DE8911069U1

DE8911069U1 - Stellantrieb

Info

Publication number: DE8911069U1
Application number: DE8911069U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-09-15
Filing date: 1989-09-15
Publication date: 1990-07-26
Anticipated expiration: 1999-09-16

Description

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{ j 1 Siemens Aktiengesellschaft

Stellantrieb 5

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1; ein derartiger Stellantrieb ist durch "Kleines Handbuch technischer Regelvorgange" von W. Oppelt, 5. Auflage, 1972, S.697, Bild 61.3 bekannt.

Bei der bekannten pneumatisch-hydraulischen Steuerung des Weges einer Kolbenstange werden binär codierte Steuerschieber vor. jeweils zugeordneten Einzel-Druckzylindern gleicher Zylinder- \ } gröSe mittels Luftdruck übe? eingangsseitig angeschlossene, über Lochstreife;: freigegebene Luftleitungen derartig gegeneinander verschober,, daß in dem Arbeitszylinder der beidseitig mit Hydraulik-Flüssigkeit beaufschlagte Kolben unterschiedliche, jeweils einer Gleichgewichtslage entsprechende Hubstellungen einnimmt. Wird d°r Kolben durch das über die Kolbenstange zu verstellende Osgan belastet, so kann sich diese Gleichgewichtslage bis zur Durchflußspaltbreite der Steuerschieber ändern, bevor eine neue Gleichgewichtslage stabilisiert ist.

Demgegenüber kann bei einem Stellantrieb der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln eine reproduzierbar genaue und auch / j unter Berücksichtigung unterschiedlicher Belastungen gewährleistete Stabilität der vom Arbeitszylinder einmal eingestellten Stellwerte erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1 erreicht werden? da die Einzel-Druckzylinder jeweils mit auf Endanschlag betätigten Kolben und genau definierten ausgeschobenen Volumina des inkompressiblen Mediums arbeiten, ergibt sich eine extrem hohe Steifigkeit für die jeweils entsprechend der Addition der von den Einzelzylindern ausgeschobenen Volumina sich einstellenden Position des Kolbens des Arbeitszylin-35

Bk 2 Th / 14.09.1989

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ders bzw. des die jeweilige Stellgröße repräsentierenden Verstellweg des Kr'.bens des Arbeitszylinders; bei dieser Technologie kann auf einen zusätzlich kontinuierlich zirkulierenden Flüssigkeitsfluß und die dazu notwendigen Zusatzaggregate verzichtet werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine pneumatische Übertretung der jeweils vom eings^gsseitigen Stellglied vorgebbaren Sollwerte auf die Einzelzylinder des Wandlers über ein IC ciesen jeweils entsprechendes Steuerventil vorgesehen, wobei zur vorteilhaften Digitalisierung der Sollwertübertragung den

Steuerventilen und den Einzelzylindern im Sinne ei <er binären

0 12 Codierung die Wertigkeiten 2 ;2 ;2 usw. zugeordnet sind; die jeweilige Wertigkeit der Einzelzylinder kann konstruktiv a-jf einfache Weise durch gleiche Druckzylinder-Durchmesser jedoch entsprechend den Wertigkeiten unterschiedliche Druckzylinderlängen erreicht werden; die Übertragung der Sollwerte des Drehbedienknopfes auf die Einzelzylinder erfolgt nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch eine vom Drehbedienknopf betätigbare Nockenwelle mit die Kolben der Einzelzylinder zwischen ihren Endanschlägen betätigbaren Nockenscheiben, vorzugsweise mit einer Ausbildung im Sinne einer von Nockenscheibe zu Nockenscheibe sich ändernden Wertigkeit 2°;2 ;2² usw. Eine derartige binäre BCD-Codierung 1st z.B. duch das Buch "HaIbleiter-Schaltungstechnik" von Tietze und Schenk, Springer- Verlag, 9. Auflage, S.249-251 an sich bekannt.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

FIG 1 das Konstruktionsprinzip eines digitalen pneumatisch/

hydraulischen Stellantriebs, FIG 2 das Funktionsprinzip des Stellantriebs gemäß FIG 1.

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An einem hier nicht näher dargestellten Bediengerät am Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges ist zur Einstellung z.B. der Temperatur eines KlimagerMtes ein von Hand betätigbarer voll umlauffähiger Drehbedienknopf 1 vorgesehen, durch den verschiedene Sollwerte D0-D7 als unterschiedliche Drehwinkelstellungen vorgebbar sind. Mit der Drehachse de*; Drehbedienknopfes 1 ist eine Nockenwelle 2 mit drei Nockenscheiben 21;22 j 23 in [rehmitnahme gestellt. Jede Nockenscheibe 21$22}23 weist an ihrem Umfang radial vorstehende Nocken auf, die mit einer sich von

Nockenscheibe zu Nockenscheibe im Sinne einer binären BCD-

uonierung mit aer rortscnreitenoen wertigKeit &iacgr; '■,£;£ ausgebildet sind und bei Betätigung des Drehbedienknopfes 1 in gegenseitiger entsprechender unterschiedlicher Binär-Kombination Kolbenstangen 511j521;531 eines Pneumatik-Antriebs 5 in eine Ein- bzw. eine Ausstellung betätigen. Eingangsseitig ist an dem Pneumatik-Antrieb 5 eine DrucHuf t-Speiseleitung 34 angeschlossen j ausgangsseitig führt von dem Pneumatik-Antrieb eine Druckluft-Schlauchleitung 7 mit drei entsprechenden Einzelleitungen 7i;72}73 zum Eingang eines Wandlers 3, in dem die spezifischen pneumatischen Druckausgangswerte des Pneumatik-Antriebs 5 in unterschiedliche Volumenwerte einer inkompressiblen Hydraulikflüssigkeit umgesetzt werden, die in den Zylinderraum eines mit dem Wandler 3 in vorteilhafter Weise zu einer Bauteil-

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ciiiiica L £U3aintiicnyci autcti niucika^jniiuci s ■* yci unit, uiiu uu &lgr;. t- >» entsprechende Bewegung des Kolbens 42 über dessen entgegen einer Rückholfeder 43 ausfahrbaren Kolben-Hubstange 44 in korrespondierende stabile Stellungen L0-L7 zum Antrieb einer Luftverteilungsklappe in einem Kraftfahrzeug-Klimagerät umgesetzt werden. Die gsnüue Funktionsweise der zuvor geschriebenen Anordnung wird im folgenden anhand des Funktionsschaltbildes gemäß FIG erläutert.

FIG 2 zeigt das Steuer- und digitale pneumatisch/hydraulische Druck/Wegwandler- bzw. Übertragungsprinzip in BCD-Codierung für sieben unterschiedliche, vom Drehbedienknopf 1 einstellbare Sollwerte D0-D7 über drei Nockenscheiben 21;22;23, drei jeweils

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von diesen betätigte Steuerventile 51}52;53 und drei jeweils von diesen über Einzel-Schlauchleitungen 71 j72j73 beschickte Einzelzylinder 31j32}33 des Wandlers 3. Den Nockenscheiben 21f22;23 bzw. den jeweils zugehörigen Steuerventilen 51?52;53 und den zugehörigen Einzelzylindern 31}32?33 ist entsprechend der vorgesehenen BÜC-Codierunn die Wertigkeit 2° bzw.2¹ bzw.2² zugeordnet, wobei die Umsetzung dieser Wertigkeit in entsprechende Volumina der Einzelzylinder 31}32;33 dadurch erfolgt, daß die Einzelzylinder bei gleichem Durchmesser eine zueinander unterschiedliche Länge und damit unterschiedliches auspreßbares

In FIG 2 wird von einer Stellung des Drehbedienknopfes 1 für den Sollwert D5 ausgegangen, in der die Nockenscheiben 21 und 23 hinsichtlich der Steuerventile des Pneumatik-Antriebs in Ein-Stellung und die Nockenstelle 22 in Aus-Stellung stehen; entsprechend sind die Steuerventile 51 und 53 geöffnet, so daß ausgehend von der Druckluftspeiseleitung 54 in die Einzel-Schlauchleitungen 71 und 73 der Druckluftschlauchleitung 7 Druckluft ansteht und die Kolben 311 und 331 der Einzelzylinder

31 und 33 von ihrem rechten Endanschlag in den linken Endanschlag verschoben sind. Bei dieser angenommenen Schalterstellung des Drehbedienknopfes 1 ist das Steuerventil 52 geschlosser>j so daß die Einzel-Schlauchleitunn 72 nicht mit Druckluft beaufschlagt ist und somit der Kolben 321 des Einzelzylinders

32 im rechten Endanschlag verbleibt und das Druckvolumen V=2 dieses Einzelzylinders nicht über den Druckraum 6 in den Hydraulik-Raum des Arbeitszylinders 4 ausgestoßen wird.

Dementsprechend werden ausgangsseitig von den Einzelzylindern 31 bzw.33 ein inkompressibles Hydraulikvolumen der Menge V=2

bzw. der Menge V=2 in den Hydraulikraum 41 des Arbeitszylinders 4 durch den Druckraum 6 gefördert und der Kolben 42 des Arbeitszylinders 4 entgegen dem Andruck der Rückholfeder 43 in die dargestellte Lage gebracht; die Kolben-Hubstange 44 nimmt

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1 entsprechend dem Sollwert D5 des Drehbedienknopfes 1 eine Stellung L5 für eine zu betätigenden, hifcr nicht näher dargestellte Luftverteilungsklappe z.B. eines Klimagerätes in einem Kraftfahrzeug, ein. Diese Stellung L5 wird punktgenau

5 angefahren und bleibt auch bei anstehender, gegebenenfalls wechselnder Gegenbelastung auf die Kolben-Hubstange AA stabil gehalten.

Claims

' ···· ·· ·· ·· a. UO &udiagr; J 1 I C UC ■•••ti iß ■ · *.· * . , * ) 1 Schutzansprüche

1. Stellantrieb, insbesondere zur Betätigung einer Luftverteilungsklappe eines Klima- und/oder Belüftungsgerätos in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Arbeitszylinder (4), desser Kolben-Verstellweg entsprechend der von einem Stellglied (Drehbedienknopf 1) vorgebbaren Sollwerte (DO-D7) über einen aus mehreren Einzelzylindern (31;32j33) bestehenden Wandler (3) durch deren unterschiedliche Druckbeaufschlagungskombination

individuell verstellbar ist, dadurch qekenn-

z e i c h &eegr; &rgr; t-; de? für den WanrUpr (3) lediglich zwischen

eimern Ein-bzw. einem Aus-Kolbenendanschlag je nach Stellung des Stellgliedes (Drehbedienknopf 1) betätigbare Einzelzylinder (31;32;33) unterschiedlichen Zylinderinhalts vorgesehen und ausgangsseitig gemeinsam mit dem Eingang des Arbeitszylinders (4) über einen in sich geschlossenen, von einem imkompressiblen Medium (Hydrai'lik-Flüssigkeit 61) gefüllten Druckraum (6) verbunden sind.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet

durch pneumatisch von dem Stellglied (Drehbedienknopf 1) über jeweils ein Steuerventil (51;52;53) betätigbare Einzelzylinder (31|32|33).

3. Stellantrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einzelzylinder (31;32;33) gleichen Zylinderdurchmessers jedoch unterschiedlicher Zylinderlänge.

4. Stellantrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zueinander binär, insbesondere im BCD-Code, entsprechend den Sollwerten (D0-D7) des Stellgliedes (Drehbedienknopf 1) codierbaren Steuerventilen (51;52;53) eines digitalen Pneumatik-Antriebes (5) und Zylinderlängen der den Steuerventilen (51;52;53) jeweils zugeordneten Einzelzylindern (31;32;33) im Verhältnis 2°;2¹;2².

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5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, g e - ) kennzeichnet durch einen, insbesondere voll umlauffähigen, Drehbedienknopf (1) als Stellknopf und einer

vom Drehbedienknopf (1) betätigbaren. Nockenwelle (2) mit die ■

Kolben (311;321;331) der Einzelzylinder (31;32;33) zwischen f

den Ein- bzw. den Aus-Kolbenendanschlägen betätigenden Nocken- "_&zgr;.

scheiben (21;22;23). *

6. Stellantrieb nach Anspruch 5, gekennzeichnet -;

durch eine Ausbildung der Nockenscheiben (21 bzw.22 bzw.23) im |

Sinne einer binären Codierungsbetätigung der Einzelzylinder

(31 bzw.32 bzw.33) mit jeweils zugeordneter Wertigkeit 2 bzw.

1 2

2 bzw.2 usw.

7. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ als inkompressibles Medium eine Hydraulik-Flüssigkeit (61) vorgesehen ist.

8. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch g e -kennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (4) und der Wandler (3) einerseits und/oder das Stellglied (Drehbedienknopf 1), die Nockenwelle (2) und die Steuerventile (51,52,53) andererseits jeweils zu einer Bauteileinheit zusammengefaßt und beide Bauteileinheiten durch eine Druckluft-Schlauchteilung (7) miteinander verbunden sind.