DE2410234A1

DE2410234A1 - ACTUATION DEVICE

Info

Publication number: DE2410234A1
Application number: DE19742410234
Authority: DE
Inventors: Hiromi Nakamura; Yasumasa Takagi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1974-03-04
Publication date: 1974-09-12
Also published as: GB1454003A; JPS49128995U

Description

BetätigungsvorrichtungActuator

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung sowie auf die Verwendung einer solchen in einem Kraftfahrzeug. The invention relates to an actuating device and to the use of such in a motor vehicle.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Membran-Betätigungsvorrichtung zum Erzeugen einer hin und her gehenden Bewegung eines Betätigungsgliedes. Bekannte Membran-Betätigungseinrichtungen und dergl. enthalten eine schmiegsam nachgiebige Trennwand in Form einer Membrane oder eines Balgs, an deren bzw. dessen einer Seite eine Luft unterIn particular, the invention relates to a diaphragm actuator for generating a reciprocating movement of an actuator. Known membrane actuators and the like. Contain a pliable, resilient partition in the form of a membrane or a Bellows, on one side of which an air under

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atmosphärischem Druck enthaltende Gleichdruckkammer und an deren bzw. dessen anderer Seite eine wahlweise mit einer Unterdruckquelle und der freien Umgebung verbindbare Wechseldruckkammer gebildet ist, sowie ein an der Trennwand befestigtes und mit einer zu betätigenden Einrichtung außerhalb der Vorrichtung verbundenes Betätigungsglied. Durch abwechselndes Erzeugen eines Unterdrucks in der Wechseldruckkammer und Einlassen von Luft unter atmosphärischem Druck in dieselbe läßt sich eine hin und her gehende Bewegung des Betätigungsglieds erzeugen. Die wechselweise Strömungsverbindung der Wechseldruckkammer mit der Unterdruckquelle und der freien Umgebung wird gewöhnlich über einen Schalter und ein mittels desselben betätigbares Magnetventil od. dergl. gesteuert. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß das Betätigungsglied aufgrund des intermittierenden Ein- und Ausschaltens des Magnetventils am Ende jeder Hin- oder Herbewegung kurzzeitig in der Endstellung zum Stillstand kommt, so daß also keine zügige Umkehrung zwischen den Bewegungen in beiden Eichtungen erzielbar ist.atmospheric pressure containing equal pressure chamber and on its or its other side an optionally connectable with a vacuum source and the free environment Alternating pressure chamber is formed, as well as one attached to the partition wall and with a device to be actuated actuator connected outside the device. By alternately generating a negative pressure in the Alternating pressure chamber and the admission of air under atmospheric pressure into the same can be a back and forth produce forth going movement of the actuator. The alternating flow connection of the alternating pressure chamber with the vacuum source and the free environment is usually controlled via a switch and a solenoid valve or the like that can be actuated by the same. However, this has the disadvantage that the actuating member is switched on and off intermittently of the solenoid valve at the end of each back or forth movement briefly in the end position to a standstill comes, so that no rapid reversal between the movements in both directions can be achieved.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung besteht darin, den genannten Nachteil bei einer Vorrichtung der eingangs angeführten Art zu beseitigen.An important aim of the invention is to remedy the aforementioned disadvantage in a device of the initially mentioned to eliminate the specified species.

Gemäß der Erfindung ist eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch eine unter Einwirkung von Druckunterschieden bewegbare, flexible Trennwand, durch eine an einer Seite der flexiblen Trejinwand angebrachte Betätigungsstange, durch eine von einem Gehäuse umschlossene Wechseldruckkammer an der anderen Seite der Trennwand, durch einen ersten, mit einer Unterdruckquelle verbindbaren und in der Wechseldruckkammer mündenden Durchlaß, durch einen zweiten, mit der freien Umgebung verbindbaren und dem ersten gegenüber in der Wechseldruckkammer mündenden Durchlaß, durch ein mit der · flexiblen Trennwand verbundenes, gemeinsam mit dieserAccording to the invention, an actuating device of the type mentioned is characterized by a below Movable, flexible partition wall under the effect of pressure differences, through one on one side of the flexible Trejin wall attached operating rod, through an alternating pressure chamber enclosed by a housing on the other Side of the partition, through a first, connectable to a vacuum source and in the alternating pressure chamber opening passage, through a second, connectable with the free environment and the first opposite in the The passage opening into the alternating pressure chamber, through a partition connected to the flexible partition, together with the latter

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bewegliches Steuerglied, durch ein zwischen den Durchlässen zunächst deren Mündungen angeordnetes Absperrglied und durch in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung des Steuerglieds elastisch verformbare Ausbildungen zum Bewegen des Absperrglieds in der Bewegungsrichtung des Betätigungsglieds jeweils entgegengesetzter Richtung zum wechselweisen Absperren der Durchlässe.movable control member, through a shut-off member arranged between the passages initially their mouths and through Depending on the reciprocating movement of the control member, elastically deformable formations for moving the Blocking member in the direction of movement of the actuating member in the opposite direction for alternating blocking the culverts.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:The following are embodiments of the invention described with reference to the drawing. It shows:

Pig. 1 eine Längsschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung in einer ersten Betriebsstellung,Pig. 1 is a longitudinal sectional view of a preferred embodiment of the actuating device according to the invention in a first operating position,

Pig. 2 eine Pig. 1 entsprechende Schnittansicht der Vorrichtung in einer zweiten Betriebsstellung,Pig. 2 a pig. 1 corresponding sectional view of the device in a second operating position,

Fig. 3 eine Ansicht der Vorrichtung im Schnitt entlang der Linie III-III in Pig. 1 und3 is a sectional view of the device the line III-III in Pig. 1 and

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen von Luft-Umlenkeinrichtungen in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage .Fig. 4 is a schematic representation of the use of the Device according to the invention for actuating air deflection devices in a motor vehicle air conditioning system.

Im folgenden ist die Erfindung zwar anhand einer unterdruckgespeisten Membran-Betätigungsvorrichtung erläutert, sie ist jedoch nicht auf eine solche Ausführung beschränkt sondern in entsprechender Veise für Betätigungsvorrichtungen ähnlicher Art, wie etwa überdruckgespeiste Balgen-Betätigungsvorrichtungen anwendbar.In the following the invention is based on a vacuum-fed Membrane actuator explained, but it is not limited to such a design but in a corresponding Veise for actuators of a similar type, such as pressure-fed bellows actuators applicable.

Die in Fig. 1 bis 3 im einzelnen dargestellte Betätigungsvorrichtung 10 hat ein Gehäuse 12 mit einer darin gebildeten Bohrung. Diese ist mittels einer Membrane 14 bekannter Art in eine dauernd Luft unter atmosphärischem DruckThe actuating device shown in detail in FIGS 10 has a housing 12 with a bore formed therein. This is better known by means of a membrane 14 Kind in a constant air under atmospheric pressure

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enthaltende Gleichdruckkammer 16 und eine Wechseldruekkammer 18 unterteilt. Die Membrane 14- ist in "bekannter Weise durch eine Feder 26 in Richtung auf die Gleichdruckkammer 16 belastet. Eine mittels einer Haltescheibe 21 an der Membrane 14 befestigte Betätigungsstange 20 ragt durch eine Führungsbuchse 24 hindurch auswärts aus dem Gehäuse 12 hervor.containing constant pressure chamber 16 and an alternating pressure chamber 18 divided. The membrane 14- is in a "known manner" a spring 26 in the direction of the constant pressure chamber 16 burdened. An actuating rod 20 fastened to the membrane 14 by means of a retaining disk 21 protrudes through a guide bushing 24 therethrough outwardly of the housing 12 emerges.

Eine an der anderen, inneren Seite der Membrane 14 mittels einer Haltescheibe 22 befestigte Steuerstange 30 erstreckt sich durch die Wechseldruckkammer 18 hindurch bis an die geschlossene Endwandung 12b des Gehäuses 12. Eine einstückig mit der zylindrischen Wandung 12a des Gehäuses gebildete Führungswand 32 trägt eine Führung 33» in welcher die Steuerstange 30 längsversehieblich und nicht drehbar geführt ist. Die Endwandung 12b des Gehäuses 12 trägt ebenfalls eine Führung 13 für die Aufnahme des freien Endes der Steuerstange 30. Eine die Führungswand 32 durchsetzende Bohrung 34 stellt eine dauernde Strömungsverbindung zwischen beiden Seiten der Wand her. A control rod 30 fastened to the other, inner side of the membrane 14 by means of a retaining disk 22 extends through the alternating pressure chamber 18 to the closed end wall 12b of the housing 12. One in one piece with the cylindrical wall 12a of the housing formed guide wall 32 carries a guide 33 »in which the control rod 30 is guided in a longitudinally displaceable and non-rotatable manner. The end wall 12b of the housing 12 also carries a guide 13 for receiving the free end of the control rod 30. A guide wall 32 penetrating bore 34 establishes a permanent flow connection between both sides of the wall.

Die Wechseldruckkammer 18 ist über entsprechende Durchlässe mit einer (nicht gezeigten) Unterdruckquelle und der freien Umgebung verbindbar. Zu diesem Zweck ist in der senkrechten Führungswand 32 ein rechtwinklig abgewinkelter Unterdruckdurchlaß 40 und in der Endwandung 12b des Gehäuses 12 ein diese geradlinig durchsetzender Durchlaß 42 für Luft unter atmosphärischem Druck gebildet. Die Durchlässe 40 und 42 haben einander innerhalb der Wechseldruckkammer 18 gegenüberstehende Mündungen 40a bzw. 42a. Auf die zur freien Umgebung führende Mündung des Durchlasses ist vorzugsweise ein Luftfilter 43 bekannter Art aufgesetzt.The alternating pressure chamber 18 is via corresponding passages with a (not shown) vacuum source and connectable to the free environment. For this purpose, a right-angled guide wall 32 is provided in the vertical guide wall 32 Vacuum passage 40 and, in the end wall 12b of the housing 12, a passage 42 passing through it in a straight line formed for air under atmospheric pressure. The passages 40 and 42 have one another within the alternating pressure chamber 18 opposing mouths 40a and 42a. At the mouth of the passage leading to the open environment an air filter 43 of a known type is preferably attached.

Die Steuerstange 30 hat etwa in der lutte ein Teilstück 30a mit verringertem Durchmesser, welches durch zwei einander gegenüberstehende Stufen 30b begrenzt ist. Eine in dem Raum zwischen der Führungswand 32 und der Endwandung 12b des Gehäuses 12 angeordnete Blattfeder 50 ist mitThe control rod 30 has a section approximately in the lutte 30a with a reduced diameter, which is limited by two opposing steps 30b. One in the space between the guide wall 32 and the end wall 12b of the housing 12 arranged leaf spring 50 is with

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einem Ende am unteren Teil der Führungswand 32 "befestigt, so daß das andere Ende zwischen den einander gegenüberliegenden Mündungen 40a und 42a liegt. Am freien Ende trägt die Blattfeder 50 ein "beiderseits hervorstehendes Absperrglied 52. Wie man in Pig. 3 erkennt ist im mittleren Teil der Blattfeder eine schmale Federzunge 51 ausgeschnitten. Diese ist von einer Öffnung 51a durchsetzt, in welcher das eingeschnürte Teilstück 30a der Steuerstange 30 Aufnahme findet. Bei der hin und her gehenden Axialbewegung der Steuerstange 30 kommen die Stufen 30b wechselweise in Anlage an der Zunge 51 ·> so daß diese der Bewegung elastisch folgt. Me Länge des eingeschnürten Teilstücks 30a der Steuerstange 30 ist so bemessen, daß die ringförmigen Stufen 30b jeweils in Anlage an der Federzunge 51 kommen, kurz bevor die Steuerstange 30 ihre vordere oder hintere Endstellung erreicht. Zwischen dem oberen Ende der Federzunge 51 und dem freien Ende der Blattfeder 50 ist eine Schrauben-Druckfeder 5^ eingesetzt. Die Schraubenfeder 5^ bewirkte bei der Folgebewegung der Federzunge 51 in einer Eichtung eine Bewegung der Blattfeder 50 in die jeweils andere Eichtung.one end is attached to the lower part of the guide wall 32 "so that the other end lies between the mutually opposite orifices 40a and 42a. At the free end the leaf spring 50 carries a shut-off member 52" protruding on both sides. As described in Pig. 3 recognizes a narrow spring tongue 51 is cut out in the middle part of the leaf spring. This is penetrated by an opening 51a in which the constricted portion 30a of the control rod 30 is received. During the reciprocating axial movement of the control rod 30, the steps 30b alternately come into contact with the tongue 51 so that it follows the movement elastically. The length of the constricted section 30a of the control rod 30 is dimensioned such that the annular steps 30b come into contact with the spring tongue 51 shortly before the control rod 30 reaches its front or rear end position. A helical compression spring 5 ^ is inserted between the upper end of the spring tongue 51 and the free end of the leaf spring 50. During the subsequent movement of the spring tongue 51 in one direction, the helical spring 5 ^ caused a movement of the leaf spring 50 in the other direction.

,Im Betrieb der vorstehend beschriebenen Betätigungsvorrichtung strömt zunächst Luft unter atmosphärischem Druck über den Durchlaß 42 in die V/e chs eldruckkammer 18 ein, bis deren Innendruck sich dem der Gleichdruckkammer 16 annähert, wobei die Feder 26 die Membrane 14 zur Gleichdruckkammer 16 hin bewegt, um damit die Betätigungsstange 20 hervorzustrecken. Kurz bevor die Membrane 14 und damit die Steuerstange 30 die vordere Endstellung erreicht, kommt die in der Zeichnung rechte Stufe 30b in Anlage an der Federzunge 51 und nimmt diese in eine gegenüber der Blattfeder 50 vorwärts versetzte Stellung mit. Unter der Belastung durch die Schrauben-Druckfeder 5^ schnellt nun die Blattfeder 50 in die entgegengesetzte Eichtung, so daß das Absperrglied-52 ir. Anlage an einem um die Mündung 42 herum gebildeten Sitz kommt. Diese Stellung ist in Fig. 1, In operation of the actuator described above First, air flows under atmospheric pressure via the passage 42 into the V / e chs eldruckkammer 18 until its internal pressure approaches that of the constant pressure chamber 16, the spring 26, the diaphragm 14 for Equal pressure chamber 16 moved towards in order to protrude the actuating rod 20. Just before the membrane 14 and so that the control rod 30 reaches the front end position, comes the right in the drawing step 30b in contact with the spring tongue 51 and takes it in a opposite to the Leaf spring 50 forward staggered position with. Under the The load from the helical compression spring 5 ^ now rises the leaf spring 50 in the opposite direction so that the shut-off member-52 ir. attachment to one around the mouth 42 around made seat comes. This position is shown in FIG. 1

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gezeigt.shown.

Sobald das Absperrglied 52 von der Mündung 40a abhebt, beginnt die in der Wechseldruckkammer vorhandene Luft über den Durchlaß 40 auszuströmen, so daß sich die Membrane 14 in die Wechseldruckkammer hinein bewegt und damit die Betätigungsstange 20 einzieht. Gegen Ende dieser Bewegung schnellt das Absperrglied 52 dann wieder in die in Fig. 2 der Zeichnung dargestellte Lage, in der es den Durchlaß 40 sperrt. Auf diese Weise erfolgt das Hervorstrecken und Einziehen der Betätigungsstange 20 in selbsttätig gesteuerten Zeitabständen.As soon as the shut-off member 52 lifts off the mouth 40a, the air present in the alternating pressure chamber begins to flow out through the passage 40, so that the Membrane 14 is moved into the alternating pressure chamber and thus the actuating rod 20 is drawn in. Towards the end this movement then snaps the shut-off member 52 again in the position shown in Fig. 2 of the drawing, in which it blocks the passage 40. This is how it does it Extending and retracting the actuating rod 20 at automatically controlled time intervals.

Fig. 4 zeigt ein bevorzugtes Beispiel für die Verwendung der beschriebenen Betätigungsvorrichtung zum Bewegen von Luft-Leitklappen einer Fahrzeug-Klimaanlage bekannter Art. Insbesondere bei der Verwendung einer solchen Klimaanlage zur Kühlung spüren die Fahrzeuginsassen zunächst eine angenehme Kühlwirkung. Bei gleichbleibender Strömungsmenge, -richtung und -stärke nimmt jedoch das Gefühl für die Kühlwirkung im Lauf der Zeit erheblich ab. Um also das Gefühl einer Kühlwirkung über längere Zeit aufrechtzuerhalten, empfiehlt es sich, die Kühlluftströmung in gewissen Zeitabständen in verschiedene Eichtungen zu lenken. Dazu ist die beschriebene Betätigungsvorrichtung besonders geeignet.Fig. 4 shows a preferred example of use the actuating device described for moving air guide flaps of a vehicle air conditioning system of the known type. In particular when using such an air conditioning system for cooling, the vehicle occupants initially feel a pleasant cooling effect. With constant flow rate, direction and strength, however, the feeling for the cooling effect decreases decreases significantly over time. So in order to maintain the feeling of a cooling effect over a longer period of time, it is recommended to direct the cooling air flow in different directions at certain time intervals. Is to the actuating device described is particularly suitable.

Eine in Fig. 4 angedeutete Klimaanlage 100 hat eine Austrittsöffnung 102 für die aufbereitete Luft, mit darin gelagerten Luftumlenkeinrichtungen in Form von Leitklappen 104. Eine an den Leitklappen 104 angreifende Verbindungsstange 106 ist gelenkig mit einem schwenkbar gelagerten Hebel 108 verbunden. Dieser ist seinerseits bewegungsübertragend mit der Betätigungsstange 20 der Betätigungsvorrichtung 10 verbunden. Der Unterdruckdurchlaß 40 der Betätigungsvorrichtung ist mit einer Unterdruckquelle in Foi'in eines Ansaugverteilers 112 eines Motors 110 verbunden. In der Verbin-An air conditioning system 100 indicated in FIG. 4 has an outlet opening 102 for the conditioned air, with air stored therein Air deflection devices in the form of guide flaps 104. A connecting rod 106 engaging the guide flaps 104 is articulated to a pivotably mounted lever 108. This in turn transmits motion with the Operating rod 20 of the actuating device 10 connected. The vacuum passage 40 of the actuator is with a vacuum source in foi'in an intake manifold 112 of a motor 110 is connected. In connection

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dungsleitung zwischen dem Ansaugverteiler 112 und der Betätigungsvorrichtung 10 ist vorzugsweise ein Absperrorgan 114 "bekannter Art vorhanden. Bei der vorstehend besehriebenen, hin und her gehenden Axialbewegung der Betätigungsstange 20 wird der Hebel 108 hin und her geschwenkt, so daß sich die Verbindungsstange 106 auf und ab bewegt. Dadurch werden die Leitklappen 104-in bestimmten Zeitabständen selbsttätig hin und her gedreht, um die in i"ig. 4 durch einen Pfeil dargestellte Luftströmung abwechselnd in zwei verschiedene Eichtungen umzulenken. Neben der vorstehend beschriebenen gibt es im Rahmen der Erfindung noch zahlreiche andere Verwendungsmöglichkeiten für die beschriebene Betätigungsvorrichtung. application line between the intake manifold 112 and the Actuating device 10 is preferably a shut-off device 114 "of known type. In the above described, reciprocating axial movement of the Actuating rod 20, the lever 108 is pivoted back and forth, so that the connecting rod 106 is on and moved. This causes the vanes 104-in automatically rotated back and forth at certain time intervals to the point shown in FIG. 4 by an arrow Alternately divert the air flow in two different directions. In addition to the one described above there are numerous other possible uses for the actuating device described within the scope of the invention.

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Claims

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Patent claims :

Actuating device, marked by an under the influence of bridge differences movable, flexible partition wall (14), through an actuating rod attached to one side of the flexible partition wall (20), by a Vechseldruckkammmer (18) enclosed by a housing (12) on the other side of the partition, through a first passage which can be connected to a vacuum source and opens into the alternating pressure chamber (40), through a second, connectable with the free environment and opposite the first passage in the alternating pressure chamber opening passage (42), through a connected to the flexible partition wall, movable together with this Control member (30), through a first between the passages their mouths (40a or 42a) arranged Shut-off member (52) and elastically deformable depending on the reciprocating movement of the control member Formations (50, 51 »54) for moving the shut-off member in the direction of movement of the actuator in the opposite direction for alternate locking the culverts.

2. Actuating device according to claim 1, characterized in that the with the flexible Partition wall (14) connected actuator attached to the other side of the partition wall and dependent of the movements of which is axially displaceable, non-rotatable control rod (30) on which two opposing ring steps (30b) delimit a section (30a) with a reduced diameter.

3. Actuating device according to claim 1 or 2, characterized in that the dependent of the reciprocating movement of the control member elastically deformable formations a first between

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the opposing input stages (3Ot)) of the control rod (30) arranged and alternately "acted upon by it" resilient part (51) and a second between the first resilient part and the shut-off member (52) arranged resilient part (54) for converting the movement of the first part in one direction in a movement of the shut-off member in the other direction.

4. Actuating gate device according to at least one of the Claims i "to 3» characterized in that that the first resilient part consists of a fixed at one end, can be moved back and forth with the free end between the mutually opening out passages (40, 42) Leaf spring (50) and one integral therewith, from an opening (51a) for receiving the part (30a) of the control rod (30) is formed with a reduced diameter penetrated spring tongue (51) and that the second resilient part is a helical compression spring inserted between the free ends of the leaf spring and the spring tongue (54) is.

5. Actuating device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that that the alternating pressure chamber (18) is divided into two compartments by a fixed vertical wall, in one of which the leaf spring (50), the spring tongue (51), the compression spring (54) and the shut-off element (52) are housed are, and that the wall (32) carries a guide (33) for the central part of the control rod (30).

6. Use of an actuating device according to at least one of claims 1 to 5 in a motor vehicle, characterized in that the actuating rod (20) via a connecting rod (108, 106) preferably transferring movement with air guide flaps (104) an air conditioning system (100) and the vacuum passage (40) with the intake manifold (112) of the vehicle engine (110) is fluidly connected.

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