DE3313715A1 - Displacement sensor for detecting an actuator - Google Patents
Displacement sensor for detecting an actuatorInfo
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Abstract
Description
Weggeber zur Erfassung eines VerstellorgansPosition transducer for detecting an adjusting element
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Weggeber nach der Gattung des Hauptanspruchs.PRIOR ART The invention is based on a displacement encoder according to the Genre of the main claim.
Es ist aus der DE-AS 1 265 489 bekannt, die Stellung einer linear verstellbaren Regelstange einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit Hilfe eines Potentiometers zu erfassen. Dabei wird von einer linear verlaufenden Widerstands strecke 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 1 265 489, the position of a linear adjustable control rod of a fuel injection pump with the help of a potentiometer capture. A linear resistance is used here with the help of a wiper, which is moved linearly together with the control rod, a measuring voltage tapped. The path transmitter for the control rod path disclosed in this way is included however, arranged outside the fuel injection pump and required because of it Construction a spatially complex construction.
Vorteile der Erfindung 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.Advantages of the invention The displacement encoder according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that it is the small, of Rotary potentiometers known design and that only as a moving part a pivot point is provided, so that bearing and sealing problems on are restricted to a minimum. Without corrections to the output signal of a rotary potentiometer, that a linear adjustment movement is to detect are necessary, all the rest are Advantages offered by a rotary potentiometer with the configuration according to the invention achieved.
Dazu gehört insbesondere die genaue Führung des Schleiferabgriffs.This includes, in particular, the precise guidance of the grinder tap.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist weiterhin eine günstige Möglichkeit geboten, die Widerstandsbahn des Weggebers von Verunreinigungen, die den Widerstandsmeßwert beeinflussen, zu schützen.The embodiment according to claim 2 is also a favorable one Possibility offered the resistance path of the Weggebers of impurities that affect the resistance reading, to protect.
Durch die in den übrigen Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Lösung möglich, die mit ihren Vorteilen sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung ergeben.The measures listed in the other subclaims are advantageous developments of the solution specified in the main claim possible, the and their advantages emerge from the description and the attached drawing.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine prinzipmäßige Darstellung des erfindungsgemäßen Weggebers, Figur 2 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Weggebers, Figur 3 Teilschnitte durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Weggebers, Figur 4 einen Schnitt durch eine zur in Figur 3 gezeigten Ansicht senkrechten Ebene des Ausführungsbeispiels und Figur 5 einen Teilschnitt durch die Trägerplatte für die Widerstandsbahn und die Kontaktbahn.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. Show it FIG. 1 shows a basic representation of the displacement encoder according to the invention, FIG. 2 a circuit diagram of the transducer according to the invention, Figure 3 partial sections through a Embodiment of the transducer according to the invention, Figure 4 is a section through a to the view shown in Figure 3 perpendicular plane of the embodiment and FIG. 5 shows a partial section through the carrier plate for the resistance track and the Contact track.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 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 (Figur 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.Description of the exemplary embodiment In FIG. 1, part of a Actuator 1 shown, the z. B. an intermediate piece of a control rod of a fuel injection pump can be. This actuator executes a linear movement with amounts x. the The current position of this control element is detected with the aid of a position sensor 2. This has an operating lever 4 with the length L at its extreme end engages in a clutch 5 of the actuator and around a pivot point 6, the z. B. on a shaft 7 (Figure 3) is pivotable. The coupling 5 allows a precise Guiding the end of the operating lever in the direction of movement of the actuator and a displacement of the end of the operating lever perpendicular to the movement of the actuator. The clutch can, for. B. be designed as a fork, as a groove or slot and that Have a ball 8, a pin or a joint at the end of the actuating lever.
Starr mit dem Betätigungshebel 4 ist ein Hebel 10 verbunden, der um den selben Drehpunkt bzw. die Welle 7 schwenkbar ist und der an seinem Ende einen Schleifer 11 aufweist.Rigidly with the operating lever 4, a lever 10 is connected to the same pivot point or the shaft 7 is pivotable and one at its end Has grinder 11.
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.The lever 10 consists of insulation material or it is the grinder 11 relative to the lever 10 is mounted on this isolated. The grinder 11 is in constant contact with a resistance track 12, which is part of a resistance path the path giver is. The resistance track is so wide that the possible Pivoting movement of the lever 10 of the grinder is constantly in contact with the resistance track remain. The resistance track has a linear extension and points at one end a fixed contact 14, and at the other end a movable contact 15 on.
Die Widerstandsbahn stellt sich als Widerstandsstrecke dar, bestehend aus einem Basiswiderstand Rg, der sich unmittelbar an die feste Kontaktierung anschließt, einen sich daran anschließenden Widerstandsbahnbereich Rv, in dem der Schleifer 11 wirksam ist und einem sich dann anschließenden Bahnwiderstandsbereich R als Abgleicha widerstand zur multiplikativen Beeinflussung des am Schleifer 11 abgenommenen Wegsignals. Die Kontaktierungen 14 und 15 sind an eine Spannungsquelle UO 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 R bzw.The resistance track presents itself as a resistance section, consisting from a base resistance Rg, which directly to the firm Contacting connects, an adjoining resistance track area Rv, in which the wiper 11 is effective and then a subsequent web resistance range R as an adjustment resistance for the multiplicative influence of the on the wiper 11 removed path signal. The contacts 14 and 15 are connected to a voltage source UO connected, advantageously chosen as the mass of the sliding contact which is displaceable via an adjusting screw 16. Between ground and grinder 11 a voltage U (y) can then be removed, which is a value for the position of the grinder 11 on the resistance track R resp.
v für die Stellung des Verstellorgans 1 darstellt. v represents the position of the adjusting element 1.
In Figur 2 ist ein Ersatzschaltbild der in Figur 1 dargestellten Anordnung angegeben, wobei anstelle eines Widerstands R in Form eines Teils der Widerstandsbahn 0 ein üblicher Widerstand vorgeschaltet ist und anstelle des Widerstandsbahnteils R ein üblicher Stellwidera stand verwendet wird. iei einer solchen Lösung läßt sich die Bauform insbesondere in Längserstreckung der Widerstandsbahn 12 reduzieren.FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the arrangement shown in FIG indicated, where instead of a resistor R in the form of a part of the resistor track 0 a conventional resistor is connected upstream and instead of the resistance track part R a common variable resistor is used. Such a solution can be reduce the structural shape, in particular in the longitudinal extension of the resistance track 12.
Mit der beschriebenen Einrichtung wird die Stellgröße x des Stellorgans zunächst in einen Drehwinkel d 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 < 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 linear siert werden. Solche Maßnahmen sind vorteilhafterweise mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht notwendig.With the device described, the manipulated variable x of the actuator first converted into an angle of rotation d and this angle of rotation by scanning a Voltage value linearized again on a linear resistance track. Otherwise The resistance track is corresponding to the usual rotary potentiometers used as displacement transducers the pivoting movement of the lever 10 formed circular, so that each angle of rotation <a corresponding partial resistance value is assigned to the resistance track. The output signal of such a potentiometer must, however, if it is for the Detection of a linear movement x is used again with elaborate Means are linearized. Such measures are advantageous with the inventive Design not necessary.
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 Figur 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.In the usual way, the voltage value on the resistance track can be sampled 12 of this is assigned a contact track 17 in parallel and the wiper 11 with a second also arranged on the lever 10 grinder 19 are connected, the is in constant contact with the contact track 17. In Figure 4 is an embodiment of the encoder shown in partial section. This essentially consists of one Housing 21, in the interior of which a carrier plate 22 made of insulating material is arranged is.
Auf die Trägerplatte ist eine Widerstandsstrecke in Form der in Figur 1 gezeigten Widerstandsbahn 12 aufgebracht.A resistance path in the form of the one shown in FIG 1 applied resistance track 12 shown.
Am einen Ende weist diese die Kontaktierung 14 auf, deren Spannungsversorgung gemäß Figur 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.At one end, this has the contact 14, its voltage supply according to Figure 5 takes place via a conductor 23 which is cast into the carrier plate is and the other end tightly by a cover 24 of the housing 21 at the point 25 is led to the outside. A corresponding contact 26 has one end the contact track 17, which is also applied to the carrier plate 22, has a corresponding connection at point 25 of 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 be attached to a sliding member 28 in an isolated manner and connected to a terminal at point 25 by a conductor. The resistance track is advantageously made of electrically conductive plastic, which reduces the frictional resistance and the wear and tear can be significantly reduced.
Der Hebel 10 ist bei der Ausführungsform nach Figur 4 bzw. Figur 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 in the embodiment according to FIG. 4 or FIG. 3 made of insulating plastic and injected onto the end of the shaft 7. This is in plastic sockets 29, which are inserted into the cover 24 of the housing are stored and leads out of the housing, where it is at the other end with the operating lever 4 is firmly connected. This engages with a ball head 30 at its end in a Groove 31 of the actuator 1 a.
Eine besonders vorteilhafte erfindungsgemäße 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 3Z 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 erfindungsgemäßen 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 encoder according to the invention 2 consists in its type of attachment and assignment to the actuator and in the Possibility of alignment without having to open the cover of the housing. In addition a cylindrical pin 3Z is formed on the housing, which is in a corresponding matching bore 33 of a wall 34 can be inserted and displaced there. The wall 34 can be the wall of a fuel injection pump, inside which Fuel or oil. Even if the inside of the pump is not entirely fueled or oil is filled, so when a fuel injection pump is operating but a corresponding liquid mist would occur, which would be suitable for the functioning to interfere with a displacement encoder of the type of a potentiometer. The housing 21 of the inventive Weggebers is tightly closed by the cover 24 and so is the implementation the shaft 7 through the cover is z. B. made tight by an O-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 Rundschnur ring 36 versehen ist, der für eine entsprechende Abdichtung sorgt.The hole 33 is a through hole the wall 34, so that the inserted end of the pin 32 is also advantageous here a round cord ring 36 is provided, which ensures a suitable 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 The pin has a slot 39 which allows the pin to spread outward can be.
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.A screw 41 is screwed into the thread of the longitudinal bore 38, which protrudes with its end into the interior of the housing 21 and there the sliding member 28 wearing. By turning the screw 41 with the aid of a screw inserted into the longitudinal bore 38 The tool can now move the contact 15 on the resistance track 12, without the housing of the displacement sensor 2 or the housing of the fuel injection pump must be opened. Instead of the sliding member 28, a variable resistor can of course also be used other configuration can be adjusted. In addition to this multiplicative comparison with By means of the described configuration, the contact 15 can also be used in an additive manner Adjustment can be made, the assignment of the shaft 7 in the direction of displacement x of the actuator can be changed. The cylindrical pin 32 is in the bore 33 moved and fixed in its desired position in that a screw 42 is screwed into the bore 38, which has a conical head 43 has and with this when screwing in the screw 42 the slotted end of the cylindrical pin spreads.
Zum Schutz vor Verschmutzung kann das außen liegende Ende der Durchgangsbohrung 33 mit einer Verschlußkappe 44 verschlossen werden.To protect against contamination, the outer end of the through hole 33 can be closed with a closure 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 rotate the same when the housing 21 is displaced in order to prevent the axis of the cylindrical pin 32, the housing is additional 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. v - LeeKsevite -With the device described can advantageously be in smaller Realize the design of a transducer that is suitable for installation in rooms that are heavily exposed to oil or liquid mist. Advantageously, a Adjustment of the displacement encoder, however, can be carried out from outside this room. In order to the maintenance effort and also the susceptibility of the encoder to failure is reduced, the advantages of a rotary potentiometer with the advantages of a linear manipulated variable measuring transducer united. v - LeeKsevite -
Claims (13)
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FR848405003A FR2544484B1 (en) | 1983-04-15 | 1984-03-30 | DISPLACEMENT INDICATOR FOR THE DETECTION OF A REGULATOR, ESPECIALLY A FUEL INJECTION PUMP REGULATOR |
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Also Published As
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DE3313715C2 (en) | 1991-08-29 |
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