EP1227955A2 - Einrichtung zur erfassung einer neigung, neigungsänderung oder beschleunigung von bewegten gegenständen - Google Patents

Einrichtung zur erfassung einer neigung, neigungsänderung oder beschleunigung von bewegten gegenständen

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EP1227955A2
EP1227955A2 EP00972813A EP00972813A EP1227955A2 EP 1227955 A2 EP1227955 A2 EP 1227955A2 EP 00972813 A EP00972813 A EP 00972813A EP 00972813 A EP00972813 A EP 00972813A EP 1227955 A2 EP1227955 A2 EP 1227955A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inclination
sensor
acceleration
vehicle
change
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00972813A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietrich Bräuer
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1227955A2 publication Critical patent/EP1227955A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02—Details
    • G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/18—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids
    • G01C9/24—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids in closed containers partially filled with liquid so as to leave a gas bubble
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02—Details
    • G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
    • G01C2009/066—Electric or photoelectric indication or reading means optical

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting an inclination, change in inclination or acceleration of moving objects, e.g. Change in the direction of a vehicle or in industrial processes in which a sensor attached to the object is coupled to evaluation electronics, in particular a microprocessor, which generates output signals with a control for the control.
  • Such a device is used, for example, in motor vehicles in connection with a triggering device for an airbag, the signals supplied by the sensor being in evaluation electronics, in particular a microprocessor or microcontroller with programs and / or values implemented therein and, if a limit criterion is exceeded, to form a control signal to trigger the airbag.
  • evaluation electronics in particular a microprocessor or microcontroller with programs and / or values implemented therein and, if a limit criterion is exceeded, to form a control signal to trigger the airbag.
  • the accelerations can be linear accelerations or radial accelerations.
  • Another device of this type relates to a direction indicator of motor vehicles.
  • the direction indicators of motor vehicles are switched on manually by the driver.
  • the driver indicators on the steering column are designed to reset the direction indicator when the steering column is turned back.
  • the steering angle is small in two-wheeled vehicles, since cornering is essentially achieved by the weight shift and the associated inclined position of the vehicle. For this reason, the direction indicator is switched off manually for two-wheeled vehicles or according to distance-time criteria for more complex vehicles.
  • the convenience of automatic resetting that is customary in cars has not yet been achieved.
  • the operation of the direction indicator or the control of the correct functioning of the automatic reset according to distance-time criteria requires the driver to check and steer the traffic situation from. A reliable automatic reset of the direction indicator would therefore also make sense for two-wheelers.
  • the invention has for its object to provide a device of the type specified, with the simple, inexpensive structure reliable controls with a variety of uses with the same sensor are possible.
  • the senor is installed in a vehicle and that the measuring axis of the sensor is perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle when driving straight ahead and parallel to the road surface when driving on a lane, changes in direction of travel can be recorded and when a completed turning process is detected, in which a turn signal was previously used can be set using the
  • an acceleration sensor and / or inclination sensor is coupled to a comparator and that an output signal is only changed when a predetermined acceleration and / or inclination is exceeded.
  • the sensor has two vials, in which the position of the respective bubble in the
  • Dragonfly is determined via light barriers or capacitively. With the two dragonflies e.g. Accelerations in different or opposite directions are recorded.
  • An advantageous simple embodiment also consists in the sensor consisting of a spirit level with a strongly curved inner surface of the vessel.
  • a reliable automatic resetting of the direction indicator on a two-wheeler is achieved in that the sensor is rigidly connected to the handlebar of a two-wheeled vehicle and that the evaluation electronics, with the help of algorithms implemented in it, recognize whether it is a complete turning process and dependent of which triggers an output signal for resetting the direction indicator.
  • the configuration that at least one dragonfly attached in or on the moving object is aligned in the direction of movement and that the evaluation electronics are designed to determine a linear acceleration and output a related output signal enables the detection of a linear acceleration in or against the direction of movement for any moving objects, e.g. even in an industrial process.
  • the strength of the acceleration to be detected can be predefined in a simple manner in that the spirit level is inclined for triggering at higher acceleration. With a greater incline there is increased acceleration necessary to force the liquid of the dragonfly in the direction of acceleration, whereby the gas bubble shifts in the opposite direction.
  • the inclined position or the change in the inclined position at the beginning and at the end of the turning process is measured and evaluated using acceleration and / or inclination sensors.
  • Acceleration so-called acceleration sensors
  • inclination sensors can be used equally.
  • boundary conditions For the selection of the sensors, their placement and the evaluation of the signals, boundary conditions must be observed, which are explained with the aid of the drawings. Show:
  • FIG. 1 a schematically shows a motorcycle when driving straight ahead
  • 1 b schematically shows the motorcycle when cornering
  • 3 shows the orientation of measuring axes, 4a a sensor with two dragonflies,
  • Fig. 4c is a schematic representation in connection with a turn signal circuit
  • 5a and 5b show a schematic view of a sensor arrangement in a device for detecting a linear acceleration or a radial acceleration.
  • Fig. 1 a a motorcycle is shown when driving straight ahead and in Fig. 1 b when cornering.
  • an acceleration sensor which measures the acceleration perpendicular to the direction of movement (measuring axis 1 near the center of gravity 2), is rigidly connected to the frame, the sensor shows no or only small accelerations during straight ahead and cornering, because the Balance of power is balanced. If the vehicle is accelerated or braked, this acceleration also acts perpendicular to the measuring axis and is therefore not displayed. The state of equilibrium is only disturbed at the beginning or at the end of cornering by a shift in weight and the associated changes in the inclination of the vehicle.
  • An inclination or acceleration sensor which detects accelerations in the measuring axis 1 in the vicinity of the center of gravity, would ideally only produce a measuring signal when the vehicle inclination changes deliver.
  • the dashed line 1 indicates the measuring axis of the sensor.
  • the balance of the forces acting on the sensor is initially just as balanced as before in the center of gravity of the vehicle (as can easily be shown using the torque conservation theorem).
  • the gravitational force 3 acts perpendicularly on the measuring axis 1 of the acceleration sensor.
  • the sensor therefore shows no accelerations.
  • cornering see FIG. 1 b
  • the weight 3 generates a force component 3 a in the direction of the measurement axis 1 of the acceleration sensor. This force component is compensated for by the corresponding component 4a of the centrifugal force 4.
  • the sensor axis 1 When driving straight ahead, the sensor axis 1 is perpendicular to the longitudinal axis 7 of the vehicle and thus parallel to the surface of the road in the case of a level road. Due to the usual inclination 8 (see FIG. 2a) of the handlebar axis 5 against the longitudinal axis 7 of the vehicle, the measuring axis 1 is inclined more (T) when the vehicle is inclined. Accordingly, the balance of forces for this measuring axis is no longer balanced. A clearly detectable measurement signal is obtained from which the inclination of the vehicle can be detected. It is therefore particularly advantageous to rigidly connect the sensor to the handlebar. The sensor could also be located lower or higher without changing anything. However, the measurement axis should be arranged in a plane perpendicular to the direction of travel so that the measurement signal is independent of the acceleration of the vehicle in the direction of travel.
  • the measuring axis is rigidly connected to the handlebar, according to FIG. 2b it is located, for example, in front of the axis of rotation 5 of the handlebar, but again in a plane perpendicular to the vehicle movement 6.
  • the movement of the handlebar about the axis of rotation 5 generates an additional centrifugal acceleration that is perpendicular to the axis of rotation. This acceleration is greater the further the sensor is from the axis of rotation.
  • 2b shows various positions 9, 10, 11, 11 'of the sensor on the measuring axis 1 with the centrifugal accelerations 12 caused by a handlebar rotation. In position 10 directly in front of the axis of rotation, the displayed acceleration is minimal. The acceleration directly above the axis of rotation 5 would be zero.
  • a position of the sensor in the vicinity of the handlebar axis of rotation 5 is particularly favorable if the sensor is rigidly connected to the handlebar.
  • the handlebar rotation causes accelerations of the same height but with different signs. If you add these signals, you can see the influence of the centrifugal force generated by the handlebar rotation will also suppress.
  • a disadvantage of this arrangement is that the sensors must have a larger measuring range.
  • this signal can be evaluated with a simple logic circuit.
  • two comparators In order to be able to detect left and right inclinations, two comparators must then be used or a correspondingly designed comparator acceleration sensor that shows three switching states (left, right, incline, perpendicular). It is useful to also integrate the hazard warning device, which is usually not available on a motorcycle, into the evaluation logic.
  • Zero point detections can usually be carried out very precisely and often very easily. If corresponding comparator arrangements are used which, due to their design, have the switching shaft in the zero point - that is to detect the sign of the acceleration - the required switching threshold can be set by inclining the measuring axis 1 'of the acceleration sensor against the actual measuring axis 1 (Fig 3). As a result, the sensor indicates an acceleration in the equilibrium position, and the resulting acceleration only becomes zero if the inclination is appropriate. 3 shows the orientation of the measurement axes 1 ', 1 "of two sensors to the measurement axis 1.
  • the measuring axes 1 ', 1 "in the plane perpendicular to the vehicle movement should be selected.
  • a particularly cost-effective embodiment is shown in FIG. 4a
  • the sensor has two vials 20, 20 '.
  • the position of the bubble 21 in the dragonfly is detected via light barriers 14, 15. Due to the inclined arrangement of the
  • Fig. 4b shows a dragonfly with a strong curvature 16 of the vessel.
  • the respective light barrier only detects the bladder 21 when it is sufficiently strong
  • Two-wheeled vehicles and resetting a direction indicator can also be used on other vehicles (three- and multi-wheeled vehicles, cars, trucks, rail vehicles, watercraft and possibly also aircraft). In these cases, in which the vehicle may not have a strong incline during cornering, the same sensors can be used with a sensor
  • the vials work as acceleration sensors.
  • the arrangement shown in FIG. 4a measures the acceleration in an axis perpendicular to the direction of travel and parallel to the rear axle of the vehicle. For example, if the liquid of the right dragonfly 20 'is pressed to the outer end of the right end of the dragonfly by centrifugal force during a left-hand turn, the gas bubble moves sam to the lower end of the same level in front of the light barrier and is evaluated with the aid of a comparator / logic circuit of an evaluation electronics.
  • the problem here is a strong inclination of the vehicle to the horizon caused by possible topological conditions, which triggers the sensor without turning, because in this case the inclination of the road is detected by the sensor. If one chooses a correspondingly strong inclination of the two opposite dragonflies (FIG. 4a), an incorrect detection is prevented.
  • sensors listed here record vehicle movements, they are also suitable for monitoring vehicle movement when parked or parked.
  • An evaluation circuit activated by removing the ignition key or an activation device attached to the vehicle can warn the vehicle user of theft by e.g. a detected change in inclination to generate a warning signal is evaluated.
  • the sensors described here also leave a combination of automatic
  • the senor With suitable component dimensions (length of the vial, set hysteresis, liquid used, arrangement of the light barriers), the sensor clearly differentiates between the balance situation when driving straight ahead and the inclination situation when cornering, which occurs when turning.
  • the evaluation electronics connected to the conventional or the semiconductor relays can recognize, in particular in the form of a microcontroller ⁇ C, by implemented algorithms whether a
  • Sensor is able to monitor the vehicle movement in the parked state by suitable 'focusing' and to trigger an alarm if necessary. It is advantageous to also include the hazard warning device of the vehicle in the
  • 4c shows a schematic illustration in connection with a turn signal circuit.
  • the signal from receiver diodes E which receive light from transmitter diodes S, is fed to the microcontroller ⁇ C (supply with Uv), which acts on the control of the right and left turn signals RB, LB.
  • a device with a spirit level 20 as a sensor in which the position of the gas bubble 21 is recorded electronically, for example optoelectronically or capacitively, and which thus held sensor signals to the evaluation electronics, in particular a microcontroller, and calculated with programs and comparison values implemented therein, can also be used for detecting inclinations, changes in inclinations or accelerations of moving physical objects in other systems, for example in industrial processes.
  • (negative or positive) linear accelerations a of the moving objects when stopped or started can also be monitored in order to determine critical situations (FIGS. 5a, 5b).
  • Strength of the acceleration to be detected can be varied, the dragonfly can be used with a different inclination, similar to that described in connection with FIGS. 4a, 4b.
  • Compliance with the orientation of a moving object can be monitored by detecting the inclination.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung einer Neigung, Neigungsänderung oder Beschleunigung von bewegten Gegenständen, z.B. Richtungsänderung eines Fahrzeuges oder bei industriellen Prozessen, bei der ein an dem Gegenstand angebrachter Sensor mit einer Auswerteelektronik, insbesondere Mikroprozessor gekoppelt ist, die mit in ihr vorhandenen Vorgaben für eine Steuerung Ausgangssignale erzeugt. Bei einfachem Aufbau werden zuverlässige Steuerungsvorgänge bei vielfältigen Einsazzmöglichkeiten dadurch erreicht, dass der Sensor mindestens eine Libelle (20) mit einer in einer Flüssigkeit befindlichen Gasblase (21) aufweist, deren Lage mittels der Auswerteelektronik erfasst und hinsichtlich des Vorliegens einer Neigung, Neigungsänderung oder Beschleunigung auswertbar ist.

Description

Einrichtung zur Erfassung einer Neigung, Neigungsänderung oder Beschleunigung von bewegten Gegenständen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung einer Neigung, Neigungsänderung oder Beschleunigung von bewegten Gegenständen, z.B. Rich- tungsanderung eines Fahrzeuges oder bei industriellen Prozessen, bei der ein an dem Gegenstand angebrachter Sensor mit einer Auswerteelektronik, insbesondere Mikroprozessor gekoppelt ist, die mit in ihr vorhandenen Vorgaben für eine Steuerung Ausgangssignale erzeugt.
Eine derartige Einrichtung wird beispielsweise in Kraftfahrzeugen in Verbindung mit einer Auslösevorrichtung für einen Airbag eingesetzt, wobei die vom Sensor gelieferten Signale in einer Auswerteelektronik, insbesondere einem Mikroprozessor oder MikroController mit darin implementierten Programmen und/oder Werten ver- rechnet und bei Überschreitung eines Grenzkriteriums zum Bilden eines Ansteuersignais zum Auslösen des Airbags zugrunde gelegt werden.
Auch in industriellen Prozessen, bei denen körperliche Gegenstände bewegt werden, ist es häufig wichtig, deren Bewegungsänderung oder auch Neigung oder Neigungsänderung zu erfassen und mit den Sensorsignalen Steuerungsvorgänge auszulösen oder zu beeinflussen.
Bei den Beschleunigungen kann es sich um Linearbeschleunigungen oder Radialbeschleunigungen handeln.
Eine weitere Einrichtung dieser Art betrifft einen Fahrtrichtungsanzeiger von Kraftfahrzeugen. Die Fahrtrichtungsanzeiger von Kraftfahrzeugen werden vom Fahrzeugführer manuell eingeschaltet. Bei PKW und LKW wird durch entsprechend ausgeführte Mitnehmerkontakte an der Lenksäule beim Zurückdrehen der Lenk- säule der Fahrtrichtungsanzeiger zurückgesetzt. Bei zweirädrigen Fahrzeugen ist der Lenkeinschlag gering, da die Kurvenfahrt im Wesentlichen durch die Gewichtsverlagerung und die damit verbundene Schräglage des Fahrzeuges erzielt wird. Aus diesem Grunde wird bei Zweiradfahrzeugen der Fahrtrichtungszeiger manuell oder bei aufwendigeren Fahrzeugen nach Weg-Zeitkriterien ausgeschaltet. Der im PKW übliche Komfort der automatischen Rückstellung konnte bislang nicht erreicht werden. Zusätzlich erfordert die Bedienung des Fahrtrichtungsanzeigers bzw. die Kontrolle der korrekten Arbeitsweise der automatischen Rückstellung nach Weg- Zeitkriterien vom Fahrzeugführer eine Kontrolle und lenkt von der Verkehrssituation ab. Eine zuverlässige automatische Rückstellung des Fahrtrichtungsanzeigers wäre deshalb auch für Zweiradfahrzeuge eine sinnvolle Einrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der bei einfachem, kostengünstigem Aufbau zuverlässige Steuerungen bei vielfältigen Einsatzmöglichkeiten mit dem grundsätzlich gleichen Sensor ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ist vorgesehen, dass der Sensor in einem Fahrzeug eingebaut ist und dass die Messachse des Sensors bei Geradeausfahrt senkrecht zur Fahrzeuglängsachse und bei einer Fahrbahn parallel zur Fahrbahnoberfläche steht, so können Fahrtrichtungsänderungen erfasst werden und beim Erkennen eines abgeschlossenen Ab- biegevorganges, bei dem zuvor ein Blinker gesetzt worden ist, kann mittels des
Ausgangssignals der Auswerteelektronik der Blinker rückgestellt werden.
Zum Erfassen einer bestimmten Beschleunigung oder Neigung und entsprechendem Auslösen eines Ausgangssignals ist vorteilhaft vorgesehen, dass ein Be- schleunigungssensor und/oder Neigungssensor, mit einem Komparator gekoppelt ist und dass erst beim Überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigung und/oder Neigung ein Ausgangssignal geändert wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Sensors besteht darin, dass der Sensor zwei Libellen aufweist, bei denen die Lage der jeweiligen Blase in der
Libelle über Lichtschranken oder kapazitiv ermittelt wird. Mit den beiden Libellen können z.B. Beschleunigungen in unterschiedlichen bzw. entgegengesetzten Richtungen erfasst werden.
Eine vorteilhafte einfache Ausgestaltung besteht weiterhin darin, dass der Sensor aus einer Libelle mit stark gekrümmter Innenfläche des Gefäßes besteht.
Eine zuverlässige selbsttätige Rückstellung des Fahrtrichtungsanzeigers bei einem Zweirad wird dadurch erzielt, dass der Sensor starr mit dem Lenker eines Zweirad- Fahrzeuges verbunden ist und dass die Auswerteelektronik mit Hilfe von in ihr implementierten Algorithmen erkennt, ob es sich um einen vollendeten Abbiegevorgang handelt, und abhängig davon ein Ausgangssignal zum Rückstellen des Fahrtrichtungsanzeigers auslöst.
Die Ausgestaltung, dass mindestens eine in oder an dem bewegten Gegenstand angebrachte Libelle in Bewegungsrichtung ausgerichtet ist und dass die Auswerteelektronik zum Ermitteln einer Linearbeschleunigung und Abgabe eines diesbezüglichen Ausgangssignals ausgelegt ist, ermöglicht die Erfassung einer Linearbeschleunigung in oder entgegen der Bewegungsrichtung bei beliebigen bewegten Gegenständen, z.B. auch bei einem industriellen Prozess.
Die Stärke der zu erfassenden Beschleunigung kann auf einfache Weise dadurch vorgegeben werden, dass die Libelle zum Auslösen bei höherer Beschleunigung geneigt angeordnet ist. Bei stärkerer Neigung ist eine erhöhte Beschleunigung notwendig, um die Flüssigkeit der Libelle in die Richtung der Beschleunigung zu drängen, wobei die Gasblase sich in die entgegen gesetzte Richtung verlagert.
Zum Aufbau von Libellen, wie sie für die vorliegenden Sensoren geeignet sind, sei auf die DE 1 99 26 1 91 A1 hingewiesen.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Anspruch 6 wird die Schräglage bzw. die Änderung der Schräglage zu Beginn und am Ende des Abbiegevorganges mit Beschleunigungs- und/oder Neigungssensoren gemessen und ausgewertet. Be- schleunigungs- (sog. Accelerationssensoren) und Neigungssensoren können gleichwertig eingesetzt werden. Für die Auswahl der Sensoren, deren Plazierung und die Auswertung der Signale sind Randbedingungen zu beachten, die anhand der Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 a schematisch ein Motorrad bei Geradeausfahrt,
Fig. 1 b schematisch das Motorrad bei einer Kurvenfahrt,
Fig. 2a schematisch eine Seitenansicht des Motorrades,
Fig. 2b verschiedene Positionen des Sensors,
Fig. 3 die Orientierung von Messachsen, Fig. 4a einen Sensor mit zwei Libellen,
Fig. 4b eine andere Ausführungsform der Libelle,
Fig. 4c eine schematische Darstellung in Verbindung mit einer Blinkerschaltung und
Fig. 5a und 5b eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung bei einer Einrichtung zum Erfassen einer Linearbeschleunigung oder einer Radialbeschleunigung.
In Fig. 1 a ist ein Motorrad bei einer Geradeausfahrt und in Fig. 1 b bei einer Kurvenfahrt dargestellt.
Wird ein Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung senkrecht zur Bewegungsrichtung misst (Messachse 1 in der Nähe des Schwerpunktes 2 verschoben), starr mit dem Rahmen verbunden, so zeigt der Sensor während der Geradeaus- und der Kurvenfahrt keine bzw. nur kleine Beschleunigungen an, da die Kräftebilanz ausgeglichen ist. Wird das Fahrzeug beschleunigt oder abgebremst, so wirkt auch diese Beschleunigung senkrecht zur Messachse und wird daher nicht angezeigt. Der Gleichgewichtszustand wird nur zu Beginn oder am Ende einer Kurvenfahrt durch eine Gewichtsverlagerung und damit verbundenen Änderungen der Neigung des Fahrzeuges gestört. Ein Neigungs- oder Beschleunigungssensor, der Beschleunigungen in der Messachse 1 in der Nähe des Schwerpunktes detektiert, würde also im Idealfall nur bei der Änderung der Fahrzeugneigung ein Messsignal liefern. Gleichwohl wäre dies eine Möglichkeit, den Abbiegevorgang zu detek- tieren. In der Praxis stellt man fest, dass die Kräftebilanz während der Kurvenfahrt bei der Wahl dieser Messpositionen nicht vollkommen ausgeglichen ist. Deshalb kann auch an einer solchen Stelle die Neigung des Fahrzeuges während der Kurvenfahrt festgestellt werden, wenn auch die Messsignale klein sind.
Wesentlich günstiger ist es, den Sensor starr mit der Lenkeinheit des Fahrzeuges zu verbinden. Die gestrichelte Linie 1 deutet die Messachse des Sensors an. Die Bilanz der Kräfte, die an dem Sensor angreifen, ist zunächst genauso ausgeglichen wie vorher im Schwerpunkt des Fahrzeuges (wie man über den Drehmomenterhaltungssatz leicht zeigen kann). Bei der Geradeausfahrt wirkt die Gravitationskraft 3 senkrecht auf die Messachse 1 des Beschleunigungssensors. Der Sensor zeigt damit keine Beschleunigungen an. Bei einer Kurvenfahrt (s. Fig. 1 b) erzeugt die Gewichtskraft 3 eine Kraftkomponente 3a in Richtung der Messachse 1 des Beschleunigungssensors. Diese Kraftkomponente wird duch die dementsprechende Komponente 4a der Zentrifugalkraft 4 kompensiert.
Während der Geradeausfahrt steht die Sensorachse 1 senkrecht zur Fahrzeuglängsachse 7 und damit bei einer ebenen Fahrbahn parallel zur Fahrbahnoberfläche. Durch die übliche Neigung 8 (s. Fig. 2a) der Lenkerachse 5 gegen die Fahrzeuglängsachse 7 wird bei einer Neigung des Fahrzeuges die Messachse 1 stärker geneigt (T). Dementsprechend ist die Kräftebilanz für diese Messachse nicht mehr ausgeglichen. Man erhält ein eindeutig detektierbares Messsignal, aus dem man die Neigung des Fahrzeuges detektieren kann. Besonders vorteilhaft ist es deshalb, den Sensor starr mit dem Lenker zu verbinden. Der Sensor könnte auch tiefer oder höher angebracht sein, ohne dass sich hieran etwas ändert. Die Messachse sollte aber in einer Ebene senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnet sein, damit das Messsignal von der Beschleunigung des Fahrzeuges in Fahrtrichtung unabhängig ist.
Die Messachse sei starr mit dem Lenker verbunden, befinde sich gemäß Fig. 2b beispielsweise vor der Drehachse 5 des Lenkers, aber wieder in einer Ebene senkrecht zur Fahrzeugbewegung 6.
Durch die Bewegung des Lenkers um die Drehachse 5 wird eine zusätzliche Zentrifugalbeschleunigung erzeugt, die senkrecht zur Drehachse steht. Diese Be- schleunigung ist um so größer, je weiter der Sensor von der Drehachse entfernt ist. In Fig. 2b sind verschiedene Positionen 9, 10, 1 1 , 1 1 ' des Sensors auf der Messachse 1 mit den durch eine Lenkerdrehung verursachten Zentrifugalbeschleunigungen 1 2 angegeben. In der Position 10 direkt vor der Drehachse ist die angezeigte Beschleunigung minimal. Null wäre die Beschleunigung direkt über der Drehachse 5. Eine Position des Sensors in der Nähe der Lenkerdrehachse 5 ist dann besonders günstig, wenn der Sensor starr mit dem Lenker verbunden wird.
Ist die Sensorachse wieder fest mit dem Lenker verbunden und verwendet man zwei Sensoren, die in komplementären Positionen 1 1 und 1 1 ' symmetrisch zur Drehachse 5 angeordnet sind, so verursacht die Lenkerdrehung Beschleunigungen gleicher Höhe aber mit unterschiedlichen Vorzeichen. Addiert man diese Signale, so kann man den Einfluss der Zentrifugalkraft, die durch die Lenkerdrehung erzeugt wird, ebenfalls unterdrücken. Nachteilig bei dieser Anordnung ist aber, dass die Sensoren einen größeren Messbereich vorweisen müssen.
Koppelt man diese Messung mit einem Komparator, bzw. verwendet man einen Beschleunigungssensor, der erst beim Überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigung sein Ausgangssignal ändert, so lässt sich dieses Signal mit einer einfachen Logikschaltung auswerten. Um Links- und Rechtsneigungen detektieren zu können, muss man dann zwei Komparatoren verwenden oder einen entsprechend ausgeführten Komparator-Beschleunigungssensor einsetzen, der drei Schaltzustände anzeigt (Links-, Rechtsneigung, Senkrechte) . Zweckmäßig ist es, in die Auswertelogik auch die an einem Motorrad meist nicht vorhandene Warnblinkvor- richtung zu integrieren.
Nullpunktdetektionen lassen sich in der Regel sehr genau und oft auch sehr einfach vornehmen. Verwendet man entsprechende Komparator-Anordnungen, die aufgrund ihrer Bauart die Schaltwelle im Nullpunkt haben - also das Vorzeichen der Beschleunigung detektieren sollen - so kann man die geforderte Schaltschwelle dadurch einstellen, dass man die Messachse 1 ' des Beschleunigungssensors gegen die eigentliche Messachse 1 neigt (Fig. 3). Dadurch zeigt der Sensor in der Gleichgewichtslage eine Beschleunigung an, und nur bei entsprechender Neigung wird die resultierende Beschleunigung zu Null. In Fig. 3 ist die Orientierung der Messachsen 1 ', 1 " zweier Sensoren zur Messachse 1 dargestellt.
Um nicht zusätzlich die Fahrzeugbeschleunigungen in Fahrtrichtung mitzumessen, sollten die Messachsen 1 ', 1 " in der Ebene senkrecht zur Fahrzeugbewegung gewählt werden. Eine besonders kostengünstige Ausführung zeigt Fig. 4a. In diesem Beispiel hat der Sensor zwei Libellen 20, 20'. Die Lage der Blase 21 in der Libelle wird über Lichtschranken 14, 1 5 detektiert. Durch die geneigte Anordnung der
Libelle gegen die Messachse spricht die Lichtschranke erst beim Überschreiten einer gewissen Neigung an.
Fig. 4b zeigt eine Libelle mit einer starken Krümmung 1 6 des Gefäßes. Die je- weilige Lichtschranke detektiert die Blase 21 erst bei einer entsprechend starken
Neigung der Messachse. Wenn die Lichtschranke ein Komparatorsignal erzeugt, so zeigt diese Anordnung Ausgangssignale für Links-, Rechtsneigung und die Senkrechte.
Die hier aufgeführten Möglichkeiten zur Detektion eines Abbiebevorganges bei
Zweiradfahrzeugen und Rücksetzen eines Fahrtrichtungsanzeigers lassen sich auch auf andere Fahrzeuge (drei- und mehrrädrige Fahrzeuge, PKW, LKW, Schienenfahrzeuge, Wasser- und evtl. auch Luftfahrzeuge) anwenden. In diesen Fällen, bei denen unter Umständen keine starke Neigung der Fahrzeuge während der Kurven- fahrt auftritt, lässt sich dennoch mit den gleichen Sensoren, die bei einer
Kurvenfahrt oder bei einem Abbiegevorgang entstehende Beschleunigung eindeutig erfassen.
Bei dem Sensor nach Fig. 4a arbeiten die Libellen als Beschleunigungssensoren. Die in Fig. 4a gezeigte Anordnung misst die Beschleunigung in einer Achse senkrecht zur Fahrtrichtung und parallel zur Hinterachse des Fahrzeuges. Wird z.B. bei einer Linkskurvenfahrt die Flüssigkeit der rechten Libelle 20' durch Zentrifugalkraft zum äußeren Ende des rechten Libellenendes gedrückt, rückt die Gasblase gleich- sam zum unteren Ende der gleichen Libelle vor die Lichtschranke und wird mit Hilfe einer Komparator-/Logikschaltung einer Auswerteelektronik ausgewertet.
Problematisch ist hier eine durch evtl. topologische Gegebenheiten verursachte starke Fahrzeugneigung gegenüber dem Horizont, die ein Auslösen des Sensors hervorruft, ohne dass eine Kurvenfahrt erfolgt, weil in diesem Falle die Fahr- bahnneigung vom Sensor erfasst wird. Wählt man eine entsprechend starke Neigung der beiden gegenüberliegenden Libellen (Fig. 4a), so wird eine Fehldetektion verhindert.
Da die hier aufgeführten Sensoren Fahrzeugbewegungen erfassen, eignen sie sich gleichzeitig dazu, eine Kontrolle der Fahrzeugbewegung im abgestellten oder geparkten Zustand zu übernehmen. Eine durch abgezogenen Zündschlüssel aktivierte Auswerteschaltung oder eine am Fahrzeug angebrachte Aktivierungseinrichtung kann den Fahrzeugbenutzer vor Diebstahl warnen, indem z.B. eine er- fasste Neigungsänderung zum Erzeugen eines Warnsignals ausgewertet wird. Die hier beschriebenen Sensoren lassen auch eine Kombination aus automatischem
Rückstellen der Blinker und einem Diebstahlschutzsystem zu.
Der Sensor unterscheidet bei geeigneter Bauteildimensionierung (Länge der Libelle, eingestellte Hysterese, verwendete Flüssigkeit, Anordnung der Lichtschranken) deutlich zwischen der Balancesituation bei der Geradeausfahrt und der Neigesituation bei Kurvenfahrt, die sich beim Abbiegen einstellt.
Da der Sensor in der Lage ist, das durch die Fahrdynamik entstehende Neigungsprofil des Zweirades vor, während und nach der Kurvenfahrt (Abbiegung) zu er- fassen und in ein elektrisches Signal umzusetzen, kann die mit den konventionellen oder den Halbleiter-Relais verbundene Auswerteelektronik insbesondere in Form eines Mikrocontrollers μC durch implementierte Algorithmen erkennen, ob eine
Abbiegesituation vorliegt und die Stromzufuhr zu den Fahrtrichtungsanzeigern entsprechend steuern bzw. unterbrechen. Vorteilhaft ist, die Auswertelogik so auszuführen, dass ein Tachoinkrement Tl (Tachoimpulse) mit berücksichtigt wird, das, sobald das Fahrzeug steht, die Blinkerrückstellung inaktiviert, um eine unbeabsichtigte Rückstellung der Blinker in Wartesituationen z.B. vor Ampeln bei denen Fahrzeugschlenker oft unerlässlich sind, zu vermeiden. Weiterhin ist der
Sensor in der Lage, durch geeignetes 'Scharfstellen' die Fahrzeugbewegung im geparkten Zustand zu überwachen und gegebenenfalls einen Alarm auszulösen. Es ist vorteilhaft, die Warnblinkeinrichtung des Fahrzeuges gleichfalls mit in die
Elektronik zu integrieren.
Wegen seiner zylinderförmigen Form lässt sich der Sensor hervorragend und vorteilhaft zentrisch im Fahrzeuglenker unterbringen und ist damit zugleich ohne weiteren Einstellaufwand optimal ausgerichtet. Es spricht aber nichts gegen eine Unterbringung auf der Relaisplatine im hinteren Fahrzeugteil. Dabei ist die oben beschriebene Dimensionierung des Libellenkörpers anders zu wählen. Eine schematische Darstellung in Verbindung mit einer Blinkerschaltung zeigt Fig. 4c. Das Signal von Empfängerdioden E, die Licht von Senderdioden S empfangen, wird dem Mikrocontroller μC (Versorgung mit Uv) zugeführt, der auf die Ansteuerung des rechten bzw. linken Blinkers RB, LB einwirkt.
Eine Einrichtung mit einer Libelle 20 als Sensor, bei der die Lage der Gasblase 21 elektronisch, z.B. optoelektronisch oder kapazitiv erfasst wird und die so er- haltenen Sensorsignale an die Auswerteelektronik, insbesondere einen Mikro- Controller, weitergeleitet und mit darin implementierten Programmen und Vergleichswerten verrechnet werden, kann auch zum Erfassen von Neigungen, Neigungsänderungen oder Beschleunigungen von bewegten körperlichen Gegenständen in anderen Systemen, z.B. bei industriellen Prozessen eingesetzt werden. Hierbei können beispielsweise auch (negative oder positive) Linearbeschleu- nigungen a der bewegten Gegenstände beim Anhalten oder Anfahren überwacht werden, um kritische Situationen festzustellen (Fig. 5a, 5b) .
Beispielsweise wird bei einem plötzlichen Stop eines mit einer Förderanlage beförderten Gegenstandes, an dem eine in Bewegungsrichtung ausgerichtete Li- belle 20 mit elektronischer Erfassungseinrichtung mit Sender S und Empfänger E der Gasblase 21 starr angebracht ist, die Flüssigkeit in der Libelle 20 infolge ihrer Trägheit in Bewegungsrichtung gedrängt, wodurch sich die Gasblase 21 in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Die Positionsänderung der Gasblase 21 wird von der Auswerteelektronik erfasst und nach dem darin abgelegten Programm weiter verarbeitet, um Steuerungssignale für die Anlage bereitzustellen. Soll die
Stärke der zu erfassenden Beschleunigung variiert werden, so kann die Libelle mit anderer Neigung eingesetzt werden, ähnlich wie in Verbindung mit den Fig. 4a, 4b geschildert.
Die Einhaltung der Ausrichtung eines bewegten Gegenstandes kann durch Erfassung der Neigung überwacht werden.

Claims

A n s p r ü c h e
1 . Einrichtung zur Erfassung einer Neigung, Neigungsänderung oder Beschleunigung von bewegten Gegenständen, z.B. Richtungsänderung eines Fahrzeuges oder bei industriellen Prozessen, bei der ein an dem Gegenstand angebrachter Sensor mit einer Auswerteelektronik, insbesondere Mikroprozessor gekoppelt ist, die mit in ihr vorhandenen Vorgaben für eine Steuerung Ausgangssignale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mindestens eine Libelle (20) mit einer in einer Flüssigkeit befindlichen Gasblase (21 ) aufweist, deren Lage mittels der Auswerteelektronik erfasst und hinsichtlich des Vorliegens einer Neigung, Nei- gungsänderung oder Beschleunigung auswertbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in einem Fahrzeug eingebaut ist und dass die Messachse (1 ) des Sensors bei Geradeausfahrt senkrecht zur
Fahrzeuglängsachse (7) und bei einer ebenen Fahrbahn parallel zur Fahrbahnoberfläche steht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 10 gekennzeichnet durch einen Beschleunigungssensor und/oder Neigungssensor, der mit einem Komparator gekoppelt ist und dass erst beim Überschreiten einer vorgegebenen Beschleunigung, Neigungsänderung und/oder Neigung ein Ausgangssignal geändert wird.
15 4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zwei Libellen (20, 20') aufweist, bei denen die Lage der jeweiligen Blase (21 , 21 ') in der Libelle (20, 20') über Lichtschranken (14 bzw. 1 5, E, S) oder kapazitiv ermittelt wird. 0
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor aus einer Libelle (1 20) mit stark gekrümmter Innenfläche des Gefäßes (1 6) besteht.
>5
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor starr mit dem Lenker eines Zweirad-Fahrzeuges verbunden ist und 0 dass die Auswerteelektronik mit Hilfe von in ihr implementierten Algorithmen erkennt, ob es sich um einen vollendeten Abbiegevorgang handelt, und abhängig davon ein Ausgangssignal zum Rückstellen des Fahrtrichtungsanzeigers auslöst.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine in oder an dem bewegten Gegenstand angebrachte Libelle in Bewegungsrichtung ausgerichtet ist und dass die Auswerteelektronik zum Ermitteln einer Linearbeschleunigung und Abgabe eines diesbezüglichen Ausgangssignals ausgelegt ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Libelle (20, 20') zum Auslösen bei höherer Beschleunigung geneigt angeordnet ist.
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