-
Weggeber zur Erfassung eines Verstellorgans
-
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Weggeber nach der
Gattung des Hauptanspruchs.
-
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. Für die Einstellung und den Abgleich
des Weggebers muß in nachteiliger Weise das Gehäuse der Kraftstoffeinspritzpumpe
geöffnet werden.
-
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Weggeber mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Einstellung des
ortsfesten Geberteils in seiner Zuordnung zum beweglichen Geberteil bei geschlossener
Kraftstoffeinspritzpumpe bzw. bei geschlossenem Gehäuse der den Weggeber aufnehmenden
Einrichtung erfolgt. Vorteilhaft läßt sich der Weggeber ohne zusätzlichen Aufwand
für Montage und Einstellung im Innern des Gehäuses geschützt von jeder äußeren mechanischen
Einflußnahme unterbringen, was die Lebensdauer erhöht und die Wartungskosten des
Gebers verringert.
-
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist eine günstige Möglichkeit
geboten, einen additiven Abgleich des Gebers vorzunehmen. Auch in Verbindung mit
dem Gegenstand des Anspruchs 3 ergibt sich eine leichte Montierbarkeit und Einstellbarkeit
des Gebers.
-
Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 zeichnet sich durch günstige Herstellbarkeit
aus und gewährleistet in Verbindung mit der Ausgestaltung nach Anspruch 5 auch eine
sichere Abdichtung des Gehäuses nach außen. Besonders vorteilhaft ist, daß bei der
Weiterbildung gemäß Anspruch 6 am eingebauten Weggeber von außerhalb des Gehäuses
ein multiplikativer Abgleich vorgenommen werden kann.
-
Der Weggeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 hat
weiterhin den Vorteil, daß er die kleine, von Drehpotentiometern bekannte Bauform
aufweist und daß als beweglicher Teil am Gehäuse des Gebers lediglich eine Achse
vorgesehen ist, so daß Lager- und Dichtprobleme zur Abdichtung des Gebergehäuses
auf ein Minimum beschränkt sind.
-
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 anhand der beigefügten Zeichnung ergeben.
Insbesondere ist es bei den Ausgestaltungen nach Anspruch 1 bis 6 möglich, beliebige
Weggeber, die z. B. Induktivgeber, Kurzschlußringgeber, Näherungsgeber oder Halleffektgeber
sein können, zu verwenden mit den eingangs bereits genannten Vorteilen.
-
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird n der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine prinzipmärßige Darstellung des erfindungsgemäßen Weggebers, figur 2
ein Schaltbild es erfindungsgemäen Weggebers, Figur 3 Teilschni-te Durch eine Ausführungsform
des er=indungsgemäßen Weggebers, 1-gur 4 einen Schnitt lurch 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Die Widerstandsbahn stellt sich als Widerstands strecke dar, bestehend
aus einem Basiswiderstand Rg, der sich unmittelbar an die feste Kontaktierung anschließt,
einen sich daran anschließenden Widerstandsbahnbereich Rv, in dem der Schleifer
1 1 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 Ug 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.
-
v für die Stellung des Verstellorgans 1 darstellt.
-
In Figur 2 ist ein Ersatzschaltbild der in Figur 1 dargestellten Anordnung
angegeben, wobei anstelle eines Widerstands R in Form eines Teils der Widerstandsbahn
o ein üblicher Widerstand vorgeschaltet ist und anstelle des Widerstandsbahnteils
R ein üblicher Stellwidera stand verwendet wird. Bei einer solchen Lösung läßt sich
die Bauform insbesondere in Längserstreckung der Widerstandsbahn 12 reduzieren.
-
Mit der beschriebenen Einrichtung wird die Stellgröße x des Stellorgans
zunächst in einen Drehwinkel g 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 Ot 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 linearisiert werden. Solche Maßnahmen sind vorteilhafterweise mit der erfindungsgemäßen
Ausgestaltung nicht notwendig.
-
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.
-
Auf die Trägerplatte ist eine Widerstands strecke in Forn der in Figur
1 gezeigten Widerstandsbahn 12 aufgebracht.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 32 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.
-
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 Rundschnurring 36 versehen ist, der für eine entsprechende
Abdichtung sorgt.
-
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.
-
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.
-
Zum Schutz vor Verschmutzung kann das außen liegende Ende der Durchgangsbohrung
33 mit einer Verschlußkappe 44 verschlossen werden.
-
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. Dies ist einer Lösung vorzuziehen, bei der Zapfen
prismatisch ausgebildet ist oder eine Führungsnut aufweist, da sich dort größere
Dichtprobleme ergeben.