Die
Erfindung betrifft einen Neigungssensor mit einem um eine Achse
drehbaren Messpendel, mit einer Winkelmesseinrichtung zum Erfassen
der Drehbewegung des Messpendels um die Achse und mit einem um die
Achse drehbaren, massebehafteten Element, dessen Drehbewegung mit
der Drehbewegung des Messpendels gekoppelt ist.The
The invention relates to a tilt sensor having an axis about an axis
rotatable measuring pendulum, with an angle measuring device for detecting
the rotational movement of the pendulum around the axis and with one around the axis
Axis rotatable, mass-loaded element whose rotational movement with
the rotational movement of the measuring pendulum is coupled.
Ein
Neigungssensor der vorstehend genannten Art ist aus der US 4 667 413 A bekannt.A tilt sensor of the aforementioned type is known from US 4,667,413 A known.
Die
Erfindung wird bevorzugt zum Erfassen von Neigungswinkeln in Kraftfahrzeugen
eingesetzt. Die Erfassung des Neigungswinkels des Kraftfahrzeugs
als ganzes oder einer Baugruppe des Kraftfahrzeugs kann unterschiedlichen
Anwendungen dienen. Bei einer ersten Anwendung kann ein Überschlag
des Kraftfahrzeugs während
eines Unfallgeschehens erkannt werden, um dann entsprechende Insassen-Sicherheitseinrichtungen
auszulösen,
beispielsweise Überrollbügel, Gurtstraffer,
Airbags, Notrufe und dergleichen. Bei einer zweiten Anwendung kann
der momentane Neigungswinkel von Bauteilen eines motorisch betätigbaren
Klappdachs zum Steuern des Öffnungs-
oder Schließvorganges
erfasst werden. Bei einer dritten Anwendung kann die Fahrzeugneigung
für eine
Leuchtweitenregelung erfasst werden. Bei einer vierten Anwendung
kann der Wankwinkel und/oder der Nickwinkel des Fahrzeugs für eine Fahrwerksstabilisierungseinrichtung
erfasst werden. Diese und weitere Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich
sind für
die Erfindung bevorzugt, die jedoch selbstverständlich auch in anderen Anwendungsbereichen
einsetzbar ist.The
Invention is preferred for detecting tilt angles in motor vehicles
used. The detection of the inclination angle of the motor vehicle
as a whole or an assembly of the motor vehicle can be different
Applications serve. In a first application can cause a rollover
of the motor vehicle during
of an accident can be detected, then to appropriate occupant safety devices
trigger,
For example, roll bar, belt tensioners,
Airbags, emergency calls and the like. In a second application can
the instantaneous angle of inclination of components of a motor-operated
Folding roof for controlling the opening
or closing process
be recorded. In a third application, the vehicle inclination
for one
Headlamp leveling system. In a fourth application
can be the roll angle and / or the pitch angle of the vehicle for a chassis stabilization device
be recorded. These and other applications in the automotive sector
are for
the invention is preferred, but of course in other applications
can be used.
Zur
Erfassung eines Neigungswinkels sind zahlreiche Sensortypen bekannt
geworden. Diese Sensortypen unterscheiden sich erheblich, je nachdem,
ob statische oder quasi-statische
Messbedingungen herrschen oder ob Neigungswinkel bei erheblichen
Beschleunigungen und Drehraten ermittelt werden sollen.to
Detecting a tilt angle are known numerous sensor types
become. These sensor types differ significantly depending on
whether static or quasi-static
Measuring conditions prevail or whether inclination angle at considerable
Accelerations and rotation rates are to be determined.
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Sensoren der zweiten Art
von Interesse, die ferner auf dem Prinzip eines durch die Schwerkraft
ausgelenkten Pendels beruhen, wobei die Pendelauslenkung relativ
zu einem mit dem Messobjekt verschwenkten Sensorgehäuse ein
Maß für den Neigungswinkel
ist.in the
Frame of the present invention are sensors of the second kind
of interest, further based on the principle of gravity
deflected pendulum based, the pendulum deflection relative
to a sensor housing pivoted to the measurement object
Measure of the angle of inclination
is.
Aus
der DE 36 11 360 ist
in diesem Zusammenhang beispielsweise ein Sensor zur selbsttätigen Auslösung von
Insassenschutzvorrichtungen bekannt. Der Sensor weist zwei Pendel
auf, die um zueinander senkrecht stehende Achsen verschwenkbar sind,
um den Kippwinkel eines Kraftfahrzeugs in zwei Richtungen bestimmen
zu können.From the DE 36 11 360 In this context, for example, a sensor for the automatic release of occupant protection devices is known. The sensor has two pendulums, which are pivotable about mutually perpendicular axes in order to determine the tilt angle of a motor vehicle in two directions.
Bei
Neigungssensoren nach dem Pendelprinzip besteht das generelle Problem,
dass Messwertverfälschungen
auftreten, wenn das Messobjekt zusätzlich zu der Neigung beschleunigt
wird. Dann überlagert
sich die Neigungsbewegung mit der durch die von außen einwirkende
Beschleunigung verursachten Bewegung.at
Inclination sensors according to the pendulum principle, there is the general problem
that measured value distortions
occur when the measurement object accelerates in addition to the inclination
becomes. Then superimposed
The inclination movement with that by the externally acting
Acceleration caused movement.
Es
sind daher bereits zahlreiche Neigungssensoren dieser Bauart vorgeschlagen
worden, bei denen dieser Störfaktor
dadurch gemindert wird, dass das Pendel in seiner Bewegung gedämpft wird.It
are therefore already proposed numerous inclination sensors of this type
where this disturbing factor
is reduced by the fact that the pendulum is dampened in its movement.
Aus
der DE 40 19 144 ist
ein Neigungssensor bekannt, bei dem ein Pendel durch eine auf einer Welle
drehbare Scheibe gebildet wird, die einerseits eine exzentrisch
angeordnete Masse und andererseits Dämpfungsflügel trägt. Das Pendel ist in einem abgedichteten
Raum eines Gehäuses
angeordnet, der mit einer Dämpfungsflüssigkeit
befüllt
ist. Die Drehbewegung des Pendels wird über eine permanentmagnetische
Kopplung in den Außenraum übertragen,
wo sich ein Winkelsensor befindet. Bei abruptem Verschwenken wird
das Pendel in seiner Drehbewegung damit fluidisch bedampft.From the DE 40 19 144 a tilt sensor is known in which a pendulum is formed by a rotatable disc on a shaft, on the one hand carries an eccentrically arranged mass and on the other hand damping wing. The pendulum is arranged in a sealed space of a housing which is filled with a damping fluid. The rotary motion of the pendulum is transmitted via a permanent magnetic coupling in the outer space, where there is an angle sensor. In case of abrupt pivoting, the pendulum is fluidly vaporized in its rotary motion.
Aus
der DD 239 861 A1 ist
ein Neigungssensor für
Fahrzeuge bekannt, bei dem das Problem der Beschleunigung auf andere
Weise angegangen wird. Der Sensor enthält drei miteinander fluchtende
Wellenstücke,
an denen jeweils ein exzentrisches Gewicht befestigt ist. Die Wellenstücke sind über schaltbare
Kupplungen miteinander verbindbar. An dem ersten Wellenstück befindet
sich ein Messpendel, das mit einer Anzeigevorrichtung verbunden
ist. An dem mittleren Wellenstück
befindet sich eine Gegenmasse. An dem dritten Wellenstück befindet
sich ein Justierpendel, dessen Trägheitsmoment größer ist als
das des Messpendels und das der Gegenmasse. Wenn die erste Kupplung
zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenstück geschlossen ist, bilden
das Messpendel und die Gegenmasse ein System, dessen Schwerpunkt
in der Achse der Wellenstücke liegt.
Bewegt sich das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit, ist die
erste Kupplung geöffnet,
so dass alleine das Messpendel auf die Anzeigevorrichtung wirkt.
Die zweite Kupplung zwischen dem zweiten und dem dritten Wellenstück ist dann
geschlossen, so dass das Justierpendel die Gegenmasse nach oben
gerichtet hält.
Erfährt
das Fahrzeug eine Beschleunigung, wird die erste Kupplung geschlossen
und die zweite Kupplung geöffnet.
Dadurch wird die Stellung des Messpendels verrastet, weil das System
aus Messpendel und Gegenmasse bei einer Beschleunigung keine Drehung
ausführt.From the DD 239 861 A1 For example, a tilt sensor for vehicles is known in which the problem of acceleration is addressed in another way. The sensor contains three aligned shaft pieces to each of which an eccentric weight is attached. The shaft pieces can be connected with each other via switchable couplings. On the first shaft piece is a measuring pendulum, which is connected to a display device. At the middle shaft piece is a counterweight. On the third shaft piece is an adjusting pendulum whose moment of inertia is greater than that of the measuring pendulum and that of the counterweight. When the first coupling between the first and second shaft pieces is closed, the measuring pendulum and counterweight form a system whose center of gravity is in the axis of the shaft pieces. If the vehicle is moving at a constant speed, the first clutch is open so that only the measuring pendulum acts on the display device. The second coupling between the second and the third shaft piece is then closed, so that the adjustment pendulum keeps the counterweight upwards. If the vehicle experiences an acceleration, the first clutch is closed and the second clutch is opened. As a result, the position of the measuring pendulum is locked, because the system of measuring pendulum and counterweight performs no rotation during acceleration.
Die DD 30 902 A1 beschreibt
einen Steigungs- und Gefällemesser
mit einem Pendelgewicht, an dem unmittelbar ein Bremspendel gelagert
ist. Pendelgewicht und Bremspendel drehen sich daher um unterschiedliche
Achsen, wobei die Brems- bzw. Dämpfungswirkung
dissipativ eintritt.The DD 30 902 A1 describes a pitch and incline knife with a pendulum weight on which a brake pendulum is mounted directly. Pendulum weight and brake pendulum therefore turn about different axes, wherein the braking or damping effect occurs dissipatively.
Die DE 29 25 839 A beschreibt
zusammen mit der DE
29 16 044 A eine Vorrichtung zur Stellweg- bzw. Positionieranzeige
des Vorderrades eines Fahrzeuges. Die Vorrichtung umfasst ein Pendel,
an dem eine Achse gelagert ist, auf der ein Zahnrad mit einem ferromagnetischen
Einsatz gelagert ist.The DE 29 25 839 A describes together with the DE 29 16 044 A a device for Stellweg- or positioning indicator of the front wheel of a vehicle. The device comprises a pendulum on which an axle is mounted, on which a gear is mounted with a ferromagnetic insert.
Bei
einer weiteren Gruppe bekannter Neigungssensoren der hier interessierenden
Art wird zur Bedämpfung
des Messpendels ein koaxial zu dem Messpendel angeordnetes, massebehaftetes
und um die Achse drehbares Element verwendet.at
another group of known inclination sensors of interest here
Art becomes a cushioning
of the measuring pendulum is a coaxial with the measuring pendulum arranged mass
and used around the axis rotatable element.
Aus
der eingangs genannten US
4 667 413 A ist ein derartiger Neigungssensor bekannt,
bei dem ein Pendel durch eine exzentrische Masse gebildet wird,
die über
eine Blattfeder mit einer Nabe verbunden ist. Die Nabe ist in einem
Gehäuse
auf einer Welle drehbar. Die Nabe trägt ihrerseits eine Geberscheibe
eines gehäusefesten
Sensors. Ferner ist ein zum Pendel koaxial angeordnetes Masserad
vorgesehen, das entweder über
ein Reiblager auf der Welle drehbar oder über einen Permanentmagneten
mit dem Pendel gekoppelt ist. Das Masserad dampft damit das Pendel,
wenn der Neigungssensor abrupt verschwenkt wird.From the above US 4,667,413 A Such a tilt sensor is known in which a pendulum is formed by an eccentric mass which is connected via a leaf spring to a hub. The hub is rotatable in a housing on a shaft. The hub in turn carries a donor disc of a housing-fixed sensor. Further, a mass arranged coaxially to the pendulum mass is provided, which is rotatable either via a friction bearing on the shaft or coupled via a permanent magnet with the pendulum. The mass wheel thus steams the pendulum when the inclination sensor is pivoted abruptly.
Dieser
bekannte Neigungssensor hat den Nachteil, dass das Dämpfungsverhalten
nicht optimal ist. Dies drückt
sich darin aus, dass der Frequenzgang der Messempfindlichkeit nicht
gleichförmig
ist, so dass der Sensor je nach der Frequenz des auf ihn einwirkenden
Ereignisses ein besseres oder ein schlechteres Messverhalten zeigt.This
Known inclination sensor has the disadvantage that the damping behavior
is not optimal. This expresses
This is because the frequency response of the measurement sensitivity is not
uniform
is, so the sensor depending on the frequency of acting on it
Event shows a better or a worse measurement behavior.
Aus
der DE 26 01 177 A1 ist
ein ganz ähnlicher
Neigungssensor bekannt, bei dem ein Pendel durch einen topfförmigen Drehkörper gebildet
wird, der auf einer Welle eines Winkelsensors drehbar und mit einer
exzentrischen Masse versehen ist. Koaxial zu dem Pendel ist ein
Masserad mit etwa 40 mal größerer Masse
drehbar gelagert. Das Pendel und das Masserad befinden sich gemeinsam
in einem Hohlraum eines Gehäuses,
der mit Silikonöl
befüllt
ist. Bei abruptem Verschwenken des Sensors nimmt das Pendel daher
das Masserad über
die fluidische Kopplung mit und wird auf diese Weise bedämpft.From the DE 26 01 177 A1 For example, a similar inclination sensor is known in which a pendulum is formed by a cup-shaped rotary body which is rotatable on a shaft of an angle sensor and provided with an eccentric mass. Coaxial with the pendulum, a mass wheel with about 40 times larger mass is rotatably mounted. The pendulum and the mass wheel are located together in a cavity of a housing which is filled with silicone oil. With abrupt pivoting of the sensor, the pendulum therefore takes along the mass wheel via the fluidic coupling and is damped in this way.
Infolge
der ähnlichen
Bauart hat auch dieser Sensor die Nachteile des vorgenannten Sensors,
insbesondere hinsichtlich des Frequenzganges der Messempfindlichkeit.As a result
the like
This type of sensor also has the disadvantages of the aforementioned sensor,
in particular with regard to the frequency response of the measuring sensitivity.
Der
Erfindung liegt demgegenüber
die Aufgabe zugrunde, einen Neigungssensor der eingangs genannten
Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile
vermieden werden. Insbesondere soll ein Neigungssensor zur Verfügung gestellt
werden, der auch bei hohen einwirkenden Beschleunigungen und bei
hohen Drehraten ein zuverlässiges
Messergebnis über
einen großen
Winkelbereich bei hinreichend guter Messgenauigkeit gewährleistet.Of the
Invention is in contrast
The task is based on a tilt sensor of the aforementioned
Further develop a type such that the aforementioned disadvantages
be avoided. In particular, a tilt sensor is provided
which is also at high acting accelerations and at
high rotation rates a reliable
Measurement result over
a big
Angular range with sufficiently good accuracy guaranteed.
Bei
einem Neigungssensor der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Element ein Ausgleichspendel ist, und dass das Ausgleichspendel
mit dem Messpendel über
ein Getriebe verbunden ist.at
a tilt sensor of the type mentioned is this task
according to the invention thereby
solved,
that the element is a compensation pendulum, and that the compensation pendulum
with the measuring pendulum over
a gear is connected.
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen
gelöst.The
The object underlying the invention is complete in this way
solved.
Die
Verwendung eines Ausgleichspendels anstelle einer nur trägen Drehmasse
bewirkt nämlich eine
weit effektivere dispersive Dämpfung
des Messpendels und damit eine exaktere Messung. Das erfindungsgemäße Doppelpendel
wirkt nämlich
nahezu ideal als „Pendel
der Ruhe”,
das unabhängig
vom jeweiligen Zeitpunkt und unabhängig vom jeweiligen Bewegungszustand
in Richtung des Lots, d. h. der natürlichen Schwerkraft zeigt.The
Using a compensating pendulum instead of a sluggish rotating mass
namely causes a
far more effective dispersive damping
of the measuring pendulum and thus a more exact measurement. The double pendulum according to the invention
it works
almost ideal as a "pendulum
the silence",
that independently
from the respective time and regardless of the respective state of motion
in the direction of the lot, d. H. showing natural gravity.
Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe ein
Planetengetriebe.at
In a preferred embodiment of the invention, the transmission is a
Planetary gear.
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass ein exakt berechenbares Getriebe Verwendung
findet, das mit wenigen Bauteilen auskommt, niedrige Reibungsverluste
hat und kompakt baut.These
measure
has the advantage that a precisely calculable gear use
finds, which manages with few components, low friction losses
has and builds compact.
Im
letztgenannten Fall ist bei einem praktischen Ausführungsbeispiel
bevorzugt, wenn das Messpendel mit einem Hohlrad versehen ist, ferner das
Ausgleichspendel ein Planetenrad aufweist, und das Planetenrad auf
einem um die Achse drehbaren Steg drehbar gelagert ist und einerseits
mit dem Hohlrad und andererseits mit einem um die Achse drehbaren
Masserad kämmt.
Insbesondere weist vorzugsweise der Steg einen um die Achse drehbaren
Schleppanker mit exzentrisch angeordneter Masse auf.in the
the latter case is in a practical embodiment
Preferably, when the measuring pendulum is provided with a ring gear, also the
Balancing pendulum has a planetary gear, and the planet gear on
a web rotatable about the axis is rotatably mounted and on the one hand
with the ring gear and on the other hand with a rotatable about the axis
Masserad combs.
In particular, preferably, the web has a rotatable about the axis
Towing anchor with eccentrically arranged mass.
Diese
Maßnahmen
haben den Vorteil, dass das Getriebe mit einem Minimum an Bauteilen
auf geringst möglichem
Raum realisiert wird.These
activities
have the advantage of having the transmission with a minimum of components
on the lowest possible
Space is realized.
In
an sich bekannter Weise kann erfindungsgemäß die Winkelmesseinrichtung
ein mit dem Messpendel verbundenes Geberelement sowie ein mit dem
Gehäuse
verbundenes Sensorelement aufweisen. Vorzugsweise ist dann das Geberelement
ein magnetisches Element und das Sensorelement ein magnetfeldempfindliches
Sensorelement.In
known per se, the angle measuring device according to the invention
one connected to the measuring pendulum encoder element and one with the
casing
having connected sensor element. Preferably then is the donor element
a magnetic element and the sensor element a magnetic field sensitive
Sensor element.
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass auf bekannte Konzepte derartiger Winkelmesseinrichtungen
zurückgegriffen
werden kann.This measure has the advantage that known concepts of such Winkelmesseinrich can be used.
Eine
gute Wirkung wird in diesem Zusammenhang dann erzielt, wenn das
Geberelement einen Fluxring als äußere, ringförmige, weichmagnetische
Abschirmung und einen inneren, ringförmigen Permanentmagneten aufweist.A
Good effect is achieved in this context, if the
Donor element a Fluxring as outer, ring-shaped, soft magnetic
Shield and having an inner, annular permanent magnet.
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass die Winkelmessung ungestört von externen Magnetfeldern,
einschließlich
des Erdmagnetfeldes, stattfinden kann.These
measure
has the advantage that the angle measurement is undisturbed by external magnetic fields,
including
of the earth's magnetic field, can take place.
Bei
einer besonders bevorzugten Gruppe von Ausführungsbeispielen ist zwischen
dem Messpendel und dem Ausgleichspendel eine dämpfende Lagerung vorgesehen.at
A particularly preferred group of embodiments is between
provided a dampening storage the measuring pendulum and the balance pendulum.
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass die dispersive Dämpfung, d. h. der idealer weise
verlustfreie Energieaustausch zwischen Messpendel und Ausgleichspendel durch
einen dissipativen, d. h. Bewegungsenergie in Wärme umsetzenden Energieübergang
ergänzt
wird. Diese Ergänzung
bewirkt eine weitere Verbesserung des Frequenzganges des Neigungssensors.These
measure
has the advantage that the dispersive damping, i. H. the ideal way
lossless energy exchange between measuring pendulum and compensating pendulum
a dissipative, d. H. Kinetic energy into heat transferring energy transition
added
becomes. This supplement
causes a further improvement of the frequency response of the tilt sensor.
Die
dämpfende
Lagerung kann als Reiblagerung, insbesondere als fluidische Lagerung
ausgebildet sein.The
absorbing
Storage can be used as a friction bearing, in particular as a fluidic bearing
be educated.
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass das Ausmaß der
dissipativen Dämpfung
genau und mit einfachen, platzsparenden Mitteln einstellbar ist.
Dadurch kann das Dämpfungsverhalten
beispielsweise gezielt aperiodisch oder überkritisch eingestellt werden.These
measure
has the advantage that the extent of
dissipative damping
exactly and with simple, space-saving means is adjustable.
This allows the damping behavior
For example, be set targeted aperiodic or supercritical.
In
der Praxis ist dann bevorzugt, wenn die fluidische Lagerung als
mit einem viskosen Fluid befüllter
Ringspalt zwischen zwei rotierenden Körpern ausgebildet ist.In
practice is preferred when the fluidic storage as
filled with a viscous fluid
Annular gap is formed between two rotating bodies.
Diese
Maßnahme
hat den Vorteil, dass die genannte Einstellung der Dämpfungscharakteristik
in einfacher Weise durch die Abmessungen des Ringspalts und die
Viskosität
des in dem Ringspalt befindlichen Fluids bewirkt werden kann. Weiterhin
hat die schwimmende Lagerung des Pendels bzw. der Pendel in dem
Fluid den Vorteil, dass durch den Auftrieb in dem Fluid die Lagerbelastung
der Pendelwelle vermindert wird.These
measure
has the advantage that said adjustment of the damping characteristic
in a simple way by the dimensions of the annular gap and the
viscosity
of the fluid in the annular gap can be effected. Farther
has the floating bearing of the pendulum or pendulum in the
Fluid the advantage that by the buoyancy in the fluid bearing load
the pendulum shaft is reduced.
Erfindungsgemäß ist besonders
bevorzugt, wenn ein Massenschwerpunkt des Messpendels näher an der
Achse liegt als ein Massenschwerpunkt des Ausgleichspendels, und
wenn vorzugsweise ein Schleppwinkel des Schleppankers kleiner ist
als ein Lagerreibungswinkel des Messpendels, wobei insbesondere
das Verhältnis
der gekoppelten Eigenfrequenz von Ausgleichspendel und Messpendel
im Bereich zwischen 3 und 5 liegt.According to the invention is particular
preferred when a center of mass of the measuring pendulum closer to the
Axis lies as a center of gravity of the compensatory donation, and
if preferably a drag angle of the drag anchor is smaller
as a bearing friction angle of the measuring pendulum, in particular
The relationship
the coupled natural frequency of balance pendulum and measuring pendulum
in the range between 3 and 5 lies.
Diese
Maßnahmen
haben den Vorteil, dass sich infolge der dispersiven Dämpfung ein
im Idealfalle verlustfreier Energieaustausch zwischen Messpendel
und Ausgleichspendel ergibt.These
activities
have the advantage that due to the dispersive damping a
Ideally, lossless energy exchange between measuring pendulum
and compensating pendulum results.
Schließlich ist
bevorzugt, wenn das Getriebe zwischen Messpendel und Masserad ein Übersetzungsverhältnis zwischen
2 und 4 aufweist.Finally is
preferred when the transmission between the measuring pendulum and Masserad a gear ratio between
2 and 4 has.
Die
letztgenannten Maßnahmen
haben den Vorteil, dass ein tiefgestimmtes, asynchrones Doppelpendel
entsteht.The
latter measures
have the advantage that a tuned, asynchronous double pendulum
arises.
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further
Advantages will be apparent from the description and the accompanying drawings.
Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It
it is understood that the above and the following
yet to be explained features
not only in the specified combination, but also in
other combinations or alone, without
to leave the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:embodiments
The invention are illustrated in the drawings and in the
following description
explained.
Show it:
1:
eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Neigungssensors; 1 an exploded view of an embodiment of a tilt sensor according to the invention;
2:
eine radiale Schnittdarstellung eines gegenüber 1 abgewandelten
Ausführungsbeispiels
mit einem fluidisch bedämpften
Doppelpendel; 2 : a radial sectional view of one opposite 1 modified embodiment with a fluidically damped double pendulum;
3:
eine stark schematisierte radiale Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels
von 1 als Schemazeichnung zur Erläuterung des physikalischen
Wirkprinzips; 3 : a highly schematic radial sectional view of the embodiment of 1 as a schematic drawing to explain the physical principle of action;
4:
ein Messdiagramm für
die Neigungswinkel-Messempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Drehfrequenz
beim Ausführungsbeispiels
der 1 im Vergleich zum Stand der Technik; 4 FIG. 2: a measurement diagram for the inclination angle measurement sensitivity as a function of the rotational frequency in the exemplary embodiment of FIG 1 in comparison to the prior art;
5:
ein Messdiagramm, ähnlich 4,
jedoch für
den Hysteresewinkel in Abhängigkeit
von der Drehfrequenz beim Ausführungsbeispiel
der 2; 5 : a measurement diagram, similar 4 , but for the hysteresis angle as a function of the rotational frequency in the embodiment of 2 ;
6:
ein Messdiagramm, ähnlich 5,
jedoch für
die Winkelsignalamplitude in Abhängigkeit von
der Schwingfrequenz bei vorbestimmter lateraler Beschleunigungsamplitude; 6 : a measurement diagram, similar 5 but for the angular signal amplitude as a function of the oscillation frequency at a predetermined lateral acceleration amplitude;
7:
ein Messdiagramm des Ausführungsbeispiels
der 2 für
die Messempfindlichkeit, in Abhängigkeit
von der Drehfrequenz; 7 FIG. 2: a measurement diagram of the exemplary embodiment of FIG 2 for measuring sensitivity, in Dependence on the rotational frequency;
8:
ein Messdiagramm ähnliche 7 für den Hysteresewinkel,
in Abhängigkeit
von der Drehfrequenz; 8th : a measurement diagram similar 7 for the hysteresis angle, as a function of the rotational frequency;
9:
ein Messdiagramm ähnliche 7 für die Winkelsignalamplitude,
in Abhängigkeit
von der Schwingfrequenz; und 9 : a measurement diagram similar 7 for the angular signal amplitude, as a function of the oscillation frequency; and
10:
ein Messdiagramm ähnliche 7 für das Winkelsignal
bei Impuls- und
Drehbelastung, in Abhängigkeit
von der Zeit. 10 : a measurement diagram similar 7 for the angle signal at impulse and rotation load, as a function of time.
In 1 bezeichnet 10 als
ganzes ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Neigungssensors,
wie er bevorzugt für
Anwendungen der eingangs genannten Art im Kraftfahrzeug verwendet
wird. Der Neigungssensor 10 hat bei einem praktischen Ausführungsbeispiel
für die
Anwendung als Überschlagsensor,
das nachstehend noch näher beschrieben
wird, einen Durchmesser von etwa 18 mm und eine Länge von
etwa 20 mm.In 1 designated 10 as an entire embodiment of a tilt sensor according to the invention, as it is preferably used for applications of the type mentioned in the motor vehicle. The tilt sensor 10 has in a practical embodiment for the application as a rollover sensor, which will be described in more detail below, a diameter of about 18 mm and a length of about 20 mm.
Der
Neigungssensor 10 weist ein hier nur schematisch angedeutetes
Gehäuse 11 auf,
dass fest mit demjenigen Bauteil bzw. der Baugruppe verbunden ist,
deren Neigung um eine bestimmte Achse 12 gemessen werden
soll. Das Gehäuse 11 ist
mit Lagerbuchsen 14a, und 14b versehen, die Lagerzapfen 16 einer
sich entlang der Achse 12 erstreckenden Lagerwelle 18 aufnehmen.The tilt sensor 10 has a here only schematically indicated housing 11 on, that is firmly connected to that component or the assembly whose inclination about a certain axis 12 to be measured. The housing 11 is with bushings 14a , and 14b provided, the journals 16 one along the axis 12 extending bearing shaft 18 take up.
Auf
der Lagerwelle 18 sind nebeneinander drei Baugruppen gelagert,
nämlich
in der Mitte ein Messpendel 20, daneben auf der in 1 vorderen Seite
ein Ausgleichspendel 22 sowie auf der in 1 hinteren
Seite ein rotorseitiger Teil einer Winkelmesseinrichtung 24,
dessen Masse allerdings zur Masse des Messpendels 20 gehört, wie
noch erläutert
werden wird.On the bearing shaft 18 three assemblies are stored next to each other, namely a measuring pendulum in the middle 20 , next to the in 1 front side a compensation pendulum 22 as well as on the in 1 rear side of a rotor-side part of an angle measuring device 24 However, its mass to the mass of the measuring pendulum 20 heard, as will be explained.
Das
Messpendel 20 enthält
einen Pendelkörper 30,
der als Hohlrad 32 mit einer Innenverzahnung 34 ausgebildet
ist. Ferner ist der Pendelkörper 30 mit einer
ersten, relativ zur Längsachse 12 exzentrischen
Masse 36 versehen. Eine radiale Wand 38 des Pendelkörpers 30 ist
mit einem Ringflansch 40 versehen, mit dem der Pendelkörper 30 fest
mit der Lagerwelle 18 verbunden ist, so dass er sich frei
um die Achse 12 drehen kann.The measuring pendulum 20 contains a pendulum body 30 that as a ring gear 32 with an internal toothing 34 is trained. Further, the pendulum body 30 with a first, relative to the longitudinal axis 12 eccentric mass 36 Mistake. A radial wall 38 of the pendulum body 30 is with a ring flange 40 provided with the pendulum body 30 firmly with the bearing shaft 18 is connected so that he is free around the axis 12 can turn.
Wie
bereits erwähnt,
beinhaltet das Messpendel 20 auch die Masse der weiter
unten beschriebenen Masse des rotorseitigen Teils der Winkelmesseinrichtung 24.
Im Ausführungsbeispiel
beträgt
das gekoppelte Massenträgheitsmoment
J1 des Messpendels 20 insgesamt
etwa 80 g mm2. Der Abstand des Schwerpunktes
des Messpendels 20 von der Achse 12 ist in 1 mit
s1 bezeichnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Abstand s1 sehr klein. Er liegt
beispielsweise bei 0,2 mm und damit in der Größenordnung des Radius der Lagerwelle 18.As already mentioned, the measuring pendulum contains 20 also the mass of the mass of the rotor-side part of the angle measuring device described below 24 , In the exemplary embodiment, the coupled mass moment of inertia J 1 of the measuring pendulum 20 a total of about 80 g mm 2 . The distance of the center of gravity of the measuring pendulum 20 from the axis 12 is in 1 denoted by s 1 . In the illustrated embodiment, the distance s 1 is very small. It is for example 0.2 mm and thus in the order of magnitude of the radius of the bearing shaft 18 ,
Auf
der in 1 hinteren Seite der Wand 38 des Pendelkörpers 30 ist
der rotorseitige Teil der Winkelmesseinrichtung 24, nämlich ein
permanentmagnetisches Drehgeberelement 44 befestigt, beispielsweise
in eine entsprechende Ausnehmung im Pendelkörper 30 eingepresst
oder geklebt. Das permanentmagnetische Drehgeberelement 44 dreht
sich also mit dem Pendelkörper 30 um
die Achse 12. Es besteht im wesentlichen aus einem äußeren, ringförmigen,
weichmagnetischen Fluxring 46, der als magnetische Flussführung und
als Abschirmung wirkt, und einem inneren, ringförmigen Permanentmagneten 48,
dessen eine Ringhälfte
den Nordpol und dessen andere Ringhälfte den Südpol bildet, derart, dass eine
diametrale Magnetisierungsrichtung entsteht. Die Masse des permanentmagnetischen
Drehgeberelements 44 gehört durch die feste Verbindung
mit dem Pendelkörper 30,
wie erwähnt,
zur Masse des Messpendels 20.On the in 1 rear side of the wall 38 of the pendulum body 30 is the rotor-side part of the angle measuring device 24 namely a permanent magnetic encoder element 44 attached, for example, in a corresponding recess in the pendulum body 30 pressed or glued. The permanent magnetic encoder element 44 So it turns with the pendulum body 30 around the axis 12 , It consists essentially of an outer, annular, soft magnetic Fluxring 46 which acts as a magnetic flux guide and as a shield, and an inner annular permanent magnet 48 of which one half of the ring forms the north pole and the other half of the ring forms the south pole, such that a diametral magnetization direction arises. The mass of the permanent magnetic encoder element 44 belongs to the firm connection with the pendulum body 30 , as mentioned, to the mass of the measuring pendulum 20 ,
An
dem Gehäuse 11 ist
der statorseitige Teil der Winkelmesseinrichtung 24 befestigt.
Er weist einen Sensor 54 auf, der mit einer Leiterplatte 56 versehen
ist, auf der sich die erforderliche Elektronik befindet. Diese umfasst
ein magnetfeldempfindliches Sensorelement 58, bei dem in 1 mit 59 die
Feldlinien des von dem permanentmagnetischen Drehgeberelement 44 erzeugten
Magnetfeldes angedeutet sind, die den Innenraum des ringförmigen Permanentmagneten 48 parallel
zu einem Durchmesser durchsetzen und die sich bei einer Relativdrehung zwischen
dem permanentmagnetischen Drehgeberelement 44 und dem Sensor 54 in
Richtung eines Pfeils 60 drehen. Die Leiterplatte 56 trägt ferner
die notwendigen elektrischen Anschlüsse 62.On the case 11 is the stator-side part of the angle measuring device 24 attached. He has a sensor 54 on that with a circuit board 56 is provided on which the required electronics is located. This comprises a magnetic field-sensitive sensor element 58 in which in 1 With 59 the field lines of the permanent magnetic encoder element 44 generated magnetic field, which are the interior of the annular permanent magnet 48 penetrate parallel to a diameter and in a relative rotation between the permanent magnetic encoder element 44 and the sensor 54 in the direction of an arrow 60 rotate. The circuit board 56 also carries the necessary electrical connections 62 ,
Das
Sensorelement 58 ist vorzugsweise ein Hall-Element oder
ein magnetostriktives Element. Es steht im eingebauten Zustand dem
Permanentmagneten 48 gegenüber und erfasst in der beschriebenen
Weise über
360° berührungslos
und rückwirkungsfrei
das magnetische Drehfeld 59, das von dem Permanentmagneten 48 erzeugt
wird, wenn sich das Messpendel 20 um die Achse 12 dreht.
Infolge der Abschirmung ist die Winkelmesseinrichtung 24 von äußeren magnetischen
Einflüssen,
beispielsweise des Erdmagnetfeldes, abgeschirmt. Das Ausgangssignal
der Winkelmesseinrichtung 24 kann in an sich bekannter
Weise analog, digital, pulsweitenmoduliert oder entsprechend bekannter
Datenbusprotokolle aufbereitet sein.The sensor element 58 is preferably a Hall element or a magnetostrictive element. It is in the installed state of the permanent magnet 48 opposite and recorded in the manner described over 360 ° contactless and non-reactive the magnetic rotating field 59 that of the permanent magnet 48 is generated when the measuring pendulum 20 around the axis 12 rotates. As a result of the shield is the angle measuring device 24 from external magnetic influences, such as the earth's magnetic field, shielded. The output signal of the angle measuring device 24 can be processed in a conventional manner analog, digital, pulse width modulated or according to known data bus protocols.
Das
Signal des Sensorelements kann, beispielsweise bereits in der Elektronik
auf der Leiterplatte 56, einer Tiefpass-Filterung unterzogen
werden, wobei die Tiefpass-Grenzfrequenz
bevorzugt unterhalb von 5 Hz liegt. Damit wird insbesondere bei hohen
Beschleunigungen das Sensorsignal ohne merkliche Signalverfälschung
geglättet.The signal of the sensor element can, for example, already in the electronics on the circuit board 56 be subjected to a low-pass filtering, with the low-pass cutoff frequency preferred is below 5 Hz. Thus, especially at high accelerations, the sensor signal is smoothed without noticeable signal corruption.
Das
Ausgleichspendel 22 weist einen Schleppanker 64 auf,
der mittels einer Nabe 66 auf der Lagerwelle 18 drehbar
ist. Der Schleppanker 64 ist mit einer zweiten exzentrischen
Masse 68 versehen. Sein Schwerpunkt hat einen Abstand s2 von der Achse 12. Im Ausführungsbeispiel
beträgt
beispielsweise s2 = 2,5 mm. Es ist wichtig,
dass der Abstand s2 größer ist als der Abstand s1, so wie dies auch deutlich in 1 zu
erkennen ist.The compensation pendulum 22 has a tow anchor 64 on, by means of a hub 66 on the bearing shaft 18 is rotatable. The tow anchor 64 is with a second eccentric mass 68 Mistake. Its center of gravity is at a distance s 2 from the axis 12 , In the exemplary embodiment, for example, s 2 = 2.5 mm. It is important that the distance s 2 is greater than the distance s 1 , as well as clearly in 1 can be seen.
An
dem Schleppanker 64, der insoweit als Steg eines Planetengetriebes
wirkt, ist ein Planetenrad 70 um eine Achse 72 drehbar
gelagert, die vorzugsweise parallel zur Achse 12 verläuft.At the tow anchor 64 , which acts in this respect as a bridge of a planetary gear, is a planetary gear 70 around an axis 72 rotatably mounted, preferably parallel to the axis 12 runs.
Das
Planetenrad 70 kämmt
im eingebauten Zustand mit der Innenverzahnung 34 des Hohlrades 32.
Es kämmt
weiter mit einem Sonnenrad 74, das ebenfalls drehbar auf
der Lagerwelle 18 sitzt und fest mit einem Masserad 76 verbunden
ist, das folglich ebenfalls um die Achse 12 drehbar ist.The planet wheel 70 meshes with the internal teeth when installed 34 of the ring gear 32 , It continues to mesh with a sun wheel 74 also rotatable on the bearing shaft 18 sits and firmly with a Masserad 76 is therefore also around the axis 12 is rotatable.
Im
Ausführungsbeispiel
beträgt
das gekoppelte Massenträgheitsmoment
J2 des Ausgleichspendels 22 etwa
22 g mm2.In the exemplary embodiment, the coupled mass moment of inertia J 2 of the compensating pendulum 22 about 22g mm 2 .
Es
versteht sich dabei, dass das dargestellte Planetengetriebe mit
Hohlrad 32, Steg 64, Planetenrad 70 und
Sonnenrad 74 nur beispielhaft für die Kopplung zwischen Messpendel 20 und
Ausgleichspendel 22 zu verstehen ist. Denkbar sind auch
andere bidirektionale Kopplungen, beispielsweise durch Reibschluss,
Fluidschluss oder anderen Formschluss.It is understood that the illustrated planetary gear with ring gear 32 , Footbridge 64 , Planetary gear 70 and sun gear 74 only as an example for the coupling between measuring pendulum 20 and compensation pendulum 22 to understand. Also conceivable are other bidirectional couplings, for example by frictional engagement, fluid connection or other positive connection.
Beim
Ausführungsbeispiel
der 1 sind die drehbaren Elemente frei drehbar, also
bei kontinuierlicher Drehung ungedämpft. Die Dämpfung des Messpendels 20 durch
das Ausgleichspendel 24 wird weiter unten noch erläutert.In the embodiment of 1 The rotatable elements are freely rotatable, that is unattenuated with continuous rotation. The damping of the measuring pendulum 20 through the compensation pendulum 24 will be explained below.
Die
Laufeigenschaften der Pendel 20, 22 wird durch
eine reibungsarme Lagerung der Lagerzapfen 16 in den beiden
Lagerbuchsen 14a, 14b bzw. der Lagerwelle 18 in
der Nabe 66 bestimmt. Eine möglichst kleine Lagerreibung
wird durch eine optimierte Werkstoffpaarung Welle 18/Buchse 14a, 14b bzw.
/Nabe 66 und einen möglichst
kleinen Wellenzapfendurchmesser d1 bzw.
Lagerwellendurchmesser d2 erreicht. Bei
dem eingangs genannten Ausführungsbeispiel
beträgt
beispielsweise d1 = 0,25 mm und d2 = 0,4 mm.The running characteristics of the pendulum 20 . 22 is due to a low-friction bearing of the journals 16 in the two bushings 14a . 14b or the bearing shaft 18 in the hub 66 certainly. The smallest possible bearing friction is achieved by an optimized material pairing shaft 18 /Rifle 14a . 14b or / hub 66 and reaches the smallest possible shaft journal diameter d 1 or bearing shaft diameter d 2 . In the embodiment mentioned above, for example, d 1 = 0.25 mm and d 2 = 0.4 mm.
Für die Lagerung
der Lagerzapfen 16 in den Lagerbuchsen 14a, 14b lässt sich
der Lagerreibungswinkel α1 für
einen Reibbeiwert μ zwischen Lagerzapfen 16 und
Lagerbuchsen 14a, 14b wie folgt angeben: α1 = arctanμd1/2s1
For the storage of the bearing journals 16 in the bushings 14a . 14b can the bearing friction angle α 1 for a coefficient of friction μ between journals 16 and bushings 14a . 14b specify as follows: α 1 = arctanμd 1 / 2s 1
Für die Lagerung
der Lagerwelle 18 in der Nabe 66 mit dem selben
Reibbeiwert μ gilt
für den Schleppwinkel α2 in
entsprechender Weise: α2 =
arctanμd2/2s2
For the storage of the bearing shaft 18 in the hub 66 with the same friction coefficient μ, the following applies to the drag angle α 2 : α 2 = arctanμd 2 / 2s 2
Im
Ausführungsbeispiel
ist μ =
0,06 und mit d1 = 0,25 mm, s1 =
0,2 mm, d2 = 0,4 mm und s2 =
2,5 mm ergeben sich ein Lagerreibungswinkel α1 =
2,15° und
ein Schleppwinkel α2 = 0,28°.In the exemplary embodiment, μ = 0.06 and with d 1 = 0.25 mm, s 1 = 0.2 mm, d 2 = 0.4 mm and s 2 = 2.5 mm results in a bearing friction angle α 1 = 2, 15 ° and a drag angle α 2 = 0.28 °.
Dadurch,
dass der Durchmesser d2 größer als
der Durchmesser d1 ist, wird also erreicht,
dass der Schleppwinkel α2 kleiner ist als der Lagerreibwinkel α1.
Damit ist eine effektive dispersive Dämpfung des Messpendels 20 durch
das Ausgleichspendel 22 infolge eines im Idealfall verlustfreien
Energieaustauschs zwischen Messpendel 20 und Ausgleichspendel 22 möglich.Because the diameter d 2 is greater than the diameter d 1 , it is thus achieved that the drag angle α 2 is smaller than the bearing friction angle α 1 . This is an effective dispersive damping of the measuring pendulum 20 through the compensation pendulum 22 due to an ideally lossless energy exchange between the measuring pendulum 20 and compensation pendulum 22 possible.
Bei
dem praktischen Ausführungsbeispiel mit
den bereits genannten Abständen
der Massenschwerpunkte von der Lagerachse 12, nämlich s1 = 0,2 mm und s2 =
2,5 mm liegt die so genannte gekoppelte Eigenfrequenz f1 des
Messpendels 20 bei weniger als 2 Hz, typischerweise bei
1 Hz und die gekoppelte Eigenfrequenz f2 des
Ausgleichspendels 22 bei mehr als 2 Hz, typischerweise
bei 3 Hz. Das Frequenzverhältnis
f2/f1 liegt vorzugsweise
im Bereich von 3 bis 5.In the practical embodiment with the already mentioned distances of the centers of mass of the bearing axis 12 , namely s 1 = 0.2 mm and s 2 = 2.5 mm is the so-called coupled natural frequency f 1 of the measuring pendulum 20 at less than 2 Hz, typically at 1 Hz and the coupled natural frequency f 2 of the compensating pendulum 22 at more than 2 Hz, typically at 3 Hz. The frequency ratio f 2 / f 1 is preferably in the range of 3 to 5.
Das
Messpendel 20 und das damit über das Planetengetriebe 32, 70, 74 schwerkraftgekoppelte Ausgleichspendel 22 bilden
ein so genanntes tiefgestimmtes, asynchrones Doppelpendel.The measuring pendulum 20 and that's about the planetary gear 32 . 70 . 74 Gravity-coupled compensation pendulum 22 form a so-called deep-tuned, asynchronous double pendulum.
Zwischen
dem Messpendel 20 und dem Ausgleichspendel 22 wirkt
eine innere Pendeldämpfung, die
sich dadurch auszeichnet, dass keine direkte Wirkverbindung zum
Stator, also dem Gehäuse 11, vorhanden
ist. Wie bereits erwähnt,
ist diese Dämpfung
rein dispersiv, d. h. die Schwingungsenergie wird im Messpendel 20 bzw.
im Ausgleichspendel 22, dort insbesondere im Masserad 76 gespeichert.
Dies ermöglicht
extrem hohe Drehraten, die im Ausführungsbeispiel bei bis zu 1.000°/s liegen
können,
ohne dass eine merkliche Winkelverschleppung auftritt. Die Dämpfung des
Messpendels 20 wird durch den Kraftschluss zum Ausgleichspendel 22 bewirkt
und wird wesentlich durch das Trägheitsmoment
des Masserades 76 und dessen Rotationsgeschwindigkeit bestimmt.
Beide Größen können durch
das Übersetzungsverhältnis zwischen
Messpendel 20 und Masserad 76 beeinflusst werden.
Dieses Übersetzungsverhältnis liegt
beim Ausführungsbeispiel
zwischen 2 und 4.Between the measuring pendulum 20 and the compensation pendulum 22 acts an internal pendulum damping, which is characterized by the fact that no direct operative connection to the stator, so the housing 11 , is available. As already mentioned, this damping is purely dispersive, ie the vibration energy is in the measuring pendulum 20 or in the compensation pendulum 22 , especially in the Masserad 76 saved. This allows extremely high rotation rates, which can be up to 1,000 ° / s in the embodiment, without a noticeable Winkelverschleppung occurs. The damping of the measuring pendulum 20 becomes a balancing pendulum due to the frictional connection 22 causes and is essentially due to the moment of inertia of the Masserades 76 and determines its rotational speed. Both sizes can be determined by the gear ratio between measuring pendulum 20 and Masserad 76 to be influenced. This ratio is in the embodiment between 2 and 4.
Demgegenüber zeigt 2 eine
modifizierte, nämlich
zusätzlich
dissipativ gedämpfte
Ausführungsform 10' des Neigungssensors 10 gemäß 1.
Hier findet also nicht nur ein im Idealfall verlustfreier Energieaustausch
zwischen den Pendeln 20 und 22 statt, sondern
zusätzlich
eine Umwandlung kinetischer und potentieller Energie vom Messpendel 20 und
vom Ausgleichspendel 24 in Reibungswärme. In 2 sind entsprechende
Elemente mit den Bezugszeichen der 1, jedoch
unter Hinzufügung
eines Apostrophs bezeichnet. Übersichtshalber
sind nur die zur Erklärung
notwendigen Elemente des Doppelpendels abgebildet.In contrast, shows 2 a modified, namely additionally dissipative attenuated embodiment 10 ' of the tilt sensor 10 according to 1 , So here is not just an ideally lossless energy exchange between the pendulums 20 and 22 Instead, a conversion of kinetic and potential energy from the measuring pendulum 20 and the compensation donation 24 in frictional heat. In 2 are corresponding elements with the reference numerals of 1 , but with the addition of an apostrophe. For the sake of clarity, only the elements of the double pendulum necessary for explanation are shown.
Wie
man deutlich aus 2 entnehmen kann, befindet sich
ein kreisförmiger
Innenumfang 80 des Pendelkörpers 30' in geringem
radialem Abstand von einem ebenfalls kreisförmigen Außenumfang 82 des Masserades 76', so dass ein
Ringspalt 84 entsteht. In dem Ringspalt 84 befindet
sich ein viskoses Öl,
beispielsweise ein Silikonöl.
Dieses bewirkt über den
fluidischen Formschluss zwischen dem Pendelkörper 30' und dem Masserad 76' mittels des
Ringspaltes 84 eine fluidische innere Dämpfung des Messpendels 20 gegenüber dem
Ausgleichspendel 22.How to clear 2 can be found, there is a circular inner circumference 80 of the pendulum body 30 ' at a small radial distance from a likewise circular outer periphery 82 of the Masserade 76 ' so that an annular gap 84 arises. In the annular gap 84 There is a viscous oil, such as a silicone oil. This causes via the fluidic fit between the pendulum body 30 ' and the masseuse 76 ' by means of the annular gap 84 a fluidic internal damping of the measuring pendulum 20 opposite the compensation pendulum 22 ,
Im
Ausführungsbeispiel
kann zur Befüllung des
Ringspalts 84 ein niederviskoses Fluid mit einer Viskosität von beispielsweise
0,5 bis 5 mm2/s verwendet werden, wenn der
Ringspalt 84 beispielsweise 0,4 mm breit ist.In the embodiment, for filling the annular gap 84 a low viscosity fluid having a viscosity of, for example, 0.5 to 5 mm 2 / s may be used when the annular gap 84 for example, 0.4 mm wide.
In
praktischen Ausführungsbeispielen
können
alternativ alle beweglichen Elemente des Neigungssensors 10 innerhalb
des Gehäuses 11 in
einem Ölbad
laufen.In practical embodiments, alternatively, all movable elements of the inclination sensor 10 inside the case 11 run in an oil bath.
Um
eine möglichste
geringe äußere Dämpfung des
Messpendels 20 zum Gehäuse 11' zu erhalten,
befindet sich die erste exzentrische Masse 36' vorzugsweise
innerhalb des kreisförmigen
Außenumfanges
des Hohlrades 32'.To a possible low external damping of the measuring pendulum 20 to the housing 11 ' To obtain, there is the first eccentric mass 36 ' preferably within the circular outer periphery of the ring gear 32 ' ,
Anstelle
oder zusätzlich
zu einer fluidischen Dämpfung
kann auch eine Reibungsdämpfung,
eine Wirbelstromdämpfung
oder dergleichen vorgesehen werden.Instead of
or additionally
to a fluidic damping
can also be a friction damping,
an eddy current damping
or the like may be provided.
Bei
Rotation des Masserades 76' entsteht
in dem im Ringspalt 84 enthaltenen Fluid eine Ringströmung, die
auch als Couette-Strömung
bezeichnet wird. In der Regel verhält sich das Fluid wie eine Newton'sche Flüssigkeit
mit geschwindigkeitsproportionaler Scherspannung. Bei geringer Geschwindigkeit
der Ringströmung
erfährt
das Masserad 76' und damit
der Pendelkörper 30' ein Dämpfungsmoment Md nach der Beziehung: Md = η(A/d)r1
2[(R + r)/r]d(φ2 – φ1)/dt wobei η die dynamische Viskosität des Fluids,
A die fluidbenetzte wirksame Umfangsfläche des Masserades 76', also die wirksame
Dämpfungsfläche, d die Breite
des Ringspalts 84, r1 der mittlere
Radius des Ringspalts 84 und der Ausdruck (φ2 – φ1) die relative Winkelfunktion des Doppelpendels
ist. Der Term in den eckigen Klammern beschreibt das Übersetzungsverhältnis des
Masserades 76' relativ
zum Hohlrad 32',
um das die relative Winkelgeschwindigkeit des Masserades 76' gegenüber der
Relativgeschwindigkeit des Ausgleichspendels 22 zum Messpendel 20 erhöht ist.With rotation of the Masserades 76 ' arises in the annulus 84 fluid contained a ring flow, which is also referred to as Couette flow. As a rule, the fluid behaves like a Newtonian fluid with velocity-proportional shear stress. At low speed of the ring flow experiences the Masserad 76 ' and thus the pendulum body 30 ' a damping moment M d according to the relationship: M d = η (A / d) r 1 2 [(R + r) / r] d (φ 2 -φ 1 ) / dt where η is the dynamic viscosity of the fluid, A is the fluid wetted effective circumferential surface of the mass wheel 76 ' , ie the effective damping surface, d the width of the annular gap 84 , r 1 is the mean radius of the annular gap 84 and the term (φ 2 -φ 1 ) is the relative angular function of the double pendulum. The term in the square brackets describes the gear ratio of the mass wheel 76 ' relative to the ring gear 32 ' This is the relative angular velocity of the mass wheel 76 ' relative to the relative speed of the compensating pendulum 22 to the measuring pendulum 20 is increased.
Die
fluidische Dämpfung
des Pendelkörpers 30' gegenüber dem
Masserad 76' kann
individuell eingestellt werden, beispielsweise aperiodisch oder überkritisch,
indem die Größe der wirksamen
Dämpfungsfläche und
die Breite des Ringspalts entsprechend dimensioniert werden. Auf
diese Weise können
Resonanzrestüberhöhungen bis
auf das Scheinlot bei statischer Beschleunigung reduziert werden, ohne
dass eine Erhöhung
der Viskosität η erforderlich
wäre. Aufgrund
des in Md wirkenden Übersetzungsverhältnisses
sind niedrige Viskositäten
ausreichend, und die Dämpfung
des Messpendels 20 zum Gehäuse 11 ist gering.
Die Winkeltreue bleibt daher auch bei hohen Drehraten erhalten.The fluidic damping of the pendulum body 30 ' opposite the masseuse 76 ' can be adjusted individually, for example, aperiodic or supercritical, by the size of the effective damping surface and the width of the annular gap are dimensioned accordingly. In this way, resonant residual overshoots can be reduced to the apparent solder with static acceleration, without an increase in the viscosity η would be required. Due to the transmission ratio acting in M d , low viscosities are sufficient, and the damping of the measuring pendulum 20 to the housing 11 is low. The angular accuracy is therefore maintained even at high rotation rates.
Die
vorgesehene Fluiddämpfung
bringt es mit sich, dass das Messpendel 20' und das Ausgleichspendel 22' einen Auftrieb
in dem Fluid erfahren. Es ist daher darauf zu achten, dass das verdrängte Fluidvolumen
einen solchen Volumenschwerpunkt aufweist, dass der Gesamtschwerpunkt des
jeweiligen Pendelkörpers
des Neigungssensors 10' unterhalb
der Achse 12' verbleibt
und das jeweilige Pendel somit nicht aufschwimmt, wenn sich der Neigungssensor 10' in der Gleichgewichtslage
befindet. Der Auftrieb bewirkt dabei, dass die Lastkräfte in den
Lagern der Pendel durch die Auftriebkräfte reduziert werden, wodurch
die Lagerflächen
entlastet werden.The intended fluid damping entails that the measuring pendulum 20 ' and the compensation pendulum 22 ' experience a buoyancy in the fluid. It is therefore important to ensure that the displaced fluid volume has such a center of gravity that the total center of gravity of the respective pendulum body of the tilt sensor 10 ' below the axis 12 ' remains and the respective pendulum thus does not float when the inclination sensor 10 ' located in the equilibrium position. The buoyancy causes the load forces in the bearings of the pendulum are reduced by the buoyancy forces, whereby the bearing surfaces are relieved.
Die
Wirkungsweise des Neigungssensors 10 bzw. 10' ist wie folgt:
Die
Anordnung von Messpendel 20 und Ausgleichspendel 22 soll
bewirken, dass dieses Doppelpendel im Idealfall ein „Pendel
in Ruhe” darstellt,
das sich zu jedem Zeitpunkt und in allen Bewegungszuständen des
mit dem Gehäuse 11 verbundenen
Objekts im Lot, also parallel zum Vektor der natürlichen Schwerkraft befindet.
Aus dieser Ruhestellung soll die jeweilige Neigung des Gehäuses 11 relativ
zum Lot und um die Achse 12 erfasst werden. Dieser Idealfall
ist natürlich
in der Praxis nicht gewährleistet,
weil sich das Messpendel 20 und das Ausgleichspendel 22 infolge
dynamischer Bewegungsvorgänge
zumindest kurzzeitig aus dem Lot herausbewegen. Die Bewegung des
Messpendels 20 stellt dann einen Fehler dar, den es im
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu minimieren gilt.The operation of the tilt sensor 10 respectively. 10 ' is as follows:
The arrangement of measuring pendulum 20 and compensation pendulum 22 The aim of this double pendulum is ideally to be a "pendulum at rest", which is at any time and in all states of motion of the housing 11 connected object in the Lot, that is parallel to the vector of natural gravity. From this rest position, the respective inclination of the housing 11 relative to the perpendicular and about the axis 12 be recorded. This ideal case is of course not guaranteed in practice, because the measuring pendulum 20 and the compensation pendulum 22 move out of the lot at least for a short time as a result of dynamic movement processes. The proofs movement of the measuring pendulum 20 is then an error that should be minimized in the context of the present invention.
Die
Winkelübertragungsfunktion α des Neigungssensors 10 ist
charakterisiert durch die Beziehung: α = Φ – φ1
[1] wobei Φ der zu
erfassende Neigungswinkel des mit dem Gehäuse 11 verbundenen
Objektes relativ zum Lot und um die Achse 12 und φ1 der momentane, vom Idealfall abweichende
Ausschlag des Messpendels 20 ist. Wenn φ1 =
0 ist, dann liegt der Idealfall vor, und die Winkelübertragungsfunktion α liefert
direkt den Neigungswinkel Φ.
Da der momentane Ausschlag φ1, wie erwähnt, in der Praxis von Null
verschieden und nicht bekannt ist, wird durch die bereits beschriebenen
Dämpfungsmaßnahmen
bewirkt, dass diese Größe zumindest
so klein wie möglich
gehalten wird, also das Messpendel 20 einen möglichst geringen
Ausschlag φ1 aufweist.The angular transmission function α of the inclination sensor 10 is characterized by the relationship: α = Φ - φ 1 [1] where Φ is the inclination angle to be detected with the housing 11 connected object relative to the Lot and about the axis 12 and φ 1 is the instantaneous, deviating from the ideal case deflection of the measuring pendulum 20 is. If φ 1 = 0, then the ideal case exists, and the angle transfer function α directly gives the tilt angle φ. Since the instantaneous rash φ 1 , as mentioned, is in practice different from zero and not known, the damping measures already described cause this size to be kept at least as small as possible, that is to say the measuring pendulum 20 has the smallest possible deflection φ 1 .
Die
Wirkung des erfindungsgemäßen Doppelpendels 20, 22 wird
nachstehend anhand einer Simulationsberechnung für die momentane Neigung φ1 dargestellt:
Die Berechnung geht von
einer Lagrange-Funktion L = T – V
aus, wobei T die kinetische Energie und V die potentielle Energie
des Gesamtsystems sind. Unter Anwendung der Lagrange'schen Bewegungsgleichungen 2.
Art erhält
man ein System gekoppelter Differentialgleichungen, mit denen die
Winkelbewegungen des Doppelpendels beschrieben werden: J1d2φ1/dt2 = Q1 + J12d2φ2/dt2
[2]
J2d2φ2/dt2 = Q2 + J12d2φ1/dt2
[3]
The effect of the double pendulum according to the invention 20 . 22 is shown below on the basis of a simulation calculation for the instantaneous inclination φ 1 :
The calculation starts from a Lagrange function L = T - V, where T is the kinetic energy and V is the potential energy of the whole system. Using the Lagrangian equations of motion 2 , One obtains a system of coupled differential equations describing the angular movements of the double pendulum: J 1 d 2 φ 1 / dt 2 = Q 1 + J 12 d 2 φ 2 / dt 2 [2] J 2 d 2 φ 2 / dt 2 = Q 2 + J 12 d 2 φ 1 / dt 2 [3]
Dabei
sind J1 das gekoppelte Massenträgheitsmoment
des Messpendels 20, J2 das gekoppelte Massenträgheitsmoment
des Ausgleichspendels 22, J12 das
Austauschmassenträgheitsmoment
des Doppelpendels 20, 22, das die gegenseitige
Kopplung und Wechselwirkung der Bewegungen der beiden Pendel 20 und 22 beschreibt
und das im Ausführungsbeispiel
10 g mm2 beträgt. φ2 ist
die momentane Neigung des Ausgleichspendels 22, Q1 das Antriebsmoment des Messpendels 20,
und Q2 das Antriebsmoment des Ausgleichspendels 22.In this case, J 1 are the coupled mass moment of inertia of the measuring pendulum 20 , J 2 is the coupled mass moment of inertia of the compensating pendulum 22 , J 12 is the mass moment of inertia of the double pendulum 20 . 22 that the mutual coupling and interaction of the movements of the two pendulums 20 and 22 describes and in the exemplary embodiment 10 g mm 2 . φ 2 is the instantaneous inclination of the compensating pendulum 22 , Q 1 is the drive torque of the measuring pendulum 20 , and Q 2, the drive torque of the compensation pendulum 22 ,
Gleichung
[2] beschreibt die Pendelschwingung φ1 des
Messpendels 20 und Gleichung [3] die Schwingung φ2 des Ausgleichspendels 22.Equation [2] describes the pendulum oscillation φ 1 of the measuring pendulum 20 and Equation [3] the vibration φ 2 of the compensatory pendulum 22 ,
Die
Reibungs- und fluidischen Dämpfungsterme
werden zwar auf der Basis eines Modells explizit berücksichtigt,
sind jedoch aus Gründen
der Übersichtlichkeit
weggelassen. Die Antriebsmomente Q1 und
Q2 sind gegeben durch: Q1 = m1s1(azcosΦsinφ1 – aycosφ1) [4]
Q2 = [m3s3 + m'(R – r')](azcosΦsinφ2 – aycosφ2) [5]
Although the frictional and fluidic damping terms are explicitly taken into account on the basis of a model, they have been omitted for reasons of clarity. The drive torques Q 1 and Q 2 are given by: Q 1 = m 1 s 1 (a z cosφsinφ 1 - a y cosφ 1 ) [4] Q 2 = [m 3 s 3 + m '(R - r')] (a z cosφsinφ 2 - a y cosφ 2 ) [5]
Dabei
sind ay und az die
von außen
einwirkenden Beschleunigungskomponenten einschließlich der
Erdbeschleunigung (g = 9,81 m/s2) in einem horizontierten
Koordinatensystem, m1 die Masse des Pendelkörpers 30,
m2 die Masse des Schleppankers 64,
und m' die Masse
des Planetenrades 70.Here a y and a z are the externally acting acceleration components including the gravitational acceleration (g = 9.81 m / s 2 ) in a horizontal coordinate system, m 1 is the mass of the pendulum body 30 , m 2 is the mass of the towed anchor 64 , and m 'is the mass of the planetary gear 70 ,
Die
Trägheitsmomente
sind gegeben durch J1 = Θ1 + Θ3(R/r)2 + Θ'(R/r')2
[6]
J2 = Θ2 +
m'(R – r')2 + Θ3[(R + r)/r]2 + Θ'[(R – r')/r']2
[7]
J12 = Θ3R(R
+ r)/r2 + Θ'R(R – r')/r'2
[8]
The moments of inertia are given by J 1 = Θ 1 + Θ 3 (R / r) 2 + Θ '(R / r') 2 [6] J 2 = Θ 2 + m '(R - r') 2 + Θ 3 [(R + r) / r] 2 + Θ '[(R - r') / r '] 2 [7] J 12 = Θ 3 R (R + r) / r 2 + Θ'R (R -r ') / r' 2 [8]
Das
Getriebe des Doppelpendels 20, 22 und die dazu
gehörigen
Parameter sind in 3 schematisch dargestellt. Die
Schwingungsresonanzfrequenzen sind allgemein definiert für kleine
Pendelausschläge
bzw. Neigungen φ1 und φ2 von Messpendel 20 bzw. Ausgleichspendel 22.
In diesem Sinne ergeben sich die gekoppelten Eigenfrequenzen von
Messpendel 20 und Ausgleichspendel 22 aus den
Gleichungen [2] und [3] unter Verwendung der Gleichungen [4] und
[5] zu f1 =
(1/2π)(m1s1g/J1)1/2
[9]
f2 = (1/2π)([m2s2 + m'(R – r')]g/J2)1/2
[10]
The transmission of the double pendulum 20 . 22 and the associated parameters are in 3 shown schematically. The vibration resonance frequencies are generally defined for small pendulum deflections φ 1 and φ 2 of the measuring pendulum 20 or compensatory pendulum 22 , In this sense, the coupled natural frequencies of Meßpendel arise 20 and compensation pendulum 22 from equations [2] and [3] using equations [4] and [5] f 1 = (1 / 2π) (m 1 s 1 g / J 1 ) 1/2 [9] f 2 = (1 / 2π) ([m 2 s 2 + m '(R - r')] g / J 2 ) 1/2 [10]
Die
Dimensionierung des Doppelpendels 20, 22 kann
gemäß den Gleichungen
[2] bis [10] unter Berücksichtigung
der oben in der Beschreibung angegebenen Regeln vorgenommen werden.
Zur Überprüfung der
Messfunktion α gemäß Gleichung
[1] und des Pendelausschlags bzw. der Neigung φ1 aus
der mathematischen Lösung
des gekoppelten Differentialgleichungssystems [2] und [3] werden
die folgenden Messvorschriften eingeführt, die mit entsprechenden
Labormessungen verifiziert werden können:
- – Drehfrequenzgang:
Das
Gehäuse 11 des
Neigungssensors 10 wird in sinusförmige Drehschwingungen um die
Achse 12 versetzt. Bei einer fest vorgegebenen Neigungswinkelamplitude
wird der Messwinkel α in Abhängigkeit
von der Drehfrequenz gemessen.
- – Hysteresefrequenzgang:
Das
Gehäuse 11 des
Neigungssensors 10 wird wiederum in sinusförmige Drehschwingungen
um die Achse 12 versetzt. Bei einer fest vorgegebenen Neigungswinkelamplitude
wird die über
eine Drehschwingungsperiode gemittelte Abweichung des Neigungssignals α vom tatsächlichen
momentanen Neigungswinkel Φ als
Hysteresewinkel in Abhängigkeit
von der Drehfrequenz gemessen.
- – Schwingfrequenzgang:
Das
Gehäuse 11 des
Neigungssensors 10 wird nunmehr in sinusförmige Linearschwingungen quer
zur Achse 12 versetzt. Bei einer fest vorgegebenen Beschleunigungsamplitude
wird der Pendelausschlag bzw. der Neigungswinkel φ1 direkt mittels des Messwinkels α (wegen Φ = 0) in Abhängigkeit
von der Schwingfrequenz gemessen.
- – Drehstoßreaktion:
Das
Gehäuse 11 des
Neigungssensors 10 wird nunmehr kurzzeitigen halbsinusförmigen Stoßimpulsen
quer zur Achse 12 gefolgt von einer 90°-Drehbewegung mittels eines
Klappscharniers um die Achse 12 ausgesetzt. Dabei wird
der Messwinkels α in
Abhängigkeit
von der Zeit gemessen.
The dimensioning of the double pendulum 20 . 22 can be made according to the equations [2] to [10] in consideration of the rules given above in the description. In order to check the measurement function α according to equation [1] and the pendulum deflection or inclination φ 1 from the mathematical solution of the coupled differential equation system [2] and [3], the following measurement instructions are introduced, which can be verified with corresponding laboratory measurements: - - Drehfrequenzgang: The housing 11 of the tilt sensor 10 becomes sinusoidal torsional vibrations about the axis 12 added. At a fixed angle of inclination angle, the measuring angle α is measured as a function of the rotational frequency.
- - Hysteresis frequency response: The case 11 of the tilt sensor 10 becomes in turn sinusoidal torsional vibrations about the axis 12 added. At a fixed tilt angle amplitude, the deviation of the tilt signal α, averaged over a torsional vibration period, from the actual instantaneous tilt angle Φ becomes a hysteresis angle measured as a function of the rotational frequency.
- - Oscillation frequency response: The housing 11 of the tilt sensor 10 is now in sinusoidal linear vibrations transverse to the axis 12 added. At a fixed acceleration amplitude of the pendulum deflection or the inclination angle φ 1 is measured directly by means of the measuring angle α (because of Φ = 0) as a function of the oscillation frequency.
- - Turning reaction: The case 11 of the tilt sensor 10 now becomes momentary semi-sinusoidal shock pulses transverse to the axis 12 followed by a 90 ° rotation by means of a hinged hinge around the axis 12 exposed. The measuring angle α is measured as a function of time.
4 zeigt
den Drehfrequenzgang für
zwei Neigungssensoren, die im Frequenzbereich um 1 Hz tief abgestimmt
sind. Der Verlauf a) zeigt den Drehfrequenzgang für einen
Neigungssensor mit herkömmlichem
Einfachpendel und der Verlauf b) den Drehfrequenzgang für einen
Neigungssensor 10 mit erfindungsgemäßem Doppelpendel 20, 22.
Wegen der nicht zu vermeidenden Lagerreibung erleidet das Einfachpendel
gemäß a) bei
einer Drehfrequenz von etwa 1 Hz einen völligen Empfindlichkeitsverlust, während das
erfindungsgemäße Doppelpendel 20, 22 nur
eine geringfügige
Abnahme von maximal 10% zeigt. 4 shows the rotation frequency response for two tilt sensors, which are tuned in the frequency range by 1 Hz deep. The course a) shows the rotational frequency response for a tilt sensor with conventional single pendulum and the course b) the rotational frequency response for a tilt sensor 10 with inventive double pendulum 20 . 22 , Because of the unavoidable bearing friction suffers the simple pendulum according to a) at a rotational frequency of about 1 Hz, a complete loss of sensitivity, while the double pendulum invention 20 . 22 shows only a slight decrease of a maximum of 10%.
5 zeigt
in entsprechender Weise mit Verläufen
a) und b) den Hysteresefrequenzgang für einen herkömmlichen
und einen erfindungsgemäßen Neigungssensor.
Hier ist der Hysteresewinkel im Bereich der Resonanzfrequenz für den erfindungsgemäßen Neigungssensor
signifikant kleiner. 5 shows in a corresponding manner with gradients a) and b) the Hysteresefrequenzgang for a conventional and a tilt sensor according to the invention. Here, the hysteresis angle in the region of the resonance frequency for the tilt sensor according to the invention is significantly smaller.
6 zeigt
den Schwingfrequenzgang, ebenfalls mit Verläufen a) und b) für einen
herkömmlichen
und einen erfindungsgemäßen Neigungssensor.
Hier zeigt sich für
den erfindungsgemäßen Neigungssensor
im Vergleich zum herkömmlichen
Neigungssensor ein ausgeprägtes
Dämpfungsverhalten im
Bereich der Resonanzfrequenz. 6 shows the oscillation frequency response, also with curves a) and b) for a conventional and a tilt sensor according to the invention. Here, a pronounced damping behavior in the region of the resonance frequency is shown for the tilt sensor according to the invention in comparison to the conventional tilt sensor.
Die 7 bis 9 zeigen
analog zu den 4 bis 6 die entsprechenden
Frequenzgänge des
erfindungsgemäßen Neigungssensors 10 mit Doppelpendel 20, 22,
jedoch mit fluidischer Dämpfung
gemäß 2 und
aperiodisch eingestelltem Dämpfungsverhalten.
Die Abnahme der Messempfindlichkeit im Drehfrequenzgang der 7 reduziert sich
auf unter 7% und der Hysteresewinkel in 8 kann unter
1° gehalten
werden. Der Schwingfrequenzgang in 9 verläuft quasi
resonanzfrei unterhalb des Scheinlotwinkels von 26,6°, der sich
als Folge der im Versuch eingestellten Lateralbeschleunigung von
0,5 g ergibt.The 7 to 9 show analogous to the 4 to 6 the corresponding frequency responses of the tilt sensor according to the invention 10 with double pendulum 20 . 22 , but with fluidic damping according to 2 and aperiodically adjusted damping behavior. The decrease of the measuring sensitivity in the rotational frequency response of 7 reduces to below 7% and the hysteresis angle in 8th can be kept below 1 °. The oscillation frequency response in 9 runs virtually without resonance below the apparent sound angle of 26.6 °, which results from the lateral acceleration of 0.5 g set in the experiment.
10 zeigt
die Drehstoßreaktion
des erfindungsgemäßen Neigungssensors 10.
Der Zeitverlauf des Winkelsignals α ist wegen des vorgelagerten halbsinusförmigen Stoßimpulses
sogar steiler als die Kippfunktion des Klappscharniers Φ. Dies ist
ein durchaus willkommener Effekt, um einen Überschlag eines Kraftfahrzeugs
zu detektieren, damit die Gefahrensituation sicher zu erkennen und
entsprechende Insassen-Sicherheitseinrichtungen
rechtzeitig auszulösen. 10 shows the rotational shock reaction of the tilt sensor according to the invention 10 , The time course of the angle signal α is even steeper than the tilting function of the hinged hinge Φ because of the upstream semi-sinusoidal shock pulse. This is a very welcome effect to detect a rollover of a motor vehicle, so that the dangerous situation can be reliably detected and trigger appropriate occupant safety devices in a timely manner.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
1010
-
Neigungssensortilt sensor
-
11,
11'11
11 '
-
Gehäusecasing
-
1212
-
Achseaxis
-
14a,
b14a,
b
-
Lagerbuchsenbushings
-
1616
-
Lagerzapfenpivot
-
1818
-
Lagerwellebearing shaft
-
2020
-
Messpendelmeasuring pendulum
-
2222
-
Ausgleichspendelbalance shuttle
-
2424
-
WinkelmesseinrichtungAngle measuring device
-
30,
30'30
30 '
-
Pendelkörperpendulum bob
-
32,
32'32
32 '
-
Hohlradring gear
-
3434
-
Innenverzahnunginternal gearing
-
36,
26'36
26 '
-
erste
exzentrische Massefirst
eccentric mass
-
3838
-
radiale
Wandradial
wall
-
4040
-
Ringflanschannular flange
-
4444
-
permanentmagnetisches
Drehgeberelementpermanent magnet
Encoder element
-
4646
-
Fluxringflux ring
-
4848
-
ringförmiger Permanentmagnetannular permanent magnet
-
5454
-
gehäusefester
Sensorfixed to the housing
sensor
-
5656
-
Leiterplatte,
ElektronikPCB,
electronics
-
5858
-
magnetfeldempfindliches
Sensorelementsensitive to magnetic fields
sensor element
-
5959
-
magnetische
Feldlinienmagnetic
field lines
-
6060
-
Pfeilarrow
-
6262
-
Anschlüsseconnections
-
6464
-
Schleppankerdrag anchor
-
6666
-
Nabehub
-
6868
-
zweite
exzentrische Massesecond
eccentric mass
-
7070
-
Planetenradplanet
-
7272
-
Achseaxis
-
7474
-
Sonnenradsun
-
76,
76'76
76 '
-
MasseradMasserad
-
8080
-
Innenumfang
von 30'inner circumference
from 30 '
-
8282
-
Außenumfang
von 76'outer periphery
from 76 '
-
8484
-
Ringspaltannular gap
-
AA
-
Umfangsfläche des
Pendelkörpers 30Peripheral surface of the
Pendulum body 30
-
ay, azay, az
-
von
außen
einwirkende Beschleunigungskomponentefrom
Outside
acting acceleration component
-
dd
-
Breite
des Ringspalts 84 width
of the annular gap 84
-
d1d1
-
Durchmesser
der Lagerzapfen 16diameter
the bearing pin 16
-
d2d2
-
Durchmesser
der Lagerwelle 18diameter
the bearing shaft 18
-
f1f1
-
Eigenfrequenz
des Messpendels 20natural frequency
of the measuring pendulum 20
-
f2f2
-
Eigenfrequenz
des Ausgleichspendels 22natural frequency
the compensating shuttle 22
-
J1J1
-
gekoppeltes
Massenträgheitsmoment
des Messpendels 20coupled
Moment of inertia
of the measuring pendulum 20
-
J2J2
-
gekoppeltes
Massenträgheitsmoment
des Ausgleichspendels 22coupled
Moment of inertia
the compensating shuttle 22
-
J12J12
-
Austauschmassenträgheitsmoment
des DoppelpendelsExchange mass moment of inertia
of the double pendulum
-
m1m1
-
Masse
des Pendelkörpers 30 + 44Dimensions
of the pendulum body 30 + 44
-
m2m2
-
Masse
des Schleppankers 64 + 70 + 72Dimensions
of the towing anchor 64 + 70 + 72
-
m3m3
-
Masse
des Masserades 74 + 76Dimensions
of the Masserade 74 + 76
-
m'm '
-
Masse
des Planetenrades 70Dimensions
of the planetary gear 70
-
MdMd
-
Dämpfungsmomentdamping torque
-
Q1Q1
-
Antriebsmoment
des Messpendels 20drive torque
of the measuring pendulum 20
-
Q2Q2
-
Antriebsmoment
des Ausgleichspendels 22drive torque
the compensating shuttle 22
-
RR
-
Wälzkreisradius
des Hohlrades 32pitch radius
the ring gear 32nd
-
rr
-
Wälzkreisradius
des Sonnenrades 74pitch radius
of the sun wheel 74
-
r'r '
-
Wälzkreisradius
des Planetenrades 70pitch radius
of the planetary gear 70
-
r1r1
-
mittlerer
Radius des Ringspalts 84middle
Radius of the annular gap 84
-
s1s1
-
Abstand
des Massenschwerpunkts des Pendelkörpers 30 von der Achse 12distance
the center of mass of the pendulum body 30 from the axis 12th
-
s2s2
-
Abstand
des Massenschwerpunkts des Schleppankers 64 von der Achse 12distance
of the center of gravity of the towing anchor 64 from the axle 12
-
tt
-
ZeitTime
-
TT
-
kinetische
Energiekinetic
energy
-
VV
-
potentielle
Energiepotential
energy
-
αα
-
Messwinkelmeasuring angle
-
α1α1
-
LagerreibungswinkelBearing friction angle
-
α2α2
-
Schleppwinkeldrag angle
-
ηη
-
dynamische
Viskositätdynamic
viscosity
-
ΦΦ
-
Momentaner
Neigungswinkel eines mit dem Gehäuse 11 verbundenen
Objektsinstantaneous
Tilt angle of one connected to the housing 11
object
-
φ1φ1
-
momentane
Neigung des Messpendels 20current
Inclination of the measuring pendulum 20
-
φ2φ2
-
momentane
Neigung des Ausgleichspendels 22current
Inclination of compensating shuttle 22
-
Θ1Θ1
-
Massenträgheitsmoment
des Pendelkörpers 30 + 44Moment of inertia
of the pendulum body 30 + 44
-
Θ2Θ2
-
Massenträgheitsmoment
des Schleppankers 64Moment of inertia
of the towed anchor 64
-
Θ3Θ3
-
Massenträgheitsmoment
des Masserades 74 + 76Moment of inertia
of the Masserade 74 + 76
-
Θ'Θ '
-
Massenträgheitsmoment
des Planetenrades 70Moment of inertia
of the planetary gear 70
