DE3610460C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Druckschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Ausführungsform eines derartigen Druckschalters (US-PS 43 00 601) ist der eine gehäuseseitige Sitz mit einem Isolierstoff ausgekleidet, so daß die elektrische Verbindung zwischen der Kontaktkugel und dem Gehäuse unterbrochen ist. In der anderen Schaltstellung wird dagegen die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktstück und dem Gehäuse hergestellt. Eine besondere Abdichtung des Kontaktstücks gegenüber dem den Strömungsmitteldruck führenden Kanal ist nicht vorgesehen.

Dies erfolgt bei einer anderen bekannten Ausführungsform (US-PS 40 07 343) durch eine Membran, die vom Strömungsmitteldruck beaufschlagt wird und bei entsprechendem Druck die Kontaktkugel von einem gehäuseseitigen Sitz abhebt und damit die elektrische Verbindung des Schalters unterbricht. Andererseits sind kugelförmige Ventilelemente für Sitzventile bekannt (DE 10 82 964).

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das Kontaktstück des Druckschalters gegenüber dem Strömungsmitteldruck so abzudichten, daß die für den Schaltervorgang wesentliche Druckdifferenz am Kontaktstück aufrechterhalten bleibt. Ferner soll der Bauaufwand für den Druckschalter verringert und die Lebensdauer des Schalters erhöht werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So ist erfindungsgemäß das bewegliche Kontaktstück des Druckschalters in dem elastischen O-Ring gehalten, der die Abdichtung übernimmt, so daß die am Kontaktstück auftretende Druckdifferenz stets aufrechterhalten bleibt. Der O-Ring dichtet das Kontaktstück gegenüber dem Gehäuse sowohl in beiden Schaltstellungen wie auch beim Übergang von der einen in die andere Schaltstellung ab. Der O-Ring ist ein einfaches und billiges Bauelement, das die Bauweise des Druckschalters erheblich vereinfacht. Außerdem hat der O-Ring eine lange Lebensdauer. Bei dem erfindungsgemäßen Druckschalter kann das Kontaktstück entweder als Öffner oder als Schließer arbeiten. Vom Strömungsmitteldruck kann also der Schalter entweder geschlossen oder je nach Ausführungsform geöffnet werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei das Kontaktstück jeweils eine Kugel ist. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckschalter in Schließstellung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 einen Längsschnitt des Druckschalters der Fig. 1 in Offenstellung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Druckschalters an einem Steuermodul;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Druckschalter in Offenstellung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 einen Längsschnitt des Druckschalters der Fig. 4 in Schließstellung;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform des Druckschalters in Offenstellung und

Fig. 7 einen Längsschnitt des Druckschalters der Fig. 6 in Schließstellung.

Der dargestellte Druckschalter ist allgemein verwendbar, jedoch eignet er sich vor allem für automatische Getriebe von Kraftfahrzeugen, wie dies schematisch in Fig. 3 dargestellt ist. Getriebeschaltungen weisen meist einen elektronischen Steuermodul für den Motor 10 auf, dessen Ausgang 12 elektrisch mit einem nicht gezeigten Signallicht oder mit einem nicht gezeigten Magnetventil für die Getriebeschaltung verbunden ist. Die Spannung für den Steuermodul 10 wird von einer Batterie 14 geliefert, die mit dem Steuermodul 10 über den Anschluß 16 und über die Leitung 20 mit Masse 18 verbunden ist. Der Druckschalter 22 weist Anschlüsse 24 und 26 auf, die gegeneinander elektrisch isoliert sind und über eine Leitung 28 an Masse 32 und eine Leitung 30 an den Steuermodul 10 geführt sind. Ein Kontakt 33 bewegt sich zwischen der Offen- und Schließstellung in Abhängigkeit von bestimmten Drücken oder Druckschwankungen auf die der Schalter anspricht, um die Anschlüsse 26 und 24 zu verbinden oder zu trennen.

Der untere Anschluß 26 des Druckschalters 22 in den Fig. 1 und 2 weist einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt 34 auf, der in ein elektrisch an Masse gelegtes Aluminiumgehäuse 35 des Getriebes eingeschraubt wird. Strömungsmittel gelangt durch einen Kanal 36 in eine Kammer 38 des Schalters.

Wie in der Zeichnung gezeigt, ist an dem Abschnitt 34 ein Radialflansch 40 und eine ringförmige Wand 42 angeformt, in der eine Abdeckung 44 eingepaßt ist, die aus elektrisch isolierendem elastischen Material wie Nylon oder dergleichen gefertigt ist. Der Boden 46 der Abdeckung 44 liegt auf einer Oberfläche 45 des Radialflansches 40 auf. Eine in der Mitte des Bodens 46 der Abdeckung 44 ausgeformte Ausnehmung 48, die sich zum Boden 46 öffnet, wirkt mit der Oberfläche 45 des Flansches 40 zusammen und bildet die Kammer 38. Diese steht stets in direkter Verbindung mit dem Kanal 36 und dem Druckströmungsmittel im Getriebegehäuse 35.

Der obere Rand 49 der Wand 42 wird umgebordelt und drückt gegen den konischen Abschnitt 50 der Abdeckung 44, die somit fest und dichtend an die Oberfläche 45 des Flansches 40 gedrückt wird.

Durch die Abdeckung 44 erstreckt sich in der Mitte eine Öffnung 51, die einen unteren Abschnitt 52 mit größerem Durchmesser sowie einen oberen Abschnitt 54 mit kleinerem Durchmesser aufweist. Der Anschluß 24 ist eine herkömmliche Nietverbindung mit einem Schaft 58, welcher sich durch den oberen Abschnitt 54 erstreckt und bei 60 an einem Absatz 56 der Abdeckung 44 befestigt ist.

Ein Radialflansch 64 des Anschlusses 24 dient zum Aufschieben einer herkömmlichen elektrischen Leitung 30.

Am unteren Ende öffnet sich der Abschnitt 52 in die Kammer 38. Das bewegliche Kontaktstück 33, das zeichnungsgemäß kugelförmig ausgebildet ist, ist in der Kammer 38 angeordnet und bewegt sich zwischen zwei gegenüberliegenden, axial im Abstand voneinander angeordneten Sitzen 68 und 70 des Kanals 36 und der Öffnung 51. Eine zwischen dem Anschluß 24 und dem Kontaktstück 33 angeordnete Feder 72 drückt dieses an den Sitz 68. Ein in der Kammer 38 befindlicher O-Ring 74 umschließt das Kontaktstück 33 oberhalb seiner Mitte und berührt die Oberseite der Ausnehmung 48. Somit wirken die Feder 72 und der O-Ring 74 zusammen, um das Kontaktstück 33 an den Sitz 68 anzudrücken. Der O-Ring 74 ist so bemessen, daß er normalerweise gespannt ist, und die Kammer 38 zwischen dem Sitz 70 und dem O-Ring 74 gegenüber dem Kanal 36 abdichtet. Mehrere im unteren Sitz 68 ausgebildete Nuten 76 sind in gleichmäßigen Abständen angeordnet und sorgen für eine Verbindung zwischen dem Kanal 36 und der Kammer 38, so daß das Strömungsmittel im Getriebegehäuse 35 zur Kammer 38 über die Nuten 76 gelangt, wo das Strömungsmittel Druck auf den O-Ring 74 ausübt, um dessen Eigenelastizität bei der Aufrechterhaltung einer wirksamen Dichtung mit dem Kontaktstück 33 und der Oberseite der Kammer 38 zu erhöhen.

Die Öffnung 51 steht mit dem Innenraum des Getriebes über einen seitlichen Entlüftungskanal 78 in Verbindung. Somit ist die Druckdifferenz am Kontaktstück 33 gleich der Druckdifferenz zwischen dem Getriebedruck und dem atmosphärischen Druck. Der Druckschalter 22 ist normalerweise geschlossen (Fig. 1) und wird bei einem entsprechenden Druck im Kanal 36 geöffnet. Der Druck im Kanal 36 muß einen bestimmten Maximaldruck übersteigen, um den gemeinsamen Widerstand der Feder 72 und des O-Ringes 74 zu überwinden, so daß das Kontaktstück 33 vom Sitz 68 zum Sitz 70 umschaltet (Fig. 2).

Offensichtlich kann der Druck, der erforderlich ist, um den Schalter zu öffnen, durch Veränderung der Federspannung der Feder 72 geregelt werden. In einem normalen Getriebe bleibt beispielsweise der Druckschalter in Schließstellung (Fig. 1), solange ein Strömungsmitteldruck von weniger als etwa 2,32 bar im Kanal 36 herrscht und schaltet in die Offenstellung (Fig. 2) bei einem Strömungsmitteldruck von etwa 2,46 bar im Kanal 36. Da der O-Ring 74 dem Strömungsmitteldruck im Kanal 36 ausgesetzt ist, wirkt der Druck stets auf den O-Ring mit großer Wirkung, unabhängig davon, ob das Kontaktstück 33 in Offen- oder Schließstellung ist oder umschaltet. Damit erfüllt es eine Doppelfunktion, nämlich einmal als elektrischer Kontakt und zum zweiten auch als Sitzventil.

Der O-Ring 74, der die Druckdichtung im Schalter aufrechterhält, ist auf Grund seiner besonderen Montage und Anordnung sowie seiner Wechselbeziehung mit dem Kontaktstück 33 in der Praxis minimalen Belastungen ausgesetzt und weist daher eine außergewöhnlich lange Gebrauchslebensdauer auf. Beim Umschalten in die Offenstellung dehnt sich der O-Ring. Bei der Größe des Druckschalters, der meist für ein Kraftfahrzeuggetriebe verwendet wird, dehnt sich der O-Ring 74 um etwa 0,2 mm. Wenn jedoch der O-Ring 74 sehr nahe an der Mitte des Kontaktstücks anliegt, wird die Ausdehnung des O-Rings auf etwa 0,05 mm verringert. Damit ist die Belastung des O-Rings unter diesen Umständen minimal.

Außerdem muß die Abdichtung des Kanals 36 nicht am Sitz 68 erfolgen, da diese Funktion durch den O-Ring 74 übernommen wird, und es ist nicht erforderlich, einen fein bearbeiteten oder Spezialsitz aus Kunststoff oder dergleichen vorzusehen, um eine wirksame Dichtung zu erreichen. Diese Aufgabe wird in wirksamer Weise durch den O-Ring 74 gelöst, der ein verhältnismäßig billiges und leicht zu beschaffendes Normteil ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine abgeänderte Form eines Druckschalters, der normalerweise geöffnet (Fig. 4) ist und durch Druck in Schließstellung (Fig. 5) gelangt.

Gleiche Bauteile des Druckschalters gemäß Fig. 4 und 5 mit der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Gegensatz zum Entlüftungskanal 78 in der Abdeckung 44 des Druckschalters ist ein entsprechender Kanal 80 mittig durch den Anschluß 24 vorgesehen.

Ferner ist eine ringförmige Einlage 82 aus einem elektrischen Isolierwerkstoff wie Nylon oder dergleichen auf einer Schrägfläche 68 im unteren Anschluß 26 vorgesehen. In der Einlage 82 ist ein Sitz 84 ausgebildet, an den das Kontaktstück 33 durch die vereinigte Wirkung der Feder 72 und des O-Ringes 74 gedrückt wird.

Eine Metallscheibe 86 auf einer gekrümmten Federscheibe 88 ist zwischen dem Boden 46 der Abdeckung 44 und einem ringförmigen Absatz 90 angeordnet, der im Anschluß 26 über der Einlage 82 vorgesehen ist. Die Scheibe 86 weist eine Öffnung 92 auf, auf deren Kante 93 das Kontaktstück 33 in der oberen Schließstellung aufliegt. Auch in der Federscheibe 88 ist eine Mittelöffnung 94 ausgebildet, deren Durchmesser so viel größer ist als die Öffnung 92, um die Bewegung des Kontaktstücks 33 nicht zu behindern.

Die Scheibe 86 macht einen guten elektrischen Kontakt mit dem unteren Anschluß 26 über die Federscheibe 88 an der der O-Ring 74 anliegt. Wenn der Flansch 49 nach innen und unten auf den verjüngten Absatz 50 gedrückt wird, übt er auch axialen Druck auf die Abdeckung aus, wobei die Scheiben 86 und 88 fest am Absatz 90 gehalten werden und einen ebenso guten elektrischen Kontakt ergeben wie in der erstbeschriebenen Ausführungsform.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die gemeinsame Wirkung der Feder 72 und des O-Ringes 74 den Strömungsmitteldruck überwindet und das Kontaktstück 33 auf den Sitz 84 drückt, so daß die Verbindung zwischen den Anschlüssen 24, 26 über die Metallscheibe 86 unterbrochen ist. Wenn andererseits der Strömungsmitteldruck im Kanal 36 einen bestimmten Maximaldruck übersteigt, überwindet er den gemeinsamen Widerstand der Feder 72 und des O-Ringes 74 und bringt das Kontaktstück 33 in leitende Verbindung mit der Metallscheibe 86: der Druckschalter schließt.

Offensichtlich weist der Schalter mit Arbeitskontakten (Fig. 4 und 5) alle Vorteile des zuerst beschriebenen Schalters mit Ruhekontakten auf. Der O-Ring 74 ist stets dem Strömungsmitteldruck im Kanal 36 ausgesetzt, so daß der Druck dazu dient, die elastische Eigenwirkung des O-Rings beim Erzeugen und Aufrechterhalten einer wirksamen Dichtung gegen den Strömungsmitteldruck im Schalter zu verstärken. Ebenso dient der O-Ring 74 der doppelten Aufgabe, das Kontaktstück 33 abzudichten und mit der Feder 72 zusammen zu arbeiten, um das Kontaktstück normalerweise in der unteren Stellung zu halten, die in diesem Falle die Offenstellung ist. Auch der Schalter mit Arbeitskontakten der Fig. 4 und 5 hält eine verhältnismäßig kleine Zahl von Teilen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine abgeänderte Form des elektrischen Druckschalters mit Arbeitskontakten der Fig. 4 und 5. Es sei bemerkt, daß angesichts der Ähnlichkeiten zwischen den beiden Ausführungsformen entsprechende Teile der beiden Schalter durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform fehlt die Entlastungsöffnung 80 im Anschluß 24 und ist bei 96 in der Abdeckung 44 angeordnet. Die Entlüftung erfolgt über ein Sackloch 98 sowie eine Radialschlitz 100 in der Abdeckung.

Die Veränderung der Anordnung der Druckentlastungsöffnung vereinfacht die Konstruktion und verbilligt die Herstellung, da die Bohrung im Anschluß 24 entfällt, und die Entlüftungskanäle ohne zusätzliche Kosten in der Abdeckung 44 ausgeformt werden.

Eine weitere bedeutende Änderung des abgeänderten Schalters besteht darin, daß die Scheiben 86 und 88 der Fig. 4 und 5 durch ein einstückiges Element 102 ersetzt werden, das aus einer Scheibe 104 und einem Ring 106 besteht. Der äußere Randabschnitt der Scheibe 104 ruht auf dem Absatz 90, der Ring 106 ist im Paßsitz innerhalb der ringförmigen Wand 42 des Anschlusses angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, einen oberen Sitz 108 an der Scheibe 104 auszubilden, an den sich das Kontaktstück 33 anlegt, wenn der Schalter in der in Fig. 7 gezeigten Schließstellung ist. Der Sitz 108 ist von einer aufwärts und einwärts ragenden Lippe 110 gebildet, die am Innenumfang der Scheibe 104 ausgeformt ist. Auf Grund dieser Konstruktion ist der von der Lippe 110 gebildete Sitz 108 erheblich breiter als die Kante 93 in der Ausführung der Fig. 4 und 5, und diese größere Breite des Sitzes 108 ermöglicht eine bessere Abstützung und einen wirksameren elektrischen Kontakt mit der Kugel 33.

Weiter ist es wesentlich, daß sich der Ring 106 im wesentlichen über die volle Länge der ringförmigen Wand 42 erstreckt. Dies ermöglicht, daß der obere Rand des Rings 106 im selben Arbeitsgang wie der obere Rand der Wand 42 über den schrägen Absatz 50 der Abdeckung 44 gebördelt werden kann. Dies wird unter genügendem Druck ausgeführt, um eine wirksame Dichtung zwischen dem Element 102 und dem Anschluß 26 sowie zwischen der Abdeckung 44 und dem Element 104 zu schaffen. Folglich kann die abgeänderte Ausführungsform der Fig. 6 und 7 die Drücke im Kanal 36 und in der Kammer 38 besser abdichten. Die einstückige Konstruktion mit dem Element 102 ergibt eine billigere Konstruktion, wodurch auch die Stufe am Innenumfang der Metallscheibe und der Federscheiber 86 und 88 entfällt, die in der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform dargestellt ist. Der Fortfall der Stufen stellt sicher, daß die Möglichkeit verringert wird, daß das Kontaktstück 33 hängenbleibt und nicht richtig am Sitz 108 schließt.

Claims (7)

1. Elektrischer Druckschalter, bei dem ein bewegliches Kontaktstück von einer Feder auf einen gehäuseseitigen Sitz gedrückt ist, das Kontaktstück federseitig und sitzseitig von unterschiedlichen Drücken beaufschlagt ist und bei einer vorbestimmten Druckdifferenz von seinem Sitz abgehoben wird, wodurch ein elektrischer Stromkreis unterbrochen oder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischer O-Ring (74) vorgesehen ist, der zum Aufrechterhalten der Druckdifferenz am Kontaktstück (33) in beiden Schaltstellungen des Kontaktstückes und während des Umschaltens abdichtend an dem Kontaktstück und an eine gehäuseseitige Schulter angedrückt ist.

2. Elektrischer Druckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (33) zwischen zwei Sitzen (68, 70; 84, 92; 84, 108) bewegbar ist, von denen jeweils einer (68, 92, 108) metallisch ist und der andere (70, 84) aus Isolierstoff besteht.

3. Elektrischer Druckschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring (74) in einer ringförmigen, den O-Ring umgebenden Kammer (38) zwischen den Sitzen angeordnet ist.

4. Elektrischer Druckschalter nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter von einer Stirnseite der Kammer (38) gebildet ist.

5. Elektrischer Druckschalter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem beweglichen Kontaktstück (33) und dem gehäuseseitigen Sitz (68, 84) Nuten (76) zur Strömungsmittelverbindung in die Kammer (38) und zur Druckbeaufschlagung des O-Rings (74) vorgesehen sind.

6. Elektrischer Druckschalter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (33) eine Kugel ist.

7. Elektrischer Druckschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring (74) die Kugel (33) auf der dem gehäuseseitigen Sitz (68, 84) abgekehrten Seite in einem Abstand von der durch den Mittelpunkt der Kugel gehenden Ebene berührt.