DE3205773A1 - Pneumatic actuator - Google Patents

Pneumatic actuator

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DE3205773A1 DE19823205773 DE3205773A DE3205773A1 DE 3205773 A1 DE3205773 A1 DE 3205773A1 DE 19823205773 DE19823205773 DE 19823205773 DE 3205773 A DE3205773 A DE 3205773A DE 3205773 A1 DE3205773 A1 DE 3205773A1
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Abstract

In a pneumatic actuator, a control cable (11) is attached to the moving element (2), the other end of which can be wound onto a take-up reel (10). The take-up reel (10) is arranged on an adjustment shaft (9) of a rotary potentiometer and it is pretensioned in the take-up direction by a spring (13). If the element (2) moves relative to the rotary potentiometer (8), the rotary potentiometer (8) is adjusted by winding the control cable (11) onto or from the take-up reel (10) so that an electrical signal corresponding to the movement of adjustment can be obtained from the rotary potentiometer (8). <IMAGE>

Description

Pneumatisches Stellgl'ied Pneumatic actuator

Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches Stellglied mit einem beweglichen Organ, insbesondere einer Membran, und einem in Ahhängigkeit von der Position des Organs veränderbaren elektrischen Widerstand als Wegmeßeinrichtung. Solche pneumatischen Stellglieder werden z.B. bei Geschwindigkeitsregelanlagen für Kraftfahrzeuge zur Verstellung der Drosselklappe verwendet und sind allgemein bekannt.The invention relates to a pneumatic actuator with a movable organ, in particular a membrane, and one in dependence on the Position of the organ changeable electrical resistance as a distance measuring device. Such pneumatic actuators are used, for example, in speed control systems for Motor vehicles used to adjust the throttle valve and are well known.

Um ein genaues Arbeiten der Geschwindigkeitsregelanlage zu ermöglichen, muß die jeweilige Position des beweglichen Organs feststellbar sein und der Geschwindigkeitsregelanlage nach einem Stellvorgang rückgemeldet werden. Das erfolgte bislang mittels eines Schiebewiderstandes derart, daß am Organ ein Schleifer und gehäusefest im Stellglied ein Widerstand angeordnet wurden, über den der Schleifer bei einem Stellhub gleiten konnte.To enable the cruise control system to work precisely, It must be possible to determine the respective position of the movable organ and the cruise control system be reported back after a setting process. So far, this has been done by means of a Sliding resistance such that a wiper on the organ and fixed to the housing in the actuator a resistance were arranged, over which the grinder slide during an adjustment stroke could.

Nachteilig bei solchen Schiebewiderständen ist in erster Linie die Tatsache, daß durch ihre Anordnung itn Stellglied 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 first disadvantage with such sliding resistors is line the fact that, due to their arrangement with the actuator, there is a relatively large amount of space is claimed where it is difficult to find. In addition, at pneumatic actuators the moving organ usually consists of a membrane, so that there is a relative movement in the radial direction between the grinder and resistance can come, leading to increased wear or too a lifting of the grinder and 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 Kraftfahrzeugbereich aus verschiedenen Gründen nicht durchsetzen konnten. Die induktive Wegmessung z.B. ist für solche Anwendungsfälle zu teuer, während optische Einrichtungen bei den im Kraftfahrzeug herrschenden rauhen Bedingungen nicht zuverlässig genug ar.beiten.In addition to this possibility of distance measurement by means of a slide resistor There are numerous other methods of distance measurement, but these are for example could not prevail in the automotive sector for various reasons. the Inductive displacement measurement, for example, is too expensive for such applications, while optical Devices are not reliable in the rough conditions prevailing in the motor vehicle work enough.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pneumatisches Stellglied der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei hinreichend genauer Positionsmessung des beweglichen Organs mittels eines elektrischen Widerstand kleinbauend ist und bei der bei'Bewegung des Organ in radialer Richtung keine nachteiligen Wirkungen auf die Wegmessung auftreten.The invention is based on the object of a pneumatic actuator of the type mentioned to create the with sufficiently accurate position measurement of the movable organ is small by means of an electrical resistance and no adverse effects during the movement of the organ in the radial direction occur on the path measurement.

Diese Aufgaben wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Widerstand ein Drehpotentiometer ist und daß zur Vrrstellung ds Drehpotentiometers ein Seilzug vorhanden ist, dr eirlerseits am Organ oder einem mit dem Organ beweglichen Bauteil und andererseits an der Verstellwelle des Drehpotentiometers befestigt ist.This object is achieved according to the invention in that the resistor is a rotary potentiometer and that a cable is used to adjust the rotary potentiometer is present on the third side of the organ or one with the organ movable component and on the other hand on the adjusting shaft of the rotary potentiometer is attached.

Die Vorteile der Erfindung sind zahlreich. An erster Stelle ist anzufahren, daß durch die Übertragung der Stellbewegung des Organs auf das Drehpotentiometer mittels eines Seilzugs radiale Bewegungen des Organs zu keiner unerwünschten Beanspruchung des Drehpotentiometers oder zu nachteiligen-Auswirkungen auf den Meßwert führen. Weiterhin erlaubt die Verwendung eines Seilzugs die Anordnung des Drehpotentiometers an eine Stelle, an der keine Platzproblene bestehen, und zudem kann das Stellglied sehr kompakt aufgebaut werden, da kein in Hubrichtung angeordnetes Widerstandselement vorhanden ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß handelsübliche Potentiometer verwendet werden können, was sich günstig auf die Herst.ellkosten auswirkt. Der Seilzug kann über eine mechanische Übersetzung derart mit der Verstellwelle des Potentiometers verbunden sein, daß der größte Hub des Organs gerade zur maximal möglichen Verdrehung des Potentiometers führt. Dadurch wird zur Wegmessung die volle Verstellbarkeit des Potentiometers ausgenutzt, so daß sich eine hohe Meßwertauflösung ergibt. Hervorzuheben ist auch die geringe Erschutterungsempfindlichkeit der Wegmeßeinrich-.The advantages of the invention are numerous. First of all, that by transferring the actuating movement of the organ to the rotary potentiometer Radial movements of the organ by means of a cable pull do not result in any undesired stress of the rotary potentiometer or to adverse effects on the measured value. Furthermore, the use of a cable allows the rotary potentiometer to be arranged to a place where there is no space problem, and the actuator can can be built very compact, as there is no resistance element arranged in the stroke direction is available. Another advantage is that standard potentiometers are used which has a favorable effect on the manufacturing costs. The cable can via a mechanical translation in such a way with the adjustment shaft of the potentiometer be connected that the greatest stroke of the organ is straight to the maximum possible rotation of the potentiometer leads. This enables full adjustability for distance measurement of the potentiometer, so that there is a high resolution of the measured values. To be highlighted is also the low sensitivity to vibration of the Wegmeßeinrich-.

tung.tion.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung- besteht darin, daß drehfest auf der Verstellwelle des Drehpotentiometers eine Aufwickelrolle für den Seilzug vorgesehen ist. Durch diese Anordnung der Aufwickelrolle ist es besonders leicht möglich, dafür zu sor- gen, daß der größte Hub des beweglichen Organs zur maximal möglichen Verdrehung des Drehpotentiometers führt, indem der Durchmesser der Aufwickelrolle entsprechend gewählt wird. Auch können für pneumatische Stellglieder mit unterschiedlichem Stellhub stets gleiche Drehpotentiometer verwendet werden, indem lediglich die Durchmesser der nufwickelrollen variiert werden.An advantageous embodiment of the invention is that rotatably on the adjusting shaft of the rotary potentiometer a winding roller for the Cable is provided. This arrangement of the take-up roll makes it special easily possible to ensure gen that the largest stroke of the movable Organ leads to the maximum possible rotation of the rotary potentiometer by the The diameter of the take-up roll is chosen accordingly. Can also be used for pneumatic Actuators with different strokes always use the same rotary potentiometer by simply varying the diameter of the winding rollers.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Verstellwelle durch eine Feder bis in eine Endstellung des Drehpotentiometers vorgespandt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung genügt ein einziger Seilzug, durch den die Verstellwelle bei Bewegung des Organs ii eine Richtung verdreht wird. Bewegt sich das Organ in umgekehrter Richtung, dann dreht die Feder die Verstellwelle entsprechend zurück. Diese Ausgestaltung ist einfacher, als wenn man für die zweite Bewegungsrichtung beispielsweise eine Schubstange zwischen der Verstellwelle und dem Organ vorsehen würde.Another advantageous embodiment of the invention consists in that the adjusting shaft by a spring into an end position of the rotary potentiometer is pre-sent. With such a design, a single cable pull is sufficient that the adjusting shaft is rotated in one direction when the organ ii is moved. Emotional the organ is in the opposite direction, then the spring rotates the adjusting shaft accordingly return. This configuration is simpler than if you were to go for the second direction of movement for example, provide a push rod between the adjusting shaft and the organ would.

Konstruktiv besonders einfach gestaltet sich das erfindungsgemäße pneumatische Stellglied, wenn als Feder eine Torsionsfeder vorgesehen ist, die auf der dem Drehpotentiometer 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.The construction according to the invention is particularly simple in construction pneumatic actuator, if a torsion spring is provided as a spring, which on arranged on the side of the take-up roll facing away from the rotary potentiometer and with one leg clamped firmly to the housing and with its other leg on the take-up reel or is attached to a component connected to it.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten 711. Eine davon ist in der Zeichnung dargestellt und wird iiachfnlgend heschriehen. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch ein ertindungagmäß gestaltetes, pneumal.isches Stellglied, Figur 2 einen Blick- auf ein in das pneí.umstlbche Strzllglied nach Figur 1 angpnrrlnetes Drehpotentiometer im vergroßer1.en Maßstab.The invention allows numerous embodiments 711. One of them is shown in the drawing and is listed below. Show it: figure 1 a longitudinal section through an inventive pneumatic actuator, FIG. 2 shows a view of a component attached to the pneumatic device according to FIG. 1 Rotary potentiometer on a larger scale.

Das in Figur 1 gezeigte pneumatische Stellglied hat ein einseitig offenes, tapfffirmiges Gehäuse 1, das durch eine als Organ dienende Membran 2 luftdicht abgeschlossen ist. Innenseitig im Gehause 1 steht die Membran 2 mit einem Federteller 3 in Verbindung, gegen den eine andererseits am Gehäuse 1 abgestützte Druckfeder 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.U. eine nicht dargestellte Drosselklappe im Vergaser eines Kraftfahrzeugmotors verstellbar sein kann.The pneumatic actuator shown in Figure 1 has a one-sided open, tapfffirmiges housing 1, which is airtight by a membrane 2 serving as an organ is completed. On the inside of the housing 1, the membrane 2 stands with a spring plate 3 in connection, against which a compression spring supported on the other hand on the housing 1 4 is applied and thereby holds the membrane 2 in a basic position. On the outside the membrane 2 is attached to a U-profile 5, over which z.U. one not shown Throttle valve in the carburetor of a motor vehicle engine can be adjustable.

Das Gehäuse 1 ist weiterhin mit einem Unterdruckanschluß 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 Kraftfahrzeugmotors in die gewünschte Stellung gebracht wird.The housing 1 is also provided with a vacuum connection 6. If there is negative pressure at this negative pressure connection 6, then the interior of the Housing 1 evacuated. As a result, the membrane 2 moves with the spring plate 3 in the housing 1 into it, so that over the U-profile 5, the throttle valve of the motor vehicle engine is brought into the desired position.

Nimmt der Druck im Gehäuse 1 wieder zu, so wird die Membran 2 von der Druck feder 4 wieder in Richtung auf die in Figur 1 dergestellte Position gedrückt.If the pressure in the housing 1 increases again, the membrane 2 is from the pressure spring 4 is pressed again in the direction of the position shown in FIG.

innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine Wegmeßeinrichtung 7, durch die der Hub der Membran 2 kontinuierlich erfaßt wird. Diese Wegmeßeinrichtung 7 besteht aus einem Drehpotentiometer 8 mit einer Verstellwelle 9, auf der drehfest eine Aufwickelrolle 10 angeordnet ist. Von dieser Aufwickelrolle 10 ftlhrt ein Seilzug 11 zum Federteller 3, wo ein Niet 12 gJeichzeitig das U-Profil 5, die Membran 2 und den Federteller 3 miteinander verbindet und ein Ende des Seilzuges 11 festhält.Within the housing 1 there is a displacement measuring device 7 through which the stroke of the membrane 2 is continuously detected. This position measuring device 7 consists of a rotary potentiometer 8 with an adjusting shaft 9 on which it is non-rotatable a take-up roll 10 is arranged. A cable runs from this take-up reel 10 feet 11 to the spring plate 3, where a rivet 12 at the same time the U-profile 5, the membrane 2 and connects the spring plate 3 to one another and holds one end of the cable 11 in place.

Auf der dem Drehpotentiometer abgewandten Seite der Aufwickelrolle 10 ist eine Torsionsfeder 13 vorhanden, 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 Spannung, 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 of the take-up roll facing away from the rotary potentiometer 10 is a torsion spring 13 is present, which is fixed with a leg 14 on a with the housing 1 connected component and with the other leg 15 on the take-up roll 10 or a component connected to it is attached. The spring 13 has one Tension that the cable 11 is wound on the take-up reel 10 when the Membrane 2 moves into housing 1 and thus the rotary potentiometer 8 is approaching.

Das beschriebene, pneumatische Stellglied arbeitet wie folgt. Wird das Innere des Gehäuses 1 über den Unterdruckanschluß 6 mit Unterdruck beaufschlagt, so bewent sich die Membran 2 in Richtung auf das Drehpotentiometer. Die Feder 13 kann dadurch die Verstel'ielle 9 etwas verdrehen und den Seilzug 11 entsprechend auf der Aufwickelrolle 10 aufwickeln. Steigt der Druck im Iiineren des Gehäuses 1 an, dann schiebt die Druckfedr 4 die Membran 2 wieder zurück. Der Seilzug 11 wickelt sich unter Verdrehung der Aufwickelrolle 10 und damit der Verstelluelle 9 von der Aufwickelrolle 10 ab. Die Drehung der Verstellwelle 9 in der einen oder anderen Drehrichtung führt zu einer V-erstellung des Drehpotentiometers und damit zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das ein Maß für- den Hub der Membran 2 ist.The pneumatic actuator described works as follows. Will the interior of the housing 1 is subjected to negative pressure via the negative pressure connection 6, so the membrane 2 moves in the direction of the rotary potentiometer. The spring 13 can thereby twist the adjusting element 9 somewhat and the cable 11 accordingly wind up on the take-up roll 10. If the pressure inside the housing rises 1, then the compression spring 4 pushes the membrane 2 back again. The cable 11 winds turning the take-up roll 10 and thus the adjustable 9 from the take-up roll 10. The rotation of the adjusting shaft 9 in one or the other other direction of rotation leads to a V-adjustment of the rotary potentiometer and thus to generate an electrical signal which is a measure of the stroke of the diaphragm 2 is.

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Claims (4)

Ansprüche 1. Pneumatisches Stellglied mit einem beweglichen Organ, insbesondere einer Membran, und einem in Abhängiykeit. von der Positior des Organs veränderbaren, e]ektrischen Widerstand als Wegmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein Drehpotentiometer (8) ist und daß zur Verstellung des Drehpotentiometers (8) ein Seilzug (11) dient, der einerseits am Organ (2) oder einem mit dem Organ (2) beweglichen Bauteil und andererseits an der Verstellwelle (9) des Drehpotentiometers (8) befestigt ist. Claims 1. Pneumatic actuator with a movable member, in particular a membrane, and one in dependency. from the positior of the organ changeable electrical resistance as a distance measuring device, characterized in that that the resistor is a rotary potentiometer (8) and that for adjusting the rotary potentiometer (8) a cable (11) is used, on the one hand on the organ (2) or one with the organ (2) movable component and on the other hand on the adjusting shaft (9) of the rotary potentiometer (8) is attached. 2. Pneumatisches Stellglied nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß drehfest auf der Verstellwelle (9) des Drehpotentiometers (8) eine Aufwickelrolle (10) für den Seilzug (11) vorgesehen ist. 2. Pneumatic actuator according to claim 1, characterized in that that rotatably on the adjusting shaft (9) of the rotary potentiometer (8) a take-up roll (10) is provided for the cable (11). 3. Pneumatisches Stellglied nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellwelle (9) rlurch eine Feder (13) bis in eine Endstellung des Drehpotentiometers (8) vorgespannt ist. 3. Pneumatic actuator according to claim 1 or 2, characterized in that that the adjusting shaft (9) rlurch a spring (13) to an end position of the rotary potentiometer (8) is biased. 4. Pneumatisches Stellglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzFZichnet, daß die Feder (13) eine Torsionsfeder ist, welche auf der dem Drehpotentiometer (8) abgewandten Seite der Aufwickelrolle (10) angeordnet und mit einem Schenkel (14) gehäusefest eingespannt und mit ihrem anderen Henkel (15) an der Aufulickelrolle (10) oder einem mit ihr verbundenen Bauteil befestigt ist.4. Pneumatic actuator according to claim 3, characterized in that it is marked that the spring (13) is a torsion spring, which is on the rotary potentiometer (8) arranged facing away from the take-up roll (10) and with one leg (14) clamped firmly to the housing and with its other handle (15) on the winding roller (10) or a component connected to it is attached.
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