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Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung eines
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Kraftfahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Weg- und
Geschwindigkeitsmessung eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Meßwerk und
einem elektrisch betätigten Zähler, die in einem Gehäuse untergebracht sind, sowie
mit einem ein rotierendes Element insbesondere eines Getriebes abtastenden Geber,
der einen Puls mit der Drehzahl des rotierenden Elements proportionaler Pulsfrequenz
erzeugt und der gegebenenfalls über einen Spannungsfrequenzumsetzer mit dem Meßwerk
und dem Zähler in Verbindung steht.
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Als Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung bekannt ist ein
Tachometer, der nach dem Prinzip der Wirbelstromgeräte arbeitet, mit einem mechanisch
betätigten Rollenzählwerk als Kilometerzähler. Der Tachometer umfaßt einen über
eine flexible Welle drehbar angetriebenen Magneten, der eine elektrisch leitfähige
Glocke auf Grund in ihr induzierter Wirbelströme um einen Winkel mitnimmt, welcher
der Drehgeschwindigkeit der Welle entspricht.
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Außerdem ist mit der flexiblen Welle der Antrieb des Rollenzählwerks
gekuppelt.
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Diese Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung ist verhältnismäßig
aufwendig und insofern gegen unerwünschte Manipulationen mit der Absicht, den angezeigten
Kilometerstand niedrig zu halten, nicht geschützt, als die flexible Welle von ihrem
Anschluß an dem Tachometer bzw.
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dem Kilometerzähler oder an dem Getriebe, mit dem sie gekuppelt ist,
zeitweilig entfernt werden kann. Darüberhinaus ist die flexible Welle selbst verhältnismäßig
aufwendig, unter Umständen schwierig zu verlegen, verschleißanfällig und zu störenden
Geräuschen neigend.
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Bekannt sind daher auch Einrichtungen zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung,
die mit einem sogenannten elektronischen Tachometer aufgebaut sind, der im wesentlichen
aus einem Drehspulmeßwerk, einem mit dem Getriebe gekuppelten Geber zur Erzeugung
eines Pulses mit der Geschwindigkeit proportionaler Pulsfrequenz und gegebenenfalls
einem Frequenzspannungsumsetzer besteht, wenn das Drehspulmeßwerk nicht selbst die
erforderlichen Eigenschaften aufweist, um eine ruhige, der Pulsfrequenz proportionale
Anzeige zu bewirken. Das impulsweise elektrisch betätigte Rollenzählwerk setzt dabei
Impulse genügender Leistung voraus. - Als Geber können in diesem Fall Reedkontaktgeber,
Induktivgeber oder Tachogeneratoren eingesetzt werden. Die an dem Getriebe angeordneten
Geber sind über elektrische Leitungen mit dem Gehäuse verbunden, welches das Meßwerk
des Tachometers und den Kilometerzähler aufnimmt.
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Auch diese Einrichtung zur Weg-und Geschwindigkeitsmessung hat den
Nachteil, daß die Kilometerzählung in betrügerischer Absicht gefälscht werden kann'indem
die elektrische Leitung zwischen dem Geber und dem Meßwerk und dem Zähler zeitweise
unterbrochen wird. Darüberhinaus sind die hierbei verwendeten Geber verhältnismäßig
aufwendig und 1 oder relativ schwierig an das Getriebe anzubauen, was insbesondere
für den Reedkontaktgeber gilt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine
Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung eines Kraftfahrzeugs zu schaffen,
bei der eine betrügerische, später nicht erkennbare Manipulation der Kilometerstandanzeige
weitgehend ausgeschlossen ist. Die Einrichtung soll dabei verhältnismäßig wenig
aufwendig sein und sich einfach in ein Kraftfahrzeug einbauen lassen.
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Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung
zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein photoelektrischer
Geber
mit einem photoelektrischen Element, mit einer Lichtquelle, mit Mitteln zur Übertragung
eines Lichtstroms von der Lichtquelle zu dem photoelektrischen Element sowie mit
Mitteln zum Beeinflussen des Lichtstroms durch das abgetastete rotierende Element
vorgesehen ist und daß das photoelektrische Element und die Lichtquelle in den Gehäusen
angeordnet sind und über wenigstens einen Lichtleiter mit den zu dem rotierenden
Element benachbart angeordneten Mitteln zum Beeinflussen des Lichtstroms gekuppelt
sind.
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Die besonderen Vorteile dieser Einrichtung bestehen darin, daß der
Lichtleiter nicht zerstörungsfrei unterbrochen werden kann um den Kilometerstand
in betrügerischer Absicht niedrig zu halten, daß der mit dem Lichtleiter fest verbundene
Geber bauteilearm und damit relativ wenig aufwendig ist und temperaturunabhängig
genau arbeitet.
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In besonders zweckmäßiger Weise ist die Einrichtung so ausgestaltet,
daß ein erster Lichtleiter zum Übertragen des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstroms
zu dem abgetasteten rotierenden Element und ein zweiter Lichtleiter zum Übertragen
des von dem rotierenden Element beeinflußten Lichtstroms zu dem photoelektrischen
Element vorgesehen sind und daß als Mittel zur Beeinflussung des Lichtstroms ein
Lichtaustrittsende des ersten Lichtleiters und ein Lichteintrittsende des zweiten
Lichtleiters auf das abgetastete rotierende Element gerichtet sind. -Diese Mittel
zum Beeinflussen des Lichtstroms sind nicht nur sehr wenig aufwendig, sondern auch
leicht zu montieren indem die Enden der Lichtleiter mit dem Lichtaustrittsende und
dem Lichteintrittsende in eine vorbereitete Öffnung des Getriebes soweit hineinreichen,
daß sie sich im Einflußbereich eines den Lichtstrom periodisch verändernden Getrieberades
befinden.
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In einer zweckmäßigen Variante hat die Einrichtung die Merkmale, daß.die
beiden Lichtleiter im wesentlichen parallel zueinander in das Getriebe eingeführt
sind, daß beide Lichtleiter im Bereich des Lichtaustritts -bzw. Lichteintrittsendes
annähernd rechtwinklig umgebogen sind und auf eine zwischen ihnen angeordnete, längs
ihres Umfangs unterschiedlich lichtdurchlässige Abschnitte aufweisende rotierende
Scheibe gerichtet sind.
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In dieser Variante wird also der Lichtstrom zwischen dem Lichtaustrittsende
des ersten Lichtleiters und dem Lichteintrittsende des zweiten Lichtleiters durch
die rotierende Scheibe unterbrochen, sodaß ein gepulster Lichtstrom mit der Drehgeschwindigkeit
der Scheibe proportionaler Pulsfrequenz entsteht, die zur Tachometeranzeige und
zur Kilometerzählung wenig aufwendig weiter verarbeitet werden kann.
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In einer anderen Variante der Einrichtung ist vorgesehen, daß an Stelle
der Umbiegung im Bereich des Lichtaustritts-bzw. Lichteintrittsendes zwischen dem
Lichtaustritts-bzw. Lichteintrittsende des ersten und des zweiten Lichtleiters und
der rotierenden Scheibe ein den Lichtstrom rechtwinklig umlenkendes Prisma angeordnet
ist. Infolge der Prismenanordnung entfällt hier also die Abbiegung der Lichtleiterenden.
Diese Ausführungsform kann, da der Radius einer Lichtleiterabbiegung nach unten
begrenzt ist, vergleichsweise kompakt ausgebildet sein.
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Eine andere Ausführungsform der Einrichtung ist so ausgebildet, daß
das Lichtaustrittsende des ersten Lichtleiters und das Lichteintrittsende des zweiten
Lichtleiters annähernd radial so auf den Kopfkreis eines Getriebezahnrades gerichtet
sind, daß die gedachten Verlängerungen der Lichtleiter auf dem Kopfkreis zusammentreffen.
Hierbei ist also nur eine verhältnismäßig geringe Biegung beider Lichtleiter zueinander
erforderlich, um einen Leuchtfleck
auf dem Kopfkreis des Getriebezahnrades
abzubilden und den entsprechend den Zähnen unterbrochenen, reflektierten Leuchtfleck
mit dem Lichteintrittsende des zweiten Lichtleiters aufzunehmen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Einrichtung zeichnet
sich dadurch aus, daß der erste und der zweite Lichtleiter an der Stelle, an der
sie in ein Getriebe ein geführt sind, zu einem einzigen Y-förmigen Lichtleiter zusammengefaßt
sind, der mit seinem gemeinsamen Lichtaustritts- und Lichteintrittsende auf ein
rotierendes Element mit unterschiedlich reflektierenden Abschnitten gerichtet ist.
- Bei diesem Lichtleiter liegen das Lichtaustrittsende und das Lichteintrittsende
sehr dicht beieinander. Diese Enden brauchen demzufolge nicht zueinander abgebogen
zu sein, um den Lichtstrom von dem einen Ende auf das andere Ende zu übertragen.
Ein im Einflußbereich des Lichtleiterendes rotierendes Element beeinflußt den Lichtstrom,
der eine Dauerkomponente in dem Lichteintrittsende aufweisen kann, pulsweise so
stark, daß hieraus ein Signal zur Betätigung des Kilometerzählers und des Tachometers
abgeleitet werden kann. Der Einbau diese Y-förmigen Lichtleiters in ein Getriebe
gestaltet sich besonders einfach.
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Das Y-förmige Ende kann sowohl mit einem Kegelrad mit reflektierenden
Zahnflächen als auch mit einer Zahnscheibe zusammenwirken.
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Ausführungsbeispiele der Einrichtung werden im folgenden an Hand einer
Zeichnung mit sechs Figuren beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 eine vollständige Einrichtung zur Weg- und Geschwindigkeitsmessung
in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 - 6 fünf Varianten der
mit einem rotierenden Element zusammenwirkenden Enden der in der Einrichtung vorgesehenen
Lichtleiter.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, in dem ein Tachometer
2 mit einem Drehspulmeßwerk sowie ein Kilometerzähler 3 mit einem Rollenzählwerk
untergebracht sind. In dem Gehäuse befindet sich ferner eine Glühlampe 4 zur Skalenbeleuchtung.
- Schließlich sind in dem Gehäuse ein photoempfindliches Element 5 sowie ein an
es angeschlossener Impulsformer untergebracht. Der Ausgang des Impulsformers ist
an ein Meßwerk des Tachometers 2 und an einen Antrieb des Kilometerzählers 3 angeschlossen.
- In einer anderen Ausführungsform kann zusätzlich zu dem Impulsformer 6,der Bestandteil
eines einen Puls erzeugenden Gebers ist, zwischen dem Impulsformer und dem Meßwerk
des Tachometers ein Spannungsfrequenzumsetzer vorgesehen sein.
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In Fig. 1 ist ein weiterer Teil des Gebers in einem Getriebe 7 mit
einer Zahnscheibe 8 als abgetastet es rotierendes Element angeordnet. Von dem Gehäuse
des Tachometers führen ein erster Lichtleiter 9 und ein zweiter Lichtleiter 10 zu
dem Getriebe. Das Lichteintrittsende 11 des ersten Lichtleiters ist gegenüber der
Glühlampe 4 angeordnet. Das Lichtaustrittsende 12 des ersten Lichtleiters ist in
einem Halter 13 gegenüber der einen Seite der Zahnscheibe 8 montiert. Hierzu ist
das Lichtaustrittsende rechtwinklig zu der Zahnscheibe umgebogen. - Das Lichteintrittsende
14 des zweiten Lichtleiters ist ebenfalls rechtwinklig umgebogen und befindet sich
auf der anderen Seite der Zahnscheibe gegenüber dem Lichtaustrittsende des ersten
Lichtleiters.
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Das Lichtaustrittsende des zweiten Lichtleiters ist in dem Gehäuse
des Tachometers gegenüber dem photoempfindlichen Element 5 angebracht, so daß dieses
Element von dem aus dem Lichtaustrittsende 15 austretenden Lichtstrom beaufschlagt
wird.
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Der erste Lichtleiter und der zweite Lichtleiter sind vorzugsweise
zusammengefaßt und in das Gehäuse 1 sowie in das Getriebe 7 eingelassen. Die Lichtleiter
sind in dem Gehäuse 5 so fixiert, daß ihre Enden der Glühlampe 4 bzw. dem photoempfindlichen
Element 5 unverrückbar gegenüber stehen. In das Getriebe 7 reichen die Enden der
Lichtleiter so weit hinein, daß der von ihnen übertragene Lichtstrom durch die an
dem Umfang der Zahnscheibe angeordneten Zähne unterbrochen. wird.
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Demzufolge wird der von der Glühlampe 4 herrührende Lichtstrom, der
aus dem Lichtaustrittsende 12 des ersten Lichtleiters austritt und pulsweise zerhackt
auf das Lichteintrittsende 14 des zweiten Lichtleiters gelangt, mit einer der Rotationsgeschwindigkeit
des rotierenden Elements proportionalen Frequenz unterbrochen. Dieser Lichtpuls
wird durch den zweiten Lichtleiter 10 zu dem photoelektrischen Element 5 geleitet
und in diesem in einen entsprechenden elektrischen Puls umgewandelt.
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Dieser elektrische Puls wird in dem Impulsformer 6 derart umgeformt,
daß die Impulse gleiche Dauer haben und nur entsprechend der Pulsfrequenz variabel
beabstandet sind. Das Ausgangssignal des Impulsformers 6, das wiederum einen Puls
darstellt, beaufschlagt den Tachometer 2, in dem er zu einer der Geschwindigkeit
proportionalen Anzeige integriert wird. Zugleich wird der Puls in dem Kilometerzähler
3 zur Anzeige des aktuellen Kilometerstandes ausgezählt.
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In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das Lichtaustrittsende 12 des
ersten Lichtleiters 9 nicht umgebogen sondern mit einem Prisma 16 versehen, welches
den aus dem Lichtleiter 9 austretenden Lichtstrom seitlich an die Zahnscheibe 8
lenkt. In gleicher Art ist an dem Lichteintrittsende 14 des zweiten Lichtleiters
10 ein zweites Prisma 17 angeordnet, das den von dem Prisma 16 ausgehenden Lichtstrom,
soweit er nicht durch einen Zahn der Zahnscheibe abgedunkelt ist, aufnimmt
und
zu dem Lichteintrittsende 14 führt.
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In Fig. 3 sind das Lichtaustrittsende 12 des ersten Lichtleiters und
das Lichteintrittsende 14 des zweiten Lichtleiters 10 im wesentlichen radial auf
ein Zahnrad 18 gerichtet. Hierzu sind die Enden der Lichtleiter 9 und 10 so zueinander
abgebogen, daß sich ihre verlängerten Enden auf dem Kopfkreis 19 des Zahnrades treffen.
- Die Enden der Lichtleiter 9 und 10 können aber auch so abgebogen und ausgerichtet
sein, daß tiefere Stellen der Zahnflanken als im Verlaufe der Drehbewegung zeitweilig
reflektierende Flächen dienen.
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Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 3. Hier
sind die Lichtleiter 9 und 10 an ihren Enden Y-förmig zu einem einzigen Lichtleiter
zusammengeführt. Das Lichteintrittsende des Lichtleiters 9 und das Lichtaustrittsende
des Lichtleiters 10 liegen also hier unmittelbar als einziges Ende 20 nebeneinander.
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Wenn die Lichtleiter als Lichtleitfaserbündel ausgebildet sind können
sich die einzelnen Fasern des Lichtleiters 9 und des Lichtleiters 10 gleichmäßig
oder ungleichmäßig über den Querschnitt des Endes 20 verteilen.
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Während in Fig. 4 das Ende 20 des Y-förmigen Lichtleiters im wesentlichen
gerade und radial auf den Umfang eines Zahnrades ausgerichtet ist, weist der ebenfalls
Y-förmige Lichtleiter 9/10 an seinem Ende 20 eine Abbiegung zu einem Kegelrad 21
mit einem reflektierenden Zahnkranz auf.
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In Fig. 6 ist schließlich der Y-förmige Lichtleiter 9/10 an seinem
gemeinsamen Ende 20 rechtwinklig abgebogen, damit dieses Ende seitlich einer Zahnscheibe
mit teilweise reflektierenden und teilweise nicht reflektierenden Abschnitten gegenübersteht,
Die
Verarbeitung des nach den Ausführungsformen in den Fig. 1 - 6 erzeugten Lichtpulses
in dem zweiten Lichtleiter 10 erfolgt grundsätzlich in gleicher Weise. Ein konstanter
Lichtstromanteil, der insbesondere bei dem Y-förmigen Lichtleiter in den Ausführungsformen
nach den Fig. 4 - 6 auftreten kann, wird in dem Impulsumformer 6 unterdrückt, so
daß an dem Ausgang dieses Impulsumformers nur ein elektrischer Impuls mit konstanter
Impulslänge und der Drehgeschwindigkeit des rotierenden Elements bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit
proportionaler Frequenz auftritt.
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