位置检测装置制造方法
【专利摘要】一种位置检测装置，其具有第一电极对、构成电阻的与第一电极对的电极（17、18）电连接并沿第一方向（y）在电极之间延伸的导电物体（10），以及与物体（10）的位于第一电极对的电极（17，18）之间的测量区域（23）的表面（12）导电接触并且能够相对于物体运动的测量电极（11），其中，物体（10）与第二电极对的电极（19、20）电连接并且沿第二方向（x）在所述电极之间延伸，其中，测量区域（23）位于第二电极对的电极（19、20）之间。
【专利说明】位置检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种位置检测装置，其带有第一电极对、构成电阻的与第一电极对的电极电连接并沿第一方向在电极之间延伸的导电物体，以及与物体的位于第一电极对的电极之间的测量区域的表面导电接触的并且能够相对于该物体运动的测量电极。
【背景技术】
[0002]为了检测路径使用霍尔传感器、光学传感器和电感应系统。DE102007008155A1例如公开了一种检测底盘的底盘组件的相对运动的装置，其具有位于第一底盘组件上的信号发送器和位于可相对于第一底盘组件运动的第二底盘组件上的信号接收器，其中，信号接收器如此形成，即，能够检测信号发送器相对于信号接收器的相对三维定位。在此，信号发送器包括磁铁，信号接收器包括3D霍尔传感器。
[0003]这种无接触式检测方法的缺点是，要实现必须投入很高成本。
【发明内容】
[0004]从此出发本发明任务在于可以尽量廉价地形成前述类型的位置检测装置。
[0005]该任务利用根据权利要求1所述的位置检测装置解决。位置检测装置的优选改进方式在从属权利要求和如下说明中给出。
[0006]位置检测装置包括第一电极对、构成电阻的与第一电极对的电极电连接并沿第一方向在电极之间延伸的导电物体，以及与物体的位于第一电极对的电极之间的测量区域的表面导电接触并且能够相对于物体运动的测量电极，其中，物体与第二电极对的电极电连接并且沿第二方向在所述电极之间延伸，并且其中，测量区域位于第二电极对的电极之间。
[0007]在位置检测装置中，当测量区域置于电场中时，可利用测量电极量取的电位依赖于测量电极在测量区域的表面上的地点。因为通过给物体中的第一电极对施加电压可以在第一方向生成电场，通过给物体中的第二电极对施加电压可以在第二方向生成电场，所以通过可利用测量电极量取的电位可以二维地检测测量电极在测量区域的表面上的位置。虽然位置检测装置不是非接触式工作，然而测量电极和测量区域的表面之间出现的摩擦以及由此产生的磨损就很多应用情况而言都是可以忽略的。此外，还可以应用已经存在的构件，所述构件根据其规定功能与第二构件(例如作为物体或测量电极)接触。因而常常不需要无接触的传感装置，从而可以节约为此所需的费用。优选将测量电极形成为电滑动触头，其紧贴测量区域的表面并且可以沿所述表面滑动。
[0008]两个方向尤其是空间方向。两个方向优选是不同的，这简化了测量电极位置的明确的二维检测。这两个方向优选彼此垂直延伸，从而测量电极的位置在于现有技术中常常作为坐标系的正交坐标系中简化示出。测量区域的表面优选地平行于这两个方向延伸，从而可以减少或者甚至可以避免第三空间方向对测量的影响。然而作为备选，测量区域的表面也可以关于两个方向不平行地延伸。测量区域的表面例如可以是平坦、弯曲或波浪式形成的。[0009]根据一个设计方案，物体呈矩形。物体优选由导电塑料制成，优选由加入石墨或碳的塑料制成。按照有利方式，电极由金属制成并且例如是金属表面层的形式涂覆在物体上。电极优选设在物体侧壁上，它们优选相对于测量区域的表面横向或大致横向地延伸。
[0010]测量区域可以与物体一致。然而优选测量区域小于物体，从而例如可以降低物体的拐角和/或边缘和/或通过电极对位置确定的畸变影响。测量区域优选与物体的拐角和/或边缘保持间距。
[0011]优选设有至少一个工作电压源，利用所述工作电压源能够给第一和/或第二电极对的电极施加工作电压。工作电压源尤其是直流电压源。
[0012]根据一个可行的设计方案，第一电极对的其中一个电极和第二电极对的其中一个电极优选构成第一逻辑电极对，而第一电极对的另一个电极和第二电极对的另一个电极优选构成第二逻辑电极对。在这种情况下，利用工作电压源优选可以给第一逻辑和/或第二逻辑电极对的电极施加工作电压。因而鉴于电线布置，电极对可以用逻辑电极对代替。
[0013]根据一个改进方式，设置控制装置，利用所述控制装置，电极对在时间方面依次、优选交替与工作电压源能够电连接或者电连接。优选设有至少一个与测量电极电连接的电压测量器，所述电压测量器与第一电极对的第一电极和/或与第二电极对的第一电极能够电连接或者电连接，并且能够测量相应的第一电极和测量电极之间的电压。这种电压测量得到关于测量电极和测量区域表面接触的地点的电位的信息。优选设有包括电压测量器或与电压测量器相耦联的分析装置，利用所述分析装置基于所测得的电压能够确定测量电极在测量区域的表面上的位置。在此，测量电极的位置优选关于两个方向，即，以二维方式确定。控制装置和分析装置可以是彼此分开的装置。替代地，控制装置可以包括分析装置或与分析装置组合成一个共同的装置。此外，控制装置可以包括电压测量器。为了扩展位置检测装置的诊断，也可以测量测量电极和其中一个电极对的两个电极之间的电压。
[0014]根据一个改进方式，设置与物体相连和/或构成物体和/或包括物体的第一构件，与测量电极相连和/或构成测量电极和/或包括测量电极的第二构件，所述第二构件相对于所述第一构件能够运动地，尤其是在它上面能够运动地安放。利用分析装置优选能够确定两个构件彼此间的相对定位。这些构件尤其是车辆构件。物体优选与第一构件固定和/或刚性地相连和/或安放在第一构件上。物体也可以可运动地安放在第一构件上。测量电极与第二构件优选固定和/或刚性地相连和/或安放在第二构件上。测量电极也可以可运动地安放在第二构件上。
[0015]根据一个改进方式，设置车辆的变速杆装置，所述变速杆装置包括两个构件。变速杆装置尤其具有构成或包括其中一个构件的支座和构成或包括另一个构件的变速杆。所述变速杆相对于支座能够运动进入不同的变速杆档位，其中，利用所述分析装置能够确定当前已挂入的变速杆档位。尤其是变速杆可围绕枢转轴线枢转地安放在支座上，从而变速杆相对于支座可围绕枢转轴线枢转地进入不同变速杆档位。支座例如固定或安放在车辆车身上。优选设置与分析装置耦联的车辆变速器，所述车辆变速器能够依赖于当前变速杆档位地操作。支座尤其构成或包括第一构件，变速杆构成或包括第二构件。替代地，支座构成或包括第二构件，变速杆构成或包括第一构件。
[0016]根据一个设计方案，变速杆装置包括与止动件协同工作的卡止部，利用卡止部可以使得变速杆卡止在不同变速杆档位处。支座优选构成或包括卡止部，在所述卡止部中，设在变速杆上的止动件可以卡入不同的变速杆档位。此外，物体还可以由支座或卡止部构成或者由支座或卡止部的一部分构成。
[0017]本发明还涉及一个或多个位置检测装置的用途，用于确定测量电极在测量区域的表面上的位置，其中，
[0018]在第一步骤，给第一电极对的电极施加工作电压并且测量测量电极与第一电极对的其中一个第一电极之间的第一电压，
[0019]在第二步骤，给第二电极对的电极施加工作电压并且测量测量电极与第二电极对的其中一个第一电极之间的第二电压，和
[0020]在第三步骤，根据所测得的电压确定，特别是计算出测量电极在测量区域的表面上的位置。所述用途可以根据结合位置检测装置所阐明的所有设计方案进一步扩展。
[0021]第一和第二步骤优选在时间方面依次执行。尤其是第二步骤在时间方面在第一步骤之后执行。第三步骤优选与第二步骤同时执行或者在时间方面在第二步骤之后执行。尤其利用分析装置计算测量电极的位置。优选利用分析装置确定变速杆的当前已挂入的变速杆档位。
[0022]根据一个设计方案，测量电极的机械位置通过其在电场中的定位确定。在此，物体的材料优选为导电的，以便简化或实现传感。两个电极对尤其是布置在例如由导电塑料制成的构件上。为了检测测量电极的位置给电极施加电压，电压在物体中生成电场。现在利用测量电极量取电场上的电压，其在函数方面依赖于测量电极的地点。为了执行二维位置检测，尤其在时间方面错开地沿两个不同方向施加电场，这两个不同方向例如彼此正交延伸。因为不强制需要附加的传感部件，所以通过本发明可以实现廉价地检测位置的可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]以下结合附图根据优选实施方式说明本发明。图中:
[0024]图1是机动车变速杆装置的侧视图，变速杆装置包括根据一个实施方式的位置检测装置；
[0025]图2是变速杆装置的前视图；
[0026]图3是处于第一测量状态的位置检测装置的视图；以及
[0027]图4是处于第二测量状态的位置检测装置的视图。
【具体实施方式】
[0028]图1以示意图示出变速杆装置I，其包括固定在车辆车身27上的支座2和变速杆3，变速杆3能够围绕枢转轴线4枢转地安放在支座2上。变速杆3可围绕枢转轴线4相对于支座2枢转进入不同的变速杆档位P、R、N和D，它们配属于图1中以虚线示出的机动车变速器5的不同工作状态。变速杆3的纵轴线以附图标记28标识。此外，变速杆3的枢转方向以附图标记29标识。
[0029]止动件6可移动地安放在变速杆3上，止动件6利用弹簧7压靠构造在支座2上的卡止部8。卡止部8包括可超越的卡止凹部9，止动件6可以推入卡止凹部9。卡止凹部9的其中一个明确地配属给每个变速杆档位P、R、N和D。为了检测当前挂入的变速杆档位而设有位置检测装置26，其与变速器5相连并且在图1中以虚线示出。根据图1当前已挂入变速杆档位N。
[0030]图2沿图1所示且沿车辆纵向延伸的箭头30的方向示出变速杆装置I的视图，其中，导电物体10固定在支座2上，导电物体10构成电阻。被形成为电滑动触头的测量电极11固定在变速杆3上，测量电极11与面对变速杆3的物体10的表面12导电接触。如果变速杆3相对于支座2围绕枢转轴线4枢转，则测量电极11由变速杆3携带并沿表面12滑动。
[0031]图3以示意图示出位置检测装置26的俯视图，其中，在表面12上示出位置P1、P2和P3，测量电极11可以处于这些位置。这些位置的选择仅为示例性的而不应理解为限制性的，因而测量电极11也可以处于其他位置。根据图3，测量电极11设于位置P1，这意味着，测量电极11在点Pl位置处与表面12导电接触。
[0032]物体10呈方形形成并且在其侧面13、14、15和16与电极17、18、19和20电连接，其中，在y方向上彼此对置的电极17和18构成第一电极对，在X方向上彼此对置的电极19和20构成第二电极对。电极17至20和测量电极11与控制装置21电连接，控制装置21与工作电压源22电耦联。
[0033]利用控制装置21，在图3所示第一测量状态下将工作电压UB施加给第一电极对的电极17和18并测量测量电极11和电极18之间的电压。随后利用控制装置21在图4所示第二测量状态下将工作电压UB施加给第二电极对的电极19和20并测量测量电极11和电极20之间的电压Um0工作电压UB由电压源22供应，在此是直流电压，其中，使用标记“ + ”和“接地”标识电压UB的极。电压Um的测量利用控制装置21的电压测量器24实施。
[0034]因为所测量的电压Um在第一测量状态下依赖于y方向并且在第二测量状态下与依赖于X方向，所以通过两个测量关于表面12以两个维度确定位置Pl和测量电极11的位置。为此，控制装置21包括与电压测量器24耦联的分析装置25，利用分析装置25可以根据所测得电压Um求得点P1。另外，利用分析装置25检查，点Pl是否配属于变速杆档位的其中一个。如果是这种情况，则利用分析装置25确定所配属的变速杆档位，必要时相应地操控与控制装置21耦联的变速器5。
[0035]如果测量电极11在点P2或P3的位置处与表面12接触，则以类似于点Pl所述的方式执行。
[0036]在实验中，当工作电压为5V时，例如在测量电极11上测量如下电压Um:
[0037]
【权利要求】
1.一种位置检测装置，其带有第一电极对、构成电阻的导电的物体(10)和测量电极(11)，所述物体与所述第一电极对的电极(17、18)电连接并且沿第一方向(y)在所述电极之间延伸，所述测量电极与所述物体(10)的位于第一电极对的所述电极(17、18)之间的测量区域(23)的表面(12)导电接触并且能够相对于其运动，其特征在于，所述物体(10)与第二电极对的电极(19、20)电连接并且沿第二方向(X)在所述电极之间延伸，其中，所述测量区域(23)位于所述第二电极对的所述电极(19、20)之间。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，这两个方向U、y)彼此垂直延伸。
3.根据权利要求1或2所述的位置检测装置，其特征在于，所述测量区域(23)的所述表面(12)平行于所述方向U、y)延伸。
4.根据前述权利要求之一所述的位置检测装置，其特征在于具有至少一个工作电压源(22)，利用所述工作电压源能够给所述第一和/或所述第二电极对的所述电极施加工作电压(UB)。
5.根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于具有控制装置(21)，利用所述控制装置，电极对能够在时间方面依次与所述工作电压源(22)电连接。
6.根据前述权利要求之一所述的位置检测装置，其特征在于具有至少一个与所述测量电极(11)电连接的电压测量器(24)，所述电压测量器能够与所述第一电极对的第一电极 (18)和/或与所述第二电极对的第一电极(20)电连接并且能够测量相应的第一电极和所述测量电极(11)之间的电压。
7.根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征在于具有包括所述电压测量器(24)的或与所述电压测量器相耦联的分析装置(25)，利用所述分析装置基于所测得的电压能够确定所述测量电极(11)在所述测量区域(23)的所述表面(12)上的位置。
8.根据前述权利要求之一所述的位置检测装置，其特征在于具有与所述物体相连或包括所述物体的第一构件，与所述测量电极相连或包括所述测量电极的第二构件，所述第二构件能够运动地支承在所述第一构件上。
9.根据权利要求7和8所述的位置检测装置，其特征在于，利用所述分析装置(25)能够确定两个所述构件彼此间的相对定位。
10.根据权利要求9所述的位置检测装置，其特征在于具有车辆的变速杆装置(1)，所述变速杆装置包括构成其中一个所述构件的支座(2)和构成另一个所述构件的变速杆(3)，所述变速杆相对于所述支座(2)能够运动进入不同变速杆档位(P、R、N、D)，其中，利用所述分析装置(25)能够确定当前已挂入的变速杆档位。
11.根据权利要求10所述的位置检测装置，其特征在于具有与所述分析装置(24)耦联的车辆变速器(5)，所述车辆变速器能够依赖于当前变速杆档位被操作。
12.一种根据前述权利要求之一所述的位置检测装置的用途，用于确定测量电极(11)在测量区域(23)的表面(12)上的位置，其中，在第一步骤，给第一电极对的电极(17、18)施加工作电压(UB)并且测量所述测量电极(11)与第一电极对的电极中的第一电极(18)之间的第一电压，在第二步骤，给第二电极对的电极(19、20)施加工作电压(UB)并且测量所述测量电极(11)与第二电极对的电极中的第一电极(20)之间的第二电压，在第三步骤，根据所测得的电压计算所述测量电极(11)在所述测量区域(23)的所述表面(12)上的位置(P1、P2、P3)。
13.根据权利要求12所述的用途，其特征在于，所述第二步骤在时间方面在所述第一步骤之后执行。
14.根据权利要求12或13所述的用途，其特征在于，所述第三步骤与所述第二步骤同时执行或者在时间方面在所述第二步骤之后执行。
15.根据权利要求12至14之一和根据权利要求10所述的用途，其特征在于，利用所述分析装置(25 )确定当前已 挂入的变速杆档位(P、R、N、D )。
【文档编号】G01D5/24GK103703344SQ201280034930
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2011年7月14日
【发明者】拉尔夫·哈特兰普夫, 安德烈亚斯·吉费尔, 路德格尔·拉克 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司