位置檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種位置檢測裝置，其具有第一電極對、構成電阻的與第一電極對的電極（17、18）電連接并沿第一方向（y）在電極之間延伸的導電物體（10），以及與物體（10）的位于第一電極對的電極（17，18）之間的測量區(qū)域（23）的表面（12）導電接觸并且能夠相對于物體運動的測量電極（11），其中，物體（10）與第二電極對的電極（19、20）電連接并且沿第二方向（x）在所述電極之間延伸，其中，測量區(qū)域（23）位于第二電極對的電極（19、20）之間。
【專利說明】位置檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種位置檢測裝置，其帶有第一電極對、構成電阻的與第一電極對的電極電連接并沿第一方向在電極之間延伸的導電物體，以及與物體的位于第一電極對的電極之間的測量區(qū)域的表面導電接觸的并且能夠相對于該物體運動的測量電極。
【背景技術】
[0002]為了檢測路徑使用霍爾傳感器、光學傳感器和電感應系統(tǒng)。DE102007008155A1例如公開了一種檢測底盤的底盤組件的相對運動的裝置，其具有位于第一底盤組件上的信號發(fā)送器和位于可相對于第一底盤組件運動的第二底盤組件上的信號接收器，其中，信號接收器如此形成，即，能夠檢測信號發(fā)送器相對于信號接收器的相對三維定位。在此，信號發(fā)送器包括磁鐵，信號接收器包括3D霍爾傳感器。
[0003]這種無接觸式檢測方法的缺點是，要實現(xiàn)必須投入很高成本。

【發(fā)明內容】

[0004]從此出發(fā)本發(fā)明任務在于可以盡量廉價地形成前述類型的位置檢測裝置。
[0005]該任務利用根據(jù)權利要求1所述的位置檢測裝置解決。位置檢測裝置的優(yōu)選改進方式在從屬權利要求和如下說明中給出。
[0006]位置檢測裝置包括第一電極對、構成電阻的與第一電極對的電極電連接并沿第一方向在電極之間延伸的導電物體，以及與物體的位于第一電極對的電極之間的測量區(qū)域的表面導電接觸并且能夠相對于物體運動的測量電極，其中，物體與第二電極對的電極電連接并且沿第二方向在所述電極之間延伸，并且其中，測量區(qū)域位于第二電極對的電極之間。
[0007]在位置檢測裝置中，當測量區(qū)域置于電場中時，可利用測量電極量取的電位依賴于測量電極在測量區(qū)域的表面上的地點。因為通過給物體中的第一電極對施加電壓可以在第一方向生成電場，通過給物體中的第二電極對施加電壓可以在第二方向生成電場，所以通過可利用測量電極量取的電位可以二維地檢測測量電極在測量區(qū)域的表面上的位置。雖然位置檢測裝置不是非接觸式工作，然而測量電極和測量區(qū)域的表面之間出現(xiàn)的摩擦以及由此產(chǎn)生的磨損就很多應用情況而言都是可以忽略的。此外，還可以應用已經(jīng)存在的構件，所述構件根據(jù)其規(guī)定功能與第二構件(例如作為物體或測量電極)接觸。因而常常不需要無接觸的傳感裝置，從而可以節(jié)約為此所需的費用。優(yōu)選將測量電極形成為電滑動觸頭，其緊貼測量區(qū)域的表面并且可以沿所述表面滑動。
[0008]兩個方向尤其是空間方向。兩個方向優(yōu)選是不同的，這簡化了測量電極位置的明確的二維檢測。這兩個方向優(yōu)選彼此垂直延伸，從而測量電極的位置在于現(xiàn)有技術中常常作為坐標系的正交坐標系中簡化示出。測量區(qū)域的表面優(yōu)選地平行于這兩個方向延伸，從而可以減少或者甚至可以避免第三空間方向對測量的影響。然而作為備選，測量區(qū)域的表面也可以關于兩個方向不平行地延伸。測量區(qū)域的表面例如可以是平坦、彎曲或波浪式形成的。[0009]根據(jù)一個設計方案，物體呈矩形。物體優(yōu)選由導電塑料制成，優(yōu)選由加入石墨或碳的塑料制成。按照有利方式，電極由金屬制成并且例如是金屬表面層的形式涂覆在物體上。電極優(yōu)選設在物體側壁上，它們優(yōu)選相對于測量區(qū)域的表面橫向或大致橫向地延伸。
[0010]測量區(qū)域可以與物體一致。然而優(yōu)選測量區(qū)域小于物體，從而例如可以降低物體的拐角和/或邊緣和/或通過電極對位置確定的畸變影響。測量區(qū)域優(yōu)選與物體的拐角和/或邊緣保持間距。
[0011]優(yōu)選設有至少一個工作電壓源，利用所述工作電壓源能夠給第一和/或第二電極對的電極施加工作電壓。工作電壓源尤其是直流電壓源。
[0012]根據(jù)一個可行的設計方案，第一電極對的其中一個電極和第二電極對的其中一個電極優(yōu)選構成第一邏輯電極對，而第一電極對的另一個電極和第二電極對的另一個電極優(yōu)選構成第二邏輯電極對。在這種情況下，利用工作電壓源優(yōu)選可以給第一邏輯和/或第二邏輯電極對的電極施加工作電壓。因而鑒于電線布置，電極對可以用邏輯電極對代替。
[0013]根據(jù)一個改進方式，設置控制裝置，利用所述控制裝置，電極對在時間方面依次、優(yōu)選交替與工作電壓源能夠電連接或者電連接。優(yōu)選設有至少一個與測量電極電連接的電壓測量器，所述電壓測量器與第一電極對的第一電極和/或與第二電極對的第一電極能夠電連接或者電連接，并且能夠測量相應的第一電極和測量電極之間的電壓。這種電壓測量得到關于測量電極和測量區(qū)域表面接觸的地點的電位的信息。優(yōu)選設有包括電壓測量器或與電壓測量器相耦聯(lián)的分析裝置，利用所述分析裝置基于所測得的電壓能夠確定測量電極在測量區(qū)域的表面上的位置。在此，測量電極的位置優(yōu)選關于兩個方向，即，以二維方式確定?？刂蒲b置和分析裝置可以是彼此分開的裝置。替代地，控制裝置可以包括分析裝置或與分析裝置組合成一個共同的裝置。此外，控制裝置可以包括電壓測量器。為了擴展位置檢測裝置的診斷，也可以測量測量電極和其中一個電極對的兩個電極之間的電壓。
[0014]根據(jù)一個改進方式，設置與物體相連和/或構成物體和/或包括物體的第一構件，與測量電極相連和/或構成測量電極和/或包括測量電極的第二構件，所述第二構件相對于所述第一構件能夠運動地，尤其是在它上面能夠運動地安放。利用分析裝置優(yōu)選能夠確定兩個構件彼此間的相對定位。這些構件尤其是車輛構件。物體優(yōu)選與第一構件固定和/或剛性地相連和/或安放在第一構件上。物體也可以可運動地安放在第一構件上。測量電極與第二構件優(yōu)選固定和/或剛性地相連和/或安放在第二構件上。測量電極也可以可運動地安放在第二構件上。
[0015]根據(jù)一個改進方式，設置車輛的變速桿裝置，所述變速桿裝置包括兩個構件。變速桿裝置尤其具有構成或包括其中一個構件的支座和構成或包括另一個構件的變速桿。所述變速桿相對于支座能夠運動進入不同的變速桿檔位，其中，利用所述分析裝置能夠確定當前已掛入的變速桿檔位。尤其是變速桿可圍繞樞轉軸線樞轉地安放在支座上，從而變速桿相對于支座可圍繞樞轉軸線樞轉地進入不同變速桿檔位。支座例如固定或安放在車輛車身上。優(yōu)選設置與分析裝置耦聯(lián)的車輛變速器，所述車輛變速器能夠依賴于當前變速桿檔位地操作。支座尤其構成或包括第一構件，變速桿構成或包括第二構件。替代地，支座構成或包括第二構件，變速桿構成或包括第一構件。
[0016]根據(jù)一個設計方案，變速桿裝置包括與止動件協(xié)同工作的卡止部，利用卡止部可以使得變速桿卡止在不同變速桿檔位處。支座優(yōu)選構成或包括卡止部，在所述卡止部中，設在變速桿上的止動件可以卡入不同的變速桿檔位。此外，物體還可以由支座或卡止部構成或者由支座或卡止部的一部分構成。
[0017]本發(fā)明還涉及一個或多個位置檢測裝置的用途，用于確定測量電極在測量區(qū)域的表面上的位置，其中，
[0018]在第一步驟，給第一電極對的電極施加工作電壓并且測量測量電極與第一電極對的其中一個第一電極之間的第一電壓，
[0019]在第二步驟，給第二電極對的電極施加工作電壓并且測量測量電極與第二電極對的其中一個第一電極之間的第二電壓，和
[0020]在第三步驟，根據(jù)所測得的電壓確定，特別是計算出測量電極在測量區(qū)域的表面上的位置。所述用途可以根據(jù)結合位置檢測裝置所闡明的所有設計方案進一步擴展。
[0021]第一和第二步驟優(yōu)選在時間方面依次執(zhí)行。尤其是第二步驟在時間方面在第一步驟之后執(zhí)行。第三步驟優(yōu)選與第二步驟同時執(zhí)行或者在時間方面在第二步驟之后執(zhí)行。尤其利用分析裝置計算測量電極的位置。優(yōu)選利用分析裝置確定變速桿的當前已掛入的變速桿檔位。
[0022]根據(jù)一個設計方案，測量電極的機械位置通過其在電場中的定位確定。在此，物體的材料優(yōu)選為導電的，以便簡化或實現(xiàn)傳感。兩個電極對尤其是布置在例如由導電塑料制成的構件上。為了檢測測量電極的位置給電極施加電壓，電壓在物體中生成電場?，F(xiàn)在利用測量電極量取電場上的電壓，其在函數(shù)方面依賴于測量電極的地點。為了執(zhí)行二維位置檢測，尤其在時間方面錯開地沿兩個不同方向施加電場，這兩個不同方向例如彼此正交延伸。因為不強制需要附加的傳感部件，所以通過本發(fā)明可以實現(xiàn)廉價地檢測位置的可能性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]以下結合附圖根據(jù)優(yōu)選實施方式說明本發(fā)明。圖中:
[0024]圖1是機動車變速桿裝置的側視圖，變速桿裝置包括根據(jù)一個實施方式的位置檢測裝置；
[0025]圖2是變速桿裝置的前視圖；
[0026]圖3是處于第一測量狀態(tài)的位置檢測裝置的視圖；以及
[0027]圖4是處于第二測量狀態(tài)的位置檢測裝置的視圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1以示意圖示出變速桿裝置I，其包括固定在車輛車身27上的支座2和變速桿3，變速桿3能夠圍繞樞轉軸線4樞轉地安放在支座2上。變速桿3可圍繞樞轉軸線4相對于支座2樞轉進入不同的變速桿檔位P、R、N和D，它們配屬于圖1中以虛線示出的機動車變速器5的不同工作狀態(tài)。變速桿3的縱軸線以附圖標記28標識。此外，變速桿3的樞轉方向以附圖標記29標識。
[0029]止動件6可移動地安放在變速桿3上，止動件6利用彈簧7壓靠構造在支座2上的卡止部8?？ㄖ共?包括可超越的卡止凹部9，止動件6可以推入卡止凹部9?？ㄖ拱疾?的其中一個明確地配屬給每個變速桿檔位P、R、N和D。為了檢測當前掛入的變速桿檔位而設有位置檢測裝置26，其與變速器5相連并且在圖1中以虛線示出。根據(jù)圖1當前已掛入變速桿檔位N。
[0030]圖2沿圖1所示且沿車輛縱向延伸的箭頭30的方向示出變速桿裝置I的視圖，其中，導電物體10固定在支座2上，導電物體10構成電阻。被形成為電滑動觸頭的測量電極11固定在變速桿3上，測量電極11與面對變速桿3的物體10的表面12導電接觸。如果變速桿3相對于支座2圍繞樞轉軸線4樞轉，則測量電極11由變速桿3攜帶并沿表面12滑動。
[0031]圖3以示意圖示出位置檢測裝置26的俯視圖，其中，在表面12上示出位置P1、P2和P3，測量電極11可以處于這些位置。這些位置的選擇僅為示例性的而不應理解為限制性的，因而測量電極11也可以處于其他位置。根據(jù)圖3，測量電極11設于位置P1，這意味著，測量電極11在點Pl位置處與表面12導電接觸。
[0032]物體10呈方形形成并且在其側面13、14、15和16與電極17、18、19和20電連接，其中，在y方向上彼此對置的電極17和18構成第一電極對，在X方向上彼此對置的電極19和20構成第二電極對。電極17至20和測量電極11與控制裝置21電連接，控制裝置21與工作電壓源22電耦聯(lián)。
[0033]利用控制裝置21，在圖3所示第一測量狀態(tài)下將工作電壓UB施加給第一電極對的電極17和18并測量測量電極11和電極18之間的電壓。隨后利用控制裝置21在圖4所示第二測量狀態(tài)下將工作電壓UB施加給第二電極對的電極19和20并測量測量電極11和電極20之間的電壓Um0工作電壓UB由電壓源22供應，在此是直流電壓，其中，使用標記“ + ”和“接地”標識電壓UB的極。電壓Um的測量利用控制裝置21的電壓測量器24實施。
[0034]因為所測量的電壓Um在第一測量狀態(tài)下依賴于y方向并且在第二測量狀態(tài)下與依賴于X方向，所以通過兩個測量關于表面12以兩個維度確定位置Pl和測量電極11的位置。為此，控制裝置21包括與電壓測量器24耦聯(lián)的分析裝置25，利用分析裝置25可以根據(jù)所測得電壓Um求得點P1。另外，利用分析裝置25檢查，點Pl是否配屬于變速桿檔位的其中一個。如果是這種情況，則利用分析裝置25確定所配屬的變速桿檔位，必要時相應地操控與控制裝置21耦聯(lián)的變速器5。
[0035]如果測量電極11在點P2或P3的位置處與表面12接觸，則以類似于點Pl所述的方式執(zhí)行。
[0036]在實驗中，當工作電壓為5V時，例如在測量電極11上測量如下電壓Um:
[0037]
【權利要求】
1.一種位置檢測裝置，其帶有第一電極對、構成電阻的導電的物體(10)和測量電極(11)，所述物體與所述第一電極對的電極(17、18)電連接并且沿第一方向(y)在所述電極之間延伸，所述測量電極與所述物體(10)的位于第一電極對的所述電極(17、18)之間的測量區(qū)域(23)的表面(12)導電接觸并且能夠相對于其運動，其特征在于，所述物體(10)與第二電極對的電極(19、20)電連接并且沿第二方向(X)在所述電極之間延伸，其中，所述測量區(qū)域(23)位于所述第二電極對的所述電極(19、20)之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的位置檢測裝置，其特征在于，這兩個方向U、y)彼此垂直延伸。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的位置檢測裝置，其特征在于，所述測量區(qū)域(23)的所述表面(12)平行于所述方向U、y)延伸。
4.根據(jù)前述權利要求之一所述的位置檢測裝置，其特征在于具有至少一個工作電壓源(22)，利用所述工作電壓源能夠給所述第一和/或所述第二電極對的所述電極施加工作電壓(UB)。
5.根據(jù)權利要求4所述的位置檢測裝置，其特征在于具有控制裝置(21)，利用所述控制裝置，電極對能夠在時間方面依次與所述工作電壓源(22)電連接。
6.根據(jù)前述權利要求之一所述的位置檢測裝置，其特征在于具有至少一個與所述測量電極(11)電連接的電壓測量器(24)，所述電壓測量器能夠與所述第一電極對的第一電極 (18)和/或與所述第二電極對的第一電極(20)電連接并且能夠測量相應的第一電極和所述測量電極(11)之間的電壓。
7.根據(jù)權利要求6所述的位置檢測裝置，其特征在于具有包括所述電壓測量器(24)的或與所述電壓測量器相耦聯(lián)的分析裝置(25)，利用所述分析裝置基于所測得的電壓能夠確定所述測量電極(11)在所述測量區(qū)域(23)的所述表面(12)上的位置。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的位置檢測裝置，其特征在于具有與所述物體相連或包括所述物體的第一構件，與所述測量電極相連或包括所述測量電極的第二構件，所述第二構件能夠運動地支承在所述第一構件上。
9.根據(jù)權利要求7和8所述的位置檢測裝置，其特征在于，利用所述分析裝置(25)能夠確定兩個所述構件彼此間的相對定位。
10.根據(jù)權利要求9所述的位置檢測裝置，其特征在于具有車輛的變速桿裝置(1)，所述變速桿裝置包括構成其中一個所述構件的支座(2)和構成另一個所述構件的變速桿(3)，所述變速桿相對于所述支座(2)能夠運動進入不同變速桿檔位(P、R、N、D)，其中，利用所述分析裝置(25)能夠確定當前已掛入的變速桿檔位。
11.根據(jù)權利要求10所述的位置檢測裝置，其特征在于具有與所述分析裝置(24)耦聯(lián)的車輛變速器(5)，所述車輛變速器能夠依賴于當前變速桿檔位被操作。
12.一種根據(jù)前述權利要求之一所述的位置檢測裝置的用途，用于確定測量電極(11)在測量區(qū)域(23)的表面(12)上的位置，其中，在第一步驟，給第一電極對的電極(17、18)施加工作電壓(UB)并且測量所述測量電極(11)與第一電極對的電極中的第一電極(18)之間的第一電壓，在第二步驟，給第二電極對的電極(19、20)施加工作電壓(UB)并且測量所述測量電極(11)與第二電極對的電極中的第一電極(20)之間的第二電壓，在第三步驟，根據(jù)所測得的電壓計算所述測量電極(11)在所述測量區(qū)域(23)的所述表面(12)上的位置(P1、P2、P3)。
13.根據(jù)權利要求12所述的用途，其特征在于，所述第二步驟在時間方面在所述第一步驟之后執(zhí)行。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的用途，其特征在于，所述第三步驟與所述第二步驟同時執(zhí)行或者在時間方面在所述第二步驟之后執(zhí)行。
15.根據(jù)權利要求12至14之一和根據(jù)權利要求10所述的用途，其特征在于，利用所述分析裝置(25 )確定當前已 掛入的變速桿檔位(P、R、N、D )。
【文檔編號】G01D5/24GK103703344SQ201280034930
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年7月9日 優(yōu)先權日:2011年7月14日
【發(fā)明者】拉爾夫·哈特蘭普夫, 安德烈亞斯·吉費爾, 路德格爾·拉克 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司