DE10051888A1 - Drehstellungssensor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist auf einen Drehstellungssensor gerichtet, der enthält ein Gehäuse (1), an dem Gehäuse angebrachte Anschlussterminals (2), deren Verbindungsbereiche (2e) innerhalb des Gehäuses freiliegen, eine in dem Gehäuse angebrachte Grundplatte (3), auf der eine Detektorschaltung (4a bis 4e) ausgebildet ist, und einen Rotor (6), der relativ zur Grundplatte gedreht wird. Terminalbereiche (4e) der Detektorschaltung liegen auf einer Oberfläche der Grundplatte (3) frei. Die Terminalbereiche (4e) der Detektorschaltung sind derart angeordnet, dass sie den Verbindungsbereichen (2e) der Verbindungsterminals (2) gegenüberliegen. Weiter ist ein leitfähiges, elastisch nachgiebiges Bauteil (5) zwischen den Terminalbereichen (4e) der Detektorschaltung und den Verbindungsbereichen (2e) der Anschlussterminals (2) angeordnet, so dass das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil eine elektrische Verbindung nur zwischen den Terminalbereichen (4e) der Detektorschaltung und den Verbindungsbereichen (2e) der Anschlussterminals erlaubt. Das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil (5) kann aus einer anisotropen, leitfähigen Gummischicht gebildet sein, in der eine Mehrzahl von leitfähigen Drähten (5a) eingebettet sind, um eine elektrische Verbindung in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Grundplatte zu erlauben und die leitfähigen Drähte gegenseitig in einer Richtung parallel zu der Oberfläche der Grundplatte zu isolieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehstellungssensor und insbesondere einen Drehstellungssensor, der als Beschleunigungssensor zur Verwendung in einem Automobil oder ähnlichem geeignet ist.

Es sind verschiedene Arten von Drehstellungssensoren bekannt; beispielsweise ist in dem japanischen Gebrauchsmuster Nr. 2586838 ein Drosselklappenstellungssensor beschrieben, der eine Grundplatte aufweist, die in einem Gehäuse montiert von einem Drehbauteil um ein bestimmten Abstand entfernt ist, wobei auf einer Oberfläche der Grundplatte eine Detektorschaltung ausgebildet ist, und in dem Gehäuse Anschlussterminals angebracht sind, wobei die Detektorschaltung über die Anschlussterminals mit Verbindungsterminals verbunden ist. Der Sensor enthält ein paar von Eingriffsbauteilen, die parallel zueinander ausgebildet sind und in Aufsicht C-förmig sind, zwischen denen Endbereiche der Anschlussterminals gehalten sind und über eine Widerstandschweißung angeschlossen sind.

In der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 8-285516 ist eine Drehstellungserfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Öffnungswinkels einer Doselklappe oder ähnlichem beschrieben, wobei Terminalplatten, die den Anschlussterminals entsprechen, an einem Gehäuse in einem Körper durch Einsatzgießen befestigt sind. Jede Terminalplatte besteht aus einer einzigen Platte, die durch Pressbearbeitung umgebogen ist, wie in Figur zwei der Veröffentlichung dargestellt, und enthält ein externes Terminal und einen Kontaktbereich, der einen Endbereich einer Widerstandsschaltungsoberfläche berührt und in dem Gehäuse in einem elastisch verformten Zustand angeordnet ist, um auf den Endbereich der Widerstandsschaltungsoberfläche von der elastischen Kraft aufgedrückt zu werden.

In dem vorbeschriebenen Gebrauchsmuster 2586838 wurde der Doselklappenstellensensor vorgeschlagen, um einen älteren Sensor zu verbessern, der eine Grundplatte mit einer darauf angebrachten Detektorschaltung enthielt, deren Verbindungsterminals durch Widerstandsschweißen mit den von einem Gehäuse gehaltenen Anschlussterminals verbunden waren, wobei ihre Oberflächen zueinander passten. Der Sensor wurde im Hinblick auf Probleme vorgeschlagen, dass beim Verbinden der Verbindungsterminals mit den Anschlussterminals die Verbindungsoberflächen der Terminals kaum miteinander ausgerichtet waren bzw. zueinander passten. Falls eines der Terminals versehentlich umgebogen wurde, würde eine Positionierung der Terminals kaum erreicht, was Schwierigkeiten bei der Verschweißung verursachte, und wenn die Terminals in diesem Zustand miteinander verschweißt wurden, war die Zugfestigkeit an dem Verbindungsbereich ungenügend. Entsprechend dem in dem Gebrauchsmuster 2586838 vorgeschlagenen Drehstellungssensor wurde daher der verbesserte Sensor vorgeschlagen. Die Basisplatte ist mit den Anschlussterminals jedoch über die Verbindungsterminals verbunden und die Widerstandsverschweißung ist noch erforderlich. Solche Verbindungsterminals erfüllen nicht die Erfordernisse hinsichtlich einfacher Herstellbarkeit und Minimierung des Sensors. Weiter ist es schwierig, die Arbeitseffizienz beim Herstellen des Sensors zu verbessern, da das Abspritzen vom Material Fehler in der elektrischen Verbindung zwischen den Widerständen der Schaltung und Bürsten verursachen kann, wenn die Verbindungsterminals geschweißt werden.

Bei der in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-285516 beschriebenen Drehstellungserfassungsvorrichtung sind die Terminalplatten geeignet, um an ihren Kontaktbereichen direkt den Endbereich der Widerstandsschaltungsoberfläche zu kontaktieren, so dass die Anzahl von Teilen vermindert ist. Die Terminalplatten sind jedoch in dem Gehäuse untergebracht, wobei die Kontaktbereiche elastisch nachgiebig verformt sind, so dass sie an den Endbereich der Widerstandsschaltungsoberfläche von einer elastischen Kraft gedrückt werden. Es ist daher schwierig, den elektrischen Kontakt der Kontaktplatten mit der Widerstandsschaltungsoberfläche herzustellen und aufrecht zu erhalten. Da es unter strukturellen Gesichtspunkten erforderlich ist, zwischen den Kontaktbereichen der Terminalplatten und der Widerstandsschaltungsoberfläche einen ziemlich großen Abstand zu halten, ist es desweiteren schwierig, das Erfordernis der Minimierung der Vorrichtung zu erfüllen.

Entsprechend liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, einen Drehstellungssensor mit einer Grundplatte mit einer darauf ausgebildeten Detektorschaltung und in einem Gehäuse angebrachten Anschlussterminals, deren Verbindungsbereiche elektrisch mit Terminalbereichen der Detektorschaltung verbunden sind, zu schaffen, wobei die Anschlussterminals und die Detektorschaltung einwandfrei und in einfacher Weise miteinander verbunden sind.

Um diese und andere Aufgaben zu erfüllen, enthält ein Drehstellungssensor ein Gehäuse, in dem Gehäuse angebrachte Anschlussterminals, deren Verbindungsbereiche in dem Gehäuse freiliegen, eine in dem Gehäuse angebrachte Grundplatte, auf der eine Detektorschaltung ausgebildet ist, und einen relativ zu der Grundplatte drehbaren Rotor. Terminalbereiche der Detektorschaltung liegen auf einer Oberfläche der Grundplatte frei und die Terminalbereiche der Detektorschaltung sind derart angeordnet, dass sie zu den Verbindungsbereichen der Anschlussterminals zeigen. Weiter ist ein leitfähiges, elastisches Bauteil zwischen den Terminalbereichen der Detektorschaltung und den Verbindungsbereichen der Anschlussterminals angeordnet, so dass das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil eine elektrische Verbindung nur zwischen den Terminalbereichen der Detektorschaltung und den Verbindungsbereichen der Anschlussterminals erlaubt.

Vorzugsweise enthält das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil eine anisotrope leitfähige Gummischicht, in der eine Mehrzahl leitfähiger Drähte eingebettet ist, um eine elektrische Verbindung in einer senkrechten Richtung zur Oberfläche der Grundplatte zu ermöglichen und die leitfähigen Drähte gegeneinander in einer Richtung parallel zur Oberfläche der Grundplatte zu isolieren.

Die Erfindung wird in folgendem an Hand schematischen Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1: eine Querschnittsansicht eines Drehstellungssensors entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2: eine Querschnittsansicht eines Gehäuses eines Drehstellungssensors entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3: eine Aufsicht auf einen Boden eines Gehäuses eines Drehstellungssensors entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4: eine Querschnittansicht eines mit einer Grundplatte und einem leitfähigen elastisch nachgiebigen Bauteil zusammengebauten Gehäuses entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5: eine Aufsicht auf einen Boden eines mit einer Grundplatte zusammengebauten Gehäuses entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6: eine Aufsicht auf eine Grundplatte zur Verwendung in einem Drehstellungssensor entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7: eine Aufsicht auf ein leitfähiges, elastisch nachgiebiges Bauteil zur Verwendung in einem Drehstellungssensor entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8: eine Querschnittsansicht eines leitfähigen, elastisch nachgiebigen Bauteil zur Verwendung in einem Drehstellungssensor entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung.

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Drehstellungssensor entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, dessen Teile entsprechend einem Zusammenbauvorgang zusammengebaut werden, der im folgendem unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 8 beschrieben wird. Entsprechend der Erfindung besteht ein Gehäuse 1 aus Kunstharz und ist in Form eines Bechers ausgebildet, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Eine Grundplatte 3, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, ist innerhalb einer Kammer 1a des Gehäuses 1 angebracht, und innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Rotor 6 derart angebracht, dass er relativ zu der Grundplatte 3 drehbar ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, ist in der Mitte eines Bodens der Kammer 1a des Gehäuses 1 ein Lagerbereich 1b ausgebildet, und um den Lagerbereich 1b herum ist ein kreisförmiger Wandbereich 1c ausgebildet. Eine Mehrzahl von Vorsprüngen 1d ist an der Bodenfläche der Kammer 1a der Gehäuses 1 ausgebildet. Das Gehäuse 1 hat eine Mehrzahl von Anschlussstiften bzw. Anschlussterminals 2, die in ihm durch ein Einsatzform- bzw. Einsatzgießverfahren eingebettet sind, und in einem Körper ist ein Anschlussbereich 1e ausgebildet. An einem Umfangsbereich der Bodenfläche des Gehäuses 1 ist eine bogenförmige Ausnehmung 1f ausgebildet, und die Anschlussterminals 2 sind derart angeordnet, dass ihre Verbindungsbereiche 2e innerhalb der Ausnehmung 1f frei liegen, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt.

Bezugnehmend auf die Grundplatte 3 sind an deren Vorderseiten mittels eines Brennverfahrens Widerstände 4a bis 4d ausgebildet, wie in Fig. 5 dargestellt, während an ihrer Rückseite mittels des Brennverfahrens Verbindungsbereiche 4e ausgebildet sind, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Widerstände 4a bis 4d sind mit den Terminalbereichen 4e in einer Richtung senkrecht zur Rückseite der Grundplatte 3 verbunden, um die Detektorschaltung entsprechend der Erfindung zu bilden. Annähernd in der Mitte der Grundplatte 3 ist ein Loch 3a ausgebildet, um das eine Mehrzahl von Löchern 3b ausgebildet ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist in der Ausnehmung 1f ein leitfähiges, elastisch nachgiebiges Bauteil 5 aufgenommen, um mit den Verbindungsbereichen 2e der Anschlussterminals 2 Kontakt zu bilden. Weiter ist die Grundplatte 3 in dem Gehäuse 1 aufgenommen und daran durch Heißverstemmen befestigt. Das heißt, die Grundplatte 3 ist derart angeordnet, dass jeder Vorsprung 1d in ein Loch 3b passt, und der vordere Endbereich jedes Vorsprungs 1d wird erhitzt. Als Ergebnis ist das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil 5 zwischen den Verbindungsbereichen 2e der Anschlussterminals 2 und den Terminalbereichen 4e angeordnet. In Fig. 3 ist die obere Hälfte des leitfähigen, elastisch nachgiebigen Bauteiles 5 ausgeschnitten, um die Verbindungsbereiche 2e darzustellen. Entsprechend der Erfindung ist das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil 5 eine anisotrope, leitfähige Gummischicht, in der eine Mehrzahl von leitfähigen Drähten (d. h. dünnen Metalldrähten, wie durch 5a angedeutet) eingebettet ist, und entgegengesetzte Enden der Drähte liegen leicht frei. Wie in Fig. 7 dargestellt ist das elektrisch leitende, elastisch nachgiebige Bauteil 5 bogenförmig. Das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil 5 ist durch die leitfähigen Drähte 5a in einer Richtung senkrecht zu seiner Oberfläche leitend (d. h. zwischen seiner Oberseite und seiner Unterseite gemäß Fig. 8), während die Drähte 5a gegenseitig in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des nachgiebigen Bauteils 5 isoliert sind. Ein leitender, elastischer Verbinder, wie er in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 8-106939 beschrieben ist, kann als das leitende, elastisch nachgiebige Bauteil 5 verwendet werden.

Nachdem das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil 5 und die Grundplatte 3 innerhalb des Gehäuses 1 befestigt sind, wird der Rotor 6 darin aufgenommen und dann wird ein Flansch 8 an dem Gehäuse 1 befestigt. Der Rotor 6 ist ein drehbares Bauteil mit einem axialen Bereich 6a mit großem Durchmesser, der an seinem Zwischenbereich ausgebildet ist, einem Bereich 6b mit kleinem Durchmesser, der an seinem einen Endbereich ausgebildet ist, und einem Verlängerungsbereich 6c, der von dem axialen Bereich 6a ausgeht, und der Rotor 6 ist drehbar in dem Gehäuse 1 angebracht. Der axiale Bereich 6b dringt durch das Loch 3a hindurch, das etwa in der Mitte der Grundplatte 3 gebildet ist, und ist in den Lagerbereich 1b eingesetzt, der in der Kammer 1a ausgebildet ist, wohingegen der axiale Bereich 6a in ein Loch 8a des Flansches 8 eingesetzt ist.

Um den Lagerbereich 1b des Gehäuses 1 ist ein kreisförmiger Wandbereich 1c ausgeformt, der sich in axialer Richtung erstreckt und den axialen Bereich 6b des Rotors 6 umgibt, der in den Lagerbereich 1b eingesetzt ist. Weiter hat der Rotor 6 einen Wandbereich 6e, der mit dem Wandbereich 1c in radialer Richtung des axialen Bereiches 6b überlappt, wobei ein bestimmtes Spiel gegenüber der äußeren Umfangsfläche des Wandbereiches 1c definiert ist. An der Bodenfläche des Lagerbereiches 1b ist ein Ansatz 1h ausgebildet, so dass dessen End- bzw. Stirnfläche die End- bzw. Stirnfläche des axialen Bereiches 6b des Rotors 6 berührt. Der Rotor 6 hat einen Wandbereich 6d, der um den Umfang des Verlängerungsbereiches 6c herum ausgebildet ist und sich gemäß Fig. 1 abwärts erstreckt, und Bürsten 7a und 7b von beweglichen Kontakten, die an der Oberseite des Verlängerungsbereiches 6c befestigt sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Bürste 7a erstreckt sich zu der Vorderseite der Fig. 1, während die Bürste 7b sich zur Rückseite der Fig. 1 erstreckt. Beispielsweise ist die Bürste 7a derart angeordnet, dass sie gegen die Widerstände 4a und 4b gemäß Fig. 5 drückt, wohingegen die Bürste 7b derart angeordnet ist, dass sie gegen die Widerstände 4c und 4d drückt, so dass die Widerstände 4a und 4b über die Bürste 7a elektrisch miteinander verbunden sind, und die Widerstände 4c und 4d über die Bürste 7b elektrisch miteinander verbunden sind.

Nachdem der axiale Bereich 6b des Rotors 6 in den Lagerbereich 1b des Gehäuses 1 eingesetzt ist und bevor der Flansch 8 eingebaut wird, um den axialen Bereich 6a abzustützen, der in das Loch 8a eingesetzt wird, wird eine Rückholfeder 7 zwischen dem Rotor 6 und dem Flansch 8 angeordnet, um den Rotor 6 in Richtung auf eine vorbestimmte anfängliche Position vorzuspannen. Genauer hat der Flansch 8 eine kreisförmige Nut 8b, die um das Loch 8a ausgebildet ist, und die Rückholfeder 7 ist in der Nut 8b aufgenommen. An der äußeren Umfangseite der Nut 8b ist ein Wandbereich 8c ausgebildet, und der Wandbereich 8c überlappt mit dem Wandbereich 6d des Rotors 6 in radialer Richtung, wobei zwischen beiden ein bestimmter Abstand definiert ist. Der Flansch 8 ist an seinem äußeren Umfangsbereich an dem offenen Endbereich des Gehäuses 1 durch Heißverstemmen befestigt, so dass die Kammer 1a des Gehäuses 1 dicht verschlossen ist. An einem Ende des Rotors 6 ist ein Arm 9 entgegengesetzt zu dem axialen Bereich 6b befestigt und mit einer Gaspedalverbindung (nicht dargestellt) verbunden. Beim Drücken eines Gaspedals (nicht dargestellt) wird der mit der Gaspedalverbindung verbundene Arm 9 gegen die Vorspannkraft der Rückholfeder 7 betätigt, so dass der Rotor 6 um die axialen Bereiche 6a und 6b dreht.

Bei dem Drehstellungssensor der vorliegenden Ausführungsform ist eines der Anschlussterminals 2 mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden und ein anderes ist mit Masse verbunden. Wenn der Rotor 6 bei Betätigung der Gaspedalverbindung (nicht dargestellt) über den Arm 9 verdreht wird, wird eine vorbestimmte Spannung an den Widerstand 4a über einen der Verbindungsbereiche 2e der Anschlussterminals 2 und einen der Terminalbereiche 4e gelegt. Dann wird von den Anschlussterminals 2 ein Spannungssignal, das proportional zum Drehwinkel des Rotors 6 ist, abgegeben. Bei dem vorbeschriebenen Drehstellungssensor sind die an der Grundplatte 3 ausgebildeten Terminalbereiche 4e elektrisch mit den Anschlussbereichen 2e der, Anschlussterminals 2 über das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil 5 verbunden, so dass ein stabiler Verbindungszustand aufrecht erhalten wird, um eine zufriedenstellende Verlässlichkeit zu erhalten. Die vorbeschriebene Ausführungsform wird verwendet, um die Betriebsstellung des Beschleunigungsbetätigungsmechanismus zu detektieren, kann jedoch auch für einen Drossellklappenstellungssensor angewendet werden, um einen Drosselklappenwinkel und eine Leerlaufstellung festzustellen.

Claims (5)

1. Drehstellungssensor, enthaltend:
ein Gehäuse (1);
Anschlussterminals (2) die in dem Gehäuse angebracht sind, wobei Verbindungsbereiche (2e) der Anschlussterminals innerhalb des Gehäuses freiliegen;
eine in dem Gehäuse angebrachte Grundplatte (3), auf der eine Detektorschaltung (4a-4e) ausgebildet ist, wobei Terminalbereiche (4e) der Detektorschaltung auf einer Oberfläche der Grundplatte freiliegen und die Terminalbereiche der Detektorschaltung derart angeordnet sind, dass sie den Verbindungsbereichen der Anschlussterminals gegenüber liegen;
einen relativ zu der Grundplatte drehbaren Rotor (6);
ein leitfähiges, elastischnachgiebiges Bauteil (5), das zwischen den Terminalbereichen (4e) der Detektorschaltung und den Verbindungsbereichen (2e) der Anschlussterminals angeordnet ist und eine elektrische Verbindung nur zwischen den Terminalbereichen der Detektorschaltung und Verbindungsbereichen der Anschlussterminals erlaubt.

2. Drehstellungssensor nach Anspruch 1, wobei das leitfähige, elastisch nachgiebige Bauteil (5) eine anisotrope, leitfähige Gummischicht mit einer Mehrzahl von darin eingebetteten leitfähigen Drähten (5a) zum Ermöglichen der elektrischen Verbindung in einer zu der Oberfläche der Grundplatte (3) senkrechten Richtung und zum Isolieren der Drähte voneinander in einer Richtung parallel zu der Oberfläche der Grundplatte enthält.

3. Drehstellungssensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (1) eine in ihm ausgebildete Ausnehmung (1f) enthält und die Verbindungsbereiche (2e) der Anschlussterminals (2) innerhalb der Ausnehmung freiliegen, und wobei das leitfähige, elastischnachgiebige Bauteil (5) in der Ausnehmung aufgenommen ist und zwischen den Verbindungsbereichen (2e) der Anschlussterminals (2) und der Grundplatte (3) gehalten ist.

4. Drehstellungssensor nach Anspruch 3, wobei die Ausnehmung (1f) des Gehäuses (1) in einer Bogenform ausgebildet ist und das leitfähige, elastischnachgiebige Bauteil (5) in einer der Form der Ausnehmung entsprechenden Bogenform ausgebildet ist.

5. Drehstellungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (1) eine Mehrzahl von in ihm ausgebildeten Vorsprüngen (1d) aufweist und die Grundplatte (3) eine Mehrzahl von Löchern (3b) zur Aufnahme der Vorsprünge aufweist, um die Grundplatte (3) an dem Gehäuse (1) mittels der Vorsprünge zu befestigen.