DE3625273A1

DE3625273A1 - Elektrischer weggeber

Info

Publication number: DE3625273A1
Application number: DE19863625273
Authority: DE
Inventors: Georg Haubner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1988-02-04
Also published as: FR2602047B1; JPS6332319A; FR2602047A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Weggeber nach der Gat tung des Hauptanspruchs.

Bei einem aus der DE-OS 33 03 738 (R 18353) bekannten elektrischen Weggeber wird eine weichmagnetische Schraubenfeder als Induktivität eines Schwingkreises benutzt, dessen Resonanzfrequenz abhängig von der Längenänderung der Schraubenfeder durch Zusammendrücken oder Strecken mittels eines Verstellorgans verändert wird, wobei die Fre quenzänderung ein Maß für den Weg des Verstellorganes bildet, wel ches einer Auswerteschaltung zugeführt wird. Nachteilig bei derarti gen Lösungen ist jedoch, daß durch die relativ wenigen Windungen der Schraubenfeder der Schwingkreis nur eine sehr kleine Induktivität aufweist, wodurch die Meßfrequenzen im Megahertzbereich liegen und nur mit größerem Aufwand so umgeformt werden können, daß sie für üb liche Auswerteschaltungen mit Mikroprozessoren verwendbar sind, welche im Kilohertzbereich arbeiten. Zur Vermeidung von Störein flüssen müssen dabei die Leitungsverbindungen zur Frequenzumformer stufe sehr kurz gehalten werden, was zur Folge hat, daß der Oszilla tor des Weggebers mit seiner Frequenzumformerstufe möglichst dicht an der Schraubenfeder anzuordnen ist. Dadurch ist der Anwendungsbe reich derartiger Weggeber eingeschränkt.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, unter Vermeidung der aufgezeigten Mängel einen im Aufbau einfachen elektrischen Weggeber nit einer Schraubenfeder zur Erzeugung des Meßsignals in der Art weiterzubilden, daß das in ihm erzeugte Meßsignal ohne zusätzliche Maßnahmen auch in einer räumlich vom Weggeber getrennten Auswerte schaltung zu verarbeiten ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße elektrische Weggeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß nunmehr die Meß spannung über die eine, vorzugsweise die ortsfeste Spule mit kon stanter Frequenz in der anderen Spule, vorzugsweise in der Schrau benfeder induziert wird, so daß diese Meßspannung nunmehr unmittel bar einer üblichen Auswerteschaltung, z.B. einem Mikroprozessor zu geführt werden kann. Dadurch sind in unmittelbarer Nähe des Weg gebers keine elektronischen Bauteile erforderlich. Somit erhöht sich der Anwendungsbereich derartiger elektrischer Weggeber, was insbe sondere bei Kraftfahrzeugen vorteilhaft ist, wo derartige Weggeber zur Getriebesteuerung, zur Kraftstoffeinspritzung, zur lastabhängi gen Zündzeitpunktverstellung, zur Niveauregelung oder zur Erfassung der Gaspedalstellung und dgl. mehr einzusetzen sind. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß ein derartiger Weggeber keine Thermo spannungen erzeugt und daher temperaturunabhängig zu arbeiten vermag. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft ist es, das eine Ende der Schraubenfeder ortsfest anzuordnen und auf Bezugspotential zu legen und das andere Ende mit einem in Achsrichtung der Schrau benfeder verschiebbaren bzw. verschwenkbaren Verstellorgans direkt oder indirekt zu verbinden. In diesem Fall ist jeweils nur eine An schlußleitung für die Hochfrequenzspule und für die Schraubenfeder als Meßspule vorhanden. Besonders zweckmäßig ist es, die Schrauben feder gleichzeitig als Rückstelllfeder für das Verstellorgan zu be nutzen, indem die Schraubenfeder und das Verstellorgan durch die Rückstellkraft der Schraubenfeder in ihrer Ruhelage gegen einen An schlag anliegen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den elektrischen Weggeber mit einer Schraubenfeder für die Abtastung der Stellung eines Gaspedals und Fig. 2 zeigt den Spannungsverlauf der an der Schraubenfeder abgegriffenen Meßspannung bei durchgetrenntem bzw. nicht betätigtem Gaspedal.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In Fig. 1 ist ein elektrischer Weggeber 10 mit einem Oszillator 11 für die Abtastung der Stellung eines Gaspedals 12 in einem Kraft fahrzeug dargestellt. Der Oszillator 11 ist mit einer Plusklemme 13 an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen. Er hat im Bei spielsfall eine Frequenz von 20 kHz, welche über eine erste An schlußleitung 14 mit einer Hochfrequenzspule 15 des Weggebers 10 verbunden ist, die den hinteren Abschnitt einer Schraubenfeder 16 konzentrisch umgibt. Das hintere Ende der Schraubenfeder 16 liegt auf einer ortsfesten Auflage 17, welches zugleich Massepotential für das hintere Ende der Schraubenfeder 16 bildet. Auch das andere Ende der Hochfrequenzspule 15 ist an der Auflage mit Masse als Bezugs potential verbunden. Das vordere Ende der Schraubenfeder 16 ist an einer Aufnahme 18 an der Rückseite des Gaspedals 12 befestigt und über eine weitere Anschlußleitung 19 mit einer davon räumlich ge trennt angeordneten Auswerteschaltung 20 verbunden. Das Gaspedal 12 wird von der als Druckfeder ausgebildeten Schraubenfeder 16 in seiner gestrichelt dargestellten Leerlaufstellung gegen einen An schlag 21 gedrückt und es liegt in der ausgezogen dargestellten Vollgasstellung an einem Begrenzungsanschlag 22 an.

Der durch die Betätigung des Gaspedals durchlaufende Weg des vor deren Endes der Schraubenfeder 16, der in Fig. 1 mit S bezeichnet ist, ist der vom Weggeber 10 zu erfassende Weg, über den sich das an der Schraubenfeder 16 auftretende Meßsignal abhängig von der axialen Länge der Schraubenfeder ändern soll.

In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf der Spannung Ua dargestellt, die bei eingeschaltetem Oszillator 11 durch das dabei in der Hoch frequenzspule 15 erzeugte, in Fig. 1 mit 23 bezeichnete hoch frequente Magnetfeld in der Schraubenfeder 16 induziert wird. Diese über die Anschlußleitung 19 der Auswerteschaltung 20 zugeführte Meß spannung hat die gleiche Frequenz wie der Oszillator 11. Die Span nungsamplitude ist jedoch abhängig davon, wieviele Windungen der Schraubenfeder 16 bzw. von welcher Feldstärke die Windungen der Schraubenfeder 19 vom hochfrequenten Magnetfeld 23 der Hochfrequenz spule 15 durchsetzt sind. Bei durchgetretener Stellung des Gaspedals 12 liegt praktisch nur die vordere Windung der Schraubenfeder 16 außerhalb der Hochfrequenzspule 15, so daß die übrigen Windungen praktisch vollständig mit dem Magnetfeld 23 verkettet sind. Die da bei in der Schraubenfeder 16 induzierte Meßspannung Ua 1 hat - wie Fig. 2 zeigt - eine große Amplitudenhöhe. Die Amplitudenhöhe der Meßspannung Ua wird zweckmäßigerweise in der Auswerteschaltung über einen Gleichrichter mit Glättungsstufe in ein Meßsignal umgeformt, welches unmittelbar einem A/D-Eingang eines Mikroprozessors zuge führt werden kann.

Wird das Gaspedal 12 zurückgenommen, so wird dementsprechend die Schraubenfeder 16 in ihrer axialen Länge verändert. Sie wird ver längert, so daß nun weitere Windungen der Schraubenfeder 16 aus der Hochfrequenzspule 15 nach vorn austreten und nicht mehr vollständig vom Magnetfeld 23 der Hochfrequenzspule 15 durchsetzt werden. Da durch verringert sich die Amplitude der Meßspannung Ua an der Schraubenfeder 16, so daß diese Veränderung der Gaspedalstellung in der Auswerteschaltung 20 erfaßt werden kann. Gelangt das Gaspedal 12 schließlich in die Leerlaufstellung, so wurde von der Schraubenfeder 16 der Weg S zurückgelegt und sie hat nun ihre größte axiale Länge. Wie Fig. 2 zeigt, hat die nunmehr in der Schraubenfeder 16 vom Magnetfeld 23 induzierte Meßspannung Ua 2 eine wesentlich kleinere Amplitudenhöhe. Auf diese Weise läßt sich durch die Amplitudenhöhe die jeweilige Gaspedalstellung abfühlen, wobei es zweckmäßig ist, die Charakteristik der von der Gaspedalstellung abhängigen Amplitu denhöhe des Meßsignals Ua über eine in einem Speicher der Auswerte schaltung 20 abgelegte Tabelle festzulegen. Damit ist es auch auf einfache Weise möglich, eine nichtlineare Änderung der Amplituden höhe in Abhängigkeit vom Verstellweg S bzw. einem Verstellwinkel zu kompensieren.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel be schränkt, da anstelle eines Gaspedals auch andere Verstellorgane zu verwenden sind, deren Position bzw. Verstellweg durch den elektrischen Weggeber erfaßt werden kann. Anstelle einer Schraubendruckfeder kann dabei auch eine Schraubenzugfeder innerhalb der Hochfrequenzspule 15 angeordnet werden. Auch dabei ist es möglich, daß mit der Rückstell kraft der Schraubenfeder auch das Verstellorgan in die Ruhelage ge bracht wird. Ebenso ist es aber auch möglich, die Rückstellkraft der Schraubenfeder relativ schwach auszubilden und das Verstellorgan durch eine zusätzliche Rückstellfeder oder dgl. in die Ruhelage zu bringen.

Auch die Umkehrung, Einspeisung der Oszillatorfrequenz auf die Schraubenfeder 16 und Abnahme des Signals über die feststehende Spule 15 ist möglich, wobei vorzugsweise dann die Schraubenfeder 16 konzentrisch über der feststehenden Spule 15 angeordnet ist.

Claims

1. Elektrischer Weggeber mit einem Oszillator zur Versorgung des Weggebers mit einer hochfrequenten Schwingung sowie mit einer weich magnetischen als Schraubenfeder ausgebildeten Spule, die in ihrer axialen Länge gegen ihre Rückstellkraft abhängig von dem zu messen den Weg in Achsrichtung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine ortsfest angeordnete Hochfrequenzspule (15) konzentrisch über bzw. in einem Abschnitt der Schraubenfeder (16) angeordnet ist, daß die eine der zwei Spulen (15, 16) vom Oszillator (11) zur Erzeugung eines hochfrequenten, von der anderen Spule (16, 15) durchsetzten Magnetfeldes (23) mit konstanter Frequenz zu versorgen ist und daß die Amplitudenhöhe der vom Magnetfeld in dieser anderen Spule (16, 15) erzeugten Meßspannung (Ua) als Meßgröße auszuwerten ist, die sich abhängig von der axialen Länge als Schraubenfeder (16) ausge bildeten Spule ändert.

2. Elektrischer Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (11) mit der ortsfesten Hochfrequenzspule (15) und die Schraubenfeder (16) mit einer Auswerteschaltung (20) verbun den ist.

3. Elektrischer Weggeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das eine Ende der Schraubenfeder (16) ortsfest ange ordnet und auf Bezugspotential gelegt ist und daß das andere Ende mit einem in Achsrichtung verschiebbaren Verstellorgan (12) verbun den ist.

4. Elektrischer Weggeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (16) und das Verstellorgan (12) durch die Rückstellkraft der Schraubenfeder (16) in ihrer Ruhelage gegen einen Anschlag (21) anliegt.