DE102022134219B3 - Actuator for controlling an adjustment path of a valve and method for measuring tolerance compensation and water mixing valve with such an actuator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Aktuator zum Steuern eines Verstellweges eines Ventils (4) in einem Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse (8), in dem ein Gleichstrommotor (14) angeordnet ist, der mittelbar oder unmittelbar auf ein Abtriebselement (18) einwirkt, das mit einem Antriebselement (24) des Ventils zusammenwirkt, wobei das Abtriebselement (18) beweglich in dem Gehäuse (8) gelagert ist, in dem ein Positionssensor (20) zur Verstellwegüberwachung des Abtriebselementes (18) vorgesehen ist, wobei mindestens eine Steuereinrichtung (16) zum Toleranzausgleich des Verstellweges in steuerungstechnischer Verbindung mit dem Gleichstrommotor (14) und dem Positionssensor (20) in Wirkverbindung steht, wobei das Gehäuse (8) ein Anschlussorgan (12) zur Spannungs- und Signal-Verbindung aufweist, wobei genau eine Steuereinrichtung (16) zum Toleranzausgleich des Verstellweges in dem Gehäuse (8) vorgesehen ist, wobei ein Stromsensor in steuerungstechnischer Verbindung mit der Steuereinrichtung (16) und dem Gleichstrommotor (14) in der Gehäuseanordnung (8) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Messen des Toleranzausgleiches zwischen dem Aktuator (2) und einem Ventil (4) sowie ein Wassermischventil (4).The invention relates to an actuator for controlling an adjustment path of a valve (4) in a motor vehicle, having a housing (8) in which a direct current motor (14) is arranged, which acts directly or indirectly on an output element (18) which is connected to a drive element (24) of the valve cooperates, the output element (18) being movably mounted in the housing (8), in which a position sensor (20) for monitoring the adjustment path of the output element (18) is provided, with at least one control device (16) for tolerance compensation of the The adjustment path is in a control-related connection with the direct current motor (14) and the position sensor (20), the housing (8) having a connecting element (12) for voltage and signal connection, with exactly one control device (16) for tolerance compensation of the Adjustment path is provided in the housing (8), a current sensor being arranged in the housing arrangement (8) in control-related connection with the control device (16) and the DC motor (14). The invention also relates to a method for measuring the tolerance compensation between the actuator (2) and a valve (4) and a water mixing valve (4).
Description
Die Erfindung betrifft einen Aktuator eingerichtet zum Steuern eines Verstellweges eines Ventils in einem Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, in dem ein Gleichstrommotor angeordnet ist, der mittelbar oder unmittelbar auf ein Abtriebselement einwirkt, das mit einem Antriebselement des Ventils zusammenwirkt, wobei das Abtriebselement beweglich in dem Gehäuse gelagert ist, in dem ein Positionssensor zur Verstellwegüberwachung des Abtriebselementes vorgesehen ist, wobei mindestens eine Steuereinrichtung zum Toleranzausgleich des Verstellweges in steuerungstechnischer Verbindung mit dem Gleichstrommotor und dem Positionssensor in Wirkverbindung steht, wobei das Gehäuse ein Anschlussorgan zur Spannungs- und Signalverbindung aufweist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Messen des Toleranzausgleiches zwischen dem Aktuator und einem Ventil sowie ein Wassermischventil.The invention relates to an actuator designed to control an adjustment path of a valve in a motor vehicle with a housing in which a direct current motor is arranged, which acts directly or indirectly on an output element which interacts with a drive element of the valve, the output element being movable in the housing is mounted, in which a position sensor for monitoring the adjustment path of the output element is provided, with at least one control device for tolerance compensation of the adjustment path being in operative connection in control technology with the DC motor and the position sensor, the housing having a connection element for voltage and signal connection. The invention also relates to a method for measuring the tolerance compensation between the actuator and a valve and a water mixing valve.
Derartige Aktuatoren sowie Verfahren zum Toleranzausgleich zwischen einem Aktuator und einem angeschlossenen Ventil sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese Aktuatoren können in vielen Bereichen des Kraftfahrzeugbereiches zur Verstellung von entsprechenden Ventilen eingesetzt werden. Beispielhaft in diesem Zusammenhang zu nennen ist ein Aktuator gemäß der
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aktuator beziehungsweise ein Verfahren und auch ein Ventil bereitzustellen, dass die oben genannten Nachteile auf besonders einfache und kostengünstige Weise vermeidet.The object of the invention is to provide an actuator or a method and also a valve that avoids the above-mentioned disadvantages in a particularly simple and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Aktuator dadurch gelöst, dass genau eine Steuereinrichtung zum Toleranzausgleich des Verstellweges in dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei ein Stromsensor in steuerungstechnischer Verbindung mit der Steuereinrichtung und dem Gleichstrommotor in der Gehäuseanordnung angeordnet ist. Hierdurch wird ein sehr einfach aufgebauter Aktuator geschaffen, der mit den verschiedensten Ventilen im Kraftfahrzeugbereich kombinierbar ist. Obwohl ein Toleranzausgleich stattfindet, muss dieser Aktuator mit seiner integrierten Steuereinrichtung nicht in einen Regelkreis des Motorsteuergerätes eingebunden werden.This object is achieved by an actuator according to the invention in that exactly one control device for tolerance compensation of the adjustment path is provided in the housing, with a current sensor being arranged in the housing arrangement in control-related connection with the control device and the DC motor. This creates a very simply constructed actuator that can be combined with a wide variety of valves in the motor vehicle sector. Although tolerance compensation takes place, this actuator with its integrated control device does not have to be integrated into a control loop of the engine control unit.
In besonders vorteilhafter Weise ist das Abtriebselement als innen- oder außenverzahntes Abtriebsrad ausgebildet, wobei der Positionssensor als Rotationssensor ausgebildet ist. Hierdurch kann der erfindungsgemäße Aktuator besonders universell eingesetzt werden.In a particularly advantageous manner, the output element is designed as an internally or externally toothed output gear, with the position sensor being designed as a rotation sensor. As a result, the actuator according to the invention can be used particularly universally.
In besonders vorteilhafter Weise ist der Gleichstrommotor als beidseitig drehender Gleichstrommotor ausgebildet, wobei der Toleranzausgleich in beide Richtungen stattfinden kann.In a particularly advantageous manner, the direct current motor is designed as a double-rotating direct current motor, whereby the tolerance compensation can take place in both directions.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen des Toleranzausgleiches zwischen dem Aktuator und einem Ventil mit einem Antriebselement, wobei in einem ersten Schritt der Gleichstrommotor gestartet wird, das Abtriebselement aus einer Ausgangsposition angetrieben wird, wobei der Verstellweg des Abtriebselementes von dem Positionssensor erfasst wird, in einem zweiten Schritt der Gleichstrommotor bei einer vorbestimmten Stromaufnahme, die durch den Stromsensor detektiert wird, gestoppt wird und in einem dritten Schritt der Toleranzausgleich der Steuereinrichtung berechnet wird und bei der Ansteuerung des Gleichstrommotors berücksichtigt wird.The object is also achieved by a method according to the invention for measuring the tolerance compensation between the actuator and a valve with a drive element, wherein in a first step the direct current motor is started, the output element is driven from a starting position, the adjustment path of the output element being detected by the position sensor is, in a second step the DC motor is stopped at a predetermined current consumption, which is detected by the current sensor, and in a third step the tolerance compensation of the control device is calculated and is taken into account when controlling the DC motor.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Gleichstrommotor als ein beidseitig drehender Gleichstrommotor, das Abtriebselement als ein innen- oder außenverzahntes Abtriebsrad und das Antriebselement als entsprechend ausgebildetes außen- oder innenverzahntes Antriebsrad ausgeführt ist, so dass vor dem dritten Schritt die ersten beiden Schritte für unterschiedliche Drehrichtungen des Gleichstrommotors durchgeführt werden.It is particularly advantageous if the direct current motor is designed as a double-rotating direct current motor, the output element as an internally or externally toothed driven wheel and the drive element as a correspondingly designed externally or internally toothed drive wheel, so that before the third step, the first two steps for different Directions of rotation of the DC motor are carried out.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein erfindungsgemäßes Wassermischventil mit einem Aktuator, dessen Abtriebselement als innen- oder außenverzahntes Abtriebsrad ausgebildet ist, wobei der Positionssensor als Rotationssensor ausgebildet ist und wobei der Gleichstrommotor als beidseitig drehender Gleichstrommotor ausgebildet ist, wobei der Toleranzausgleich in beide Richtungen stattfindet, wobei das Antriebselement als entsprechend ausgebildetes außen- oder innenverzahntes Antriebsrad ausgeführt ist, das drehfest mit einer Antriebswelle verbunden ist, die drehfest mit einem Ventilorgan verbunden ist.The object is also achieved by a water mixing valve according to the invention with an actuator, the output element of which is designed as an internally or externally toothed output gear, whereby the position sensor is designed as a rotation sensor and the direct current motor is designed as a double-rotating direct current motor, the tolerance compensation taking place in both directions, the drive element being designed as a correspondingly designed externally or internally toothed drive wheel, which is connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft which is connected in a rotationally fixed manner connected to a valve organ.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aktuators eines erfindungsgemäßen Wassermischventils, und -
2 eine schematische Darstellung eines Abtriebsrades eines Aktuators aus1 und eines Antriebsrades des Wassermischventils aus1 in verschiedenen Positionen a, b und c.
-
1 a schematic representation of an actuator according to the invention of a water mixing valve according to the invention, and -
2 a schematic representation of an output gear of an actuator1 and a drive wheel of the water mixing valve1 in different positions a, b and c.
Zumindest hinsichtlich der mechanischen Kopplung des Abtriebsrades 18 und des Antriebsrades 24 ist es unvermeidlich, dass Toleranzen auftreten, die eine positionsgenaue Verstellung des Ventilorgans 28 erschweren bzw. verhindern. Durch den erfindungsgemäßen Aktuator 6 ist ein einfacher Toleranzausgleich auch im Betrieb des Wassermischventils 4 möglich.At least with regard to the mechanical coupling of the driven
Anhand von
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 22
- Aktuatorsactuator
- 44
- Wassermischventilswater mixing valve
- 66
- GehäuseanordnungHousing arrangement
- 88th
- GehäuseHousing
- 1010
- MischventilgehäuseMixing valve housing
- 1212
- Anschlussorganconnecting organ
- 1414
- GleichstrommotorDC motor
- 1616
- SteuereinrichtungControl device
- 1818
- Abtriebsraddriven gear
- 2020
- PositionssensorPosition sensor
- 2222
- StromsensorCurrent sensor
- 2424
- Antriebsraddrive wheel
- 2626
- Antriebswelledrive shaft
- 2828
- Ventilorganesvalve organ
- 3030
- LeitungLine
- 3232
- LeitungLine
- 3434
- LeitungLine
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