DE10306257B4

DE10306257B4 - Neigungswinkelmesseinrichtung

Info

Publication number: DE10306257B4
Application number: DE10306257A
Authority: DE
Inventors: Fumihiro Minami; Takashi Ohsawa; Yoshio Kobe Katayama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2023-02-15
Also published as: JP2003307564A; US6714483B2; US20030156585A1; DE10306257A1

Abstract

Neigungswinkelmesseinrichtung, umfassend:
eine Sende/Empfangsvorrichtung (3, 4, 5, 6) zum Senden einer Welle in Richtung einer Straßenoberfläche und zum Empfangen zweier von der Straßenoberfläche reflektierten Wellen; und
eine Neigungswinkelberechnungsvorrichtung (14, 34, 54) zum Berechnen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs in bezug auf die Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen Phasen der beiden reflektierten Wellen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangsvorrichtung einen ersten Sensor (4) einschließt zum Senden einer Welle in Richtung der Straßenoberfläche (2) und dann zum Empfangen einer Welle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist, und einen zweiten Sensor (5), der in einem Abstand vom ersten Sensor (4) angeordnet ist, welcher viel kleiner ist als ein Abstand zum reflektierenden Objekt, zum Senden einer Welle phasengleich mit der von dem ersten Sensor (4) gesendeten Welle in Richtung der Straßenoberfläche (2) und dann Empfangen einer Welle, die von der Straßenoberfläche (2) reflektiert worden ist, und dass die Neigungswinkelberechnungsvorrichtung (14) ausgebildet...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Neigungswinkelmesseinrichtung, die eine Welle in Richtung einer Straßenoberfläche sendet und einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen den Phasen von von der Straßenoberfläche reflektierten Wellen misst.

Als eine mit einer solchen Neigungswinkelmesseinrichtung in Zusammenhang stehende Einrichtung ist eine Einrichtung bereitgestellt worden zum automatischen Einstellen des Ausleuchtungsabstandes eines fahrzeugmontierten Projektors. Diese Einrichtung ist mit einem Element zum Ausgeben einer Spannung versehen, die eine Funktion der Position des Projektors ist, einem zwei jeweils an der Vorderseite und der Rückseite des Fahrzeugskörpers angeordnete Schallmessgeräte einschließenden Detektors und einem Messwandler zum Ausgeben einer eine Phasendifferenz zwischen zwei von den beiden Schallmessgeräten erfassten reflektierten Wellen anzeigenden Spannung und einem Komparator zum Vergleichen der Spannung von dem Element mit der in dem Detektor und zum Senden einer algebraischen Differenz zwischen den beiden Spannungen zu einer Treibereinrichtung zum Antreiben eines elektromechanischen Systems zum Steuern des Neigungswinkels des Projektors. Der Detektor gibt simultan zwei akustische Wellen in Richtung einer Straßenoberfläche aus, auf der das Fahrzeug sich fortbewegt unter Verwendung der beiden Schallmessgeräte, um wirksam eine Differenz zwischen dem Abstand zwischen der Vorderseite des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche und dem Abstand zwischen der Rückseite des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche zu definieren, erfasst die Köpfe der beiden von der Straßenoberfläche reflektierten akustischen Wellen und bestimmt dann die Phasendifferenz zwischen den Köpfen der beiden akustischen Wellen und liefert eine Spannung, die die Phasendifferenz anzeigt unter Verwendung des Messwandlers (siehe beispielsweise Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung (TOKKAISHO) Nr. 56-8727 (Zeile 6 der ersten Spalte bis Zeile 1 der zweiten Spalte und 1 und 2.)).

Während der Detektor der Einrichtung gemäß dem Stand der Technik die Phasendifferenz bestimmt, das heißt die Zeitdifferenz zwischen dem Kopf der reflektierten akustischen Welle, die von einem der beiden Schallmessgeräte erfasst wird und dem der reflektierten akustischen Welle, die von dem anderen der Schallmessgeräte erfasst wird und sie als Differenz zwischen dem Abstand zwischen der Vorderseite des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche und dem Abstand zwischen der Rückseite des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche ausgibt, kann der Detektor nicht die Zeiten, zu denen das Empfangen der beiden reflektierten akustischen Wellen beginnt jeweils exakt bestimmen, weil jede von ihnen eine geringe Energie hat und eine lange Anstiegszeit.

Aus DE 197 04 466 A1 ist eine Einrichtung zur Bestimmung einer Fahrzeugneigung bekannt, welche dazu dient die Leuchtweite von Scheinwerfern zu regulieren. Die Neigungsbestimmungseinrichtung ist zusammen mit den Scheinwerfern am Fahrzeugfrontende angebracht. Es werden zwei unabhängige Strahlen ausgesandt, welche jeweils unterschiedliche Winkel zur Fahrbahnoberfläche haben. Für jeden Strahl wird aus einer Phasendifferenz zwischen gesendetem Strahl und reflektiertem Strahl ein Abstand bestimmt. Aus dem Verhältnis der zwei so bestimmten Abstände wird der Neigungswinkel bestimmt.

Aus US-4,722,547 ist ein Ultraschallsensorsystem zur Messung einer Fahrzeugneigung bekannt. Das System umfasst einen Oszillator, der zwei Sender speist. Jeder Sender sendet ein jeweiliges Signal zu einem zugehörigen Empfänger aus. Die Ausgänge der Empfänger werden einem Phasendetektor zugeführt, um einen Neigungswinkel zu bestimmen.

Aus DE 92 14 770 U1 ist eine Ultraschallsensor-Regeleinrichtung für ein fahrbares Fräsgerät bekannt. Drei Ultraschallsensoren sind vorgesehen, welche jeweils einen Abstand zu einer Referenzfläche bestimmen. Liegt ein Abstandswert außerhalb eines Toleranzbereichs bezüglich der anderen beiden Messwerte, wird er als Fehlmessung verworfen. Die als gültig bestimmten Messwerte werden schließlich gemittelt. Eine Neigungsmessung findet nicht statt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Neigungswinkelmesseinrichtung bereitzustellen, die einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in bezug auf eine Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen den Phasen der empfangenen Wellen exakt messen kann.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Neigungswinkelmesseinrichtung bereitgestellt, die eine Sende/Empfangseinheit einschließt zum Senden einer Welle in Richtung einer Straßenoberfläche und zum Empfangen zweier Wellen, die von der Straßenoberfläche reflektiert werden und eine Neigungswinkelberechnungseinheit zum Berechnen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs in bezug auf die Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen den Phasen der beiden reflektierten Wellen.

Als ein Ergebnis kann die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche basierend auf der Phasendifferenz zwischen den empfangenen Wellen akkurat messen.

Weitere reflektierende Objekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, wie sie in den beiliegenden Zeichnungen dargelegt sind.

In den Zeichnungen zeigt:
1 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Neigungswinkelmesseinrichtung;
2 eine Unteransicht der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 1;
3 eine erläuternde Zeichnung des Prinzips der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 1;
4 eine erläuternde Zeichnung eines Teils der 3 im Detail;
5 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung;
6 eine erläuternde Zeichnung eines Betriebsablaufs des Ultraschallsensors der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 5;
7 eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen eines anderen Betriebsablaufes der Ultraschallsensoren der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 2;
8 ist eine erläuternde Zeichnung eines anderen Betriebsablaufs der Ultraschallsensoren der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 2;
9 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung;
11 ist eine erläuternde Zeichnung des Prinzips der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 10;
12 ist eine erläuternde Zeichnung eines Teils der 11 in genauerer Darstellung;
13 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung;
14–16 sind erläuternde Zeichnungen eines Zusammenhangs zwischen den Phasen der beiden Ultraschallwellen, die von der Phasenoberfläche reflektiert worden sind und der Richtung, in die ein Fahrzeug geneigt ist in Bezug auf die Straßenoberfläche;
17 ist eine erläuternde Zeichnung eines Falls, in dem eine Phasendifferenz in zwei reflektierten Wellen bedingt durch Straßenunregelmäßigkeiten in einer Neigungswinkelmesseinrichtung auftritt;
18 ist eine erläuternde Zeichnung eines Falls, in dem zwei Ultraschallwellen, die an einer Straßenoberfläche reflektiert werden, zueinander um 180° phasenverschoben sind und sich daher die empfangenen Wellen auslöschen;
19 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung;
20 ist eine Unteransicht der Anordnung von Ultraschallsensoren, die in einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung angeordnet sind;
21 ist ein Diagramm der Wellenform reflektierter Wellen und empfangener Wellen, wenn jeder Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle kontinuierlich eine Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche sendet;
22 ist ein Diagramm der Wellenform reflektierter Wellen und empfangener Wellen, wenn jeder Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle einer Neigungswinkelmesseinrichtung intermittierend eine Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche sendet;
23 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung;
24 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung;
25 ein Zeitdiagramm eines Betriebsablaufs eines Flip-Flops der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 24;
26 eine erläuternde Zeichnung eines Zustandes einer Neigungswinkelmesseinrichtung, wenn sie den Neigungswinkel eines Fahrzeugs misst, während das Fahrzeug stoppt;
27 eine erläuternde Zeichnung eines Zustandes der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 26, wenn sie den Neigungswinkel des Fahrzeugs misst, während das Fahrzeug fährt;
28 eine erläuternde Zeichnung der Anordnung der Neigungswinkelmesseinheiten, die in einer Neigungswinkelmesseinrichtung enthalten sind und in einem Fahrzeug montiert;
29 eine erläuternde Zeichnung der Anordnung der Neigungswinkelmesseinheiten, die in einer Neigungswinkelmesseinrichtung enthalten sind und in einem Fahrzeug derart montiert sind, dass sie entlang der Breite des Fahrzeugs angeordnet sind;
30 eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen der Anordnung einer Neigungswinkelmesseinrichtung, die an einem Fahrzeug montiert ist;
31 ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung;
32 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung;
33 eine erläuternde Zeichnung der Anordnung einer Neigungswinkelmesseinrichtung, welche an einem Fahrzeug montiert ist;
34 eine erläuternde Zeichnung eines Prozesses zum Anordnen einer Neigungswinkelmesseinrichtung in einem Fahrzeug;
35 eine erläuternde Zeichnung der Anordnung der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 34;
36 eine erläuternde Zeichnung eines Prozesses zum Anordnen einer Neigungswinkelmesseinrichtung in einem Fahrzeug; und
37 eine erläuternde Zeichnung der Anordnung der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 21.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen einer Neigungswinkelmesseinrichtung. In der Figur kennzeichnet das Bezugzeichen 1 die Neigungswinkelmesseinrichtung, die an einer unteren Oberfläche eines Fahrzeugs montiert ist (das von nun an Fahrzeug genannt wird), sodass sie parallel zur unteren Oberfläche des Fahrzeugs angeordnet ist und Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine Straßenoberfläche.
2 ist eine Unteransicht der Neigungswinkelmesseinrichtung und zeigt die Anordnung erster und dritter Ultraschallsensoren 3 bis 5, die in der Neigungswinkelmesseinrichtung enthalten sind. Jeder dieser Ultraschallsensoren 3 bis 5 kann eine elektrische festfrequente Impulsfolge in eine Ultraschallwelle umwandeln und umgekehrt. Mit anderen Worten, jeder dieser Ultraschallsensoren 3 bis 5 kann eine Ultraschallwelle senden und empfangen. In Übereinstimmung mit diesem Beispiel dient der erste Ultraschallsensor 3 als ein Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche 2 und sowohl der zweite als auch der dritte Ultraschallsensor 3 bzw. 5 dient als Ultraschallsensor zum Empfangen einer von der Straßenoberfläche 2 reflektierten Ultraschallwelle. Die ersten bis dritten Ultraschallsensoren 3 bis 5 sind auf einer Linie entlang der Länge des Fahrzeugs angeordnet und sind in regelmäßigen Intervallen beabstandet.
In 1 kennzeichnet Bezugszeichen 11 eine Sendeschaltung zum Generieren einer festfrequenten Impulsfolge und zum Liefern dieser zu dem ersten Ultraschallsensor 3, Bezugszeichen 12a und 12b kennzeichne den Empfangsschaltungen (Bandpassfilter) zum jeweiligen Extrahieren von Festfrequenzkomponenten aus elektrischen Impulsfolgen, die aus von der Straßenoberfläche reflektierten Ultraschallwellen generiert werden durch die zweiten und dritten Ultraschallsensoren 4 und 5, Bezugszeichen 13 kennzeichnet eine Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung zum Vergleichen der Wellenformen der Festfrequenzkomponenten, die von den Empfangsschaltungen 12a und 12b extrahiert worden sind miteinander, um eine Phasendifferenz zwischen den Festfrequenzkomponenten zu erzeugen und Bezugszeichen 14 kennzeichnet eine Rechensteuerschaltung (Neigungswinkelrechenvorrichtung) zum Berechnen eines Neigungswinkels des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 basierend auf der Phasendifferenz von der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 und zum Steuern der gesamten Neigungswinkelmessanordnung 1.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf der Neigungswinkelmesseinrichtung beschrieben. Die in 1 gezeigte Sendeschaltung 11 generiert eine festfrequente Impulsfolge entsprechend einer Anweisung von der Rechensteuerschaltung 14 und liefert sie zu dem ersten Ultraschallsensor 3. Der erste Ultraschallsensor 3 setzt die elektrischen Signale, die von der Sendeschaltung 11 erhalten worden sind, in Vibrationsenergie um, um eine Ultraschallwelle A in Richtung der Straßenoberfläche 2 zu senden.
Die Ultraschallwelle A trifft auf die Straßenoberfläche 2 auf und wird von der Straßenoberfläche 2 reflektiert und die zweiten und dritten Ultraschallsensoren 4 und 5 empfangen zwei Ultraschallwellen B und C, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden sind und generieren jeweils elektrische Impulssignale mit Frequenzen entsprechend den beiden Ultraschallwellen B und C. Die Empfangsschaltungen 12a und 12b bilden jeweils Bandpassfilter, entfernen unnötige Frequenzkomponenten von von dem zweiten und dritten Ultraschallsensor 4 bzw. 5 jeweils generierten Impulsfolgen, um nur Komponenten zu extrahieren mit einer Frequenz gleich der der zum Generieren der Ultraschallwelle A verwendeten festfrequenten Impulsfolge und senden diese jeweils zu der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 vergleicht die Wellenformen der festfrequenten Impulsfolgen, die jeweils durch die Empfangsschaltungen 12a und 12b extrahiert worden sind, miteinander. Die reflektierte Ultraschallwelle, die von jedem von dem zweiten und dritten Ultraschallsensor 4 und 5 empfangen worden ist, hat unzureichende Energie und eine Wellenform kleiner Amplitude unmittelbar nachdem sie empfangen worden ist. Daher könnte die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 ggf. nicht in der Lage sein, die Wellenformen der beiden reflektieren Ultraschallwellen bereits unmittelbar nachdem der zweite und der dritte Ultraschallsensor 4 und 5 den Empfang der beiden reflektieren Ultraschallwellen beginnen, erkennen. Daher vergleicht die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 die Wellenformen der festfrequenten Impulsfolgen, die jeweils durch die Empfangsschaltungen 12a und 12b extrahiert worden sind miteinander, nachdem die beiden reflektieren Ultraschallwellen ausreichende Signalpegel haben.
Weil der zweite und der dritte Ultraschallsensor 4 und 5 die beiden Ultraschallwellen B und C, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden sind, simultan empfangen wenn das Fahrzeug parallel zur Straßenoberfläche 2 angeordnet ist, sind die beiden Ultraschallwellen B und C in Phase zueinander. Dem gegenüber, wenn die Vorderseite des Fahrzeugs sich zur Straßenoberfläche 2 hin bewegt, das heißt, wenn die Vorderseite des Fahrzeugs zur Straßenoberfläche 2 hin geneigt ist, dann kann der zweite Ultraschallsensor 4 die reflektierte Ultraschallwelle B früher empfangen als der Ultraschallsensor 5 die reflektiere Ultraschallwelle C. Mit anderen Worten, die Phase der von dem zweiten Ultraschallsensor 4 empfangenen Ultraschallwelle B eilt der Phase der von dem dritten Ultraschallsensor 5 empfangenen Ultraschallwelle C vor. Dem gegenüber, wenn die Rückseite des Fahrzeugs sich zur Straßenoberfläche 2 hin bewegt, das heißt, wenn die Rückseite des Fahrzeugs zur Straßenoberfläche 2 hin geneigt ist, empfängt der zweite Ultraschallsensor 4 die reflektierte Welle B später als der dritte Ultraschallsensor 5 die reflektierte Welle C empfängt. Mit anderen Worten, die Phase der von dem zweiten Ultraschallsensor 4 empfangenen Ultraschallwelle B eilt der Phase der von dem dritten Ultraschallsensor 5 empfangenen Ultraschallwelle C nach. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 bestimmt die Phasendifferenz zwischen den Phasen der Ultraschallwellen B und C, setzt diese Phasendifferenz um in einen äquivalenten analogen Wert und liefert den Analogwert an die Rechensteuerschaltung 14. Die Rechensteuerschaltung 14 berechnet den Neigungswinkel des Fahrzeugs in bezug auf die Straßenoberfläche 2 aus der Phasendifferenz, der Ausbreitungsgeschwindigkeit der von dem ersten Ultraschallsensor 3 gesendeten Ultraschallwelle, und dem Abstand zwischen dem zweiten Ultraschallsensor 4 und dem dritten Ultraschallsensor 5. Beispielsweise wird der berechnete Neigungswinkel verwendet zum Abstimmen (automatischer Niveauausgleich) der optischen Achse des Fahrlichts des Fahrzeugs und zur Steuerung der Stärke der Federung des Fahrzeugs.
Als nächstes wird das der Messung des Neigungswinkels zugrundeliegende Prinzip unter Verwendung der drei Ultraschallsensoren 3 bis 5 erläutert. 3 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen des Prinzips der Neigungswinkelmesseinrichtung. In der Figur kennzeichnet T eine Position des ersten Ultraschallsensors 3 zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche 2, R1 kennzeichnet eine Position des zweiten Ultraschallsensors 4 zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden ist, R2 kennzeichnet eine Position des dritten Ultraschallsensors 5 zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden ist, TD kennzeichnet einen virtuellen Bildpunkt des ersten Ultraschallsensors 3, A kennzeichnet den Abstand zwischen R1 und TD, B kennzeichnet den Stand zwischen R2 und TD, a kennzeichnet einen Punkt mit einem Abstand von TD, der gleich groß ist wie A und auf einem Linienabschnitt zwischen R2 und TD angeordnet, ΔL kennzeichnet die Länge eines Linienabschnittes zwischen R2 und a, P kennzeichnet den Abstand (Sensorabstand) zwischen R1 und T und den Abstand (Sensorabstand) zwischen R2 und T, L kennzeichnet eine Höhe der Fahrzeugunterseite, θ kennzeichnet den Neigungswinkel der Fahrzeugunterseite in Bezug auf die Straßenoberfläche. 4 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen eines Teils der 3 im Detail.
Wenn 2P >> ΔL gilt, kann das Dreieck R1 R2 a als kongruent zu dem rechtwinkligen Dreieck R1 R2 b angenommen werden, wie aus 4 zu ersehen ist. Daher kann angenommen werden, dass der Neigungswinkel θ gleich einem Winkel θD ist, der durch die beiden Seiten am Scheitel R1 des rechtwinkligen Dreiecks R1 R2 b gebildet wird. Der Abstand A ist äquivalent der Länge einer Strecke, verlaufend von der Position T zur Position R1, entlang der die von dem ersten Ultraschallsensor 3 gesendete Ultraschallwelle zum zweiten Ultraschallsensor 4 wandert und der Abstand B ist äquivalent der Länge einer Strecke, von der Position T zur Position R2 verlaufend, entlang der die von dem ersten Ultraschallsensor 3 gesendete Ultraschallwelle zu dem dritten Ultraschallsensor 5 wandert. Die Differenz zwischen dem Abstand B und dem Abstand A, das heißt, der Abstand ΔL wird aus der von der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 gelieferten Phasendifferenz berechnet, und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle, die vom ersten Ultraschallsensor 3 gesendet wird.
Daher ist sinθD gleich ΔLD/2P und es kann angenommen werden, dass sinθ = ΔL/2P gilt, wenn 2P >> ΔL gilt. Demnach kann der Neigungswinkel θ aus der von der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 gelieferten Phasendifferenz, der Ausbreitungsgeschwindigkeit der von dem ersten Ultraschallsensor 3 ausgesendeten Ultraschallwelle und dem Sensorabstand berechnet werden.
Wie oben erwähnt kann entsprechend diesem Beispiel die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in bezug auf eine Straßenoberfläche exakt messen basierend auf einer Phasendifferenz zwischen den Phasen empfangener Ultraschallwellen unter Verwendung des ersten Ultraschallsensors 3 zum Senden einer Ultraschallwelle zu dem reflektierenden Objekt und des zweiten und dritten Ultraschallsensors 4 und 5, jeder zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist.
5 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung. Zusätzlich zum ersten Ultraschallsensor 3 zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche ist die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel mit einem zweiten und dritten Ultraschallsensor 4 und 5 versehen, jeder zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche und zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist und mit einer Sendeschaltung 11 zum Senden einer festfrequenten Impulsfolge an den ersten bis dritten Ultraschallsensor 3 bis 5. Die anderen in der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel enthaltenen Komponenten sind dieselben wie die der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß dem Beispiel, wie in 1 gezeigt worden ist, mit der Ausnahme, dass eine Rechensteuerschaltung 14 eine von der der Rechensteuerschaltung 14 der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß dem Beispiel der 1 abweichende Rechenfunktion hat.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf der Neigungswinkelmesseinrichtung nach dem vorliegenden Beispiel beschrieben werden. Wie oben in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten Beispiel erwähnt, misst die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in bezug auf eine Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen den Phasen empfangener Ultraschallwellen unter Verwendung des ersten Ultraschallsensors 3 zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche und des zweiten und dritten Ultraschallsensors 4 und 5 jeweils zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist. Wenn jedoch das Fahrzeug sich bewegt und ein Wind zwischen den drei Ultraschallsensoren 3 bis 5 und der Straßenoberfläche strömt, besteht die Möglichkeit, dass ein Fehler in dem berechneten Neigungswinkel auftritt, weil sich die Länge der Strecke, entlang der die Ultraschallwelle sich tatsächlich von dem ersten Ultraschallsensor 3 zu dem zweiten Ultraschallsensor 4 bewegt, unterscheidet von einer Strecke entlang der sich die Ultraschallwelle tatsächlich von dem ersten Ultraschallsensor 3 zum dritten Ultraschallsensor 5 bewegt. Die Neigungswinkelmesseinrichtung korrigiert einen Fehler, der in dem berechneten Neigungswinkel auftritt aufgrund eines zwischen den drei Ultraschallsensoren 3 bis 5 und der Straßenoberfläche oder ähnlichem strömenden Wind.
6 bis 8 sind erläuternde Zeichnungen zum Zeigen von Betriebsabläufen der drei Ultraschallsensoren 3 bis 5 der Neigungswinkelmesseinrichtung. Zuerst sendet der erste Ultraschallsensor 3 eine Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche 2, wie in 6 gezeigt. Die zweiten und dritten Ultraschallsensoren 4 und 5 empfangen dann zwei Ultraschallwellen, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden sind und wandeln diese jeweils in elektrische Impulsfolgen um. Die zweiten und dritten Ultraschallsensoren 4 und 5 senden diese zu einer Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 mit Hilfe von jeweiligen Empfangsschaltungen 12a und 12b. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 vergleicht dann die Wellenformen der beiden festfrequenten Impulsfolgen, die jeweils von dem Empfangsschaltungen 12a und 12b extrahiert worden sind, miteinander und wandelt eine Phasendifferenz zwischen ihren Phasen in einen äquivalenten Analogwert um. Die Rechensteuerschaltung 14 hält die Phasendifferenz vorübergehend.
Als nächstes sendet der zweite Ultraschallsensor 4 eine Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche 2, wie in 7 gezeigt. Der dritte Ultraschallsensor 5 empfängt dann eine Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden ist und wandelt sie in eine elektrische Impulsfolge um. Der dritte Ultraschallsensor 5 sendet die elektrische Impulsfolge zu der Rechensteuereinheit 15 mit Hilfe der zweiten Empfangsschaltung 12b und der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13. Die Rechensteuerschaltung 14 erfasst die Phase einer eingegebenen festfrequenten Impulsfolge basierend auf einem Betriebstakt und hält sie vorübergehend fest.
Danach sendet der dritte Ultraschallsensor 5 eine Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche 2, wie in 8 gezeigt. Der zweite Ultraschallsensor 4 empfängt dann eine Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden ist, und wandelt sie um in eine elektrische Impulsfolge. Der zweite Ultraschallsensor 4 sendet die elektrische Impulsfolge zu der Rechensteuerschaltung 14 mit Hilfe der ersten Empfangsschaltung 12a und der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13. Die Rechensteuerschaltung 14 erfasst die Phase einer eingegebenen festfrequenten Impulsfolge basierend auf dem Betriebstakt und hält sie vorübergehend fest.
Jeder dieser in den 6 bis 8 gezeigten Prozesse wird innerhalb einer kurzen Zeitperiode ausgeführt, während der sich die Windbedingungen nicht ändern können, zum Beispiel innerhalb von 10ms. Die Rechensteuerschaltung 14 bestimmt dann die Phasendifferenz zwischen der während des in 7 gezeigten Prozesses erfassten Phase und der während des in 8 gezeigten Prozesses erfassten Phase. Eine Zeit entsprechend dieser Phasendifferenz ist ein Fehler, der bedingt durch einen zwischen der Neigungswinkelmesseinrichtung und der Straßenoberfläche strömenden Wind auftritt und diese ist in der Phasendifferenz enthalten, die während des in 6 gezeigten Prozesses erfasst wird. Daher subtrahiert die Rechensteuerschaltung 14 die Phasendifferenz, die dem Fehler von der während des in 6 gezeigten Prozesses erfassten Phasendifferenz entspricht, um die Phasendifferenz, die während des in 6 gezeigten Prozesses erfasst wird zu korrigieren und berechnet den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 aus der korrigierten Phasendifferenz, der Ausbreitungsgeschwindigkeit der von dem ersten Ultraschallsensor 3 abgegebenen Ultraschallwelle und dem Abstand zwischen dem zweiten Ultraschallsensor 4 und dem dritten Ultraschallsensor 5.
Wie oben erwähnt kann gemäß diesem Beispiel die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen den Phasen empfangener Ultraschallwellen unter Verwendung des ersten Ultraschallsensors 3 zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche und des zweiten und dritten Ultraschallsensors 4 und 5 jeweils zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche und zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist, exakt messen. Außerdem kann die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Fehler korrigieren, der in dem gemessenen Neigungswinkel bedingt durch einen zwischen der Neigungswinkelmesseinrichtung und der Straßenoberfläche strömenden Wind auftritt.
9 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer Neigungswinkelmesseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die Neigungswinkelmesseinrichtung nach dieser Ausführungsform enthält keinen Ultraschallsensor 3, sondern schließt Ultraschallsensoren 4 und 5 ein, die jeweils zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche vorgesehen sind wie zum Beispiel einer Straßenoberfläche und zum Empfangen einer von der Straßenoberfläche reflektierten Ultraschallwelle. Die Neigungswinkelmesseinrichtung nach dieser Ausführungsform schließt auch eine Sendeschaltung 11 ein, die so aufgebaut ist, dass sie eine festfrequente Impulsfolge an den ersten und den zweiten Ultraschallsensor 4 und 5 liefert. Der erste und der zweite Ultraschallsensor 4 und 5 sind derart angeordnet, dass der Abstand zwischen dem ersten Ultraschallsensor 4 und dem zweiten Ultraschallsensor 5 viel kürzer ist als der Abstand zwischen jedem von dem ersten und dem zweiten Ultraschallsensor 4 und 5 und der Straßenoberfläche. Die anderen in der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der Ausführungsform enthaltenen Komponenten sind die selben wie die der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß Beispiel, das in 1 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass eine Rechensteuerschaltung 14 eine Anweisung zum intermittierenden Liefern einer festfrequenten Impulsfolge an den ersten und den zweiten Ultraschallsensor 4 und 5 an die Sendeschaltung 11 sendet.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Gegensatz zu den Neigungswinkelmesseinrichtungen gemäß den vorigen Beispielen misst die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs unter Verwendung der beiden Ultraschallsensoren.
Die Rechensteuerschaltung 14 der 9 verwendet eine Anweisung zum intermittierenden Liefern einer festfrequenten Impulsfolge an die Sendeschaltung 11. Dies ist, weil jeder von dem ersten und zweiten Ultraschallsensor 4 und 5 als Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche 2 dient und zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden ist, und daher jeder von ihnen eine von der Straßenoberfläche 2 reflektierte Ultraschallwelle empfangen muss während eines Intervalls, in dem keiner von ihnen eine Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche 2 sendet. Die Sendeschaltung 11 generiert eine festfrequente Impulsfolge entsprechend der Anweisung von der Rechensteuerschaltung 14 und liefert sie an die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 4 und 5. Die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 4 und 5 senden jeweils phasengleich Ultraschallwellen in Richtung der Straßenoberfläche 2.
Weil der Sensorabstand zwischen dem ersten Ultraschallsensor 4 und dem zweiten Ultraschallsensor 5 viel kürzer ist als der Abstand zwischen jedem von dem ersten und zweiten Ultraschallsensor 4 und 5 und der Straßenoberfläche 2, breiten sich Ultraschallwellen, die simultan von den ersten und zweiten Ultraschallsensoren 4 und 5 abgegeben worden sind aus und streuen konzentrisch vom Mittelpunkt zwischen dem ersten Ultraschallsensor 4 und dem zweiten Ultraschallsensor 5. Demnach kann angenommen werden, dass die phasengleichen Ultraschallwellen simultan ausgesendet werden von den ersten und zweiten Ultraschallsensoren 4 und 5 und näherungsweise äquivalent sind zu einer Ultraschallwelle, die von dem Mittelpunkt zwischen dem ersten Ultraschallsensor 4 und dem zweiten Ultraschallsensor 5 ausgesendet wird, d.h. zu einer von dem Ultraschallsensor 3 der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der Ausführungsform ausgesendeten Ultraschallwelle. Als ein Ergebnis kann die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der Ausführungsform den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 messen, basierend auf dem selben Prinzip, auf dem das Beispiel der 1 basiert.
Wie oben erwähnt kann in Übereinstimmung mit der Ausführungsform die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche exakt messen, basierend auf der Phasendifferenz zwischen den Phasen von empfangenen Ultraschallwellen während das Auftreten von durch einen Windstrom zwischen der Neigungswinkelmesseinrichtung und der Straßenoberfläche bedingten Fehlern verhindert wird durch Verwendung nur des ersten und zweiten Ultraschallsensors 4 und 5 jeweils zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche und zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von dem der Straßenoberfläche gesendet worden ist, d.h., unter Verwendung eines einfachen Aufbaus, in dem der Ultraschallsensor 3 zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche weggelassen worden ist.
10 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung. Die Neigungswinkelmesseinrichtung ist mit ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3, 4 versehen, wobei jeder zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung eines Untergrunds wie einer Straßenoberfläche vorgesehen ist, und dritten und vierten Ultraschallsensoren 5 und 6, wobei jeder zum Empfangen einer Ultraschallwelle vorgesehen ist, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist. Die Neigungswinkelmesseinrichtung schließt auch eine Sendeschaltung 11 ein, die aufgebaut ist, um eine festfrequente Impulsfolge zu den ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 zu liefern. Eine Impulsfolge von dem dritten Ultraschallsensor 5 wird an eine erste Empfangsschaltung 12a geliefert und eine Impulsfolge von dem vierten Ultraschallsensor 6 wird an eine zweite Empfangsschaltung 12b geliefert. Die Ultraschallsensoren 3 bis 6 sind derart angeordnet, dass der Abstand (Sensorabstand) zwischen dem ersten und dritten Ultraschallsensor 3 bzw. 5 der selbe ist wie der Abstand (Sensorabstand) zwischen dem zweiten und vierten Ultraschallsensor 4 bzw. 6. Die anderen Komponenten, die in der Neigungswinkelmesseinrichtung enthalten sind, sind die selben wie die der Neigungswinkelmesseinrichtung nach der 1, mit der Ausnahme, dass eine Rechensteuerschaltung 14 eine Rechenfunktion hat, die sich von der der Rechensteuerschaltung 14 der Neigungswinkelmesseinrichtung der 1 unterscheidet.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf der Neigungswinkelmesseinrichtung beschrieben. Die Sendeschaltung 11 der 10 generiert eine festfrequente Impulsfolge entsprechend einer Anweisung von der Rechensteuerschaltung 14 und liefert sie zu dem ersten und zweiten Ultraschallsensor 3 und 4. Der erste und zweite Ultraschallsensor 3 und 4 wandeln das elektrische Signal, das von der Sendeschaltung 11 erhalten worden ist in Vibrationsenergie um, um zwei Ultraschallwellen A und B jeweils in Richtung einer Straßenoberfläche 2 zu senden.
Die Ultraschallwellen A und B treffen auf die Straßenoberfläche 2 auf und werden von der Straßenoberfläche 2 reflektiert und die dritten und vierten Ultraschallsensoren 5 und 6 empfangen jeweils von der Straßenoberfläche 2 reflektiere Ultraschallwellen C und D und generieren elektrische Impulssignale mit Frequenzen entsprechend den empfangenen Ultraschallwellen C bzw. D. Die dritten und vierten Ultraschallsensoren 5 und 6 senden dann die elektrischen Impulssignale mit Hilfe der ersten bzw. zweiten Empfangsschaltung 12a bzw. 12b an eine Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 vergleicht die Wellenformen von den jeweils von der ersten bzw. zweiten Empfangsschaltung 12a bzw. 12b extrahierten festfrequenten Impulsfolgen miteinander, um eine Phasendifferenz zwischen den Phasen der festfrequenten Impulsfolgen zu bestimmen, wandelt die Phasendifferenz in einen äquivalenten Analogwert um und liefert ihn an die Rechensteuerschaltung 14. Die Rechensteuerschaltung 14 berechnet den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 aus der Phasendifferenz, der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen, die von dem ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 ausgesendet worden ist und dem Abstand zwischen dem ersten Ultraschallsensor 3 und dem zweiten Ultraschallsensor 4.
Als nächstes wird das der Neigungswinkelmessung zugrundeliegende Prinzip unter Verwendung der vier Ultraschallsensoren 3 bis 6 erläutert. 11 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen des Prinzips der Neigungswinkelmesseinrichtung. In der Figur kennzeichnet T1&R1 eine Position der ersten und dritten Ultraschallsensoren 3 und 5 und T2&R2 kennzeichnet eine Position der zweiten und vierten Ultraschallsensoren 4 und 6. Weil der Sensorabstand viel kleiner ist als der Abstand zwischen der Straßenoberfläche 2 und den vier Ultraschallsensoren 3 bis 6 kann angenommen werden, dass die ersten und dritten Ultraschallsensoren 3 und 5, die eigentlich getrennt voneinander angeordnet sind, am selben Ort angeordnet sind und die zweiten und vierten Ultraschallsensoren 4 und 6, die eigentlich getrennt voneinander angeordnet sind, auch am selben Ort angeordnet sind. T1D kennzeichnet einen virtuellen Bildpunkt des ersten und dritten Ultraschallsensor 3 und 5, T2D kennzeichnet einen virtuellen Bildpunkt des zweiten und vierten Ultraschallsensors 4 und 6, A kennzeichnet den Abstand zwischen T1&R1 und T1D, B kennzeichnet den Abstand zwischen T2&R2 und T2D, a kennzeichnet einen Punkt mit einem Abstand T2D, der gleichgroß ist wie A und befindet sich auf einem Linienabschnitt zwischen T2&R2 und T2D, ΔL kennzeichnet die Länge eines Linienabschnittes zwischen T2&R2 und a, P kennzeichnet den Abstand zwischen T1&R1 und T2&R2 und θ kennzeichnet den Neigungswinkel der Unterseitenoberfläche des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche. 12 ist eine erläuternde Zeichnung zum detaillierten Zeigen eines Teils der 11.
Der Abstand A ist äquivalent der Länge einer Strecke, die von der Position T1D zur Position T1&R1 verläuft, entlang der die Ultraschallwelle vom ersten Ultraschallsensor 3 ausgesendet zum dritten Ultraschallsensor 5 wandert und der Abstand B ist äquivalent der Länge einer Strecke, die von der Position T2D zur Position T2&R2 verläuft, entlang der die Ultraschallwelle von dem zweiten Ultraschallsensor 4 ausgesendet zu dem vierten Ultraschallsensor 6 wandert. Die Differenz zwischen dem Abstand B und dem Abstand A, das heißt, der Abstand ΔL wird aus der Phasendifferenz berechnet, die von der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 geliefert wir und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der von den ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 ausgesendeten Ultraschallwellen.
Daher kann angenommen werden, das sinθ = (ΔL/2)/P ist. Demnach kann der Neigungswinkel θ aus der von der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 gelieferten Phasendifferenz berechnet werden, der Ausbreitungsgeschwindigkeit der von dem ersten und zweiten Ultraschallsensor 3 bzw. 4 ausgesendeten Ultraschallwellen und dem Abstand P zwischen T1&R1 und T2&R2.
Weil wenn Wind zwischen den vier Ultraschallsensoren 3 bis 6 der Straßenoberfläche 2 weht, nahezu die selbe Beeinflussung einer Strecke auftritt, entlang der die von dem ersten Ultraschallsensor 3 ausgesendete Ultraschallwelle mit Hilfe der Straßenoberfläche 2 zum dritten Ultraschallsensor 5 wandert und auf einer Strecke, entlang der die Ultraschallwelle, die von dem zweiten Ultraschallsensor 4 ausgesendet wird, mit Hilfe der Straßenoberfläche 2 zum vierten Ultraschallsensor 6 wandert, wird entsprechend diesem Beispiel der Einfluss des Windes ausgelöscht während der Erfassung der Phasendifferenz zwischen den Phasen der beiden Ultraschallwellen, die von dem dritten und vierten Ultraschallsensor 5 bzw. 6 empfangen werden und es tritt kein durch den Windeinfluss bedingter Fehler im Messergebnis auf.
Wie oben erwähnt kann in Übereinstimmung mit diesem Beispiel die Neigungswinkelmesseinrichtung exakt einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche basierend auf der Phasendifferenz zwischen den Phasen empfangener Ultraschallwellen messen während des Vermeidens des Auftretens von durch einen zwischen der Neigungswinkelmesseinrichtung und der Straßenoberfläche strömenden Wind bedingten Fehlern unter Verwendung der ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4, jeden zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche und der dritten und vierten Ultraschallsensoren 5 und 6, jeden zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist.
13 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung. Die Neigungswinkelmesseinrichtung ist mit zwei Ultraschallsensoren 3 und 4 versehen, von denen jeder zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung eines Untergrunds wie zum Beispiel einer Straßenoberfläche 2 verwendet wird und zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist, wie in der Figur gezeigt. Eine elektrische Impulsfolge von dem ersten Ultraschallsensor 3 wird zu einer ersten Empfängerschaltung 12a geliefert und eine elektrische Impulsfolge von dem zweiten Ultraschallsensor 4 wird zu einer zweiten Empfängerschaltung 12b geliefert. Die anderen Komponenten, die in der Neigungswinkelmesseinrichtung vorgesehen sind, sind die selben wie die von der Neigungswinkelmesseinrichtung in 10, mit der Ausnahme, dass eine Rechensteuerschaltung 14 eine Anweisung zum intermittierenden Liefern einer festfrequenten Impulsfolge an die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 an eine Sendeschaltung 11 sendet.
Als nächstes wird der Betrieb einer Neigungswinkelmesseinrichtung beschrieben. Die Rechensteuerschaltung 14 der 13 sendet eine Anweisung zum intermittierenden Liefern einer festfrequenten Impulsfolge an die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 zu der Sendeschaltung 11. Dies ist, weil jeder von den ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 als Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche 2 dient und zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden ist und daher jeder von ihnen eine von der Straßenoberfläche 2 reflektierte Ultraschallwelle zu Empfangen hat, während eines Intervalls, in dem keine von ihnen eine Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche 2 sendet. Die Sendeschaltung 11 generiert eine festfrequente Impulsfolge entsprechend der Anweisung von der Rechensteuerschaltung 14 und liefert sie zu den ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4. Die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 senden jeweils phasengleiche Ultraschallwellen A und C zur Straßenoberfläche 2. Die beiden Ultraschallwellen A und C treffen auf die Straßenoberfläche 2 auf und werden von der Straßenoberfläche 2 reflektiert und die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 empfangen zwei Ultraschallwellen B und D, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden sind und generieren jeweils elektrische Impulssignale mit Frequenzen entsprechend den Ultraschallwellen B und D. Die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 senden diese dann mit Hilfe der Empfangsschaltungen 12a und 12b jeweils zu einer Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 vergleicht die Wellenformen von festfrequenten Impulsfolgen, die jeweils von den Empfangsschaltungen 12a und 12b extrahiert worden sind, miteinander. Die von jedem von dem ersten und zweiten Ultraschallsensor 3 und 4 empfangene reflektiere Ultraschallwelle hat eine unzureichende Energie und eine Wellenform geringer Amplitude unmittelbar nach ihrem Empfang. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 kann ggf. nicht in der Lage sein, die Wellenformen der beiden reflektierten Ultraschallwellen zu erkennen unmittelbar nachdem die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 den Empfang der beiden reflektieren Ultraschallwellen beginnen. Daher vergleicht die Phasensynchronisations- Erfassungsschaltung 13 die Wellenformen der festfrequenten Impulsfolgen, die jeweils von den Empfangsschaltungen 12a und 12b extrahiert worden sind, miteinander, nachdem die beiden reflektierten Ultraschallwellen adäquate Signale erreicht haben.
Weil die ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 simultan die beiden Ultraschallwellen C und D empfangen, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden sind, wenn das Fahrzeug parallel zur Straßenoberfläche 2 angeordnet ist, sind die beiden Ultraschallwellen C und D phasengleich zueinander, wie in 14 gezeigt. Dem gegenüber, wenn die Vorderseite des Fahrzeugs in Richtung der Straßenoberfläche 2 geht, das heißt, wenn die Vorderseite zur Straßenoberfläche 2 hin geneigt ist, empfängt der erste Ultraschallsensor 3 die reflektierte Welle C eher als der zweite Ultraschallsensor 4 die reflektierte Welle D empfängt. Mit anderen Worten, die Phase der Ultraschallwelle C, die von dem ersten Ultraschallsensor 3 empfangen worden ist, eilt der Phase der Ultraschallwelle D, die von dem zweiten Ultraschallsensor 4 empfangen worden ist, vor, wie in 15 gezeigt. Dem gegenüber, wenn die Rückseite des Fahrzeugs in Richtung der Straßenoberfläche 2 geht, das heißt, wenn die Rückseite des Fahrzeugs zur Straßenoberfläche 2 hin geneigt ist, empfängt der erste Ultraschallsensor 3 die reflektierte Welle C später als der zweite Ultraschallsensor 4 die reflektierte Welle D empfängt. Mit anderen Worten, die Phase der Ultraschallwelle C, die von dem ersten Ultraschallsensor 3 empfangen wird, eilt der Phase der Ultraschallwelle D, die von dem zweiten Ultraschallsensor 4 empfangen wird, nach, wie in 16 gezeigt. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 nimmt die Phasendifferenz zwischen den Phasen der Ultraschallwellen C und D auf, wandelt diese Phasendifferenz in einen äquivalenten Analogwert um und Liefert den Analogwert der Rechensteuerschaltung 14. Die Rechensteuerschaltung 14 berechnet den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 aus der Phasendifferenz, der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen, die von dem ersten und zweiten Ultraschallsensor 3 und 4 ausgesendet worden sind und dem Abstand zwischen den ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4.
Wie oben erwähnt kann entsprechend diesem Besipiel die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche basierend auf der Phasendifferenz zwischen den Phasen empfangener Ultraschallwellen exakt messen während des Verhinderns des Auftretens von Fehlern bedingt durch einen Windstrom zwischen der Neigungswinkelmesseinrichtung und der Straßenoberfläche unter Verwendung nur des ersten und zweiten Ultraschallsensors 3 und 4, wobei jeder zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche vorgesehen ist und zum Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist, das heißt, unter Verwendung eines einfachen Aufbaus, in dem zwei Ultraschallsensoren zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche oder Empfangen einer Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist.
17 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen eines Falls, in dem eine durch Straßenunregelmäßigkeiten bedingte Phasendifferenz in zwei reflektierten Wellen auftritt und 18 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen eines Beispiels, in dem zwei reflektierte Wellen zueinander um 180° Phasenverschoben sind und sich die empfangenen Wellen daher auslöschen.
Wenn es auf einer Straßenoberfläche 2, von der Ultraschallwellen reflektiert werden, eine Höhendifferenz gibt, tritt eine von der Höhe der Höhendifferenz abhängige Phasendifferenz in den reflektierten Ultraschallwellen auf.
Wenn jeder Ultraschallsensor eine Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche 2 mit einer Höhendifferenz sendet, wie in 17 gezeigt, reflektieren zwei Teile der Straßenoberfläche 2, die um die Differenz voneinander beabstandet sind, die auftreffende Ultraschallwelle zu unterschiedlichen Zeiten und dieses führt zu zwei reflektierten Wellen A und B. Wenn die beiden reflektierten Wellen A und B um 180° Phasenverschoben zueinander sind, sind diese reflektierten Wellen extrem gedämpft bedingt durch eine Interferenz zwischen ihnen, wenn sie einen Ultraschallsensor erreichen und daher kann der Ultraschallsensor keine empfangene Welle empfangen, wie in 18 gezeigt. Beispielsweise, wenn die Straßenoberfläche 2 eine durch Straßenunregelmäßigkeit oder Wassertropfen darauf bedingte Höhendifferenz hat, die eine Höhe von etwa 2 mm hat, was gleich einer Viertelwellenlänge der Ultraschallwelle einer Frequenz von 40 kHz entspricht, sind die beiden reflektierten Wellen A und B um 180° Phasenverschoben zueinander wenn sie eine Frequenz von 40 kHz haben und daher kann kein Ultraschallsensor irgendeine empfangene Welle empfangen. Dem gegenüber, wenn die Ultraschallwelle, die in Richtung der Straßenoberfläche 2 gesendet wird, eine Frequenz von 40 kHz oder weniger hat, beispielsweise 20 kHz, sind die beiden reflektierten Wellen A und B um 180° Phasenverschoben zueinander nur, wenn die Straßenoberfläche 2 einen Höhenunterschied mit einer Höhe von 4 mm hat, der bedingt ist durch Straßenunregelmäßigkeiten oder Wassertropfen darauf. Wenn die Ultraschallwelle, die in Richtung der Straßenoberfläche 2 gesendet wird, eine Frequenz von 40 kHz oder weniger hat, zum Beispiel 20 kHz, kann der Einfluss einer solchen Höhendifferenz der Straßenoberfläche reduziert werden und das Auftreten von Fehlern, die bedingt sind durch Straßenunebenheiten oder Wassertropfen auf der Straßenoberfläche 2, kann verhindert werden. Wenn die Ultraschallwelle, die in Richtung der Straßenoberfläche 2 gesendet wird, eine Frequenz von beispielsweise 10 kHz hat, können Menschen die Ultraschallwelle hören und daher entsteht ein Geräuschproblem. Folglich ist vorzuziehen, dass jede Ultraschallwelle, die in Richtung der Straßenoberfläche 2 gesendet wird, eine Frequenz von etwa 20 kHz hat. In diesem Fall kann die Neigungswinkelmesseinrichtung das Auftreten eines Geräuschproblems vermeiden.
19 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung. In der Figur kennzeichnet Bezugszeichen 11a eine erste Sendeschaltung zum Generieren einer festfrequenten Impulsfolge mit einer Frequenz von beispielsweise etwa 40 kHz, Bezugszeichen 11b kennzeichnet eine zweite Sendeschaltung zum Generieren einer festfrequenten Impulsfolge einer Frequenz von beispielsweise etwa 20 kHz und Bezugszeichen 15 kennzeichnet eine Empfangswellenamplitudenbestimmungsschaltung zum Erfassen der Amplituden empfangener Wellen und zum Schalten zwischen den ersten und zweiten Sendeschaltungen 11a und 11b in Übereinstimmung mit einem Abnehmen der Amplitude der empfangenen Wellen. Die anderen Komponenten, die in der Neigungswinkelmesseinrichtung enthalten sind, sind die selben wie die der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 13.
Im Normalbetrieb ermöglicht die Neigungswinkelmesseinrichtung es der ersten Sendeschaltung 11a, eine festfrequente Impulsfolge einer Frequenz von beispielsweise etwa 40 kHz zu generieren und an erste und zweite Ultraschallsensoren 3 und 4 zu liefern, sodass jeder von ihnen eine Ultraschallwelle einer Frequenz von etwa 40 kHz in Richtung einer Straßenoberfläche 2 sendet. Wenn Straßenunregelmäßigkeiten oder Wassertropfen auf der Straßenoberfläche 2 eine Höhe gleich der Viertelwellenlänge der Ultraschallwelle einer Frequenz von etwa 40 kHz haben, werden zwei empfangene Wellen in ihrer Amplitude reduziert, wie in 18 gezeigt und daher kann die Neigungswinkelmesseinrichtung die Phasendifferenz zwischen ihnen nicht messen. Zu dieser Zeit, wenn die Empfangswellenamplitudenbestimmungsschaltung 15 bestimmt, dass jede der beiden empfangenen Wellen eine vorbestimmte Amplitude nicht erreicht oder überschreitet, stoppt die Empfangswellenamplitudenbestimmungsschaltung 15 die erste Sendeschaltung 11a und befähigt die zweite Sendeschaltung 11b, eine festfrequente Impulsfolge einer Frequenz von beispielsweise etwa 20 kHz zu generieren und zu den ersten und zweiten Ultraschallsensoren 3 und 4 zu liefern, sodass jeder von ihnen eine Ultraschallwelle einer Frequenz von etwa 20 kHz in Richtung der Straßenoberfläche 2 sendet.
Selbst wenn zwei reflektierte Ultraschallwellen zueinander in Interferenz stehen aufgrund von Straßenunregelmäßigkeiten oder Wassertropfen auf der Straßenoberfläche und sie daher in der Amplitude abnehmen, kann die Neigungswinkelmesseinrichtung die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Ultraschallwellen durch Umschalten zwischen den beiden Frequenzen jeder in Richtung der Straßenoberfläche gesendeten Ultraschallwelle messen.
Wie zuvor erwähnt, kann die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß dem vorliegenden Beispiel einen Aufbau ähnlich dem der oben erwähnten 10 haben. Als Alternative kann die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Aufbau ähnlich dem der oben erwähnten 1, 5, 9 oder 10 haben.
20 ist eine Unteransicht zum Zeigen der Anordnung der drei Ultraschallsensoren einer Neigungswinkelmesseinrichtung.
In der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der oben erwähnten 1 oder ähnlichem sind drei Ultraschallsensoren 3 bis 5 in einer Linie entlang der Länge eines Fahrzeugs angeordnet, wie in 2 gezeigt. Obwohl der zweite und dritte Ultraschallsensor 4 und 5 jeweils zum Empfangen einer reflektierten Ultraschallwelle nahe zueinander angeordnet werden müssen, um einen Bereich messbarer Neigungswinkel auszudehnen, können sie in diesem Fall nicht näher zueinander gebracht werden, weil der erste Ultraschallsensor 3 zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche sie daran hindert. Gemäß diesem Beispiel wird der erste Ultraschallsensor 3, um dieses Problem zu lösen, um einen vorbestimmten Abstand entlang der Breite des Fahrzeugs auf einer Mittelsenkrechten eines Linienabschnittes, der den zweiten und dritten Ultraschallsensor 4 und 5 miteinander verbindet, bewegt, wie in 20 gezeigt. Weil der erste Ultraschallsensor 3 entlang der Breite des Fahrzeugs bewegt wird, ist es nicht erforderlich, zusätzlichen Raum für den ersten Ultraschallsensor 3 zur Verfügung zu stellen und der Abstand zwischen dem zweiten und dritten Ultraschallsensor 4 und 5 kann leicht reduziert werden und daher der Bereich der messbaren Neigungswinkel erweitert werden.
21 ist ein Diagramm zum Zeigen der Wellenformen reflektierter Wellen und empfangener Wellen, wenn jeder Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle kontinuierlich eine Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche sendet, und 22 ist ein Diagramm zum Zeigen der Wellenformen reflektierter Wellen und empfangener Wellen, wenn jeder Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle einer Neigungswinkelmesseinrichtung intermittierend eine Ultraschallwelle in Richtung eines Untergrunds wie zum Beispiel einer Straßenoberfläche sendet.
Wenn jeder Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche, wie in 21 gezeigt, das Senden einer Ultraschallwelle in Richtung einer Straßenoberfläche beibehält für eine Neigungswinkelmesseinrichtung zum Messen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche, interferiert eine reflektierte Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist und zurückkehrt zu jedem Ultraschallsensor mit einer Ultraschallwelle, die erneut ausgesendet wird von jedem Ultraschallsensor und wird daher gedämpft und transformiert und dieses kann die hochgenaues Messen des Neigungswinkels des Fahrzeugs unmöglich machen.
Dem gegenüber sendet in der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß dem vorliegenden Beispiel jeder Ultraschallsensor zum Senden einer Ultraschallwelle intermittierend eine Ultraschallwelle mit einer besonderen Anzahl von Impulsen in Richtung der Straßenoberfläche, sodass eine reflektierte Ultraschallwelle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist und zurückkehrt zu jedem Ultraschallsensor keine Interferenz mit einer Ultraschallwelle zeigt, die erneut von jedem Ultraschallsensor gesendet wird, wie in 22 gezeigt. Als ein Ergebnis kann die Neigungswinkelmesseinrichtung die Amplitude jeder empfangenen Ultraschallwelle davon abhalten, klein zu werden und transformiert zu werden bedingt durch Interferenz zwischen einer in Richtung des Objektes gesendeten Ultraschallwelle und jeder reflektierten Ultraschallwelle, hierdurch das Unmöglichwerden der Messung des Neigungswinkels des Fahrzeugs verhindernd.
23 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen eines Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung. In der Figur kennzeichnet Bezugszeichen 16 einen Mikrocomputer, der festfrequente Impulsfolgen, die jeweils durch Empfangsschaltungen 12a und 12b verlaufen, aufnimmt und der einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche aus der Phasendifferenz zwischen diesen festfrequenten Impulsfolgen bestimmt. Die anderen in der Neigungswinkelmesseinrichtung enthaltenen Komponenten sind die selben wie die der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 13, mit der Ausnahme, dass die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 und die Rechensteuerschaltung 14 weggelassen sind.
Der in 23 gezeigte Mikrocomputer 16 nimmt festfrequente Impulsfolgen an, die jeweils von den Empfangsschaltung 12a und 12b durchgeführt werden und misst den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 aus der Phasendifferenz zwischen diesen festfrequenten Impulsfolgen. Daher benötigt die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß dem vorliegenden Beispiel keine Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 13 und Rechensteuerschaltung 14, wie in 13 gezeigt.
24 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung. In dieser Figur kennzeichnet Bezugszeichen 17 ein Flip-Flop mit einem D-Anschluss bzw. Dateneingang zum Empfangen einer festfrequenten Impulsfolge, die durch eine Empfangsschaltung 12a hindurch geführt worden ist, einen CK-Anschluss bzw. Takteingang zum Empfangen einer festfrequenten Impulsfolge, die durch eine andere Empfangsschaltung 12b hindurch geführt worden ist, und einen Q-Anschluss bzw. Ausgangsanschluss zum Ausgeben eines Phasenbeurteilungssignals, das eine Richtung anzeigt, in der ein Fahrzeug geneigt ist. Die anderen in dieser Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß dem vorliegenden Beispiel enthaltenen Komponenten sind die selben wie die der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß der 13.
Das Flip-Flop 17, das in 24 gezeigt ist, nimmt eine festfrequente Impulsfolge an, die durch die erste Empfangsschaltung 12a geleitet worden ist mit Hilfe des D-Anschlusses und nimmt eine festfrequente Impulsfolge an, die durch die zweite Empfangsschaltung 12b geleitet worden ist mit Hilfe des CK-Anschlusses.
25 ist ein Zeitdiagramm zum Zeigen eines Betriebs des Flip-Flops 17. Beim Erfassen eines HOCH-Pegels oder eines NIEDRIG-Pegels am D-Anschluss auf den Empfang einer Eingangsgröße über den CK-Anschluss, bestimmt das Flip-Folp 17, dass die Phase der festfrequenten Impulsfolge, die durch die erste Empfangsschaltung 12a hindurch geführt worden ist, voreilt oder die Phase der festfrequenten Impulsfolge, die durch die zweite Empfangsschaltung 12b hindurchgekommen ist nacheilt und gibt dann über den Q-Ausgangsanschluss ein Phasenbeurteilungssignal aus, das eine Richtung angibt, in der das Fahrzeug geneigt ist.
Weil die Neigungswinkelmesseinrichtung das Flip-Flop 17 einschließt mit einem Datenanschluss zum Empfangen einer durch die erste Empfangsschaltung 12a gelangte festfrequenten Impulsfolge, einem Taktanschluss zum Empfangen einer durch die zweite Empfangsschaltung 12b gelangten festfrequenten Impulsfolge und einem Ausgangsanschluss zum Ausgaben eines Phasenbeurteilungssignals, das eine Richtung anzeigt, in der ein Fahrzeug geneigt ist, kann die Neigungswinkelmesseinrichtung mit einem einfachen Aufbau die Richtung erfassen, in die das Fahrzeug geneigt ist.
In der Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß irgendeiner der oben erwähnten Beispiele kann, wenn Wind in einem Raum, in dem eine von irgendeinem zum Senden einer Ultraschallwelle in einem Fahrzeug angeordneten Ultraschallsensor gesendete Ultraschallwelle sich ausbreitet oder wenn an der Neigungswinkelmesseinrichtung durch das Fahrzeug bedingte Vibrationen oder Geräusche auftreten, eine Phasenverschiebung in der Ultraschallwelle auftreten und eine Änderung im Messergebnis des Neigungswinkels des Fahrzeugs bezüglich eines Untergrunds wie zum Beispiel einer Straßenoberfläche kann resultieren. In Übereinstimmung mit diesem Beispiel ist eine Neigungswinkelmesseinrichtung derart aufgebaut, alle in ihr enthaltenen Ultraschallsensoren zu veranlassen, zwei- oder mehrmals zu arbeiten, um eine Vielzahl von Messergebnissen des Neigungswinkels des Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche einzuholen und einen Mittelwert davon zu bilden, um den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche zu bestimmen, um die Messergebnisänderungen des Neigungswinkels zu reduzieren.
Demnach kann die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel ein zuverlässiges Messergebnis eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs bezüglich einer Straßenoberfläche bereitstellen, selbst wenn es einen Anlass für Messfehler gibt, wie zum Beispiel durch das Fahrzeug bedingte Vibrationen oder Geräusche.
26 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen eines Zustandes einer Neigungswinkelmesseinrichtung, wenn sie einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs misst wenn das Fahrzeug anhält und 27 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen eines Zustandes der Neigungswinkelmesseinrichtung, wenn sie den Neigungswinkel des Fahrzeugs misst wenn das Fahrzeug fährt.
Während das Fahrzeug stoppt, wie in 26 gezeigt, kann die Neigungswinkelmesseinrichtung wegen Straßenunregelmäßigkeiten, Wassertropfen auf der Straßenoberfläche 2 oder ähnlichem den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 ggf. in fehlerhafter Weise messen. Andererseits, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird Windgeräusch mit einer Frequenzkomponente nahe der einer Ultraschallwelle, die von jedem Ultraschallsensor gesendet wird, verursacht und demnach kann die Neigungswinkelmesseinrichtung den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 ggf. in fehlerhafter Weise messen.
In Übereinstimmung mit diesem Beispiel ist die Neigungswinkelmesseinrichtung derart aufgebaut, dass sie alle darin enthaltenen Ultraschallsensoren veranlasst, zum Bestimmen des Neigungswinkels des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche zu arbeiten während das Fahrzeug sich mit niedriger Geschwindigkeit bewegt, wie in 27 gezeigt, sodass weder der Einfluss von Straßenunregelmäßigkeiten, Wassertropfen auf der Straßenoberfläche 2 oder ähnlichem noch der Einfluss von Windgeräuschen die Messung des Neigungswinkels des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 beeinflussen. Konkret gesagt versetzt die Neigungswinkelmesseinrichtung alle darin enthaltenen Ultraschallsensoren in die Lage, zu arbeiten während das Fahrzeug sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die in einem vorbestimmten Bereich, beispielsweise eine Geschwindigkeit größer als 0 km/h und gleich oder kleiner als 50 km/h ist.
Weil der Betrieb der Neigungswinkelmesseinrichtung zugelassen wird während das Fahrzeug sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die in einen vorbestimmten Bereich fällt, ist gemäß diesem Beispiel das Messen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs gesperrt, während eine Ursache eines Messfehlers vorliegt, beispielsweise während das Fahrzeug stoppt und die Neigungswinkelmesseinrichtung dadurch von Straßenunregelmäßigkeiten, Wassertropfen auf der Straßenoberfläche 2 oder Ähnlichem beeinflusst würde, oder während das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt und die Neigungswinkelmesseinrichtung daher durch Windgeräusch beeinflusst würde. Als ein Ergebnis wird ein zuverlässiges Messergebnis erlangt.
28 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen der Anordnung von Neigungswinkelmesseinheiten, die in einer Neigungswinkelmesseinrichtung enthalten sind und an einem Fahrzeug montiert sind.
Wenn nur eine Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß irgendeiner der oben erwähnten Beispiele an einem Fahrzeug angeordnet ist, kann die Neigungswinkelmesseinrichtung in fehlerhafter Weise einen Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 messen, aufgrund lokaler Straßenunregelmäßigkeiten.
Dem gegenüber ist die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel mit einer Vielzahl von Neigungsmesseinheiten versehen, die an unterschiedlichen Positionen an einem Fahrzeug entlang der Länge des Fahrzeugs angeordnet sind, wie in 28 gezeigt und kann ein zuverlässiges Messergebnis einholen durch Mitteln von Neigungswinkeln des Fahrzeugs, die durch diese Neigungsmesseinheiten eingeholt werden.
29 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen der Anordnung von Neigungswinkelmesseinheiten, die in einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung enthalten sind und an einem Fahrzeug derart montiert sind, dass sie in einer Linie entlang der Breite des Fahrzeugs angeordnet sind.
Wie in 29 gezeigt ist die Vielzahl von Neigungswinkelmesseinheiten in der Neigungswinkelmesseinrichtung angeordnet in einer Linie entlang der Breite des Fahrzeugs zusätzlich zu der Vielzahl von in einer Linie entlang der Länge des Fahrzeugs angeordneten Neigungswinkelmesseinheiten, sodass die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Seitenneigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche messen kann. Weil eine Vielzahl von Ultraschallsensoren in einer Linie entlang der Länge des Fahrzeugs angeordnet sind kann in diesem Fall die Neigungswinkelmesseinrichtung den Winkel einer Fahrzeugsneigung von vorne nach hinten in Bezug auf die Straßenoberfläche messen. Weil eine Vielzahl von anderen Ultraschallsensoren auch in einer Linie entlang der Breite des Fahrzeugs angeordnet sind, kann die Neigungswinkelmesseinrichtung außerdem den Winkel einer Seitenneigung des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche messen und kann auch ein Schlingern des Fahrzeugs erfassen.
30 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen der Anordnung einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung, die an einem Fahrzeug montiert ist. In der Figur kennzeichnet Bezugszeichen 18 einen vorderen Stoßfänger, Bezugszeichen 19 kennzeichnet ein Vorderrad und Bezugszeichen 20 kennzeichnet einen Rahmen.
Wie in 30 gezeigt, ist die Neigungswinkelmesseinrichtung 1 hinter dem vorderen Stoßfänger 18 des Fahrzeugs und an einer Unterseite des Rahmens 20 vor dem Vorderrad 19 angeordnet. Regen, Schnee und Matsch und so weiter werden davon abgehalten, an in der Neigungswinkelmesseinrichtung enthaltenen Ultraschallsensoren anzuhaften, weil der Stoßfänger als Schutzwall zum Schützen der Neigungswinkelmesseinrichtung 1 davor dient und daher kann das Auftreten von Messfehlern verhindert werden. Weil die Neigungswinkelmesseinrichtung 1 vor von Rädern hochgeworfenem Wasser, Matsch und Steinen geschützt werden kann, ist sie auch unempfindlicher gemacht bezüglich Zerstörung und das Auftreten von Messfehlern kann verhindert werden.
31 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung. In der Figur kennzeichnen Bezugszeichen 23 bis 25 Hornantennen, von denen jede als Sensor durch Empfangen einer elektrischen Welle funktioniert. Jede dieser Hornantennen 23 bis 25 kann eine elektrische festfrequente Impulsfolge in eine elektrische Welle umwandeln und umgekehrt. Mit anderen Worten, jede diese Hornantennen 23 bis 25 kann eine elektrische Welle senden und empfangen. In Übereinstimmung mit diesem Beispiel dient die erste Hornantenne 23 als eine Antenne zum Senden einer elektrischen Welle in Richtung einer Straßenoberfläche 2 und sowohl die zweite als auch die dritte Hornantenne 24 bzw. 25 dienen als Antennen zum Empfangen einer elektrischen Welle, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden ist. Die ersten bis dritten Hornantennen 23 bis 25 sind in einer Linie entlang der Länge des Fahrzeugs angeordnet und sind voneinander in regelmäßigen Abständen beabstandet.
In 31 kennzeichnet Bezugszeichen 31 einen Sender zum Generieren und Liefern einer festfrequenten Impulsfolge an die erste Hornantenne 23, Bezugszeichen 32a und 32b kennzeichnen Verstärker zum Verstärken von festfrequenten Impulsfolgen, in die jeweils von der zweiten und dritten Hornantenne 24 bzw. 25 empfangene elektrische Wellen umgesetzt worden sind, Bezugszeichen 33 kennzeichnet eine Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung zum Vergleichen der Wellenformen der festfrequenten Impulsfolgen, die von den Verstärkern 32a und 32b verstärkt worden sind miteinander, um eine Phasendifferenz zwischen den festfrequenten Impulsfolgen zu Generieren und Bezugszeichen 34 kennzeichnet eine Rechensteuerschaltung (Neigungswinkelberechnungsvorrichtung) zum Berechnen eines Neigungswinkels des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 basierend auf der Phasendifferenz von der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 33 und zum Steuern der gesamten Neigungswinkelmesseinrichtung 1.
Als nächstes wird der Betrieb der Neigungswinkelmesseinrichtung beschrieben. Der Sender 31, der in 31 gezeigt ist, generiert eine festfrequente Impulsfolge mit einer Frequenz von beispielsweise 10 GHz entsprechend einer Anweisung von der Rechensteuerschaltung 34 und liefert sie an die erste Hornantenne 23. Die erste Hornantenne 23 wandelt die festfrequente Impulsfolge, die von dem Sender 31 eingeholt worden ist in eine elektrische Welle um, um die elektrische Welle in Richtung der Straßenoberfläche 2 zu senden.
Die elektrische Welle trifft auf die Straßenoberfläche 2 auf und wird von der Straßenoberfläche 2 reflektiert und die zweite und dritte Hornantennen 24 bzw. 25 empfangen zwei elektrische Wellen, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden sind und generieren elektrische festfrequente Impulssignale mit Frequenzen entsprechend den beiden jeweils empfangenen elektrischen Wellen. Die Verstärker 32a und 32b verstärken die von der zweiten bzw. dritten Hornantenne 24 und 25 jeweils generierten festfrequenten Impulsfolgen und senden sie zu der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 33. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 33 vergleicht die Wellenformen der festfrequenten Impulsfolgen, die jeweils von den Verstärkern 32a und 32b verstärkt worden sind, miteinander. Die von sowohl der zweiten als auch der dritten Hornantenne 24 und 25 empfangene reflektierte elektrische Welle haben unzureichende Energie und eine Wellenform geringer Amplitude unmittelbar nachdem sie empfangen werden. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 33 kann gegebenenfalls nicht in der Lage sein, die Wellenformen der beiden reflektierten elektrischen Welle unmittelbar nachdem die zweite und dritte Hornantenne 24 bzw. 25 jeweils den Empfang der beiden reflektieren elektrischen Wellen beginnen, zu erkennen. Daher vergleicht die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 33 die Wellenformen der festfrequenten Impulsfolgen miteinander, die jeweils von den Verstärkern 32a bzw. 32b verstärkt worden sind, nachdem die beiden reflektierten elektrischen Wellen ausreichende Signalpegel haben.
Weil die zweite und dritte Hornantenne 24 bzw. 25 simultan die beiden elektrischen Wellen, die von der Straßenoberfläche 2 reflektiert worden sind, empfangen, wenn das Fahrzeug sich parallel zur Straßenoberfläche befindet, sind die beiden elektrischen Wellen phasengleich zueinander. Dem gegenüber, wenn die Vorderseite des Fahrzeugs nach unten geht zur Straßenoberfläche 2 hin, das heißt, wenn die Vorderseite des Fahrzeugs sich zur Straßenoberfläche 2 hin neigt, empfängt die zweite Hornantenne 24 die reflektierte elektrische Welle eher als die Hornantenne 25 die reflektierte elektrische Welle empfängt. Mit anderen Worten, die Phase der von der zweiten Hornantenne 24 empfangenen elektrischen Welle eilt der Phase der von der dritten Hornantenne 25 empfangenen elektrischen Welle vor. Dem gegenüber, wenn die Rückseite des Fahrzeugs sich in Richtung der Straßenoberfläche 2 bewegt, das heißt, wenn die Rückseite des Fahrzeugs sich zur Straßenoberfläche 2 hin neigt, empfängt die zweite Hornantenne 24 die reflektierte elektrische Welle später als die dritte Hornantenne 25 die reflektierte elektrische Welle empfängt. Mit anderen Worten, die Phase der von der zweiten Hornantenne 24 empfangenen elektrischen Welle eilt der Phase der von der dritten Hornantenne 25 empfangenen elektrischen Welle nach. Die Phasensynchronisations-Erfassungsschaltung 33 bestimmt die Phasendifferenz zwischen den Phasen der beiden empfangenen elektrischen Wellen, wandelt diese Phasendifferenz in einen äquivalenten Analogwert um und liefert den Analogwert der Rechensteuerschaltung 34. Die Rechensteuerschaltung 34 berechnet den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 aus der Phasendifferenz, der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektrischen Welle, die von der ersten Hornantenne 23 gesendet worden ist und dem Abstand zwischen der zweiten Hornantenne 24 und der dritten Hornantenne 25.
Wie oben erwähnt, kann in Übereinstimmung mit diesem Beispiel die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in Bezug auf ein reflektierendes Objekt wie zum Beispiel eine Straßenoberfläche exakt messen basierend auf einer Phasendifferenz zwischen den Phasen empfangener elektrischer Wellen unter Verwendung der ersten Hornantenne 23 zum Senden einer elektrischen Welle in Richtung des reflektierenden Objektes und der zweiten und dritten Hornantennen 4 und 5 jeweils zum Empfangen einer elektrischen Welle, die von dem reflektierenden Objekt reflektiert worden ist.
Wenn die erste Hornantenne 23 eine elektrische Welle einer Frequenz von beispielsweise 10 GHz generiert und in Richtung der Straßenoberfläche 2 sendet, hat die elektrische Welle eine Wellenlänge von 30 mm, die niedriger ist als die der Ultraschallwellen. In diesem Fall kann die Neigungswinkelmesseinrichtung den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 mit vergrößertem Dynamikbereich der Neigungswinkel messen ohne von Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche 2 beeinflusst zu werden.
Weil elektrische Wellen eine große Ausbreitungsgeschwindigkeit haben wird die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel zudem nicht durch das Fahren des Fahrzeugs beeinflusst. Auch wird die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel nicht durch Wind, Regen und Schnee beeinflusst, selbst wenn das Fahrzeug fährt. Während die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß irgendeiner der oben erwähnten Beispiele, die Ultraschallwellen verwendet, von der Temperatur abhängt, wird die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß dieser Ausführungsform 17 außerdem nicht durch die Temperatur beeinflusst.
Wie zuvor erwähnt hat die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel einen Aufbau ähnlich dem der oben erwähnten 1, in welcher jedoch elektrische Wellen verwendet werden zum Messen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs in Bezug auf einen Untergrund, wie z.B. eine Straßenoberfläche. Alternativ kann die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Aufbau ähnlich dem der oben erwähnten 5, 9, 10 oder 13 haben, in welcher elektrische Wellen verwendet werden zum Messen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs in bezug auf einen Untergrund wie zum Beispiel eine Straßenoberfläche.
32 ist Blockdiagramm zum Zeigen des Aufbaus einer weiteren Neigungswinkelmesseinrichtung. In der Figur kennzeichnet Bezugszeichen 43 ein Prisma zum Teilen eines darin einfallenden Laserstrahls (Lichtwelle) in zwei Laserstrahlen, Bezugszeichen 44 kennzeichnet einen Reflektor und Bezugszeichen 45 kennzeichnet einen Halbspiegel. Das Prisma 43, der Reflektor 44 und der Halbspiegel 45 sind in einer Linie entlang der Länge eines Fahrzeugs angeordnet und sind in regelmäßigen Abständen beabstandet.
In 32 kennzeichnet Bezugszeichen 51 einen Laseroszillator zum Generieren und Senden eines Laserstrahls einer festen Frequenz zu dem Prisma 43, Bezugszeichen 52 kennzeichnet ein Lichtempfangselement (Sensor) zum Empfangen zweier Laserstrahlen, die von einer Straßenoberfläche 2 reflektiert worden sind und jeweils von dem Reflektor 44 und dem Halbspiegel 45 reflektiert worden sind und zum Umwandeln der Laserstrahlen, die zueinander in Interferenz sind in ein elektrisches Signal mit einer Amplitude entsprechend der Luminanz der empfangenen Laserstrahlen, Bezugszeichen 53 kennzeichnet einen Verstärker zum Verstärken des von dem Lichtempfangselement 52 erhaltenen elektrischen Signals und Bezugszeichen 54 kennzeichnet eine Rechensteuerschaltung (Neigungswinkelberechnungsvorrichtung) zum Berechnen eines Neigungswinkels des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche 2 basierend auf dem von dem Verstärker 53 verstärkten elektrischen Signal und zum Steuern der gesamten Neigungswinkelmesseinrichtung 1.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf der Neigungswinkelmesseinrichtung beschrieben. Der in 32 gezeigte Laseroszillator generiert einen Laserstrahl einer festen Frequenz entsprechend einer Anweisung von der Rechensteuerschaltung 54 und sendet den Laserstrahl zu dem Prisma 43. Das Prisma 43 teilt den darin von dem Laseroszillator 51 einfallenden Laserstrahl in zwei Laserstrahlen auf und sendet die beiden Laserstrahlen in Richtung der Straßenoberfläche 2.
Die beiden Laserstrahlen vom Prisma 43 treffen auf die Straßenoberfläche 2 auf und werden von der Straßenoberfläche 2 reflektiert. Die beiden Laserstrahlen werden jeweils weiter reflektiert von dem Reflektor 44 und dem Halbspiegel 45.
Danach verläuft einer der beiden Laserstrahlen von dem Reflektor 44 durch den Halbspiegel 45 und die beiden Laserstrahlen verlaufen dann entlang des selben optischen Pfades, der durch C gekennzeichnet ist und fallen in das Lichtempfangselement 52 ein. Die beiden Laserstrahlen, die auf das Lichtempfangselement 52 auftreffen, haben eine Phasendifferenz entsprechend der Differenz zwischen den Längen der optischen Pfade A und B, entlang denen die beiden Laserstrahlen von dem Prisma 43 jeweils verlaufen. Als ein Ergebnis tritt Interferenz beim Lichtempfangselement 52 auf. Beispielsweise, wenn die Differenz zwischen den Längen und der optischen Phase A und B ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge des Laserstrahls ist, trifft ein heller Interferenz-Rand auf das Lichtempfangselement 52 ein. Dem gegenüber, wenn die Differenz zwischen den Längen der optischen Phasen A und B ein ganzzahliges Vielfaches zuzüglich der Hälfte der Wellenlänge des Laserstrahls ist, trifft ein dunkler Interferenz-Rand auf das Lichtempfangselement 52 auf.
Das Lichtempfangselement 52 wandelt darin einfallende Laserstrahlen in ein elektrisches Signal mit einer Amplitude entsprechend der Gesamtluminanz der Laserstrahlen und der Verstärker 53 verstärkt das von dem Lichtempfangselement 52 erhaltene elektrische Signal. Die Rechensteuerschaltung 54 berechnet dann den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche aus dem von dem Verstärker 53 verstärkten elektrischen Signal, der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Laserstrahls und dem Abstand zwischen dem Reflektor 44 und dem Halbspiegel 45.
Wie oben erwähnt kann die Neigungswinkelmesseinrichtung in Übereinstimmung mit diesem Beispiel einen Neigungswinkel eines Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen den Phasen empfangener Laserstrahlen unter Verwendung des Prismas 43, des Reflektors 44 und des Halbspiegels 45 exakt messen.
Weil die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Laserstrahl mit kurzer Wellenlänge verwendet, kann darüber hinaus in Übereinstimmung mit diesem Beispiel die Neigungswinkelmesseinrichtung den Neigungswinkel des Fahrzeugs mit hoher Auflösung messen.
Zudem wird die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel nicht beeinflusst durch durch das Fahren des Fahrzeugs bewirkten Wind. Während die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß irgendeinem der oben erwähnten Bespiele, die Ultraschallwellen verwenden, durch die Temperatur beeinflusst werden, wird außerdem die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel nicht durch die Temperatur beeinflusst.
Wie oben erwähnt hat die Neigungswinkelmesseinrichtung gemäß diesem Beispiel einen Aufbau ähnlich dem der oben erwähnten 1, in welcher jedoch Laserstrahlen verwendet werden zum Messen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs in Bezug auf einen Untergrund wie zum Beispiel eine Straßenoberfläche. Als Alternative kann die Neigungswinkelmesseinrichtung einen Aufbau haben ähnlich dem der oben erwähnten 5, 9, 10, oder 13, in welcher Laserstrahlen verwendet werden zum Messen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs in Bezug auf ein reflektierendes Objekt wie zum Beispiel eine Straßenoberfläche.
33 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen der Anordnung einer Neigungswinkelmesseinrichtung, die an einem Fahrzeug montiert ist. Die Neigungswinkelmesseinrichtung 1, die in 30 gezeigt ist, ist an einer Unterseite eines Rahmens 20 unter einem vorderen Stoßfänger 18 des Fahrzeugs und vor einem Vorderrad 19 montiert. Im Gegensatz hierzu ist die Neigungswinkelmesseinrichtung 1 gemäß dem jetzigen Beispiel innerhalb des vorderen Stoßfängers 18 des Fahrzeugs montiert. In diesem Fall kann die Neigungswinkelmesseinrichtung 1 entweder am vorderen Stoßfänger 18 oder am Rahmen 20 befestigt sein.
In Übereinstimmung mit diesem Beispiel ist vorzuziehen, dass die gesamte Neigungswinkelmesseinrichtung 1 innerhalb der Innenseite des vorderen Stoßfängers 18 augenommen ist. Jedoch kann ein rückwärtiger Abschnitt der Neigungswinkelmesseinrichtung 1 aus der Innenseite des vorderen Stoßfängers 18 nach hinten herausragen. Selbst in diesem Fall werden Regen, Schnee, Matsch usw. davon abgehalten, an in der Neigungswinkelmesseinrichtung enthaltenen Ultraschallsensoren anzuhaften. Weil der Luftstrom zwischen der Neigungswinkelmesseinrichtung 1 und der Straßenoberfläche durch den Stoßfänger gerichtet wird, ist die Neigungswinkelmesseinrichtung des Fahrzeugs auch resistent bezüglich Luftstromstörungen und Messfehler können reduziert werden.
34 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen eines Anordnungsprozesses einer Neigungswinkelmesseinrichtung 1 in einem Fahrzeug, und 35 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen der Anordnung der Neigungswinkelmesseinrichtung 1. In Übereinstimmung mit diesem Beispiel schließt ein vorderer Stoßfänger 61 einen Grundplattenabschnitt 61a mit hornförmigen Löchern 62 ein, jedes zum Richten einer von einem entsprechenden Ultraschallsensor gesendeten Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche, und die gesamte Neigungswinkelmesseinrichtung 1 ist an dem Grundplattenabschnitt 61a des vorderen Stoßfängers 61 angeordnet.
Weil die gesamte Neigungswinkelmesseinrichtung 1 in Übereinstimmung mit diesem Beispiel von dem vorderen Stoßfänger 61 abgedeckt ist, wird das Anhaften von Regen, Schnee, Matsch und Ähnlichem an Ultraschallsensoren, die in der Neigungswinkelmesseinrichtung 1 enthalten sind, verhindert und daher können Messfehler reduziert werden. Weil hornförmige Löcher 62 im vorderen Stoßfänger ausgebildet sind, kann eine von jedem Ultraschallsensor gesendete Ultraschallwelle eine Richtung haben und daher kann die Messgenauigkeit erhöht werden.
36 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen eines Prozesses des Anordnens einer Neigungswinkelmesseinrichtung 1 in einem Fahrzeug und 37 ist eine erläuternde Zeichnung zum Zeigen des Anordnens der Neigungswinkelmesseinrichtung 1. Die Neigungswinkelmesseinrichtung 1 ist jeweils mit hornförmigen herausragenden Abschnitten 1a versehen entsprechend Ultraschallsensoren, die darin enthalten sind. Ein vorderer Stoßfänger 64 schließt einen Grundplattenabschnitt 64a mit Löchern 65 ein, jedes ausgebildet zum Aufnehmen eines entsprechenden hornförmigen herausragenden Abschnittes 1a der Neigungswinkelmesseinrichtung 1. Wenn die Neigungswinkelmesseinrichtung 1 innerhalb des vorderen Stoßfängers 64 montiert ist, ist die gesamte Neigungswinkelmesseinrichtung 1 an dem vorderen Stoßfänger 64 von der Unterseite des Grundplattenabschnittes 64a des vorderen Stoßfängers 64 befestigt. Ein Dichtungsteil oder Vibrationsentkopplungsteil 66 kann zwischen der Außenfläche jedes hornförmigen herausragenden Abschnittes 1a und der Innenfläche eines entsprechenden Lochs 65 angeordnet sein.
Da jedes der Löcher zum Aufnehmen eines entsprechenden hornförmigen herausragenden Abschnittes 1a der Neigungswinkelmesseinrichtung 1 in dem vorderen Stoßfänger 64 ausgebildet ist, kann die mit hornförmigen herausragenden Abschnitten 1a versehene Neigungswinkelmesseinrichtung 1 innerhalb des vorderen Stoßfängers 64 angeordnet werden und daher kann der selbe Vorteil, den das vorige Beispiel bietet, bereitgestellt werden. In einer Variante können Löcher 65 jeweils zum Aufnehmen eines entsprechenden hornförmigen herausragenden Abschnittes 1a der Neigungswinkelmesseinrichtung 1 in einem hinteren Stoßfänger statt dem vorderen Stoßfänger 64 ausgebildet sein.
Viele weitreichend abweichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können konstruiert werden ohne vom Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen, die in der Beschreibung beschrieben worden sind, beschränkt ist.

Claims

Neigungswinkelmesseinrichtung, umfassend: eine Sende/Empfangsvorrichtung (3, 4, 5, 6) zum Senden einer Welle in Richtung einer Straßenoberfläche und zum Empfangen zweier von der Straßenoberfläche reflektierten Wellen; und eine Neigungswinkelberechnungsvorrichtung (14, 34, 54) zum Berechnen eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs in bezug auf die Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen Phasen der beiden reflektierten Wellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangsvorrichtung einen ersten Sensor (4) einschließt zum Senden einer Welle in Richtung der Straßenoberfläche (2) und dann zum Empfangen einer Welle, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden ist, und einen zweiten Sensor (5), der in einem Abstand vom ersten Sensor (4) angeordnet ist, welcher viel kleiner ist als ein Abstand zum reflektierenden Objekt, zum Senden einer Welle phasengleich mit der von dem ersten Sensor (4) gesendeten Welle in Richtung der Straßenoberfläche (2) und dann Empfangen einer Welle, die von der Straßenoberfläche (2) reflektiert worden ist, und dass die Neigungswinkelberechnungsvorrichtung (14) ausgebildet ist den Neigungswinkel des Fahrzeugs in bezug auf die Straßenoberfläche basierend auf einer Phasendifferenz zwischen Phasen der beiden reflektierten Wellen zu berechnen, die von dem ersten und zweiten Sensor (4, 5) empfangen werden.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Sende/Empfangsvorrichtung gesendete Welle eine elektrische Welle ist und dass die beiden reflektierten Wellen zwei elektrische Wellen sind, die von der Straßenoberfläche reflektiert worden sind.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Sende/Empfangsvorrichtung gesendete Welle eine Lichtwelle ist und dass die beiden reflektierten Wellen von der Straßenoberfläche reflektierte Lichtwellen sind.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Sende/Empfangsvorrichtung gesendete Welle eine Ultraschallwelle ist und die beiden reflektierten Wellen zwei von der Straßenoberfläche reflektierte Ultraschallwellen sind.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ultraschallwelle, die von der Sende/Empfangsvorrichtung in Richtung der Straßenoberfläche gesendet wird, eine Frequenz von etwa 20kHz hat.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangsvorrichtung eine Vorrichtung (11a, 11b, 15) einschließt zum Umschalten zwischen zwei oder mehr unterschiedlichen Frequenzen für jede Ultraschallwelle, die in Richtung der Straßenoberfläche gesendet wird, wenn die Amplituden einer empfangenen Ultraschallwelle einer gegebenen Frequenz unter einem vorbestimmten Wert bleiben.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangsvorrichtung ausgebildet ist jede Ultraschallwelle intermittierend in Richtung der Straßenoberfläche zu senden.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch ein Flip-Flop (17) mit einem Datenanschluss zum Empfangen eines von einer empfangenen Ultraschallwelle erlangten elektrischen Signals, einem Taktanschluss zum Empfangen eines von einer anderen empfangenen Ultraschallwelle erlangten elektrischen Signals und einem Ausgangsanschluss zum Ausgeben eines Signals, das eine Richtung repräsentiert, in die die Neigungswinkelmesseinrichtung geneigt ist.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Ultraschallsensoren entlang einer Länge des Fahrzeugs angeordnet sind.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Ultraschallsensoren entlang einer Breite des Fahrzeugs angeordnet sind.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangsvorrichtung ausgebildet ist wiederholt eine Reihe von Prozessen auszuführen zum zwei- oder mehrmaligen Senden einer Welle in Richtung der Straßenoberfläche und zum Empfangen zweier von der Straßenoberfläche reflektierter Wellen, und die Neigungswinkelberechnungsvorrichtung ausgebildet ist die Phasendifferenz zwischen den Phasen der beiden reflektierten Wellen zwei- oder mehrmals zu bestimmen und den Neigungswinkel des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche aus einem Mittelwert der zwei oder mehr Werte der Phasendifferenz zu berechnen, die hierdurch bestimmt werden.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Zulassen des Betriebs der Neigungswinkelmesseinrichtung während das Fahrzeug sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungswinkelmesseinrichtung hinter einem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs und vor einem Vorderrad angeordnet ist.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungswinkelmesseinrichtung zwischen einem Stoßfänger des Fahrzeugs und einem Rahmen des Fahrzeugs angeordnet ist.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangsvorrichtung ausgebildet ist eine Ultraschallwelle zu senden, und der Stoßfänger ein hornförmiges Loch zum Richten der von der Sende/Empfangsvorrichtung gesendeten Ultraschallwelle in Richtung der Straßenoberfläche hat.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende/Empfangsvorrichtung ausgebildet ist eine Ultraschallwelle zu senden, und die Einrichtung ein hornförmiges Teil aufweist zum Richten der von der Sende/Empfangsvorrichtung gesendeten Ultraschallwelle in die Richtung der Straßenoberfläche.
Neigungswinkelmesseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßfänger ein Loch zum Aufnehmen des hornförmigen Teils hat.