DE4109658A1

DE4109658A1 - Stellungsgeber

Info

Publication number: DE4109658A1
Application number: DE19914109658
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Herp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-03-23
Filing date: 1991-03-23
Publication date: 1992-09-24

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Stellungsgeber für ein Stellelement, insbesondere für ein Gaspedal in einem Kraftfahrzeug, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Solche Stellungsgeber dienen zur genauen Erfassung der Iststellung eines Stellelements, wie z. B. der des Gaspedals in einem Kraftfahrzeug. In letzterem Fall wird der Stellungsgeber von dem Gaspedal betätigt, und das von dem Stellungsgeber erzeugte Stellsignal wird als Sollwert einer elektronischen Stell- oder Regeleinrichtung zur Steuerung des Luft- bzw. Kraftstoffzumeßsystems der Brennkraftmaschine zugeführt. Die Stell- oder Regeleinrichtung wirkt dabei beispielsweise auf die Drosselklappe im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine oder auf die Kraftstoffeinspritzpumpe.

Bei einem bekannten Stellungsgeber dieser Art (DE 34 11 456 A1) sitzt auf der an dem Gaspedal angekoppelten Geberwelle der Schleifer eines Potentiometers. Die am Potentiometer abgenommene Spannung ist ein Maß für die Gaspedalstellung und wird in ein entsprechendes Stellsignal umgesetzt. Die Kopplung von Gaspedal und Geberwelle erfolgt im allgemeinen über ein Hebelgestänge, das die Schwenkbewegung des Gaspedals in eine Drehbewegung der Geberwelle umsetzt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stellungsgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil der Berührungslosigkeit zwischen den relativ zueinander drehbaren Elementen des Stellungsgebers. Dieser ist damit verschleißfrei und weist eine große Lebensdauer auf. Der Stellungsgeber ist wartungsfrei und absolut zuverlässig. Die Montage ist einfach und kostensparend. Durch die kreisabschnittförmige Ausbildung des Permanentmagneten wird in der Feldplatte eine aus der Drehung des drehenden Elements resultierende Widerstandsänderung erzielt, die proportional dem Drehwinkel der Geberwelle ist. Damit ist vorteilhaft die Kennlinie des Stellungsgebers linear. Wird der Kreisabschnitt des Permanentmagneten wenig größer als ein Halbkreis gewählt, so kann der Stellungsgeber für eine Drehwinkelabfrage der Geberwelle von ungefähr 100° eingesetzt werden.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Stellungsgebers möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Permanentmagnet und Feldplatte von einem Gebergehäuse umgeben, welches magnetische Störfelder abschirmt. Dadurch wird die Meßgenauigkeit des Stellungsgebers wesentlich verbessert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Permanentmagnet mit der Geberwelle verbunden und die Feldplatte im Gebergehäuse zur Nullpunktjustierung um eine zur Geberwelle koaxiale Achse schwenkbar und fixierbar gehalten. Hierdurch ergibt sich neben dem Vorzug einer sehr einfachen Montage und elektrischen Herausführung des Stellsignals zusätzlich der Vorteil einer einfachen mechanischen Justiermöglichkeit des Stellungsgebers.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Feldplatte zugleich Träger für eine Schaltungselektronik zur Temperaturkompensation und/oder Verstärkung des elektrischen Stellsignals. Damit läßt sich problemlos eine Temperaturkompensation und eine Signalverstärkung in dem Stellungsgeber integrieren.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist am Umfang des Permanentmagneten mindestens ein an der Feldplatte gehaltener Reedschalter derart angeordnet, daß er bei einer vorgegebenen Drehstellung des Permanentmagneten betätigt wird. Der mindestens eine Reedschalter dient dabei für die zusätzliche Sensierung mindestens einer bestimmten Drehstellung der Geberwelle und zu einer zusätzlichen einfachen Signalgewinnung für diese Drehstellung. Zugleich werden Feldplatte, Schaltungselektronik und Reedschalter zu einer einfach zu montierenden Baueinheit zusammengefaßt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Stellungsgeber für ein Gaspedal ist das Gaspedal des Kraftfahrzeugs unmittelbar an der Geberwelle radial wegstehend drehfest gehalten. Dadurch ist keine mechanische Umlenkung der Linearbewegung des Gaspedals in eine Drehbewegung der Geberwelle erforderlich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Stellungsgebers für ein Gaspedal, schematisch dargestellt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf Permanentmagnet und Feldplatte des Stellungsgebers in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 schematisch im Längsschnitt dargestellte Stellungsgeber für ein Gaspedal 10 als Beispiel für ein allgemeines Stellelement weist eine Geberwelle 11 auf, an deren einem Ende das Gaspedal 10 radial wegstehend undrehbar befestigt ist. Am anderen Ende der Geberwelle 10 ist ein etwa halbkreisförmiger, scheibenartiger Permanentmagnet 12 drehfest mit der Geberwelle 11 verbunden. Die Geberwelle 11 durchdringt eine zwischen Gaspedal 10 einerseits und Permanentmagnet 12 andererseits angeordnete Federtrommel 13 und ist in dieser drehbar gelagert. Die Federtrommel 13 ist ihrerseits in einem Durchbruch einer Grundplatte 14 gehalten. Die Grundplatte 14 wird in geeigneter Weise am Karosserieboden 15 des Kraftfahrzeugs befestigt, so daß das Gaspedal 10 in fußgerechter Stellung zur Anordnung kommt. In der Federtrommel 13 ist eine als Schraubendrehfeder ausgebildete Rückstellfeder 16 aufgenommen, die mit ihrem einen Ende an der Federtrommel 13 und mit ihrem anderen Ende an der Geberwelle 11 festgelegt ist und die Geberwelle 11 an einen hier nicht dargestellten Grundanschlag anlegt.

In Zuordnung zu dem Permanentmagneten 12 ist koaxial zur Geberwelle 11 eine Feldplatte 17, auch Fluxistor genannt, angeordnet. Die Feldplatte 17 besteht in bekannter Weise aus einem Kunststoff- oder Keramikträger, der mit einem Werkstoff beschichtet ist, der einen von dem ihn durchsetzenden Magnetfeld abhängigen elektrischen Widerstand besitzt. Ein Beispiel für einen solchen Werkstoff ist Indiumantimonit (In₅b₃). Mit der Feldplatte 17 ist eine Leiterplatte 18 fest verbunden, auf welche eine Schaltungselektronik 11 zur Temperaturkompensation und Verstärkung des von deren Feldplatte 17 abgenommenen, von der Widerstandsänderung abhängigen Stellsignals. Die Feldplatte 17 ist in einem kappenförmigen Gebergehäuse 19 koaxial zur Geberwelle 11 in der Weise gehalten, daß die Feldplatte 17 zur Nullpunktjustierung um ihre Achse geschwenkt und anschließend im Gebergehäuse 19 fixiert werden kann. Das Gebergehäuse 19 ist an der Grundplatte 14 befestigt und besitzt die Eigenschaft, äußere magnetische Störfelder abzuschirmen. Am Umfang des Permamentmagneten 12 sind drei Reedschalter 20 angeordnet, die an der mit der Feldplatte 17 verbundenen Leiterplatte 18 gehalten werden. Die Reedschalter 20 haben dabei eine feste räumliche Drehwinkelstellung, bezogen auf den Grundanschlag der Geberwelle 11, und dienen als Sensoren für die Grund-, Zwischen- und Vollgasstellung des Gaspedals 10.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht von Permanentmagnet 12 und Feldplatte 17 dargestellt. Deutlich ist die Form des scheibenartigen Permanentmagneten 12 als Kreisabschnitt, der wenig größer als ein Halbkreis ist, zu sehen. Die in Blickrichtung axial hinter dem Permanentmagneten 12 liegende Feldplatte 17 ist kreisförmig. Sie weist drei elektrische Anschlüsse 22, 23, 24 auf, über welche das von der Drehstellung des Permanentmagneten 12 abhängige elektrische Stellsignal abgenommen wird. Als Stellsignal wird dabei die resultierende Widerstandsänderung der zwischen den elektrischen Anschlüssen 24 und 22 einerseits und 24 und 23 andererseits liegenden Widerstände erfaßt. Diese resultierende Widerstandsänderung ist proportional dem Drehwinkel des Permanentmagneten 12 und damit dem Drehwinkel der Geberwelle 11.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann der Stellungsgeber außer zur Sensierung der Stellung eines Gaspedals grundsätzlich zur Sensierung der Drehwinkelstellung eines beliebigen Stellelements, z. B. auch der Drosselklappe im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine, verwendet werden.

Claims

1. Stellungsgeber für ein Stellelement, insbesondere für ein Gaspedal in einem Kraftfahrzeug, der ein elektrisches Stellsignal erzeugt, dessen Größe von der Drehstellung einer mit dem Stellelement gekoppelten Geberwelle bestimmt ist, gekennzeichnet durch einen kreisabschnittförmigen, scheibenartigen Permanentmagneten (12) und eine von dessen Magnetfeld durchsetzte Feldplatte (17), von denen das eine Element (12) drehfest mit der Geberwelle (11) verbunden und das andere Element (17) räumlich feststehend angeordnet ist.

2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisabschnitt des Permanentmagneten (12) wenig größer als ein Halbkreis ist.

3. Geber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (12) und die Feldplatte (17) von einem magnetische Störfelder abschirmenden Gebergehäuse (19) umgeben sind.

4. Geber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (12) mit der Geberwelle (11) verbunden und die Feldplatte (17) im Gebergehäuse (19) zur Nullpunktjustierung um eine zur Geberwelle (11) koaxiale Achse schwenkbar und fixierbar gehalten ist.

5. Geber nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberwelle (11) von einer Rückstellfeder (16) beaufschlagt ist und in ihrer Grundstellung unter deren Federkraft an einem räumlich festen Anschlag anliegt.

6. Geber nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldplatte (17) zugleich als Träger für eine Schaltungsanordnung (21) zur Temperaturkompensation und/oder Verstärkung des elektrischen Stellsignals dient.

7. Geber nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Permanentmagneten (12) mindestens ein an der Feldplatte (17) gehaltener Reedschalter (20) so angeordnet ist, daß er bei einer vorgegebenen Drehstellung des Permanentmagneten (12) betätigt wird.

8. Geber nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspedal (10) des Kraftfahrzeugs an der Geberwelle (11) radial wegstehend drehfest gehalten ist.

9. Geber nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Permanentmagneten (12) drei in Umfangsabstand voneinander angeordnete Reedschalter (20) zur Sensierung der Grund-, Zwischen- und Vollgasstellung des Gaspedals (10) vorgesehen sind.