DE4032713C2

DE4032713C2 - Ultraschallsensor zur Hinderniserfassung

Info

Publication number: DE4032713C2
Application number: DE4032713A
Authority: DE
Inventors: Shunichi Wada; Masayuki Yano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2010-10-16
Also published as: US5076384A; DE4032713A1; DE4042575C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallsensor zur Hinderniserfassung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere bezieht sie sich auf einen Ultraschallsensor für Kraftfahrzeuge, die mit einer einstellbaren Aufhängung ausge rüstet ist, bei der sich die Härte der Abfederung durch die Aufhängung einstellen läßt, wenn ein Hindernis, beispielswei se ein auf der Fahrbahn liegender Gegenstand oder ein Schlag loch in der Fahrbahn, erfaßt wird, um die Stoßwirkung, die das Hindernis für die Fahrzeuginsassen hervorruft, abzumil dern.

Es wurden bereits verschiedene Bauformen von Ultraschallsen soren zur Hinderniserfassung für Kraftfahrzeuge vorgeschla gen. Beispielsweise wird in der japanischen Auslegeschrift 1-30436 (1989) ein Sensor zur Erfassung von Hindernissen um die Karosserie eines Fahrzeugs herum beschrieben. Dabei wer den Ultraschallwellen in den die Fahrzeugkarosserie umgeben den Raum abgegeben und je nachdem, ob Wellen zum Fahrzeug zu rück reflektiert werden oder nicht, wird ermittelt, ob ein Hindernis vorhanden ist. Um zu verhindern, daß Wellen, die von einer normalen Fahrbahnoberfläche, auf der sich das Fahr zeug fortbewegt, reflektierten Wellen unrichtigerweise als Wellen erfaßt werden, die von Hindernissen reflektiert wer den, muß entweder das Richtvermögen des Ultraschallempfän gers, der die reflektierten Wellen empfängt, erhöht werden, oder die Ultraschallwellen müssen im wesentlichen in horizon taler Richtung ausgesendet werden, damit von der Fahrbahn oberfläche keine Ultraschallwellen reflektiert werden. Insge samt ist jedoch der Empfang der reflektierten Wellen durch den Sensor nicht gut und somit läßt sich eine präzise Hinder niserkennung nicht durchführen.

Aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-131813 ist ein Ultraschallsensor bekannt, der den Zustand der Fahrbahnober fläche vor einem Fahrzeug in Bewegung erfaßt. Bei dieser Pa tentanmeldung ist auf einem Fahrzeug ein Ultraschallsender so angeordnet, daß er Ultraschallwellen kontinuierlich in diago naler Richtung nach vorn zur Fahrbahnoberfläche aussendet. Bei dieser bekannten Vorrichtung haben sich jedoch die fol genden Probleme gezeigt:

1) Da der Ultraschallsender kontinuierlich Wellen aussendet, kann die vom Sender erzeugte Wärmemenge sehr groß werden. Um eine Überhitzung zu verhindern, muß die Energie der Ultra schallwellen auf einen niedrigen Wert gedrückt werden, aller dings mit dem Ergebnis, daß die von der Fahrbahnoberfläche reflektierten Wellen nur schwache Signale sind und sich nur mit Schwierigkeiten erfassen lassen.
2) Infolge der kontinuierlichen Aussendung von Wellen durch den Ultraschallsender kommt es zur Interferenz zwischen den gesendeten und den reflektierten Wellen, was die Erfassung der reflektierten Wellen erschwert. Auch gibt es das Problem mit stehenden Wellen. Damit läßt sich eine präzise Hindernis erfassung nicht vornehmen.
3) Die von der Fahrbahnoberfläche reflektierten Wellen lassen sich nicht von anderen reflektierten Wellen unterscheiden.
4) Schwankungen in der Signalstärke der reflektierten Wellen, die durch Wind oder Temperaturschwankungen hervorgerufen wer den, lassen sich nicht von Schwankungen infolge von Unregel mäßigkeiten auf der Fahrbahnoberfläche unterscheiden.

Aus der US-PS 42 02 049 bzw. der DE-PS 27 43 409 ist eine Verstärkeranordnung für einen nach dem Echoprinzip arbeiten den Ultraschall-Füllstandgrenzschalter vorbekannt. Die dort gezeigte Anordnung löst die Aufgabe, eine selbsttätige Anpas sung an unterschiedliche konstruktive Ausführungen des hin sichtlich seines Füllstandes zu überwachenden Behälters zu ermöglichen. Hierfür erfolgt eine Signalpegelregelung auf der Basis der Auswertung empfangener Signale. Durch eine spe zielle Taktung wird des weiteren ein Auswertekanal nur dann geöffnet, wenn keine Störungen zu erwarten sind bzw. nur dann, wenn aufgrund eines Sollfüllstandes der Reflexionsimpuls in ein vorgegebenes Zeitfenster fällt.

Die Problematik der Auswertung von Signalen bei der Hinderniserfassung für Kraftfahrzeuge wird nicht angespro chen. Ebensowenig wird die Erkennung von dynamisch sich ändernden Hintergrundsignalen sowie die Beseitigung nachtei liger Einflüsse aufgrund der Hintergrundsignale erwähnt.

Aus der US-PS 38 96 411 ist eine Einrichtung zur Minimierung von unerwünschten Rückstrahlungseffekten in Sonarempfängern bekannt. Dort soll zwar durch die Einflußnahme auf die Ver stärkungsregelung eines Sonarempfängers eine unerwünschte und unvermeidliche Rückstrahlung an Wasserschichten unterschied licher Temperatur eliminiert werden, dieses Problem ist jedoch nicht ohne weiteres auf die Hinderniserfassung für Kraftfahrzeuge zu übertragen. Im übrigen wird dort eine spek trale Aufteilung der zu erwartenden Echos mit Hilfe von Hüllkurvendetektoren vorgenommen, wobei die dort gezeigte Verstärkungsregelung nur dann wirkt, wenn Signale mit relativ geringer Signalstärke empfangen werden. Diese Verstärkungs regelung erfordert aber eine Signalfilterung über ein Band paßfilter, das spektrale Erkennen mittels des Hüllkurven detektors, das Bilden eines Differenzsignals mittels eines Differenzierers, eine Multiplikation und anschließende Sum menbildung sowie eine Integration und eine weitere Multipli kation, um eine Verstärkersteuergröße bereitzustellen. Eine derartige (umfangreiche) Hardware ist jedoch außerordentlich aufwendig und störanfällig.

Aus der GB 21 40 918 A ist eine Vorrichtung zur Abstands erkennung an einem Kraftfahrzeug bekannt. Die dortige Vor richtung dient dazu, Kraftfahrzeuge, die sich mit geringer Relativgeschwindigkeit zueinander bewegen, mit einem einfa chen Abstandswarnmittel zu versehen. Der dort erwähnte Ver gleicher hat die Aufgabe, den Sendeimpuls mit Empfangsimpul sen zu vergleichen, um hieraus über einen analogen oder digi talen Kanal die Abstandsermittlung durchzuführen. Eine Ver stärkungsregelung ist ebensowenig wie eine Mittelwertbildung vorgesehen. Demnach ist die dort gezeigte Lösung nicht geeignet, Hindernisse mittels Ultraschallsensor für sich bewegende Kraftfahrzeuge zu erfassen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Ultraschallsensor zur Hinderniserfassung anzugeben, welcher auch dann eine sichere Hinderniserfassung ermöglicht, wenn bedingt durch z. B. unterschiedlichen Straßenbelag verschiedene Hintergrund pegel eine Signalauswertung erschweren.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit den Merkma len des Patentanspruchs 1, wobei der Unteranspruch eine zweckmäßige Ausgestaltung und Weiterbildung des Gegenstands der Erfindung zeigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Größe des Bezugssignals so geregelt, daß das Verhältnis des Mittelwerts des verstärkten Signals zum Mittelwert des Be zugssignals konstant ist. Auf diese Weise werden Schwankungen in der Stärke der von der Fahrbahnoberfläche reflektierten Ultraschallwellen automatisch ausgeglichen und Signalanteile in den reflektierten Wellen, die auf Hindernisse in der Fahr bahnoberfläche zurückzuführen sind, exakt erfaßt.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Ultraschall wellen vom Ultraschallsender intermittierend erzeugt. Das in termittierende Senden hat gegenüber dem kontinuierlichen Sen den den Vorteil, daß die Wärmeabstrahlung des Ultraschallsen ders kleiner als bei kontinuierlichen Sendebetrieb ist, so daß die Gefahr der Überhitzung des Senders geringer ist. Er findungsgemäß ist jedoch auch die Möglichkeit vorgesehen, kontinuierlich Ultraschallwellen abzustrahlen.

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand einiger Ausfüh rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei spiels der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltschema der Verstärkungsschaltung und der Integrationsschaltung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltschema des Zeitgebers und des Bezugs signalgebers aus Fig. 1;

Fig. 4 ein Wellenformschema zur Erläuterung der Arbeits weise des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1;

Fig. 5 ein Schaltschema des Bezugssignalgebers und des Vergleichers bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 eine grafische Darstellung des Pegels des empfange nen Signals in Abhängigkeit von der Zeit für unter schiedlich große Hindernisse; und

Fig. 7 eine grafische Darstellung des Bezugssignals in Abhängigkeit von der Zeit, bezogen auf das Ausfüh rungsbeispiel aus Fig. 5.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Gemäß dieser Figur erzeugt ein Zeitge ber 1 Steuersignale P1 bis P3 in vorgegebenen Zeitabständen. Das Steuersignal P1 wird einem Ultraschall-Signalgeber 2 zugeführt, der im Ansprechen darauf intermittierend Ultra schallsignale V1 in vorgegebenem zeitlichem Abstand, mit vor gegebener Spannung und Frequenz erzeugt. Die Ultraschall signale V1 treiben einen Ultraschallsender 3, der intermit tierend Ultraschallwellen aussendet. Die Einhüllende der vom Ultraschallsensor 3 ausgesendeten Wellen bildet im wesentli chen einen Kegel. Wb bezeichnet dabei den kürzesten Weg, den die Wellen im Kegel zwischen dem Sender 3 und der Fahr bahnoberfläche 4 zurücklegen, während mit Wc die längste Strecke angegeben ist, die die Wellen im Kegel zurücklegen, und Wa dem mittleren Wegabstand entspricht, den die Wellen im Kegel zurücklegen. Der Sender 3 ist auf einem geeignetem Fahrzeugteil, beispielsweise einer Stoßstange, vorne auf einem (hier nicht dargestellten) Kraftfahrzeug eingebaut und so ausgerichtet, daß die Ultraschallwellen diagonal in Vor wärtsrichtung zur Fahrbahnoberfläche 4 hin gerichtet werden, auf der das Fahrzeug fährt.

Treffen die ausgesendeten Ultraschallwellen auf die Fahr bahnoberfläche 4 oder auf ein Hindernis 5 auf der Fahr bahnoberfläche 4 auf, werden sie zum Fahrzeug zurückreflek tiert und von einem Ultraschallempfänger 6 empfangen, der neben dem Sender 3 auf dem Fahrzeug installiert ist. Wb′ bezeichnet dabei den kürzesten Weg, den die reflektierten Wellen zwischen der Fahrbahnoberfläche 4 und dem Empfänger 6 zurücklegen, Wc′ entspricht der längsten Wegstrecke, und Wa′ bezeichnet die mittlere Weglänge, die die reflektierten Wel len zurücklegen. Der Sender 3 und der Empfänger 6 können jeweils in Form eines Ultraschallmikrofons ausgebildet sein.

Der Ultraschallempfänger 6 erzeugt ein Empfangssignal V2, das den reflektierten Wellen entspricht, und das Signal V2 wird einem Verstärker 7 zugeführt, in dem das Signal verarbeitet und verstärkt wird. Ausgangsseitig steht der Verstärker 7 mit einer Integrationsschaltung 8 und mit einem Vergleicher 12 in Verbindung. Die Integrationsschaltung 8 liefert ein Mittel wertsignal V31, welches auf einen Bezugssignalgeber 14 führt. Der Ausgang des Bezugsignalgebers 14 liefert ein Bezugssignal V4, welches ebenfalls auf den Vergleicher 12 führt, an dessen Ausgang das Ausgangssignal V5 bereitsteht.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel schwankt das Mittelwert signal V31, und das Bezugssignal V4 wird entsprechend den Schwankungen des Mittelwertsignals V31 nachgeführt. Der Bezugssignalgeber 14 erzeugt demnach ein Bezugssignal V4 mit einem Mittelwert, dessen Größe sich entsprechend dem Pegel des in der Integrationsschaltung 8 erzeugten Mittelwert signals V31 ändert. Dieses Bezugssignal V4 wird dem Verglei cher 12 zugeführt und dort mit dem verstärkten Signal V3 zur Ableitung des Hinderniserfassungssignals V5 verglichen.

Fig. 2 ist ein Schaltschema für ein Beispiel der Verstär kungsschaltung 7 und der Integrationsschaltung 8 beim ersten Ausführungsbeispiel. Der Verstärker bzw. die Verstärkerschal tung 7 umfaßt eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Ver stärkerstufen 7a bis 7e. Der Verstärker der fünften Stufe 7e besitzt einen konstanten Verstärkungsfaktor. Zwischen dem Verstärker der vierten Stufe 7d und dem Verstärker der fünf ten Stufe 7e ist ein Scheitelwertdetektor 7f geschaltet, der eine Demodulierung der AM-Wellen vornimmt.

Das Ausgangssignal V3 des Verstärkers der fünften Stufe 7e wird der Integrationsschaltung 8 zugeführt. Die Integrations schaltung 8 weist einen Analogschalter 8a zur Abtastung des verstärkten Signals V3 im Ansprechen auf das Steuersignal P2 sowie einen Integrier- und Haltestromkreis mit einem Wider stand 8b und einem Kondensator 8c auf, der zur Mittelwertbil dung beim Ausgangssignal des Analogschalters 8a und zur Erzeugung des Mittelwertsignals V31 dient.

Fig. 3 ist ein Schaltschema, das ein Beispiel für den Zeit geber 1 und den Bezugssignalgeber 14 gemäß dem Ausführungs beispiel nach Fig. 1 veranschaulicht. Der Zeitgeber 1 umfaßt einen programmierbaren Taktgeber, der in einem Mikrorechner 20 untergebracht ist. Es kann jedoch auch anstelle eines Mikrorechners 20 eine handelsübliche integrierte Taktgeber schaltung verwendet werden.

Der Mikrorechner 20 wird mit einer nicht dargestellten Gleichstromversorgung betrieben. Entsprechend den Schwingun gen des Mikrorechner-Schwingquarzes erzeugt der Mikrorechner 20 eine Reihe von Taktsignalen. Im Ansprechen auf jedes Takt signal wird ein zuvor gespeichertes Programm ausgeführt, worauf der Mikrorechner 20 pulsförmige Steuersignale P1 aus gibt.

Das Steuersignal P1 wird einem ersten monostabilen Kippgene rator 1a als Taktsignal zugeführt. Der erste monostabile Kippgenerator 1a erzeugt ein Ausgangssignal P, das einem zweiten monostabilen Kippgenerator 1b und einem dritten mono stabilen Kippgenerator 1c als Taktsignal zugeführt wird. Die monostabilen Kippgeneratoren 1b und 1c geben jeweils ein zweites Steuersignal P2 bzw. ein drittes Steuersignal P3 aus. Die Impulsdauer jedes Signals P, P2 und P3, läßt sich durch entsprechende Auswahl der Werte des jeden monostabilen Kipp generator 1a bis 1c zugeordneten Kondensators und Widerstands vorgeben.

Der Bezugssignalgeber 14 weist einen Ladekreis 14a, einen Entladekreis 14b und einen Kondensator 14c auf. Der Konden sator 14c ist mit einem der Eingänge des Operationsverstär kers 14d verbunden. Der andere Eingang des Operationsverstär kers 14b ist mit seinem Ausgang über einen Widerstand rückge koppelt und mit einem der Anschlüsse eines Feldeffekttransi stors 14e verbunden, dessen anderer Anschluß auf Masse liegt. Die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 14e ist mit der Integrationsschaltung 8 verbunden und übernimmt als Steuer signal das Mittelwertsignal V31. Der Operationsverstärker 14d verstärkt die Spannung am Kondensator 14c um einen Faktor, der durch die Spannung der Steuerelektrode des Feld effekttransistors 14e bestimmt wird und gibt die verstärkte Spannung als Bezugssignal V4 an den Vergleicher 12 ab. Je höher das Mittelwertsignal V31 ist, desto niedriger ist die Impedanz des Feldeffekttransistors 14e, und desto größer ist der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 14d.

Fig. 4 zeigt die Wellenformen der Ausgangssignale der ver schiedenen Elemente bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1. Der Zeitgeber 1 erzeugt das Steuersignal P1 (Linie 12a), und abhängig von diesem erzeugt der Ultraschallsignalgeber 2 das Ultraschallsignal V₁ (Linie 12(b)), das dem Ultraschall sender 3 zugeführt wird. Der Ultraschallsender 3 erzeugt Ul traschallwellen, die von der Fahrbahnoberfläche 4 reflektiert werden. Der Ultraschallempfänger 6 empfängt die reflektierten Wellen und erzeugt das Empfangssignal V2 (Linie 12(c)), wenn kein Hindernis vorhanden ist, während er das Empfangssignal V₂′ (Linie 12(d)) erzeugt, wenn ein Hindernis 5 vorliegt. Das Empfangssignal V₂ bzw. V₂′ wird durch die Verstärkerschaltung 7 verarbeitet und verstärkt und anschließend als verstärktes Signal V₃ der Integrationsschaltung 8 und dem Vergleicher 12 zugeführt. Die Integrationsschaltung 8 berechnet den Mittel wert des verstärkten Signals V₃ und erzeugt ein Mittelwertsi gnal V₃₁ (Linie 12(j)). Das Mittelwertsignal V₃₁ wird dem Be zugssignalgeber 14 zugeführt, der ein entsprechendes Bezugs signal V₄ erzeugt (Linie 12(k)), das dem Vergleicher 12 für einen Vergleich mit dem verstärkten Signal V₃ zugeführt wird.

Ist der Pegel des Empfangssignals vergleichsweise hoch, bei spielsweise entsprechend den Linien 12(c) und 12(d), so hat auch der Mittelwert V₃₁ einen relativ hohen Wert, den die durchgehende Linie 12(j) darstellt, so daß der Verstärkungs faktor des Operationsverstärkers 14d ebenfalls hoch ist; da bei hat auch das vom Bezugssignalgeber 14 erzeugte Bezugssi gnal V₄ einen vergleichweise hohen Wert, den die durchgehende Linie 12(k) veranschaulicht.

Ist der Pegel des Empfangssignals dagegen niedrig, beispiels weise entsprechend dem Signal V₂′′ bzw. Linie 12(f), so nimmt das Mittelwertsignal V₃₁ ab, wie Linie 12(j) gestrichelt zeigt. Bliebe der Pegel des Bezugssignals V₄ unverändert, so wäre es unmöglich, die auf Hindernisse zurückzuführenden Si gnalkomponenten im Empfangssignal V₂′′ zu erfassen.

Zur Lösung dieses Problems ist bei diesem Ausführungsbeispiel nun vorgesehen, daß sich der Scheitelwert (und damit der Mit telwert) des Bezugssignals V₄ entsprechend dem Mittelwertsi gnal V₃₁ so verändern kann, daß das Verhältnis des Mittel werts des Bezugssignals V₄ zum Mittelwertsignal V₃₁ konstant bleibt. Wird beispielsweise das Mittelwertsignal V₃₁ kleiner, so sinkt auch der Verstärkungsfaktor des Operationsverstär kers 14d und damit sinkt, wie durch die gestrichelte Linie auf Zeile 12(k) veranschaulicht wird, der Scheitelwert des Bezugssignals V₄ entsprechend dem Absinken des Mittelwertsi gnals V₃₁. Jedesmal, wenn der Pegel des verstärkten Signals V₃ den Pegelwert des Bezugssignals V₄ übersteigt, liegt das Hinderniserfassungssignal V₅ auf hohem Pegelwert. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Hindernis erfassungssignal V₅ einer Aufhängungssteuerung zugeführt, die die Härte der Fahrzeugaufhängung entsprechend einstellt, um die Stoßwirkung zu verringern, wenn das Fahrzeug das Hinder nis 5 überrollt.

Die Sensoren zur Hinderniserfassung entsprechend dem bisher beschriebenem Ausführungsbeispiel zeigen an, ob ein Hinder nis 5 vorhanden ist oder nicht, doch geben sie keinen Auf schluß über dessen Größe. Allerdings läßt sich das Ausführungsbeispiel leicht so anpassen, daß es ein Hinderniserfassungssignal erzeugt, das für die Größe ei nes Hindernisses repräsentativ ist. Fig. 5 veranschaulicht den Aufbau eines Bezugssignalgebers 11′ und eines Verglei chers 12′ bei einem zweiten Ausführungsbei spiel, das die Möglichkeit zur Erzeugung eines Hinderniser fassungssignals bietet, das Aufschluß über die Größe eines Hindernisses gibt. Der Bezugssignalgeber 11′ und der Verglei cher 12′ gemäß Fig. 13 werden anstelle des Bezugssignalgebers 11 und des Vergleichers 12 aus Fig. 1 eingesetzt. In allen anderen Punkten ist dieses Ausführungsbeispiel vom Aufbau her identisch mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Wie auch der Bezugssignalgeber 11 aus Fig. 1 weist der Bezugssignalge ber 11′ aus Fig. 13 einen Ladekreis 11a, einen Entladekreis 11b und einen Kondensator 11c auf. Ein Spannungsteiler mit zwei Widerständen 11d und 11e ist parallel zum Kondensator 11c zwischen Ladekreis 11a und Masse geschaltet. Die Spannung am Kondensator 11c stellt ein erstes Bezugssignal V_4a dar, während die Spannung am Verbindungspunkt zwischen den Wider ständen 11d und 11e ein zweites Bezugssignal V_4b darstellt.

Der Vergleicher 12′ weist einen ersten und einen zweiten Ope rationsverstärker 12a bzw. 12b auf. Der nicht-invertierende Eingang jedes Operationsverstärkers ist mit dem Ausgang einer Verstärkerschaltung 7 verbunden. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 12a ist mit dem Verbindungspunkt zwischen Widerstand 11d und Kondensator 11c verbunden, wäh rend der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 12b mit dem Anschluß zwischen den Widerständen 11d und 11e ver bunden ist. Somit vergleicht der Operationsverstärker 12a das erste Bezugssignal V_4a mit dem verstärkten Signal V₃ aus der Verstärkerschaltung 7, während der Operationsverstärker 12b das zweite Bezugssignal V_4b mit dem verstärkten Signal V₃ vergleicht. Am Ausgang des Operationsverstärkers 12a liegt ein erstes Hinderniserfassungssignal V_5a mit hohem Pegelwert, wenn das verstärkte Signal V₃ das erste Bezugssignal V₄a übersteigt, während am Ausgang des Operationsverstärkers 12b ein zweites Hinderniserfassungssignal V_5b auf hohem Pegelwert anliegt, wenn das verstärkte Signal V₃ das zweite Bezugssi gnal V_4b übersteigt.

Fig. 6 zeigt die Wellenform des Empfangssignals V₂′, das bei einem große, einem mittelgroßen und einem kleinen Hindernis eingeht. Deutlich erkennbar ist hierbei, daß mit zunehmender Größe des Hindernisses auch die Größe des Empfangssignals V₂′ (und damit auch des verstärkten Signals V₃) zunimmt. Durch Vergleich des verstärkten Signals V₃ mit einer Vielzahl von Bezugssignalen V_4a und V_4b läßt sich die Größe des Hindernis ses grob erfassen. Fig. 7 zeigt die vom Bezugssignalgeber 11′ erzeugte Wellenform des ersten und zweiten Bezugssignals V_4a und V_4b. Die beiden Bezugssignale sind sich zwar in ihrer Form ähnlich, doch besitzen sie verschiedene Größe.

Ist auf der Fahrbahnoberfläche 4 kein Hindernis 5 oder ist das vorhandene Hindernis 5 nur klein, so liegt das verstärkte Signal V₃ auf niedrigem Pegel und überschreitet das Bezugssi gnal V_4a bzw. V_4b nicht, so daß die beiden Hinderniserfas sungssignale V_5a und V_5b ebenfalls schwach sind. Ist auf der Fahrbahnoberfläche 4 ein mittelgroßes Hindernis 5 vorhanden, so übersteigt das verstärkte Signal V₃ das zweite Bezugssi gnal V_4b, jedoch nicht das erste Bezugssignal V_4a, so daß nur das zweite Hinderniserfassungssignal V_5b auf hohem Pegelwert liegt. Befindet sich auf der Fahrbahnoberfläche 4 ein großes Hindernis 5, so übersteigt das verstärkte Signal V₃ sowohl das erste Bezugssignal V_4a als auch das zweite Bezugssignal V_4b, und damit erzeugen beide Operationsverstärker 12a und 12b Hinderniserfassungssignale V_5a und V_5b, die beide einen hohen Pegelwert aufweisen.

Die Hinderniserfassungssignale V_5a und V_5b werden einer (hier nicht dargestellten) Aufhängungssteuerung zugeführt, die die Härte der Fahrzeugaufhängung entsprechend verändert, je nach dem, welches der Hinderniserfassungssignale V_5a und V_5b einen hohen Pegelwert hat. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbeson dere für den Fall vorgesehen, daß die Aufhängung auch abrupt auftretenden Fehlern und Hindernissen wie Schlaglöchern in der Fahrbahnoberfläche 4 gerecht werden muß. Schwingungen lassen sich wirksamer auffangen, wenn die Federungshärte der Aufhängung entsprechend der Größe des Hindernisses verringert wird. Ist die Behinderung, z. B. die Tiefe eines Schlaglochs, so groß, daß die Aufhängung den Stoß nicht wirksam abfedern kann, so läßt sich die Federungshärte der Aufhängung entspre chend erhöhen, um eine Beschädigung der Aufhängung zu verhin dern.

Die Anzahl der Bezugssignale und Hinderniserfassungssignale ist nicht auf die in Fig. 5 angegebene Anzahl beschränkt. Durch Erhöhung der Anzahl der Widerstände im Spannungsteiler des Bezugssignalgebers 11′ lassen sich Bezugssignale in jeder gewünschten Anzahl erzeugen, und im Vergleicher 12′ können Operationsverstärker in entsprechender Anzahl vorgesehen sein, um jeweils ein Hinderniserfassungssignal entsprechend jedem Bezugssignal zu erzeugen. Wird die Anzahl der Bezugssi gnale und der Hinderniserfassungssignale erhöht, so läßt sich die Größe eines Hindernisses mit hoher Genauigkeit ermitteln, und damit kann auch eine Feinabstimmung in der Steuerung der Fahrzeugaufhängung erfolgen.

Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Ultraschallwellen intermittierend ausgesendet. Es ist jedoch ebensogut möglich, einen Ultraschallwellengeber einzusetzen, der kontinuierlich Schallwellen erzeugt. In diesem Fall läßt sich der Mittelwert des verstärkten Signals V₃ mit einer je weils gewünschten Erfassungsperiode ermitteln.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen weist zwar das Bezugssignal V₄ vorteilhafterweise eine Dreieckwellenform auf, doch kann statt dessen auch mit jeder anderen Wellenform gearbeitet werden.

Claims

1. Ultraschallsensor zur Hinderniserfassung für Kraftfahr zeuge, umfassend
einen Ultraschallsender (3) zur Erzeugung von Ultraschall wellen (V1),
einen Ultraschallempfänger (6) zum Empfangen von Ultraschall wellen und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals (V2),
einen Verstärker (7) zum Verstärken des vom Ultraschallemp fänger (6) abgegebenen Signals (V2) sowie zum Erzeugen eines verstärkten Signals (V3),
einen Vergleicher (12) zum Vergleichen eines von einem Bezugssignalgenerator (14) bereitgestellten Bezugssignals (V4) mit dem verstärkten Signal (V3) zum Erzeugen eines Hin derniserfassungssignals (V5), und
eine Integrationseinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationseinrichtung (8) zum Erzeugen eines Mit telwertsignals (V31), das den Mittelwert des verstärkten Signals (V3) repräsentiert, am Ausgang des Verstärkers (7) angeordnet ist und daß der Bezugssignalgenerator (14) zum Erzeugen des Bezugssignals (V4) mit dem Ausgang der Integra tionseinrichtung (8) in Verbindung steht, wobei die Größe des Bezugssignals (V4) sich entsprechend dem Pegel des Mittel wertsignals (V31) derart ändert, daß das Verhältnis zwischen Mittelwertsignal (V31) und Bezugssignal (V4) konstant bleibt.

2. Ultraschallsensor zur Hinderniserfassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal (V4) eine Dreieckwellenform aufweist.