DE202004003487U1

DE202004003487U1 - Näherungssensor und Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges

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Publication number: DE202004003487U1
Application number: DE202004003487U
Authority: DE
Original assignee: PONTE VECCHIO CONSULT SAGL; PONTE VECCHIO CONSULT SAGL MUR
Current assignee: PONTE VECCHIO CONSULT SAGL; PONTE VECCHIO CONSULT SAGL MUR
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2014-03-04

Abstract

Näherungssensor, insbesondere zur Überwachung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges,
– mit einem Ultraschallsensorkopf (2) zur Erfassung von Hindernissen auf dem Prinzip der Echolaufzeitmessung und
– mit Mitteln zum Erzeugen eines Ausgangssignals,
– wobei der Ultraschallsensorkopf (2) einen Schallwandler (4) aufweist, der in Abstrahlrichtung Ultraschallwellen abstrahlt und von dem Hindernis reflektierte Ultraschallwellen aufnimmt, dadurch gekennzeichnet,
– dass ein Gehäuse (6) zur Abschirmung des Ultraschallsensorkopfes (2) vorgesehen ist,
– dass das Gehäuse (6) einen Abschnitt (8) aufweist, der zumindest ein den Ultraschallsensorkopf (2) umgebendes Volumen (10) in Abstrahlrichtung vor dem Ultraschallsensorkopf (2) umgibt, und
– dass das Gehäuse (6) ein Gitter (12) aufweist, das die in Abstrahlrichtung angeordnete Öffnung des Gehäuses (6) abdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Näherungssensor und eine Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Näherungssensor verwendet wird.
Unter Kraftfahrzeugen werden im Folgenden sowohl Kraftfahrzeuge im herkömmlichen Sinne verstanden, die von einer Person gefahren werden, als auch selbsttätig fahrende Arbeitsmaschinen, die entweder vollständig automatisch fahren (computergesteuert) oder durch eine Person gelenkt werden (mittels einer Fernbedienung). Es wird jedoch bei der Beschreibung der verschiedenen Ausführungen jeweils ein Lastkraftwagen, insbesondere einem Müllsammelfahrzeug herangezogen. Dieses soll nicht beschränkend verstanden werden.
Eine solche Vorrichtung zur Sicherung des Rückraumbereiches eines Kraftfahrzeuges ist aus der DE 93 03 338 U1 bekannt. Dort werden eine Mehrzahl von optischen Reflextastern oder Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren oder auch Mikrowellensensoren verwendet, um den Rückraumbereich eines Kraftfahrzeuges zu überwachen. Dabei werden entweder mehrere gleiche oder unterschiedliche Näherungssensoren jeweils für die Überwachung eines Teils des Rückraumbereiches verwendet, sie sind also jeweils für die Erkennung einer Person oder eines Objektes im Rückraumbereich eingesetzt.
Ein Anwendungsbeispiel für derartige Näherungssensoren betrifft Vorrichtungen zur Sicherung des Rückraumbereiches eines Kraftfahrzeuges, wie sie beispielsweise aus der DE 39 18 998 A1 bekannt ist. Bei derartigen Vorrichtungen wird zur Überwachung von zumindest Teilen des Rückraumbereiches eines Kraftfahrzeuges ein optischer Näherungssensor verwendet, der Infrarotstrahlung aussendet und empfängt. Liegt nun die Intensität der reflektierten Infrarotstrahlung oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes, so wird mit Hilfe einer Steuervorrichtung die Betriebsweise des Kraftfahrzeuges beeinflusst, so dass eine sich im Erfassungsbereich der Sensoren aufhaltende Person wirksam vor einem Unfall geschützt wird. Dazu wird beispielsweise beim Nachweis einer Person ein Motorstop ausgelöst, wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt, oder es wird eine Geschwindigkeitsbegrenzung aktiviert, so dass eine Vorwärtsfahrt nur mit einer vorgegebenen Maximalgeschwindigkeit möglich ist. Letzteres ist insbesondere bei Müllsammel-Fahrzeugen erforderlich, da Bedienpersonen auf den bekanntermaßen an der hinteren Seite angeordneten Trittbrettern auch während der Fahrt stehen können.
Um die Sicherheit dieser Bedienpersonen zu erhöhen, sind die zuvor beschriebenen und auch weitere aus dem Stand der Technik bekannte Beeinflussungen der Betriebsweise des Kraftfahrzeuges erforderlich. Selbstverständlich ist eine derartige Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches nicht auf Müllsammel-Fahrzeuge beschränkt, sondern die Vorrichtung kann bei jeglicher Art von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, bei denen es auf eine besondere Absicherung des hinteren Rückraumbereiches des Kraftfahrzeuges ankommt. Daher ist die genannte Vorrichtung auch zur Sicherung des Rückraumbereiches beispielsweise von Off-Road- und Baufahrzeugen, Lastkraftwagen jeder Art sowie Gabelstaplern geeignet.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für die Überwachung des Seitenbereiches eines Kraftfahrzeuges verwendet werden. Als Beispiel dafür sei eine neuere Variante eines Müllsammelfahrzeuges genannt, bei dem mit Hilfe eines an der Seite des Fahrzeugaufbaus ein Greifarm angeordnet ist, mit dem automatisch am Straßenrand stehende Mülltonnen gegriffen und geleert werden können. Auch bei diesen Müllsammelfahrzeugen ist eine Überwachung des Bereiches erforderlich, der vom Greifarm durchfahren wird, um eine Beeinträchtigung einer in diesem Bereich stehenden Person zu verhindern.
Daher wird im Folgenden und in den Ansprüchen der Begriff Umgebungsbereich des Fahrzeuges verwendet, um sowohl den Rückraumbereich als auch den Seitenbereich des Fahrzeuges zu kennzeichnen.
Im Stand der Technik sind allgemein eine Vielzahl von Näherungssensoren bekannt, die optische Reflexionssignale erfassen, die an Personen oder Gegenständen reflektiert werden. Dabei wird jeweils ein optisches Signal entweder kontinuierlich oder intensitätsmoduliert ausgestrahlt und das empfangene, reflektierte Signal auf seine Intensität überwacht.
Weiterhin sind Mikrowellensensoren bekannt, bei denen Mikrowellenstrahlung ausgesendet wird und die reflektierte Mikrowellenstrahlung vom Mikrowellensensor wieder empfangen wird, wobei die reflektierte Mikrowellenstrahlung sowohl hinsichtlich der Intensität bezogen auf einen Schwellenwert als auch hinsichtlich einer Frequenzverschiebung analysiert wird. Wird nämlich die ausgestrahlte Mikrowellenleistung an einem ortsfesten Ziel reflektiert, so weist diese rückgestrahlte Mikrowellenstrahlung eine unveränderte Frequenz gegenüber dem ausgestrahlten Mikrowellensignal auf. Bewegt sich jedoch die reflektierende Oberfläche entlang der Ausbreitungsrichtung der Mikrowellenstrahlung, so kommt es zu einer als Dopplerverschiebung bekannten Frequenzverschiebung der rückgestrahlten Mikrowellenleistung.
Die aus dem Stand der Technik bekannten optischen Sensoren weisen insbesondere bei der zuvor beschriebenen Verwendung den Nachteil auf, dass sie in hohem Maße wegen der rauhen Umgebungsbedingungen störanfällig sind. So stellt es beispielsweise ein Problem dar, dass sich auf der Optik eines optischen Sensors Staub ablagert oder bei Regen die Oberfläche mit Wassertropfen versehen ist. Diese Verunreinigungen der Oberfläche der Optik führt zu einer Beeinflussung der Zuverlässigkeit bei der Auswertung des reflektierten Signals hinsichtlich eines Schwellenwertes. Da diese Sensoren meistens auf eine hohe Sensibilität eingestellt sind, ergeben sich aufgrund der Verunreinigungen häufig auftretende Fehler bei der Benutzung eines derartigen Sensors.
Weiterhin besteht ein Nachteil bei den bekannten Sensoren darin, dass neben den zu überwachenden Personen auch andere Gegenstände, die sich im Rückraumbereich befinden oder auch nur neben dem Fahrzeug angeordnet sind, wie beispielsweise eine Hauswand, ebenfalls zu einem Nachweissignal führen. Dadurch wird der Einsatzbereich der Sensoren und der damit verbundenen Vorrichtungen zur Sicherung des Rückraumbereiches eines Kraftfahrzeuges stark beeinträchtigt. Da lediglich die Intensität der reflektierten Signale bei den optischen Sensoren ausgewertet wird, ist eine Unterscheidung zwischen Personen und anderen Gegenständen nicht möglich.
Ein weiterer Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren besteht darin, dass die Sensoren in ihrer Funktionstüchtigkeit eingeschränkt werden können, indem das Gehäuse oder die unmittelbare Umgebung der Sensoren manipuliert wird. Dadurch ist es möglich, dass der Sensor so weit außer Funktion gesetzt wird, dass eine Person, die eigentlich überwacht werden soll, vom Sensor nicht erfasst wird und dementsprechend auch das Kraftfahrzeug nicht in seiner Betriebsweise beeinflusst wird. Diese Manipulationen bestehen beispielsweise bei optischen Sensoren darin, dass die Optik mit geeigneten Materialien abgedeckt oder abgeklebt werden, so dass das ausgesendete optische Signal nur in geringem Maße reflektiert wird und somit das empfangene Signal nicht oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt.
Mikrowellensensoren dagegen lassen sich durch die Anbringung von metallischen Oberflächen in der Nähe des Sensorgehäuses so weit beeinflussen, dass die ausgesendete Mikrowellenstrahlung nur noch einen geringen Raumbereich einnimmt oder ganz abgeblockt wird. Da jedoch Mikrowellensensoren nicht die Intensität des reflektierten Signals allein, sondern immer auch die Dopplerverschiebung des reflektierten Signals auswerten, um eine Bewegung feststellen zu können, führen fest mit dem Mikrowellensensor verbundene Objekte, mit denen die Manipulation durchgeführt werden soll, zu einem Signal ohne eine Frequenzverschiebung. Daher wird der so manipulierte Mikrowellensensor keine Bewegung erkennen können, so dass eine sich an den Mikrowellensensor annähernde Person nicht erfasst werden kann.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges der eingangs genannten Art die aus dem Stand der Technik bekannten Näherungssensoren und somit die aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die zuvor genannten Nachteile aufgehoben werden.
Dieses technische Problem wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass ein Ultraschallsensorkopf zur Erfassung von Hindernissen, also von Personen und/oder Gegenständen, auf dem Prinzip der Echolaufzeitmessung vorgesehen ist, dass Mittel zum Erzeugen eines Ausgangssignals vorgesehen sind, dass der Ultraschallsensorkopf einen Schallwandler aufweist, der in Abstrahlrichtung Ultraschallwellen abstrahlt und von einem Hindernis, also einer Person oder einem Gegenstand reflektierte Ultraschallwellen aufnimmt, dass ein Gehäuse zur Abschirmung des Ultraschallsensorkopfes vorgesehen ist, dass das Gehäuse einen Abschnitt aufweist, der zumindest ein den Ultraschallsensorkopf umgebendes Volumen in Abstrahlrichtung vor dem Ultraschallsensorkopf umgibt, und dass das Gehäuse ein Gitter aufweist, das die in Abstrahlrichtung angeordnete Öffnung des Gehäuses abdeckt.
Erfindungsgemäß ist daher erkannt worden, dass der Todbereich von Ultraschallsensoren wirkungsvoll mit Hilfe eines Gehäuses abgeschirmt werden kann. Der Todbereich des Ultraschallsensorkopfes ist der Bereich, innerhalb dessen Gegenstände aufgrund der zu geringen Laufzeitdifferenz zwischen abgestrahlter und empfangener Schallwellen nicht eindeutig nachgewiesen werden können. Dabei ist der Totbereich umso größer, desto rauer und ungleichförmiger der Gegenstand ist. Beispielsweise ist der Todbereich für die glatte Oberfläche einer Metallplatte geringer als der Todbereich einer rauen Oberfläche eines Stoffes. Um eine Manipulationssicherheit bei Ultraschallsensoren zu erreichen, umgibt das erfindungsgemäße Gehäuse den Schallwandler so, dass für eine Person der Todbereich nicht ohne weiteres zu erreichen ist, um diesen beispielsweise mit einem Stoff zu füllen und den Sensor somit "blind" zu machen.
Im Gegensatz zu optischen Sensoren oder zu Mikrowellensensoren beeinträchtigt das Gehäuse die Ausbreitung des abgestrahlten Signals nicht zu stark, so dass es aus dem Gehäuse austreten kann und so dass die reflektierten Schallwellen wieder in das Gehäuse eintreten können. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Gitterabstände des verwendeten Gitters so einzurichten, dass die Dämpfung der durchtretenden Schallwellen nicht zu stark ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass auch Bereiche des zu überwachenden Bereiches erfasst werden, die nicht auf einer vom Schallwandler durch das Gitter hindurch verlaufenden Linie liegen. Denn typischer Weise breiten sich Schallwellen auch um Ecken herum aus, so dass die durch das Gitter definierte Austrittsöffnung des Gehäuses nicht den Erfassungsbereich begrenzt. Mit anderen Worten, der Ultraschallsensor kann auch um die Ecke herum Personen und Gegenstände erfassen.
In bevorzugter Weise läuft das Gehäuse konisch in Richtung des Ultraschallsensorkopfes zu. Dadurch wir eine trichterähnliche Form erzeugt, die sich zumindest teilweise an die keulenförmige Abstrahlcharakteristik anpasst.
Außerdem gewährleistet die konische Form des Gehäuses, dass eingedrungenes Wasser wieder ausläuft. Dadurch kann der Ultraschallsensor mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse auch unter schlechten Umweltbedingungen eingesetzt werden.
Das Gehäuse kann in Abstrahlrichtung entweder einen rechteckigen oder einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Somit kann die Form des gesamten Näherungssensors an die gegebenen Randbedingungen angepasst werden. Insbesondere bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Sensors bei Nutzfahrzeugen treten immer wieder extreme Randbedingungen auf, seien es Umweltbedingungen oder seien es Raumanforderungen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Montageplatte zur Befestigung des Ultraschallsensorkopfes und des Gehäuses vorgesehen ist. Damit lässt sich eine leichte und kompatible Verwendung des Sensors erreichen, ohne dass für verschiedene Anwendungen unterschiedliche Anbringungen entwickelt werden müssen.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung kann der Näherungssensor, insbesondere zur Überwachung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges, dadurch charakterisiert werden, dass mindestens ein Bildsensor, Auswertemitteln zum Auswerten der vom Bildsensor ermittelten Bilddaten und Schaltmittel zum Ausgeben eines Schaltsignals vorgesehen sind, und dass die Auswertemittel dann die Schaltmittel zum Ausgeben des Schaltsignals ansteuern, wenn die Auswertung der Bilddaten eine Person im Erfassungsbereich des Näherungssensors ergibt.
Damit wird erstmals vorgeschlagen, eine aktive Bildauswertung als Überwachungsmittel für den Umgebungsbereich eines Fahrzeuges anzugeben. Als Bildsensoren können dabei Videokameras verwendet werden, deren Bildsignale digital oder analog ausgelesen werden können. Die nachfolgende Bildauswertung ermöglicht dann eine sehr genaue Unterscheidung zwischen verschiedenen Formen und Oberflächen, so dass insbesondere das eindeutige Erfassen von Personen im Erfassungsbereich möglich ist. Die Manipulationssicherheit eines solchen Systems wird dadurch gewährleistet, dass bei einem Verdecken des Bildsensors eine gleichmäßige Helligkeits- und ggf. Farbverteilung gemessen wird. Wird diese Verteilung gemessen, so kann damit einfach eine Manipulation festgestellt werden.
Gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung wird das oben beschriebene technische Problem durch eine Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges gelöst, bei der entweder der Näherungssensor mit einem Ultraschallsensor mit abschirmendem Gehäuse oder der Näherungssensor mit einem Bildsensor und Auswertemitteln eingesetzt wird. Der mindestens eine Näherungssensor erfasst zumindest teilweise den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeuges. Weiterhin ist eine Steuerung vorgesehen, die über eine elektrische Leitung mit dem Näherungssensor verbunden ist, wobei die Steuerung mindestens ein Schaltmittel aufweist, das bei Vorliegen des Ausgangssignals des Näherungssensors zur Beeinflussung einer Betriebsfunktion des Kraftfahrzeuges schaltet.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Steuerung mindestens ein zweites Schaltmittel aufweist, das bei eingelegtem Rückwärtsgang schaltet. Dadurch ist es möglich, dass die Steuerung durch ein Schalten des ersten Schaltmittels und des zweiten Schaltmittels einen Motorstop aktiviert und/oder mindestens eine Bremse des Kraftfahrzeuges aktiviert und/oder das Getriebe des Kraftfahrzeuges in die Leerlaufstellung schaltet.
Denn wenn eine Person oder eine Manipulation des Näherungssensors nachgewiesen wird, ist es erforderlich, eine Betriebsfunktion des Kraftfahrzeuges derart zu beeinflussen, dass die Sicherheit von sich im Umgebungsbereich des Kraftfahrzeuges befindenden Personen gewährleistet ist.
Beispiele für eine derartige Beeinflussungen einer Betriebsfunktion des Kraftfahrzeuges sind die Aktivierung einer Geschwindigkeitsbegrenzung des Kraftfahrzeuges oder die Blockierung einer Zubehörhydraulik oder -mechanik. Weist die Steuerung darüber hinaus ein zweites Schaltmittel auf, das bei eingelegtem Rückwärtsgang schaltet, also den Zustand des Kraftfahrzeuges signalisiert, bei dem die sich hinter dem Kraftfahrzeug befindenden Personen besonders gefährdet sind, so kann beispielsweise ein Motorstop aktiviert werden, wodurch das Kraftfahrzeug unmittelbar zum stehen kommt. Weiterhin ist es möglich, eine Bremse des Kraftfahrzeuges zu aktivieren und/oder das Getriebe des Kraftfahrzeuges in die Leerlaufstellung zu schalten. Schließlich ist es auch möglich, das Getriebe so zu blockieren, dass das Einlegen des Rückwärtsgangs verhindert wird. In jedem Fall wird die sich im Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befindende Person wirksam vor einem Unfall geschützt.
In weiter bevorzugter Weise sind mindestens zwei Ultraschallsensoren vorgesehen, die zumindest teilweise den gleichen Raumbereich erfassen. Aus den von den Ultraschallsensoren gemessenen Laufzeiten wird eine Bestimmung des Ortes des reflektierenden Hindernisses durchgeführt. Somit ist es möglich, nicht nur das Hindernis an sich, sondern auch den Ort des Hindernisses selbst bestimmen. Aus der Ortsinformation können dann zusätzliche Sicherheitsabstufungen in der Reaktion des System abgeleitet werden. Beispielsweise kann unterschieden werden, ob lediglich ein akustisches Warnsignal abgegeben wird oder ob eine Betriebsfunktion beeinträchtigt wird.
Eine weitere Verbesserung des Systems wird dadurch erzielt, dass mindestens zwei Bildsensoren vorgesehen sind und dass die Auswertemittel Mittel zur Durchführung eines Triangulationsverfahrens aufweisen. Auch hiermit ist ein ortsaufgelöstes Erfassen des Hindernisses möglich.
Durch die Ortsauflösung kann zusätzlich in beiden Alternativen ein Erfassungsbereich vorgegeben werden, innerhalb dessen ein Hindernis nachgewiesen werden kann. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat wiederum insbesondere bei Nutzfahrzeugen den Vorteil, dass die Charakteristik des Näherungssensors an die speziellen Anforderungen des Einsatzes des Sensors angepasst werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt
1 einen erfindungsgemäßen Näherungssensor mit Ultraschallkopf und abschirmendem Gehäuse im Querschnitt,
2 und 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Näherungssensor, der insbesondere zur Überwachung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges geeignet ist. Der Näherungssensor weist einen Ultraschallsensorkopf 2 zur Erfassung von Hindernissen auf dem Prinzip der Echolaufzeitmessung auf. Der Ultraschallsensorkopf 2 weist einen Schallwandler 4 auf, der in Abstrahlrichtung Ultraschallwellen (Pfeil A) abstrahlt und von dem Hindernis reflektierte Ultraschallwellen (Pfeil B) aufnimmt.
Des weiteren sind Mittel zum Erzeugen eines Ausgangssignals vorgesehen, die nicht in 1 dargestellt ist. Die Mittel befinden sich in bevorzugter Weise innerhalb des Ultraschallsensorkopfes 2 und dienen der Auswertung der vom Schallwandler 4 empfangenen Signale. Die Mittel zum Erzeugen eines Ausgangssignals sind dabei in bevorzugter Weise Teil von Auswertemitteln, die als elektronische Schaltung realisiert sind, die die vom Ultraschallsensorkopf erzeugten Signale auswertet und bei Feststellen eines Hindernisses eine Spannungsänderung am Ausgang erzeugt.
Der Näherungssensor weist weiterhin ein Gehäuse 6 zur Abschirmung des Ultraschallsensorkopfes 2 auf, wobei das Gehäuse 6 einen Abschnitt 8 aufweist, der zumindest ein den Ultraschallsensorkopf 2 umgebendes Volumen 10 in Abstrahlrichtung vor dem Ultraschallsensorkopf umgibt. Dieses Volumen ist direkt vor, in 1 direkt oberhalb des Schallwandlers 4 angeordnet.
Das Gehäuse 6 ist weiterhin mit einem Gitter 12 versehen, das die in Abstrahlrichtung angeordnete Öffnung des Gehäuses 6 abdeckt. Dabei weist das Gitter 12 eine Maschenweite auf, die genügend groß ist, um den Ultraschall weitgehend durchzulassen und nur in einem Maße zu reflektieren, dass kein Messwert in den Auswertemitteln erzeugt wird, der zu einer Veränderung des Ausgangssignals führen kann. Das Ausgangssignal wird über einen nicht dargestellten seitlichen elektrischen Anschluss abgeleitet.
Durch die abschirmende Wirkung des Gehäuses 6 wird erfindungsgemäß erreicht, dass der Raumbereich in direkter Nähe zum Schallwandler nicht einfach erreichbar ist und somit nicht einer Manipulation zugänglich ist. Somit ist der Todbereich des Ultraschallsensorskopfes 2 wirksam davor geschützt, dass ein Material dorthin gelangt, wo es den austretenden Schall derart vermindert, dass es zu keinem messbaren Reflexionssignal mehr kommt und der Sensor blind gemacht würde.
Das Gehäuse 6 läuft konisch von der Öffnung, also dem Gitter 12 in Richtung des Ultraschallsensorkopfes 2 zu. Dadurch wird ein Austreten des meist in keulenartiger Abstrahlcharakteristik abgestrahlten Ultraschalls erleichtert. Zudem kann eingetretenes Wasser leicht ablaufen, ohne dauerhaft sich um Bereich des Ultraschallsensorkopfes 2 ansammeln zu können. Dieses verbessert die Gebrauchstüchtigkeit des Näherungssensors insbesondere beim Einsatz von Nutzfahrzeugen.
Das Gehäuse 6 gemäß 1 weist in Abstrahlrichtung einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Querschnitt kann aber auch rund oder in sonstiger beliebiger Weise ausgebildet sein.
Weiterhin ist eine Montageplatte 14 zur Befestigung des Ultraschallsensorkopfes 2 und des Gehäuses 6 vorgesehen ist.
Dazu weist die Montageplatte 14 verschiedene Bohrungen 16 auf, um einerseits mit einem Untergrund, beispielsweise einer Fahrzeugwand und andererseits mit dem Ultraschallsensorkopf 2 und dem Gehäuse 6 mittels Schrauben oder anderer gleichwirkender Befestigungsmittel verbunden werden zu können.
Ganz allgemein kann der Näherungssensor Mittel zum Verändern der Abstrahlcharakteristik des Ultraschallsensors aufweisen. Dadurch lässt sich die Abstrahlcharakteristik an die jeweiligen Gegebenheiten anpassen. Insbesondere bei der weiter unten erläuterten Anordnung von mehreren Näherungssensoren können die Abstrahlcharakteristiken aufeinander angepasst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Näherungssensors sind Mittel zum Auswerten der Laufzeit zwischen dem Abstrahlen des Ultraschallsignals und dem Empfangen des reflektierten Signals vorgesehen.
Diese können beispielsweise dazu dienen, die Länge der Schallpulse, also die Länge der Schwingdauer des Schallwandlers einzustellen, um eine Laufzeitmessung für kurze oder lange Distanzen optimieren zu können.
In der Zeichnung nicht dargestellt ist eine Ausführungsform des Näherungssensors, bei dem anstatt eines Ultraschallwandlers mindestens ein Bildsensor vorgesehen ist, mit dem ein Abbild des Umgebungsbereiches des Näherungssensors erzeugt wird. Weiterhin sind Auswertemittel zum Auswerten der vom Bildsensor ermittelten Bilddaten und Schaltmittel zum Ausgeben eines Schaltsignals vorgesehen. Die Auswertemittel steuern dann die Schaltmittel zum Ausgeben des Schaltsignals an, wenn ein Hindernis durch die Auswertung der Bilddaten im Erfassungsbereich des Näherungssensors feststellbar ist.
Mit anderen Worten wird bei diesem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, eine Bildauswertetechnik einzusetzen, um vorgegebene Muster zu erkennen. Werden die Muster erkannt, dann wird ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Somit lassen sich gezielt Personen von anderen Hindernissen trennen, so dass auch unterschiedliche Ausgangssignale erzeugt werden können, wenn Personen oder Gegenstände erkannt werden.
Die 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges 18, hier ein Müllsammelfahrzeug. Dargestellt ist eine Sicherung des Rückraumbereiches des Fahrzeuges 18. Darauf ist die Erfindung aber nicht beschränkt, denn ebenso kann der Seitenbereich des Fahrzeuges 18 mit der Vorrichtung überwacht werden.
Die in den 2 und 3 gezeigte Vorrichtung weist auf jeder Fahrzeugseite zwei Näherungssensoren 20 auf, die entweder als Ultraschallsensoren oder als Bildsensoren ausgebildet sind. Jeder der Näherungssensoren 20 erfasst zumindest teilweise den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeuges, insbesondere oberhalb von und hinter Trittbrettern 22, auf den Personen während der Fahrt mitfahren können.
Des weiteren ist eine Steuerung vorgesehen, die in den 2 und 3 nicht dargestellt ist. Über eine elektrische Leitung ist die Steuerung mit den Näherungssensoren 20 verbunden. Somit können die Ausgangssignale der Näherungssensoren weiterverarbeitet werden. Mit Hilfe von mindestens einem Schaltmittel kann dann eine Betriebsfunktion des Kraftfahrzeuges 18 beeinflusst werden, indem das Schaltmittel bei Vorliegen des Ausgangssignals des Näherungssensors 18 zur Beeinflussung schaltet. Als Schaltmittel kommen herkömmliche Relais oder Transistoren in Frage. Die Steuerung ist bevorzugt in der Fahrerkabine angeordnet.
Die Steuerung kann darüber hinaus ein zweites Schaltmittel aufweisen, das bei eingelegtem Rückwärtsgang oder bei von Radsensoren bzw. Drehsensoren festgestellter Rückwärtsbewegung schaltet. Somit lassen sich zwei verschiedene Ereignisse (Erfassen eines Hindernisses und mögliche Rückwärtsbewegung) miteinander kombinieren. Die Steuerung kann dann einen Motorstop aktivieren und/oder mindestens eine Bremse des Kraftfahrzeuges aktivieren und/oder das Getriebe des Kraftfahrzeuges in die Leerlaufstellung schalten. Insbesondere bei selbstfahrenden Arbeitsmaschinen wird dadurch eine besondere Sicherheit erreicht.

Claims

Näherungssensor, insbesondere zur Überwachung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges, – mit einem Ultraschallsensorkopf (2) zur Erfassung von Hindernissen auf dem Prinzip der Echolaufzeitmessung und – mit Mitteln zum Erzeugen eines Ausgangssignals, – wobei der Ultraschallsensorkopf (2) einen Schallwandler (4) aufweist, der in Abstrahlrichtung Ultraschallwellen abstrahlt und von dem Hindernis reflektierte Ultraschallwellen aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, – dass ein Gehäuse (6) zur Abschirmung des Ultraschallsensorkopfes (2) vorgesehen ist, – dass das Gehäuse (6) einen Abschnitt (8) aufweist, der zumindest ein den Ultraschallsensorkopf (2) umgebendes Volumen (10) in Abstrahlrichtung vor dem Ultraschallsensorkopf (2) umgibt, und – dass das Gehäuse (6) ein Gitter (12) aufweist, das die in Abstrahlrichtung angeordnete Öffnung des Gehäuses (6) abdeckt.
Näherungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) konisch von der Öffnung in Richtung des Ultraschallsensorkopfes (2) zuläuft.
Näherungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) in Abstrahlrichtung einen rechteckigen oder einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Montageplatte (14) zur Befestigung des Ultraschallsensorkopfes (2) und des Gehäuses (6) vorgesehen ist.
Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Verändern der Abstrahlcharakteristik des Ultraschallsensors vorgesehen sind.
Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen eines Ausgangssignals eine elektronische Schaltung umfasst, die die vom Ultraschallsensorkopf erzeugten Signale auswertet und bei Feststellen eines Hindernisses eine Spannungsänderung des Ausgangssignals erzeugt.
Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Auswerten der Laufzeit zwischen dem Abstrahlen des Ultraschallsignals und dem Empfangen des reflektierten Signals vorgesehen sind.
Näherungssensor, insbesondere zur Überwachung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges, – mit mindestens einem Bildsensor, – mit Auswertemitteln zum Auswerten der vom Bildsensor ermittelten Bilddaten und – mit Schaltmitteln zum Ausgeben eines Schaltsignals, dadurch gekennzeichnet, – dass die Auswertemittel dann die Schaltmittel zum Ausgeben des Schaltsignals ansteuern, wenn ein Hindernis durch die Auswertung der Bilddaten im Erfassungsbereich des Näherungssensors feststellbar ist.
Vorrichtung zur Sicherung des Umgebungsbereiches eines Kraftfahrzeuges (18) – mit mindestens einem Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder nach Anspruch 9, der zumindest teilweise den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeuges erfasst, und – mit einer Steuerung, die über eine elektrische Leitung mit dem Näherungssensor verbunden ist, – wobei die Steuerung mindestens ein Schaltmittel aufweist, das bei Vorliegen des Ausgangssignals des Näherungssensors zur Beeinflussung einer Betriebsfunktion des Kraftfahrzeuges 18 schaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mindestens ein zweites Schaltmittel aufweist, das bei eingelegtem Rückwärtsgang schaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung durch ein Schalten des ersten Schaltmittels und durch ein Schalten des zweiten Schaltmittels einen Motorstop aktiviert und/oder mindestens eine Bremse des Kraftfahrzeuges aktiviert und/oder das Getriebe des Kraftfahrzeuges in die Leerlaufstellung schaltet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Ultraschallsensoren vorgesehen sind, die zumindest teilweise den gleichen Raumbereich erfassen, und dass aus den von den Ultraschallsensoren gemessenen Laufzeiten eine Bestimmung des Ortes des reflektierenden Hindernisses durchführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Bildsensoren vorgesehen sind und dass die Auswertemittel Mittel zur Durchführung eines Triangulationsverfahrens aufweisen.