DE19912772A1

DE19912772A1 - Ultraschallsensor zur Abstandsmessung

Info

Publication number: DE19912772A1
Application number: DE19912772A
Authority: DE
Inventors: Shih Hsiung Li
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JP3053396B2; TW477310U; JPH11326502A; US6181645B1; DE19912772C2; TW345132U

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallsensor zur Abstandsmessung, wie er beispielsweise für Kraftfahrzeuge zur Hinderniserkennung verwendet wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß besitzt der Ultraschallsensor ein Gehäuse (10), das entweder eine elliptische Aufnahme (11) und eine damit in Verbindung stehende kreisförmige Aufnahme (12) oder eine sektorförmige Aufnahme definiert. Weiter besitzt der Sensor einen keramischen Summer (20), eine Mehrzahl von Isolatoren (21, 22, 23) an der Oberseite des keramischen Summers und einen C-Ring (14), der zur Sicherung der Mehrzahl von Isolatoren in der Aufnahme dient und mit einem kathodenseitigen Draht des keramischen Summers verbunden ist. DOLLAR A Verwendung insbesondere an Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallsensor zur Abstandsmessung. Solche Sensoren sind insbesondere zur Be stimmung und Anzeige von geringen Abständen zwischen Fahrzeu gen und Hindernissen auf Basis auf Ultraschallwellen verwend bar.

Abstandsmessung durch Ultraschall ist z. B. im Stadtverkehr sehr hilfreich. Viele Fahrer müssen sich bedingt durch be grenzte Parkräume beim Einparken in enge Parklücken auf ihre eigenen Fähigkeiten verlassen. Beim Zurücksetzen oder Einpar ken von Fahrzeugen gibt es für die Fahrer jedoch normalerwei se uneinsehbare Bereiche, was zu ernsthaften Folgen führen kann. Daher wurden als Hilfsmittel für den Fahrer Ultra schallsensoren zur Bestimmung des Abstandes zu einem Objekt auf dem Markt eingeführt, um die sich aus der Existenz unein sehbarer Bereiche ergebenden Gefahren zu eliminieren. Diesbe zügliche Informationen über Ultraschallsensoren sind bei spielsweise in den Patentschriften US 4.500.977 und US 4.437.032 enthalten.

Fig. 7 zeigt einen herkömmlichen, in Fahrzeugen verwendeten Ultraschallsensor 80, der üblicherweise in der Längsmitte ei nes Fahrzeugs 90 befestigt ist und einen akustischen Alarm abgibt, wenn sich Hindernisse nähern. Es ist allgemein be kannt, daß die Empfindlichkeit eines solchen Sensors 80 ein stellbar ist und die Gestalt des vom Sensor 80 emittierten Signals kreisförmig ist. Um den gesamten Querschnittsbereich des Fahrzeugs 90 abzudecken, wird daher der Durchmesser des vom Sensor 80 emittierten Strahls, wie in Fig. 8-A gezeigt, auf einen bestimmten Wert b1 eingestellt. Wenn der am Fahr zeug 90 befestigte Ultraschallsensor 80 jedoch aktiviert wird, wird ein Teil des Signals vom Untergrund reflektiert, was einen Fehlalarm, der dem Fahrer vorspiegelt, daß sich das Fahrzeug 90 einem möglichen Hindernis nähert, zur Folge haben kann, wie in Fig. 8-B dargestellt. Um diese mögliche Fehl alarmaktivierung zu eliminieren, wird die Empfindlichkeit des Sensors 80, wie in Fig. 9-A gezeigt, auf einen gegenüber dem Wert b1 kleineren Durchmesser b2 eingestellt. Mit einem sol chen Strahldurchmesser ist das Fahrzeug 90 in der Lage, den Abstand von einem Hindernis effektiv zu detektieren. Jedoch ergeben sich beidseits des Fahrzeugs 90 uneinsehbare Bereiche für den Fahrer aufgrund des reduzierten Durchmessers des vom Sensor 80 emittierten Strahls, wie in Fig. 9-B veranschau licht.

Die obige Erläuterung macht deutlich, daß dieser herkömmliche Ultraschallsensor nicht optimal und eine Verbesserung dessel ben erwünscht ist.

Der Erfindung liegt daher als technisches Problem die Bereit stellung eines Ultraschallsensors der eingangs genannten Art zugrunde, der in der Lage ist, den gesamten Querschnittsbe reich des Fahrzeugs abzudecken, ohne daß dies zu einem Fehlalarm führt.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Ultraschallsensors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 5. Dieser Sensor besitzt eine charakteristische Gestalt, mit der die Gefahr der Aktivierung eines Fehlalarms ausge schlossen und der Fahrer wirksam davon in Kenntnis gesetzt werden kann, daß das Fahrzeug sich einem Hindernis nähert.

Der Ultraschallsensor nach Anspruch 1 besitzt ein vorzugswei se aus Aluminium bestehendes Gehäuse, das eine elliptische Aufnahme und eine mit der elliptischen Aufnahme in Verbindung stehende kreisförmige Aufnahme definiert, einen in der ellip tischen Aufnahme aufgenommenen keramischen Summer und eine in der elliptischen Aufnahme an der Oberseite des keramischen Summers aufgenommene Mehrzahl von Isolatoren. Die elliptische Aufnahme begrenzt die Gestalt des emittierten Ultraschallwel lenstrahls auf eine entsprechend elliptische Konfiguration, was es ermöglicht, daß der Strahl eine die gesamte Breite des Fahrzeugs abdeckende Breite und eine Höhe aufweist, welche die vertikale Ausdehnung des Fahrzeugs abdeckt.

Ein nach Anspruch 2 weitergebildeter Sensor beinhaltet eine Ringnut mit einem darin aufgenommenen C-Ring im Verbindungs bereich zwischen elliptischer und kreisförmiger Aufnahme.

Der Ultraschallsensor nach Anspruch 5 entspricht in seinem Aufbau und in seiner Wirkungsweise im wesentlichen demjenigen von Anspruch 1 mit der Ausnahme, daß das Gehäuse statt der elliptischen und der kreisförmigen Aufnahme eine sektorförmi ge Aufnahme definiert.

In vorteilhafter Weiterbildung dieses Sensors mit sektorför miger Aufnahme ist gemäß Anspruch 6 in der sektorförmigen Aufnahme eine Ringnut mit aufgenommenem C-Ring vorgesehen.

In Weiterbildung der Erfindung bestehen die mehreren Isolato ren aus einer Silikongummischeibe, einem Filz und einem Kork.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung füllt eine Si likongummischicht die kreisförmige bzw. sektorförmige Aufnah me aus, um das Gehäuse abzuschließen.

Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie die zu deren besserem Verständnis oben erläu terten, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeich nungen dargestellt, in denen zeigen:

Fig. 1 ein perspektivische Explosionsansicht von Komponenten eines ersten erfindungsgemäßen Ultraschallsensors,

Fig. 2 eine Frontansicht des Gehäuseinneren des Sensors von Fig. 1,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht durch den Sensoraufbau gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Arbeitsbereichs des Sensors der Fig. 1 bis 3,

Fig. 5-A und 5-B Darstellungen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der erfindungsgemäß geänderten Sensorkonfiguration,

Fig. 6 eine Perspektivansicht eines zweiten erfindungsgemä ßen Ultraschallsensors,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Arbeitsbereichs ei nes herkömmlichen Ultraschallsensors im Querschnitt,

Fig. 8-A und 8-B Darstellungen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des herkömmlichen Ultraschallsensors und

Fig. 9-A und 9-B Darstellungen zur Veranschaulichung eines eingestell ten Arbeitsbereichs des herkömmlichen Ultraschallsen sors von Fig. 6.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäß aufgebauten Ultraschall sensor. Dieser Ultraschallsensor besitzt ein Gehäuse 10, vor zugsweise aus Aluminium, das im Inneren eine elliptische Auf nahme 11, eine kreisförmige Aufnahme 12, die mit der ellipti schen Aufnahme 11 in Verbindung steht, und eine Ringnut 13 im Verbindungsbereich zwischen der elliptischen und der kreis förmigen Aufnahme 11, 12 definiert. In der elliptischen Auf nahme 11 ist ein keramischer Summer 20 aufgenommen. An der Oberseite des keramischen Summers 20 ist in der elliptischen Aufnahme 11 eine Mehrzahl von Isolatoren 21, 22, 23 aufgenom men, und in der Ringnut 13 ist ein C-Ring 14 abnehmbar aufge nommen, um die Mehrzahl von Isolatoren 21, 22, 23 in der el liptischen Aufnahme 11 zu halten. Das Gehäuse 10 definiert eine elliptische Gestalt, was bedeutet, daß seine Breite Y1-Y2 größer ist als seine Höhe X1-X2, wie in Fig. 2 gezeigt. Der keramische Summer 20 fungiert als ein Ultraschall-Sende empfänger zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen.

Im zusammengebauten Zustand, wie in Fig. 3 gezeigt, sind alle Elemente des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors gemäß Fig. 1 in der elliptischen Aufnahme 11 aufgenommen. Eine Silikon gummischicht 15 füllt die kreisförmige Aufnahme 20 aus, um letztere abzuschließen. Die Anode des keramischen Summerele mentes ist mit einem elliptischen Draht 201 versehen, der sich durch die Mehrzahl von Isolatoren 21, 22, 23 hindurch und von dort nach außen erstreckt, während die Kathode mit dem Boden der elliptischen Aufnahme 11 verbunden und mit ei nem ringförmigen Draht 202 versehen ist, der an den C-Ring 14 angeschlossen ist. Die mehreren Isolatoren 21, 22, 23 beste hen vorzugsweise aus einer Silikongummischeibe zur thermi schen Isolierung sowie einem Filz und einem Kork zur Schall isolation.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, hat der erfindungsgemäße Ultra schallsensor aufgrund der elliptischen Gestalt der ellipti schen Aufnahme 11 und der kreisförmigen Gestalt der kreisför migen Aufnahme 12 eine gegenüber dem herkömmlichen Sensor veränderte Wirkfläche im Querschnitt. Aufgrund der ellipti schen Gestalt der entsprechenden Aufnahme 11 besitzt der Strahlquerschnitt des Ultraschallsensors eine Breite a1, die größer als die Breite des Fahrzeugs 90 ist, wie auch in Fig. 5-A zu erkennen, und die Unterseite des Strahls a2 befindet sich über dem Untergrund, wie auch in Fig. 5-B zu erkennen.

Fig. 6 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Ultraschallsen sor 30, der eine sektorförmige Aufnahme 31 aufweist. Dieser Ultraschallsensor 30 erfüllt denselben Zweck wie der oben be schriebene, andere erfindungsgemäße Sensor. Er beinhaltet in der sektorförmigen Aufnahme 31 auch dieselben Elemente wie jener, so daß insoweit auf dessen obige Beschreibung verwie sen werden kann.

Es versteht sich, daß für den Fachmann zahlreiche weitere Mo difikationen der gezeigten Ausführungsbeispiele im Rahmen der durch die beigefügten Ansprüche charakterisierten Erfindung realisierbar sind.

Claims

1. Ultraschallsensor zur Abstandsmessung, gekennzeichnet durch

- ein Gehäuse (10), das eine elliptische Aufnahme (11) und eine mit dieser in Verbindung stehende kreisförmige Auf nahme (12) definiert,
- einen in der elliptischen Aufnahme aufgenommenen kerami schen Summer (20), der einen von seiner Anode abgehenden elliptischen Draht (201) und einen von seiner Kathode ab gehenden kreisförmigen Draht (202) aufweist,
- eine Mehrzahl von Isolatoren (21, 22, 23), die an der Oberseite des keramischen Summers in der elliptischen Auf nahme aufgenommen sind, und
- einen C-Ring (14), der mit dem kreisförmigen Draht verbun den und abnehmbar in der kreisförmigen Aufnahme aufgenom men ist, um die Mehrzahl von Isolatoren in der ellipti schen Aufnahme zu halten.

2. Ultraschallsensor nach Anspruch 1, weiter dadurch ge kennzeichnet, daß im Verbindungsbereich zwischen der ellipti schen Aufnahme (11) und der kreisförmigen Aufnahme (12) eine Ringnut (13) zur Aufnahme des C-Rings (14) vorgesehen ist.

3. Ultraschallsensor nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Isolatoren (21, 22, 23) aus einer Silikongummischeibe, einem Filz und einem Kork be stehen.

4. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wei ter dadurch gekennzeichnet, daß eine Silikongummischicht (15) die kreisförmige Aufnahme (12) ausfüllt, um das Gehäuse (10) abzuschließen.

5. Ultraschallsensor zur Abstandsmessung, gekennzeichnet durch

- ein Gehäuse (30), das eine sektorförmige Aufnahme (31) de finiert,
- einen in der sektorförmigen Aufnahme aufgenommenen kerami schen Summer (20), der einen von seiner Anode abgehenden elliptischen Draht (201) und einen von seiner Kathode ab gehenden kreisförmigen Draht (202) aufweist,
- eine Mehrzahl von Isolatoren (21, 22, 23), die an der Oberseite des keramischen Summers in der sektorförmigen Aufnahme aufgenommen sind, und
- einen C-Ring (14), der mit dem kreisförmigen Draht verbun den und abnehmbar in der sektorförmigen Aufnahme aufgenom men ist, um die Mehrzahl von Isolatoren in der sektorför migen Aufnahme zu halten.

6. Ultraschallsensor nach Anspruch 5, weiter dadurch ge kennzeichnet, daß in der sektorförmigen Aufnahme (31) eine Ringnut (13) zur Aufnahme des C-Rings (14) vorgesehen ist.

7. Ultraschallsensor nach Anspruch 5 oder 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Isolatoren (21, 22, 23) aus einer Silikongummischeibe, einem Filz und einem Kork be stehen.

8. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wei ter dadurch gekennzeichnet, daß eine Silikongummischicht (15) in die sektorförmige Aufnahme (31) eingebracht ist, um das Gehäuse (10) abzuschließen.