DE69110190T2

DE69110190T2 - Positions- und Verschiebungsdetektor.

Info

Publication number: DE69110190T2
Application number: DE69110190T
Authority: DE
Inventors: Henry E Geist
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2011-03-15
Also published as: US5047629A; KR910017190A; EP0454975A2; DE69110190D1; JPH07167610A; EP0454975B1; EP0454975A3

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Positions- und Bewegungsdetektoren und insbesondere hermetisch eingeschlossene Positions und Bewegungsdetektoren, worin die Position und/oder die Bewegung gemessen werden kann, ohne irgendwelche kritischen Meßkomponenten Staub, Schmutz, Feuchtigkeit und anderen Umgebungsverunreinigungen auszusetzen.

Hintergrund der Erfindung

Es besteht ein lang andauerndes Bedürfnis nach verbesserten Systemen zum Messen der Position und der Bewegung eines Objekts relativ zu einem anderen oder eines Teil einer Vorrichtung relativ zu einem anderen. Beispielsweise erfordern aktive Radaufhängungssysteme Einrichtungen zum Detektieren von relativer Position und Bewegung, beispielsweise Höhe, Geschwindigkeit und Beschleunigung, des Fahrzeug-Fahrgestells (Räder, Achsen, etc.) in bezug auf den Fahrzeugrahmen, wenn das Fahrzeug fährt. Dies ist in der Vergangenheit beispielsweise durch Anbringen des Gehäuses eines Potentiometers an dem Fahrwerk und des Kontaktarms an dem Fahrzeugrahmen oder umgekehrt durchgeführt worden. Davon kann ein elektrisches Signal gewonnen werden, dessen Größe proportional zur instantanen relativen Position des Fahrwerks und des Rahmens ist. Durch Differenzieren des Signals kann auch die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrwerks relativ zum Rahmen bestimmt werden. Ultraschalldetektoren, die die Höhe des Fahrzeugrahmens oder der Karosserie über der Straße messen, sind für diesen Zweck ebenfalls verwendet worden.
Eine gemeinsame Schwierigkeit bei diesen Positions- und/oder Bewegungsdetektoren ist es, daß es schwierig ist, sie vor der ungünstigen Umgebung, in der sie funktionieren müssen, zu schützen. Bei Verwendung an Fahrzeugen sind sie beispielsweise Staub, Schmutz, Feuchtigkeit, Salz und anderen hochkorrosiven oder schädigenden Umgebungen ausgesetzt. Viele der Sensoren des Standes der Technik sind nicht hermetisch, beispielsweise haben sie bewegliche Dichtungen, die zum Verschleiß neigen oder unter anderen, in der Technik wohlbekannten Beschränkungen leiden.
Das US-Patent Nr. 4 746 791 offenbart einen hermetisch abgeschlossenen, faseroptischen Positionssensor, der die Position oder die Bewegung einer Komponente unter Verwendung eines Permanentmagneten, der in bezug auf einen faseroptischen Sensor bewegbar ist, detektiert. Der Magnet wird dadurch zur Bewegung veranlaßt, daß er in der Nähe der Komponente positioniert wird, die einen "magnetisch hoch wirksamen" und einen "magnetisch schwach wirksamen" Bereich, beispielsweise ein gezahntes Rad oder eine perforierte oder geschlitzte Membran, aufweist.
Das Patent Nr. 4 356 397 beschreibt ein ähnliches Sensorsystem zur optischen Bestimmung der Position eines Ventils.
Das Bedürfnis nach verbesserten Positions/Bewegungsdetektoren besteht weiterhin, insbesondere nach Sensoren, die hermetisch sind, d.h. sich leicht als im wesentlichen unzugänglich für Staub, Schmutz, Feuchtigkeit und dergleichen erweisen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Positions/Bewegungssensor zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird geschaffen eine Einrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines Abschnitts einer Vorrichtung in bezug auf einen anderen Abschnitt der Vorrichtung umfassend einen Magnet; einen Anker aus ferromagnetischem Material, der in einem im wesentlichen dichten Gehäuse eingeschlossen ist, wobei der Anker bewegbar angebracht ist und auf eine Bewegung des einen Abschnitts der Vorrichtung in bezug auf den anderen Abschnitt anspricht; und einen optischen Detektor, der eine Lichtstrahlungsquelle und einen Lichtsensor umfaßt, die einen sich innerhalb des im wesentlichen dichten Gehäuses erstreckenden Lichtweg bilden, wobei der Lichtweg weiter einen Abschnitt des Ankers umfaßt, der so konstruiert ist, daß sich die Lichtmenge in dem Lichtweg als Antwort auf eine Bewegung des Ankers zum Erfassen einer Positionsänderung des Ankers und des einen Abschnitts der Vorrichtung in bezug auf den anderen Abschnitt ändert, wobei die Einrichtung gekennzeichnet ist durch einen aus ferromagnetischem Material gebildeten Stator, wobei das im wesentlichen dichte Gehäuse wenigstens einen Abschnitt des Stators einschließt und mit dem anderen Abschnitt der Vorrichtung durch den Stator verbunden ist; der Anker über einen magnetischen Weg niedriger lmpedanz mittels einer magnetischen Schaltung, welche die zwei Abschnitte der Vorrichtung, den Stator, den Magnet und den Anker umfaßt, an den einen Abschnitt der Vorrichtung magnetisch gekoppelt ist.
Es ist als Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erkennen, daß sie nicht erfordert, daß bewegende Teile die Wand des hermetischen Gehäuses durchdringen. Die vorliegende Erfindung schafft einen verbesserten Positions/Bewegungssensor, der eine magnetische Kopplung durch eine Wand des hermetischen Gehäuses und elektrooptisches Auslesen zur zweckmäßigen Verwendung der detektierten Positions/Bewegungsinformation benützt.
Der Abschnitt des Gehäuses, durch den die magnetischen Kraftlinien durchlaufen, ist vorzugsweise nicht ferromagnetisch. Das Objekt und die Kopplungseinrichtung weisen ferromagnetisches Material auf und ein magnetisches Feld muß sich zwischen der Kopplungseinrichtung und einem Abschnitt des Objekts, dessen Bewegung zu messen ist, oder einer Befestigung an dem Objekt erstrecken.
Die optische Detektionseinrichtung kann unter Verwendung von Reflexion oder Transmission oder beidem arbeiten und kann sich vollständig oder teilweise in dem hermetischen Gehäuse befinden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens ein optischer Emitter und einer oder mehrere Empfänger vorgesehen. Der Emitter bestrahlt eine reflektierende oder durchlässige Skala, die an dem magnetisch gekoppelten bewegbaren Anker angebracht ist. Die Bewegung des Ankers und seiner betreffenden Skala moduliert das optische Signal, das die Empfänger erreicht. Die Skala kann kontinuierlich veränderbare Reflektivität oder Transmissivität aufweisen, wobei in diesem Fall eine analoge Ausgabe erhalten wird, oder kann aufeinanderfolgende Bereiche von erheblichem Kontrast umfassen, so daß eine digitalisierte oder quantisierte Ausgabe erhalten wird. Jeder Fall wird den Zweck erfüllen.
Die Ausgabe des/der optischen Empfängers/Empfänger ist ein elektrisches Signal, das leicht zur weiteren Informationsverarbeitung unter Verwendung von Einrichtungen, die in der Technik wohlbekannt sind, verwendet wird. Der/Die Empfänger sind entweder innerhalb des hermetischen Gehäuses angebracht, wobei in diesem Fall die elektrischen Signale durch hermetische Durchführungen nach außen gebracht werden, oder sind außerhalb des hermetischen Gehäuses angebracht, wobei in diesem Fall das optische Signal durch ein Fenster, das in einer Wand des hermetischen Gehäuses eingeschlossen ist, nach außen gebracht wird.
Der bewegbare Anker ist innerhalb des hermetischen Gehäuses aufgehängt, so daß er sich mit geringer oder gar keiner Reibung einhergehend mit der Bewegung des Objekts, dessen Position oder Bewegung detektiert wird, bewegen kann, wobei er durch magnetische Kräfte daran gekoppelt ist. Der Anker kann in einer hochdichten Flüssigkeit schweben, durch Federn gehalten werden oder an einer Achse oder an einem Torsionsfaden aufgehängt werden, oder durch andere Einrichtungen angebracht werden.
Die Einrichtung kann zur Detektion der Bewegung eines Abschnitts eines Fahrzeugs relativ zu einem anderen Abschnitt des Fahrzeugs verwendet werden.
Die oben zusammengefaßte Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und die folgende Erklärung derselben vollständiger verstanden werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seiten- und Teilschnittansicht eines Positions/Bewegungssensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Seiten- und Teilschnittansicht eines Positions/Bewegungssensors gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine Querschnitt- und Teilschnittansicht eines Abschnitts des Sensors aus Fig. 2 an der angegebenen Stelle;
Fig. 4 ist eine Teilschnittseitenansicht eines Abschnitts des Sensors von Fig. 2, die eine weitere Ausführungsform zeigt;
Fig. 5 ist eine Seiten- und Teilschnittansicht eines Positions/Bewegungsdetektors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine Seiten- und Teilschnittansicht eines Positions/Bewegungsdetektors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine vereinfachte Zeichnung einer optischen Skala gemäß einer ersten Ausführungsform derselben, die zur Verwendung in Zusammenhang mit der Einrichtung der Figuren 1-6, entweder in Transmission oder in Reflexion, geeignet ist, um die Positions- und Bewegungsinformation vom Anker mittels eines oder mehrerer Lichtstrahlen, die darauf auftreffen, zu extrahieren;
Fig. 8 ist eine vereinfachte Zeichnung einer optischen Skala gemäß einer weiteren Ausführungsform derselben, die zur Verwendung in Zusammenhang mit der Einrichtung der Figuren 1-6, entweder in Transmission oder in Reflexion, geeignet ist, um die Positions- und Bewegungsinformation vom Anker mittels eines oder mehrerer Lichtstrahlen, die darauf auftreffen, zu extrahieren;
Fig. 9 ist eine elektrische schematische Zeichnung, die zeigt, wie das/die elektrischen Signal(e) aus dem/den optischen Empfänger(n) herkömmlicherweise verarbeitet werden kann, um die Informationen, die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung betreffen, zu erhalten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Seiten- und Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform des Sensors der vorliegenden Erfindung, wie sie bei einer Feder, beispielsweise einer Fahrzeugfeder verwendet werden kann, um die Bewegung des einen Endes der Feder in bezug auf das andere Ende der Feder zu detektieren. Die Feder ist beispielsweise zwischen der Achse und dem Rahmen oder der Karosserie des Fahrzeugs gekoppelt. Wenn sich die Feder 22 komprimiert oder ausdehnt, wird sich der Abschnitt 22A der Feder 22 in bezug auf die Federhalterungsbasis 20 bewegen.
Während Fig. 1 (und Figuren 5-6) die Detektion einer relativen Bewegung eines Abschnitts einer Fahrzeugfeder illustrieren, ist dies bloß zur zweckmäßigen Erklärung und nicht als Beschränkung zu verstehen. Der Fachmann wird, basierend auf der Beschreibung hierin, verstehen, daß die relative Bewegung irgendeines Objekts durch die Anbringung und das Verfahren, die hierin beschrieben sind, detektiert werden kann, vorausgesetzt, daß ein ferromagnetischer Abschnitt des Objekts oder einer ferromagnetischen Anbringung daran in die unmittelbare Umgebung des erfundenen Bewegungssensors gebracht werden kann.
Der Sensor 10 umfaßt ein hermetisches Gehäuse 12, innerhalb dem ein magnetischer Anker 14 rotierbar auf einer Achse 16 angebracht ist. Der Anker 14 kann permanent magnetisiert sein, wie beispielsweise durch die "N"/"S"-Bezeichnungen auf selbem in Fig. 1 angedeutet, oder der magnetische Fluß kann durch einen Permanentmagneten oder eine Spule, die irgendwo in der magnetischen Schaltung, von der der Anker 14 allerdings ein Teil ist, geschaffen werden. Wo der Magnet oder die Spule irgendwo (in der magnetischen Schaltung) ist, ist es wünschenswert, daß der Abschnitt des Ankers 14, der der Feder 22 gegenüberliegt, nicht perfekt zylindrisch ist, sondern sich verjüngt oder einen Vorsprung hat, der in Richtung des Federabschnitts 22A zeigt, so daß sich der magnetische Fluß in seiner Umgebung konzentriert.
Während der Anker 14 in zylindrischer Form gezeigt ist, ist dies nicht wesentlich und viele andere Ankerformen sind ebenso zweckmäßig. Beispielsweise kann der Anker 14 ein Stabmagnet mit Polen sein, die an der in Fig. 1 angedeuteten "N"/"S"-Position lokalisiert sind, oder ein ferromagnetischer Stab mit Polen, die durch einen Magneten, der irgendwo angeordnet ist, induziert werden. Die Bezeichnungen "N" und "S" in Fig. 1 und an anderen Orten hierin sind lediglich beispielhaft und die magnetische Polarität kann umgedreht werden.
In der Ausführungsform von Fig. 1 ist ein magnetischer Stator 18, der durch einen kleinen Spalt von dem Anker 14 getrennt ist, vorgesehen. Der Stator 18 erstreckt sich zur Basis 20 der Feder 22. Die untere Fläche 24 der Federbasis 20 ist an einen Teil des Fahrzeugs gekoppelt, beispielsweise die Achse, und das andere Ende der Feder 22 ist mit dem Rahmen oder der Karosserie des Fahrzeugs (nicht gezeigt) verbunden. Der Sensor 10 ist so angeordnet, daß, wenn sich die Feder 22 in ihrer normalen Ruheposition befindet, eine Windung (oder ein Vorsprung, der an der Feder 22 oder an der Basis 20 angebracht ist) gegenüber dem Anker 14 liegt und von demselben durch einen kleinen Luftspalt 26 und die Wand 28 des Gehäuses 12 getrennt ist. Es ist wünschenswert, daß die magnetische Schaltung einen Anker 14, einen Stator 18, eine Basis 20 und eine Feder 22, wobei 22A aus ferromagnetischem Material besteht, da dieses das stärkste magnetische Feld über den Spalt 26 schafft, aufweist. Eine magnetische Feldquelle muß irgendwo in dieser magnetischen Schaltung vorhanden sein, so daß magnetische Kraftlinien über den Spalt 26 erzeugt werden. Es kann entweder ein Permanentmagnet oder eine Spule als Quelle für das magnetische Feld verwendet werden.
Wenn die Feder 22 durch die Bewegung des Fahrzeugs auf der Straße oder als Antwort auf Änderungen in der Beladung komprimiert und gedehnt wird, bewegt sich der Abschnitt 22A in bezug auf die Basis 20 aufwärts und abwärts, wie durch Pfeile 30 angedeutet. Als Ergebnis des magnetischen Feldes, das sich zwischen dem Federabschnitt 22A und dem Anker 14 über den Luftspalt 26 und durch die Wand 28 erstreckt, dreht sich der Anker 14, wie durch Pfeile 32 gezeigt, einhergehend mit der Federbewegung 30. Für kleine Bewegungen des Abschnitts 22A hängt die Ankerdrehung 32 ungefähr linear mit der Bewegung 30 zusammen. Für größere Dehnungen und Kontraktionen der Feder 22 geht die Drehung 32 des Ankers 14 weiter, ist aber nicht notwendigerweise eine lineare Funktion der Bewegung 30. Allerdings ist die Größe der Drehung 32, die für eine gegebene Federauslenkung erhalten wird, für irgendeine gegebene Anker- Feder-Anordnung von einem Fachmann leicht berechenbar oder meßbar oder beides, so daß die Beziehung zwischen der Auslenkung 30 und der Ankerdrehung 32 leicht bestimmbar ist. Zusammenfassend ist die Ankerdrehung 32 in leicht bestimmbarer Weise proportional zur Bewegung 30 des Federabschnitts 22A (oder eines anderen sich bewegenden Objekts), die ihrerseits in bestimmbarer Weise mit der relativen Position und Bewegung des/der Fahrzeugrahmens/-karosserie an dem einen Ende der Feder und der Achse an dem anderen Ende der Feder in Beziehung steht.
Die Position und die Bewegung des Ankers 14 wird durch eine optische Sensoreinrichtung 34 gemessen, die einen optischen Emitter 36 und einen optischen Empfänger 38 aufweist, wobei sich Lichtstrahlen 40 in dieser Ausführungsform von dem Emitter 36 zum Anker 14 und zurück zum Empfänger 38 erstrecken. Eine optische Skala mit einem Bereich veränderlicher optischer Reflektivität oder Transmissivität (d.h. der Lichtstrahl wird moduliert) und/oder Reflexion oder Brechung (d.h. der Lichtstrahl wird reflektiert oder abgelenkt) ist auf dem Anker 14 vorgesehen, so daß sich die Lichtmenge und/oder die Modulationsfrequenz des Lichts, die den Empfänger 38 erreicht, mit der Position des Ankers 14 ändert. Beispiele geeigneter optischer Skalen sind in Fig. 7 - 8 gezeigt. Andere optische Skalen oder Ausleseeinrichtungen können ebenfalls verwendet werden.
Der optische Sensor 34 besitzt elektrische Leitungen 42, die sich durch eine hermetische Dichtung 44 in der Seite des Gehäuses 12 erstrecken. Eine Einrichtung zum Schaffen derartigen hermetischer elektrischer Dichtungen ist im Stand der Technik wohlbekannt. Alternativ können der gesamte Sensor 34 oder Teile des Sensors 34 außerhalb des Gehäuses 12 angebracht werden und ein Teil des Lichtstrahls 40 durch ein transparentes Fenster, das in der Wand des Gehäuses 12 dicht eingeschlossen ist, durchtreten. Einrichtungen zur Schaffung eines derartigen dichten Fensters sind in der Technik wohlbekannt.
Während der Sensor 10 so beschrieben worden ist, daß er in der Nähe einer Feder angebracht ist, und in dem die Feder einen Teil der mit dem Sensor 10 assoziierten magnetischen Schaltung bildet, ist dies nicht wesentlich. Der Sensor 10 kann in der Nähe irgendeines Abschnitts des Fahrzeugs, das sich in bezug auf den Sensor bewegt, angebracht werden. Eine magnetische Schaltung mit niedriger Impedanz wird zwischen Anker 14 und dem Abschnitt des Objekts, dessen Bewegung detektiert wird, über den Luftspalt 26 vorgesehen, da dies die Sensitivität des Gesamtbewegungsdetektionssystems verbessert.
Fig. 2 zeigt eine Seiten- und Teilschnittansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der über ein Beispiel die Position und die Bewegung des unteren Teils eines Fahrzeugstoßdämpfers in bezug auf den oberen Teil des Stoßdämpfers gemessen wird. Im allgemeinen ist das Oberteil des Stoßdämpfers mit dem Fahrzeugrahmen oder der Karosserie gekoppelt und der untere Teil mit der Fahrzeugachse. Die Art der Verbindung des Stoßdämpfers mit dem Rahmen oder der Achse ist herkömmlich. Fig. 2 stellt die Situation dar, in der eine geschlossene magnetische Schaltung durch den Stoßdämpfer vorgesehen ist, dies ist allerdings nicht erforderlich.
Ein Stoßdämpfer 50 mit herkömmlichem Aufbau besitzt einen oberen Abschnitt 52, der mit dem Fahrzeugrahmen oder der Karosserie 54 mittels einer Befestigungseinrichtung 56, beispielsweise einem Bolzen, der durch einen oder mehrere Verlängerungen tritt, verbunden ist. Ein unterer Abschnitt 58 des Stoßdämpfers 50 ist mit einer Achse 60 durch eine Befestigungseinrichtung 62 gekoppelt. An dem Abschnitt 58 ist eine Verlängerung 64 befestigt. Wenn sich die Achse 60 in bezug auf den Rahmen 54 auf- und abwärts bewegt, bewegt sich der Abschnitt 64 in bezug auf den Rahmen 54 ebenfalls auf- und abwärts, wie durch Bewegungspfeile 66 angedeutet.
Ein Bewegungssensor 70 ist durch einen Stator 72 an dem Rahmen oder der Karosserie 54 befestigt vorgesehen. Der Stator 72 umfaßt herkömmlicherweise eine Quelle 74 für ein magnetisches Feld, beispielsweise einen Permanentmagneten, dies ist aber nicht erforderlich. Der Magnet kann beispielsweise in einem Anker 78 lokalisiert sein. Die magnetischen Orientierungen "N" und "S" sind lediglich zur Illustration und können umgedreht werden. Der Stator 72 erstreckt sich von dem Rahmen 54 in ein hermetisches Gehäuse 76. Innerhalb des Gehäuses 76 ist der Stator 72 in zwei nah benachbarte Abschnitte 73 und 75 auf jeder Seite des bewegbaren Ankers 78 aufgespalten.
Weitere Details dieser Anordnung sind in Fig. 3 gezeigt, die ein Querschnitt des Stators und des Ankers an der in Fig. 2 angegebenen Stelle ist. Der Stator 72 hat voneinander getrennte Abschnitte 73, 75 und der Anker 78 ist in dem resultierenden engen Schlitz innerhalb des Stators 72 angebracht. Der Anker 78 hat breite Oberflächen 78B, die parallel zu den Wänden des Schlitzes verlaufen und einen wesentlichen Bereich davon überdecken. Dies hilft bei der Reduzierung der magnetischen Impedanz zwischen dem Stator 72 und dem Anker 78. Es ist wünschenswert, die Impedanz der magnetischen Schaltung von dem Anker 78 durch den Stator 72, den Fahrzeugrahmen 54, die Stoßbefestigungseinrichtung 56, den Stoßdämpfer 50, die Stoßdämpferverlängerung 64 und über den Spalt 80 zur Ankerverlängerung 78A und zurück zum Anker 78 zu minimieren, so daß das magnetische Feld in dem Spalt 80 zwischen den Abschnitten 78A des Ankers 78 und der Stoßdämpferverlängerung 64 maximiert wird. Dies erhöht die magnetische Kraft zwischen der Verlängerung 64 und dem Anker 78.
Der Anker 78 hat einen Abschnitt 78A, der sich durch die Stoßdämpferverlängerung 64 erstreckt, wobei er davon durch einen engen Spalt 80 und eine Wand 82 des hermetischen Gehäuses 76 getrennt ist. Wenn der Stoßabschnitt 58 und die Verlängerung 64 sich bewegen, wie durch Bewegungspfeile 66 angedeutet, bewegt sich der Anker 78 entsprechend dazu aufgrund der magnetischen Kraftlinien, die sich von dem Ankerabschnitt 78A zu der Verlängerung 64 erstrecken, wie durch Bewegungpfeile 84 angedeutet.
Der Anker 78 ist herkömmlicherweise durch Blattfedern gehaltert, obwohl andere Federn oder Aufhängungseinrichtungen ebenfalls verwendet werden können. In der in dem Figuren 2-3 gezeigten Ausführungsform sind erste Enden 861 der Blattfedern 86 mit der Wand des Gehäuses 76 befestigt und zweite Enden 862 sind am Anker 78 angebracht. Wenn sich der Anker 78 in die Richtungen 84 bewegt, werden die Federn 86, wie durch Bewegungspfeile 88 gezeigt, ausgelenkt. Fig. 4 zeigt eine weitere Abwandlung einer Anker-Feder-Anordnung, in der Blattfedern 86' zurückgefaltet werden und an den gegenüberliegenden Wänden des Gehäuses 76 bei 861' (beispielsweise der Wand, die am nächsten zum Stoßdämpfer 50 liegt) und am Anker 78 bei 862' befestigt. Diese Anordnung erhöht den möglichen Weg des Ankers 78, da für dieselbe Größe des Gehäuses die effektive Länge der Blattfedern 86' aus Fig. 4 größer als die für die Blattfedern 86 aus Fig. 2 ist. Allerdings ist jede Anordnung tauglich. Die Anordnung der Figuren 2-4 besitzt gegenüber der Anordnung von Fig. 1 den Vorteil, daß die Bewegung des Ankers 78 in Entsprechung mit der Bewegung der Achse 60 (über die Verlängerung 64) im wesentlichen linear über einen größeren Bewegungsbereich verläuft, und insgesamt ein größerer Bewegungsbereich gemessen werden kann. Die Beziehung zwischen der Bewegung 66 und der Bewegung 84 kann leicht durch Berechnung oder Messung bestimmt werden.
Die Position und die Bewegung des Ankers 78 werden durch ein optisches Meßsystem erfaßt, das in dieser Ausführungsform einen optischen Emitter 92 und optische Empfänger 94, 96 aufweist. Der Emitter 92 liefert Lichtstrahlen 93, 95, die auf den Anker 78 gerichtet sind, der eine reflektierende Skala 98 darauf umfaßt, die reflektierte Strahlen 97, 99, welche entsprechend zu den optischen Empfängern 94, 96 zurückkehren, erzeugt. Elektrische Leitungen für den Emitter 92 und die Empfänger 94, 96 treten durch hermetische Leitungsdichtungen, die in der Wand des Gehäuses 76 angebracht sind. Einrichtungen zum Schaffen derartiger hermetischer Leitungsdichtungen sind in der Technik wohlbekannt.
Eine optische Skala 98 verändert sich wünschenwertersweise entlang des Ankers 78. Auf diese Art können die Position des Ankers 78 und/oder Änderungen in der Position des Ankers 78 durch die relative Stärke oder Wiederholungsrate der Signale an den Empfängern 94, 96 bestimmt werden. Weiter kann durch ein erstes Differenzieren eines oder der beiden empfangenen Signale eine Geschwindigkeitsinformation und durch ein zweites Differenzieren eine Beschleunigungsinformation extrahiert werden. Während die Anordnung des Sensors 70 die Verwendung von einem Emitter und zwei Empfängern zeigt, wobei diese Anordnung bevorzugt ist, können andere Anordnungen, beispielsweise jedoch nicht beschränkt auf einen oder mehrere Emitter und zwei oder mehrere Empfänger, ebenfalls verwendet werden.
Der wünschenwerte magnetische Pfad niedriger Impedanz in Verbindung mit dem bewegbaren Anker ist bereits oben in Zusammenhang mit der Diskussion der Figuren 1-4 herausgestellt worden. Somit sollten die Komponenten oder Elemente in der magnetischen Schaltung soweit wie möglich aus Material mit relativ hoher magnetischer Permeabilität, beispielsweise ferromagnetischen Materialien, bestehen, und nur die Spalte, die erforderlich sind, sollten eingeschlossen werden, beispielsweise zwischen dem Anker und dem sich bewegenden Objekt und zwischen dem sich bewegenden Anker und dem magnetischen Stator. Andere magnetische Spalte sollten falls möglich verhindert werden. Die Verwendung des magnetischen Stators ist erwünschenswert, aber nicht erforderlich, wie dies in Zusammenhang mit den Figuren 5-6 erklärt wird.
Die Figuren 5-6 sind Teilschnittansichten weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bezug nehmend auf Fig. 5 sind nun eine Feder 22 mit einem Abschnitt 22A, der sich wie durch die Pfeile 30 gezeigt bewegt, und eine Basis 20 ähnlich zu den in Fig. 1 gezeigten. Ein Sensor 100 hat ein hermetisches Gehäuse 102, in dem ein Magnet 104 drehbar auf einer Achse oder einem Faden 106 angebracht ist. Ein Ende des Magneten 104 ist benachbart zu einer Wand 108, die von dem Federabschnitt 22A durch einen kleinen Spalt 26 getrennt ist.
Die "N"-"S"-Orientierung des Magneten 104 kann umgekehrt werden. Das hermetische Gehäuse 102 ist durch geeignete Einrichtungen an der Federbasis 20 befestigt.
Eine optische Skala 110 ist an einem Ende des Magneten 104 derart angebracht, daß, wenn sich der Magnet 104 als Antwort auf die Bewegung des Abschnitts 22A bewegt, ein verschiedener Abschnitt der Skala 110 durch einen Lichtstrahl 112 einer optichen Emitter-Detektor-Einrichtung 114 eingeschlossen wird. Die Emitter-Detektor-Einrichtung 114 ist ähnlich der Emitter- Detektor-Einrichtung 34 von Fig. 1 oder der Emitter-Detektor- Einrichtung 90 von Fig. 2. Während die Skala 110, so wie gezeigt, an dem "S"-Ende des Magneten 104 angebracht ist, könnte sie ebenso an dem "N"-Ende des Magneten 104 angebracht werden. Wenn sich der Magnet 104, wie durch Pfeile 116 gezeigt, als Antwort auf die Bewegung 30 des Abschnitts 22A bewegt, variiert das elektrische Signal, das durch den optischen Detektor der Emitter-Detektor-Einrichtung 114 geliefert wird, wodurch Information über die instantane Position des Magneten 104 und des Abschnitts 22A auf dieselbe Weise, wie vorher in Zusammenhang mit den Anordnungen von Fig. 1-4 beschrieben wurde, erzeugt wird.
Fig. 6 ist eine Teilschnittseitenansicht einer weiteren Ausführungsform, die ähnlich zu der in Fig. 5 ist, aber einen verschieden geformten Magneten aufweist. In Fig. 6 umfaßt ein Sensor 120 einen "hufeisen"-förmigen Magneten 122, der durch eine Einrichtung 123 an einem drehenden Zapfen oder Faden 124 gehalten ist. Wenn sich der Abschnitt 22A in die Richtungen 30 bewegt, dreht sich der Magnet 122 wie durch Pfeile 126 gezeigt. Die optische Emitter-Detektor-Einrichtung 114 liefert einen Lichtstrahl 112, der beispielsweise eine optische Skala 128, die ähnlich wie die optische Skala 110 von Fig. 5 ist, die auf der rückseitigen Fläche des Magneten 122 angebracht ist, schneidet. Anders als die Form des Magneten 122 und sein assoziiertes magnetisches Feld, arbeitet der Sensor 120 von Fig. 6 auf eine ähnliche Weise wie der Sensor 110 von Fig. 5.
Die Anordnungen der Figuren 5 und 6 unterscheiden sich von denen der Figuren 1-2 dahingehend, daß kein Stator vorgesehen ist, um einen magnetischen Rückweg niederer Impedanz zu schaffen. Trotzdem hat sich gezeigt, daß die Magneten 104 oder 122 der Bewegung des Abschnitts 22A sehr gut folgen. Es ist notwendig, daß der Abschnitt 22A ferromagnetisch ist, um die Flußlinien von dem Magneten 104 oder 122 über den Spalt 26 zu konzentrieren. Je größer die Flußdichte in der Umgebung des Abschnitts 22A ist, umso größer ist die gegenseitig anziehende Kraft, die bewirkt, daß die magnetischen Anker 104 oder 122 der Bewegung 30 des Abschnitts 22A folgen. In Fig. 5 erstreckt sich der magnetische Fluß von dem (beispielsweise "N") Pol des magnetischen Ankers 104 über den Luftspalt 26 in den ferromagnetischen Abschnitt 22A der Feder 20, und kehrt zu dem entgegengesetzten (beispielsweise dem "S") Pol des Magneten 104 im allgemeinen durch den umgebenden Raum zurück. Das hermetische Gehäuse 102 (oder wenigstens die Wand 108 desselben) ist vorzugsweise nicht ferromagnetisch.
In Fig. 6 weist die Hufeisenform des Magneten 122 die Spitzen des "N"- und "S"-Pols in unmittelbarer Nähe zu. Sogar wenn die Pole des Magneten 122 nahe zusammen liegen, gibt es ein beträchtliches Streufeld, das sich durch die Wand 108 und über den Spalt 26 erstreckt, so daß der Abschnitt 22A der Feder 20 geschnitten wird. Es ist dieses Streufeld, das die magnetische Anziehung liefert, die den Magneten 122 veranlaßt, sich als Antwort auf eine Bewegung des Abschnitts 22A in die Richtung 30 in die Richtung 126 zu drehen. Das große Streufeld wird dadurch erhalten, daß sich die Polabschnitte des Magneten 122 so verjüngen, daß die Pole, wo sie einander gegenüberstehen, einen viel kleineren Querschnitt haben als der durchschnitteliche Querschnitt des Rests des Magneten. Dies bewirkt, daß das Feld zwischen den Polen lateral zu einem größeren Ausmaß streut als dies der Fall wäre, wenn die Polflächen denselben Querschnitt wie der Rest des Magneten hätten. Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Form für die Polabschnitte des Magneten 122, allerdings sind andere Polformen, die die Ausdehnung eines starken Streufelds durch die Wand 108 und über den Spalt 26 zum ferromagnetischen Abschnitt 22A fördern, ebenso nützlich.
Figuren 7-8 stellen reflektierende und/oder durchlässige optische Skalen dar, die im Zusammenhang mit dem Anker verwendet werden können, um die optische Detektion der Position und der Bewegung des Ankers zu ermöglichen. In Fig. 7 hat eine optische Skala 130 sich verjüngende Opake oder nicht reflektierende Muster 132, die im wesentlichen parallel zur Richtung der relativen Bewegung (gezeigt durch die Pfeile 134) des Lichtstrahls 138 orientiert sind. Der Lichtstrahl 138 ist in Fig. 7 als punktierter Kreis gezeigt, so daß er von den Mustern 132 unterschieden werden kann. Wenn sich der Strahl 138 nach links oder rechts entlang der optischen Skala 130 bewegt, ändert sich die Menge an Licht, die von der Skala 130 reflektiert oder durch die Skala 130 transmittiert wird, kontinuierlich mit der relativen Position von Skala 130 und Strahl 138. Das reflektierte Licht ist niedriger auf der linken Seite und höher auf der rechten Seite, während sich das transmittierte Licht entgegengesetzt verhält. Die Menge an reflektiertem oder transmittiertem Licht ist proportional zu der absoluten instantanen relativen Position von Skala 130 und Strahl 138. Das transmittierte oder reflektierte Licht wird durch den optischen Detektor gemessen und in ein elektrisches Signal konvertiert. Dieses elektrische Signal kann verarbeitet werden, um weiter elektrische Ausgangssignale, die proportional zur relativen Geschwindigkeit und Beschleunigung von Skala 130 und Lichtstrahl 138 sind, zu erhalten.
Fig. 8 zeigt eine weitere optische Skala 140 zum Messen der relativen Position und Bewegung des Ankers und damit des Objekts, dessen Position und Bewegung erfaßt wird. Die Skala 140 kann entweder durchlässig oder reflektierend sein und umfaßt zwei zueinander in Beziehung stehende Skalen 142, 154, die sich als Einheit bewegen. In der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erste Skala 142 vier Bereiche mit verschiedner optischer Dichte 146, 148, 150, 152. Die zweite Skala 154 hat vier Unterabschnitte 156, 158, 160, 162, von denen jeder vier Abschnitte verschiedener optischer Dichte, wie die Regionen 146, 148, 150, 152 aufweist.
Die Skala 142 wird durch einen schlitzförmigen Lichtstrahl 164 geschnitten und die Skala 154 wird durch einen schlitzförmigen Lichtstrahl 166 geschnitten, dessen Reflexion (oder Transmission) durch verschiedene Detektoren (nicht gezeigt) detektiert werden. Die Lichtstrahlen 164 und 166 können ein einzelner Lichtstrahl sein, der sich über die Skalen 142 und 154 erstreckt, wobei die Reflexion (oder Transmission) von den Skalen 142 und 154 durch verschiedene Detektoren beobachtet wird.
Wenn sich die Skala 140 und die Lichtstrahlen 164, 166 relativ zueinander in die durch Pfeile 168 gezeigte Richtung bewegen, verändert sich die Amplitude der reflektierten (oder transmittierten) Strahlen gemäß der optischen Dichte des Abschnitts der Skala unter den Strahlen 164, 166. Die in Fig. 8 gezeigte Skala umfaßt 16 unterscheidbare quantisierte Lichtausgabeniveaus, die von der relativen Position von Skala 140 und Lichtstrahlen 164, 166 abhängen. Die Anzahl der quantisierten Niveaus kann erhöht oder erniedrigt werden durch Erhöhung oder Erniedrigung der Anzahl der Abschnitte und Unterabschnitte mit verschiedener optischer Dichte. Der Fachmann wird verstehen, wie dies basierend auf der Beschreibung hierin zu erreichen ist.
In einer weiteren Ausführungsform werden die schlitzförmigen Lichtstrahlen 164, 166 durch einen oder mehrere kleine (beispielsweise kreisförmige) Strahlen 164', 166', die in eine Richtung 167 mit im wesentlichen rechten Winkeln zur Richtung 168 abtasten, ersetzt. Dies liefert eine AC- oder gepulste Ausgabe, worin die Signale von den Detektoren, die auf die Skalen 142 und 154 gerichtet sind, gemäß der Abtastfreguenz und der Periodizität der optischen Skala, welche die Strahlen 164', 166' queren, variieren oder pulsieren. Die relativen Zeitdauern der reflektierten (oder transmittierten) optischen und/oder elektrischen Ausgangssignale mit hoher und niedriger Amplitude identifizieren den Abschnitt der optischen Skala, der abgetastet wurde, und damit die relative Position der Skala und des Lichtstrahls oder der Lichtstrahlen. Ein ähnliches Abtastverfahren kann auf die Anordnung von Fig. 7 angewendet werden, dadurch daß ein Lichtstrahl 138' mit kleinerem Durchmesser zur Verfügung gestellt wird und über die Skala 130 in eine Richtung 139, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung 134 ist, abtastet.
Die relative Dauer (beispielsweise Pulsbreite) des hohen und niedrigen reflektierten (oder transmittierten) optischen Signals und die entsprechenden elektrischen Hoch-Niedrig- Signale von dem optischen Detektor bestimmen die relative Position des Abtastlichtstrahls entlang der Skala entweder in Fig. 7 oder in Fig. 8 unabhängig von langsamen Veränderungen in der Lichtemitterausgabe oder der Detektorsensitivität aufgrund von Temperaturänderungen oder anderen Bedingungen. Somit können billige Digitalsignalverarbeitungstechniken und Komponenten ohne weiteres verwendet werden, um die instantane Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung mit großer Genauigkeit zu bestimmen. Dies ist eine große Bequemlichkeit. Weiter kann die Ausgabe leicht mit anderen digitalen elektronischen Systemen, die immer mehr in Fahrzeugen verwendet werden, wie beispielsweise zur Fahrzeughöhensteuerung und/oder Fahrverhalten, kompatibel gemacht werden. Viele andere Einrichtungen und Verfahren zur Modulation des optischen Signals als Funktion von Position und/oder Bewegung des Ankers, die in der Technik wohlbekannt sind, können ebenfalls verwendet werden.
Fig. 9 zeigt in schematischer Form, wie ein analoges elektrisches, von den optischen Empfängern erhaltenes Signal(e) verarbeitet wird, um Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigugnsinformation zu liefern, die den Anker und deshalb das Objekt, dessen Position und Bewegung gemessen wird, betreffen. Ein optischer Detektor 170 liefert ein elektrisches Ausgangssignal 172 an ein erstes Differenzierglied 176. Das elektrische Ausgangssignal 172 kann getrennt an einem Anschluß 174 beobachtet werden und liefert ein Signal, das proportional zu der instantanen Position des Abschnitts 22A oder eines äquivalenten Objekts ist. Ein Fototransistor ist ein Beispiel eines herkömmlichen optischen Detektors.
Das Differenzierglied 176 liefert ein Ausgangssignal 178, das proportional zum ersten Differential des Eingangssignals 172 und deshalb proportional zur Geschwindigkeit des Abschnitts des Objekts 22A ist. Das Ausgangssignal 178 kann getrennt an einem Anschluß 180 beobachtet werden. Das Ausgangssignal 178 des ersten Differenzierglieds wird in ein zweites Differenzierglied 182 gegeben, das seinerseits ein zweites differenziertes Ausgangssignal 184 an den Anschluß 186 liefert. Das zweite differenzierte Ausgangssignal 184 ist proportional zu der Beschleunigung des Abschnitts oder des Objekts 22A. Einrichtungen und Verfahren zur Schaffung des ersten und zweiten Differenzierglieds unter Verwendung herkömmlicher integrierter Schaltungen und anderer Komponenten sind in der Technik wohlbekannt. Andere in der Technik wohlbekannte Einrichtungen zum Extrahieren derselben oder äquivalenten Information aus den analogen oder digitalen elektrischen Signalen, die von dem/den optischen Detektor(en) erhalten werden, können ebenfalls verwendet werden.
Basierend auf der vorangegegangenen Beschreibung ist es für den Fachmann offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung einen verbesserten Positions/Bewegungssensor schafft, der hermetisch verschlossen ist und der nicht erfordert, daß bewegende Teile durch das hermetische Gehäuse treten. Mittels seiner magnetischen Kopplung und optischen Detektion kann der Sensor gegen Schmutz, Staub, Feuchtigkeit, korrosiven Flüssigkeiten und andere ungünstige Umgebungsverunreinigungen, insbesondere solchen, die in Fahrzeuganwendungen auftreten, abgeschlossen werden. Der Sensor ist vergleichweise billig zu konstruieren und verwendet, im allgemeinen weithin zur Verfügung stehende Materialien und Komponenten.
Während die vorliegende Erfindung in Form bestimmter Ausführungsformen beschrieben worden ist, dienen diese zum Zweck der Erklärung und sollen nicht beschränkend sein. Der Fachmann wird erkennen, daß, basierend auf der Beschreibung hierin, verschiedene Variationen im Aufbau und der Ausführung der verschiedenen Abschnitte der Erfindung gemacht werden können, ohne vom Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen. Beispielsweise ist unter anderem der optische Weg in Fig. 2 so gezeigt, daß er auf die schmale Seite des Ankers 78 auftrifft. Der optische Weg könnte jedoch auch auf die breite Seite oder Seiten des Ankers 78 durch zusätzliche Schlitze, die für diesen Zweck in dem Stator 72 vorgesehen sind, auftreffen. Ähnlich könnte der Lichtstrahl, anstelle auf der Umfangsfläche des Ankers 14 in Fig. 1 aufzutreffen, auf den Flächen des Ankers 14, die rechtwinkelig zur Achse 16 stehen, auftreffen. Ähnliche Änderungen können im Zusammenhang mit den Ausführungsformen, die in den Figuren 5 und 6 gezeigt sind, gemacht werden.
Weiter wird der Fachmann, obwohl die optischen Skalen und Emitter-Detektor-Positionierungen, die in den Figuren 1-2 und 5-6 gezeigt sind, reflektierende Anordnungen darstellen, basierend auf der Beschreibung hierin verstehen, daß durchlässige Anordnungen ebenfalls verwendet werden können. Beispielsweise kann in Fig. 2 der Emitter 92 benachbart zur Wand 82 angeordnet werden, so daß Lichtstrahlen 93, 95 sich von links nach rechts erstrecken und durch eine teilweise transparente optische Skala, die an dem Anker 78 angebracht ist, einen äußeren Stator 73, 75 laufen, um fortlaufende transmittierte Strahlen 97, 99 zu schaffen, die sich zu den Detektoren 94, 96 erstrecken. Dasselbe Ergebnis wird erhalten.
Basierend auf der Beschreibung hierin wird der Fachmann verstehen, wie besondere Anordnungen dieser und anderer Elemente der Erfindung zu wählen sind, welche ihren bestimmten Anforderungen am besten genügen.

Claims

1. Eine Einrichtung (10) zum Erfassen einer Bewegung eines Abschnitts (22A) einer Vorrichtung (22) in bezug auf einen anderen Abschnitt (20) der Vorrichtung umfassend

einen Magnet (14);

einen Anker (14) aus ferromagnetischem Material, der in einem im wesentlichen dichten Gehäuse (12) eingeschlossen ist, wobei der Anker bewegbar angebracht ist und auf eine Bewegung des einen Abschnitts der Vorrichtung in bezug auf den anderen Abschnitt anspricht; und

einen optischen Detektor (34), der eine Lichtstrahlungsquelle (36) und einen Lichtsensor (38) umfaßt, die einen sich innerhalb des im wesentlichen dichten Gehäuses erstreckenden Lichtweg bilden, wobei der Lichtweg weiter einen Abschnitt des Ankers umfaßt, der so konstruiert ist, daß sich die Lichtmenge in dem Lichtweg als Antwort auf eine Bewegung des Ankers zum Erfassen einer Positionsänderung des Ankers und des einen Abschnitts der Vorrichtung in bezug auf den anderen Abschnitt ändert, wobei die Einrichtung gekennzeichnet ist durch

einen aus ferromagnetischem Material gebildeten Stator (18), wobei das im wesentlichen dichte Gehäuse (12) wenigstens einen Abschnitt des Stators einschließt und mit dem anderen Abschnitt (20) der Vorrichtung durch den Stator (18) verbunden ist;

der Anker über einen magnetischen Weg niedriger Impedanz mittels einer magnetischen Schaltung, welche die zwei Abschnitte der Vorrichtung (22, 22A, 20), den Stator (18), den Magnet (14) und den Anker (14) umfaßt, an den einen Abschnitt (22A) der Vorrichtung magnetisch gekoppelt ist.

2. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, die einen zwischen der Lichtstrahlungsquelle (92) und dem Lichtsensor (94, 96) im Lichtweg liegenden, teilweise transparenten Bereich (98) umfaßt, der sich als Antwort auf eine Bewegung des Ankers (78) so bewegt, daß sich die Lichtmenge, die von der Strahlungsquelle zum Sensor übertragen wird, mit der Bewegung des Ankers verändert.

3. Eine Einrichtung nach Anspruch 2, worin der teilweise transparente Bereich aufeinanderfolgend einen opaken und einen transparenten Bereich umfaßt, die so angeordnet sind, daß die Bewegung des Ankers (78) aus dem optischen Detektor (90) ein quantisiertes oder digital codiertes Signal hervorruft.

4. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin der Anker (78) auf einer Feder (86) zum Halten des Ankers in einer vorbestimmten Position angebracht ist.

5. Eine Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, worin sich der Anker (78) im wesentlichen in derselben Bewegungsebene wie der eine Abschnitt (64) der Vorrichtung (50) bewegt.

6. Eine Einrichtung nacn Anspruch 1, 2, 3, 4, oder 5, worin der Magnet als ein Teil des Ankers (14) gebildet ist.

7. Eine Fahrzeugsbewegungs-Detektoreinrichtung umfassend:

einen ersten Abschnitt (20, 54) und einen zweiten Abschnitt (22A, 64) des Fahrzeugs, wobei der zweite Abschnitt in bezug auf den ersten Abschnitt bewegbar ist, wobei der erste und der zweite Abschnitt wenigstens teilweise aus ferromagnetischem Material gebildet sind;

einen Stator (18, 72), der aus ferromagnetischem Material gebildet ist;

ein im wesentlichen dichtes Gehäuse (12, 76), das wenigstens einen Abschnitt des Stators (18, 72) einschließt und durch den Stator mit dem ersten Abschnitt (20, 54) des Fahrzeugs verbunden ist;

einen Magnet (14, 74);

einen Anker (14, 78) aus ferromagnetischem Material, der in dem im wesentlichen dichten Gehäuse (12) eingeschlossen ist und über einen magnetischen Weg niedriger Impedanz mittels einer magnetischen Schaltung, welche den ersten (20, 54) und den zweiten (22A, 64) Abschnitt, den Stator (18, 72), den Magnet (14, 74) und den Anker (14, 78) umfaßt, an den zweiten Abschnitt (22A, 64) des Fahrzeugs magnetisch gekoppelt ist, wobei der Anker bewegbar angebracht ist und auf eine Bewegung des zweiten Abschnitts des Fahrzeugs anspricht; und

einen optischen Detektor (34, 90), der eine Lichtstrahlungsquelle (36, 92) und einen Lichtsensor (38, 94, 96) umfaßt, die einen sich innerhalb des im wesentlichen dichten Gehäuses erstreckenden Lichtweg bilden, wobei der Lichtweg weiter einen Abschnitt des Ankers umfaßt, der so konstruiert ist, daß sich die Lichtmenge in dem Lichtweg als Antwort auf eine Bewegung des Ankers zum Erfassen einer Positionsänderung des Ankers als Ergebnis einer Bewegung des zweiten Abschnitts (22A, 64) des Fahrzeugs relativ zum ersten Abschnitt (20, 54) ändert.

8. Eine Einrichtung nach Anspruch 7, worin der erste und zweite Abschnitt des Fahrzeugs eine Feder (20) und eine Achse sind.

9. Eine Einrichtung nach Anspruch 7, worin der erste und zweite Abschnitt des Fahrzeugs der innere und der äußere Teleskopabschnitt eines Stoßdämpfers (50) sind.