DE3814845A1 - Einrichtung zum feststellen der lage einer bewegbaren vorrichtung - Google Patents
Einrichtung zum feststellen der lage einer bewegbaren vorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung der
Lage einer bewegbaren Vorrichtung, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Einrichtung soll insbesondere Anwendung
finden bei der Feststellung des Lenkwinkels eines Fahrzeuges,
durch Lageerfassung der beweglichen Lenkzahnstange oder bei der
Feststellung des Einfederweges an einer Karosserie.
Es sind bereits verschiedene Einrichtungen bekannt, mit denen
der Lenkwinkel über Erfassung der Winkelposition eines
Lenkgetriebes bezüglich der Nullstellung festgestellt werden
kann. Bei einer Art dieser Einrichtungen wird ein Winkelkodierer
verwendet. Arbeitet dieser optisch, so ist die Gefahr der
Verschmutzung gegeben. Außerdem sind die dabei verwendeten
relativ empfindlichen optoelektronischen Elemente erheblichen
mechanischen Beanspruchungen, wie Erschütterungen oder
dergleichen ausgesetzt. Verwendet man einen Kodierer mit
Schleifkontakten, so ist mit einer verhältnismäßig raschen
Abnutzung zu rechnen.
Eine andere Einrichtung zur Feststellung der Winkelposition
verwendet ein Potentiometer, so daß bei Drehung der Welle sich
der Widerstand ändert und die am Potentiometer abgenommene
Spannung ein Maß für die Drehwinkelposition ist. Auch hier
ergeben sich auf Grund der Abnutzung bzw. der Änderung des
Übergangswiderstandes zwischen den Schleifkontakten Probleme.
Ensprechendes gilt für Lagebestimmung von linear bewegbaren
Lenkungs- oder Federungsteilen, wie Lenkzahnstange, bei denen
die Linearbewegung über einen Schiebewiderstand abgegriffen
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur
Feststellung der Lageposition einer linear bewegbaren
Vorrichtung, mit einfachem und robusten Aufbau anzugeben, wobei
eine verhältnismäßig gute Genauigkeit und Nullpunkt-Stabilität
der Messung erzielt werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung
mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.
Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung
sind in den Ünteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist äußerst kompakt aufgebaut,
besteht aus wenigen mechanischen Elementen und einer
Kraftmeßvorrichtung, insbesondere einem Dehnungsmeßstreifen und
läßt sich auch nachträglich auf jedes verschiebbares Bauteil wie
die Lenkzahnstange oder Kolbenstange eines Stoßdämpfers
aufsetzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen anhand an der Zeichnung. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht wesentlicher Teile
der Lenkung eines Kraftfahrzeuges,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Lenkgetriebe gemäß Fig. 1,
Fig. 1 zeigt wesentliche Teile einer Lenkung 10 eines
Kraftfahrzeuges, nämlich ein Lenkrad 12, über das mittels einer
in einer Lenkradsäule 14 drehbaren Lenkwelle 16, eine Kupplung
18 und ein Lenkgetriebe 20 eine Lenkzahnstange 26 in
Fahrzeugquerrichtung verschiebbar ist. Die Lenkzahnstange 26
steht in bekannter Weise mit dem Lenkgestänge des Fahrzeugs in
Verbindung.
Fig. 2 zeigt das Lenkgetriebe 20 in größerer Einzelheit und mit
angesetzter Lagefeststelleinrichtung 30 gemäß dem
Ausführungsbeispiel.
Die Einrichtung 30 besitzt ein Gehäuse 32 . An der an das
Lenkgetriebe so angeschlossen ist.
Das Gehäuse 32 ist verhältnismäßig schmal und die Welle 26 ragt
über das Gehäuse 32 hinaus, wobei letzteres mittels einer
Dichtung 56 abgedichtet ist.
Zur Feststellung des Lenkungswinkels wird von einer
Dehnungsmeßstreifenvorrichtung 60 Gebrauch gemacht. Insbesondere
ist an der unteren Schmalwand des Gehäuses 32 etwa über einen
Sockel 38 eine Zunge 40 angebracht, die aus Metall oder
bevorzugt Keramikmaterial besteht und auf der in bekannter Weise
Widerstände 42, 44 bevorzugt in Form von Dickfilmwiderständen
aufgebracht sind. Die Widerstände 42, 44 sind, wie ebenfalls
bekannt ist, zu einer Wheatstone′schen Brücke
zusammengeschaltet, so daß sich bei Auslenkung der Zunge 40 nach
links oder rechts (Fig. 2) eine entsprechende
Widerstandsänderung der Widerstände 42 und 44 ergibt.
Diese Auslenkung wird nun mit der Linearbewegung des
Schiebeteils, insbesondere der Lenkzahnstange 26 in Beziehung
gesetzt. Hierzu ist ein Übertragungsteil 34 mit seinem einen
Ende, an der Zahnstange 26 befestigt, während sein anderes Ende
über eine Zugfeder 46 mit dem freien Ende der Zunge 40 in
Verbindung steht.
Im Prinzip könnte gezeigte die Stellung als Null-Stellung
angenommen werden, von der die (weitere) Auslenkung der Zunge 40
in Fig. 2 nach links erfolgt. Gemäß der Erfindung wird jedoch
zur exakten Nullpunkteinstellung, Temperaturkompensation und
Ausgleich anderer Einflüsse eine weitere Zugfeder 48 zwischen
dem freien Ende der Zunge 40 und einer Öse 52 gespannt, die an
der Seitenschmalwand des Gehäuses 32 angebracht ist. Die beiden
Federn 46 und 48 wirken somit in entgegengesetzter Richtung auf
die Zunge 40, so daß eine Dehnung der beiden Federn 46, 48 auf
Grund einer erhöhten Temperatur kompensiert und die Nullstellung
der Zunge 40 eingehalten wird. Selbstverständlich ist bei der
Bemessung der Feder 48 eine eventuelle Ausdehnung des
Übertragungsteils 34 zu berücksichtigen. Auch kann die Feder 48
über eine Justiervorrichtung mit ihrer Befestigung am Gehäuses
32 verbunden sein oder die Feder 46 ohne Übertragungsteil 34
direkt an den linearbeweglichen Teil befestigt sein,
insbesondere bei kleineren Verschiebewegen.
Es ist zu beachten, daß die erfindungsgemäße Einrichtung äußerst
kompakt ist. Wie ferner aus den Fig. 2 hervorgeht, läßt sie sich
ohne weiteres an ein bereits im Einsatz befindliches Getriebe 20
ansetzen. Das Gehäuse ist im wesentlichen dicht. Auch sind die
in der Einrichtung verwendeten Elemente unempfindlich gegenüber
Erschütterungen und anderen Einflüssen.
Trotz der geringen Abmessungen des Gehäuses 32 ist genügend
Platz für eine etwaige Unterbringung der erforderlichen
elektrischen Schaltungen mit entsprechender Verstärkung, so daß
von der Einrichtung störungsfrei ein entsprechend starkes Signal
abgegeben werden kann, das exakt die Position der Zahnstange 26
und damit der Lenkung angibt und beim Betrieb des Kraftfahrzeugs
für beliebige Steuerungen verwendet werden kann. Derartige
Steuerungen und Regelungen dienen der Optimierung der
Fahreigenschaften, etwa beim Kurvenfahren und beim Bremsen (ABS-
System), wobei bei der beschriebenen Ausführung der tatsächliche
Lenkwinkel erfaßt werden kann. Weitere Anwendungen sind
allgemein linear bewegbare Teile wie z.B. Kolbenstangen von
Federungssystemen, z.B. zur Erfassung der Eintauchtiefe beim
Ein- bzw. Ausfedern.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende:
Fig. 2 zeigt die Dehnungsmeßstreifenvorrichtung 60 in
Nullstellung, die praktisch auch der Nullstellung der Lenkung 10
entspricht, d.h., daß die Räder geradeaus gerichtet sind. Wird
unter Drehen des Lenkrades 12 die Zahnstange 26 bewegt, wobei
sich diese um den entsprechenden Weg aus der Nullstellung heraus
verschiebt, dann wird über die Feder 46 eine Kraft auf das
freie Ende der Zunge 40 ausgeübt und dieses Ende in Fig. 2 z.B.
nach links gegen den Zug der Feder 48 gezogen wird.
Wird andererseits die Lenkung entgegengesetzt gedreht, dann wird
über das Übertragungsteil 34 die Zunge 40 unter der Zugkraft der
Feder 48 in Fig. 2 nach rechts gezogen. Die jeweilige
augenblickliche Auslenkung nach der einen oder anderen Richtung
wird durch die Dehnungsmeßstreifenvorrichtung 60 in ein
elektrisches Signal verwandelt, das exakt mit der Winkelposition
der Welle 26 in Beziehung gesetzt werden kann.
Es sei nochmals daraufhingewiesen, daß im Prinzip jede beliebige
Kraftmeßeinrichtung für den erfindungsgemäßen Zweck eingesetzt
werden kann.
Eine besonders einfache Ausführungsform ergäbe sich dann, wenn
das Stahlband 34 (oder ggf. eine entsprechende Keramikmembran
oder dgl.) direkt mit Dickfilmwiderständen versehen würde, also
bereits die Kraftmeßeinrichtung darstellen würde. Bei der
Umschlingung werden dann die Dickfilmwiderstände entsprechend
gedehnt und die abgegebene Spannung stellt ein Maß für die
Winkelposition dar.
Andere Kraftmeßeinrichtungen, die auf Wegänderungen auf Grund
eines Krafteinflußes ansprechen, wie Hallgeneratoren oder
dergleichen sind ebenfalls einsetzbar. Selbstverständlich läßt
sich auch die Winkelstellung eines um eine Achse schwenkbaren
Hebels in analoger Weise feststellen, wenn die
Kraftmeßeinrichtung mit einem peripheren Punkt eines Hebels
verbunden wird.
Claims (7)
1. Einrichtung zum Feststellen der Lage einer bewegbaren
Vorrichtung bezüglich einer Nullposition, insbesondere eines
Lenkungs- und/oder Federungsbestandteils eines
Kraftfahrzeugs, wie eine linear bewegliche
Lenkzahnstange, gekennzeichnet durch eine ortsfest bezüglich
der bewegbaren Vorrichtung (26) angeordnete
Kraftmeßvorrichtung (60) und eine Verbindungsvorrichtung
(34, 46), die mit ihrem einen Ende an der
Kraftmeßvorrichtung (60) und mit ihrem anderen Ende an der
bewegbaren Vorrichtung (26) befestigt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kraftmeßvorrichtung eine Dehnungsmeßstreifenvorrichtung
(60) ist, mit einer Zunge (40), der eines Ende am Gehäuse
fixiert ist, während ihr anderes Ende mit der
Verbindungsvorrichtung (34, 46) in Verbindung steht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindungsvorrichtung ein Übertragungsteil (34)
aufweist, dessen eines Ende an der bewegbaren Vorrichtung
(26) befestigt ist, während ihr anderes Ende mit dem freien
Ende der Zunge (40) in Verbindung steht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das andere Ende des Übertragungsteils (34) über eine Feder
(46) mit dem freien Ende des Dehnungsmeßstreifens derart in
Verbindung steht, daß auf dieses freie Ende eine Kraft
senkrecht zur Längsachse der Zunge (40) beim Bewegen der
bewegbaren Vorrichtung (26) ausgeübt wird.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Justierung und
Fixierung des Nullpunkts insbesondere gegenüber
Temperatureinflüssen vorgesehen sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel eine Zugfeder (48) aufweisen, die mit ihrem einen
Ende ortsfest bezüglich der Position der
Dehnungsmeßstreifenvorrichtung (60) und mit ihrem anderen
Ende auf der der Feder (46) gegenüberliegenden Seite der
Zunge (40) angebracht ist, wobei die Feder (48) derart
bemessen ist, daß das freie Ende der Zunge (40) in
Nullposition der bewegbaren Vorrichtung (26) ebenfalls im
Nullpunkt der Dehnungsmeßstreifenvorrichtung (60) gehalten
wird.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung eine
unter Krafteinwirkung wegabhängige Vorrichtung, etwa ein
Hallsondenvorrichtung ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883814845 DE3814845A1 (de) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | Einrichtung zum feststellen der lage einer bewegbaren vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883814845 DE3814845A1 (de) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | Einrichtung zum feststellen der lage einer bewegbaren vorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3814845A1 true DE3814845A1 (de) | 1989-11-16 |
Family
ID=6353386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883814845 Withdrawn DE3814845A1 (de) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | Einrichtung zum feststellen der lage einer bewegbaren vorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3814845A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011078597A1 (de) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren und Einrichtung zur Messung des absoluten Drehwinkels |
DE102019101614A1 (de) * | 2019-01-23 | 2020-07-23 | Trw Automotive Gmbh | Sensoreinheit, Lenkradbaugruppe, Zahnstangenbaugruppe sowie Lenksystem |
-
1988
- 1988-05-02 DE DE19883814845 patent/DE3814845A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011078597A1 (de) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren und Einrichtung zur Messung des absoluten Drehwinkels |
DE102019101614A1 (de) * | 2019-01-23 | 2020-07-23 | Trw Automotive Gmbh | Sensoreinheit, Lenkradbaugruppe, Zahnstangenbaugruppe sowie Lenksystem |
US11465682B2 (en) | 2019-01-23 | 2022-10-11 | Zf Automotive Germany Gmbh | Sensor unit, steering wheel subassembly, rack subassembly and steering system |
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