (Ultraschallwellen können eingespeist werden). Falls die im Stand der Technik beschriebene Trichterstruktur verwendet wird ist es schwierig, Ausgabesignale von mehreren Ultraschallgebern in den Trichter einzugeben (die entsprechenden Ultraschallwellen können nicht eingespeist werden). Die oben spezifizierten Funktionen können deswegen nicht erlangt werden.
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Verschiedene Abwandlungen und Veränderungen dieser Erfindung werden für Fachleute augenfällig sein, ohne von dem Rahmen und der Grundidee dieser Erfindung abzuweichen, und es sei ferner betont, dass die Erfindung nicht auf die vorliegend beschriebenen, beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2000-105115 A [0008]
- JP 60-91281 A [0008]
