DE112008000964T5

DE112008000964T5 - Drosselklappen-Positionssensoreinheit

Info

Publication number: DE112008000964T5
Application number: DE112008000964T
Authority: DE
Inventors: Dan O'neill
Original assignee: KSR Technologies Co
Current assignee: KSR Technologies Co
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2010-03-11
Also published as: CN101680776B; US7823442B2; WO2008122880A4; WO2008122880A3; JP2010523892A; KR20100016309A; US20080245143A1; JP5185365B2; WO2008122880A2; CN101680776A; BRPI0809813A2

Abstract

Eine Drosselklappen-Positionssensoreinheit, welche aufweist:
ein Gehäuse,
ein drehbar in dem Gehäuse angeordnetes Teil,
eine Verbindungsklemme, die an dem Teil so angebracht ist, dass sich die Verbindungsklemme übereinstimmend mit dem Teil dreht, wobei die Verbindungsklemme dazu ausgelegt ist, ein Ende einer Drosselklappenwelle aufzunehmen und das Teil zur Drosselklappenwelle auszurichten,
einen an dem Gehäuse angebrachten Sensor, wobei der Sensor ein für die Drehposition des Teils relativ zum Gehäuse repräsentatives Ausgangssignal erzeugt.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Die Anmeldung beansprucht Priorität der provisorischen U.S.-Patentanmeldung Nr. 60/910,726, eingereicht am 9. April 2007, die hierin durch Inbezugnahme aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Drosselklappen-Positionssensor von dem Typ, der in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.
II. BESCHREIBUNG VON TECHNISCHEM HINTERGRUND
Die meisten modernen Kraftfahrzeuge umfassen eine Drosselklappen-Positionssensoreinheit, welche die Drehposition der Drosselklappe erfasst und ein für diese Position repräsentatives Ausgangssignal erzeugt. Das elektrische Signal wird als Eingangssignal mit einer typischerweise auf einem Mikroprozessor basierenden Motorsteuereinheit elektrisch verbunden, die den gesamten Betrieb der inneren Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs steuert.
Typischerweise weisen die bekannten Drosselklappen-Positionssensoreinheiten ein drehbares Teil auf, das an die Drosselklappenwelle so ankoppelt, dass sich das Teil und die Drosselklappe in Übereinstimmung miteinander drehen. In einigen Fällen umfasst das drehbare Teil in der Sensoreinheit eine Aussparung mit einer nicht-runden, typischerweise rechteckigen Querschnittform, die dieselbe nicht-runde Querschnittform ist wie die Drosselklappenwelle. Folglich ist, wenn das Ende der Welle in der Aussparung des Teils positioniert wird, der Drehwinkel des Teils relativ zu der Drosselklappenwelle festgelegt. Ebenso drehen sich danach die Drosselklappenwelle und das Teil in Übereinstimmung miteinander.
Ein hauptsächlicher Nachteil von diesen bisher bekannten Drosselklappen-Positionssensoreinheiten ist jedoch, dass es etwas zeitaufwändig ist, die Drosselklappenwelle mit der Aussparung in dem drehbaren Teil sauber auszurichten, wenn der Drosselklappen-Positionssensor an dem Hauptdrosselklappenteil angebracht wird. Darüber hinaus kann das Ende der Drosselklappenwelle nicht in die Aussparung gleiten, bis die Drosselklappenwelle und Aussparung des Teils genau zueinander ausgerichtet sind.
Die Notwendigkeit, die Drosselklappenwelle mit der Aussparung des Teils genau auszurichten, führte zu einer verlängerten Montagezeit für die gesamte Drosselklappeneinheit einschließlich des Sensors. Diese verlängerte Zeit erhöhte daher die gesamten Herstellungskosten für das Kraftfahrzeug.
ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Drosselklappen-Positionssensoreinheit zur Verfügung, die die oben erwähnten Nachteile der bisher bekannten Drosselklappen-Positionssensoreinheiten überwindet.
Kurz gesagt umfasst die vorliegende Erfindung ein Gehäuse mit einer zylindrischen Aussparung, die an einem Ende durch eine Platte verschlossen ist. Ein zylindrisches Teil ist dann innerhalb der Aussparung des Gehäuses drehbar gelagert.
Eine Verbindungsklemme wird mit dem Teil so verbunden, dass die Verbindungsklemme mit der Achse des Teils ausgerichtet ist und sich mit dem Teil übereinstimmend dreht. Diese Verbindungsklemme ist darüber hinaus dazu ausgelegt, ein Ende von einer Drosselklappenwelle aufzunehmen, so dass, nach Aufnehmen, die Drosselklappenwelle und das Teil automatisch auf eine vorgegebene Drehposition relativ zueinander eingestellt sind.
Ein Sensor wird am Gehäuse in Ausrichtung mit der Achse des zylindrischen Teils angebracht. Dieser Sensor erzeugt ein für die Drehposition des Teils relativ zum Gehäuse repräsentatives Ausgangssignal. Folglich ist der Ausgang des Sensors repräsentativ für die Winkelposition der Drosselklappenwelle.
Vorzugsweise umfasst die Verbindungsklemme eine Federmetallklemme, die zwei gegenüberliegende Seitenteile aufweist, die zwischen sich einen schmalen Spalt bilden. Dieser schmale Spalt ist zum Aufnehmen eines abgeflachten Endes der Drosselklappenwelle ausgebildet. Nachdem sich die Verbindungsklemme auf das Einschieben der Drosselklappenwelle hin in gewissem Maß biegen kann, wird die Verbindungsklemme außerdem eine Fehlausrichtung der Drosselklappenwelle mit dem Teil während des Montagevorgangs tolerieren. Dies wiederum vereinfacht und beschleunigt den Montagevorgang für die gesamte Drosselklappe und Drosselklappensensoreinheit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung erlangt, wenn in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen, wobei sich gleiche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg auf gleiche Elemente beziehen, und wobei:
1 ist eine explodierte perspektivische Ansicht von unten, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Unteransicht davon;
3 ist eine bruchstückhafte seitliche Schnittdarstellung davon;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Komponente der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist eine perspektivische Draufsicht der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
6A und 6B sind schematische axiale Schnitte, die die Funktion der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Mit Bezug zuerst auf 1–3 wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Drosselklappen-Positionssensoreinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, die an einem Drosselklappenhauptteil 12 (3) angebracht ist. Der Drosselklappen-Positionssensor 10 erzeugt an seinem Ausgangsanschluss 17 (5) ein für die Position der Drosselklappe repräsentatives elektrisches Ausgangssignal.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit 10 umfasst ein Gehäuse 16, das vorzugsweise aus einem Plastikmaterial hergestellt ist. Eine zylindrische Aussparung 18 (1) ist innerhalb des Gehäuses 16 gebildet, so dass die Achse der Aussparung 18 mit der Achse einer Drosselklappenwelle 15 (3) ausgerichtet ist, die sich von dem Drosselklappenhauptteil 12 aus nach außen erstreckt. Darüber hinaus ist das innere Ende der zylindrischen Aussparung 18 durch eine Platte 20 verschlossen, die vorzugsweise mit dem Gehäuse 16 als einstückige Konstruktion ausgebildet ist.
Ein zylindrisches Teil 22 mit einem Durchmesser, der gleich oder geringfügig geringer ist als der Durchmesser der Aussparung 18, ist drehbar innerhalb der Aussparung 18 angeordnet. Folglich ist das Teil 22 mit der Drosselklappenwelle 15 koaxial.
Eine nicht-runde und vorzugsweise rechteckige Ausnehmung 24 ist in dem axialen Ende des Teils 22 gebildet, das der Drosselklappenwelle 15 gegenübersteht. Eine Verbindungsklemme 28 mit einer zur Form der Ausnehmung 24 komplementären Querschnittform wird dann innerhalb der Ausnehmung 24 angeordnet, so dass sich die Verbindungsklemme 28 übereinstimmend mit dem Teil 22 dreht.
Wie am besten in 1–4 gezeigt, ist die Verbindungsklemme 28 aus einem federelastischen Material, vorzugsweise Federstahl, hergestellt, das zwei Seitenteile 30 und 32 umfasst, die zwischen sich einen länglichen Spalt 34 bilden. Ein beliebiges herkömmliches Mittel kann verwendet werden, um die Verbindungsklemme 28 an dem Teil 22 zu befestigen.
Die Verbindungsklemme 28 ist dazu ausgelegt, ein abgeflachtes Ende 38 der Drosselklappenwelle 15 in dem Spalt 34 aufzunehmen, der zwischen den Seitenteilen 30 und 32 der Verbindungsklemme 28 gebildet wird. Folglich werden sich nach Einschieben des abgeflachten Teils 38 der Drosselklappenwelle 15 durch den Spalt 34 die Seitenteile 30 und 32 der Verbindungsklemme nach außen biegen, um das abgeflachte Teil 38 aufzunehmen und die Verbindungsklemme 28, sowie folglich das Teil 22, automatisch mit der Drosselklappenwelle 15 auszurichten. Darüber hinaus geschieht diese automatische Ausrichtung der Verbindungsklemme 28 mit der Drosselklappenwelle 15 trotz Fehlausrichtung von Welle 15 und Verbindungsklemme 28 während der Montage des Sensors an dem Drosselklappenhauptteil 12. Zum Beispiel, wie am besten in 6A gezeigt, ist die Welle 15 relativ zu der Klemme 28 geringfügig fehljustiert. Wenn jedoch die Welle 15 wie in 6B gezeigt in die Klemme eingeführt wird, richtet die Klemme 28 automatisch die Welle 15 und Klemme 28 zueinander aus. Stattdessen würde jede derartige Fehlausrichtung lediglich bewirken, dass die Seitenteile 30 und 32 der Verbindungsklemme 28 sich biegen und die Verbindungsklemme 28 mit dem gekoppelten zylindrischen Teil 22 automatisch verdrehen, bis die äußeren Randbereiche 31 und 32 der Seitenteile 30 und 32 der Verbindungsklemme flach auf dem Wellenabschnitt 38 aufliegen.
Folglich kann gesehen werden, dass die Verbindungsklemme 28 bei Verbindung der Drosselklappen-Positionssensoreinheit 10 mit der Drosselklappeneinheit 12 automatisch das Teil 22 mit der Drosselklappenwelle 15 ausrichtet.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf 3, um ein für die Position der Drosselklappenwelle 15 repräsentatives Ausgangssignal der Sensoreinheit 10 zu Verfügung zu stellen, ist ein Rotor 40 am axialen Ende 42 des Teils 22 von der Drosselklappenwelle 15 abgewandt angebracht. Beliebige herkömmliche Mittel, wie zum Beispiel Schrauben, können verwendet werden, um den Rotor 40 am Teil 22 zu befestigen.
Der Rotor 40 liegt flach auf einer inneren Seite der Platte 20 auf. Um dieses flache Aufliegen zwischen dem Rotor 40 und der Platte 20 beizubehalten, wird vorzugsweise eine Wellfeder 44 zwischen einem Haltering 46 und dem Ende 26 des Teils 22 zusammengedrückt. Der Haltering 46 ist am Gehäuse 16 befestigt, so dass die Wellfeder 44 das Teil 22 axial gegen die Platte 20 drückt.
Wie am besten in 5 gezeigt, umfasst das Gehäuse 16 ein Abteil 50, welches die in dem Gehäuse gebildete Aussparung 18 umschließt. Das Abteil 50 ist vorzugsweise als einstückige Plastikkonstruktion mit dem Gehäuse 16 ausgebildet.
Ein induktiver Sensor 52 ist innerhalb des Abteils angeordnet, so dass ein Teilbereich 54 des Sensors 52 mit der Platte 20 ausgerichtet und daher zu dem am Teil 22 angebrachten Rotor 40 ausgerichtet ist. Während der Drehung des Teils 22, wie sie durch die Drehung der Drosselklappenwelle 15 verursacht werden kann, erzeugt das magnetische Zusammenwirken zwischen dem Rotor 40 und dem Sensor 52 ein elektrisches Ausgangssignal, welches variiert und für die Drehposition der Drosselklappenwelle 15 repräsentativ ist. Dieses Ausgangssignal von Anschluss 17 ist typischerweise mit einer Motorsteuereinheit elektrisch verbunden.
Um den Sensor 52 vor Schadstoffen zu schützen, ist eine Abdeckung 60 vorzugsweise über dem Abteil 50 angeordnet und mit dem Abteil 50 mittels einer Dichtung 62 dichtend verbunden. Auf diese Weise ist der Sensor 52 vollständig von Schadstoffen und externen Elementen isoliert.
Auf ähnliche Weise ist eine Dichtung 64 (1) vorzugsweise zwischen dem Gehäuse 16 und der Drosselklappeneinheit 12 angeordnet. Diese Dichtung 64 schützt daher das drehbare Teil 22 und seine verbundenen Komponenten vor Schadstoffen und anderen Fremdkörpern.
Mit Bezug jetzt speziell auf 1, viele moderne Drosselklappen werden elektrisch gesteuert. Dazu werden ein oder mehrere elektrische Anschlüsse 68 auf dem Sensorgehäuse 16 angebracht. Diese Anschlüsse 68 sind von außerhalb des Gehäuses 16 elektrisch zugänglich und stellen einen elektrischen Verbindungspunkt zu dem Servomotor oder zu anderen Mechanismen her, die verwendet werden, um die Drosselklappenwelle 15 elektrisch zu betätigen.
Aus dem Vorhergehenden kann gesehen werden, dass die vorliegende Erfindung eine einfache und doch hoch effektive Drosselklappen-Positionssensoreinheit zur Verfügung stellt, welche die schnelle und automatische Ausrichtung von dem drehbaren Sensorelement oder Teil und der Drosselklappenwelle erleichtert, sogar ungeachtet anfänglicher Fehlausrichtung. Diese Verringerung der Montagezeit der Drosselklappen-Positionssensoreinheit an der Drosselklappeneinheit bietet daher beträchtliche Kosteneinsparungen bei der Montage der Kraftfahrzeuge.
Nachdem ich meine Erfindung beschrieben habe, werden jedoch für Fachleute des betreffenden Gebiets viele Modifikationen dazu ersichtlich sein, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen, wie er durch den Umfang der beigefügten Ansprüche festgelegt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Drosselklappen-Positionssensor, welcher ein Gehäuse und ein drehbar in dem Gehäuse gelagertes Teil umfasst. Eine Verbindungsklemme ist an dem Teil so angebracht, dass sich die Verbindungsklemme übereinstimmend mit dem Teil dreht. Diese Verbindungsklemme ist darüber hinaus dazu ausgelegt, ein Ende einer Drosselklappenwelle bei einer vorbestimmten Drehposition aufzunehmen und das Teil zur Drosselklappenwelle auszurichten. Ein Sensor ist auch an dem Gehäuse angebracht und erzeugt ein für die Drehposition des Teils relativ zum Gehäuse repräsentatives Ausgangssignal.

Claims

Eine Drosselklappen-Positionssensoreinheit, welche aufweist: ein Gehäuse, ein drehbar in dem Gehäuse angeordnetes Teil, eine Verbindungsklemme, die an dem Teil so angebracht ist, dass sich die Verbindungsklemme übereinstimmend mit dem Teil dreht, wobei die Verbindungsklemme dazu ausgelegt ist, ein Ende einer Drosselklappenwelle aufzunehmen und das Teil zur Drosselklappenwelle auszurichten, einen an dem Gehäuse angebrachten Sensor, wobei der Sensor ein für die Drehposition des Teils relativ zum Gehäuse repräsentatives Ausgangssignal erzeugt.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor einen induktiven Sensor umfasst.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse ein Abteil umfasst, das mit dem Teil ausgerichtet aber von dem Teil getrennt ist, wobei der Sensor in dem Abteil angeordnet ist.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 3 und aufweisend eine Abdeckung, die auf dem Abteil aufliegt und dieses abschließt.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Verbindungsklemme zwei gegenüberliegende Seitenteile umfasst, die zwischen sich einen Spalt ausbilden bei Aufnahme der Drosselklappenwelle.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 5, wobei die Verbindungsklemme aus Federstahl hergestellt ist.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 5, wobei die Verbindungsklemme eine einstückige Konstruktion ist.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Verbindungsklemme eine nicht-runde Querschnittform aufweist und wobei das Teil eine Aus nehmung aufweist, deren Form komplementär zu der Querschnittform der Verbindungsklemme ist, wobei die Verbindungsklemme in der Ausnehmung angeordnet ist.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 1 und aufweisend eine Feder, die das Teil axial gegen den Sensor drückt.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 1 und aufweisend einen Rotor, der an einem Ende des Teils angebracht ist.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 1, wobei das Teil von zylindrischer Form ist und wobei das Gehäuse eine zylindrische Aussparung umfasst, die in Form und Größe zu dem Teil komplementär ist, eine Platte umfasst, die sich über der Aussparung erstreckt und ein Ende der Aussparung abschließt, wobei das Teil in der Aussparung drehbar angeordnet ist, so dass ein axiales Ende des Teils benachbart zu einer Seite der Platte angeordnet ist.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 11, wobei der Sensor auf der anderen Seite der Platte angeordnet ist.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 12, wobei die Platte und das Gehäuse eine einstückige Konstruktion sind.
Die Drosselklappen-Positionssensoreinheit gemäß Anspruch 12, wobei die Platte und das Gehäuse eine einstückige Plastikkonstruktion sind.