DE3637927C2 - - Google Patents
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Classifications
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- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zum
Erfassen der Stellung der Drosselklappe nach dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs und des nebengeordneten
Anspruchs.
Ein bekannter Sensor zum Erfassen der Drosselklappenstellung
ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt und
in der japanischen Gebrauchsmuster-Anmeldung No. 59-41708
beschrieben. Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist,
umfaßt der Sensor zum Erfassen der Drosselklappenstellung
ein Substrat, auf dem ein Bereich 15 zum
Abtasten der Offenstellungen und ein Bereich 18 zum
Abtasten einer spezifischen Offenstellung aufgedruckt
sind, wobei ein Rotor gegenüberliegend zum Substrat 1
derart angeordnet ist, daß er sich in Verbindung mit
der Drehung der Drosselklappe dreht. Der Rotor ist
mit zwei Kontaktpaaren (nicht in Fig. 7 gezeigt)
versehen. Die Kontakte sind derart ausgebildet, daß
sie mit dem Bereich 15 zum Abtasten der Offenstellungen
und dem Bereich 18 zum Abtasten der
spezifischen Offenstellung in Kontakt treten,
wodurch sie die Offenstellungen der Drosselklappe
zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr beim Betrieb
des Motors und eine spezifische Offenstellung, wie
die Leerlaufstellung abtasten. Der Bereich 18 zum
Abtasten der spezifischen Offenstellung besteht
aus einem Metalleiter 19 und einem Abnehmer 20,
der innerhalb des Leiters 19 liegt. Angrenzend an
den Leiter 19 ist ein Isolierelement 22 aus
weichem Glas angeordnet und ein Widerstandselement
21, beispielsweise ein Kohleschichtwiderstand ist
benachbart zum Isolierelement 22 zur Verhinderung
der Abnutzung des Kontaktes 10 angeordnet. Der
Abnehmer besteht aus einem Metalleiter aus einer
Ag-Pd-Legierung und einem Widerstandselement 20 b,
beispielsweise einem Kohlewiderstand, das auf dem
Metalleiter 20 a zum Zwecke der Verhinderung des
Wanderns von Ag und der Abnutzung des Kontaktes 10
vorgesehen ist.
Da das Widerstandselement 20 b auf den Metalleiter 20 a
gedruckt ist, ist bei dem bekannten Sensor der
Kontaktwiderstand zwischen dem Kontakt 10 und dem
Widerstandselement 20 b groß. Daher kann eine
spezifische Offenstellung der Drosselklappe, beispielsweise
die Leerlaufstellung, nicht genau abgetastet werden.
Aus der DE-OS 30 41 952 ist ein Verfahren zur Erzeugung
einer Dünnschicht-Sensoranordnung bekannt,
bei dem auf einen isolierenden Oberflächenabschnitt
eine elektrische Widerstandsschicht und auf diese
Widerstandsschicht eine elektrisch leitende Schicht
aufgebracht werden. Ausgewählte Abschnitte dieser
Widerstandsschicht und dieser elektrisch leitenden
Schicht werden entfernt, und es wird eine isolierende
Schutzschicht aufgebracht, die an bestimmten Stellen
wieder entfernt wird, um elektrische Anschlüsse
zu ermöglichen. Die isolierende Schicht deckt die
Oberfläche des Sensors ab und dient als Schutzschicht
gegen den Einfall von Staub und andere Umwelteinflüsse.
Dieser Dünnschichtsensor ist ein Halbleiterdehnungssensor
mit einem dünnschichtähnlichen Widerstandsaufbau
und Leitern, die an beiden Enden mit dem
Widerstandsaufbau verbunden sind, wobei die Leiter
als Anschlüsse dienen, die mit Anschlußdrähten zu
verbinden sind. Weiterhin ist dieser Dünnschichtsensor
dazu ausgebildet, mit einem bestimmten abzutastenden
Element verbunden zu werden und bildet
eine Brückenschaltung, bei der die Abtastung über
die Ausdehnung und Zusammenziehung des Widerstandes
und der damit verbundenen Veränderung des Widerstandswertes
durchgeführt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
einen Sensor zum Erfassen der Stellung der Drosselklappe
zu schaffen, der eine spezifische Offenstellung
der Drosselklappe genau abtastet, wobei eine Abnutzung
des auf dem Bereich zum Abtasten der spezifischen
Offenstellung gleitenden Kontaktes und ein Wandern
von in dem metallischen Leiter des Bereiches zum
Abtasten der spezifischen Offenstellung enthaltenem
Silber verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs
gelöst.
Dadurch, daß der Abnehmer und der Leiter als
metallische Leiter ausgebildet sind und daß
auf dem Substrat angrenzend an den Leiter und
an den Abnehmer mindestens ein Harzelement, das
eine glatte Oberfläche aufweist und bündig mit
dem Leiter und dem Abnehmer angeordnet ist, wobei
der zweite Kontakt auf dem Harzelement gleitet,
wird beim Bewegen des zweiten Kontaktes vom
Abnehmer und vom Leiter auf das Harzelement der
Kontakt sicher unterbrochen und daher kann die
spezifische Offenstellung der Drosselklappe genau
abgetastet werden. Weiterhin wird eine Abnutzung
des zweiten Kontaktes merkbar verringert, da das
Harzelement bündig zum Abnehmer und zum Leiter
liegt, das bedeutet, daß kein Absatz zwischen dem
Abnehmer und dem Harzelement und zwischen dem
Leiter und dem Harzelement vorhanden ist, wobei die
Kontaktoberfläche des Harzelementes glatt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden in der nach
folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch
ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt in Aufsicht auf
einen wesentlichen Teil von Fig. 1,
Fig. 3A eine Aufsicht auf die auf dem
Substrat vorgesehenen Bereiche zum
Abtasten der Offenstellungen und der
spezifischen Offenstellung,
Fig. 3B eine vergrößerte Ansicht auf einen
wesentlichen Teil von Fig. 3A,
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdar
stellung eines wesentlichen
Teils des Bereiches zum
Abtasten der spezifischen
Offenstellung,;
Fig. 5 eine vergrößerte Querschnitts
darstellung von der rechten
Seite der Fig. 4 her gesehen;
Fig. 6 eine Aufsicht auf das Substrat,
das einen Teil des Sensors zur
Erfassung der Stellung der
Drosselklappe gemäß einem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
bildet;
Fig. 7 eine Aufsicht auf den Bereich
zum Abtasten der Offenstellungen
und den Bereich zum Abtasten
der spezifischen Offenstellung
auf einem Substrat gemäß dem
Stand der Technik; und
Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt
eines wesentlichen Teils des
Bereiches zum Abtasten der
spezifischen Offenstellung
gemäß Fig. 7.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 5
werden für gleiche, in den Fig. 7 und 8 aufge
führten Teile die gleichen Bezugszeichen ver
wendet. Der Sensor zum Erfassen der Stellung
der Drosselklappe weist ein Gehäuse 3 auf, in
dem ein Substrat 1, ein Rotor 2 und ein externer
Verbindungshebel 4 aufgenommen sind. Das Gehäuse
3 weist einen Lagerbereich zur drehbaren Auf
nahme einer Welle 5 des Rotors 2 auf. Der Rotor
2 ist mit ersten und zweiten Kontakten 9, 10
versehen, die jeweils zwei Kontaktbereiche
haben. Das Substrat 1 ist in dem Gehäuse 3
derart angeordnet, daß die Kontakte 9 und 10
mit ihm in Kontakt kommen.
Zwei an eine Spannungsversorgung angeschlossene
Anschlüsse 11, 14 sind mit dem Substrat 1
verbunden. Entsprechend sind zwei weitere
Anschlüsse 12, 13 mit dem Substrat verbunden,
die an Signalleitungen angeschlossen sind.
Die Welle 5 des Rotors 2 ist in dem Lagerbereich
des Gehäuses 3 aufgenommen. Zwischen dem Gehäuse 3
und dem externen Verbindungshebel 4 ist eine
Rückstellfeder (Torsionsfeder) 6 in der Weise
vorgesehen, daß ein Ende der Feder 6 an dem
Verbindungshebel 4 und das andere Ende am
Gehäuse 3 anliegt, wobei die Drehung des Hebels
4 elastisch eingeschränkt ist. Der externe
Verbindungshebel 4 ist mit der Welle 5 des
Rotors 2 verbunden.
Der Rotor 2 wird bei Drehung der Drosselklappe
(nicht dargestellt) zusammen mit dieser gedreht
und daraufhin gleiten die ersten und zweiten,
mit dem Rotor 2 verbundenen Kontakte 9, 10 auf
den oberen Oberflächen eines Bereiches 15 zum
Abtasten der Drosselklappenöffnung und eines
Bereiches 16 zum Abtasten der Leerlaufstellung
entlang, die beide auf dem Substrat 1 aufge
druckt sind.
Wie in Fig. 3A gezeigt ist, weist der auf das
Substrat 1 aufgedruckte Bereich 15 zum Ab
tasten der Drosselklappenöffnung die Form
eines Teilsektors um die Mitte der Welle 5
des Rotors 2 auf. Der auf das Substrat 1
aufgedruckte Bereich 16 zum Abtasten der
Leerlaufstellung liegt dem Bereich 15 gegen
über und hat ebenfalls die Form eines Teil
sektors um die Mitte der Welle 5 herum.
Der Bereich 15 zum Abtasten der Drossel
klappenöffnung besteht aus einem Widerstand
15 a und einem Abnehmer 15 b, während der
Bereich 16 zum Abtasten der Leerlaufstellung
aus einem Leiter 16 a und einem Abnehmer 16 b
besteht. Der Leiter 16 a und der Abnehmer 16 b
sind als metallische Leiter ausgebildet.
Auf das Substrat 1 sind weiterhin Harzelemente
17 aufgedruckt und benachbart zu dem Leiter 16 a
und dem Abnehmer 16 b angeordnet. Die Harz
elemente 17 weisen die Form eines Teilsektors
auf und sind bündig mit dem Leiter 16 a und
dem Abnehmer 16 b. Der Leiter 16 a ist von dem
Abnehmer 16 b durch einen Abstand von 0,5 bis 3 mm
getrennt. Der Metalleiter enthält Silber (Ag)
in einer Menge weniger als 73% und Palladium
(Pd) oder andere Metalle in einer Menge von
27% oder mehr. Mit dieser spezifischen Zusammen
setzung kann die Wanderung von in dem Metall
leiter enthaltenem Silber verhindert werden,
wodurch die Isolierung zwischen dem Leiter 16 a
und dem Abnehmer 16 b gewährleistet wird.
Weiterhin sind der Leiter 16 a und der Abnehmer
16 b entsprechend Fig. 3B derart ausgebildet,
daß ein Winkel α des Abnehmers 16 b in bezug
auf die Mitte der Welle 5 des Rotors 2 um
1° bis 5° größer ist als ein Winkel β des
Leiters 16 a in bezug auf die Mitte der Welle 5.
Die Bezugszeichen 7 und 8 entsprechend
Fig. 1 bezeichnen eine Dichtung zum Abdichten
des Substrats 1 und einen Deckel zum Abdecken
der Dichtung 7.
Wenn während des Betriebes die Drosselklappe
gedreht wird, wird der externe Verbindungshebel 4
ebenfalls gegen die Federkraft der Rückholfeder
6 gedreht, wodurch der Rotor 2 ebenfalls ge
dreht wird. Bei Drehung des Rotors 2 gleitet
der erste mit dem Rotor verbundene Kontakt 9
auf dem Bereich 15 zum Abtasten der Drossel
klappenöffnung entlang und gleichzeitig gleitet
der zweite Kontakt 10 auf dem Bereich 16 zum
Abtasten der Leerlaufstellung und den Harz
elementen 17. Der Bereich 15 erzeugt ein
analoges Signal entsprechend der Drehstellung
der Drosselklappe und tastet so die Drehstellung
ab. Der Bereich 16 tastet eine Leerlaufstellung
ab, wenn der Kontakt 10 auf dem Leiter 16 a
und dem Abnehmer 16 b liegt und elektrisch
mit ihnen verbunden ist. Wenn dagegen der
Kontakt 10 auf den Harzelementen 17 liegt
und elektrisch gegen den Bereich 16 zur Abtastung
der Leerlaufstellung isoliert ist, wird fest
gestellt, daß die Drosselklappenstellung
außerhalb der Leerlaufstellung liegt.
Da die Harzelemente 17 bündig mit dem Leiter 16 a
und dem Abnehmer 16 b liegen, das heißt, daß keine
Stufe zwischen ihnen besteht, wird eine Abnutzung
des Kontaktes 10 beim Bewegen vom Bereich 16
zu den Harzelementen 17 verhindert. Da zusätzlich
die Harzelemente 17 glatte Kontaktflächen auf
weisen, wird die Abnutzung des Kontaktes 10 durch
das Gleiten wesentlich verringert.
Da der Abnehmer 16 b innerhalb des Leiters 16 a
liegt und der Winkel α des Abnehmers 16 b
in bezug auf die Mitte der Welle 5 des Rotors 2
um 1° bis 5° größer ist als der Winkel β
des Leiters 16 a, kann der außenliegende Leiter 16 a
als schaltender Leiter verwendet werden, wodurch
die Abtastgenauigkeit der Leerlaufstellung
durch den Kontakt 10 verbessert wird.
Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei ein Sensor
zum Erfassen der Stellung der Drosselklappe
mit linearer Bewegung vorgesehen ist. Bei
diesem Sensor wird die Drehung der Drossel
klappe über einen Nocken (nicht dargestellt)
in eine lineare Bewegung umgewandelt und der
Öffnungsgrad der Drosselklappe wird entsprechend
der Größe der linearen Bewegung abgetastet.
Gemäß Fig. 6 werden entsprechend der Drehung
der Drosselklappe erste und zweite Kontakte
39, 40 auf einem Bereich 45 zum Abtasten der
Offenstellung, einem Bereich 46 zum Abtasten
der Leerlaufstellung und Harzelementen 47
entlang, die auf ein Substrat 31 aufgedruckt
sind. Der Bereich 45 zum Abtasten der Offen
stellung erzeugt ein analoges Signal ent
sprechend der Drehstellung der Drosselklappe,
um die Drehstellung abzutasten. Der Bereich 46
tastet eine Leerlaufstellung ab, wenn der
Kontakt 40 auf dem Leiter 16 a und dem Abnehmer
46 b liegt und elektrisch mit diesen verbunden
ist. Wenn dagegen der Kontakt 40 auf den
Harzelementen 70 steht und elektrisch vom
Bereich 46 getrennt ist, wird abgetastet, daß
die Drosselklappenstellung sich außerhalb der
Leerlaufstellung befindet.
Da weiterhin die Harzelemente 47 bündig mit
dem Leiter 46 a und dem Abnehmer 46 b sind,
das heißt, es sind keine Absätze zwischen ihnen
vorhanden, wird die Abnutzung des Kontaktes
40 beim Bewegen vom Bereich 46 zum Abtasten
der Leerlaufstellung zu den Harzelementen 47
verhindert. Zusätzlich wird, da die Harzelemente
47 eine glatte Kontaktfläche aufweisen, die
Abnutzung des Kontaktes während des Gleitens
wesentlich verringert.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung
des Leiters 46 a und des Abnehmers 46 b mit
einander vertauscht werden. Entsprechend kann
die Anordnung des Widerstandes 45 a und des
Abnehmers 45 b des Bereichs 45 zum Abtasten
der Offenstellung miteinander vertauscht
werden.
Claims (4)
1. Sensor zum Erfassen der Stellung der Drosselklappe
mit einem mit einem Bereich zum Abtasten der Offenstellungen
der Drosselklappe und einem Bereich
zum Abtasten einer spezifischen Offenstellung der
Drosselklappe, der aus einem Leiter und einem
Abnehmer besteht, versehenen Substrat, einem Rotor,
der sich entsprechend der Drehbewegung der Drosselklappe
dreht, ersten und zweiten auf dem Rotor
angeordneten Kontakten, die auf den Bereichen
zum Abtasten der Offenstellungen und der spezifischen
Offenstellung gleiten,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl der Abnehmer (16 b) als auch der Leiter
(16 a) als metallische Leiter ausgebildet sind
und daß auf dem
Substrat (1) angrenzend an den Leiter (16 a) und
an den Abnehmer (16 b) mindestens ein Harzelement (17), das eine glatte Oberfläche aufweist und bündig
mit dem Leiter (16 a) und Abnehmer (16 b) ist, angeordnet ist, wobei
der zweite Kontakt (10) auf dem Harzelement (17) gleitet.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Leiter (16 a) des Bereiches
(16) zum Abtasten der spezifischen Offen
stellung außerhalb des Abnehmers (16 b)
in bezug auf die Mitte des Rotors (2)
liegt und daß der den Abnehmer (16 b)
begrenzende Winkel (α) in bezug auf die
Mitte des Rotors um 1° bis 5° größer ist
als der den Leiter (16 a) begrenzende
Winkel (β).
3. Sensor zum Erfassen der Stellung der Drossel
klappe mit einem mit einem Bereich zum
Abtasten der Offenstellungen der Drossel
klappe und einem Bereich zum Abtasten
einer spezifischen Offenstellung der Drossel
klappe, der aus einem Leiter und einem
Abnehmer besteht, versehenen Substrat, einem Nocken, der die Drehung der
Drosselklappe in eine lineare Bewegung umwandelt,
ersten und zweiten Kontakten, die linear
auf den Bereichen zum Abtasten der Offen
stellungen und der spezifischen Offen
stellung gleiten, dadurch ge
kennzeichnet, daß sowohl der
Abnehmer (46 b) als auch der Leiter (46 a) als
metallische Leiter ausgebildet sind und
daß auf
dem Substrat (1) in Verbindung mit dem
Leiter (46 a) und dem Abnehmer (46 b) mindestens ein Harzelement (47), das eine glatte Oberfläche aufweist und
bündig mit dem Leiter (46 a)
und Abnehmer (46 b) ist, angeordnet ist, wobei der zweite
Kontakt (40) auf dem Harzelement (47)
gleitet.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der metallische
Leiter eine Legierung aus Silber in einer
Menge weniger als 73% und Palladium oder
andere Metalle in einer Menge gleich oder
größer als 27% aufweist, wobei die Legierung
ein Wandern des Silbers verhindert.
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