DE3313715C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Weggeber nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a displacement sensor of the type of the main claim.
Es ist aus der DE-AS 12 65 489 bekannt, die Stellung einer linear verstellbaren Regelstange einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit Hilfe eines Potentiometers zu erfassen. Dabei wird von einer linear verlaufenden Widerstandsstrecke mit Hilfe eines Schleifers, der linear zusammen mit der Regelstange bewegt wird, eine Meßspannung abgegriffen. Der solchermaßen offenbarte Weggeber für den Regelstangenweg ist dabei jedoch außerhalb der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet und benötigt wegen seiner Konstruktion eine räumlich aufwendige Bauweise.It is known from DE-AS 12 65 489, the position of a linearly adjustable control rod of a fuel injection pump with the help of a potentiometer. Here is made up of a linear resistance section Use a grinder that is linear along with the control rod a measuring voltage is tapped. The thus disclosed path sensors for the control rod path is however outside the fuel injection pump arranged and needed because of its construction a spatially complex construction.
Der erfindungsgemäße Weggeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er die kleine, von Drehpotentiometern bekannte Bauform aufweist und daß als beweglicher Teil lediglich ein Drehpunkt vorgesehen ist, so daß Lager- und Dichtprobleme auf ein Minimum beschränkt sind. Ohne daß Korrekturen des Ausgangssignals eines Drehpotentiometers, das eine lineare Verstellbewegung erfassen soll, nötig sind, werden alle übrigen Vorteile, die ein Drehpotentiometer bietet, mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erreicht. Dazu gehört insbesondere die genaue Führung des Schleiferabgriffs. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist die Widerstandsbahn des Weggebers vor Verunreinigungen, die den Widerstandsmeßwert beeinflussen, geschützt.The encoder according to the invention with the characteristic In contrast, features of the main claim have the advantage that he knew the little one, known from rotary potentiometers Has design and that only as a moving part a fulcrum is provided so that bearing and sealing problems are kept to a minimum. Without corrections the output signal of a rotary potentiometer, the a linear adjustment movement is required, are all the other advantages that a rotary potentiometer offers achieved with the embodiment of the invention. This includes in particular the precise guidance of the grinder tap. Through the configuration according to the invention is the resistance track of the encoder against contamination, the resistance measurement influence, protected.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Lösung möglich, die mit ihren Vorteilen sich aus der Beschreibung und der Zeichnung ergeben.By those listed in the subclaims Measures are advantageous developments of the main claim specified solution possible with its advantages itself from the description and the Drawing result.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail in the following description explained. It shows
Fig. 1 eine prinzipmäßige Darstellung des Weggebers, Fig. 1 is a basic representation of the travel sensor,
Fig. 2 ein Schaltbild des Weggebers, Fig. 2 is a circuit diagram of the travel sensor,
Fig. 3 Teilschnitte durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Weggebers, Fig. 3 are partial sections through an embodiment of the displacement sensor according to the invention,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine zur in Fig. 3 gezeigten Ansicht senkrechten Ebene des Ausführungsbeispiels und FIG. 4 shows a section through a plane of the exemplary embodiment and perpendicular to the view shown in FIG. 3
Fig. 5 einen Teilschnitt durch die Trägerplatte für die Widerstandsbahn und die Kontaktbahn. Fig. 5 shows a partial section through the carrier plate for the resistance track and the contact track.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Stellorgans 1 gezeigt, das z. B. ein Zwischenstück einer Regelstange einer Kraftstoffeinspritzpumpe sein kann. Dieses Stellorgan führt eine lineare Bewegung mit Beträgen x aus. Die momentane Stellung dieses Stellorgans wird mit Hilfe eines Weggebers 2 erfaßt. Dieser weist einen Betätigungshebel 4 auf mit der Länge L, der an seinem äußersten Ende in eine Kupplung 5 des Stellorgans eingreift und um einen Drehpunkt 6, der z. B. auf einer Welle 7 (Fig. 3) liegt, schwenkbar ist. Die Kupplung 5 erlaubt eine genaue Führung des Endes des Betätigungshebels in Bewegungsrichtung des Stellorgans und eine Verschiebung des Endes des Betätigungshebels senkrecht zur Bewegung des Stellorgans. Die Kupplung kann z. B. als Gabel, als Nut oder Langloch ausgeführt sein und das Ende des Betätigungshebels eine Kugel 8, einen Zapfen oder ein Gelenk aufweisen.In Fig. 1, a part of an actuator 1 is shown, the z. B. can be an intermediate piece of a control rod of a fuel injection pump. This actuator performs a linear movement with amounts x. The current position of this actuator is detected with the aid of a position sensor 2 . This has an operating lever 4 with the length L, which engages at its extreme end in a coupling 5 of the actuator and about a pivot point 6 , the z. B. on a shaft 7 ( Fig. 3) is pivotable. The coupling 5 allows a precise guidance of the end of the actuating lever in the direction of movement of the actuator and a displacement of the end of the actuating lever perpendicular to the movement of the actuator. The clutch can e.g. B. be designed as a fork, a groove or slot and the end of the actuating lever has a ball 8 , a pin or a joint.
Starr mit dem Betätigungshebel 4 ist ein Hebel 10 verbunden, der um denselben Drehpunkt bzw. die Welle 7 schwenkbar ist und der an seinem Ende einen Schleifer 11 aufweist. Der Hebel 10 besteht aus Isolationsmaterial, oder es ist der Schleifer 11 gegenüber dem Hebel 10 isoliert auf diesem angebracht. Der Schleifer 11 ist im ständigen Kontakt mit einer Widerstandsbahn 12, die Teil einer Widerstandsstrecke des Weggebers ist. Die Widerstandsbahn ist dabei so breit, daß bei der möglichen Schwenkbewegung des Hebels 10 der Schleifer ständig in Kontakt mit der Widerstandsbahn bleibt. Die Widerstandsbahn hat eine lineare Erstreckung und weist an einem Ende eine feste Kontaktierung 14, und am anderen Ende eine verschiebbare Kontaktierung 15 auf. Die Widerstandsbahn stellt sich als Widerstandsstrecke dar, bestehend aus einem Basiswiderstand R₀, der sich unmittelbar an die feste Kontaktierung anschließt, einem sich daran anschließenden Widerstandsbahnbereich Rv, in dem der Schleifer 11 wirksam ist und einem sich dann anschließenden Bahnwiderstandsbereich Ra als Abgleichwiderstand zur multiplikativen Beeinflussung des am Schleifer 11 abgenommenen Wegsignals. Die Kontaktierungen 14 und 15 sind an eine Spannungsquelle U₀ angeschlossen, wobei vorteilhaft als Masse der verschiebbare Kontakt gewählt wird, der über eine Stellschraube 16 verschiebbar ist. Zwischen Masse und Schleifer 11 ist dann eine Spannung U(y) abnehmbar, die einen Wert für die Stellung des Schleifers 11 auf der Widerstandsbahn Rv bzw. für die Stellung des Verstellorgans 1 darstellt.Rigidly connected to the actuating lever 4 is a lever 10 which can be pivoted about the same pivot point or the shaft 7 and which has a grinder 11 at its end. The lever 10 is made of insulation material, or the grinder 11 is mounted on the lever 10 in an insulated manner. The grinder 11 is in constant contact with a resistance track 12 , which is part of a resistance path of the displacement sensor. The resistance path is so wide that with the possible pivoting movement of the lever 10 the grinder remains in contact with the resistance path. The resistance track has a linear extension and has a fixed contact 14 at one end and a sliding contact 15 at the other end. The resistance path is a resistance path, consisting of a base resistance R₀, which is directly connected to the fixed contact, an adjoining resistance path area R v , in which the grinder 11 is effective, and a subsequent path resistance area R a as a trimming resistor for multiplicative Influencing the path signal picked up on the grinder 11 . The contacts 14 and 15 are connected to a voltage source U₀, the sliding contact, which can be moved via an adjusting screw 16 , advantageously being selected as the mass. A voltage U (y), which represents a value for the position of the grinder 11 on the resistance path R v or for the position of the adjusting element 1 , can then be removed between the ground and the grinder 11 .
In Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild der in Fig. 1 dargestellten Anordnung angegeben, wobei anstelle eines Widerstands R₀ in Form eines Teils der Widerstandsbahn ein üblicher Widerstand vorgeschaltet ist und anstelle des Widerstandsbahnteils Ra ein üblicher Stellwiderstand verwendet wird. Bei einer solchen Lösung läßt sich die Bauform insbesondere in Längserstreckung der Widerstandsbahn 12 reduzieren.In Fig. 2, an equivalent circuit diagram of the arrangement shown in Fig. 1 is given, a conventional resistor being connected upstream of a resistor R₀ in the form of part of the resistance track and a conventional variable resistor being used instead of the resistor track part R a . With such a solution, the design can be reduced in particular in the longitudinal direction of the resistance track 12 .
Mit der beschriebenen Einrichtung wird die Stellgröße x des Stellorgans zunächst in einen Drehwinkel α verwandelt und dieser Drehwinkel durch Abtasten eines Spannungswertes auf einer linearen Widerstandsbahn wieder linearisiert. Bei sonst üblichen als Weggeber verwendeten Drehpotentiometern ist die Widerstandsbahn entsprechend der Schwenkbewegung des Hebels 10 kreisförmig ausgebildet, derart, daß jedem Drehwinkel α ein entsprechender Widerstandsteilwert der Widerstandsbahn zugeordnet ist. Das Ausgangssignal eines solchen Potentiometers muß dann jedoch, wenn es für die Erfassung einer Linearbewegung x verwendet wird, wieder mit aufwendigen Mitteln linearisiert werden. Solche Maßnahmen sind vorteilhafterweise mit dem erfindungsgemäßen Weggeber nicht notwendig.With the device described, the manipulated variable x of the actuator is first converted into an angle of rotation α and this angle of rotation is linearized again by scanning a voltage value on a linear resistance path. In rotary potentiometers normally used as displacement sensors, the resistance path is circular in accordance with the pivoting movement of the lever 10 in such a way that a corresponding partial resistance value of the resistance path is assigned to each rotation angle α. However, the output signal of such a potentiometer, if it is used for the detection of a linear movement x, must be linearized again with complex means. Such measures are advantageously not necessary with the displacement sensor according to the invention.
In üblicher Weise kann zur Abtastung des Spannungswerts auf der Widerstandsbahn 12 dieser parallel eine Kontaktbahn 17 zugeordnet und der Schleifer 11 mit einem zweiten ebenfalls auf dem Hebel 10 angeordneten Schleifer 19 verbunden werden, der im ständigen Kontakt mit der Kontaktbahn 17 ist. In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des Weggebers im Teilschnitt dargestellt. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 21, in dessen Inneren eine Trägerplatte 22 aus Isoliermaterial angeordnet ist. Auf die Trägerplatte ist eine Widerstandsstrecke in Form der in Fig. 1 gezeigten Widerstandsbahn 12 aufgebracht. Am einen Ende weist diese die Kontaktierung 14 auf, deren Spannungsversorgung gemäß Fig. 5 über einen Leiter 23 erfolgt, der in die Trägerplatte eingegossen ist und dessen anderes Ende dicht durch einen Deckel 24 des Gehäuses 21 an der Stelle 25 nach außen geführt ist. Eine entsprechende Kontaktierung 26 weist das eine Ende der ebenfalls auf die Trägerplatte 22 aufgebrachten Kontaktbahn 17 auf mit einem entsprechenden Anschluß an der Stelle 25 des Deckels 24.In a conventional manner, a contact track 17 can be assigned in parallel to the voltage value on the resistance track 12 and the wiper 11 can be connected to a second wiper 19 , which is also arranged on the lever 10 and is in constant contact with the contact track 17 . In FIG. 4, an embodiment of the displacement sensor is shown in partial section. This essentially consists of a housing 21 , in the interior of which a carrier plate 22 made of insulating material is arranged. A resistance path in the form of the resistance path 12 shown in FIG. 1 is applied to the carrier plate. At one end, this has the contact 14 , the voltage supply according to FIG. 5 takes place via a conductor 23 which is cast into the carrier plate and the other end of which is tightly guided to the outside through a cover 24 of the housing 21 at point 25 . A corresponding contact 26 has one end of the contact track 17, which is likewise applied to the carrier plate 22 , with a corresponding connection at the point 25 of the cover 24 .
Die verschiebbare Kontaktierung 15 kann bei dieser Ausführung entweder mit Masse verbunden sein oder isoliert auf einem Schiebeglied 28 befestigt sein und durch einen Leiter mit einem Anschluß an der Stelle 25 verbunden sein. Die Widerstandsbahn wird vorteilhaft aus elektrisch leitendem Kunststoff gefertigt, wodurch die Reibwiderstände und die Abnutzung erheblich reduziert werden. In this embodiment, the displaceable contact 15 can either be connected to ground or can be fastened in isolation on a sliding member 28 and connected to a connection at point 25 by a conductor. The resistance track is advantageously made of electrically conductive plastic, which considerably reduces the frictional resistance and wear.
Der Hebel 10 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 bzw. Fig. 3 aus isolierendem Kunststoff gefertigt und auf das Ende der Welle 7 aufgespritzt. Diese ist in Kunststoffbuchsen 29, die in den Deckel 24 des Gehäuses eingesetzt sind, gelagert und führt aus dem Gehäuse heraus, wo es am anderen Ende mit dem Betätigungshebel 4 fest verbunden ist. Dieser greift mit einem Kugelkopf 30 an seinem Ende in eine Nut 31 des Stellorgans 1 ein.The lever 10 is made in the embodiment of Fig. 4 and Fig. 3 of insulating plastic material and molded onto the end of the shaft 7. This is mounted in plastic bushings 29 , which are inserted into the cover 24 of the housing, and leads out of the housing, where it is firmly connected to the actuating lever 4 at the other end. This engages with a ball head 30 at its end in a groove 31 of the actuator 1 .
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Weggebers 2 besteht in seiner Art der Befestigung und Zuordnung zum Stellorgan und in der Möglichkeit der Angleichung, ohne den Deckel des Gehäuses öffnen zu müssen. Dazu ist an dem Gehäuse ein zylindrischer Zapfen 32 angeformt, der in einer entsprechenden passenden Bohrung 33 einer Wand 34 einsteckbar und dort verschiebbar ist. Die Wand 34 kann dabei die Wand einer Kraftstoffeinspritzpumpe sein, in deren Inneren sich Kraftstoff oder Öl befinden. Wenn auch das Innere der Pumpe nicht ganz mit Kraftstoff oder Öl ausgefüllt ist, so kann dort beim Betrieb einer Kraftstoffeinspritzpumpe doch ein entsprechender Flüssigkeitsnebel auftreten, der geeignet wäre, die Funktionsweise eines Weggebers der Art eines Potentiometers zu stören. Das Gehäuse 21 des Weggebers ist jedoch durch den Deckel 24 dicht verschlossen und auch die Durchführung der Welle 7 durch den Deckel ist z. B. durch einen Rundschnurring 35 dicht gestaltet.A particularly advantageous embodiment of the displacement sensor 2 consists in its type of attachment and assignment to the actuator and in the possibility of adjustment without having to open the cover of the housing. For this purpose, a cylindrical pin 32 is integrally formed on the housing, which can be inserted into a corresponding suitable bore 33 in a wall 34 and can be displaced there. The wall 34 can be the wall of a fuel injection pump, inside which there is fuel or oil. Even if the inside of the pump is not completely filled with fuel or oil, a corresponding liquid mist can occur there when operating a fuel injection pump, which would be suitable for disrupting the functioning of a displacement sensor of the type of a potentiometer. The housing 21 of the displacement sensor is, however, tightly closed by the cover 24 and the passage of the shaft 7 through the cover is, for. B. tightly designed by a round cord ring 35 .
Bei der Bohrung 33 handelt es sich um eine Durchgangsbohrung durch die Wand 34, so daß auch hier vorteilhaft das eingesteckte Ende des Zapfens 32 mit einem Rundschnurring 36 versehen ist, der für eine entsprechende Abdichtung sorgt. The bore 33 is a through bore through the wall 34 , so that here, too, the inserted end of the pin 32 is advantageously provided with a round cord ring 36 , which ensures a corresponding seal.
Der zylindrische Zapfen 32 besitzt eine Längsbohrung 38, die ein Innengewinde aufweist und ins Innere des Gehäuses 21 mündet. Das äußerste Ende des zylindrischen Zapfens besitzt einen Schlitz 39, der es erlaubt, daß der Zapfen nach außen gespreizt werden kann.The cylindrical pin 32 has a longitudinal bore 38 which has an internal thread and opens into the interior of the housing 21 . The extreme end of the cylindrical pin has a slot 39 which allows the pin to be spread outward.
In das Gewinde der Längsbohrung 38 ist eine Schraube 41 eingeschraubt, die mit ihrem Ende ins Innere des Gehäuses 21 ragt und dort das Schiebeglied 28 trägt. Durch Verdrehen der Schraube 41 mit Hilfe eines in die Längsbohrung 38 eingebrachten Werkzeuges läßt sich nunmehr die Kontaktierung 15 auf der Widerstandsbahn 12 verschieben, ohne daß das Gehäuse des Weggebers 2 oder das Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe geöffnet werden muß. Statt dem Schiebeglied 28 kann natürlich auch ein Stellwiderstand anderer Ausgestaltung verstellt werden. Neben diesem multiplikativen Abgleich mit Hilfe der Kontaktierung 15 kann durch die beschriebene Ausgestaltung auch ein additiver Abgleich vorgenommen werden, wobei die Zuordnung der Welle 7 in Verschieberichtung x des Stellorgans verändert werden kann. Dabei wird der zylindrische Zapfen 32 in der Bohrung 33 verschoben und in seiner gewünschten Stellung dadurch fixiert, daß in die Bohrung 38 eine Schraube 42 eingeschraubt wird, die einen konischen Kopf 43 aufweist und mit diesem beim Einschrauben der Schraube 42 das geschlitzte Ende des zylindrischen Zapfens spreizt. Zum Schutz vor Verschmutzung kann das außen liegende Ende der Durchgangsbohrung 33 mit einer Verschlußkappe 44 verschlossen werden.A screw 41 is screwed into the thread of the longitudinal bore 38 , its end protruding into the interior of the housing 21 and carrying the sliding member 28 there . By turning the screw 41 with the aid of a tool introduced into the longitudinal bore 38, the contact 15 can now be moved on the resistance track 12 without the housing of the displacement sensor 2 or the housing of the fuel injection pump having to be opened. Instead of the sliding member 28 , a variable resistance of a different design can of course also be adjusted. In addition to this multiplicative adjustment using the contacting 15 , the described configuration can also be used for an additive adjustment, the assignment of the shaft 7 in the displacement direction x of the actuator being able to be changed. Here, the cylindrical pin 32 is displaced in the bore 33 and fixed in its desired position by screwing a screw 42 into the bore 38 , which has a conical head 43 and with this, when screwing the screw 42, the slotted end of the cylindrical pin spreads. To protect against contamination, the outer end of the through hole 33 can be closed with a sealing cap 44 .
Um bei einer Verschiebung des Gehäuses 21 ein Verdrehen desselben um die Achse des zylindrischen Zapfens 32 zu verhindern, ist das Gehäuse zusätzlich z. B. durch einen Stift 46 geführt. In order to prevent rotation of the housing 21 about a displacement of the housing about the axis of the cylindrical pin 32 , the housing is additionally z. B. guided by a pin 46 .
Mit der beschriebenen Einrichtung läßt sich vorteilhaft in kleiner Bauform ein Weggeber verwirklichen, der für den Einbau in Räume geeignet ist, die stark Öl- oder Flüssigkeitsnebeln ausgesetzt sind. In vorteilhafter Weise kann ein Abgleich des Weggebers jedoch von außerhalb dieses Raumes vorgenommen werden. Damit wird ein Wartungsaufwand und auch die Störanfälligkeit des Weggebers reduziert, der die Bauvorteile eines Drehpotentiometers mit Vorteilen eines eine lineare Stellgröße messenden Weggebers vereint.With the device described can be advantageous in a small design realize a path encoder that for the Installation in rooms that are heavily oil or liquid mist are exposed. Can advantageously a comparison of the encoder from outside Room. This becomes a maintenance effort and also reduces the susceptibility of the encoder to interference, the building advantages of a rotary potentiometer with advantages of a linear encoder that measures a linear manipulated variable.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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