DE10344599B4

DE10344599B4 - Neigungswinkel-Messvorrichtung

Info

Publication number: DE10344599B4
Application number: DE10344599A
Authority: DE
Inventors: Akiharu Aioi Fukuda; Takashi Ohsawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: US6862935B2; US20040060357A1; DE10344599A1; JP2004117281A

Abstract

Neigungswinkel-Messvorrichtung (1) mit:
mehreren Ultraschallsensoren (3, 4), von denen jeder die Funktion hat, eine Ultraschallwelle auf eine Straßenfläche auszusenden, und die Funktion, die von der Straßenfläche reflektierte Ultraschallwelle zu empfangen;
einem Signalverarbeitungsmittel (5), das diese Ultraschallsensoren steuert und einen Neigungswinkel der Straßenfläche aus Signalen berechnet, die von den Ultraschallsensoren erfasst werden; und
einem Gehäuse (2), das die Ultraschallsensoren und das Signalverarbeitungsmittel so aufnimmt, dass sich diese nicht bewegen, wobei
das Gehäuse einen Gehäusekörper (6) zur Aufnahme der Ultraschallsensoren und eine Abdeckung (7) zur Bedeckung eines oberen Bereichs des Gehäusekörpers umfasst, und
der Gehäusekörper mit einer unteren Platte (21) mit Fenstern (23, 24), von denen jedes eine Ultraschallwellen aussendende/empfangende Fläche von den beiden Ultraschallsensoren offen legt, einer Seitenplatte (22), die sich von einer Umfangskante der unteren Platte nach oben erstreckt und gegen eine untere Fläche der Abdeckung stößt, und mit Hornteilen (27, 28) versehen ist, von...

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Neigungswinkel-Messvorrichtung, der zum Beispiel an einer unteren Oberfläche eines Fahrzeugs angebracht wird und einen Neigungswinkel (tilt angle) des Fahrzeugs in Bezug auf eine Strasse durch eine ausgesendete Welle, die in Richtung einer Straßenoberfläche ausgesendet wird, und eine empfangene Welle, die durch die Straßenoberfläche reflektiert wurde, misst.

Bei dieser Art von konventionellen Neigungswinkel-Messvorrichtungen ist eine Ultraschallquelle zur Erzeugung einer Ultraschallwelle, ein Paar vorderer und hinterer Sonare, welche die Ultraschallwellen, die durch die Ultraschallquelle erzeugt werden, in Richtung einer Fahrstraße ausstrahlen und ein Signal, das von der Fahrstraße reflektiert wird, erfassen, und eine Reflektionssignal-Verarbeitungsvorrichtung vorgesehen, welche die Entfernungen zwischen zwei Sonaren an einem Fahrzeug und der Fahrstraße aus den Signalen, welche von diesen Sonaren erfasst wurden, bestimmt (zum Beispiel JP 56-8727 A).

Weiterhin ist eine Ultraschallwellen aussendende/empfangende Vorrichtung bekannt, die mit einem Paar von Ultraschallschwingern versehen ist. Bei dieser Ultraschallwellen aussendenden/empfangenden Vorrichtung wird ein Ultraschallschwinger zum Ausstrahlen der Ultraschallwelle verwendet und der andere Ultraschallschwinger wird zum Empfangen der Ultraschallwelle verwendet. Bei beiden Ultraschallschwingern sind ein Paar Hörner mit derselben Form parallel angeordnet und einstückig aus Harz gebildet. Jedes der Hörner hat einen Durchmesser, der sich allmählich von einem Kehlbereich zu einem Öffnungsbereich erweitert, und beide Hörner sind derartig einstückig miteinander verbunden, dass jeder Öffnungsbereich sich in einem Blendenbereich öffnet, welcher einer annähernd rechtwinkligen Platte entspricht. Dann wird eine Blendenfläche einer äußeren Oberfläche des Blendenbereichs durch konkave Mulden oder konvexe Wände geteilt, um dadurch den Effekt zu verringern, dass die Ultraschallwelle, die von einem Ultraschallschwinger in Richtung eines Objekts ausgestrahlt wird, abgelenkt und von dem anderen Ultraschallschwinger empfangen wird (zum Beispiel JP 55-144481 U).

Mit Blick auf eine rechtwinklige Seitenfläche des Sonars kann ersehen werden, dass Wellenenergie eines Signals, das durch die Fahrstraße reflektiert wird, abgeschwächt wird, da die Ultraschallwelle, die durch das Sonar ausgestrahlt wurde, in einem breiten Bereich gestreut wird. Um dieses Problem schwacher Wellenenergie zu lösen, ist es notwendig, die schwache Ultraschallwelle, die durch das Sonar erfasst wird, elektronisch zu verstärken. Allerdings verstärkt das Verstärken der schwachen Ultraschallwelle zur gleichen Zeit unausweichlich Umgebungsgeräusche, so dass es als schwierig angesehen werden kann, die Ultraschallwelle, die erfasst werden soll, von den Umgebungsgeräuschen unterscheidbar zu erfassen (zum Beispiel JP 56-8727 A).

Andererseits ist bei der Ultraschallwellen aussendenden/empfangenden Vorrichtung das Paar Hörner mit der gleichen Form der beiden Ultraschallschwinger parallel angeordnet und einstückig aus Harz gebildet. Daher müssen im Fall, dass das Horn beschädigt wird, alle Hörner einschließlich der beiden Ultraschallschwinger ersetzt werden. Darüber hinaus ist eine schräge Fläche an einer Innenfläche des Horns mit der Blendenfläche an einer äußeren Fläche des Blendenbereichs über einen gebogenen Bereich verbunden. Dadurch existiert eine ausreichend große Menge von Wellenenergie in der Nähe des gebogenen Bereichs, und ein nicht sehr kleiner Teil der ganzen Wellenenergie wird in seitlicher Richtung entlang der Blendenfläche gestreut. Mit anderen Worten ist es vorstellbar, dass ein Anteil der Wellenenergie, der in eine Richtung parallel der Blendenfläche, also einer Richtung seitlich der Richtung, in die sich die Wellenenergie bewegt, abgelenkt wurde, durch ein Beugungsphänomen vergrößert wird, und dass die Wellenenergie nicht in einer Zielrichtung gebündelt werden kann (zum Beispiel JP 55-144481 A).

Gleichzeitig ist es vorstellbar, da die Ultraschallwellen aussendenden/empfangenden Flächen des Sonars offen auf dem Gehäuse sitzen, dass hochspringende Steine direkt die Ultraschallwellen aussendenden/empfangenden Flächen treffen, und dass Spritzwasser in die Sonare eintreten kann (zum Beispiel JP 56-8727 U). Weiterhin ist es ebenfalls möglich, den Gedanken an das Gehäuse, das mit den Hörnern versehen ist, aufkommen zu lassen. In diesem Fall ist es aber vorstellbar, dass die Hörner durch hochspringende Steine beschädigt werden (zum Beispiel JP 56-8727 U und JP 55-144481 U).

Des Weiteren ist aus der US 4,677,595 A eine Neigungswinkelmessvorrichtung bekannt, die ähnlich der in der JP 55-144481 U beschriebenen ist, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.

Ferner offenbart die US 5,038,612 A eine Neigungswinkelmessvorrichtung mit mehreren Ultraschallsensoren von denen jeder die Funktion hat, eine Ultraschallwelle auf eine Straßenfläche auszusenden und die Funktion die von der Straßenfläche reflektierte Ultraschallwelle zu empfangen, einem Signalverarbeitungsmittel und einem Gehäuse, das die Ultraschallsensoren und das Signalverarbeitungsmittel so aufnimmt, dass sich diese nicht bewegen können. Des Weiteren sind bei dieser Messvorrichtung die Ultraschallgeber über Halterungselemente in einem Gehäusekörper gehaltert, der mit zwei Deckeln verschlossen wird. Die Hornteile sind bei dieser Messvorrichtung Bestandteil des Gehäusekörpers und bilden kein eigenständiges Element.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Neigungswinkel-Messvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Messgenauigkeit zu verbessern, ohne ein Signal elektronisch übermäßig zu verstärken.

Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Neigungswinkel-Messvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, leicht mit dem Fall zurecht zu kommen, bei dem ein Gehäuse der Messvorrichtung durch Steine beschädigt wurde, die von einer Straßenoberfläche abgeprallt sind.

Die Neigungswinkel-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse der Vorrichtung so gestaltet ist, dass es einen Gehäusekörper zur Aufnahme von Ultraschallsensoren und eine Abdeckung zum Bedecken eines oberen Bereichs des Gehäusekörpers aufweist, und der Gehäusekörper mit einer unteren Platte versehen ist, mit Fenstern, von denen jedes eine Ultraschallwellen aussendende/empfangende Fläche von jedem der Ultraschallsensoren offen legt, einer Seitenplatte, die sich von einer Kante am Umfangsbereich der unteren Platte nach oben erstreckt und gegen eine untere Fläche der Abdeckung stößt, und Hornteilen, von denen sich jedes von der unteren Platte nach unten erstreckt, um so jedes der Fenster zu umgeben, um die Messgenauigkeit zu verbessern, ohne ein Signal elektronisch übermäßig zu verstärken.

Durch diese Anordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird das Gehäuse mit den Hornteilen bereit gestellt, so dass es möglich ist, die Richtcharakteristik der Ultraschallwelle durch die Hörner zu verbessern und dadurch die Messgenauigkeit zu verbessern, ohne ein Signal elektronisch übermäßig zu verstärken. Weiterhin ist es durch die Hornteile möglich, eine Möglichkeit, dass von der Straßenoberfläche hochspritzende Steine und Wasser direkt die Ultraschallsensoren treffen, zu reduzieren und dadurch die Häufigkeit einer Beschädigung der Ultraschallsensoren zu reduzieren, was dazu führt, dass die Verlässlichkeit dieser Komponenten verbessert wird.

Darüber hinaus ist die Neigungswinkel-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse der Vorrichtung so gestaltet ist, dass es einen Gehäusekörper, der an einer Fahrzeugseite angeordnet ist, einen Halter, der Ultraschallsensoren hält und im Gehäusekörper gestützt ist, und eine Bedeckung aufweist, die Hornteile direkt unterhalb der Ultraschallsensoren aufweist und einen unteren Bereich des Halters bedeckt, um einfach mit einem Fall zurecht zu kommen, bei dem das Hornteil beschädigt wird.

Durch diese Anordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nur die Abdeckung zu ersetzen und dadurch leicht mit einem Fall zurecht zu kommen, bei dem das Hornteil durch hochspringende Steine oder ähnliches beschädigt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise Querschnittsansicht, um eine Neigungswinkel-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
2 ist ein Blockdiagramm, um die Neigungswinkel-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht, um eine Neigungswinkel-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, um die Neigungswinkel-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
5 ist eine teilweise Querschnittsansicht, um eine Neigungswinkel-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im weiteren beschrieben werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
1 ist eine teilweise Querschnittsansicht, um eine Neigungswinkel-Messvorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zu zeigen. In 1 besteht die Neigungswinkel-Messvorrichtung 1 aus einem Gehäuse 2, das am Boden eines Fahrzeugkörpers befestigt ist, einem Paar eines vorderen Ultraschallsensors 3 und eines hinteren Ultraschallsensors 4, die in einem unteren Bereich im Gehäuse 2 angeordnet sind und die Ultraschallwelle auf eine Straßenoberfläche ausstrahlen und die von der Straßenoberfläche reflektierte Ultraschallwelle empfangen, zwei weiteren vorderen und hinteren Ultraschallsensoren 3', 4' (nicht gezeigt), die ähnlich wie die Ultraschallsensoren 3, 4 auf einer gegenüberliegenden Seite der Ultraschallsensoren 3, 4 parallel zu diesen im Gehäuse 2 angeordnet sind, und einer Leiterplatte (einem Signalverarbeitungsmittel) 5, die in einem oberen Bereich in dem Gehäuse 2 angeordnet ist und alle Ultraschallsensoren 3, 3', 4, 4' steuert. Weil die Ultraschallsensoren 3', 4' dieselbe Funktion und Zusammensetzung wie die Ultraschallsensoren 3, 4 haben, wird im folgenden eine weitere Beschreibung der Ultraschallsensoren 3', 4', die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, vermieden werden. Weiterhin besteht das Gehäuse 2 aus einem Gehäusekörper 6, das die Ultraschallsensoren 3, 4 aufnimmt, und aus einer rechtwinkligen Abdeckung 7, welche die Leiterplatte 5 trägt und den oberen Bereich des Gehäusekörpers 6 bedeckt. Hier beinhaltet jeder der Ultraschallsensoren 3, 4 zum Beispiel einen keramischen Schwinger und ist so gestaltet, dass er eine zylindrische Außenform aufweist.
2 ist das Blockdiagramm der Neigungswinkel-Messvorrichtung 1, wobei andere Funktionskomponenten als die Ultraschallsensoren 3, 4 auf der Leiterplatte 5 bestehen. Das heißt, dass die Leiterplatte 5 mit Funktionskomponenten eines Aussendeschaltkreises 11, der Impulse erzeugt, von denen jeder eine spezifische Frequenz besitzt, und diese jedem der Ultraschallsensoren 3, 4 zuführt, mit Empfangsschaltkreisen 12a, 12b (Bandpass-Filtern), von denen jeder eine spezifische Frequenzkomponente aus den Frequenzimpulsen herausfiltert, die von jedem der Ultraschallsensoren 3, 4 empfangen und in elektrische Signale umgewandelt werden, einem Phasensynchronisierungs-Erfassungsschaltkreis 13, der von diesen Empfangsschaltkreisen 12a, 12b empfangene, gefilterte Wellenformen vergleicht und aus ihnen ein Phasendifferenzsignal erzeugt, und einem Rechen- und Steuerschaltkreis 14 versehen ist, der einen Neigungswinkel des Fahrzeugs mit Bezug auf eine Straßenoberfläche R entsprechend des Phasendifferenzsignals berechnet.
Der Gehäusekörper 6 hat eine untere Platte 21 mit derselben Größe der Abdeckung 7. Eine Seitenplatte 22 erstreckt sich von der Umfangskante der unteren Platte 21 nach oben und stößt gegen eine untere Fläche der Abdeckung 7. Kreisförmige Fenster 23, 24 zum Offenlegen der unteren Flächen der Ultraschallsensoren 3, 4 sind in der unteren Platte 21 gebildet, und zylindrische Teile 25, 26, die jeweils die Ultraschallsensoren 3, 4 von oben umschließen, sind auf der oberen Fläche der unteren Platte 21 gebildet, um so die Fenster 23, 24 jeweils zu umgeben.
Vorliegend wird in vielen Fällen die Neigungswinkel-Messvorrichtung 1 dieser Art hergestellt werden, um einen Neigungswinkel innerhalb eines kleinen Bereichs zu messen. Dennoch ist, in einem Fall, in dem der dynamische Messbereich des Neigungswinkels ± 10 Grad beträgt, ein Bereich von ± 10 Grad ausreichend, um die Ultraschallwellen, die von den jeweiligen Ultraschallsensoren 3, 4 ausgesendet werden, aufzufächern, und daher brauchen die Ultraschallwellen nicht in einem breiten Bereich gestreut werden. Daher sind in dieser Ausführungsform 1 Hornteile 27, 28, die den Ultraschallwellen eine Richtcharakteristik verleihen, einstückig unterhalb der unteren Platte 21 gebildet, so dass sie direkt unterhalb der jeweiligen Ultraschallsensoren 3, 4 untergebracht sind.
Die Hornteile 27, 28 weisen obere Öffnungen 27a, 28a auf, die einen kleineren Durchmesser haben als die unteren Flächen der Ultraschallsensoren 3, 4, untere Öffnungen 27b, 28b, die in einer vorgegebenen Entfernung von den oberen Öffnungen 27a, 28a nach unten beabstandet und größer im Durchmesser sind als die oberen Öffnungen 27a, 28a, abgeschrägte Flächen 27c, 28c, die sich von den oberen Öffnungen 27a, 28a in Richtung der unteren Öffnungen 27b, 28b neigen, und gekrümmte Flächen 27d, 28d, die sich glatt von den unteren Enden der abgeschrägten Flächen 27c, 28c aufweiten. An den am weitesten unten befindlichen Enden dieser gekrümmten Flächen 27d, 28d sind horizontale Öffnungsflächen 27e, 28e gebildet jeweils einschließlich der unteren Öffnungen 27b, 28b. Die gebogenen Flächen 27d, 28d sind jeweils als Bereiche gebildet zur Reduzierung der in eine seitliche Richtung durch Ablenkung abgelenkten Wellenenergie.
In einem Fall, in dem die Hornteile nicht vorgesehen sind aber die Schwingungsflächen der Ultraschallsensoren 3, 4 an den Fenstern 23, 24 bloßliegen, kann die Richtcharakeristik der Ultraschallwelle verbessert werden, falls Bereiche dieser Vibrationsflächen ausreichend vergrößert werden können, und daher kann ein ausreichendes elektrisches Signal aus einer Ultraschallwelle mit niedriger Energie erhalten werden. Falls Flächen der Schwingungsflächen jeweils gleich denen der unteren Öffnungen 27b, 28b der Hornteile 27, 28 sind, kann man sich vorstellen, dass die Ultraschallsensoren 3, 4 mit den breiten offen liegenden Schwingungsflächen die gleichen Charakteristiken aufweisen wie die jeweiligen Ultraschallsensoren 3, 4 mit den Hornteilen 27, 28. Jedenfalls benötigt der keramische Schwinger eine ausgeweitete Schwingungsfläche, damit die Schwingungsflächen als eine einzige Schwingungsfläche schwingen können. Ferner muss die Schwingungsfläche dünner gemacht werden, damit die Schwingungsfläche einfach schwingen gelassen werden kann, was aus dem Blickpunkt der Herstellung eigentlich schwierig ist. Weiterhin wird, in einem Fall, in dem die Fläche der Schwingungsfläche breit ist, die Wahrscheinlichkeit größer, dass kleine Steine von der Straße abspringen und die Vibrationsfläche treffen. Aus diesen Gründen ist es vorteilhaft, wenn die Schwingungsfläche eine kleine Fläche und eine angemessene Festigkeit hat. Demnach sind die Schwingungsflächen der Ultraschallsensoren 3, 4 dieser Ausführungsform 1 ebenfalls mit kleinen Flächen ausgebildet und so ausgebildet, dass sie eine angemessene Festigkeit aufweisen.
Weiterhin ist der Grund, warum die abgeschrägten Flächen 27c, 28c der Hornteile 27, 28 durch die gekrümmten Flächen 27d, 29d mit den Öffnungsflächen 27e, 28e verbunden sind, wie folgt: Es ist jener, dass, wenn die Bewegung der Ultraschallwelle an dem gebogenen Bereich vorbeikommt, weil die Wellenbewegung nahe des gebogenen Abschnittes durch ein Beugungsphänomen entlang einer neuen Fläche eine Richtungsänderung erfährt, in einem Fall, in dem die abgeschrägten Flächen 27c, 28c durch einen gebogenen Bereich jeweils mit den Öffnungsflächen 27e, 28e verbunden sind, eine ausreichend große Wellenenergie in der Nähe jeder der gebogenen Bereiche existiert und ein nicht geringer Teil der gesamten Wellenenergie in eine seitliche Richtung entlang der neuen Fläche gestreut wird; wohingegen in einem Fall, in dem zwei gebogene Bereiche vorgesehen sind, die Wellenenergie in der Nähe eines ersten gebogenen Bereichs eine kleine Richtungsänderung durch den ersten gebogenen Bereich erfährt, und die Wellenenergie um eine Menge einer Ausdehnung des Ausstrahlungsbereichs bei dieser Wellenbewegung, deren Richtung geändert wird, reduziert wird. Dann wird in einem zweiten gebogenen Bereich eine Richtung der Wellenbewegung nahe des zweiten gebogenen Bereichs, deren Wellenenergie bereits durch den ersten gebogenen Bereich reduziert wurde, erneut geändert. Hier ist die Wellenenergie, die durch den zweiten gebogenen Bereich eine Richtungsänderung erfährt, immer noch ein kleiner Teil eines Teils der ganzen Wellenenergie, und daher ist die Wellenenergie, die in einer seitlichen Richtung durch das Beugungsphänomen abgelenkt wird, gering. Demnach wird, wenn eine Anzahl von gebogenen Bereichen größer wird und dadurch die Menge von Wellenenergie, die an einem gebogenen Bereich eine Richtungsänderung erfährt kleiner wird, die Menge von Wellenenergie, die in seitlicher Richtung abgelenkt wird, kleiner. Daher sind die gekrümmten Flächen 27d, 28d dieser Ausführungsform 1, die jeweils eine unbegrenzt Zahl von gebogenen Bereichen aufweisen, sehr vorteilhaft, um so zu verhindern, dass Wellenenergie abgelenkt wird und in seitliche Richtung verloren geht.
Wenn diese Neigungswinkel-Messvorrichtung 1 zusammengebaut wird, werden die Ultraschallsensoren 3, 4 bei entfernter Abdeckung 7 von oben in die zylindrischen Teile 25, 26 eingedrückt, um so die unteren Endbereiche der Ultraschallsensoren 3, 4 in die Fenster 23, 24 zu bringen. Dann liegen jeweils die unteren Flächen der Ultraschallsensoren 3, 4 in den Fenstern 23, 24 offen.
Zusätzlich wird die Abdeckung 7 oben auf die Seitenplatte 22 des Gehäusekörpers 6 aufgebracht und dort durch Befestigungsschrauben (nicht gezeigt) befestigt.
Bei der Neigungswinkel-Messvorrichtung 1, die wie oben beschrieben zusammengesetzt ist, schickt der Rechen- und Steuerungsschaltkreis 14 ein intermittierendes Steuersignal an den Sendeschaltkreis 11. Dann erzeugt der Sendeschaltkreis 11 Impulse mit einer spezifischen Frequenz entsprechend dem Steuerungssignal von dem Rechen- und Steuerschaltkreis 14 und führt die Impulse den Ultraschallsensoren 3, 4 zu. Die Ultraschallsensoren 3, 4 senden jeweils die Ultraschallwellen A, B, die phasengleich sind, auf die Straßenoberfläche R aus. Diese Ultraschallwellen A, B treffen auf Straßenoberfläche R und werden von dieser reflektiert, und die Ultraschallwellen C, D, die durch die Straßenoberfläche R reflektiert werden, werden durch die Ultraschallsensoren 3, 4 jeweils empfangen. Bei diesem Vorgang bündeln die Hornteile 27, 28 die Ultraschallwellen in einem engen Bereich sowohl beim Sendevorgang als auch beim Empfangsvorgang der Ultraschallwellen, um die Energie pro Flächeneinheit zu erhöhen.
Die Ultraschallsensoren 3, 4, welche die Ultraschallwellen C, D empfangen, wandeln diese in gepulste elektrische Signale mit Frequenzen um, die mit den Ultraschallwellen C, D korrespondieren, und senden diese jeweils über die Empfangsschaltkreise 12a, 12b an den Phasensynchronisations-Erfassungsschaltkreis 13. Der Phasensynchronisations-Erfassungsschaltkreis 13 vergleicht die empfangene Wellenform der Impulse, die von den Empfangsschaltkreisen 12a, 12b ausgesendet wurden. Wenn sich das Fahrzeug parallel zur Straßenoberfläche R befindet, empfangen demnach die Ultraschallsensoren 3, 4 die Ultraschallwellen C, D zur gleichen Zeit, wobei die Phasen der Ultraschallwellen C, D miteinander gleich laufen. Wenn das Fahrzeug mit Bezug auf eine Straßenoberfläche R nach vorne geneigt ist, empfängt der vordere Ultraschallsensor 3 die reflektierte Welle früher als der hintere Ultraschallsensor 4, wonach die Ultraschallwelle C, die von dem Ultraschallsensor 3 empfangen wird, in Bezug auf die Phase verglichen mit der Ultraschallwelle D vorauseilt, die von dem Ultraschallsensor 4 empfangen wird. In dem Fall, wenn das Fahrzeug mit Bezug auf die Straßenoberfläche R nach hinten geneigt ist, empfängt der vordere Ultraschallsensor 3 die reflektierte Welle nach dem hinteren Ultraschallsensor 4, wonach die Ultraschallwelle C, die von dem Ultraschallsensor 3 empfangen wird, in Bezug auf die Phase im Vergleich mit der Ultraschallwelle D, die von dem Ultraschallsensor 4 empfangen wird, nacheilt.
Da das Gehäuse 2 mit den Hornteilen 27, 28 ausgestattet ist, ist es in dieser Ausführungsform 1 sowohl beim Sendevorgang als auch beim Empfangsvorgang der Ultraschallwellen möglich, die Richtcharakteristiken der Ultraschallwellen A, B, C, D zu fördern und dadurch in einem engen Bereich fokussierte Ultraschallwellen zu erhalten. Das heißt, beim Sendevorgang der Ultraschallwellen A, B ist es möglich, die Ultraschallwellen A, B mit ihren verstärkten Intensitäten pro Flächeneinheit reflektieren zu lassen, und beim Empfangsvorgang der Ultraschallwellen C, D ist es möglich, die Ultraschallwellen C, D mit ihren verstärkten Intensitäten pro Flächeneinheit als reflektierte Wellen zu empfangen. Dadurch ist es möglich, die Signal-Rausch-Verhältnisse (SRV) der Ultraschallwellen A bis D anzuheben und dadurch die Messgenauigkeit, ohne die Signale von den Ultraschallsensoren 3, 4 elektronisch übermäßig zu verstärken, zu verbessern. Zusätzlich ist es durch die Hornteile 27, 28 möglich, eine Tendenz zu verringern, dass von der Straßenoberfläche hochspritzende Steine und Wasser direkt die Ultraschallsensoren 3, 4 treffen, wodurch die Schadenshäufigkeit bei den Ultraschallsensoren 3, 4 reduziert wird, was zu einer Verbesserung der Verlässlichkeit dieser Komponenten führt.
Ferner wird, nachdem die abgeschrägten Flächen 27c, 28c der Hornteile 27, 28 über die glatten, gekrümmten Flächen 27d, 28d mit den Öffnungsflächen 27e, 28e verbunden sind, die Menge der Wellenenergie, die in seitlicher Richtung durch das Beugungsphänomen abgelenkt wird, reduziert werden, wodurch die Wellenenergie in einer Zielrichtung gebündelt wird, was zu einer weiteren Verbesserung der Messgenauigkeit führt.
Darüber hinaus können, weil die zylindrischen Teile 25, 26 vorgesehen sind, die sich von der unteren Platte 21 nach oben erstrecken, um dadurch die Fenster 23, 24 zu umgeben und die Ultraschallsensoren von oben her aufzunehmen, die Ultraschallsensoren 3, 4 einfach im Gehäuse 2 befestigt werden, und gleichzeitig kann in einem Fall, in dem das Gehäuse 2 beschädigt wird, einfach allein das Gehäuse 2 ausgetauscht werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
In Ausführungsform 1 werden die Ultraschallsensoren 3, 4 durch die zylindrischen Teile 25, 26 gehalten, die einstückig mit den Hornteilen 27, 28 ausgebildet sind. Wenn diese aber in einer Weise gestaltet sind, wie in einer teilweisen Querschnittsansicht in 3 und in einer perspektivischen Explosionsansicht in 4 gezeigt ist, kann man leicht mit einem Fall zurecht kommen, bei dem die Hornteile beschädigt werden. Das heißt, dass die Neigungswinkel-Messvorrichtung 1 entsprechend der Ausführungsform 2 ein Gehäuse 32, Ultraschallsensoren 33, 34 und eine Leiterplatte 35 hat, die dem Gehäuse 2, den Ultraschallsensoren 3, 4 und der Leiterplatte 5 der Ausführungsform 1 jeweils entsprechen. Darüber hinaus weist das Gehäuse 32 einen Gehäusekörper 36 auf, welcher der Abdeckung 7 in der Ausführungsform 1 ähnelt, einen Halter 37, der die Ultraschallsensoren 33, 34 hält und durch den Gehäusekörper 36 gestützt wird, und eine Abdeckung 38, die an dem Gehäusekörper 36 befestigt ist, um so den unteren Bereich des Halters 37 zu bedecken. Der Gehäusekörper 36, der Halter 37 und die Abdeckung 38 sind durch mehrere Befestigungsschrauben 39 befestigt. Vorliegend ist die Leiterplatte 35 über ein Kabel 40a und Verbindungselemente 40b mit einer Stromquelle auf der Fahrzeugseite verbunden, und die jeweiligen Ultraschallsensoren 33, 34 sind über Verbindungselemente 40c, die auf einer Seitenplatte 52 des Halters 37 vorgesehen sind, mit Anschlüssen 35a der Leiterplatte 35 verbunden.
Die Funktionen der Ultraschallsensoren 33, 34 sind ähnlich denen der Ultraschallsensoren 3, 4 in der Ausführungsform 1, wohingegen die äußeren Formen der Ultraschallsensoren 33,34 leicht unterschiedlich zu denen der Ultraschallsensoren 3, 4 in der Ausführungsform 1 sind. Das heißt, die Ultraschallsensoren 33, 34 weisen Grundkörper 33a, 34a und Beine 33b, 34b auf, die jeweils in einer hervorstehenden Weise auf oberen Flächen der Grundkörper 33a, 34a vorgesehen sind, und Eingriffsüberstände 33c, 34c sind jeweils an den äußeren Flächen der Beine 33b, 34b gebildet.
Der Gehäusekörper 36 weist eine obere Platte 41, die der Abdeckung 7 in Ausführungsform 1 entspricht, und eine rahmenförmige oder zylindrische Seitenplatte 42 auf, die sich einstückig von einer äußeren Umfangskante einer unteren Fläche der oberen Platte 41 nach unten erstreckt. Bereiche mit Ausnehmungen 43 sind in den Ecken der oberen Platte 41 und der Seitenplatte 42 ausgebildet, und Bereiche mit Ausnehmungen 44 sind an der oberen Platte 41 und der Seitenplatte 42 jeweils an einer im wesentlichen mittleren Position der längeren Seiten ausgebildet, und Sitzbereiche 45 für die Befestigungsschrauben 39 sind jeweils in den Bereichen mit Ausnehmungen 44 ausgebildet.
Der Halter 37 weist eine rechtwinklige untere Platte (erste untere Platte) 51 auf, und eine Seitenplatte (erste Seitenplatte) 52 erstreckt sich von einer äußeren Umfangskante der oberen Fläche der unteren Platte 51 in den Innenbereich der Seitenplatte 42 des Gehäusekörpers 36, und eine äußere Fläche der Seitenplatte 52 des Halters 37 berührt eine innere Fläche der Seitenplatte 42 des Gehäusekörpers 36. Darüber hinaus sind aufgeschnittene oder ausgenommene Bereiche 53, 54, die den Bereichen mit Ausnehmungen 43, 44 des Gehäusekörpers 36 entsprechen, ebenfalls in der Seitenplatte 52 des Halters 37 ausgebildet. Weiterhin sind kreisförmige Fenster 55, 56, um die Ultraschallwellen aussendenden/empfangenden Flächen der Ultraschallsensoren 33, 34 offen zu legen, in der unteren Platte 51 ausgebildet. Darüber hinaus erstrecken sich zylindrische Teile 57, 58, um die Grundkörper 33a, 34a der Ultraschallsensoren 33, 34 eng zu umschließen, von einer inneren Fläche der unteren Platte 51 des Halters 37 nach oben, um so die Fenster 55, 56 jeweils zu umgeben. Obere Wände 59, 60 sind oben auf den zylindrischen Teilen 57, 58 vorgesehen. In diesen oberen Wänden 59, 60 sind Durchgangslöcher 61, 62 vorgesehen, durch welche die Beine 33b, 34b der Ultraschallsensoren 33, 34 jeweils knapp hindurch passen. Weiterhin sind Naben 63, 64 in einer hervorstehenden Weise auf der unteren Fläche der unteren Platte 51 nach unten vorgesehen, so dass die Fenster 55, 56 jeweils umgeben werden.
Die Abdeckung 38 weist eine rechtwinklige untere Platte (zweite untere Platte) 71 auf, und eine Seitenplatte (eine zweite Seitenplatte) 72 erstreckt sich von einer äußeren Umfangskante der oberen Fläche der unteren Platte 71 nach oben, und eine innere Fläche der Seitenplatte 72 der Abdeckung 38 berührt die äußere Fläche der Seitenplatte 42 des Gehäusekörpers 36. In der unteren Platte 71 und der Seitenplatte 72 sind Bereiche mit Ausnehmungen 73 gebildet, die den Bereichen mit Ausnehmungen 43 des Gehäusekörpers 36 und den Bereichen mit Ausnehmungen 53 des Halters 37 entsprechen. Weiterhin sind Befestigungsabschnitte 74, die zur Befestigung der Abdeckung 38 mit der unteren Fläche des Fahrzeugs verwendet werden, in den Bereichen mit Ausnehmungen 73 auf eine von der oberen Kante der Seitenplatte 72 hervorstehenden Weise gebildet. In den Befestigungsabschnitten 74 sind jeweils Durchgangslöcher 75 gebildet, durch die Befestigungsschrauben (nicht gezeigt) hindurchreichen. Hornteile 76, 77 erstrecken sich von der unteren Platte 71 der Abdeckung 38 zwischen der unteren Platte 51 des Halters 37 und der unteren Platte 71 der Abdeckung 38 nach oben. Vorliegend sind die oberen Endflächen der Hornteile 76, 77 annähernd benachbart zu den unteren Flächen der jeweiligen Ultraschallsensoren 33, 34. Weiterhin sind Wasserabflusslöcher 78 in der unteren Platte 71 an Stellen außerhalb der Hornteile 76, 77 ausgebildet.
Die Hornteile 76, 77 weisen obere Öffnungen 76a, 77a auf, die einen kleineren Durchmesser haben, als die unteren Flächen der Ultraschallsensoren 33, 34, untere Öffnungen 76b, 77b, die in der unteren Platte 71 ausgebildet sind, und größer im Durchmesser sind als die oberen Öffnungen 76a, 77a, abgeschrägte Flächen 76c, 77c, die sich von den oberen Öffnungen 76a, 77a zu unteren Öffnungen 76b, 77b hin nach außen neigen und gekrümmte Flächen 76d, 77d, die sich von den unteren Enden der abgeschrägten Flächen 76c, 77c nach unten glatt erweitern. Die am weitesten unten liegenden Enden dieser gekrümmten Flächen 76d, 77d sind als horizontale Öffnungsflächen 76e, 77e einschließlich der unteren Öffnungen 76b, 77b ausgebildet, und die gekrümmten Flächen 76d, 77d sind als Bereiche zur Reduzierung der Wellenenergie gestaltet, die durch Beugung in seitlicher Richtung abgelenkt wird.
Wenn die Neigungswinkel-Messvorrichtung 31 zusammengebaut wird, werden die Ultraschallsensoren 33, 34 bei entfernter Abdeckung 38 in die zylindrischen Teile 57, 58 der Fenster 55, 56 des Halters 37 eingedrückt. Bei diesem Vorgang stehen die Beine 33b, 34b der Ultraschallsensoren 33, 34 von den Durchgangslöchern 61, 62 nach oben, und die Grundkörper 33a, 34a der Ultraschallsensoren 33, 34 sind jeweils eng in die zylindrischen Teile 57, 58 eingepasst. Dabei werden die Eingriffsüberstände 33c, 34 der Ultraschallsensoren 33, 34 mit der oberen Fläche der oberen Wände 59, 60 jeweils in Eingriff gebracht. Dann wird der Halter 37, der die Ultraschallsensoren 33, 34 hält, in den Gehäusekörper 36 eingesetzt, der die Leiterplatte 35 trägt, und die Abdeckung 38 wird auf dem Gehäusekörper 36 und dem Halter 37 montiert. Dann werden diese Teile durch Befestigungsschrauben 39 aneinander befestigt.
Die Neigungswinkel-Messvorrichtung 31, die nach oben angegebener Weise zusammengesetzt ist, funktioniert auf die gleiche Weise, wie die Neigungswinkel-Messvorrichtung 1 der Ausführungsform 1 und kann dieselbe Wirkung hervorrufen wie die Ausführungsform 1. Zusätzlich kann, weil die Hornteile 76, 77 in einem Stück mit der unteren Platte 71 hergestellt sind, die Häufigkeit, dass die Hornteile 76, 77 beschädigt werden, im Vergleich zum Fall der Ausführungsform 1 reduziert werden. In dem Fall, dass die Abdeckung 38 durch von der Straßenoberfläche hochspritzende Steine beschädigt wird, braucht nur die Abdeckung 38 ersetzt werden, wodurch eine Reduzierung der Kosten die Folge ist, die zu einer Reparatur der Abdeckung 38 erforderlich sind, das heißt eine Verbesserung der Instandhaltungsfähigkeit.
Ferner ist es, da die abgeschrägten Flächen 76c, 77c der Hornteile 76, 77 jeweils über die glatten gekrümmten Flächen 76d, 77d mit den Öffnungsflächen 76e, 77e verbunden sind, möglich, die Wellenenergie, die in seitlicher Richtung durch die Beugungsphänomene abgelenkt wird, zu reduzieren, und die Wellenenergie in eine Zielrichtung zu bündeln, wodurch die Messgenauigkeit weiter verbessert wird.
Darüber hinaus ist es möglich, da die zylindrischen Teile 57, 58 vorgesehen sind, die sich jeweils von der unteren Platte 51 des Halters 37 nach oben erstrecken, so dass die Fenster 55, 56 umgeben sind, und welche die Ultraschallsensoren 33, 34 von unten beinhalten, die Ultraschallsensoren 33, 34 im Gehäuse 32 einfach zu befestigen. Dabei reichen die Beine 33b, 34b der Ultraschallsensoren 33, 34 jeweils durch die Durchgangslöcher 61, 62 der oberen Wände 59, 60, und die Eingriffsüberstände 33c, 34c, die an den äußeren Umfangsflächen der Beine 33b, 34b gebildet sind, werden jeweils mit Kanten der Durchgangslöcher 61, 62 in Eingriff gebracht, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass die Ultraschallsensoren 33, 34 nach unten bewegt werden.
Dabei ist es möglich, da die Wasserabflusslöcher 78 in der unteren Platte 71 der Abdeckung 38 gebildet sind, Wasser abfließen zu lassen, das die untere Fläche der Ultraschallsensoren 33, 34 trifft und zwischen den Bodenflächen der Ultraschallsensoren 33, 34 und der oberen Endflächen der Hornteile 76, 77 in Richtung der Außenseiten der Hornteile 76, 77 fließt, und dadurch zu verhindern, dass sich Wasser in der Abdeckung 38 ansammelt.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
5 ist eine Querschnittsansicht, um eine Neigungswinkel-Messvorrichtung 31A in Übereinstimmung mit Ausführungsform 3 zu zeigen. Während die Neigungswinkel-Messvorrichtung 31A in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform 3 im Ganzen ähnlich wie die Neigungswinkel-Messvorrichtung 31 in Übereinstimmung mit Ausführungsform 2 gestaltet ist, sind jedoch Ultraschallwellen absorbierende Elemente 79 zur Absorption der Ultraschallwellen in der Abdeckung 38 angeordnet. Jedes dieser Ultraschallwellen absorbierenden Elemente 79 kann wie ein Zylinder geformt sein, um ein jedes der Hornteile 76, 77 ganz zum umgeben, und vorzugsweise ist es an der Abdeckung 38 so befestigt, dass es den Abfluss von Spritzwasser nicht behindert. Dabei ist es überflüssig festzustellen, dass die Ultraschallwellen absorbierenden Elemente 79 Elemente zum Auffangen der Ultraschallwellen sein können.
Entsprechend dieser Ausführungsform 3 sind die Ultraschallwellen absorbierenden Elemente 79 außerhalb der Hornteile 76, 77 angeordnet, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass die Ultraschallwellen, die von den Ultraschallsensoren 33, 34 ausgesendet werden, reflektiert werden oder sich in einer geraden Linie in die Abdeckung 38 hineinbewegen, wodurch sie den benachbarten Ultraschallsensoren 33, 34 zugeführt würden. Daher ist es möglich, durch die Ultraschallsensoren 33, 34 wirklich nur die Ultraschallwellen zu erfassen, die von der Straßenoberfläche R reflektiert werden. Daher ist es möglich, im Vergleich mit den Ausführungsformen 1, 2 die Messgenauigkeit weiter zu verbessern. Insbesondere in einem Fall, bei dem die Entfernungen zwischen den Ultraschallsensoren 33, 34 und der Straßenoberfläche R klein sind, und daher die Zeitdifferenz zwischen der ausgesendeten Welle und der empfangenen Welle klein ist, sind Ultraschallwellen absorbierende Elemente 79 effektiv.
Übrigens sind in der obigen Beschreibung die Neigungswinkel-Messvorrichtungen derart gestaltet, dass Neigungswinkel des Fahrzeugs sowohl in einer Richtung nach vorne und nach hinten als auch in eine Richtung nach links und nach rechts gemessen werden. Es ist aber unnötig festzuhalten, dass die Neigungswinkel-Messvorrichtung einfach so gestaltet werden kann, dass der Neigungswinkel des Fahrzeugs entweder in eine Richtung nach vorne und nach hinten oder in eine Richtung nach links und nach rechts gemessen wird. Darüber hinaus sind in der obigen Beschreibung der Behälter 2 und der Behälter 32 in einer rechtwinkligen, zylindrischen oder Rahmenform beschrieben, es ist aber nicht beabsichtigt, deren Formen auf diese Arten von Formen zu beschränken.

Claims

Neigungswinkel-Messvorrichtung (1) mit: mehreren Ultraschallsensoren (3, 4), von denen jeder die Funktion hat, eine Ultraschallwelle auf eine Straßenfläche auszusenden, und die Funktion, die von der Straßenfläche reflektierte Ultraschallwelle zu empfangen; einem Signalverarbeitungsmittel (5), das diese Ultraschallsensoren steuert und einen Neigungswinkel der Straßenfläche aus Signalen berechnet, die von den Ultraschallsensoren erfasst werden; und einem Gehäuse (2), das die Ultraschallsensoren und das Signalverarbeitungsmittel so aufnimmt, dass sich diese nicht bewegen, wobei das Gehäuse einen Gehäusekörper (6) zur Aufnahme der Ultraschallsensoren und eine Abdeckung (7) zur Bedeckung eines oberen Bereichs des Gehäusekörpers umfasst, und der Gehäusekörper mit einer unteren Platte (21) mit Fenstern (23, 24), von denen jedes eine Ultraschallwellen aussendende/empfangende Fläche von den beiden Ultraschallsensoren offen legt, einer Seitenplatte (22), die sich von einer Umfangskante der unteren Platte nach oben erstreckt und gegen eine untere Fläche der Abdeckung stößt, und mit Hornteilen (27, 28) versehen ist, von denen sich jedes von der unteren Platte nach unten erstreckt, so dass jedes der Fenster umgeben wird.
Neigungswinkel-Messvorrichtung (31) mit: mehreren Ultraschallsensoren (33, 34), von denen jeder die Funktion hat, eine Ultraschallwelle auf eine Straßenfläche auszusenden, und die Funktion, die von der Straßenfläche reflektierte Ultraschallwelle zu empfangen; einem Signalverarbeitungsmittel (35), welches diese Ultraschallsensoren steuert und einen Neigungswinkel der Straßenfläche aus Signalen berechnet, die durch die Ultraschallsensoren erfasst werden; und einem Gehäuse (32), das die Ultraschallsensoren und das Signalverarbeitungsmittel derart aufnimmt, dass diese sich nicht bewegen, wobei das Gehäuse einen Gehäusekörper (36), der an einer Fahrzeugseite angeordnet ist, einen Halter (37), der die Ultraschallsensoren hält und in dem Gehäuse gehaltert ist, und eine Abdeckung (38) umfasst, die Hornteile (76, 77) unmittelbar unterhalb der Ultraschallsensoren aufweist und einen unteren Bereich des Halters abdeckt.
Neigungswinkel-Messvorrichtung (31) nach Anspruch 2, wobei der Halter (37) eine erste untere Platte (51) mit Fenstern (55, 56), von denen jedes eine Ultraschallwellen aussendende/empfangende Fläche von einem der Ultraschallsensoren offen legt, und eine erste Seitenplatte (52) umfasst, die sich von einer Umfangskante der ersten unteren Platte nach oben erstreckt, und die Abdeckung (38) eine zweite untere Platte (71), die untere Öffnungen (76b, 77b) zum Durchlassen der Ultraschallwellen aufweist und beabstandet von der ersten unteren Platte angeordnet ist, eine zweite Seitenplatte (72), die sich von einer Umfangskante der zweiten unteren Platte nach oben erstreckt, und die Hornteile (76, 77) aufweist, so dass sie sich von den unteren Öffnungen jeweils zu unteren Flächen der Ultraschallsensoren erstrecken.
Neigungswinkel-Messvorrichtung (31) nach Anspruch 2, wobei innere schräge Flächen (76c, 77c) der Hornteile (76, 77) durch glatte, gekrümmte Flächen (76d, 77d) jeweils mit unteren Öffnungsflächen (76e, 77e) verbunden sind.
Neigungswinkel-Messvorrichtung nach Anspruch 2 ferner mit zylindrischen Teilen (57, 58), die sich nach oben erstrecken, so dass sie die Fenster (55, 56) von der unteren Platte (51) umgeben, und die Ultraschallsensoren (33, 34) jeweils von unten aufnehmen.
Neigungswinkel-Messvorrichtung nach Anspruch 5 ferner mit Mitteln (33c, 34c) zum Ineingriffbringen der Ultraschallsensoren (33, 34) mit den jeweiligen zylindrischen Teilen (57, 58).
Neigungswinkel-Messvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Abdeckung (38) Wasserabflusslöcher (78) aufweist.
Neigungswinkel-Messvorrichtung nach Anspruch 2, mit Elementen (79), welche die Hornteile (76, 77) umgebend angeordnet sind und die Ultraschallwelle absorbieren oder unterbrechen.