DE3702824A1 - Acceleration pick up - Google Patents

Abstract

An acceleration pick up for an acceleration of a motor vehicle transversely or longitudinally with respect to its longitudinal axis, which has an acceleration sensor aligned with respect to the direction of acceleration, has a second acceleration sensor which is aligned perpendicularly with respect to the first acceleration sensor and together with the latter defines a plane in which the acceleration to be determined lies. Consequently, an exact determination of the acceleration is made possible without use of a customarily provided gyroscopically stabilised platform.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungsaufnehmer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an accelerometer according to the preamble of claim 1.

Üblicherweise wird der Beschleunigungsgeber auf einer kreiselstabilisierten Plattform befestigt. Der Winkel zwischen der horizontierten Plattform und dem fahrzeugfesten Gehäuse wird z. B. mit einem Genauigkeitspotentiometer erfaßt und stellt je nach Freiheitsgrad den Wank- oder Nickwinkel dar. Ein genaues Ausrichten der Plattform quer zur Richtung der Erdbeschleunigung vor Versuchsbeginn und ein exaktes Stabilisieren während des Versuchs ist wegen der sonst auftretenden Fehler von größter Wichtigkeit.Usually the accelerometer is on one gyro-stabilized platform attached. The angle between the leveled platform and the vehicle-fixed housing z. B. detected with an accuracy potentiometer and provides represents the roll or pitch angle depending on the degree of freedom precise alignment of the platform transverse to the direction of the Acceleration of gravity before the start of the experiment and an exact one Stabilizing during the trial is because of otherwise occurring errors of the utmost importance.

Andererseits bereitet gerade das Stabilisieren der Plattform während des Versuchs erhebliche Schwierigkeiten, da kreiselstabilisierte Plattformen in der Regel eine Drift besitzen. Diese Drift, hervorgerufen durch die Eigendrift und die Drift aufgrund der Erdrotation lassen die Plattform auswandern. Sie steht dann nicht mehr genau quer zur Richtung der Erdbeschleunigung. Da der Einfluß der Erdbeschleunigung auf das Meßergebnis erheblich ist, ergibt sich daraus ein erheblicher und in der Regel nur schwer zu kompensierender Fehler des Meßergebnisses. Hinzu kommen die hohen Kosten einer kreiselstabilisierten Plattform und ihre Empfindlichkeit gegen atypische mechanische Beanspruchungen, die insbesondere beim Ein- und Ausbau in ein Kraftfahrzeug auftreten.On the other hand, stabilizing the platform is preparing considerable difficulties during the experiment because Gyro-stabilized platforms usually have a drift. This drift caused by the self-drift and the drift due to the earth's rotation, the platform can migrate. they is no longer exactly perpendicular to the direction of the Acceleration due to gravity. Because the influence of gravitational acceleration on the measurement result is considerable, it follows from this significant and usually difficult to compensate Measurement result error. Then there are the high costs a gyro-stabilized platform and its sensitivity against atypical mechanical stresses especially when installing and removing in a motor vehicle occur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beschleunigungsaufnehmer der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch konstruktive Einfachheit, ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und durch Kostengünstigkeit auszeichnet.The invention has for its object a Accelerometers of the type mentioned at the beginning create that by constructive simplicity, a high Reliability and cost-effectiveness distinguished.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.The invention solves this problem by the characterizing Features of claim 1.

Nunmehr werden anstelle der kreiselstabilisierten Plattform mit einem Beschleunigungsgeber lediglich zwei zueinander senkrecht verlaufende Beschleunigungsgeber verwendet.Now, instead of the gyro-stabilized platform an accelerator only two to each other vertical accelerometers used.

Entsprechend läßt sich durch zwei senkrecht zueinander verlaufende, in einer zu der erstgenannten Ebene senkrechte Ebene liegende weitere Beschleunigungsgeber eine Beschleunigung bestimmen, die senkrecht zu der in der erstgenannten Ebene verlaufenden Beschleunigung ist.Accordingly, two can be perpendicular to each other running, in a perpendicular to the first-mentioned plane Further accelerometers lying on the level Determine acceleration perpendicular to that in the first-mentioned plane is acceleration.

Das Prinzip der Erfindung ist in der Figur dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 das Prinzip der Erfindung und Fig. 2 eine konstruktive Ausgestaltung hierzu.The principle of the invention is shown in the figure. Here, FIG 1. 2 shows the principle of the invention and Fig. Constructive embodiment for this purpose.

Zwei Beschleunigungsaufnehmer B 1 und B 2 sind senkrecht zueinander angeordnet und spannen im dargestellten X₁Y₁Z₁-Koordinatensystem die X₁Y₁-Ebene auf. Damit wird es möglich, einen in dieser Ebene liegenden Beschleunigungsvektor , der innerhalb dieser Ebene liegt, zu bestimmen. Handelt es sich bei diesem Beschleunigungsvektor um die Querbeschleunigung, so sind die Beschleunigungsaufnehmer B 1 und B 2 quer zum Fahrzeug und im Falle einer Längsbeschleunigung längs des Fahrzeugs angeordnet.Two accelerometers B 1 and B 2 are arranged perpendicular to each other and span the X ₁ Y ₁ plane in the X ₁ Y ₁ Z ₁ coordinate system shown. This makes it possible to determine an acceleration vector lying in this plane, which lies within this plane. If this acceleration vector is the lateral acceleration, the acceleration sensors B 1 and B 2 are arranged transversely to the vehicle and, in the case of longitudinal acceleration, along the vehicle.

Bei der dargestellten Anordnung ergeben sich die mit den Beschleunigungsgebern B 1 und B 2 bestimmten Beschleunigungen b 1 und b 2 aufgrund der nachfolgenden Gleichungen 1 und 2In the illustrated arrangement results in the acceleration sensors with the B 1 and B 2 specific accelerations b 1 and b 2 from the following equations 1 and 2

b 1=a cos (α₁-ϕ ) +g sin (α₁-ϕ ) (1)
b 2=a cos (α₂+ϕ ) -g sin (α₂+ϕ ) (2)
b 1 = a cos ( α ₁- ϕ ) + g sin ( α ₁- ϕ ) (1)
b 2 = a cos ( α ₂ + ϕ ) - g sin ( α ₂ + ϕ ) (2)

Dabei ist α₁, α₁ der Winkel, um den die beiden Beschleunigungsgeber B 1 und B 2 gegenüber dem fahrzeugfesten Koordinatensystem X₁, Y₁ und Z₁ geneigt sind, und ϕ der Winkel, der in der Fahrzeugtechnik als Wankwinkel bezeichnet wird.Here, α ₁, α ₁ is the angle by which the two accelerometers B 1 and B 2 are inclined relative to the vehicle-fixed coordinate system X ₁, Y ₁ and Z ₁, and ϕ the angle that is referred to in vehicle technology as the roll angle.

Bei einer Ausgangssituation, bei der die Winkel α₁ und α₂ gleich 45° sind, läßt sich daraus der Winkel ϕ und damit aus den Gleichungen 1 und 2 der Wert der Beschleunigung bestimmen. Dies wird somit ohne kreiselstabilisierte Platte möglich.In an initial situation in which the angles α ₁ and α ₂ are 45 °, the angle ϕ and thus the value of the acceleration can be determined from equations 1 and 2. This is possible without a gyro-stabilized plate.

Für eine Beschleunigungskomponente senkrecht zu der mit den beiden Beschleunigungsgebern B 1 und B 2 bestimmten Beschleunigungskomponenten werden entsprechend zwei weitere Beschleunigungsaufnehmer senkrecht zueinander und senkrecht zu den Beschleunigungsgebern B 1 und B 2 angeordnet. Der dort auftretende Winkel ϑ * (Nickwinkel) weicht in der Regel von dem Winkel ϕ ** (Wankwinkel) der Gleichungen 1 und 2 ab und kann in analoger Weise aufgrund der Ausgangsbedingungen bestimmt werden, wonach die beiden Beschleunigungsgeber im Ruhezustand um jeweils 45° gegenüber der Horizontalen geneigt sind.For an acceleration component perpendicular to the acceleration components determined with the two acceleration sensors B 1 and B 2 , two further acceleration sensors are correspondingly arranged perpendicular to one another and perpendicular to the acceleration sensors B 1 and B 2 . The angle ϑ * (pitch angle) that occurs there generally deviates from the angle ϕ ** (roll angle) of equations 1 and 2 and can be determined in an analogous manner on the basis of the initial conditions, after which the two accelerometers are each at 45 ° in the idle state the horizontal are inclined.

Damit wird es möglich, die interessierende Beschleunigungskomponente mit Hilfe von zwei zueinander senkrechten Beschleunigungsgebern zu bestimmen, die eine die interessierende Beschleunigungskomponente enthaltende Ebene aufspannen. Drifterscheinungen werden damit völlig beseitigt.This will make it possible for the interested Acceleration component using two to each other  vertical accelerometers to determine which one the plane containing the acceleration component of interest span. This completely eliminates drift phenomena.

Die Vorgabe des Winkels α₁ bzw. α₂=45° unter dem die beiden Beschleunigungsgeber zunächst gegenüber der Horizontalen geneigt sind, läßt sich durch eine entsprechende Anordnung der beiden Beschleunigungsgeber in einem Körper einstellen, der eine Libelle besitzt, die bei der angegebenen Bedingung im Gleichgewicht ist.The specification of the angle α ₁ or α ₂ = 45 ° at which the two accelerometers are initially inclined relative to the horizontal can be adjusted by a corresponding arrangement of the two accelerators in a body that has a spirit level, which in the specified condition in Balance is.

Die im linken Teil von Fig. 2 im Schnitt und im rechten Teil in der Ansicht gezeigte konstruktive Ausgestaltung enthält im wesentlichen zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Beschleunigungsgeber B 1 und B 2. Diese sind in einem Grundkörper G gehalten, der aus einem Unterteil U und einem Oberteil O besteht. Das Unterteil ist festverschraubt mit dem Teil des Kraftfahrzeugs, dessen Beschleunigungskomponente bestimmt werden soll. Diese verläuft parallel zu der Mittelachse M, die durch die beiden Achsen b 1′ und b 2′ der Beschleunigungsgeber B 1 und B 2 definiert ist. Mit Hilfe eines verstellbaren Drehgelenks D kann das Oberteil O gegenüber dem Grundkörper G so verdreht werden, daß die Mittelachse M horizontal verläuft. Eine mit dem Oberteil O verbundene Libelle L dient der Justierung des Oberteils O.The sectional design in the left part of FIG. 2 and the view in the right part essentially contains two accelerometers B 1 and B 2 oriented perpendicular to one another. These are held in a base body G , which consists of a lower part U and an upper part O. The lower part is screwed tightly to the part of the motor vehicle whose acceleration component is to be determined. This runs parallel to the central axis M , which is defined by the two axes b 1 ' and b 2' of the accelerometers B 1 and B 2 . With the help of an adjustable swivel joint D , the upper part O can be rotated relative to the base body G so that the central axis M runs horizontally. A dragonfly L connected to the upper part O serves to adjust the upper part O.

Entsprechend der Ausrichtung der Mittelachse M ist es möglich, den Wank- oder den Nickwinkel des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Im ersteren Fall verläuft die Mittelachse M quer und im zweiten Fall parallel zur Längsachse des Kraftfahrzeugs.According to the orientation of the central axis M , it is possible to determine the roll or pitch angle of the motor vehicle. In the former case the central axis M runs transversely and in the second case parallel to the longitudinal axis of the motor vehicle.

Durch entsprechende Anordnung von zwei Paaren von Beschleunigungsgebern entsprechend den Beschleunigungsgebern B 1 und B 2, beispielsweise in einem Grundkörper entsprechend dem dargestellten Grundkörper G ist es möglich, gleichzeitig den Wank- und den Nickwinkel zu bestimmen. Hierzu sind die durch die beiden Paare definierten Mittelachsen senkrecht zueinander und in dem oben angegebenen Sinne auszurichten.By appropriately arranging two pairs of acceleration sensors corresponding to the acceleration sensors B 1 and B 2 , for example in a basic body corresponding to the basic body G shown , it is possible to determine the roll and pitch angles simultaneously. For this purpose, the central axes defined by the two pairs are to be aligned perpendicular to one another and in the sense given above.

Claims (2)

1. Beschleunigungsaufnehmer für eine Beschleunigung eines Kraftfahrzeugs quer zu oder längs seiner Längsachse, mit einem Beschleunigungsgeber, der in der Richtung der Beschleunigung ausgerichtet ist, gekennzeichnet durch einen zweiten Beschleunigungsgeber, der senkrecht zu dem einen Beschleunigungsgeber ausgerichtet ist und zusammen mit diesem eine Ebene aufspannt, in der die zu bestimmende Beschleunigung liegt.1. Accelerometer for accelerating a motor vehicle transversely to or along its longitudinal axis, with an accelerometer that is aligned in the direction of the acceleration, characterized by a second accelerator that is aligned perpendicular to the one accelerator and spans a plane with it, in which the acceleration to be determined lies. 2. Beschleunigungsgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei weitere, senkrecht zueinander angeordnete Beschleunigungsgeber, die eine weitere Ebene aufspannen, in der eine weitere zu bestimmende, senkrecht zu der einen Beschleunigung verlaufende Beschleunigung liegt.2. Accelerator according to claim 1, characterized by two more, arranged perpendicular to each other Accelerometers which is another level span in which another to be determined, perpendicular to the one acceleration Acceleration lies.