DE1225970B

DE1225970B - Device for sensing the changes in position of the control element of a motor vehicle

Info

Publication number: DE1225970B
Application number: DEB80618A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Scholl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1965-02-20
Filing date: 1965-02-20
Publication date: 1966-09-29

Description

Einrichtung zum Abfühlen der Lageänderungen des Bedienungsorgans eines Kraftfahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ab- fühlen der Lageänderungen des Bedienungsorgans eines Kraftfahrzeugs, insbesondere der Lageänderung eines Gaspedals, mit einem mit Kontaktstellen versehenen ohmschen Spannungsteiler, wobei die Kontaktstellen in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage des Bedienungsorgans in Verbindung mit dem Eingang eines zu steuernden elektrischen Geräts gebracht werden.Means for sensing the changes in position of the control member of a motor vehicle The invention relates to a device for sensing the changes in position of the control member of a motor vehicle, in particular the change in position of an accelerator pedal with a provided with contact points resistive voltage divider, wherein the contact points in dependence on the respective position of the control member be brought into connection with the input of an electrical device to be controlled.

Bei automatischen oder teilautomatischen Bedienungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge tritt oft das Problem auf, die Lageänderung von Bedienungsorganen auf einfache und betriebssichere Weise in elektrische Meßwerte umzuformen. Zum Beispiel ist es bei elektrisch gesteuerten Schalteinrichtungen notwendig, die Stellung des Schaltgetriebes, der Kupplung und des Gaspedals abzufühlen. Beim Gaspedal liegt es nahe, einen Analoggeber zu verwenden, also z. B. eine Induktivität mit veränderbarem Eisenkern oder ein stufenlos verstellbares Potentiometer. So ist es beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1. 107 521 bekannt, zum Steuern der Kupplung eines Kraftfahr7,pugs ein Potentiometer zu verwenden, das über das Gaspedal dieses Kraftfahrzeugs stufenlos verstellt werden kann.In the case of automatic or semi-automatic operating devices for motor vehicles, the problem often arises of converting the change in position of operating elements into electrical measured values in a simple and reliable manner. For example, in the case of electrically controlled switching devices, it is necessary to sense the position of the gearbox, the clutch and the accelerator pedal. When it comes to the accelerator pedal, it makes sense to use an analog transmitter, e.g. B. an inductance with a changeable iron core or a continuously adjustable potentiometer. For example, it is known from German patent specification 1. 107 521 to use a potentiometer to control the clutch of a motor vehicle, which can be continuously adjusted via the accelerator pedal of this motor vehicle.

Wegen der laufenden Erschütterung, der Gefahr der Verschmutzung und der hohen Beanspruchung im Fahrbetrieb (106 bis 107 Bewegungsspiele auf 100 000 Fahrkilometer) erfordern Potentiometer je- doch einen sehr hohen Aufwand, um die nötige Betriebssicherheit gewährleisten zu können. Deshalb verwendet man vielfach für solche Bedienungseinrichtungen ohmsche Spannungsteiler, die mit einzelnen Kontaktstellen versehen sind, welche entsprechend der Lage eines Bedienungsorgans, z. B. des Gashebels, in Verbindung mit einem zu steuernden elektrischen Gerät gebracht werden. Eine solche Einrichtung ist aus der deutschen Auslegeschrift 1143 106 bekannt.Because of the constant vibration, the risk of soiling and the high level of stress during driving (106 to 107 movements per 100,000 kilometers), potentiometers require a great deal of effort in order to be able to guarantee the necessary operational safety. Therefore, one often uses ohmic voltage dividers for such operating devices, which are provided with individual contact points, which according to the position of an operating member, eg. B. the throttle, can be brought into connection with an electrical device to be controlled. Such a device is known from German Auslegeschrift 1 143 106 .

Um bei solchen mit einzelnen Kontaktstellen versehenen Spannungsteilern einen elektrischen Ausgangswert zu erhalten, der der Stellung des Bedienungsorgans etwa proportional ist, benötigt man ziemlich viele Kontaktstellen, was naturgemäß die Betriebssicherheit vermindert und die Einrichtung verteuert.To with such voltage dividers provided with individual contact points to obtain an electrical output value that corresponds to the position of the control element is roughly proportional, you need quite a few contact points, which of course the operational safety is reduced and the facility becomes more expensive.

Auch bei Einrichtungen zum Abfühlen der Stellung eines Schaltgetriebes iritt ein analoges Problem auf, wenn man beispielsweise drei Stellungen (z. B. 1. Gang - Leerlauf - 2. Gang) eines Schalthebels abfühlen will. Man benötigt dann drei Schaltkontakte, z. B. Endschalter, um diese drei Stellungen abzufühlen und entsprechende elektrische Meßwerte an das zu steuernde elektrische Gerät geben zu können.An analogous problem also arises with devices for sensing the position of a gearbox if, for example, one wants to sense three positions (e.g. 1st gear - idling - 2nd gear) of a gearshift lever. You then need three switching contacts, e.g. B. limit switches to sense these three positions and to be able to give corresponding electrical measured values to the electrical device to be controlled.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu beseitigen und einen mit einzelnen Kontaktstellen versehenen Spannungsteiler zu schaffen, der mit wenigen Kontaktstellen auskommt und dabei doch eine Ausgangsspannung liefert, die der Stellung eines Bedienungsorgans weitgehend proportional ist.It is the object of the invention to eliminate the disadvantages mentioned and to provide a single pad voltage divider which manages with a few contact points and yet delivers an output voltage, which is largely proportional to the position of a control element.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs genannten Einrichtung dadurch erreicht, daß der ohmsche Spannungsteiler aus mehreren, über Verbindungsstellen -in Serie geschalteten niederohmigen Querwiderständen besteht und zwischen den Verbindungsstellen und den Kontaktstellen höherohmige Längswiderstände angeordnet sind, wobei je nach der Stellung des Bedienungsorgans mindestens eine, höchstens jedoch zwei benachbarte Kontaktstellen mit dem Eingang des zu steuernden Geräts verbunden werden, und das zu steuernde Gerät einen hohen Innenwiderstand hat.According to the invention, this is achieved in a device mentioned at the beginning in that the ohmic voltage divider consists of several low-resistance transverse resistances connected in series via connection points and higher-resistance series resistances are arranged between the connection points and the contact points, with at least one, at most , depending on the position of the operating element However, two adjacent contact points are connected to the input of the device to be controlled, and the device to be controlled has a high internal resistance.

Die Zahl der notwendigen Kontaktstellen wird hierdurch fast auf die Hälfte reduziert. Auch bei dem genannten Beispiel der drei Stellungen eines Schalthebels benötigt man jetzt nur noch zwei Schaltkontakte, wenn in der Leerlaufstellung des Getriebes beide Schaltkontakte geschlossen sind.This almost reduces the number of contact points required Half reduced. Also in the example mentioned of the three positions of a shift lever you now only need two switching contacts when the Transmission, both switching contacts are closed.

Bei Schleifkontakten ergibt sich eine konstruktiv einfache Anordnung dadurch, daß die Kontaktstellen etwa äquidistant angeordnet sind und daß zur Verbindung mit dem zu steuernden Gerät ein Schleifkontakt vorgesehen ist, dessen Breite mindestens der Entfernung von zwei Kontaktstellen entspricht.In the case of sliding contacts, a structurally simple arrangement results in that the contact points are arranged approximately equidistantly and that for the connection a sliding contact is provided with the device to be controlled, the width of which is at least corresponds to the distance between two contact points.

Es können jedoch auch Einzelkontakte verwendet werden, z. B. Schutzgaskontakte, die magnetisch gesteuert werden. Diese Schutzgaskontakte oder sonstigen Einzelkontakte werden dann so angeordnet, daß jeweils höchstens zwei Kontakte geschlossen sein können. Dies läßt sich beispielsweise durch die Breite und die Entfernung eines zur Betäti g--dienenden , gün Dauermagneten sehr leicht einstellen.However, single contacts can also be used, e.g. B. Inert gas contacts that are magnetically controlled. These inert gas contacts or other individual contacts are then arranged in such a way that a maximum of two contacts can be closed in each case. This can be, for example, by the width and the distance of g to Actuate the - very easily set serving, gun permanent magnet.

Um eine gute Abstufung der Ausgangsspannung zu erhalten, bemißt man die Widerstände mit Vorteil so, daß das Widerstaiidsver.hältnis von -Lt'ä.ngg- zu Querwiderstand etwa:5:1 und das.Widerstandsverhältnis von Innpnwlä&rst"Ld ' s zü - sifeuem'den * Gerätes zu Querwidersfänd 22tens:#etwa 10 : 1- beträgt. Wie im. idlgenden,#nodh #erläÜtert wird, kann es zweckmäßig sein, beim' ersten und#ode'r letzten Querwiderstand der Querwiderstandskette von diesen Regeln abzuweichen.To obtain a good gradation of the output voltage, is measured to the resistors with advantage so that the Widerstaiidsver.hältnis of -Lt'ä.ngg- to cross-resistance is about 5: 1 and das.Widerstandsverhältnis of Innpnwlä & rst "Ld 's timeouts - sifeuem The * device to cross resistance 22tens: # is about 10: 1. As is explained in the.

In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele der 'Einrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt » : . - F i g. 1 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit -Sthleifkontakten, F i g. 2 eine Anordnung mit Schutzgaskontakten und einem Dauermagnet, im Schnitt, F i g. 3 das Schaltschema- einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit Einzelköntakten, beispielsweise nach F i g. 2, F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der. Einrichtung.Exemplary embodiments of the device according to the invention, which are explained in more detail in the following description, are shown in the drawings. It shows »:. - F i g. 1 shows the circuit diagram of a device according to the invention with sliding contacts, FIG . 2 shows an arrangement with inert gas contacts and a permanent magnet, in section, FIG. 3 the circuit diagram of a device according to the invention with individual contacts, for example according to FIG. 2, Fig. 4 is a diagram to explain the mode of operation of the. Furnishings.

F i g. 1 zeigt das Schaltschema einer Einrichtung 11, die dazu dient, die Stellung eines Gaspedals 12 in elektrische Meßwerte umzuformen, welche über zwei Steuerleitnugen 13 und 14 dem Eingang eines zu steuernden elektrischen Geräts 15, z. B. einer elektromagnetischen Kupplung, zugeführt werden. Dieses Gerät, hat einen bestimmten, mit Ri bezeichneten Eingangswiderstand.F i g. 1 shows the circuit diagram of a device 11 which is used to convert the position of an accelerator pedal 12 into electrical measured values which, via two control lines 13 and 14, are sent to the input of an electrical device 15 to be controlled, e.g. B. an electromagnetic clutch are supplied. This device has a certain input resistance called Ri.

Die Einrichtung 11 ist über eine Plusleitung 16 und eine Minusleitung 17 mit einer Batterie 18 verbunden, deren Betriebsspannung z. B. 6,3 Volt beträgt. Zwischen der Plus- und der Minusleitung liegen drei in Serie geschaltete, etwa gleich große Querwiderstände 19 bis 21. Die Verbindungssteffen der Querwiderstände und die Plusleitung 16 sind über etwa gleich große Längswiderstände 24 bis 26 mit Kontaktstellen 28 bis 30 eines Umschalters 31 -verbunden. Die Längswiderstände haben einen etwa fünfmal höheren Widerstandswert als die. Querwider-.stände.The device 11 is connected via a plus line 16 and a minus line 17 to a battery 18 whose operating voltage is e.g. B. 6.3 volts. Between the plus and minus lines there are three series-connected, roughly equal cross resistors 19 to 21. The connecting stiffeners of the cross resistors and the plus line 16 are connected to contact points 28 to 30 of a changeover switch 31 via roughly equal series resistors 24 to 26 . The series resistances have a resistance value about five times higher than that. Cross resistance.

Der Umschalter 31 hat einen Schleifkontakt 32, der so breit ist, daß er beim Durchlaufen der Kontaktstellen 28 bis 30 gleichzeitig -höchstens zwei benachbarte Kontaktstellen berühren kann. In der gezeichneten Zwischenstellung berührt er z. B. die Kontaktstellen28 und 29 gleichzeitig.The switch 31 has a wiper contact 32 which is so wide that it 28 to 30 at the same time while passing through the contact point - can touch more than two adjacent contact points. In the drawn intermediate position he touches z. B. the contact points 28 and 29 at the same time.

An den Schleifkontakt 32 ist die Steuerleitung 13 angeschlossen, während die -Steuerleitung 14 direkt mit der Minusleitung 17 verbunden ist. Der- Eingangswiderstand des Geräts 15 soll etwa fünfraal höher sein als der Wert der Längswiderstände.The control line 13 is connected to the sliding contact 32 , while the control line 14 is connected directly to the negative line 17 . The input resistance of the device 15 should be approximately five -raal higher than the value of the series resistance.

Die beschriebene ' Einrichtung arbeitet wie folgt: In der gestrichelt gezeichneten Stellung des Schleifkontaktes 32 ist die Ausgangsspannung U" am Eingangswiderstand Ri gleich Null. Wird das Gaspedal 12 niedergedrückt und dadurch der Schleifkontakt 32 im Uhrzeigersinn bewegt, so berührt er zunächst die Kontaktstelle 28. Die Ausgangsspannung U" ist dann annähernd gleich der -am Querwiderstand 19 abfallenden Spannung U,. Bei weiterer Drehung des Schleifkontaktes 32 werden die Kontaktstellen 28 und 29 gleichzeitig berührt (gezeichnete Stellung). In dieser--Stellung ist Uä annähernd gleich dem arithmetis#hen Mittel aus U, und U.. Analoges gilt für die weiteren Schaltstufen. ' " Auf diese Weise ergeben sich bei drei Kontakten insgesamt sechs Stufen der Ausgangsspannung, Die Höhe'dieser Stufen kann durch die' Abstufung der Querwiderstände und durch die Werte der Längswiderstände in weiten Grenzen verändert werden.The described 'device operates as follows. In the dashed position of the sliding contact 32, the output voltage U "at the input resistance Ri equal to zero when the accelerator pedal depressed 12 and thereby the wiper 32 moves in a clockwise direction, it initially contacts the contact point 28. The The output voltage U ″ is then approximately equal to the voltage U i dropping at the cross resistor 19. When the sliding contact 32 is rotated further, the contact points 28 and 29 are touched simultaneously (position shown). In this position, Uä is approximately equal to the arithmetic mean of U, and U .. The same applies to the other switching stages. '"In this way, resulting in three contacts a total of six stages of the output voltage, the stages can Höhe'dieser by the' be varied within wide limits gradation of the shunt resistors and by the values of series resistors.

Für den Umschalter ist eine Vielzahl von Bauformen denkbar. 14eben Schaltern mit Schleifkontakten sind unter anderem Schalter mit Einzelkontakten möglich, z. B. Schaltwalzen oder Mikroschalter, die durch entsprechend geformte Nocken betätigt werden, welche eine überlappung der Kontaktgabe bewirken.A large number of designs are conceivable for the changeover switch. 14even Among other things, switches with sliding contacts are possible with switches with individual contacts, z. B. shift drums or microswitches actuated by appropriately shaped cams which cause an overlap of the contact.

F i g. 2 zeigt einen völlig wartungsfreien Geber mit extrem hoher Lebensdauer, der mit drei als- Schutzgaskontakten ausgebildeten Einzelkäntakten 35 bis 37 versehen ist, von denen nur der Einzelkontakt 36 sichtbar ist. Die Einzelkontakte 35 bis 37 sind in eine mit entsprechenden Ausnehmungen versehene Halterung 38 eingebaut und werden durch einen Magneten 39 betätigt, der an einem über eine Welle 40 durch das hier nicht dargestellte Gaspedal 12 drehbaren Arm 41 sitzt. Die Einzelkontakte, 35 bis 37 sind im Verhältnis zum Magneten 39 so angeordnet, daß gleichzeitig höchstens zwei benachbarte Kontaktstellen geschlossen sein können.F i g. 2 shows a completely maintenance-free transmitter with an extremely long service life, which is provided with three individual contact contacts 35 to 37 designed as protective gas contacts, of which only the individual contact 36 is visible. The individual contacts 35 to 37 are installed in a holder 38 provided with corresponding recesses and are actuated by a magnet 39 which is seated on an arm 41 which can be rotated via a shaft 40 by the accelerator pedal 12 (not shown here). The individual contacts 35 to 37 are arranged in relation to the magnet 39 so that at most two adjacent contact points can be closed at the same time.

Statt des einen beweglichen Magneten 39 können bei einer Variante auch mehrere, gegenüber -den Einzelkontakten 35 bis 37 ortsfeste Magneten verwendet werden, wobei dann auf der Welle 40 eine mit einem Fenster versehene Weicheisenscheibe angebracht ist, die zwischen den Einzelkontakten und den festen Magneten sitzt. Wenn sich zwischen dem Einzelkontakt und dem Magneten das Weicheisen befindet, schließen sich in ihm die Kraftlinien, und der Einzelkontakt wird nicht betätigt.. Befindet sich dagegen zwischen dem Einzelkontakt und dem Magneten das Fenster, so werden je nach Lage des Fensters ein Einzelkontakt oder zwei benachbarte Einzelkontakte betätigt. Eine solche Einrichtung -hat gegenüber der gezeigten den Vorteil, daß die einzelnen. Magneten individuell eingestellt werden können, so daß Fabrik kationsstreuungen der Einzelkontakte besser kompensiert werden können. Sie ist jedoch aufwendiger. , F i g. 3 zeigt das Schaltschema einer Einrichtung mit Einzelkontakten 35 bis 37. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei der Einrichtung gemäß dem Schaltschema der F i g. 1, so daß eine neue Beschreibung nicht notwendig ist. Die Widerstände entsprechen in ihren Werten den Widerständen in F i g. 1. Instead of the one movable magnet 39 , in a variant, several stationary magnets opposite the individual contacts 35 to 37 can be used, with a soft iron disk provided with a window being attached to the shaft 40, which sits between the individual contacts and the fixed magnets. If the soft iron is between the individual contact and the magnet, the lines of force close in it, and the individual contact is not actuated. If, on the other hand, there is a window between the individual contact and the magnet, one or two contacts are created, depending on the position of the window neighboring single contacts actuated. Such a device has the advantage over the one shown that the individual. Magnets can be set individually, so that factory cation scattering of the individual contacts can be better compensated. However, it is more complex. , F i g. 3 shows the circuit diagram of a device with individual contacts 35 to 37. The mode of operation is the same as that of the device according to the circuit diagram of FIG. 1, so that a new description is not necessary. The values of the resistances correspond to the resistances in FIG. 1.

Die Winkelbereiche, in denen die Einzelkontakte 35 bis 37 geschlossen sind, sind in F i g. 4 als ge- strichelte Linien eingetragen. Als Abszisse ist in F i g. 4 der Drehwinkel x der Welle 40 und als Ordinate die Ausgangsspannung U" in Volt aufgetragen.. Die Stufen der Ausgangsspannung U" sind im gewählten Beispiel alle gleich groß, was dann der Fall ist, wenn sich die Werte der Querwiderstände 19, 20 und 21 wie 1: 2: 2 verhalten. Die Stufe mit U# = 1 Volt erstreckt sich über einen größeren Winkelbereich als die übrigen Stufen, wenn die Einschaltbereiche der Einzelkontakte 35 bis 37 gleich groß sind. Durch geeignete mechanische Maßnahmen (z. B. größerer Luftspalt zwischen dem Einzelkontakt 35 und dem Magneten 39) kann die Breite dieser Stufe auf die Breite der übrigen Stufen reduziert werden.The angular ranges in which the individual contacts 35 to 37 are closed are shown in FIG. 4 entered as dashed lines. The abscissa in FIG. 4, the rotation angle x of the shaft 40 and "plotted in volts .. The levels of the output voltage U" as the ordinate, the output voltage U are all the same size in the chosen example, which is the case when the values of the shunt resistors 19, 20 and 21 behave like 1: 2: 2. The step with U # = 1 volt extends over a larger angular range than the other steps if the switch-on ranges of the individual contacts 35 to 37 are the same size. The width of this step can be reduced to the width of the other steps by means of suitable mechanical measures (e.g. a larger air gap between the individual contact 35 and the magnet 39).

Claims

Claims: 1. Device for counting the changes in position of the control element of a motor vehicle, in particular the change in position of an accelerator pedal, with an ohmic voltage divider provided with contact points, the contact points being connected to the input of an electrical device to be controlled depending on the respective position of the control element are, d a d u rch g e k hen - characterized in that the resistive voltage divider comprises a plurality of connected via connection points in series low-impedance shunt resistors (19, 20 and 21) and between the connection points and the contact points (28, 29 and 30 respectively 35, 36 and 37) higher resistance series resistors (24, 25 and 26) are arranged, depending on the position of the control element (12) at least one, but at most two adjacent contact points are connected to the input of the device to be controlled (15) , and that device to be controlled has a high internal resistance (R1).

2. Device according to claim 1, characterized in that the contact points (28, 29 and 30) are arranged approximately equidistantly and that a sliding contact (32) is provided for connection to the device to be controlled (15) , the width of which is at least the distance of corresponds to two contact points. 3. Device according to claim 1, characterized in that individual contacts (35, 36 and 37) are provided for connecting the contact points to the device to be controlled (15) , of which a maximum of two contacts can be closed. 4. Device according to claims 1 and 3, characterized in that the individual contacts (35, 36 and 37) are designed as protective gas contacts known per se to be actuated by a magnet (39) and these contacts are arranged approximately equidistant from one another, so that the magnet can bring at least one, but no more than two contacts into the closed position. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resistance ratio of series to transverse resistance is about 5: 1 and the resistance ratio of internal resistance of the device to be controlled to transverse resistance is at least about 20: 1. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1 143 106, 1107 521; French patent specification No. 1323 553.