DE2836739A1

DE2836739A1 - Messfuehler fuer umgebungsdruck

Info

Publication number: DE2836739A1
Application number: DE19782836739
Authority: DE
Inventors: John Edward Cook
Original assignee: Fram Corp
Current assignee: Fram Corp
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1978-08-22
Publication date: 1979-03-15
Also published as: FR2402863A1; IT1098494B; JPS5450377A; GB2004070B; AU3875878A; CA1100327A; AU523359B2; SE7809340L; GB2004070A; US4117724A; FR2402863B1; IT7827312A0

Description

Meßfühler für Umgebungsdruck

Die Erfindung betrifft einen Meßfühler für Umgebungsdruck, der ein elektrisches Signal abgibt, welches sich in Abhängigkeit von Umgebungsdruckschwankungen ändert.

Moderne Kraftfahrzeuge* insbesondere solche mit elektronisch gesteuerter Kraftstoffversorgitingj oder mit einer verhältnismäßig kompliziertem SchadstoffauisstQßiiberwaGhToimg brauchen eine Vorrichtung _v welche ein elektrisches Signal, erzeugt _K das sich in. Abhängigkeit vom Umgebungsdruckpegel ändert. Bei früheren Vorrichtungen dieser Art ist im allgemeinen ein Potentiometer vorgesehen, welches direkt durch ein Aneroid oder eine druckempfindliche Trockendose beaufschlagt wird, um dadurch direkt ein elektrisches Signal zu erzeugen, das sich in Abhängigkeit von dem durch das Aneroid abgetasteten Druckpegel ändert. Jedoch sind die vom Aneroiden erzeugten Kräfte verhältnismäßig klein, und bei der Verwendung dieser früheren Geräte traten erhebliche Ungenauigkeiten auf. Diese sind teilweise auf eine Verringerung des Reibungswiderstandes am Potentiometer zurück-

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zuführen, da eier ¥ca aneroid bewegte PotentioHiefcerscIileifer "sich setzt".

ErfindungsgemälB besitzt ein Meßfühler für Umgebungsdruck zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das sich, in Abhängigkeit toh Schwankungen dies üegetourngsdruckpegels ändert, eine auf ttsgebungsdruck ansprechende Vorrichtung iait einer physikalischen Charakteristik, die sick im Abhängigkeit von Schwankungen, des öwgrebungsdruckpegels ändert, ferner eine Vorrichtung, die in Abhängigkeit von den Ämderuiiciiem der physikalischen Charakteristik dieser auf Umgebungsdruck ansprechenden Vorrichtung ein elektrisches Signal erzeugt, das sich in Abhängigkeit iron den vorstehend beschriebenen Änderungen der physikalischen Charakteristik ändert, dadurch gekennzeichnet,, daß sie ein Gehäuse umfaßt, einen SträmngsBitte!motor _r der sich im Abhängigkeit vom Ströaungsiaiitteldruck ium Gehäuse bewegt, eim worn StröamngsE3itteliE.oi:ci>r geführtes Stellglied, ferner dadurch, da® dias Stellgliedl lantä diie auf den üegebungsälnsicls; ansprechende Vorrickfammg· Ventile estSnalten, welche in. Abhängigkeit won Änderungen dear püiysikaliscfeem C&axakteristik der auf den Ifcgebungs— druck aBsprecSnemdlem Vorriclifcffiiig ölen, aai Ströünungsaj ttel— oder Ηγ— draulikmotor anistehemden Strömungsmitteldruck regelt, wodurch die Änderungen der physikalischen Charakteristik der auf Ifegebungsdlxack ansprechemdeoi Vorrichtung eine Bewegung des Hjdraulilaeotors verursachen, scrdiaBrii dtadurchp daß die auf die Änderungen der physikalischen Charakteristik ansprechende Vorriclituinig eim elektrisches Signal erzeugt„ das sich in Abhängigkeit von den durch die des Hydraulilaaotors verursachten Änderungen der physikalischem Charakteristik verändert.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet die Nachteile der Vorrichtungen des früheren Standes der Technik und bedient sich des Vakuums im Auspuffkrümmer, um die Potentiometerwelle zu beaufschlagen und dadurch das elektrische Ausgangssignal des Potentiometers zu verändern. Das Auspuffkrümmervakuum betätigt einen an die Potentiometerwelle gekoppelten Strömungsmittel- oder Hydraulikmotor, und der an diesen Motor geleitete Strömungsmitteldruckpegel wird in Abhängigkeit von dem durch das Aneroid abgegriffenen Druck-pegel nachgestellt. Daher steht zur Betätigung der Potentiometerwelle eine viel größere Kraft zur Verfügung, wodurch die Nachteile des früheren Standes der Technik vermieden werden, auf welchem die begrenzte Antriebskraft des Aneroids häufig nicht genügte, das Potentiometer zu betätigen.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnung zeigt:

einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Meßfühler für Umgebungsdruck.

Der in der Zeichnung allgemein dargestellte Meßfühler für Umgebungsdruck 10 umfaßt ein Gehäuse 12, das aus zwei getrennten Teilen 14, 16 besteht. Der Teil 16 endet in einem Klemm- oder Sicherungsring 18, der auf einen radial nach außen ragenden Rand 20 paßt, der vom Teil 14 getragen wird und den Rand 20 sowie eine Potentiometergrundplatte 22 mit einem radial nach außen ragenden Teil 24 des Gehäuses 16 zusammenspannt. Die Grundplatte 22 umfaßt an ihrem Um-

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fang in Abständen angeordnete elektrische Klemmen 26,28 und 30, welche durch die Wand des Gehäuses 12 hindurchragen. Die Potentiometergrundplatte 22 trägt ein herkömmliches Potentiometer 32 von bekannter Auslegung. Wie alle Potentiometer umfaßt auch das Potentiometer 32 einen schematisch dargestellten Widerstand 34 sowie einen Schleifer 36, der mit Blick auf die Figur axial am Widerstand 34 entlang bewegt wird, um dadurch eine elektrische Ausgangsspannung zu erzeugen, die sich in Abhängigkeit von der Stellung des Schleifers 36 auf dem Widerstand 34 ändert. Der Schleifer oder Kontaktarm ist mit einer der Klemmen 26,28 oder 30 verbunden, und die sich gegenüberliegenden Anschlüsse des Widerstandes 34 sind an die anderen Klemmen geführt. Der Teil 14 des Gehäuses 12 bildet einen Strömungsmittel- oder Hydraulikmotor 38, der aus einem Kolben 40 besteht, der dichtend mit der Wand des Gehäuseteils 14 über eine Dichtung 42 im Eingriff steht und axial im Teil 14 gleitet. Eine Feder 44 drückt den Kolben 40 elastisch nach rechts mit Blick auf die Figur. Der Kolben 40 wirkt mit dem Ende des Teils 14 des Gehäuses 12 zusammen, um mit diesen Teilen eine Aufnahme- oder Eingangskammer 46 für den Strömungsmitteldruck zu bilden. Ein Einlaß 48 ist vorgesehen, um die Kammer 46 mit einem Vakuum oder einer Unterdruckquelle zu verbinden, wie es das Krümmervakuum darstellt, das im allgemeinen durch den Betrieb von Kraftfahrzeugmotoren entsteht. Ein Mundstück 50 verengt den Verbindungsweg zwischen Kammer 46 und dem Einlaß 48. Der Hydraulikmotor 38 umfaßt auch ein vom Kolben 40 getragenes Rohr 52, welches mit der Kammer 46 in Verbindung steht. Das Rohr 52 erstreckt sich axial durch das Potentiometer 32, und der Schleifer 36 ist am Außenumfang des Rohres 52 befestigt und wird dadurch gegenüber dem Widerstand 34 bewegt.

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Der Teil 16 des Gehäuses 12 bildet eine Kammer 54, die über öffnungen 56 und ein ringförmiges Filter 58 mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. Ein aus einem abgedichteten Balgen l>estehendes Aneroid 60 ist am Ende des Teils 16 befestigt. Wie allgemein bekannt ist, dehen sich Aneroide dieser Art aus und ziehen sich axial in Abhängigkeit von Änderungen des sie umgebenden Luftdrucks zusammen. Da die Aneroiddose von herkömmlicher Bauart ist, wird sie nicht weiter beschrieben. Ein Ende 62 der Dose 60 ist am Gehäuse 12 befestigt, und ein anderes Ende 64.trägt ein elastisches Ventil 66. Das Ende des Rohres 52 bildet einen Ventilsitz 68, der mit dem Ventil 66 zusammenwirkt, um die Verbindung mit einer Leitung 70 innerhalb des Rohres 52 zu steuern, die an die Kammer 46 angeschlossen ist. Die verschiedenen Bauteile des Meßfühlers 10 sind in der Figur in den Stellungen gezeigt, die sie einnehmen, wenn sich die Kammer 46 auf atmosphärischem Druck befindet, d.h., vor dem Anlassen des Motors. Die Feder 44 ist stark genug, um den maximalen Reibwiderstand des Schleifers 36 des Potentiometers 3 2 zu überwinden, so daß der Kolben 40 und damit auch das Rohr 52 nach rechts gedrückt werden, so daß der vom Rohr 52 geführte Ventilsitz 68 dichtend mit dem Ventilbauteil 66 schließt. Wird der Kraftfahrzeugmotor angelassen, so gelangt ein Vakuumsignal zur Kammer 46, wodurch diese leergepumpt wird und damit bewirkt, daß sich der Kolben 40 nach links in der Figur bewegt, und zwar entgegen dem Druck der Feder 44. Wenn sich der Kolben 40 nach links bewegt, hebt der vom Rohr 52 geführte Ventilsitz 68 vom Ventilteil 66 am Aneroid 60 ab, wodurch atmosphärischer Luftdruck durch die Leitung 70 in die Kammer 46 gelangen kann und damit den in dieser Kammer herrschenden Unterdruck verringert. Schnell wird ein Gleichgewichtszustand erreicht, bei welchem der Ventilsitz 68 eine .Entlüftungsöffnung bildet, wobei das Ventilteil

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66 erlaubt, daß atmosphärischer Luftdruck im gerade ausreichenden Maße durch die Leitung 70 zur Kammer 46 gelangt, so daß der in der Kammer 46 herrschende Unterdruck den Kolben 40 in stationärer Lage hält.

Eine Erhöhung des atmosphärischen Drucks bewirkt ein Zusammenziehen der Aneroiddose 60, wodurch sich das Ventilteil 66 nach rechts (in der Figur) relativ zum Rohr 52 bewegt. Daher wird das Ventilteil 66 vom Ventilsitz 68 am Rohr 52 abgehoben, wodurch sich der Strom des atmosphärischen Luftdrucks im Rohr 70 vergrößert und den Unterdruckpegel in der Kammer 46 verringert. Der verringerte Vakuumpegel in der Kammer 46 läßt die Feder 44 den Kolben 40 und damit auch das Rohr 52 nach rechts (in der Figur) drücken. Da der Schleifer 36 des Potentiometers 32 am Rohr 52 befestigt ist, um sich mit diesem zu bewegen, verändert eine Bewegung des Kontaktarms 36 am Widerstand 34 das Ausgangssignal an der Klemme 30 in bekannter Weise. Das Rohr 52 und der Kolben 40 bewegen sich nach rechts, bis die atmosphärische Entlüftungsöffnung zwischen dem Ventilsitz 68 und dem Ventilteil 66 frei ist, um den richtigen Unterdruckpegel in der Kammer 46 zu steuern, so daß das Rohr bzw. der Kolben in ihrer neuen Lage wieder stationär sind.

Eine Herabsetzung des Umgebungsluftdruckes bewirkt eine Ausdehnung der Aneroiddose 60, wodurch das Ventilteil 66 dichtend am Ventilsitz 60 aufliegt, um den Strom des atmosphärischen Luftdrucks durch die Leitung 70 zu beenden. Daher erhöht sich der Unterdruckpegel in der Kammer 46 und bewirkt, daß der Kolben 40 nach links (mit Sicht auf die Figur) fährt. Wieder wird schnell ein Gleichgewichtszustand

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erreicht, in welchem der am Ende des Rohres 52 geführt Ventilsitz 68 mit dem Ventilteil 66 zusammenwirkt, um den richtigen Druckpegel in der Kammer 46 einzustellen und damit den Kolben 40 in seiner neuen Lage zu halten. Daher wird auch der Schleifer 36 gegenüber dem Widerstand 34 in der Gegenrichtung zur Verkürzung der Aneroiddose 60 bewegt, so daß ein dem ümgebungsdruckpegel proportionales Signal erzeugt wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Meßfühler für Umgebungsdruck zur Erzeugung eines sich in Abhängigkeit von Schwankungen des Umgebungsdruckpegels ändernden Signals mit einer auf den Umgebungsdruck ansprechenden Vorrichtung, deren physikalische Charakteristik sich in Abhängigkeit von Schwankungen des Umgebungsdruckpegels ändert, ferner mit einer Vorrichtung, die auf Änderungen der physikalischen Charakteristik der Vorrichtung anspricht, die ihrerseits auf Änderungen des ümgebungsdrucks anspricht, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das sich in Abhängigkeit von den vorerwähnten Schwankungen der physikalischen Charakteristik ändert, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler ein Gehäuse (12,14,16) umfaßt, daß ein auf Strömungsmitteldruck ansprechender Hydraulikmotor (38) im Gehäuse (14) beweglich angeordnet ist, ferner dadurch, daß der Hydraulikmotor (38) ein Stellglied (52) trägt, sodann dadurch, daß das Stellglied (52) und die auf den Umgebungsdruck ansprechende Vorrichtung (60) ein Ventil (66,68) umfassen, welches auf Schwankungen der physikalischen Charakteristik der auf

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den Umgebungsdruck ansprechenden Vorrichtung (60) anspricht, um den an den Hydraulikmotor (38) gelangenden Strömungsmitteldruck zu regeln, wodurch die Schwankungen der physikalischen Charakteristik der auf den Umgebungsdruck ansprechenden Vorrichtung
(6O) eine Bewegung des Hydraulikmotors (38) auslösen, und
schließlich dadurch, daß die auf Schwankungen der physikalischen Charakteristik ansprechende Vorrichtung (32) auf die Bewegung
des Hydraulikmotors (38) anspricht, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das sich in Abhängigkeit von den Schwankungen der physikalischen Charakteristik ändert.

2. Meßfühler für Umgebungsdruck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals ein Potentiometer (32,34,36) ist.

3. Meßfühler für Umgebungsdruck nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Umgebungsdruck ansprechende Vorrichtung ein abgedichteter Balgen (60) ist.

4. Meßfühler für Umgebungsdruck nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (38)
eine Vorrichtung (48) umfaßt, welche ihn mit einem Unterdruckbehälter verbindet.

5. Meßfühler für Umgebungsdruck nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (38)
einen im Gehäuse (14) gleitend angeordneten Kolben (40) umfaßt, der mit einem Ende (42) des Gehäuses (14) zusammenwirkt, um
eine Aufnahmekammer für Strömungsmittel (46) zu bilden, ferner

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dadurch, daß eine Vorrichtung (48) die Aufnahmekammer für Strömungsmittel (46) mit einem Unterdruckbehälter verbindet, sowie dadurch, daß ein Ventil (66,68) den Strom des Strömungsmitteldrucks zur Strömungsmittelaufnahmekammer (46) steuert, um den Unterdruckpegel in der Kammer (46) zu verändern und damit eine Bewegung des Kolbens (40) zu bewirken.

6. Meßfühler für Umgebungsdruck nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein Rohr (52) ist, das vom Kolben (40) geführt wird und mit der Strömungsmittelaufnahmekammer (46) in Verbindung steht, ferner dadurch, daß das Ventil (66,68) ein von der auf Umgebungsdruck ansprechenden Vorrichtung (60) getragenes Ventilteil (66) sowie einen Ventilsitz (68) umfaßt, der am Ende des Rohrs (52) ausgebildet ist, ferner dadurch, daß das Ventilteil (66) und der Ventilsitz (68) in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens (40) und von Änderungen der physikalischen Charakteristik der auf Umgebungsdruck ansprechenden Vorrichtung

(60) zusammenwirken, um den Strom atmosphärischen Druckes im Rohr (52) und damit in der Kammer (46) zu steuern.

7. Meßfühler für Umgebungsdruck nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Umgebungsdruck ansprechende Vorrichtung (60) ein abgedichteter Balgen ist, dessen Länge sich in Abhängigkeit von Änderungen des Umgebungsdruckpegels verändert, ferner dadurch, daß das Ventilteil (60) am Ende des Balges (60) montiert ist, so daß dieser (60) in Abhängigkeit von Änderungen des Umgebungsdruckpegels das Ventilteil (66) · an das Ende des

sich
Rohres (52) heranfährt und wieder von ihm entfernt.

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8. Meßfühler für Umgebungsdruck nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (32,34,36) zur Erzeugung des elektrischen Signals durch die Bewegung des Rohrs (52) beaufschlagt wird, um dieses elektrische Signal zu erzeugen.

9. Meßfühler für Umgebungsdruck nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals (3 2) ein Potentiometer mit einem Widerstand (34) und einem Schleifer (36) ist, der sich gegenüber dem Widerstand (34) bewegt und schließlich dadurch, daß der Schleifer ⁴ (36) vom Rohr (52) geführt wird.

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