DE4435156A1 - Ultraschallsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor zur Abtastung eines Raumbereichs und/ oder zur berührungslosen Abstandsmessung mit mindestens einem Ultraschallwandler zum Senden von Ultraschallimpulsen und/oder Empfangen des Echos der Ultraschallimpulse und einer Einrichtung zum Konzentrieren der Energie der Ultraschallimpulse auf den abzu­ tastenden Raumbereich bzw. der Energie des Echos der Ultraschallimpulse auf den bzw. die Ultraschallwandler.

Um einen Raumbereich abzutasten bzw. den Abstand zwischen zwei Punkten zu mes­ sen, wird herkömmlicherweise ein Ultraschallsensor an einen geeigneten Punkt angebracht und auf den betreffenden Raumbereich, welcher abzutasten ist bzw. in welchem sich ein zu erfassender Körper befindet, dessen Abstand von einem Bezugspunkt zu bestimmen ist, gerichtet. Der Ultraschallsensor weist einen Ultraschallwandler auf, welcher Ultra­ schallimpulse sendet und gegebenenfalls das Echo der von dem Körper reflektierten Ul­ traschallimpulse empfängt. Im Falle des Empfangs eines Echos kann mittels einer Auswer­ teschaltung der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem in dem abgetasteten Raumbereich befindlichen Körper ermittelt werden (Echolaufzeitmessung). Anstelle eines Ultraschallwandlers können ebenso mehrere Ultraschallwandler verwendet werden, wobei die Funktion der jeweiligen Ultraschallwandler auf das Senden der Ultraschallimpulse bzw. auf das Empfangen des Echos der Ultraschallimpulse beschränkt sein kann.

Ein Ultraschallsensor ist aus der DE 42 18 041 A1 bekannt. Ein Ultraschallsensor zur Abstandsmessung weist wenigstens einen Ultraschall-Arbeitswandler zum Senden eines Schall-Arbeitsimpulses und zum Empfangen der Echos auf. Der Ultraschall- Arbeitswandler ist von einer Schall-Umlenkfläche umgeben, auf welche die Ultraschallim­ pulse des Ultraschall-Arbeitswandlers gestrahlt werden. In der Schallumlenkfläche ist ein weiterer Ultraschallwandler untergebracht. Dieser hat in Verbindung mit einer nachge­ schalteten Auswerteeinheit die Aufgabe, die Ultraschallwandler auf ihre ordentliche Funk­ tion hin zu überprüfen. Bei der dort beschriebenen Schallumlenkfläche wird das Schallfeld im wesentlichen nur umgelenkt; jedoch wird das Schallfeld nicht definiert geformt und ge­ richtet.

Herkömmliche Ultraschallsensoren weisen für bestimmte Anwendungen den Nachteil auf, daß ihr Schallfeld rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Derartige Ultraschallsensoren werden z. B. in oder an die hintere Stoßstange von einem Personenkraftwagen montiert, um dem Fahrer beim Rückwärtsfahren mögliche Hindernisse hinter dem Fahrzeug anzu­ zeigen. Hierzu werden die Ultraschallsensoren in der Regel von einem zentralen Steuerge­ rät angesteuert, welches die Sensoren ansteuert und die Echosignale auswertet. Je nach gemessener Entfernung wird dem Fahrer ein optisches und/oder akustisches Signal gege­ ben. Die Ultraschallsensoren sollen den Bereich hinter dem Fahrzeug über die gesamte Fahrzeugbreite lückenlos bis zu einer Entfernung von z. B. 180 cm abtasten. Da natürlich eine niedrige Bordsteinkante oder eine rauhe Straßendecke keine Signale liefern dürfen, sind wegen des rotationssymmetrischen Schallfeldes herkömmlicher Ultraschallsensoren eine Vielzahl von Ultraschallsensoren erforderlich.

Um eine möglichst gute Bodenfreiheit zu erhalten, müßten also viele Ultraschallsenso­ ren mit möglichst schmalen Schallkeulen eingesetzt werden. Dem stehen die hohen Kosten für die Ultraschallsensoren und der optische Gesamteindruck am Fahrzeug entgegen. Heutige Lösungen stellen einen Kompromiß aus lückenloser Abtastung mit ausreichender Bodenfreiheit und Anzahl der hierfür benötigten Ultraschallsensoren dar.

Um die Anforderungen an einer derartigen Parkhilfe - auch Rangier-Warneinrichtung genannt - zu definieren, wurde vom Deutschen Institut für Normung e.V. DIN ein Normentwurf für die Anwendung an Nutzfahrzeugen erarbeitet. In dem Normentwurf DIN 75 031 vom Mai 1993 wurden insbesondere die Anforderungen an den zu überwa­ chenden Raumbereich hinter einem Fahrzeug festgelegt. Heute sind keine Ultraschallsen­ soren am Markt verfügbar, die die dort beschriebenen Anforderungen erfüllen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ultraschallsensor mit definierter asymmetrischer Strahlungscharakteristik und eine Einrichtung zur Prüfung der ordentlichen Funktion der Ultraschallsensoren zu schaffen, sowie sinnvolle Verwendungen der Ultraschallsensoren vorzusehen.

Dabei sollen die Sende- und die Empfangscharakteristik scharfe Konturen aufweisen. Ebenso ist es erwünscht, daß das von dem Ultraschallsensor im Falle der Raumüberwa­ chung bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei der Außenraumüberwachung, emittierte Schallfeld derart ausgebildet ist, daß der Erfassungsbereich auf seiner der Bodenfläche zu­ gekehrten Seite im wesentlichen parallel verläuft und genügend Bodenfreiheit ermöglicht. Gleichfalls sollte der Ultraschallwandler klein in seinen Abmessungen sein, um einen Ein­ bau in verschiedensten Örtlichkeiten zu ermöglichen, ohne daß wie herkömmlicherweise nennenswerte Umgestaltungen oder Anpassungen der Örtlichkeiten an den Ultraschallsen­ sor erfolgen müssen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Hauptanspruchs sowie der nebengeordneten Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands.

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor zur Abtastung eines Raumbereichs und/oder zur berührungslosen Abstandsmessung mit mindestens einem Ultraschallwandler zum Senden von Ultraschallimpulsen und/oder Empfangen des Echos der Ultraschallimpulse und einer Einrichtung zum Konzentrieren der Energie der Ultraschallimpulse auf den abzu­ tastenden Raumbereich bzw. der Energie des Echos der Ultraschallimpulse auf den bzw. die Ultraschallwandler, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrichtung zum Konzentrieren der Energie der Ultraschallimpulse einen Reflektor mit reflektierender Oberfläche aufweist, die aus paraboloiden Flächen zweiter Ordnung ausgebildet ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kraftfahrzeug einen oder mehrere der erfindungs­ gemäßen Ultraschallsensoren aufweist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auf die Verwendung der erfin­ dungsgemäßen Ultraschallsensoren als Überwachungsvorrichtung in und/oder außerhalb von Räumlichkeiten von Kraft- oder Nutzfahrzeugen, insbesondere von Flurförderfahr­ zeugen, und Gebäuden gerichtet.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der erfin­ dungsgemäßen Ultraschallsensoren als Trittbrettüberwachungsvorrichtung von Kraft- oder Nutzfahrzeugen, insbesondere Müllfahrzeugen, sowie als Überwachungsvorrichtung an Türen und Toren.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen aufgrund einer zeichnerischen Vereinfachung in schematischer, stark vergrößerter Weise ohne Anspruch auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe

Fig. 1 die perspektivische Darstellung des äußeren Segments des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors,

Fig. 2 die schematische Draufsicht des inneren Segments des erfindungsgemäßen Ultra­ schallsensors,

Fig. 3 die schematische Seitenansicht des inneren Segments des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors,

Fig. 4 die perspektivische Darstellung des inneren Segments des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors,

Fig. 5 die perspektivische Darstellung des Mittelstücks des erfindungsgemäßen Ultra­ schallsensors,

Fig. 6 die Draufsicht des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors mit zwei äußeren Seg­ menten, einem inneren Segment und einem Ultraschallwandler,

Fig. 7 die perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors mit zwei äußeren Segmenten, einem inneren Segment und einem Ultraschallwandler,

Fig. 8 die Draufsicht des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors mit zwei äußeren Seg­ menten, zwei inneren Segmenten, einem Mittelstück und zwei Ultraschallwandlern,

Fig. 9 die perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors mit zwei äußeren Segmenten, zwei inneren Segmenten, einem Mittelstück und zwei Ultra­ schallwandlern,

Fig. 10 den horizontalen Erfassungsbereich des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors, ausgemessen mit einem ca. 150 cm langen Rohr mit einem Durchmesser von 7 cm,

Fig. 11 den vertikalen Erfassungsbereich des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors, ausgemessen mit einem ca. 150 cm langen Rohr mit einem Durchmesser von 7 cm,

Fig. 12 die horizontalen Erfassungsbereiche von drei erfindungsgemäßen Ultraschall­ sensors, positioniert für die rückwärtige Absicherung für ein 250 cm breites Fahrzeug, ausgemessen mit einem ca. 150 cm langen Rohr mit einem Durchmesser von 7 cm sowie die Prüfpunkte nach DIN-Entwurf 75 031 vom Mai 1993,
FB Fahrzeugbreite 250 cm
BF Bezugsebene Fahrzeugheck
US erfindungsgemäßer Ultraschallsensor
EB erlaubter Bereich, in dem der Prüfkörper noch detektiert werden darf (siehe Normentwurf DIN 75 031 vom Mai 1993)

• - Rasterposition des senkrecht stehenden Prüfkörpers (ca. 150 cm langes Rohr mit einem Durchmesser von 7 cm) nach DIN-Entwurf 75 031 vom Mai 1993,

Fig. 13 Draufsicht, Seitenansicht und Ansicht von hinten von einem Transporter, aus­ gestattet mit vier erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren für die Absicherung des rück­ wärtigen Fahrzeugbereichs in zwei Ebenen nach DIN-Entwurf 75 031 vom Mai 1993
A: Kollisionsbereich 700 mm
B: Hauptwarnbereich 1800 mm
C: Bezugsebene Fahrzeugheck,

Fig. 14 Beispiele für die Anbringung der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren an ei­ nem Personenkraftwagen zur Absicherung nach vorn, zur Seite und/oder nach hinten,

Fig. 15 Beispiele für die Anbringung der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren an ei­ nem Personenkraftwagen zur Absicherung nach vorn, zur Seite und/oder nach hinten.

Die Einrichtung zum Konzentrieren der Energie der Ultraschallimpulse ist bezüglich des Konzentrierens der Energie der Ultraschallimpulse auf einen abzutastenden Raumbe­ reich bzw. der Energie des Echos der Ultraschallimpulse auf den bzw. die Ultraschallwand­ ler steuerbar. Durch Variation des Reflektors des Ultraschallsensors wird die Konzentrati­ on der Energie der abgestrahlten sowie gegebenenfalls der von einem Körper reflektierten Ultraschallimpulse und damit u. U. die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors verändert.

Die Einrichtung zum Konzentrieren der Energie der Ultraschallimpulse weist einen Re­ flektor auf, dessen reflektierende Oberfläche als paraboloide Fläche zweiter Ordnung aus­ gebildet ist. Dadurch wird die Energie der abgestrahlten sowie gegebenenfalls der von ei­ nem Körper reflektierten Ultraschallimpulse auf einen bestimmten Raumbereich konzen­ triert.

Um in Horizontalebene eine symmetrische Abtast-Charakteristik zu erzielen, ist der Reflektor spiegelsymmetrisch ausgebildet. Die Variation der Breite des Abtastbereichs wird auf wirkungsvolle Weise dadurch erzielt, daß der Reflektor mehrere zueinander be­ wegliche Segmente aufweist, deren Position zueinander veränderbar sind.

Der Hauptvorteil der Erfindung ist das bisher nicht für möglich gehaltene asymmetri­ sche Schallfeld im Verhältnis horizontale/vertikale Ebene (Fig. 10 und Fig. 11). Bringt man zwei oder drei der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren derart hinten an ein Kraftfahrzeug an, daß die horizontalen Erfassungsbereiche die gesamte Fahrzeugbreite vollständig und lückenlos ausleuchten (Fig. 12) und die schmalen vertikalen Erfassungsbe­ reiche nahezu parallel zur Bodenoberfläche verlaufen, werden Störreflexionen von einem rauhen Boden oder von einer niedrigen Bordsteinkante vermieden (Fig. 13). Diese für den Fachmann als unerwartet zu betrachtende Fähigkeit des erfindungsgemäßen Ultraschall­ sensors, i.e. die asymmetrisch gestaltete Ausbildung des Erfassungsbereichs, beseitigt das bisherige mühevolle Ausrichten der herkömmlichen Ultraschallsensoren ohne die Anzahl der für eine lückenlose Absicherung der Fahrzeugbreite zu erhöhen.

Die Gestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors ermöglicht darüber hinaus scharfe Konturen sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Ebene der Erfas­ sungsbereiche, so daß über die Bereiche des asymmetrischen Erfassungsbereichs hinaus Störreflexionen vermieden werden.

Werden dann auch noch statt eines einzelnen Ultraschallwandlers getrennte Ultra­ schallwandler zum Senden des Schallimpulses und zum Empfang der Echosignale einge­ setzt, kann

• a) vorteilhaft der typische Nahbereich von Ultraschallwandlern, die im Echo- Impulsbetrieb arbeiten, reduziert werden und
• b) erfindungsgemäß ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Ultra­ schallwandler verwendet werden.

Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zur Überwachung der Ultraschallwandler ergibt sich aus der Ausnutzung der breiten Erfassungsbereiche der Ultraschallsensoren in der ho­ rizontalen Ebene dergestalt, daß bei geeigneter Anordnung von wenigstens zwei erfin­ dungsgemäßen Ultraschallsensoren eine gegenseitige Überwachung erfolgen kann.

An ein inneres Segment 17 des Reflektors, dessen reflektierende Oberfläche 9 als para­ bolische Fläche ausgebildet ist, schließen sich jeweils seitlich äußere Reflektorsegmente 14a, 14b an (Fig. 6 und Fig. 7), deren reflektierende Oberflächen 2 als rotationsparaboloi­ de Flächen ausgebildet sind. Die äußeren Segmente 14a, 14b weisen vorteilhafterweise re­ flektierende Oberflächen 2 als Ausschnitte von 50 bis 120°, vorzugsweise 90°, im wesent­ lichen aus einem Rotationsparaboloid mit dem Brennpunkt 4 auf, das durch die Drehung der Parabel mit einem Drehwinkel α um ihre Rotationsachse 1 entsteht, wobei eine senk­ recht die Rotationsachse 1 im Brennpunkt 4 schneidende Gerade die Parabel im projizier­ ten Brennpunkt 3 berührt (Fig. 1 und Fig. 7).

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die reflektierende Oberfläche 9 des inneren Segments 17 der Teil der Fläche kann, die durch Drehung einer Parabel um die Achse 10 gebildet ist, die der Geraden entspricht, welche im Brennpunkt 11 der Parabel senkrecht auf der Symmetrieachse 15 der Parabel steht und die Parabel im projizierten Brennpunkt 31 schneidet (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4). Von Vorteil ist es, wenn die reflektierende Oberfläche 9 ab dem projizierten Brennpunkt 31 der vertikalen Projektion des Brennpunkts 11 be­ ginnt und sich in eine Richtung vom Scheitelpunkt weg erstreckt.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors kann die Drehung der Parabel um die Achse 10 mit dem Drehwinkel ϕ erfolgen (Fig. 3 und Fig. 4). Bei einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht der Drehwinkel ϕ einem Betrag 8 des Öffnungswinkels ϕ von 0 bis 180°, vorzugsweise von 0 bis 90°, bevorzugterweise von 25 bis 45°. Überaus bevorzugt ist der Drehwinkel ϕ, wenn er dem Betrag 8 des Öffnungswin­ kels ϕ 30, 35 oder 40° entspricht.

Von Vorteil ist es, wenn die äußeren Segmente 14a, 14b mit dem inneren Segment 17 derart angeordnet sind, daß die Brennpunkte 4, 11 zusammenfallen und die projizierten Brennpunkte 3, 31 zusammenfallen, wobei die reflektierenden Oberflächen 2, 9 der äuße­ ren Segmente 14a, 14b und des inneren Segments 17 eine im wesentlichen stetige Fläche bilden. Vorteilhaft ist das derartige Anbringen des Ultraschallwandlers 12 mit seiner akti­ ven Fläche 13 in dem Ultraschallsensor, daß der Mittelpunkt seiner aktiven Fläche 13 mit dem Brennpunkt 4, 11 zusammenfällt, wobei die Hauptstrahlrichtung des Ultraschallwand­ lers 12 auf den projizierten Brennpunkt 3, 31 gerichtet sein kann. Der Öffnungswinkel der Schallkeule des Ultraschallwandlers 12 beträgt 5 bis 120°, vorzugsweise 50 bis 80°, noch mehr bevorzugt 60°.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Ultraschallsensors kann das innere Segment 17 aufspreizbar ausgebildet sein, wobei die äußeren Segmente 14a, 14b um eine gemein­ same Achse 85, welche durch die Brennpunkte 4, 11 und die projizierten Brennpunkte 3, 31 verlaufen kann, mit einem Drehwinkel β schwenkbar sind. Dabei ist es möglich, wenn der Drehwinkel β dem Betrag 8 des Öffnungswinkels ϕ des inneren Segments 17 ent­ spricht. Dadurch kann der Erfassungsbereichs des Ultraschallsensors beliebig in horizonta­ ler Ebene je nach Erfordernis verändert werden (Fig. 7).

In Fig. 7 stehen die Bezugszeichen 80 für die Rückseite, 82 für die Oberseite und 81 für die Unterseite des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors.

In einer noch vorteilhafteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors kann der Reflektor 90 zwei äußere Segmente 14a, 14b, zwei innere Segmente 17 und ein Mittelstück 18 aufweisen (Fig. 8 und Fig. 9), wobei das Mittelstück 18 eine reflektierende Oberfläche 7 aufweist, die als Teil einer parabolischen Fläche ausgebildet ist, welche durch lineare horizontale Verschiebung einer vertikal ausgerichteten Parabel, deren Symmetrie­ achse 16 sich horizontal erstreckt, gebildet ist (Fig. 5). Die Gerade 5 verbindet den Brenn­ punkt 71 der ursprünglichen - also nicht verschobenen - Parabel mit dem Brennpunkt 71 der horizontal verschobenen Parabel. Die Gerade 6 verbindet den projizierten Brennpunkt 32 der ursprünglichen - also nicht verschobenen - Parabel mit dem projizierten Brennpunkt 32 der horizontal verschobenen Parabel.

Eine Gerade 70, welche senkrecht auf der Symmetrieachse 16 auf dem Brennpunkt 71 der Parabel steht, schneidet die Parabel in dem projizierten Brennpunkt 32. Es ist möglich, wenn das Mittelstück 18 mit einem der inneren Segmente 17 und einem der äußeren Seg­ mente 14a derart angeordnet ist, daß die Brennpunkte 4, 11, 71 zusammenfallen und die projizierten Brennpunkte 3, 31, 32 zusammenfallen, wobei die reflektierende Oberfläche 2 des äußeren Segments 14a, die reflektierende Oberfläche 9 des inneren Segments 17 und die reflektierende Oberfläche 7 des Mittelstücks 18 eine im wesentlichen stetige Fläche bilden.

Darüber hinaus kann das Mittelstück 18 mit dem anderen der inneren Segmente 17 und dem äußeren Segmente 14b derart angeordnet sein, daß die Brennpunkte (4, 11, 71) zu­ sammenfallen und die projizierten Brennpunkte (3, 31, 32) zusammenfallen, wobei die re­ flektierende Oberfläche 2 des äußeren Segments 14b, die reflektierende Oberfläche 9 des inneren Segments 17 und die reflektierenden Oberfläche 7 des Mittelstücks 18 eine im we­ sentlichen stetige Fläche bilden.

Vorteilhaft ist es, wenn zwei Ultraschallwandler 12 in einem Ultraschallsensor ange­ ordnet werden, wobei ein erster Ultraschallwandler 12 die Ultraschallimpulse sendet und ein zweiter Ultraschallwandler 12 das Echo der Ultraschallimpulse empfängt. Die funktio­ nale Spezialisierung der Ultraschallwandler 12 erhöht den akustischen Wirkungsgrad des Ultraschallsensors, da die Ultraschallwandler für die entsprechenden Aufgaben "Senden" und "Empfangen" optimiert sein können, und die typische Totzone von Ultraschallsenso­ ren verringert werden kann.

Da z. B. Kraftfahrzeuge unterschiedliche Breiten aufweisen, müssen die Erfassungsbe­ reiche der Ultraschallsensoren diesen Abmessungen angepaßt werden. Diese Vorgabe kann nunmehr bereits mit zwei Ultraschallsensoren unter entsprechender Einstellung der beiden äußeren Segmente 14a und 14b berücksichtigt werden, ohne daß - wie herkömmli­ cherweise - ein spezieller Ultraschallsensor gefertigt werden muß.

Zudem ist es vorteilhaft, daß dabei die Ultraschallwandler 12 mit ihrer aktiven Fläche 13 derart angeordnet sind, daß der Mittelpunkt ihrer aktiven Flächen 13 mit den Brenn­ punkten 4, 11, 71 zusammenfällt, wobei die Hauptstrahlrichtung der Ultraschallwandler 12 auf die projizierten Brennpunkte 3, 31, 32 gerichtet sein kann. Aufgrund dieser Anord­ nung des bzw. der Ultraschallwandler 12 ist eine keulenförmige Ausbildung des Schallfel­ des auf seiner der Oberseite 82 zugewandten Seite ausgeschlossen, so daß sich eine Strahlungscharakteristik ergibt, welche eine sehr starke Bündelung der Schallkeule auf­ weist, die sonach im wesentlichen asymmetrisch ausgebildet ist. Vorteilhaft ist es, wenn die Hauptstrahlrichtung der Ultraschallwandler 12 auf die projizierten Brennpunkte 3, 31, 32 gerichtet ist, wobei vorzugsweise der Öffnungswinkel der Schallkeule der Ultraschall­ wandler 12 5 bis 120°, vorzugsweise 50 bis 80°, noch mehr bevorzugt 60°, beträgt.

Der erfindungsgemäße Ultraschallsensors kann z. B. an einem Kraftfahrzeug derart ge­ koppelt werden, daß entweder die Unterseite 81, also die Seite, welche dem oder den Ul­ traschallwandlern 12 gegenüberliegt, oder mit der Oberseite 82, also die Seite, auf der sich der oder die Ultraschallwandler 12 befinden, der Bodenfläche zugewandt sein. Im Falle der Anordnung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors mit der zur Bodenfläche zugewand­ ten Oberseite 82 verläuft die untere, der Bodenfläche zugewandte Seite der Schallkeule im wesentlichen parallel zur Bodenfläche.

Möglich ist auch, daß die inneren Segmente 17 aufspreizbar ausgebildet sind, wobei die äußeren Segmente 14a, 14b um eine Achse 86, welche jeweils durch die Brennpunkte 4, 11, 71 und die projizierten Brennpunkte 3, 31, 32 verläuft, mit einem Drehwinkel χ schwenkbar sind (Fig. 9). Der Drehwinkel χ kann dem Betrag 8 des Öffnungswinkels ϕ des betreffenden inneren Segments 17 entsprechen.

Vorzugsweise liegt der Frequenzbereich der Ultraschallimpulse des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors zwischen 20 bis 200 kHz, vorzugsweise 30 bis 50 kHz, bevorzugter­ weise bei 33 und 40 kHz.

Durch die Möglichkeit, den Erfassungsbereich des Ultraschallsensors beliebig in hori­ zontaler Ebene je nach Erfordernis variieren zu können, ohne Veränderung des Aufbaus oder der Einrichtungen als solche, wird ein großes Einsatzfeld unterschiedlichster Natur dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor eröffnet.

Aufgrund des Umstands, daß es nicht mehr erforderlich ist, daß verschiedene Ultra­ schallsensoren für verschiedene Zwecke unterschiedliche Bauausführungen, Anordnungen von Ultraschallwandlern etc. aufweisen müssen, sondern ein Ultraschallsensor genügt, um alle Anforderungen der verschiedensten Überwachungsbereiche zu erfüllen, e.g. Variation des Erfassungsbereichs, Genauigkeit und Konturenschärfe der Sende- und Empfangskeu­ len, kleine Abmessungen in der Baugröße etc. wird ein ubiquitärer Einsatz auf vielen in­ dustriellen und privaten Gebieten eröffnet; ganz abgesehen davon, daß die Herstellungs­ kosten stark verringert werden können, weil sonach ein Ultraschallsensor genügt, um die Bedürfnisse aller betreffenden Bereiche in Hinsicht auf kostengünstige Überwachungs­ möglichkeiten zu erfüllen.

Folglich kann eine Verwendung der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren als Tritt­ brettüberwachungsvorrichtung von Kraft- oder Nutzfahrzeugen, insbesondere Müllfahr­ zeugen, als Überwachungsvorrichtung in oder außerhalb von Räumlichkeiten erfolgen, wobei unter Räumlichkeiten z. B. Gebäude und Fahrgasträume von Kraftfahrzeugen zu verstehen ist.

Sämtliche Segmente des Reflektors sind zu einem Körper mit zusammenhängender in­ nerer Kontur zusammengefügt, dessen stetig nach innen geneigte, innere Oberfläche die aktive Fläche des Reflektors bildet. Die inneren Segmente 17 sind aufspreizbar ausgebil­ det, und die Position der äußeren Segmente 14a, 14b ist bezüglich der Position der inneren Segmente 17 in Abhängigkeit der Aufspreizung veränderbar. Beim Aufschwenken oder Zuschwenken der äußeren Segmente 14a, 14b um den Drehwinkel β bzw. χ bleibt somit die zusammenhängende innere Kontur der nach innen geneigten, inneren Oberfläche des Reflektors im wesentlichen erhalten.

Selbstverständlich kann der Ultraschallsensor auch mit zueinander fest angeordneten Segmenten aufgebaut werden, wenn der Anbringungsort und der abzutastende Raumbe­ reich von vornherein bekannt ist. Dies läßt dann eine sehr kostengünstige Ausführung des Ultraschallsensors zu.

Werden im erfindungsgemäßen Ultraschallsensor getrennte Ultraschallwandler zum Senden und zum Empfang der Echosignale eingesetzt, hat dies den Vorteil, daß bereits während des Sendens des Schallimpulses die ersten Echosignale eingelesen und ausgewer­ tet werden können. Hierdurch wird die bei herkömmlichen Ultraschallsensoren vorhandene Totzone im Nahbereich drastisch reduziert. Dies ist besonders wichtig bei Ultraschallsen­ soren, die als Parkhilfe an Kraftwagen eingesetzt werden, weil nur so auch Gegenstände erkannt werden können, die sich sehr nah vor dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor befinden.

In einer überaus vorteilhaften Ausgestaltung kann der erfindungsgemäße Ultraschall­ sensor an eine Steuereinrichtung zur Steuerung, Kontrolle der Ultraschallwandler 12 so­ wie des Empfangs und Verstärkung der Echosignale, Auswerteeinrichtung zur Auswer­ tung der umgewandelten Impulse der Ultraschallwandler 12, Anzeigeeinrichtung zur Dar­ stellung der ermittelten Werte und/oder Übertragungseinrichtung angeschlossen sein. Als Anzeigeeinrichtung kann eine akustische und/oder optische verwendet werden. Im Falle der Verwendung von mehreren Ultraschallsensoren können diese an eine Nachschaltein­ richtung oder zentrale Steuereinrichtung gekoppelt sein, um eine gegenseitige Beeinflus­ sung der Ultraschallwandler bzw. -sensoren zu vermeiden. Die Steuereinrichtung syn­ chronisiert hierbei alle angeschlossenen Ultraschallwandler bzw. -sensoren und bereiten die Signale auf.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß es überaus vorteilhaft ist, die sehr schwachen Echosi­ gnale zunächst direkt am Ultraschallwandler elektronisch aufzuarbeiten und die verstärk­ ten Echosignale an das zentrale Steuergerät weiterzuleiten. Auch ist es sinnvoll, den Sendeimpuls in der Nähe des Ultraschallwandlers zu erzeugen und daß somit das zentrale Steuergerät lediglich einen Triggerimpuls an die angeschlossenen Ultraschallsensoren sen­ det. Vorteilhafterweise ist also in dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor bereits eine elektronische Schaltung eingebaut, die aus einem externen Triggersignal den Sendeimpuls generiert und die die schwachen Echosignale dergestalt aufbereitet, daß diese problemlos über größere Leitungslängen zu einem zentralen Steuergerät weitergeleitet werden.

Der Normentwurf DIN 75 031 vom Mai 1993 schreibt u. a. vor, daß Rangier- Warneinrichtungen die Ultraschallsensoren fortlaufend überwachen und den Ausfall eines Ultraschallsensors sofort dem Fahrer optisch und akustisch anzeigen müssen. Im Zuge der verschärften Produkthaftung durch den Hersteller ist eine Überwachung der Ultraschall­ sensoren auch an einer Parkhilfe für Personenkraftwagen wünschenswert.

Bei dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor mit getrennten Ultraschallwandlern zum Senden des Sendeimpulses und zum Empfangen der Echosignale lassen sich die Ultra­ schallwandler vorteilhaft durch folgendes Verfahren von dem zentralen Steuergerät aus überwachen:
Es ist bekannt, daß bei der Echolaufzeitmessung der elektronische Verstärker für die Echosignale mit zunehmender Entfernung zwischen Ultraschallsensor und Reflektoren - respektive mit zunehmender Echolaufzeit - seinen Verstärkungsfaktor erhöhen muß. Des­ halb werden für derartige Aufgabenstellungen nach dem Stand der Technik laufzeitabhän­ gig gesteuerte Verstärker eingesetzt. Vorzugsweise sollte der Ultraschallsensor also dann überprüft werden, wenn der Echoverstärker seine maximale Empfindlichkeit erreicht hat.

Strahlt nun der Sendewandler bei maximaler Empfindlichkeit des Echoverstärkers einen kurzen Ultraschallimpuls ab, kann dieser Sendeimpuls über die erfindungsgemäße Reflek­ torfläche (90) direkt in den Empfangswandler eingestrahlt und empfangen werden. Das Steuergerät kann also für jeden Ultraschallwandler einzeln prüfen, ob bei maximaler Em­ pfindlichkeit der Echoverstärker dieser Prüfimpuls von den Empfangswandlern empfangen wurde.

Liefert ein Echoverstärker kein Signal nach Absetzen des Prüfimpulses, ist entweder ein Fehler im Sendepfad aufgetreten (der Sendewandler hat z. B. gar keinen Schallimpuls ab­ gestrahlt) oder aber der Empfangspfad ist ausgefallen (der Ultraschallsensor ist nicht mehr in der Lage, Echosignale auszuwerten).

Es bleibt noch anzumerken, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein Ka­ belbruch oder ein Kurzschluß in den Zuleitungen zu den Ultraschallsensoren aufgedeckt werden kann.

Vorteilhaft ist, daß das erfindungsgemäße Prüfverfahren in die laufenden Ultraschall­ messungen eingebunden werden kann. Somit ist sichergestellt, daß mit jeder Ultraschall­ messung die Ultraschallsensoren überprüft werden.

Ein noch vorteilhafteres Verfahren zur Überprüfung der Ultraschallsensoren ergibt sich aus Anspruch 52 bei Verwendung von wenigstens zwei der erfindungsgemäßen Ultra­ schallsensoren. Dieses Verfahren ist im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Verfahren auch bei Ultraschallsensoren anwendbar, die nur mit einem Ultraschallwandler arbeiten. Dieses Verfahren läßt sich besonders bei der Anwendung der Ultraschallsensoren als Parkhilfe oder Rangier-Warneinrichtung für Kraftfahrzeuge einsetzen.

Wegen des großen Öffnungswinkels in der horizontalen Ebene des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors kann nämlich schon mit zwei Ultraschallsensoren der rückwärtige Be­ reich eines Fahrzeuges vollständig abgetastet werden. Hierzu werden z. B. hinten zwei der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren jeweils links und rechts außen an dem Fahrzeug angebracht. Die beiden Ultraschallsensoren werden vorzugsweise in der Draufsicht auf den horizontalen Erfassungsbereichs (Fig. 13) soweit zueinander ausgerichtet, also nach innen geneigt, bis die äußeren Bereiche der Erfassungsbereiche etwa parallel mit der seitlichen Fahrzeugaußenkante verlaufen (Fig. 13).

Ist nun der horizontale Öffnungswinkel der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren ausreichend groß gewählt, strahlen sich die Ultraschallsensoren jetzt gegenseitig an. Das Steuergerät steuert die beiden Ultraschallsensoren nun abwechselnd an: Wenn dann der linke Ultraschallsensor seinen Sendeimpuls abgestrahlt hat, empfängt der rechte Ultra­ schallsensor diesen Schallimpuls im Direktstrahl. Das Steuergerät kann wegen der Schallaufzeit zwischen dem Senden des Impulses und dem Empfang des direkt einge­ strahlten Impulses im rechten Ultraschallsensor sogar überprüfen, ob die Sensoren im kor­ rekten Abstand zueinander am Fahrzeug angebracht sind. Wird der direkt eingestrahlte Schallimpuls nicht empfangen, hat entweder der linke Ultraschallsensor gar keinen Impuls abgestrahlt, oder der rechte Ultraschallsensor kann keinen Schallimpuls empfangen, oder aber es befindet sich ein größerer Gegenstand zwischen den beiden Ultraschallsensoren.

Die Prüfling wird selbstverständlich auch in entgegengesetzter Richtung durch das Steuergerät durchgeführt. Dann strahlt der rechte Ultraschallsensor seinen Schallimpuls ab und der linke Ultraschallsensor wird auf Empfang des direkt eingestrahlten Impulses hin überprüft.

Auch dieses Prüfverfahren deckt einen Kurzschluß und einen Kabelbruch in der Verka­ belung zwischen Steuergerät und angeschlossenen Ultraschallsensoren auf.

Dieses Prüfverfahren kann selbstverständlich auch auf drei und mehr Ultraschallsenso­ ren erweitert werden. Wichtig ist, daß sich die gegenseitig zu testenden Ultraschallsenso­ ren im Direktstrahl "sehen".

Desweiteren läßt sich der erfindungsgemäße Ultraschallsensor zur Abtastung bzw. Er­ fassung der Raumbereiche um ein Fahrzeug herum an der Heckseite, Frontseite, Fahrersei­ te und/oder Beifahrerseite anbringen, wobei sich ein oder mehrere Ultraschallsensoren in mindestens einer Stoßstange befinden und die sichtbare Oberfläche der Ultraschallsensoren mit der sichtbaren Oberfläche der Stoßstange eine im wesentlichen stetige Fläche bilden. Überdies ist der Ultraschallsensor in mindestens einer Heckleuchte, Frontleuchte, in einem Reflektor der Heckleuchte und/oder Frontleuchte, in und/oder an mindestens einem Vertreter der Kotflügel, Fahrertür, Beifahrertür und Seitenteil z. B. Schweller umfassenden Gruppe anbringbar (Fig. 13, Fig. 14 und Fig. 15).

Da bereits mit zwei der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren ein Fahrzeug über die gesamte Fahrzeugbreite lückenlos abgesichert werden kann, können die erfindungsgemä­ ßen Ultraschallsensoren ähnlich wie herkömmliche Beleuchtungseinrichtungen auch in das Fahrzeugdesign integriert werden. Es ist sogar denkbar, die erfindungsgemäßen Ultra­ schallsensoren z. B. zusammen mit den Rückleuchten oder in die Rückleuchten in ein Kraftfahrzeug zu integrieren.

Bei einem Kraftfahrzeug kann der erfindungsgemäße Ultraschallsensor derart angeord­ net sein, daß der Ultraschallsensor mit seiner Rückseite 80 um eine Achse, welche vor­ zugsweise im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des mit dem Ultraschallwandlers zu versehenen Teils des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, drehbar gelagert ist, wobei auch die Unterseite 81 des Ultraschallsensors senkrecht oder waagrecht zur Bodenfläche ausgerich­ tet ist.

Ausführungsbeispiele

Gemäß Fig. 13 sind an einem Nutzfahrzeug sowohl unterhalb der Stoßstange als auch in Fahrzeughöhe rechts und links Ultraschallwandler derart angebracht, daß ihre Obersei­ ten 82 zu der Bodenfläche bzw. zu der zur Bodenfläche abgewandten Seite ausgerichtet sind. Die untere, der Bodenfläche zugewandten Seite des Erfassungsbereichs der unter­ halb der Stoßstange befindlichen Ultraschallsensoren verläuft nahezu parallel zur Boden­ fläche. Das bedeutet, das niedrige Bordsteinkanten oder auf der Bodenfläche liegende Ge­ genstände niedriger Höhe nicht den Ultraschallsendeimpuls reflektieren. Zudem zeichnen sich die Sende- und Empfangskeulen durch scharfe Kontur aus. Überdies ist festzustellen, daß die zwei erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren bereits ausreichend sind, um den ge­ samten hinteren Überwachungsbereich des Fahrzeugs abzudecken. Im Gegensatz zu her­ kömmlichen Ultraschallsensoren erübrigt sich somit der Einbau von vier bis sechs her­ kömmlichen Ultraschallsensoren über die gesamte Breite des Fahrzeugs entlang der Stoß­ stange.

Die in Fahrzeughöhe angebrachten erfindungsgemäßen Ultraschallsensoren ermöglichen durch ihren asymmetrischen Erfassungsbereich, daß in geringer Entfernung oberhalb vom Fahrzeugdach sich befindliche Gegenstände nicht die Sendeimpulse reflektieren und so­ nach nicht dem Benutzer den falschen Eindruck vermitteln, in Fahrzeughöhe befänden sich störende Gegenstände. Diese als Oberkantenschutz vorgesehenen Ultraschallsensoren sind selbstverständlich optional. Sie sollen hier verdeutlichen, daß ggf. in einer zweiten Ebene weitere Ultraschallsensoren angeordnet werden, um ein gewünschtes Ergebnis zu erzielen.

Claims (52)

1. Ultraschallsensor zur Abtastung eines Raumbereichs und/oder zur berührungslosen Abstandsmessung mit mindestens einem Ultraschallwandler (12) zum Senden von Ultraschallimpulsen und/oder Empfangen des Echos der Ultraschallimpulse und ei­ ner Einrichtung zum Konzentrieren der Energie der Ultraschallimpulse auf den abzu­ tastenden Raumbereich bzw. der Energie des Echos der Ultraschallimpulse auf den bzw. die Ultraschallwandler (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Konzentrieren der Energie der Ultraschallimpulse einen Reflektor (90) mit re­ flektierender Oberfläche aufweist, die aus paraboloiden Flächen zweiter Ordnung ausgebildet ist.

2. Ultraschallsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (90) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.

3. Ultraschallsensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reflektor (90) Segmente aufweist, welche starr miteinander verbunden oder zueinander beweglich sind.

4. Ultraschallsensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reflektor (90) zwei äußere Segmente (14a, 14b) aufweist, deren reflektierende Oberflächen (2) Ausschnitte von 50 bis 120°, vorzugsweise 90°, im wesentlichen aus einem Rotationsparaboloid mit dem Brennpunkt (4) sind, das durch die Drehung der Parabel mit einem Drehwinkel α um ihre Rotationsachse (1) entsteht, wobei eine senkrecht die Rotationsachse (1) im Brennpunkt (4) schnei­ dende Gerade die Parabel im projizierten Brennpunkt (3) berührt.

5. Ultraschallsensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reflektor (90) ein inneres Segment (17) aufweist, dessen re­ flektierende Oberfläche (9) als parabolische Fläche ausgebildet ist.

6. Ultraschallsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche (9) der Teil der Fläche ist, die durch Drehung einer Parabel um die Ach­ se (10) gebildet ist, die der Geraden entspricht, welche im Brennpunkt (11) der Pa­ rabel senkrecht auf der Symmetrieachse (15) der Parabel steht und die Parabel im projizierten Brennpunkt (31) schneidet.

7. Ultraschallsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche (9) ab dem projizierten Brennpunkt (31) der vertikalen Projektion des Brennpunkts (11) beginnt und sich in eine Richtung vom Scheitelpunkt weg er­ streckt.

8. Ultraschallsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung der Pa­ rabel um die Achse (10) mit dem Drehwinkel ϕ erfolgt.

9. Ultraschallsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel ϕ einem Betrag (8) des Öffnungswinkels ϕ von 0 bis 180°, vorzugsweise 0 bis 90°, entspricht.

10. Ultraschallsensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel ϕ dem Betrag (8) des Öffnungswinkels von 25 bis 45° entspricht.

11. Ultraschallsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel ϕ dem Betrag (8) des Öffnungswinkels ϕ 30, 35 oder 40° entspricht.

12. Ultraschallsensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die äußeren Segmente (14a, 14b) mit dem inneren Segment (17) derart angeordnet sind, daß die Brennpunkte (4, 11) zusammenfallen und die proji­ zierten Brennpunkte (3, 31) zusammenfallen, wobei die reflektierenden Oberflächen (2, 9) der äußeren Segmente (14a, 14b) und des inneren Segments (17) eine im we­ sentlichen stetige Fläche bilden.

13. Ultraschallsensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (12) mit seiner aktiven Fläche (13) derart angeordnet ist, daß der Mittelpunkt seiner aktiven Fläche (13) mit dem Brennpunkt (4 bzw. 11) zusammenfällt.

14. Ultraschallsensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrahl­ richtung des Ultraschallwandlers (12) auf den projizierten Brennpunkt (3, 31) ge­ richtet ist.

15. Ultraschallsensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungs­ winkel der Schallkeule des Ultraschallwandlers (12) 5 bis 120°, vorzugsweise 50 bis 80°, beträgt.

16. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Segment (17) aufspreizbar ausgebildet ist.

17. Ultraschallsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Seg­ mente (14a, 14b) um eine gemeinsame Achse (85), welche durch die Brennpunkte (4, 11) und die projizierten Brennpunkte (3, 31) verläuft, mit einem Drehwinkel β schwenkbar sind.

18. Ultraschallsensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel β dem Betrag (8) des Öffnungswinkels ϕ des inneren Segments (17) entspricht.

19. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (90) zwei äußere Segmente (14a, 14b), zwei innere Segmente (17) und ein Mittelstück (18) aufweist.

20. Ultraschallsensor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelstück (18) eine reflektierende Oberfläche (7) aufweist, die als Teil einer parabolischen Flä­ che ausgebildet ist, welche durch lineare horizontale Verschiebung einer vertikal ausgerichteten Parabel, deren Symmetrieachse (16) sich horizontal erstreckt, gebil­ det ist.

21. Ultraschallsensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gerade (70), welche senkrecht auf der Symmetrieachse (16) auf dem Brennpunkt (71) der Parabel steht, die Parabel in dem projizierten Brennpunkt (32) schneidet.

22. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelstück (18) mit einem der inneren Segmente (17) und einem der äußeren Segmente (14a) derart angeordnet ist, daß die Brennpunkte (4, 11, 71) zusammen­ fallen und die projizierten Brennpunkte (3, 31, 32) zusammenfallen, wobei die re­ flektierenden Oberflächen (2, 9, 7) des äußeren (14a) und des inneren (17) Segments und des Mittelstücks (18) eine im wesentlichen stetige Fläche bilden.

23. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelstück (18) mit dem anderen der inneren Segmente (17) und dem ande­ ren der äußeren Segmente (14b) derart angeordnet ist, daß die Brennpunkte (4, 11, 71) zusammenfallen und die projizierten Brennpunkte (3, 31, 32) zusammenfallen, wobei die reflektierenden Oberflächen (2, 9, 7) des äußeren (14b) und des inneren (17) Segments und des Mittelstücks (18) eine im wesentlichen stetige Fläche bilden.

24. Ultraschallsensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwandler (12) mit ihrer aktiven Fläche derart angeordnet sind, daß der Mittelpunkt ihrer aktiven Flächen (13) mit den Brennpunkten (4, 11, 71) zusammenfallen.

25. Ultraschallsensor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrahl­ richtung der Ultraschallwandler (12) auf die projizierten Brennpunkte (3, 31, 32) gerichtet ist, wobei vorzugsweise der Öffnungswinkel der Schallkeule der Ultra­ schallwandler (12) 5 bis 120°, vorzugsweise 50 bis 80°, beträgt.

26. Ultraschallsensor nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Segmente (17) aufspreizbar ausgebildet sind.

27. Ultraschallsensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Seg­ mente (14a, 14b) um eine Achse (86), welche durch die Brennpunkte (4, 11, 71) und die projizierten Brennpunkte (3, 31, 32) verläuft, mit einem Drehwinkel χ schwenk­ bar sind.

28. Ultraschallsensor nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel χ dem Betrag (8) des Öffnungswinkels ϕ des betreffenden inneren Segments (17) ent­ spricht.

29. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwandler (12) an eine oder mehrere Steuereinrichtungen zur Steue­ rung, Kontrolle der Ultraschallwandler (12) und des Empfangs und Verstärkung der Echosignale, Auswerteeinrichtungen zur Auswertung der umgewandelten Impulse der Ultraschallwandler (12), Anzeigeeinrichtungen zum Anzeigen der ermittelten Werte und/oder Übertragungseinrichtungen angeschlossen sind.

30. Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich der Ultraschallimpulse zwischen 20 bis 200 kHz, vorzugsweise 30 bis 50 kHz, bevorzugterweise bei 33 kHz oder bei 40 kHz, liegt.

31. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug einen oder mehrere der Ultraschallsensoren nach einem der Ansprüche 1 bis 30 aufweist.

32. Kraftfahrzeug nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallsenso­ ren an der Heckseite, Frontseite, Fahrerseite und/oder Beifahrerseite angebracht sind.

33. Kraftfahrzeug nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ul­ traschallsensor in mindestens einer Stoßstange angebracht ist.

34. Kraftfahrzeug nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die sichtbare Ober­ fläche der Ultraschallsensoren mit der sichtbaren Oberfläche der Stoßstange eine im wesentlichen stetige Fläche bilden.

35. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor in mindestens einer Heckleuchte und/oder Frontleuchte ange­ ordnet ist.

36. Kraftfahrzeug, nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsen­ sor in einem Reflektor der Heckleuchte und/oder Frontleuchte angebracht ist.

37. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor in und/oder an mindestens einem Vertreter der Kotflügel, Fahrertür, Beifahrertür und Seitenteil umfassenden Gruppe angebracht ist.

38. Kraftfahrzeug nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenteil ein Schweller ist.

39. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor derart angeordnet ist, daß der Ultraschallsensor mit seiner Rückseite (80) um eine Achse drehbar gelagert ist.

40. Kraftfahrzeug nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite 81 des Ultraschallsensors senkrecht oder waagrecht zur Bodenfläche ausgerichtet ist.

41. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 32 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Ultraschallsensoren mit einem oder mehreren Ultraschallwandlern in Kraft- oder Nutzfahrzeugen derart zueinander ausgerichtet sind, daß der Ultraschallimpuls des einen Ultraschallsensors ohne Reflexion im Direktstrahl von dem anderen Ultraschallsensor zu empfangen ist.

42. Verwendung der Ultraschallsensoren nach einem der Ansprüche 1 bis 30 als Überwa­ chungsvorrichtung in und/oder außerhalb von Räumlichkeiten von Kraft- oder Nutz­ fahrzeugen, vorzugsweise Flurförderfahrzeugen, und Gebäuden.

43. Verwendung der Ultraschallsensoren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumlichkeiten Fahrgasträume von Kraft- oder Nutzfahrzeugen sind.

44. Verwendung der Ultraschallsensoren nach Anspruch 42 oder 43 als Trittbrettüberwa­ chungsvorrichtung von Kraft- oder Nutzfahrzeugen, insbesondere Müllfahrzeugen.

45. Verwendung der Ultraschallsensoren nach Anspruch 42 oder 43 als Überwachungs­ vorrichtung an Türen und Toren.

46. Verwendung von Ultraschallsensoren nach einem der Ansprüche 1 bis 30 zur Anord­ nung jeweils an der linken und/oder der rechten Seite von Vorderseite und/oder Heckseite eines Fahrzeugs zum Abtasten des hinter, vor und/oder seitlich von dem Fahrzeug befindlichen Bereichs über die vollständige Fahrzeugbreite.

47. Verwendung der Ultraschallsensoren nach Anspruch 46 zur Anordnung in einer Frontleuchte und/oder Blinkleuchte des Fahrzeugs.

48. Verwendung der Ultraschallsensoren nach Anspruch 46 oder 47 zur Anordnung in ei­ ner Rückleuchte eines Fahrzeugs.

49. Verwendung der Ultraschallsensoren nach einem der Ansprüche 46 bis 48 zur Anord­ nung in, auf und/oder unterhalb einer Stoßstange des Fahrzeugs.

50. Verwendung der Ultraschallsensoren nach einem der Ansprüche 46 bis 49 zur Anord­ nung in einem Schweller eines Fahrzeugs.

51. Verfahren zur Sensorüberwachung unter Verwendung von zwei Ultraschallwandlern in einem Ultraschallsensor nach einem der Ansprüche 19 bis 30, mit den Schritten
Abstrahlen eines Schallimpulses als Prüfimpuls durch den ersten Ultraschallwandler (12) zu dem Zeitpunkt, wenn der Verstärker für die Echosignale des zweiten Ultraschall­ wandlers (12) seine Maximalverstärkung erreicht hat und
Prüfen durch die Auswerteeinrichtung, ob der zweite Ultraschallwandler (12) den von der Schallumlenkfläche des Ultraschallwandlers (12) reflektierten Schallimpuls empfangen hat.

52. Verfahren zur Sensorüberwachung unter Verwendung von mindestens zwei Ultra­ schallsensoren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens zwei Ultraschallsensoren mit einem oder mehreren Ultraschallwandlern (12) in Kraft- oder Nutzfahrzeugen derart zueinander ausgerichtet werden, daß der Ultraschal­ limpuls des einen Ultraschallsensors ohne Reflexion im Direktstrahl von dem anderen Ultraschallsensor empfangen wird, ein Schallimpuls als Prüfimpuls durch einen Ultra­ schallwandler (12) des einen Ultraschallsensors abgestrahlt wird und durch eine Aus­ werteeinrichtung geprüft wird, ob ein Ultraschallwandler (12) des anderen Ultraschall­ sensors den Schallimpuls nach der Schallaufzeit empfangen hat und umgekehrt.