DE3115321C2

DE3115321C2 - Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung

Info

Publication number: DE3115321C2
Application number: DE3115321A
Authority: DE
Inventors: Sigeyuki Okazaki Akita; Masao Kodera
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1985-12-12
Also published as: US4442512A; DE3115321A1

Abstract

Eine Ultraschall-Sende- und -Empfangseinrichtung ist an der Rückseite eines Fahrzeugs zur Ermittlung des Abstandes zwischen der Rückseite des Fahrzeugs und einem in deren Bereich gelegenen Hindernis angebracht. Die Ultraschall-Sende- und -Empfangseinrichtung umfaßt hierzu einen Ultraschallwandler, der an einem tiefgelegenen Teil des Fahrzeugs in einem vorgegebenen Abstand in Fahrtrichtung zu dem hinteren Ende des Fahrzeugs angebracht ist, einen sich in rückwärtiger Richtung vom Fahrzeug öffnenden Hornstrahler und einen Wellenleiter bzw. Hohlleiter, über den der Hornstrahler und der Ultraschallwandler miteinander gekoppelt sind. Der Abstand zwischen dem Ultraschallwandler und dem hinteren Ende des Fahrzeugs ist derart gewählt, daß er einer Zeitdauer entspricht, deren Länge für eine ausreichende Dämpfung der Restschwingungen des Ultraschallwandlers ausreicht.

Description

eines weiteren Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1, in der ein Ausführungsbeispiel der Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichl'ung dargestellt ist, bezeichnen die Bezugszahl 1 einen Oszillator zur Erzeugung einer Trägerfrequenz für ausgesendete Ultraschallwelienimpulse, die Bezugszahl 2 einen Impulsgenerator zur Erzeugung eines Sende/Empfangs-Umschalt-signals und die Bezugszahl 3 eine Sende/Empfangs-SchaUeinnchtung, die in Abhängigkeit von dem Sende/Empfangs-Umschaltsignal betrieben wird. Die Bezugszahl 4 bezeichnet einen Ultraschallwandler, der zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallimpulsen dient. Die Bezugszahl 5 bezeichnet einen Verstärker, während die Bezugszahl 6 einen konischen Hornstrahler zur Erzielung einer vorgegebenen Richtwirkung und die Bezugszahl 7 einen rohrförmigen Wellenleiter, d.h. einen Hohlleiter zur Kopplung des Ultraschallwandlers 4 mit dem konischen Hornstrahler 6 bezeichnen.

Wie F i g. 2 zu entnehmen ist, ist der Ultraschallwandler 4 an der Unterseite des Fahrzeugs 8 in einem vorgegebenen Absland in Fahrtrichtung zu einem hinteren Stoßfänger 9 angebracht. Das offene Ende des konischen Hornstrahlers 6 ist im wesentlichen fluchtend mit dem hintersten Teil des Fahrzeugs, wie dem Ende des hinteren Stoßfängers 9, ausgerichtet. Wie F i g. 3 zu entnehmen ist, ist der Ultraschallwandler 4 an einem Ende des zylindrischen Wellenleiters 7 angebracht, der wiederum an seinem anderen Ende mit dem konischen Hornstrahler 6 verbunden ist. Der konische Hornstrahler 6 und der zylindrische Hohlleiter 7 können als Baueinheit ausgebildet werden.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 4a bis 4d wird nachstehend näher auf die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels eingegangen.

Wenn das von dem Impulsgenerator 2 abgegebene Sende/Empfangs-Umschaltsignal den in F i g. 4a dargestellten hohen Wert »1« annimmt, wird der Ultraschallwandler 4 über die Sende/Empfangs-Schalteinrichtung 3 durch das Ausgangssignal des Oszillators 2 in Schwingungen versetzt, so daß eine Ultraschallwelle über den Wellenleiter 7 und den Hornstrahler 6 abgegeben wird.

Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer nimmt das Sende/Empfangs-Umschaltsignal sodann in der in F i g. 4a dargestellten Weise den niedrigen Wert »0« an, so daß der Ultraschallwandler 4 zum Empfang des Echosignals mit dem Verstärker 5 verbunden wird. In diesem Zustand ist die von dem Schwingungssignal verursachte Schwingung des Ultraschallwandlers 4 (siehe F i g. 4b) nicht gelöscht, sondern weiterhin als gedämpfte Schwingung in der in F i g. 4c veranschaulichten Weise vorhanden. Dies hat zur Folge, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 5 ein von der gedämpften Schwingung gebildetes Signal d\ enthält, wie dies in Fig.4d dargestellt ist.

Der Betrag dieses Signals d\ ist jedoch ausreichend klein, da der Ultraschallwandler 4 einen Abstand zum hinteren Stoßfänger entsprechend einer Zeitdauer aufweist, die ein ausreichendes Abklingen der gedämpften Schwingung gewährleistet. Hierdurch kann das von einem Hindernis in der Nähe des hinteren Stoßfängers 9 zurückgeworfene Echosignal et deutlich von dem durch die gedämpfte Schwingung gebildeten Signal d\ unterschieden werden, so daß der Fahrer über den Abstand zwischen dem nächstgelegenen Hindernis und dem hinteren Stoßfänger informiert werden kann, der ihn beim Zurücksetzen des Fahrzeugs hauptsächlich interessiert.

Würde der Ultraschallwandler 4 allein in der vorstehend beschriebenen Stellung am Fahrzeug angebracht, so wurden die Aussendung und der Empfang der Ultraschallwelle vom Unterbau des Fahrzeugs 8 in der in F i g. 5 veranschaulichten Weise behindert. Außerdem würde der Ultraschallwandler Störechosignale empfangen, die von Mehrfachreflexionen zwischen dem Unter bau des Fahrzeugs 8 und der Fahrbahn 1.0 stammen.

Diese Erscheinung könnte vermieden werden, indem der Strahl der Ultraschallwelle durch einen Reflektor oder dergleichen gebündelt bzw. begrenzt wird. Ein solcher Reflektor isr jedoch zu groß, um am Fahrzeugkörper bzw. an der Karosserie angebracht zu werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel tritt dieses Problem nicht auf, da die Ultraschallwelle über den Wellenleiter 7 und den konischen Hornstrahler 6 von dem Ultraschallwandler 4 ausgesendet und empfangen wird. Durch Verwendung des Wellenleiters 7 in Verbindung mit dem konischen Hornstrahler 6 werden nämlich die Störungen unterdrückt, die von den auf der Mehrfachreflexion zwischen dem Unterbau des Fahrzeugs 8 und der Fahrbahn 10 beruhenden Echosignalen verursacht werden.

In F i g. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem der rohrförmige Wellenleiter 7 mit einem vorgegebenen Krümmungsradius versehen ist. Die von dem Ultraschallwandler 4 abgegebene Ultraschallwelle und die über den konischen Hornstrahler 6 empfangene Ultraschallwelle werden durch den gekrümmten Wellenleiter 7 hindurch übertragen, wodurch im wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gewährleistet wird. Außerdem besteht hierbei die Möglichkeit, den Ultraschallwandler in abwärts gerichteter Lage anzubringen und ihn auf diese Weise gegen eindringendes Wasser zu schützen, das andernfalls bei fahrendem Fahrzeug eindringen könnte. Hierbei kann der Wellenleiter 7 in einem vorgegebenen Winkel gekrümmt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Schwingung ausführt. Wird nun versucht, mit der be- Patentansprüche: kannten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung sehr nahe gelegene Bereiche zu überwachen, so kehren auf-

1. Ultraschall-Sende-ZEmpfangseinrichtung, die grund des äußerst geringen Abstands die reflektierten zur Befestigung am Heckbereich eines Fahrzeugs 5 Echoimpulse derart rasch zurück, daß sie bereits wähausgelegt ist und einen Ultraschallwandler zum Aus- rend der Ausschwingphase des Ultraschallwandlers von senden von Ultraschallimpulsen, die bei hohem Pe- diesem empfangen werden. Der dem Ultraschallwandgel als gedämpfte Schwingung abklingen, und zum ler nachgeschalteten Auswerteschaltung ist es bei der Empfangen von an einem Hindernis reflektierten Auswertung des Ausgangssignals des — nunmehr als Echosignalen, sowie einen sich in rückwärtiger Rieh- io Empfänger wirkenden — Ultraschallwandlers dann tung vom Fahrzeug öffnenden Hornstrahler auf- aber nicht mehr möglich, zuverlässig zu unterscheiden, weist, dessen offenes Ende fluchtend mit dem hinter- ob es sich nun tatsächlich um einen empfangenen sten Teil des Fahrzeugs ausgerichtet ist d.a d u r c h Echoimpuls und damit um das Vorhandensein eines gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler Hindernisses oder aber lediglich um die ausklingenden (4) an einem tiefgelegenen Fahrzeugteil an einer 15 gedämpften Schwingungen des Wandlers handelt
Stelle angebracht ist, die bezüglich des hinteren Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen Sen-Fahrzeugendes. in Fahrtrichtung um einen Abstand de-ZEmpfangseinrichtung die Zeitdauer zwischen dem versetzt i-t der seinerseits einem zum ausreichenden Beenden des Sendebetriebs und dem Empfang eines Abklingen der gedämpften Schwingung der Ultra- von einem sehr nahe dem Fahrzeug befindlichen Hinschaliimpulse ausreichenden Zeitintervall entspricht 20 dernis reflektierten Signals durch Zurücksetzen des Ul- und daß ein rohrförmiger Wellenleiter (7) den Horn- traschallwandlers vergrößert Damit ist sichergestellt, strahler (6) und den Ultraschallwandler (4) miteinan- daß auch von sehr nahe am Fahrzeug befindlichen Hinder verbindet. dernissen reflektierte Echosignale stets erst nach ausrei-

2. Ultraschall-Sende-ZEmpfangseinrichtung nach chendem Abklingen der gedämpften Schwingung vom Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohr- 25 Ultraschallwandler empfangen werden und somit fehförmige Wellenleiter (7) einen vorgegebenen Krüm- lerfrei ermittelbar sind. Durch den zwischen dem zumungsradius aufweist und insbesondere im Bereich rückgesetzten Ultraschallwandler und dem Homstrahdes Ultraschallwandlers (4) nach oben gekrümmt ist. ler vorhandenen Wellenleiter ist darüber hinaus gewährleistet, daß die Zurückversetzung des Ultraschall-

30 wandlers keine neuerlichen Störsignale begründet, die

andernfalls durch Reflektionen zwischen Karosserie und Fahrbahn hervorgerufen werden könnten.

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Sende-/Emp- Hierdurch ist gewährleistet daß die Feststellung des f angseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan- Abstandes zwischen der hinteren Stoßstange des Fahrspruchs 1. " 35 zeuges und einem in nächster Nähe gelegenen Hinder-

Aus der US-PS 38 42 397 ist eine derartige Ultra- nis, an der der Fahrer beim Rückwärtsfahren hauptsäch-

schall-Sende-ZEmpfangseinrichtung bekannt, die mit lieh interessiert ist zuverlässig, störungsfrei und äußerst

mehreren Ultraschallwandlern zur Abstandsermittlung genau erfolgt.

arbeitet die jeweils mit der Fahrzeugkarosserie bündig Aus der DE-PS 8 72 457 ist es bekannt, für den Empabschließen. Im Betrieb wird jeder der Ultraschallwand- 40 fang von im Hörbereich liegenden, von nachfolgenden ler zunächst zur Aussendung von Ultraschallimpulsen Fahrzeugen ausgesandten akustischen Signalen einerangesteuert und nach Aussenden des Ultraschallimpul- seits am Fahrzeug-Heckbereich und andererseits im ses unmittelbar auf Empfangsbetrieb umgeschaltet, um Führerhaus jeweils ein Exponentialhorn anzuordnen von ggf. vorhandenen, geringfügig beabstandeten Hin- und diese über eine akustische Rohrleitung zu verbindernissen reflektierte Ultraschallsignale zu empfangen. 45 den. Damit werden die empfangenen akustischen Signa-Allerdings hat sich beim praktischen Einsatz der be- le ohne Umsetzung mit relativ geringen Verlusten ins kannten Einrichtung herausgestellt, daß sich insbeson- Führerhaus übertragen. Eine Abstandsermittlung ist dere dann, wenn gewünscht ist, auch in äußerst gerin- hierbei nicht möglich.

gern Abstand von der Fahrzeugkarosserie vorhandene Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfüh-

Hindernisse zu ermitteln, die Anzahl von Fehlmeldun- 50 rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung

gen, d.h. die fehlerhafte Anzeige nicht vorhandener näher beschrieben. Es zeigt

Hindernisse, nachteilhafterweise stark erhöht. Dies ist F i g. 1 ein Blockschaltbild, das Aufbau und Anord-

umso nachteiliger, da eine Überwachung auch des nung der Bauelemente eines Ausführungsbeispiels der

nächstgelegenen Umgebungsbereichs insbesondere Ultraschall-SendeVEmpfangseinrichtung veranschau-

beim Rangieren mit geringem Bewegungsfreiraum er- 55 licht,

wünscht ist. F i g. 2 einen schematischen Seitenaufriß, der die An-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ul- bringung der Ultraschall-Sende-ZEmpfangseinrichtung

traschalI-Sende-/Empfangseinrichtung gemäß dem gemäß Fig. 1 an einem Fahrzeug veranschaulicht,

Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestal- F i g. 3 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils

ten, daß eine störungsfreie Überwachung auch des 60 der Ultraschall-Sende-ZEmpfangseinrichtung gemäß

nächstgelegenen Fahrzeug-Umgebungsbereichs er- Fig. 1,

möglicht ist. F i g. 4a bis 4d Signalverläufe zur Veranschaulichung

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil der Wirkungsweise der Ultraschall-Sende-ZEmpfangs-

des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. einrichtung,

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der 65 F i g. 5 eine schematische Darstellung der Wirkungs-

Ultraschallwandler beim Beenden des Sendebetriebs weise eines Ausführungsbeispiels, bei der lediglich ein

nicht sofort zur Ruhe kommt sondern vielmehr noch Ultraschallwandler Verwendung findet, und

eine mehr oder weniger stark abklingende, gedämpfte F i g. 6 eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils