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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Drehwinkelmeßvorrichtung
für eine
Drehwelle einer Fahrzeugschwenktüre,
wobei die Drehwelle mittels eines im Bereich eines ersten Drehwellenendes über einen Kurbelarm
angreifenden Stellzylinders zwischen zwei Drehendstellungen verstellbar
ist und in den Drehendstellungen jeweils gegen einen Anschlag gehalten
wird, umfassend ein an dem ersten Drehwellenende angeordnetes Drehpotentiometer,
dessen Dreheingangswelle mit dem Drehwellenende drehgekoppelt ist
und dessen Gehäuse über einen
mit der Fahrzeugkarosserie verbunden Fixpunkt drehgesichert ist.
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Derartige Drehwinkelmeßvorrichtungen
werden in großem
Umfang bei Fahrzeugschwenktüren von
Omnibussen eingesetzt. Die Drehsäule
wird über einen
vorzugsweise pneumatischen Verstellzylinder und einen an der Drehsäule angeordneten
Kurbelarm zwischen der Schließstellung
und der Offenstellung, die jeweils durch einen Anschlag definiert
sind, verstellt und in diesen Endstellungen gehalten. Das mit der
Drehsäule
drehgekoppelte Drehpotentiometer mißt die Drehstellungen, insbesondere
die Drehendstellungen der Drehsäule
und liefert entsprechende Anzeigesignale an das Instrumentenbrett des
Fahrers. Um die Schwenktüre
gegen eine Behinderung der Öffnungs-
und Schließbewegung
einerseits sowie gegen ein willkürliches Öffnen und
Schließen
beispielsweise durch Fahrgäste
zu sichern, müssen
verhältnismäßig starke
Verstellzylinder verwendet werden, die die erforderlichen Verstellkräfte und insbesondere
die Haltekräfte
in den Endstellungen der Schwenktüre aufbringen können. Dadurch
werden die Lager der Drehsäule
stark belastet.
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Um reproduzierbare Potentiometerwerte
vor allem in den Drehendstellungen zu erhalten, müssen die
Lager der Drehwelle verhältnismäßig aufwendig gestaltet
werden, um eine Auslenkung des Drehwellenendes sowie des damit verbundenen
Drehpotentiometers zu verhindern. Ein Verschleiß der Lager der Drehwelle führt zu veränderten
Potentiometerwerten und damit zu einer ungenauen Anzeige der Drehendstellungen
der Drehwelle. Aus dem gleichen Grund muß der Fixpunkt für die Drehsicherung
des Drehpotentiometergehäuses
maßgenau
und im wesent lichen spielfrei ausgebildet sein. Diese Vorgaben bedingen
einen hohen konstruktiven und herstellungstechnischen Aufwand für die Lagerung
der Drehwelle einerseits und die Justierung des Drehpotentiometers
andererseits.
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Aus der
FR 2 507 237 A ist eine Schwenkschiebetür für Fahrzeuge
bekannt, bei der die Positionserkennung durch im Bereich der Drehwellen
angeordnete Potentiometer erfolgt.
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Aus der
DE 29 06 432 C2 ist eine
Vorrichtung zur Halterung eines Drehwinkelaufnehmers bekannt, die
aus einem mit Gelenkstücken
versehenen Parallelogramm-Gestänge
besteht und Verlagerungen des Drehwinkelaufnehmers in allen Belastungsrichtungen
ausgleicht. Die Halterung ist dadurch relativ aufwendig.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Drehwinkelmeßvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch bei einem geringeren
konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand für die Lagerung
der Drehwelle und für
die Justierung des Drehpotentiometers stets reproduzierbare Potentiometerwerte
erreicht werden können.
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Diese Aufgabe durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß der
Fixpunkt für
die Drehsicherung des Drehpotentiometergehäuses im wesentlichen ausschließlich in
Richtung der in den Drehendstellungen auf die Drehwelle wirkenden Querkräfte (Auslenkrichtung)
verstellbar an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, kann ein einfacher und
stabiler Schwenkhebel für
eine Lagerung eines Fixpunktes für
das Drehpotentiometergehäuse
verwendet werden. Wenn infolge einer weniger aufwendigen Lagerung
oder eines Lagerverschleißes
das Drehwellenende sowie das damit verbundene Drehpotentiometer
in den Endstellungen in Auslenkrichtung ausgelenkt werden, dann
kann der Fixpunkt diese Auslenkbewegung mitmachen, ohne daß dadurch eine
Verdrehung der Dreheingangswelle des Drehpotentiometers und damit
eine Verfälschung
der Drehwinkelanzeige für
die Drehwelle erfolgt.
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Die Verstellung des Fixpunktes in
Auslenkrichtung kann auf unterschiedliche Weise, beispielsweise
durch eine Schiebelagerung dieses Fixpunktes verwirklicht werden;
in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der
Fixpunkt am freien Ende eines um eine zur Drehwellenachse parallele
Schwenkachse schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie gelagerten, im
wesentlichen senkrecht zu der Auslenkrichtung stehenden Schwenkhebel
angeordnet ist. Derartige Schwenkhebel sind konstruktiv besonders
einfach zu verwirklichen. Wenn der Schwenkhebel ausreichend lang
ausgebildet wird, kann insbesondere bei den in Frage kommenden kleinen
Auslenkbeträgen
der Bogenweg des Fixpunktes mit ausreichender Genauigkeit als linearer
Verstellweg angesehen werden.
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Da bei einer Auslenkung des Drehwellenendes
die Drehwellenachse und damit das Drehpotentiometer leicht gekippt
werden, muß der
Fixpunkt eine derartige Kippbewegung ohne Verspannung des Potentiometergehäuses erlauben.
Das wird dadurch erreicht, daß der
Fixpunkt durch einen am Schwenkhebel angeordneten, zur Drehwellenachse
parallelen Zapfen gebildet ist, welcher in eine am Gehäuse des Drehpotentiometers
ausgebildete, in Auslenkrichtung ausgerichtete längliche Führungsnut eingreift, und daß der Zapfen über Federmittel
in Anlage an einem Ende dieser Führungsnut
gehalten wird. Damit wird eine Kippung des Zapfens in einer die
Auslenkrichtung enthaltenden Ebene ermöglicht und gleichzeitig ein
konstanter Abstand des Zapfens von der Drehwellenachse sichergestellt.
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In einer bevorzugten konstruktiven
Ausgestaltung für
den Fixpunkt ist vorgesehen, daß die Führungsnut
durch eine radial nach außen
offene Gabelanordnung gebildet ist, und daß der Zapfen durch Federmittel
am radial inneren Ende der Führungsnut
anliegend gehalten wird. Diese konstruktive Ausgestaltung ermöglicht insbesondere
ein einfaches Lösen
des Potentiometers vom Fixpunkt, indem der Zapfen nach Lösen der
Federmittel oder auch gegen die Kraft der Federmittel aus der Gabelanordnung
herausbewegt wird. Die Federmittel sind gemäß einer besonders einfachen
Ausgestaltung durch ein um das Gehäuse des Drehpotentiometers
und um den Zapfen gelegtes elastisches Band gebildet. Dieses elastische
Band kann beispielsweise ein O-Ring sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Ansicht ein Drehwellenende mit einem daran
angeordneten Drehpotentiometer in einer ersten Betriebsstellung;
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2 eine
Ansicht etwa entsprechend der 1,
in einer zweiten Betriebsstellung;
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3 schematisch
die Vorrichtung der 1 und 2 in einer Draufsicht.
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Die 1 und 2 zeigen das erste, obere Drehwellenende
einer Drehwelle bzw. Drehwelle 2 für eine nicht dargestellte Fahrzeugschwenktüre. Das
obere Drehwellenende der Drehwelle 2 ist über eine
Lageranordnung 4 drehgelagert; die Lageranordnung 4 wird
mittels durch die Schraubenlöcher 6, 8 hindurch
gesteckter, nicht dargestellter Schrauben fest mit Teilen der Karosserie
verschraubt.
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Oberhalb der Lageranordnung 4 ist
ein Kurbelarm 10 drehfest an der Drehwelle 2 befestigt.
An dem Kurbelarm 10 greift ein nicht dargestellter, vorzugsweise
pneumatischer Verstellzylinder an, welcher den Kurbelarm 10 zwischen
der in 1 dargestellten
ersten Drehendstellung (Öffnungsstellung der
Schwenktüre)
und der in 2 dargestellten zweiten
Drehendstellung (Schließstellung)
verschwenken und damit die Drehwelle 2 um die Drehwellenachse 12 drehen
kann. Die dargestellten Drehendstellungen sind jeweils durch einen
nicht dargestellten Drehanschlag definiert.
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Der Kurbelarm 10 wird in
seinen in den 1 und 2 dargestellten Drehendstellungen
jeweils durch eine von dem Verstellzylinder aufgebrachte Haltekraft
in Anlage an dem zugeordneten Anschlag gehalten. 1 zeigt die durch den Pfeil 14 bezeichnete
Haltekraft in der Öffnungsstellung; 2 zeigt die durch den Pfeil 16 bezeichnete
Haltekraft bei Schließstellung.
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Am oberen Drehwellenende der Drehwelle 2 ist
ein Drehpotentiometer 18 angeordnet. Eine nicht gezeigte
Dreheingangswelle des Drehpotentiometers 18 ist in an sich
bekannter Weise drehfest mit dem Drehwellenende der Drehwelle 2 gekoppelt. Das
Gehäuse 20 des
Drehpotentiometers 18 ist drehfest gegenüber der
Karosserie des Fahrzeuges fixiert. Bei einer Drehung der Drehwelle 2 wird
die Dreheingangswelle des Drehpotentiometers 18 entsprechend
dem Drehwinkel der Drehwelle 2 mitgenommen, während das
Gehäuse 20 festgehalten wird.
Auf diese Weise wird der Drehwinkel der Drehwelle 2 gemessen.
Der Meßwert
des Drehpotentiometers 18 wird über ein nicht gezeigtes Verbindungskabel
beispielsweise mit einer Anzeigevorrichtung für den Fahrer verbunden.
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Die Ausgestaltung des Fixpunktes
für die Drehfixierung
des Gehäuses 20 des
Drehpotentiometers 18 wird weiter unten beschrieben.
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In der in 1 dargestellten Öffnungsstellung wird das Drehwellenende
der Drehwelle 2 durch die Haltekraft 14 sowie
gegebenenfalls weitere auf die Drehwelle wirkende Kräfte (z.B.
das Gewicht der Schwenktüre)
in Richtung einer in 3 mit
22 bezeichneten resultierenden Querkraft infolge einer elastischen
Verformung der Drehwelle oder auch infolge eines Lagerspiels in
der Lageranordnung 4 ausgelenkt. Die ausgelenkte Drehwellenachse
ist in 1 durch die Bezugszahl 12' bezeichnet.
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In der in 2 dargestellten Schließstellung wird
das Drehwellenende durch die Haltekraft 14 sowie gegebenenfalls
weitere auf die Drehwelle wirkende Kräfte in Richtung einer in 3 mit 24 bezeichneten
resultierenden Querkraft ausgelenkt; die ausgelenkte Drehwellenachse
ist in 2 mit der Bezugszahl 12'' bezeichnet.
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Bei der Auslenkung des Drehwellenendes der
Drehwelle 2 wird das Drehpotentiometer 18 jeweils
aus seiner zur Drehachse 12 koaxialen Justierstellung heraus
verlagert. Damit sich bei einer derartigen Verlagerung die Drehwinkelstellung
des Drehpotentiometers 18 und damit der jeweilige Meßwert nicht ändert, ist
der Fixpunkt für
die Drehfixierung des Gehäuses 20 so
ausgestaltet, daß er
im wesent lichen in Richtung der in den Drehendstellungen auf die
Drehwelle 2 aufgebrachten Querkräfte, d.h. in Auslenkrichtung
verstellbar an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Wie die 1 bis 3 erkennen lassen, ist an dem Gehäuse 20 eine
radial nach außen offene
Gabelanordnung 26 ausgebildet, die eine radial nach außen gerichtete
Führungsnut 28 bildet.
In diese Führungsnut 28 greift
ein zur Drehwellenachse 12 paralleler Zapfen 30 mit
einer Achse 38 ein, welcher am freien Ende eines schwenkbar
an der Fahrzeugkarosserie bzw. an dem mit dieser fest verbindbaren
Lagerbock 4 gelagerten Schwenkhebels 32 angeordnet
ist. Die Schwenklagerung des Schwenkhebels 32 wird durch
einen beispielsweise in eine Befestigungslasche 34 der
Lageranordnung 4 einschraubbaren Lagerzapfen 36 mit
einer Schwenkachse 44 gebildet.
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Im folgenden wird die geometrische
Anordnung der Drehwinkelmeßvorrichtung
sowie deren Funktionsweise näher
erläutert:
Die
resultierenden Querkräfte 22 und 24 liegen
im allgemeinen etwa auf einer gemeinsamen oder wenigstens annähernd gemeinsamen
Wirkungslinie, die auch die Auslenkrichtung des Drehpotentiometers 18 definiert.
In 3 ist der allgemeine
Fall dargestellt, bei dem die resultierenden Querkräfte 22 und 24 bzw. deren
Wirkungslinien 22' bzw. 24' einen kleinen
Winkel α bilden.
Die Winkelhalbierende W bildet eine mittlere Wirkungslinie für die Auslenkungen
bei Schließstellung
bzw. Öffnungsstellung
der Schwenktüre.
Diese mittlere Wirkungslinie (Winkelhalbierende W) repräsentiert
mit ausreichender Genauigkeit die Auslenkrichtung bei Öffnungs-
und Schließstellung. Die
am Gehäuse 20 des
Drehpotentiometers 18 durch die Gabelanordnung 26 gebildete
Führungsnut erstreckt
sich in Richtung der Winkelhalbierenden W. Die Winkelhalbierende
W liegt an einem Kreisbogen K, den der Zapfen 30 bei einer
Verschwenkung des Schwenkhebels 32 beschreibt, tangential
derart an, daß der
Schwenkhebel 32 im wesentlichen senkrecht zur Winkelhalbierenden
W steht.
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Wenn das Drehpotentiometer 18 in
Richtung der resultierenden Querkräfte 22 bzw. 24, d.h.
annähernd
in Richtung der Winkelhalbierende W ausgelenkt wird, dann bewegt
sich bei kleinen Auslenkungen der durch den Zapfen 30 und
die Gabelanordnung 26 gebildete Fixpunkt annähernd linear über einen
kleinen Bogenabschnitt des Kreisbogens K, wobei die Drehwinkelstellung
des Gehäuses 20 im
wesentlichen nicht verändert
wird, so daß sich
auch der Meßwert
des Drehpotentiometers 18 nicht ändert. Dadurch beeinflußt eine
Auslenkung des Drehpotentiometers 18 infolge einer elastischen
Verformung der Drehwelle 2 oder eines Lagerspiels bei der
Lageranordnung 4 den Meßwert des Drehpotentiometers 18 im
wesentlichen nicht.
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Da das Drehpotentiometer 18 bei
seiner Auslenkung in der jeweiligen Auslenkrichtung auch leicht aus
der Richtung der Drehwellenachse 12 herausgekippt wird,
muß der
durch die Gabelanordnung 26 und den Zapfen 30 gebildete
Fixpunkt für
die Drehfixierung des Gehäuses 20 so
ausgebildet sein, daß er eine
relative Kippung der Gabelanordnung 26 gegenüber dem
Zapfen 30 zuläßt. Aus
diesem Grund ist die Aufnahme für
den Zapfen 30 als sich in Richtung der Winkelhalbierenden
W erstreckende Führungsnut ausgebildet,
die eine relative Kippung gegenüber dem
Zapfen 30 nicht behindert.
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Um die oben beschriebenen geometrischen Verhältnisse,
d.h. insbesondere den Abstand a zwischen der Drehwellenachse 12 und
der Achse 38 des Zapfens 30 festzulegen, wird
der Zapfen 30 durch Federmittel 40, im dargestellten
Ausführungsbeispiel durch
ein um das Gehäuse 20 und
den Zapfen 30 gelegtes elastisches Band 42 in
Anlage an dem radial inneren Ende der Führungsnut 28 gehalten.
Dadurch wird sichergestellt, daß keine Änderung
der geometrischen Verhältnisse
und damit des Potentiometerwertes bei einer Auslenkung des Drehwellenendes erfolgt.
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- 2
- Drehwelle,
Drehsäule
- 4
- Lageranordnung
- 6
- Schraubenlöcher
- 8
- Schraubenlöcher
- 10
- Kurbelarm
- 12
- Drehwellenachse
- 12'
- ausgelenkte
Drehwellenachse
- 12''
- ausgelenkte
Drehwellenachse
- 14
- Pfeil
für Haltekraft
- 16
- Pfeil
für Haltekraft
- 18
- Drehpotentiometer
- 20
- Gehäuse
- 22
- resultierende
Querkraft
- 22'
- Wirkungslinie
- 24
- resultierende
Querkraft
- 24'
- Wirkungslinie
- 26
- Gabelanordnung
- 28
- Führungsnut
- 30
- Zapfen
- 32
- Schwenkhebel
- 34
- Befestigungslasche
- 36
- Lagerzapfen
- 38
- Achse
von 30
- 40
- Federmittel
- 42
- elastisches
Band
- 44
- Schwenkachse
von 32
- α
- Abstand 12–38
- K
- Kreisbogen
- W
- Winkelhalbierende
- α
- Winkel
zwischen 22/24