DE3131873C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Druckgeber dieser Art ist der DE-OS 29 46 515.2 zu entnehmen.

Aus der DE-OS 28 42 140 ist ein Drucksensor mit einem einzigen Ge­ häuse entnehmbar, wobei im Gehäuse des Druckwandlers selbst die Aus­ werteschaltung angeordnet ist. Diese Auswerteschaltung befindet sich in einer Dämpfungsmasse, die die Öffnung des Gehäuses des Druckwand­ lers abschließt. In der Dämpfungsmasse ist gleichzeitig auch ein Magnet eingeschraubt, der mit dem Hallelement in Wirkverbindung steht. Da die Dämpfungsmasse die Öffnung abschließt und gleichzeitig auch auf ihr der Magnet befestigt ist, kann der Druckwandler nur bei fertigem Zustand in seiner Funktion überprüft werden.

Auch beim Drucksensor nach der DE-OS 27 25 543 ist nur ein einziges Gehäuse vorhanden, in dem auch die Auswerteschaltung angeordnet ist. Auf der zu einem Raum hingewandten Stirnseite einer Trennplatte befindet sich eine Auswerteschaltung. Dieser Raum wird von einem Deckel abgeschlossen. Der Raum ist ferner durch eine Bohrung in der Trennplatte, insbesondere zur Aufnahme der Anschlußkabel, mit dem Innenraum eines Balgs verbunden. Dadurch ist der Deckel für den Raum Teil des Gehäuses des Drucksensors. Die Auswerteschaltung kann nicht separat, vom Drucksensor getrennt in ihrer Funktion überprüft werden. Eine Überprüfung ist nur im zusammengebauten Endzustand möglich, das heißt, wenn auch die Trennplatte eingebaut ist und der Deckel aufge­ setzt ist.

In der US-PS 41 72 971 ist ein Differenzdruckaufnehmer beschrieben, bei dem zwei Permanentmagnete mit entgegengesetzt gerichteter Pola­ rität an einer Zwischenwand anliegen. Mit Hilfe einer sonst aufwen­ digen Konstruktion bewirkt diese magnetische Anziehungskraft ein Meßsignal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als ge­ schlossene Einheit handhabbare und einbaubare Baugruppe zu schaffen, welche einen Druckgeber dieser Art und ein elektronisches Steuergerät umfaßt, wobei sowohl der Druck­ geber als auch das Steuergerät für sich allein herge­ stellt und auf seine funktionelle Brauchbarkeit geprüft werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kenn­ zeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maß­ nahmen vorgesehen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei Ausfüh­ rungsbeispielen näher beschrieben, welche in der Zeich­ nung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Baugruppe in ihrem axialen Längs­ schnitt und

Fig. 2 in ihrem entlang dem gebrochenen Linienzug II/II in Fig. 1 geführten Halbschnitt,

Fig. 3 den Druckgeber für sich allein in seinem axialen Längsschnitt und

Fig. 4 eine zweite Baueinheit, ebenfalls im Längs­ schnitt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der in Fig. 3 einzeln dargestellte Druckgeber verwen­ det, welcher in einem aus magnetisch leitenden Werk­ stoff hergestellten Gehäuse 1 eine Doppelmembrandose 2 aus dünnem Blech, vorzugsweise CuBe, enthält, welche aus zwei Dosenhälften 3 und 4 zusammengesetzt ist. Diese Dosenhälften sind untereinander entlang ihrem Rand druckdicht verlötet und verschweißt. Die in den Fig. 1 bis 3 obenliegend dargestellte Dosenhälfte 3 sitzt auf einem mit einer nicht dargestellten, durch­ gehenden Längsbohrung versehenen Tragstutzen 5, der mit einem Schraubgewinde 6 versehen ist und in einem abge­ setzten Hals 7 endigt.

In der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungs­ form ist die Doppelmembrandose 2 mittels einer auf das Gewinde 6 des Tragstutzens 5 aufgeschraubten Mutter 8 zentrisch in einer Tragscheibe 10 befestigt. Diese trägt an ihrem Außenumfang ein Feingewinde 11, mit welchem sie mehr oder weniger tief in ein in die Bohrung 12 des Gehäuses 1 eingeschnittenes, nicht näher bezeichnetes Gegengewinde eingedreht werden kann, wobei ihre jewei­ lige Stellung durch eine vorgespannte, in der Bohrung 12 untergebrachte Schraubenfeder 13 gesichert wird.

Die zweite Dosenhälfte 4 trägt in ihrem Zentrum einen aus Kobalt-Samarium hergestellten Dauermagneten 15. Dieser ist parallel zu der gemeinsamen Achse 16 des Tragstutzens 5 und der beiden Dosenhälften 3 und 4 polarisiert und wird in Richtung dieser Achse verstellt, wenn sich der im Innenraum der Doppelmembrandose 2 wirksame Druck ändert.

Die freie Polfläche des Dauermagneten 15 steht mit einem sich linear mit den Druckschwankungen ändernden Abstand einem Hall-IC 17 gegenüber, der auf einer Isolierstoff- Tragplatte 18 sitzt und mit drei auf der Tragplatte be­ festigten Anschlußfahnen verbunden ist, von welchen in Fig. 3 nur eine Anschlußfahne bei 19 angedeutet ist.

Um einen möglichst linearen Zusammenhang zwischen den durch die obenerwähnten Druckschwankungen verursachten Ab­ standsänderungen des Dauermagneten 15 vom Hall-IC 17 und den sich dabei ändernden Induktionswerten zu erreichen, ist an der vom Dauermagneten 15 abgekehrten Rückseite des Hall-IC ein zweiter, ebenfalls aus Kobalt-Samarium hergestellter Dauermagnet 20 vorgesehen, welcher gleich­ achsig zu der gemeinsamen Achse 16 und dem ersten Dauer­ magneten 15 angeordnet ist und dem Hall-IC 17 mit einem gleichnamigen Pol wie der erste Dauermagnet 15 gegenüber­ steht. Der zur Einstellung des Nullpunktes der auf den Hall-IC 17 einwirkenden Induktion dienende Kompensations­ magnet 20 sitzt auf der freien Stirnseite eines Abstands­ halters 21, der mit einer Stellscheibe 22 verbunden ist, die an ihrem Außenumfang ein Feingewinde 23 trägt, mit welchem sie in ein nicht näher bezeichnetes Mutter­ gewinde in der unteren Bohrung 24 eingedreht werden kann. Mit diesem Feingewinde ist der Abstand zwischen der Unter­ seite des Hall-IC und dem Kompensations-Magnet 20 ein­ stellbar; er wird durch eine in die Bohrung 24 einge­ setzte Schraubenfeder 25 gesichert.

Die dargestellte, oben beschriebene Anordnung erlaubt es, den Druckgeber nach Fig. 3 nach seinem Zusammenbau so zu justieren, daß die Ausgangsspannung des Hall-IC in dem interessierenden Druckbereich hinsichtlich der Lage des Nullpunktes und der Steilheit vorgegebenen Kennwerte aufweist.

In der Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist der Druckgeber mit seinem im Außendurchmesser kleiner gehaltenen Fußteil 26, welcher die Gewindescheibe 22 und die Schraubenfeder 25 enthält, in ein als Zwischenboden 28 ausgebildetes Kunst­ stoffpreßteil eingesetzt, welches zusammen mit einem ebenfalls aus Kunststoff gepreßten Oberteil 30 den Druckgeber nach Fig. 3 einschließt und erforderlichenfalls luft- und feuchtigkeitsdicht abgeschlossen werden kann. Der Hals 7 des Druckgebers ragt in die Längsbohrung 31 eines an das Oberteil 30 angeformten Anschlußstutzens 32 hinein, auf welchen ein nicht dargestellter Verbindungsschlauch auf­ geschoben werden kann, mit welchem der Innenraum 31 des Anschlußstutzens 32 an das Ansaugrohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann und dann den im Ansaugrohr herrschenden Unterdruck in der Doppelmembrandose 2 zur Wirkung bringen kann. Der Hals 7 ist gegenüber dem im Oberteil 30 herrschenden Außenluftdruck durch einen Gummiring 33 abgedichtet, wobei das Eindringen von Feuchtigkeit durch ein in eine Druckausgleichsöffnung 34 eingesetztes, scheibenförmiges Teflonelement 35 verhindert werden kann. An den aufein­ anderliegenden Stirnflächen des Oberteils 30 und des Zwischenbodens 28 ist ein ringförmig verlaufender Dicht­ wulst 36 und eine diesen Dichtwulst aufnehmende Ringnut 37 vorgesehen.

Der Zwischenboden 28 des den Druckgeber einschließenden Gehäuses dient als Deckel eines topfförmigen Bodenteils 40, das ebenfalls aus Kunststoff gepreßt ist und eine von seiner Oberseite 41 bis zur Unterseite 42 durchgehende Aussparung 43 enthält. Diese ist nach unten hin durch eine Metallplatte 44 abgeschlossen, die als Wärmesenke für eine Halbleiterschaltung 45 dient. Diese ist ein Transistor-Spulenzündgerät, dessen Schaltzeitpunkt in Abhängigkeit von dem im Ansaugrohr herrschenden Druck verschoben wird und damit zu einer druckabhängigen Ver­ stellung des Zündzeitpunktes führt. Zur druckabhängigen Verstellung ist der Hall-IC 17 mit drei Anschlußfahnen 46 versehen, die mit jeweils einer von drei dünnen, blattförmigen Verbindungsleitungen 47 verlötet sind. Diese Verbindungsleitungen 47 sind in der in Fig. 1 dargestellten Weise vom Kunststoff des Bodenteils 40 so umspritzt, daß ihr in die Aussparung 43 hineinragen­ der, abgewinkelter Endabschnitt 48 einen Lötstützpunkt als feste Anschlußfahne für eine flexible Anschlußfahne 49 bildet, welche zu dem Halbleiter-IC 45 führt. Am gegenüberliegenden Rand der Halbleiterschaltung 45 sind in den Werkstoff des Unterteils 40 eingespritzte Steckerzungen (bzw. Anschlußfahnen) 50 vorgesehen, welche an ihren in die Aussparung 43 hineinragenden End­ abschnitten über je einen Anschlußdraht 51 (Fig. 1) mit dem Halbleiter-IC 45 verbunden sind und an ihrem anderen Endabschnitt 52 in den Innenhohlraum 53 einer an den Bodenteil 40 einstückig angeformten Steckerbuchse 54 hineinragen, wo sie durch eine passende Steckermuffe angeschlossen werden können.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Halbleiter- IC 45 luft- und feuchtigkeitsdicht mit einer Silicon-Gel- Schicht vergossen. Diese Vergußschicht 55 schließt auch einen Großteil der Anschlußdrähte 49 und 51 ein.

Wie der in Fig. 1 dargestellte Axialschnitt erkennen läßt, sind an der Unterseite des Zwischenbodens 28 Dichtrippen 56, 57 angeordnet, die in passende Aus­ sparungen 58, 59 an der Oberseite 41 des Unterteils 40 eingreifen und dort mit diesem durch Klebstoff dicht verbunden sind.

Der besondere Vorteil der oben beschriebenen, erfindungs­ gemäßen Vereinigung von einer elektronischen und einer elektronisch-mechanischen Baueinrichtung zu einer einheit­ lichen Baugruppe besteht darin, daß diese Vereinigung in raumsparender und montagesicherer Weise erfolgen kann, wobei sich eine hohe Langzeitstabilität ergibt und geringe Kosten entstehen.

In Fig. 4 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das sich gegenüber denjenigen nach den Fig. 1 und 2 dadurch vorteilhaft unterscheidet, daß der in Fig. 3 dargestellte Unterdruckgeber auf dem Kopf stehend eingebaut werden kann und zu Prüf- und Justierungs­ zwecken uneingeschränkt zugänglich ist, solange das in Fig. 4 bei 60 angedeutete, sehr einfach aufgebaute, aus Kunststoff hergestellte Gehäuse-Oberteil noch nicht auf­ gesetzt ist. In dieser Ausführungsvariante erfolgt die Zuführung des Druckes bzw. des im Ansaugrohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine herrschenden Unterdruckes - abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 - über den an den ebenfalls aus Kunststoff hergestellten Zwischenboden 62 angeformten Anschlußstutzen 63, dessen Längsbohrung 64 bis zu einem zentralen Ringraum 65 zugeführt ist, in welcher der zur Verbindung mit der Doppelmembran­ dose 2 dienende Hals 7 des Druckgebers hineinragt. Das Metallgehäuse 1 des Druckgebers, der im übrigen wie in Fig. 3 dargestellt ausgebildet ist, wird durch mehrere an der Oberseite des Zwischenbodens 62 angeordnete, ela­ stisch ausgebildete Zungen 66 abgestützt; er wird beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils 60 durch ein auf den Fuß­ teil 26 des Druckgebers aufgesetztes Moosgummikissen 67 so festgehalten, daß der Druckgeber auch stärksten, beim Betrieb auf Kraftfahrzeugen auftretenden Schüttelbean­ spruchungen standhalten kann.

Claims (12)

1. Druckgeber zur Erfassung eines Druckes, insbesondere des Ansaug­ luftdrucks einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (1), in dem eine dem Druck ausgesetzte Membran oder Membrandose (2) befestigt ist, deren Zen­ trum sich in Abhängigkeit von dem aufgebrachten Druck bewegt und da­ durch den Abstand zwischen einem Dauermagneten (15) und einem diesem gegenüber angeordneten Hall-IC (17) verändert, wobei, zur Erzielung eines linearen Zusammenhanges zwischen der Ausgangsspannung des Hall-IC's (17) und der auf den Hall-IC durch den Dauermagneten (15) ein­ wirkenden magnetischen Induktion, der Hall-IC (17) und der Dauerma­ gnet (15) gleichachsig zueinander angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein das Gehäuse (1) des Druckgebers einschließendes zweites Gehäuse (30, 60) als Deckel eines topfförmigen Boden­ teils (40) ausgebildet ist, in welchen ein elektronisches Schaltge­ rät (45), insbesondere ein in Abhängigkeit vom Druck arbeitendes Zündverstellgerät, luft- und feuchtigkeitsdicht untergebracht ist.

2. Druckgeber nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem das Gehäuse (2) des Druckgebers einschließenden deckelförmigen Gehäuses (30, 60) und dem topfförmigen Bodenteil (40) ein aus Kunst­ stoff hergestellter Zwischenboden (28, 62) angeordnet ist und daß im Bodenteil (40) zum Anschluß des elektronischen Schaltgeräts (45) dienende Anschlußstreifen (47) eingeformt sind, welche durch den Zwischenboden (28, 62) hindurchgesteckt sind und in den Innenraum des deckelförmigen Gehäuseteils (30, 60) hineinragen.

3. Druckgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgeber einen Hals (7) aufweist, der durch eine den Hals um­ schließende Dichtung, insbesondere Ringdichtung (33), gegenüber einem Anschlußstutzen (32) abgedichtet ist, der einen Innenhohl­ raum (31) enthält, mit welchem die Membrandose (2) in Druckverbin­ dung steht.

4. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein weiterer Magnet (20) mit dem Magnet (15) und dem Hall-IC (17), in zueinander gleichachsiger Anordnung, in einem aus magnetisch leitendem Werkstoff hergestellten Gehäuse (1) unterge­ bracht ist.

5. Druckgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ häuse (1) zwei zueinander gleichachsige Bohrungen (12, 24) mit je einem Muttergewinde, insbesondere Feingewinde (11, 23) enthält, in welchem je eine von zwei die Magneten (15, 20) tragende Schei­ ben (10, 22) einschraubbar sind.

6. Druckgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Bohrungen (12, 24) jeweils eine von zwei Druckfedern (13, 25) ange­ ordnet ist, durch welche das Spiel der eingeschraubten Schei­ ben (10, 22) beseitigt ist.

7. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das zweite Gehäuse (30, 60) aus Kunststoff hergestellt ist und an das Oberteil des Gehäuses (30) ein Anschlußstutzen (32) ange­ formt ist.

8. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß an den Zwischenboden (62) ein Anschlußstutzen (63) ange­ formt ist.

9. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem aus Kunststoff hergestellten Bodenteil (40) An­ schlußfahnen (48, 50) eingeformt sind, deren Endabschnitte in den zur Aufnahme des elektronischen Schaltgerätes (45) dienenden Hohl­ raum (43) des Bodenteils (40) hineinragen.

10. Druckgeber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bodenteil (40) eine Steckerbuchse (54) angeformt ist, in welcher die nach außen geführten, zungenförmig gestalteten Anschlußfahnen (50) zugänglich sind.

11. Druckgeber nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zur Aufnahme des Schaltgerätes (45) dienende Hohl­ raum als eine von der Oberseite (41) bis zur Unterseite (42) des Bo­ denteils (40) durchgehende Aussparung ausgebildet ist, die an der Unterseite durch eine Metallplatte (44) abgeschlossen ist.

12. Druckgeber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (43) mindestens teilweise mit einer feuchtigkeitsdichten Vergußmasse (55), insbesondere aus Silicon-Gel, ausgegossen ist.