DE20016496U1 - Device for detecting angular positions of parts which can be pivoted relative to one another - Google Patents
Device for detecting angular positions of parts which can be pivoted relative to one anotherInfo
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Description
Vorrichtung zur Erfassung von Winkelstellungen von gegeneinander schwenkbeweglichen TeilenDevice for detecting angular positions of parts that can pivot against each other
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Winkelstellungen von gegeneinander schwenkbeweglichen Teilen, insbesondere eines Cabriolet-Daches, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Beispielsweise ein flexibel ausgebildetes Cabriolet-Dach weist eine Trägerstruktur mit im Seitenbereich des Daches gegeneinander verschwenkbaren Lenkern auf, von denen einer gegenüber der Fahrzeugkarosserie starr sein kann oder die beide gegenüber der Karosserie beweglich sein können. Auch bei einem teilweise oder vollständig starre Dachteile umfassenden Dach sind im Seitenbereich mechanische Lenker oder dergleichen Steuerungs- oder Antriebsvermittler angeordnet, mittels deren eine Auf- oder Zubewegung des Daches bewirkbar ist.The invention relates to a device for detecting angular positions of parts that can pivot relative to one another, in particular a convertible roof, according to the preamble of claim 1. For example, a flexible convertible roof has a support structure with links that can pivot relative to one another in the side area of the roof, one of which can be rigid relative to the vehicle body or both of which can be movable relative to the body. Even in the case of a roof that includes partially or completely rigid roof parts, mechanical links or similar control or drive devices are arranged in the side area, by means of which the roof can be moved open or closed.
Es ist wünschenswert, die Momentanstellung von gegeneinander schwenkbaren Teilen zu ermitteln, beispielsweise die Momentanstellung des Cabriolet-Daches in seiner Öffnungs- oder Schließbewegung oder auch in einer Endstellung zu erfassen, um anhand dieser Informationen Eingabedaten für den exakten Ablauf der Steuerung der Dachbewegung zu erhalten. Dadurch kann eine genaue Synchronisation von den Fahrzeugseiten zugeordneten AntriebenIt is desirable to determine the current position of parts that can be pivoted against each other, for example the current position of the convertible roof in its opening or closing movement or in an end position, in order to use this information to obtain input data for the exact control of the roof movement. This enables precise synchronization of the drives assigned to the vehicle sides.
erfolgen, durch die Eingangsdaten kann eine Regelung des Bewegungsablaufes an Stelle der reinen Steuerung gesetzt werden.The input data can be used to regulate the movement sequence instead of pure control.
, Bei bekannten Meßverfahren, beispielsweise Drehpotentiometern, kommt es innerhalb des elektrischen oder elektronischen Erfassungsinstruments zu Verschleißerscheinungen. Insbesondere bei Textilverdecken kann es zu Verwindungen zwischen das Verdeck unterstützenden Lenkern kommen, so daß nicht nur reine Schwenkbewegungen dieser Lenker gegeneinander resultieren, sondern auch quer hierzu wirkende Bewegungskomponenten während der Dachöffnung oder -Schließung auftreten. Es kann zu einem Verkanten der gegeneinander beweglichen Teile des Erfassungsinstruments, beispielsweise bei einem Drehpotentiometer zu einer Beschädigung der elektrisch leitenden Ringlauffläche, kommen. Zudem wird die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt., With known measuring methods, for example rotary potentiometers, signs of wear occur within the electrical or electronic recording instrument. Particularly with fabric roofs, twisting can occur between the rods supporting the roof, so that not only pure pivoting movements of these rods against each other result, but also movement components acting transversely to them occur when the roof is opened or closed. The parts of the recording instrument that move against each other can become jammed, for example in the case of a rotary potentiometer, this can damage the electrically conductive ring running surface. The accuracy of the measurement is also impaired.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, hier eine Verbesserung zu schaffen.The invention is based on the problem of creating an improvement here.
Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Ansprüche 2 bis 7 verwiesen.The invention solves this problem by a device having the features of claim 1. With regard to further advantageous embodiments of the invention, reference is made to claims 2 to 7.
Durch die erfindungsgemäß berührungslose Erfassung der Winkelstellung arbeitet das Erfassungsinstrument frei von mechanischer Beanspruchung bezüglich der die Messung vornehmenden Teile. Ein Verschleiß ist dadurch vermieden. Auch Vibrationen, wie sie in Fahrzeugen auftreten, beeinträchtigen die Meßvorrichtung nicht - ebensowenig wie Korrosion.Thanks to the contactless detection of the angle position according to the invention, the detection instrument operates without mechanical stress on the parts taking the measurement. This prevents wear. Vibrations, such as those that occur in vehicles, do not affect the measuring device - nor does corrosion.
Für die berührungslose Messung kann vorteilhaft ein von einem der im Erfassungsinstrument relativ zueinander beweglichen Funktionskörper ausgesandter Lichtstrahl eingesetzt werden, dessen Intensität bzw. die Intensität eines reflektierten Lichtstrahls meßbar ist.For non-contact measurement, it is advantageous to use a light beam emitted by one of the functional bodies in the detection instrument that are movable relative to one another, the intensity of which or the intensity of a reflected light beam can be measured.
Wenn von einem Funktionskörper ein auf den Reflektionsbereich des anderen Funktionskörpers weisender Meßstrahl in einem bezüglich eines Lots zur Oberfläche des Reflektionsbereichs gleich großen Winkels zurückgeworfen und von dem ersten Funktionskörper detektiert wird, sind Verkantungen der gegeneinander schwenkbaren Teile unerheblich für die Genauigkeit der Messung, da der Lichtstrahl im wesentlichen unabhängig hiervon reflektiert wird und die reflektierte Intensität nur von der Winkelstellung der Teile, nicht von einem eventuellen Verkanten, abhängig ist.If a measuring beam pointing at the reflection area of the other functional body is reflected from one functional body at an angle of the same size with respect to a perpendicular to the surface of the reflection area and is detected by the first functional body, tilting of the parts that can be pivoted relative to each other is irrelevant for the accuracy of the measurement, since the light beam is reflected essentially independently of this and the reflected intensity depends only on the angular position of the parts, not on any tilting.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung.Further advantages and details of the invention emerge from an embodiment of the subject matter of the invention shown in the drawing and described below.
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Fig. 1 ein Gestänge eines Cabriolet-Verdecks mit zweiFig. 1 a frame of a convertible top with two
erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Erfassung von Winkelstellungen,inventive devices for detecting angular positions,
Fig. 2 das Detail Il in Fig. 1,Fig. 2 the detail II in Fig. 1,
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 bei teilweise aufgeFig. 3 is a similar view to Fig. 2 with partially opened
schwenktem Dach,swinging roof,
a·:a·:
Fig. 4Fig.4
eine Detailansicht des geöffneten Erfassungsinstruments,a detailed view of the opened recording instrument,
Fig. 5Fig.5
eine Ansicht etwa entlang der Linie V-V in Fig. 4 auf den Reflektionsbereich des inneren Funktionskörpers.a view approximately along the line V-V in Fig. 4 of the reflection area of the inner functional body.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Winkelerfassung dargestellt, die hier zur Ermittlung des Schwenkwinkels von Teilen 5,8 eines Verdeckgestänges 2 gegeneinander dient. Es können mehrere Vorrichtungen 1 an einem Verdeckgestänge 2 angeordnet sein, wie in der Fig. 1 angedeutet ist. Beispielsweise dient eine Vorrichtung 1 zur Erfassung des Verschwenkens des Verdeckgestänges 2 um das Hauptlager 3 und eine weitere Vorrichtung 1 zur Ermittlung der Winkelstellung eines hinteren Spannbügels 4 gegenüber seitlichen Lenkern 5 des Verdeckgestänges 2.The drawing shows an embodiment of a device 1 for angle detection, which here serves to determine the pivoting angle of parts 5, 8 of a convertible top rod 2 relative to one another. Several devices 1 can be arranged on a convertible top rod 2, as is indicated in Fig. 1. For example, one device 1 is used to detect the pivoting of the convertible top rod 2 about the main bearing 3 and another device 1 is used to determine the angular position of a rear tensioning bracket 4 relative to lateral links 5 of the convertible top rod 2.
Die Vorrichtung 1 umfaßt einen ersten Funktionskörper 7, der mit einem gegenüber dem Hauptlager 3 ortsfesten Teil 8 des Verdeckgestänges 2 verbunden ist. Der Funktionskörper 7 bleibt daher in jeder Winkelstellung des Lenkers 5 in seiner gegenüber dem Hauptlager 3 unveränderten Stellung.The device 1 comprises a first functional body 7 which is connected to a part 8 of the convertible top rod 2 which is stationary relative to the main bearing 3. The functional body 7 therefore remains in its unchanged position relative to the main bearing 3 in every angular position of the link 5.
Der Lenker 5 ist um eine Schwenkachse 9 gegenüber dem ortsfest mit der Karosserie verbundenen Teil 8 schwenkbar.The handlebar 5 can be pivoted about a pivot axis 9 relative to the part 8 which is fixedly connected to the body.
Die Schwenkachse 9 ist von dem zweiten Funktionskörper 6 umgriffen. Der Funktionskörper 6 ist dabei dem schwenkbeweglichen Teil 5 zugeordnet und mit diesem beweglich. Die geometrischen Verhältnisse können an beiden Fahrzeugsseiten identisch sein.The pivot axis 9 is surrounded by the second functional body 6. The functional body 6 is assigned to the pivotable part 5 and is movable with it. The geometric conditions can be identical on both sides of the vehicle.
Der Funktionskörper 7, der ortsfest gegenüber dem karosseriefesten Teil 8 angeordnet ist, umfaßt einen Sender 11 und einen Detektor 12 zur Aussendung bzw. zum Empfang eines Lichtstrahls 13a, der als reflektierter Lichtstrahl 13b von dem Detektor 12 erfaßbar ist.The functional body 7, which is arranged in a fixed position relative to the body-fixed part 8, comprises a transmitter 11 and a detector 12 for emitting or receiving a light beam 13a, which can be detected by the detector 12 as a reflected light beam 13b.
Dem zweiten Funktionskörper 6 ist ein Reflektionsbereich 14 auf seiner äußeren Oberfläche zugeordnet. Der äußere Umfang 10a des Funktionskörpers 6 ist zumindest über einen großen Winkelbereich kreisbogenförmig, kann auch als Vollkreis ausgebildet sein. Der Reflektionsbereich 14 erstreckt sich je nach vorkommenden Winkelstellungen &agr; entweder über den Schwenkbereich oder über den gesamten Vollkreis auf der Außenkontur 10a. In Fig. 5 ist der Reflektionsbereich 14 in abgewickelter Ansicht dargestellt. Es wird deutlich, daß der Reflektionsbereich 14 eine sich über den Winkel des Kreisbogensektors 6 kontinuierlich erweiternde Breite aufweist. Auch eine abgestufte Breitenänderung ist möglich.The second functional body 6 is assigned a reflection area 14 on its outer surface. The outer circumference 10a of the functional body 6 is circular-arc-shaped at least over a large angular range, but can also be designed as a full circle. Depending on the angular positions α that occur, the reflection area 14 extends either over the swivel range or over the entire full circle on the outer contour 10a. In Fig. 5, the reflection area 14 is shown in a developed view. It is clear that the reflection area 14 has a width that continuously expands over the angle of the circular arc sector 6. A gradual change in width is also possible.
Da der Reflektionsbereich 14 konzentrisch zur Schwenkachse 9 um die Außenfläche 10a des Funktionskörpers 6 angeordnet ist, trifft der Lichtstrahl 13a je nach Schwenkstellung des Funktionskörpers 6 gegenüber dem Funktionskörper 7 auf einen anderen Punkt entlang der Längsausdehnung L der Reflektionsfläche 14. Damit ändert sich die Intensität des detektierten Lichtstrahls 13b je nach Winkel a, mit dem der Lenker 5 gegenüber dem karosseriefesten Teil 8 verschwenkt wird.Since the reflection region 14 is arranged concentrically to the pivot axis 9 around the outer surface 10a of the functional body 6, the light beam 13a strikes a different point along the longitudinal extent L of the reflection surface 14 depending on the pivot position of the functional body 6 relative to the functional body 7. The intensity of the detected light beam 13b thus changes depending on the angle a at which the handlebar 5 is pivoted relative to the body-fixed part 8.
Für die Lichtstrahlen 13a und 13b sind in dem Funktionskörper 7, in dem auch der Sender 11 und der Detektor 12 angeordnet sind, zwei Kanäle 15,16 vorgesehen. Dadurch werden ungewollte Reflektionen ausgeblendet und nur die tat-Two channels 15, 16 are provided for the light beams 13a and 13b in the functional body 7, in which the transmitter 11 and the detector 12 are also arranged. This eliminates unwanted reflections and only the actual
■»6-·.■»6-·.
sächlich zur Messung dienenden Lichtstrahlen 13a, 13b durchgelassen. Optische Fokussierungsmittel können zusätzlich vorgesehen sein.The light beams 13a, 13b used primarily for measurement are allowed to pass through. Optical focusing means may additionally be provided.
Sofern sich der Reflektionsbereich 13 über 360°, also den Vollkreis des Außenumfangs 10a des Funktionskörpers 6 erstreckt, können auch Drehungen von mehr als 360° mit der Vorrichtung 1 detektiert werden.If the reflection region 13 extends over 360°, i.e. the full circle of the outer circumference 10a of the functional body 6, rotations of more than 360° can also be detected with the device 1.
Als Sender 11 kommt beispielsweise eine Leuchtdiode in Betracht, die im sichtbaren oder infraroten Bereich Licht aussenden kann. Das ausgesandte Licht muß nicht monochromatisch sein. Besonders günstig ist die Verwendung von Infrarotlicht.For example, a light-emitting diode that can emit light in the visible or infrared range can be used as the transmitter 11. The emitted light does not have to be monochromatic. The use of infrared light is particularly advantageous.
Durch die sich kontinuierlich erweiternde Reflektionsfläche 14 ist die am Detektor 12 empfangene Lichtintensität abhängig von der Winkelstellung des Schwenkwinkels &agr; und proportional zur Größe dieses Winkels. Eine elektronische Auswertung für die Lichtintensität am Detektor 12 kann vorgesehen sein.Due to the continuously expanding reflection surface 14, the light intensity received at the detector 12 depends on the angular position of the swivel angle α and is proportional to the size of this angle. An electronic evaluation of the light intensity at the detector 12 can be provided.
Die Zuordnung von Sender 11 und Empfänger 12 zum äußeren Funktionskörper 7 und des Reflektionsbereichs 14 zum inneren Funktionskörper 6 ist nicht zwingend. Die Verhältnisse können auch umgekehrt sein. Zudem ist es möglich, an Stelle einer Reflektion auch eine Absorption vorzusehen, so daß beispielsweise zwischen den Fu&eegr;ktionskörpern 7 und 6 eine sich über den Schwenkwinkel cc erweiternde Blende vorgesehen ist, die vorderseitig von einem Sender bestrahlt wird, wobei hinter der Blende ein Detektor vorgesehen ist.The assignment of transmitter 11 and receiver 12 to the outer functional body 7 and of the reflection area 14 to the inner functional body 6 is not mandatory. The relationships can also be reversed. In addition, it is possible to provide absorption instead of reflection, so that, for example, a diaphragm extending over the pivot angle cc is provided between the functional bodies 7 and 6, which is irradiated on the front by a transmitter, with a detector being provided behind the diaphragm.
In der gezeigten Anordnung sind der Sender 11 und der Detektor 12 in einem jeweils gleich großen Winkel von einem Lot 17 bezüglich der Oberfläche 10a des Funktionskörpers 6 beabstandet, um dadurch die maximale Lichtintensität (Einfallwinkel = Ausfallwinkel) bezüglich des reflektierten Strahls 13b messen zu können.In the arrangement shown, the transmitter 11 and the detector 12 are spaced at an angle of equal size from a plumb line 17 with respect to the surface 10a of the functional body 6 in order to be able to measure the maximum light intensity (angle of incidence = angle of reflection) with respect to the reflected beam 13b.
Die Funktionskörper 7 und 6 sind außerhalb des Drehbereichs des Lenkers 5 von einem geschlossenen Gehäuse 18 umgeben. Aufgrund der Kanäle 15 und 16 im Funktionskörper 7 und des Aneinandergrenzens der Funktionskörper 7 und 6 ist der eigentliche Meßbereich auch ohne das Gehäuse 18 hinreichend gegen Umgebungslicht und -wärmestrahlung abgedichtet. Eine derartige Vorrichtung 1 kann daher ohne besondere Abdichtungsmaßnahmen ausgeführt sein. Der Reflektionsbereich 14 kann beispielsweise durch eine auf die Oberfläche 10a des Funktionskörpers 6 aufgeklebte und metallisch beschichtete Folie gebildet sein. Ebenso kann die Außenfläche 10a selbst aus poliertem Metallwerkstoff gebildet sein, der dann beispielsweise randseitig abgeklebt oder eingefärbt wird, um die sich über den Schwenkwinkel &agr; ändernde Reflektionsfähigkeit der Reflektionsfläche 14 zu erreichen. An Stelle einer Breitenänderung sind auch andere geometrische oder physikalische Eigenschaftsänderungen der Reflektionsfläche 14 über den Schwenkwinkel &agr; möglich.The functional bodies 7 and 6 are surrounded by a closed housing 18 outside the rotation range of the handlebar 5. Due to the channels 15 and 16 in the functional body 7 and the fact that the functional bodies 7 and 6 are adjacent to one another, the actual measuring area is sufficiently sealed against ambient light and heat radiation even without the housing 18. Such a device 1 can therefore be designed without special sealing measures. The reflection area 14 can be formed, for example, by a metallically coated film glued to the surface 10a of the functional body 6. Likewise, the outer surface 10a itself can be made of polished metal material, which is then taped or colored on the edge, for example, in order to achieve the reflectivity of the reflection surface 14 that changes over the swivel angle α. Instead of a change in width, other geometric or physical changes in the properties of the reflection surface 14 over the swivel angle α are also possible.
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