DE3205773C2

DE3205773C2 -

Info

Publication number: DE3205773C2
Application number: DE19823205773
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing.(Grad.) 6231 Schwalbach De Goldbach; Arnold 6465 Biebergemuend De Mann
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1988-10-13
Also published as: DE3205773A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches Stell glied mit einem beweglichen Organ, insbesondere einer Membran, und einem im Stellgliedinnenraum angeordneten, in Abhängigkeit von der Position des Organs veränderbaren elektrischen Widerstand als Wegmeßeinrichtung. Solche pneumatischen Stellglieder werden z. B. bei Geschwindig keitsregelanlagen für Kraftfahrzeuge zur Verstellung der Drosselklappe verwendet und sind allgemein bekannt.The invention relates to a pneumatic actuator limb with a movable organ, in particular one Membrane, and one arranged in the actuator interior, changeable depending on the position of the organ electrical resistance as a displacement measuring device. Such pneumatic actuators are used for. B. at speed speed control systems for motor vehicles for adjusting the Throttle valve used and are generally known.

Um ein genaues Arbeiten der Geschwindigkeitsregelan lage zu ermöglichen, muß die jeweilige Position des beweglichen Organs feststellbar sein und der Geschwindig keitsregelanlage nach einem Stellvorgang rückgemeldet werden. Das erfolgte bislang mittels eines Schiebewider standes derart, daß am Organ ein Schleifer und gehäuse fest im Stellglied ein Widerstand angeordnet wurden, über den der Schleifer bei einem Stellhub gleiten konnte.To ensure that the cruise control works correctly position, the respective position of the Movable organ can be determined and the speed speed control system reported after an adjustment process will. So far, this has been done by means of a sliding yoke it was such that a grinder and housing on the organ a resistor was firmly arranged in the actuator that the grinder was able to slide during an adjustment stroke.

Nachteilig bei solchen Schiebewiderständen ist in erster Linie die Tatsache, daß durch die Anordnung im Stell glied gerade da relativ viel Platz beansprucht wird, wo er nur schwierig zur Verfügung steht. Hinzu kommt, daß bei pneumatischen Stellgliedern das bewegliche Organ meist aus einer Membran besteht, so daß es bei einem Stellhub zu einer Relativbewegung in radialer Richtung zwischen dem Schleifer und dem Widerstand kommen kann, was zu erhöhtem Verschleiß oder zu einem Abheben des Schleifers und damit zu Meßwertfehlern führen kann.The disadvantage of such sliding resistors is first Line the fact that by the arrangement in the Stell link takes up a relatively large amount of space where it is difficult to access. In addition, that in the case of pneumatic actuators, the moving element is usually consists of a membrane, so that there is an actuating stroke to a relative movement in the radial direction between what can come to the grinder and the resistance increased wear or to lift the grinder and can thus lead to measurement errors.

Neben dieser Möglichkeit der Wegmessung mittels eines Schiebewiderstandes gibt es zahlreiche andere Methoden der Wegmessung, die sich jedoch beispielsweise im Kraft fahrzeugbereich aus verschiedenen Gründen nicht durch setzen konnten. Die induktive Wegmessung z. B. ist für solche Anwendungsfälle zu teuer, während optische Ein richtungen bei den im Kraftfahrzeug herrschenden rauhen Bedingungen nicht zuverlässig genug arbeiten. Es sind ferner Flüssigkeitsniveaumeßeinrichtungen bekannt, bei denen die Verstellwelle eines Drehpotentiometers eine Seilrolle trägt, um die ein Seil geschlungen ist, das an seinem einen Ende einen Schwimmer und an seinem anderen Ende ein Gegengewicht trägt. Eine derartige Meßwertüber tragung eignet sich aber nicht für pneumatische Stell glieder.In addition to this possibility of distance measurement using a Sliding resistance there are numerous other methods the distance measurement, which is, for example, in force vehicle area for various reasons could put. The inductive displacement measurement z. B. is for such use cases too expensive while optical A directions in the rough in the motor vehicle Conditions do not work reliably enough. There are also known liquid level measuring devices, at which the adjustment shaft of a rotary potentiometer Rope carries around which a rope is looped, which a swimmer at one end and at the other End carries a counterweight. Such a measured value over but is not suitable for pneumatic actuation limbs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pneuma tisches Stellglied der eingangs genannten Art zu schaf fen, die bei hinreichend genauer Positionsmessung des beweglichen Organs mittels eines elektrischen Widerstands kleinbauend ist und bei der bei Bewegung des Organs in radialer Richtung keine nachteiligen Wirkungen auf die Wegmessung auftreten. The invention has for its object a pneuma table actuator of the type mentioned fen, which with a sufficiently precise position measurement of the movable organ by means of an electrical resistor is small and when moving the organ in radial direction no adverse effects on the Path measurement occur.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst.This object is achieved by the combination following features solved.

Der Widerstand ist als Drehpotentiometer mit einer Ver stellwelle ausgebildet, die senkrecht zur Bewegungsrich tung des Organs ausgerichtet ist. Die Verstellwelle ist durch eine Feder bis in eine Endstellung des Drehpotentio meters vorgespannt. Zur Verstellung des Drehpotentiometers ist ein Seilzug vorhanden, der an einem Ende mit dem Organ und an seinem anderen Ende mit der Verstellwelle verbunden ist.The resistance is a rotary potentiometer with a ver adjusting shaft formed perpendicular to the direction of motion direction of the organ. The adjustment shaft is by a spring to an end position of the rotary potentiometer meters biased. For adjusting the rotary potentiometer there is a cable pull that connects to the organ at one end and connected to the adjusting shaft at its other end is.

Die Vorteile der Erfindung sind zahlreich. An erster Stelle ist anzuführen, daß durch die Übertragung der Stellbewegung des Organs auf das Drehpotentiometer mittels eines Seilzugs radiale Bewegungen des Organs zu keiner unerwünschten Bean spruchung des Drehpotentiometers oder zu nachteiligen Aus wirkungen auf den Meßwert führen. Weiterhin erlaubt die Verwendung eines Seilzugs die Anordnung des Drehpotentio meters an einer Stelle, an der keine Platzprobleme bestehen, und zudem kann das Stellglied sehr kompakt aufgebaut werden, da zum einen kein in Hubrichtung angeordnetes Widerstands element vorhanden ist und zum anderen durch die Verwendung der Vorspannfeder ein einziger Seilzug zur Bewegung der Verstellwelle genügt. Ein weiterer Vorteil ist, daß han delsübliche Potentiometer verwendet werden können, was sich günstig auf die Herstellkosten auswirkt. Der Seil zug kann über eine mechanische Übersetzung derart mit der Verstellwelle des Potentiometers verbunden sein, daß der größte Hub des Organs gerade zur maximal möglichen Ver drehung des Potentiometers führt. Dadurch wird zur Weg messung die volle Verstellbarkeit des Potentiometers aus genutzt, so daß sich eine hohe Meßwertauflösung ergibt. Hervorzuheben ist auch die geringe Erschütterungsempfind lichkeit der Wegmeßeinrichtung. The advantages of the invention are numerous. First of all is to be stated that by the transmission of the actuating movement of the organ on the rotary potentiometer using a cable radial movements of the organ to no unwanted bean the rotary potentiometer or too disadvantageous effects on the measured value. Furthermore, the Using a cable pull the arrangement of the potentiometer meters in a place where there are no space problems, and in addition the actuator can be built very compact, on the one hand there is no resistance arranged in the stroke direction element is present and secondly through the use the biasing spring is a single cable for moving the Adjustment shaft is sufficient. Another advantage is that han usual potentiometers can be used what has a favorable effect on manufacturing costs. The rope train can have such a mechanical translation with the Adjustment shaft of the potentiometer that the largest stroke of the organ just to the maximum possible ver rotation of the potentiometer leads. This becomes the way measurement the full adjustability of the potentiometer used, so that there is a high resolution. The low vibration sensitivity should also be emphasized possibility of the distance measuring device.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß drehfest auf der Verstellwelle des Dreh potentiometers eine Aufwickelrolle für den Seilzug vorgesehen ist. Durch diese Anordnung der Aufwickel rolle ist es besonders leicht möglich, dafür zu sorgen, daß der größte Hub des beweglichen Organs zur maximal möglichen Verdrehung des Drehpotentiometers führt, in dem der Durchmesser der Aufwickelrolle entsprechend gewählt wird. Auch können für pneumatische Stellglieder mit unterschiedlichem Stellhub stets gleiche Drehpotentio meter verwendet werden, indem lediglich die Durchmesser der Aufwickelrollen variiert werden.An advantageous embodiment of the invention exists in that rotatably on the adjusting shaft of the rotation potentiometers a take-up reel for the cable is provided. This arrangement of the reel role it is particularly easy to ensure that the largest stroke of the movable organ to the maximum possible rotation of the rotary potentiometer leads in which corresponds to the diameter of the take-up roll is chosen. Can also be used for pneumatic actuators always the same potentiometer with different stroke meters can be used by just the diameter the take-up rolls can be varied.

Konstruktiv besonders einfach gestaltet sich das erfin dungsgemäße pneumatische Stellglied, wenn als Feder eine Torsionsfeder vorgesehen ist, die auf der dem Drehpotentio meter abgewandten Seite der Aufwickelrolle angeordnet und mit einem Schenkel gehäusefest eingespannt und mit ihrem anderen Schenkel an der Aufwickelrolle oder mit einem mit ihr verbundenen Bauteil befestigt ist.This is particularly simple in terms of construction pneumatic actuator according to the invention, if a spring Torsion spring is provided on the the potentiometer meter away side of the take-up reel and clamped with one leg fixed to the housing and with hers other leg on the take-up reel or with one your connected component is attached.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten zu. Eine davon ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt The invention leaves numerous execution possibilities to. One of them is shown in the drawing and will described below. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfin dungsgemäß gestaltetes, pneumatisches Stellglied, Fig. 1 shows a longitudinal section through a dung OF INVENTION designed according to, pneumatic actuator,

Fig. 2 einen Blick auf ein in das pneumatische Stellglied nach Fig. 1 angeordnetes Drehpotentiometer im vergrößerten Maß stab. Fig. 2 is a view of an arranged in the pneumatic actuator of FIG. 1 rotary potentiometer in an enlarged scale.

Das in Fig. 1 gezeigte pneumatische Stellglied hat ein einseitig offenes, topfförmiges Gehäuse 1, das durch eine als Organ dienende Membran 2 luftdicht ab geschlossen ist. Innenseitig im Gehäuse 1 steht die Membran 2 mit einem Federteller 3 in Verbindung, gegen den eine andererseits am Gehäuse 1 abgestützte Druck feder 4 anliegt und dadurch die Membran 2 in einer Grundstellung hält. Außenseitig auf der Membran 2 ist ein U-Profil 5 befestigt, über das z. B. eine nicht dargestellte Drosselklappe im Vergaser eines Kraftfahr zeugmotors verstellbar sein kann.The pneumatic actuator shown in Fig. 1 has a cup-shaped housing 1 open on one side, which is closed airtight by a membrane 2 serving as an organ. Inside the housing 1 , the membrane 2 is connected to a spring plate 3 , against which a pressure spring 4, which is supported on the housing 1 , rests and thereby holds the membrane 2 in a basic position. On the outside on the membrane 2 , a U-profile 5 is attached, via the z. B. a throttle valve, not shown, in the carburetor of a motor vehicle engine can be adjustable.

Das Gehäuse 1 ist weiterhin mit einem Unterdruckan schluß 6 versehen. Steht an diesem Unterdruckanschluß 6 Unterdruck an, dann wird der Innenraum des Gehäuses 1 evakuiert. Dadurch bewegt sich die Membran 2 mit dem Federteller 3 in das Gehäuse 1 hinein, so daß über das U-Profil 5 die Drosselklappe des Kraftfahrzeug motors in die gewünschte Stellung gebracht wird. Nimmt der Druck im Gehäuse 1 wieder zu, so wird die Membran 2 von der Druckfeder 4 wieder in Richtung auf die in Fig. 1 dargestellte Position gedrückt. The housing 1 is also provided with a Unterdruckan circuit 6 . If there is vacuum at this vacuum connection 6 , then the interior of the housing 1 is evacuated. As a result, the diaphragm 2 moves with the spring plate 3 into the housing 1 , so that the throttle valve of the motor vehicle engine is brought into the desired position via the U-profile 5 . If the pressure in the housing 1 increases again, the diaphragm 2 is pressed again by the compression spring 4 in the direction of the position shown in FIG. 1.

Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine Wegmeß einrichtung 7, durch die den Hub der Membran 2 kontinuierlich erfaßt wird. Diese Wegmeßeinrich tung 7 besteht aus einem Drehpotentiometer 8 mit einer Verstellwelle 9, auf der drehfest eine Aufwickel rolle 10 angeordnet ist. Von dieser Aufwickelrolle 10 führt ein Seilzug 11 zum Federteller 3, wo ein Niet 12 gleichzeitig das U-Profil 5, die Membran 2 und den Federteller 3 miteinander verbindet und ein Ende des Seilzuges 11 festhält.Within the housing 1 is a Wegmeß device 7 through which the stroke of the membrane 2 is continuously detected. This Wegmeßeinrich device 7 consists of a rotary potentiometer 8 with an adjusting shaft 9 , on the rotationally fixed a winding roll 10 is arranged. From this take-up reel 10 , a cable 11 leads to the spring plate 3 , where a rivet 12 simultaneously connects the U-profile 5 , the membrane 2 and the spring plate 3 and holds one end of the cable 11 .

Auf der dem Drehpotentiometer abgewandten Seite der Aufwickelrolle 10 ist eine Torsionsfeder 13 vorhan den, die mit einem Schenkel 14 ortsfest an einem mit dem Gehäuse 1 verbundenen Bauteil und mit dem anderen Schenkel 15 an der Aufwickelrolle 10 oder einem mit ihr verbundenen Bauteil befestigt ist. Die Feder 13 hat eine solche Vorspannung, daß der Seilzug 11 auf der Aufwickelrolle 10 aufgewickelt wird, wenn die Membran 2 sich in das Gehäuse 1 hineinbewegt und sich damit dem Drehpotentiometer 8 nähert.On the side facing away from the rotary potentiometer of the take-up reel 10 is a torsion spring 13 which is fixed with a leg 14 fixed to a component connected to the housing 1 and with the other leg 15 to the take-up reel 10 or a component connected to it. The spring 13 has such a pretension that the cable 11 is wound on the take-up reel 10 when the membrane 2 moves into the housing 1 and thus approaches the rotary potentiometer 8 .

Das beschriebene, pneumatische Stellglied arbeitet wie folgt. Wird das Innere des Gehäuses 1 über den Unter druckanschluß 6 mit Unterdruck beaufschlagt, so be wegt sich die Membran 2 in Richtung auf das Drehpotentio meter. Die Feder 13 kann dadurch die Verstellwelle 9 etwas verdrehen und den Seilzug 11 entsprechend auf der Aufwickelrolle 10 aufwickeln. Steigt der Druck im Inneren des Gehäuses 1 an, dann schiebt die Druckfe der 4 die Membran 2 wieder zurück. Der Seilzug 11 wickelt sich unter Verdrehung der Aufwickelrolle 10 und damit der Verstellwelle 9 von der Aufwickelrol le 10 ab. Die Drehung der Verstellwelle 9 in der einen oder anderen Drehrichtung führt zu einer Ver stellung des Drehpotentiometers und damit zur Erzeu gung eines elektrischen Signals, das ein Maß für den Hub der Membran 2 ist.The pneumatic actuator described works as follows. If the inside of the housing 1 is pressurized with the vacuum connection 6 , the membrane 2 moves in the direction of the rotary potentiometer. The spring 13 can thereby twist the adjusting shaft 9 somewhat and correspondingly wind the cable 11 on the winding roll 10 . If the pressure inside the housing 1 rises, then the Druckfe 4 pushes the membrane 2 back. The cable 11 winds with rotation of the winding roller 10 and thus the adjusting shaft 9 from the winding roller 10 . The rotation of the adjusting shaft 9 in one or the other direction of rotation leads to an adjustment of the rotary potentiometer and thus to the generation of an electrical signal which is a measure of the stroke of the membrane 2 .

Claims

1. Pneumatisches Stellglied mit einem beweglichen Organ, insbesondere einer Membran, und einem im Stellgliedinnenraum angeordneten, in Abhängigkeit von der Position des Organs veränderbaren elek trischen Widerstand als Wegmeßeinrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der Widerstand ist als Drehpotentiometer (8) mit einer Verstellwelle (9) ausgebildet, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Organs (2) ausgerichtet ist,
b) die Verstellwelle (9) ist durch eine Feder (13) bis in eine Endstellung des Drehpotentiometers (8) vorgespannt,
c) zur Verstellung des Drehpotentiometers (8) ist ein Seilzug (11) vorhanden, der an einem Ende mit dem Organ (2) und an seinem anderen Ende mit der Ver drehwelle (9) verbunden ist.

1. Pneumatic actuator with a movable member, in particular a membrane, and an arranged in the actuator interior, depending on the position of the member variable electrical resistance as a displacement measuring device, characterized by the combination of the following features:

a) the resistor is designed as a rotary potentiometer ( 8 ) with an adjusting shaft ( 9 ) which is oriented perpendicular to the direction of movement of the organ ( 2 ),
b) the adjusting shaft ( 9 ) is biased by a spring ( 13 ) into an end position of the rotary potentiometer ( 8 ),
c) for adjusting the rotary potentiometer ( 8 ) there is a cable ( 11 ) which is connected at one end to the organ ( 2 ) and at its other end to the rotary shaft ( 9 ).

2. Pneumatisches Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drehfest auf der Verstellwelle (9) eine Aufwickelrolle (10) für den Seilzug (11) vorgesehen ist.2. Pneumatic actuator according to claim 1, characterized in that a winding roller ( 10 ) for the cable ( 11 ) is provided in a rotationally fixed manner on the adjusting shaft ( 9 ).

3. Pneumatisches Stellglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feder (13) eine Torsionsfeder vorgesehen ist, die auf der dem Drehpotentiometer (18) abgewandten Seite der Auf wickelrolle (19) angeordnet und mit einem Schenkel (14) gehäusefest eingespannt und mit ihrem anderen Schenkel (15) mit der Aufwickelrolle (19) in Ver bindung steht.3. Pneumatic actuator according to claim 1 or 2, characterized in that a torsion spring is provided as a spring ( 13 ) which is arranged on the side facing away from the rotary potentiometer ( 18 ) of the winding roller ( 19 ) and clamped with a leg ( 14 ) fixed to the housing and with its other leg ( 15 ) with the take-up reel ( 19 ) in connection.