DE3931410C2 - Motorbetriebene Betätigungseinrichtung mit einer Positions-Kodiereinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Betätigungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die eine elektrische Energiequelle als Antriebsquelle verwendet und eine Positions-Kodiereinrichtung zur Erfassung der Position der Betätigungseinrichtung und zum Stoppen des Antriebes der Betätigungseinrichtung in einer Sollposition besitzt.

In der Kraftfahrzeugtechnik steigen die Anforderungen an Stoßdämpfer mit veränderlicher Dämpfungskraft, um veränderliche Aufhängungseigenschaften zu erreichen, die sowohl Antriebsstabilität als auch Fahrkomfort des Fahrzeuges in hohem Maße gewährleisten. Um diesen Erfordernissen zu entsprechen, sind verschiedene Konstruktionen von Stoßdämpfern mit veränderlicher Stoßdämpfungscharakteristik entwickelt und auf den Markt gebracht worden. Einige Aufhängungssysteme, die solche Stoßdämpfer mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik anwenden, verwenden automatische Steuerungsprogramme zum automatischen Einstellen der Aufhängungscharakteristiken entsprechend dem Fahrzeugantriebszustand oder, in einer Alternative hierzu, Fernsteuerprogramme, um die Einstellung der Aufhängungscharakteristik durch einen manuell betätigbaren Schalter zu ermöglichen, der im Fahrgastraum angeordnet ist. Um die automatische oder Fernsteuerung der Dämpfungscharakteristik des Stoßdämpfers zu ermöglichen, müssen Betätigungsglieder in dem Stoßdämpfer verwendet werden.

Z.B. zeigt die japanische Patentanmeldung Nr. 62-200829 eine Art eines Stoßdämpfers mit veränderlicher Dämpfungscharakteristik, bei dem ein Drehventil zur Einstellung der Fluidströmungsdrosselung und zur Einstellung der Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers verwendet wird. Um das Drehventil anzutreiben, wird eine motorbetätigte Betätigungseinrichtung in dem Stoßdämpfer angewandt. Das Betätigungsglied ist mit einer Positions-Kodiereinrichtung zur Erfassung der Position des Betätigungsgliedes und zum Stoppen des Motors in einer Soll-Position des Betätigungsgliedes verbunden. Die Positions-Kodiereinrichtung weist ein elektrisch leitfähiges Element für eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Bürstenkontaktgebern mit einer bestimmten Umfangsteilung auf, um die Winkelposition des Betätigungsgliedes entsprechend der Position des Kontaktelementes zu erfassen.

Die japanische Patentanmeldung Nr. 62-20829 zeigt insbesondere eine motorbetriebene Betätigungseinrichtung mit einem Antriebsmotor zur Erzeugung eines Antriebsdrehmomentes zum Antrieb eines Werkstücks, wobei der Motor eine Ausgangswelle aufweist, die mit dem Werkstück verbunden ist, um letzteres rotierend anzutreiben, einer Positions-Kodiereinrichtung zum Erfassen einer Mehrzahl von Soll-Positionen des Werkstücks, wobei die Positions-Kodiereinrichtung eine Mehrzahl von Schaltelementen enthält, die jeweils vorgesehen sind, um eine elektrische Energieversorgungsschaltung zu unterbrechen, wenn das Werkstück eine entsprechende Soll-Position einnimmt, wobei die Positions-Kodiereinrichtung ein Drehteil aufweist.

Bei der Betätigungseinrichtung der obengenannten Art ist jedoch ein verhältnismäßig großer Querraum seitlich zur Längsachse des Stoßdämpfers erforderlich, um die Bürstenkontakte in Umfangsrichtung anzuordnen. Dies verhindert, daß der Stoßdämpfer kompakt ausgeführt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen verminderten Quereinbauraum zur Installation eines Schaltelements benötigt, das mit einem motorgetriebenen Element zusammenwirkt, um die jeweils gewünschte Position der Betätigungseinrichtung zu erfassen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unter­ ansprüchen dargestellt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigen

Fig. 1 eine Vorderansicht des bevorzugten Ausführungs­ beispieles einer motorisch betriebenen Betäti­ gungseinrichtung, in der ein Elektromotor nur teilweise gezeigt ist,

Fig. 2 eine Teil-Seitenansicht des bevorzugten Aus­ führungsbeispieles der motorischen Betäti­ gungseinrichtung nach Fig. 1, welches von der linken Seite gemäß der Darstellung in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Vorderansicht, die ein Leiterbild auf einer Leiterkarte zeigt, die in dem gezeig­ ten Ausführungsbeispiel der motorischen Betätigungseinrichtung verwendet wird,

Fig. 5 eine Teil-Seitenansicht der gedruckten Lei­ terplatte nach Fig. 4,

Fig. 6 einen Schaltplan, der in dem gezeigten Aus­ führungsbeispiel der motorischen Betätigungs­ einrichtung verwandt wird, und

Fig. 7 eine Seitenansicht, die die Gesamteinheit des bevorzugten Ausführungsbeispiels der motori­ schen Betätigungseinrichtung zeigt.

Nach Fig. 1 weist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer motorbetriebenen Betätigungseinrichtung allgemein einen Elektromotor 1 als Antriebsdrehmomentquelle, eine Untersetzungsgetriebeeinheit 3, verbunden mit einer Ausgangswelle 2 und eine Positions-Kodiereinrichtung 4 auf.

Die Untersetzungsgetriebeeinheit 3 besitzt eine erste, eine zweite und eine dritte Lagerplatte 5, 6, 7, gelagert durch Bolzen 14 und 15, die starr auf einem Motorgehäuse durch eine Befestigungsschraube 16 axial zueinander beabstandet befestigt sind. Ein erstes Zwischenzahnrad 9 ist drehbar um eine Ritzelwelle 9a gelagert, die sich zwischen der ersten und dritten Lagerplatte 5 und 7 erstreckt. Das erste Zwischenzahnrad 9 besitzt einen Abschnitt 9b mit größerem Durchmesser und einen Abschnitt 9c mit kleinerem Durchmesser. Der Abschnitt 9b des ersten Zwischenzahnrades 9 mit größerem Durchmesser ist im Eingriff mit einem Antriebszahnrad 8, das starr auf der Ausgangswelle 2 befestigt ist, so daß es durch das Motorausgangsdrehmoment angetrieben wird. Der Abschnitt 9c des ersten Zwischenzahnrades 9 mit kleinerem Durchmesser ist im Eingriff mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitt 10b eines zweiten Zwischenzahnrades 10, das drehbar um eine Ausgangswelle 13 gelagert ist, die sich von der zweiten Lagerplatte 6 erstreckt. Das zweite Zwischenzahnrad 10 besitzt einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 10c, der in Eingriff ist mit einem Abschnitt 11b mit größerem Durchmesser eines dritten Zwischenzahnrades 11, das drehbar um eine Ritzelwelle 11a gelagert ist, die sich zwischen der ersten und zweiten Lagerplatte 5 und 6 erstreckt. Ein Abschnitt 11c des dritten Zwischenzahnrades 11, der einen kleineren Abschnitt besitzt, ist im Eingriff mit einem angetriebenen Zahnrad 12, das starr auf der Abtriebs- oder Ausgangswelle 13 befestigt ist, welche drehbar durch die erste und zweite Platte 5 und 6 gelagert wird. Auch ist die Ausgangswelle 13 in Ausrichtung mit der Ausgangswelle 2 des Motors 1 angeordnet.

Die Abtriebswelle 13 ist an der ersten Tragplatte 5 durch eine Lagerhülse 17 drehbar gelagert. Andererseits ist das Ende der Abtriebswelle 13 zu einem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser gebildet und in Eingriff mit einer axialen Bohrung bzw. Ausnehmung, die durch die zweite Lagerplatte 6 hindurch ausgebildet ist.

Die Positions-Kodiereinrichtung 4 ist zur Überwachung der Momentanposition des Werkstückes vermittels der Größe des Drehwinkels der Ausgangswelle 13 ausgelegt. Die Positions-Kodiereinrichtung 4 enthält ein Drehteil oder einen Drehkörper 20, auf dessen Umfang ein elektrisch leitfähiges Muster ausgebildet ist. Eine Mehrzahl von Bürstenkontakten 21, 22, 23 und 24 ist zum Gleitkontakt mit dem leitfähigen Muster auf dem Drehkörper 20 vorgesehen. Der Drehkörper 20 enthält einen Isolierzylinder 25 (siehe Fig. 3), der starr auf der Ausgangswelle 13 befestigt ist. Ein Leitermuster ist auf dem Isolierzylinder 25 aufgedruckt. Das Leitermuster enthält nichtleitfähige Segmente 26, 27 und 28, die durch Ausschnitte in dem gedruckten Leitermuster und Ausfüllen dieser Ausschnitte mit einem Isoliermaterial gebildet sind. Die Isoliersegmente 26, 27 und 28 sind in axialer Richtung und in Umfangsrichtung versetzt angeordnet und jeweils an Stellen vorgesehen, die den Soll- Positionen der Betätigungseinrichtung entsprechen.

Die Positions-Kodiereinrichtung 4 ist in einem Kopfgehäuse 93 aufgenommen. Das Kopfgehäuse 93 ist im Eingriff mit dem Außenumfang der ersten Lagerplatte 5 der Untersetzungsgetriebeeinheit 3. Eine Durchgangsöffnung 94 erstreckt sich durch das Kopfgehäuse 93 in der Oberplatte desselben, wobei sich in diese Durchgangsöffnung 94 das obere Ende der Ausgangswelle 13 der Untersetzungsgetriebeeinheit 3 erstreckt.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 6 ersichtlich ist, sind die Bürstenkontakte 22, 23 und 24 axial ausgerichtet, um mit einem entsprechenden Isoliersegment 26, 27 und 28 übereinzustimmen. Andererseits ist der Bürstenkontakt 21 außerhalb der Verlängerungen der jeweiligen Isolierelemente ausgerichtet und somit in beständigem Kontakt mit dem Leitermuster, wie insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich ist. Die Bürstenkontaktelemente 21, 22, 23 und 24 sind auf einem elektrisch isolierenden Pol 30 gelagert. In der Praxis werden die Bürstenkontakte 21, 22, 23 und 24 während des Gießens bzw. der Formteilherstellung des Isolierpoles 20 eingesetzt, so daß sie an ihren Zwischenabschnitten integral mit dem Pol verbunden werden können. Ein Ende jedes Kontaktelementes 21, 22, 23 und 24 ist mit gabelförmigen Schenkeln 21a, 22a, 23a und 24a versehen und ungefähr rechtwinklig abgewinkelt. Jeder Schenkel 21a, 22a, 23a und 24a ist mit einem Kontaktkopf 21b, 22b, 23b und 24b versehen, der eine halbkreisförmige Konfiguration besitzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Das andere Ende jedes Kontaktelementes 21, 22, 23 und 24 ist mit einer Anschlußfahne 44, 45, 46 und 47 (siehe Fig. 4) einer gedruckten Leiterplatte 40 verbunden.

Der isolierende Pol 30 ist mit einer vierten Lagerplatte 31 gekoppelt, die benachbart zu der ersten Lagerplatte 5 vorgesehen ist. Hierfür ist die vierte Lagerplatte 31 mit einem Ausschnitt 32 und einem Vorsprung 33 versehen, der in den Ausschnitt hinein vorspringt. Der Pol 30 ist mit einer Durchgangsöffnung 34 versehen, um durch diese hindurch den Vorsprung 33 aufzunehmen. Zum starren Befestigen des Poles 30 an der vierten Lagerplatte 31 wird der Endabschnitt des Vorsprunges 33, der durch die Durchgangsöffnung 34 hindurch vorsteht, klemmbefestigt. Die vierte Lagerplatte 31 ist auf der ersten Lagerplatte 5 durch die Befestigungsschraube 16 gemeinsam mit den anderen Lagerplatten befestigt.

Die gedruckte Leiterplatte 40 ist als flexible Leiterplatte ausgebildet. Die gedruckte Leiterplatte 40 wird durch Aufkleben eines dünnen Kupferstreifens 42 durch einen Klebstoff 43 auf eine elektrisch isolierende Grundfolie 41 gebildet. Anschließend wird das Leitermuster durch Ätzen ausgebildet. Ein Teil der Leiterplatte 40 wird in den Anschnitt 32 der vierten Lagerplatte 31 eingesetzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Im Ausschnitt 32 ist die gedruckte Leiterplatte 40 mit dem Motor 1 und der Lage-Kodiereinrichtung 4 verbunden.

Das Leitermuster auf der gedruckten Leiterplatte 40 enthält Anschlußfahnen 44, 45, 46 und 47 zur Verbindung mit den Bürstenkontaktelementen 21, 22, 23 und 24. Das aufgedruckte Leitermuster enthält auch Anschlußstreifen bzw. Anschlußfahnen 48a, 48b, 48c und 49a, 49b, 49c, 50a, 50b und 50c zum Anschluß von Dioden 90, 91 und 92 (siehe Fig. 5). Außerdem enthält das Leitermuster Anschlußstreifen 51 und 52 zur Verbindung mit dem Motor 1. Das Leitermuster besitzt auch Anschlußfahnen bzw. Anschlußstreifen 53, 54 und 55, die zur Verbindung mit festen Anschlüssen (nicht gezeigt) eines Befehlsschalters vorgesehen sind, durch den der Arbeitsbefehl für die Betätigungseinrichtung eingegeben wird. Ein Anschlußstreifen 56 ist außerdem in dem Leitermuster der Leiterplatte zur Verbindung der Schaltung mit einem beweglichen Anschluß des Befehlsschalters vorgesehen. Diese Anschlußstreifen bzw. -Fahnen sind über Leitungszüge 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63 und 64 verbunden. Jeweilige Anschlußstreifen 44 bis 56, wie oben ausgeführt, sind mit Durchgangsbohrungen bzw. Durchgangsöffnungen 70, 71, 72, 73, 74a, 74b, 74c, 75a, 75b, 75c, 76a, 76b, 76c, 77, 78, 79 und 80 sowie Schlitzen 81 und 82 versehen.

Die Diode 90 besitzt drei Leitungen 90a, 90b und 90c, die durch die Durchgangsöffnungen 74a, 74b und 74c geführt sind und mit den Anschlußstreifen 48a, 48b und 48c verbunden sind. In vergleichbarer Weise besitzt die Diode 91 drei Leiter 91a, 91b und 91c, die mit den Anschlußfahnen 49a, 49b und 49c über Durchgangsausnehmungen 75a, 75b und 75c verbunden sind, und die Diode 92 besitzt freie Leiter 92a, 92b und 92c, die mit den Anschlußstreifen 50a, 50b und 50c über die Durchgangsöffnungen 76a, 76b und 76c der Leiterplatte verbunden sind.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Motor 1 in Reihe zwischen dem normalerweise geschlossenen Bürstenkontakt 21 der Positions-Kodiereinrichtung 4 und einer Energiequelle 100 geschaltet. Die Dioden 90, 91 und 92 sind mit den Bürstenkontakten 22, 24 und 23 verbunden. Die Energiequelle 100 und die Dioden 90, 91 und 92 sind über die Befehlsschaltereinheit 101 verbunden, die drei stationäre Anschlüsse 101b, 101c, 101d und einen beweglichen Kontakt 101a aufweist.

Die Arbeitsweise der Betätigungseinrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert. Es wird angenommen, daß der Befehlsschalter 101 in der gezeigten Schaltstellung ist, um die Energiequelle 100 mit dem stationären Anschluß 101b über den beweglichen Anschluß 101a zu verbinden. In dieser Schaltstellung ist die Energiequelle 100 über den Befehlsschalter 101 und die Diode 92 mit dem Bürstenkontakt 23 verbunden. In der in Fig. 6 dargestellten Situation ist das isolierende Segment 27 des gedruckten Leiterzuges in Kontakt mit dem Bürstenkontaktelement 23, um die Schaltung zum Versorgen des Motors 1 mit elektrischer Energie zu unterbrechen, wobei der Motor 1 mit dem normalerweise geschlossenen Bürstenkontaktelement 21 verbunden ist. In dieser Stellung bleibt die Betätigungseinrichtung in einer Position, welche durch den Befehlsschalter 101 als Befehl eingegeben wurde.

Wenn aus dieser Position der Befehlsschalter 101 manuell durch Umschalten des beweglichen Anschlusses 101a auf einen der stationären Kontakte 101c oder 101d zur Befehlseingabe einer anderen Winkelstellung für die Betätigungseinrichtung betätigt wird, wird der Energieversorgungsschaltkreis für die Zuführung von elektrischer Energie zu dem Motor 1 durch den Befehlsschalter 101, eine der Dioden 91 und 90 und die Positions-Kodiereinrichtung 4 geschlossen, wobei der Bürstenkontakt 24 oder 22 über das Leitungsmuster in elektrischer Verbindung mit dem Bürstenkontaktelement 21 ist. Daher wird der Motor 1 angetrieben, um eine Winkeländerung in Richtung der Soll-Position vorzunehmen.

Nimmt man nunmehr an, daß der Befehlsschalter 101 betätigt wird, um den beweglichen Anschluß 101a zu dem stationären Anschluß 101c zu verschieben, um die Energiequelle 100 mit dem Bürstenkontakt 24 über die Diode 91 zu verbinden, dann wird dem Motor über den Bürstenkontakt 24, das Leitungsmuster und den Bürstenkontakt 21 Energie zugeführt, um das Betätigungsglied in einer Richtung X anzutreiben. Entsprechend wird der Rotorkörper 20 in die Richtung X gedreht. Während der Drehbewegung des Drehkörpers 20 kommt das Isoliersegment 28 in Berührung mit dem Bürstenkontakt 24 an der Winkelposition des Betätigungsgliedes, die der Soll-Position der Betätigungseinrichtung entspricht.

Claims (3)

1. Motorbetriebene Betätigungseinrichtung, mit
einem Antriebsmotor (1) zur Erzeugung eines Antriebsdrehmomentes zum Antrieb eines Werkstücks, wobei der Motor (1) eine Ausgangswelle (13) aufweist, die mit dem Werkstück verbunden ist, um letzteres rotierend anzutreiben, und mit
einer Positions-Kodiereinrichtung (4) zum Erfassen einer Mehrzahl von Soll-Positionen des Werkstücks, wobei die Positions-Kodiereinrichtung (4) eine Mehrzahl von Schaltelementen (21, 22, 23, 24) enthält, die jeweils vorgesehen sind, um eine elektrische Energieversorgungsschaltung zu unterbrechen, wenn das Werkstück eine entsprechende Soll-Position einnimmt,
wobei die Positions-Kodiereinrichtung (4) ein Drehteil (20) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (21, 22, 23, 24) in Drehachsrichtung der Positions-Kodiereinrichtung (4) in axial zueinander versetzter Lage angeordnet sind,
daß die Ausgangswelle (13) über einen Wandler, der die Drehzahlgröße der Ausgangswelle (13) in eine Drehgröße des Drehteils (20) umwandelt, mit der Positions-Kodiereinrichtung (4) verbunden ist, die das Drehteil (20) in einer Soll-Winkellage durch Überwachen der Drehgröße erfaßt, die aus der Drehzahlgröße der Ausgangswelle (13) des Motors (1) umgewandelt wurde,
daß das Drehteil (20) einen Leiter aufweist, der mit dem Schaltelement (21 bis 24) zum Unterbrechen der Energieversorgungsschaltung in der Winkellage, in der das Werkstück in Übereinstimmung ist mit der Soll-Winkellage, zusammenwirkt, und
daß der Leiter allen Schaltelementen (21 bis 24) gemeinsam ist und eine Mehrzahl von Unterbrechungen (26, 27, 28) an in axialer und Umfangsrichtung zueinander versetzten Stellen aufweist, so daß die Unterbrechungen die Energieversorgungsschaltung in der Soll-Winkellage des Werkstücks unterbrechen.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energieversorgungsschaltung einen Befehlsschalter (101) zur Vorgabe einer der Soll-Positionen des Werkstücks, und eine Einrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von einem Befehl, durch den eine der Soll-Positionen ausgewählt wird, arbeitet, um eine elektrische Verbindung zwischen einer elektrischen Energiequelle und einem der Schaltelemente (21, 22, 23, 24) entsprechend der Soll- Winkellage des Werkstücks herzustellen.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (21 bis 24) auf einem gemeinsamen, sich axial erstreckenden Teil in axialer Ausrichtung zu den anderen angeordnet sind.