DE3227245C2

DE3227245C2 -

Info

Publication number: DE3227245C2
Application number: DE19823227245
Authority: DE
Inventors: Reiner 8781 Neuendorf De Bartholomaeus; Konrad 8775 Partenstein De Schreier; Bernd 8771 Steinfeld De Urlaub
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1982-07-21
Publication date: 1992-12-24
Also published as: DE3227245A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Weggeber mit einem als Meß organ dienenden Magneten der mit einem Hallelement zusammen arbeitet.

Es ist bereits seit langem bekannt, zur Umformung von linea ren Hubbewegungen, insbesondere der Hubbewegung des Ankers eines Proportionalmagneten, einen sogenannten Weggeber zu ver wenden, der eine geeignete elektrische Größe erzeugt, die für den durchlaufenen Weg repräsentativ bzw. proportional ist und zur Fernübertragung geeignet ist.

Beispielsweise wird bei einem Widerstands-Meßgeber durch die Meßgröße ein Schleifer auf einer Widerstandswicklung verstellt und die Hubänderung in eine Widerstandsänderung umgeformt. Häu figer werden die kontakt- und stufenlos arbeitenden induktiven Weggeber verwendet, die je nach Konstruktion unterschiedliche Hübe erfassen können. Ein spezieller induktiver Weggeber verwendet einen Differentialtransformator, bei dem ein Eisen kern bezüglich einer Primär- und zwei Sekundärwicklungen be wegbar angeordnet ist.

Bei den bekannten Weggebern treten verschiedene Nach teile auf, deren Überwindung sich die Erfindung zum Ziel ge setzt hat. Beispielsweise macht ein induktives Meßsystem einen kostenintensiven Generator/Demodulator notwendig, um die gewünschten Meßergebnisse zu erzielen. Ferner haben die bekannten Weggeber eine verhältnismäßig platzgreifende Bau größe und eine große Temperaturabhängigkeit.

Insbesondere ist auch die Verwendung eines als Meßorgan dienen den Magneten zusammen mit einem Hallelement bei Weggebern be kannt. So zeigt die US-PS 41 07 604 einen Weggeber, bei dem ein Meßorgan in der Form eines Magneten mit einem beweglichen Stift gekoppelt ist. Der Magnet bewegt sich gegenüber einer ein Hall element enthaltenden Signalgebervorrichtung. Der Magnet ist da bei gleitend innerhalb eines Rohres angeordnet, und die Signal gebervorrichtung ist in Kunststoff eingekapselt und an dem er wähnten Rohr festgeklebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Weggeber mit ei nem als Meßorgan dienenden Magneten, der mit einem Hallelement zusammenarbeitet, derart auszubilden, daß eine Einstellmöglich keit vorgesehen und eine Druckdichteausbildung erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem Anspruch 1 bei einem Weggeber für ein Ventil mit einem positionsgeregelten Elektro magneten vorgesehen, daß O-Ringe zwischen dem Elektromagneten und einem Deckel sowie zwischen dem Deckel und einem koaxial zum Magneten verlaufenden Rohrteil angeordnet sind, und daß ferner die Signalgebervorrichtung auf einem Rohrabschnitt angeordnet ist, der in Axialrichtung bezüglich des Magneten einstellbar angeordnet und festlegbar ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung er geben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der fol genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeich nung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Proportionalmagneten mit ange bautem erfindungsgemäßen Weggeber;

Fig. 2 eine Draufsicht aus Richtung der Pfeile C-D in Fig. 1 auf den Weggeber;

Fig. 3 eine an sich bekannte Signalgebervorrichtung;

Fig. 4 einen Schnitt längs Linie A-B in Fig. 2 in vergrößer ter Darstellung;

Fig. 5 einen Schnitt längs Linie C-D in Fig. 1 in vergrößer ter Darstellung.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 5 ist ein Elektromagnet 1, vorzugsweise ein positionsgeregelter Elektro magnet oder ein sogenannter Proportionalmagnet mit einem Weg geber 2 ausgestattet, der über eine nicht gezeigte Signallei tung Meß- oder Wegsignale liefert, die für die vom nicht ge zeigten Kolben des Elektromagneten 1 ausgeübten Hubbewegungen repräsentativ, insbesondere proportional sind.

Der Elektromagnet 1 hat ein - vgl. Fig. 1 - vorderes Ende 4 und ein hinteres Ende 5. Der nicht gezeigte Anker des Elek tromagneten 1 besitzt ebenso eine (nicht gezeigte) vordere Lagerstange und eine in Fig. 4 gezeigte hintere Lagerstange 6. Die hintere Lagerstange 6 kann in der hinteren Lagerbuchse 7 gleiten, die ihrerseits in der Magnetankerführung 8 des Elek tromagneten 1 durch einen Sprengring 9 gehalten ist.

Mit dem hinteren Ende des Elektromagneten 1, insbesondere der hinteren Lagerstange 6 ist der Weggeber 2 kuppelbar.

Üblicherweise befindet sich am hinteren Ende 5 des Elektromag neten 1 ein Magnetabschlußdeckel, der für die Anbringung des Weggebers 2 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 als Deckel 11 ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist der Weggeber 2 in der Form einer Hall-Sig nalgebereinrichtung ausgebildet. Die Hall-Signalgebereinrich tung besteht im wesentlichen aus einem vorzugsweise in der Form eines Stabmagneten 12 ausgebildeten Meßorgan, welches bezüg lich einer stationär angeordneten Signalgebervorrichtung 13 bewegbar angeordnet ist.

Der Stabmagnet 12 hat vorzugsweise einen kreisrunden Quer schnitt und ist in einem Rohrelement 14 befestigt, beispiels weise eingeklebt. Das Rohrelement 14 ist auf der Längsachse 44 des Elektromagneten 1 angeordnet und steht mit einem ge schlossenen Ende 15 mit der hinteren Lagerstange 6 des Elek tromagneten 1 in Verbindung. Das Rohrelement 14 ist vorzugs weise in die hintere Lagerstange 6 eingeschraubt. Das Rohr element 14 besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetisier baren Material, wie beispielsweise aus Kunststoff, Aluminium oder nicht magnetisierbarem Stahl.

Koaxial zum Stabmagneten 12 ist ein Rohrteil 16 vorgesehen, welches an seinem hinteren Ende 17 geschlossen ist und an sei nem vorderen Ende 18 offen ist, so daß das Rohrelement 14 aus dem Rohrteil 16 zum Zwecke seiner Verbindung mit der hinteren Lagerstange 6 herausragen kann. Vorzugsweise hat das vordere Ende 18 ein Außengewinde und ist mit diesem in den Magnetab schlußdeckel 11 gemäß Fig. 4 eingeschraubt, und zwar zur Er reichung einer druckdichten Ausbildung unter Zwischenlage eines O-Rings 20. Ein weiterer O-Ring 21 sitzt zwischen dem Außenumfang der Magnetankerführung 8 und einer im Deckel 11 ausgebildeten Ringnut 29.

Der vom Rohrteil gebildete Raum steht über eine oder mehrere Axialbohrungen 72 in der Lagerbuchse 7 mit dem nicht darge stellten Magnetraum zum Flüssigkeitsaustausch in Verbindung.

Am Außenumfang des Rohrteils 16 befindet sich ein Rohrabschnitt 22, der die bereits erwähnte Signalgebervorrichtung 13 trägt. Der Rohrabschnitt 22 ist zum Zwecke der Einstellung auf dem Rohrteil 16 beweglich und kann durch eine Einstellschraube 23 in einer gewünschten Position festgelegt werden. Der Rohrab schnitt 22 ist bei 24 abgeflacht, um eine Auflagefläche für die Signalgebervorrichtung 13 zu schaffen und um darüberhinaus die Signalgebervorrichtung 13 so dicht als möglich bezüglich des Stabmagneten 12 anzuordnen. Zur Erreichung eines mög lichst hohen Wegsignals ist der Abstand zwischen der Signal gebervorrichtung 13 und dem Stabmagneten 12 möglichst gering.

Das Rohrteil 16 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Ma terial, wie beispielsweise nicht magnetisierbarem Stahl. Der Rohrabschnitt 22 und ebenso die Feststellschraube 23 bestehen aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie beispielsweise nicht magnetisierbarem Stahl.

Um die gesamte Anordnung aus Stabmagnet 12 und Signalgeber vorrichtung 13 herum ist eine Schutzhaube 30 vorgesehen, die an ihrem in Fig. 4 linken Ende 31 abgeschlossen ist und mit ihrem rechten Ende über den Deckel 11 greift.

Die Schutzhaube 30 besteht zum Zwecke der Abschirmung vorzugs weise aus einem magnetisierbaren Material, wie beispielsweise Stahl oder Weicheisen.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer an sich be reits bekannten Signalgebervorrichtung. Die mit dem Stabmag neten 12 zusammenarbeitende Signalgebervorrichtung 13 weist ein Hall-Element 60 auf, dessen Ausgangsgrößen durch einen Verstärker 61 verstärkt werden. Ein Regulator 62 steht zum einen mit der Versorgungsspannung 63 und zum anderen mit der Kollektorleitung 64 eines Ausgangstransistors 65 in Verbin dung. Ferner steht der Regulator über eine Leitung 66 sowohl mit dem Hall-Element 60 als auch mit dem Verstärker 61 in Verbindung. Eine Erdklemme 69 führt zum Hall-Element 60. Der Emitter des Ausgangstransistors 65 ist schließlich mit der Ausgangsklemme 66 der Signalgebervorrichtung 13 verbunden. Die Ausgangsklemme 66 liefert das gewünschte lineare Wegsig nal, welches in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden kann. Eine Signalgebervorrichtung gemäß Fig. 3 ist beispiels weise in der folgenden Literaturstelle beschrieben: Solid State Application Note; Note 1 der "MICRO SWITCH Division" der Firma Honeywell (Publication No. 84-05 704.0 480).

Die Fig. 4 und 5 zeigen den Elektromagneten 1 mit ange bautem Weggeber 2 in der Ruheposition. Bei Erregung des Mag neten 1 verschiebt sich der Anker des Magneten und somit auch seine hintere Lagerstange 6 (vgl. Fig. 4) nach rechts, wodurch sich eine Verschiebung des Stabmagneten 12 gegenüber der Sig nalgebervorrichtung 13 ergibt, was infolge des Hall-Effekts eine Ausgangsspannung an der mit dem Ausgang 66 verbundenen Signalleitung zur Folge hat. Diese Ausgangsspannung, d. h. das Wegsignal, ist in ihrer Größe proportional zu dem vom Anker bzw. der hinteren Lagerstange des Magneten zurückgeleg ten Weg.

Durch die oben beschriebene und in den Ansprüchen beanspruch te Ausgestaltung wird erreicht, daß sich eine von Störeinflüs sen unbeeinflußte Ausgangsspannung ergibt. Durch die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Ausbildung des Stabmag neten 12 ist es möglich, diesen in einem ebenfalls kreisför migen Querschnitt besitzenden Rohrelement 14 unterzubringen.

Claims

1. Weggeber (2) für ein Ventil und mit
einem positionsgeregelten Elektromagneten (1),
einem beweglichen, einen bestimmten Hubweg aufweisenden Magnetanker,
einem Meßorgan (12) zur gemeinsamen Bewegung gekuppelt mit dem Magnetanker, wobei das Meßorgan bei Bewegung bezüglich einer stationär am Magnetgehäuse angeordneten Signalgebervorrichtung (13) diese zur Erzeugung eines elektrischen Wegsignals veranlaßt,
welches proportional zu dem vom Magnetanker zurückgelegten Hubweg ist,
wobei das Meßorgan ein Magnet (12) ist, der bezüglich einer ein Hall-Element (60) enthaltenden Signalgebervorrichtung (13) angeordnet ist, und mit
O-Ringen (20, 21) angeordnet zwischen dem Elektromagneten (1) und einem Deckel (11) und zwischen dem Deckel (11) und einem koaxial zum Magneten verlaufenden Rohrteil (16), um so eine druckdichte Ausbildung vorzusehen,
wobei die Signalgebervorrichtung (13) auf einem aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Rohrabschnitt (22) angeordnet ist, der bezüglich des Rohrteils (16) koaxial und demgegenüber verschieblich angeordnet ist, und wobei
der Rohrabschnitt (22) in Axialrichtung bezüglich des Mag neten (12) einstellbar angeordnet ist, wobei die Festlegung be züglich des Rohrteils (16) vorzugsweise mittels einer Ein stellschraube (23) erfolgt.

2. Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Stabmagnet (22) ist.

3. Weggeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Stabmagnet (12) auf der Längsachse (44) des Elek tromagneten (1) angeordnet ist.

4. Weggeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabmagnet (12) im Querschnitt rund ist und in einem aus einem nicht magnetisierbaren Material bestehenden Rohrelement (14) befestigt ist, welches seiner seits am Magnetanker angeordnet ist.

5. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (14) mit seinem einen Ende (15) an der hinteren Lagerstange (6) des Elektromagneten (1) befestigt ist, während das andere Ende freitragend angeordnet ist.

6. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebervorrich tung (13) parallel zu, aber versetzt gegenüber der Magnetlängs achse (44) angeordnet ist.

7. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrteil (16) an einem Ende (17) geschlossen und am anderen Ende (18) ein der Befestigung am Elektromagneten (1) dienendes Gewinde aufweist.

8. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebervorrich tung (13) außen am Rohrteil (16) befestigt ist.

9. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (22) eine Abflachung (24) aufweist, auf der die Signalgebervorrich tung (13) befestigt ist.

10. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Stabmagneten (12) und die Signalgebervorrichtung (13) umfassende Schutzhaube (30) aus magnetisierbarem Material vorgesehen ist.

11. Weggeber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhaube am Elek tromagneten befestigt ist.

12. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhaube (30) am Elektromagneten (1) anliegt und daran durch Befestigungselemen te befestigt ist.

13. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Magneten ungefähr das Vierfache seines Durchmessers ist.

14. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabmagnet kreisförmigen Querschnitt besitzt.