DE4029815A1

DE4029815A1 - Drosselklappensensor

Info

Publication number: DE4029815A1
Application number: DE4029815A
Authority: DE
Inventors: Masanori Kubota; Sadayasu Ueno
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-20
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2010-09-21
Also published as: JPH03107552A; GB2236191B; US5070728A; USRE39738E1; JP2796372B2; DE4029815C2; GB9020574D0; GB2236191A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Er fassung des Drehwinkels einer rotierenden Welle und ins besondere den Aufbau eines Drosselklappensensors zur Er fassung des Drehwinkels der Drosselklappenwelle eines Verbrennungsmotors.

Im Stand der Technik ist z. B. aus JP 99 109-A ("Drosselklappenöffnungsgrad-Detektor", 18. Juni 1982) ein Drosselklappensensor bekannt, der ein Sensorelement von freistehender Bauart aufweist, das ein Lager enthält und am Drosselklappenkörper angebracht ist, um so den Drehwinkel der Drosselklappenwelle zu erfassen.

Da im Drosselklappensensor des Standes der Technik das Sensorelement und der Drosselklappenkörper voneinander getrennt ausgebildet sind, besitzt dieser Drosselklappen sensor einen Aufbau, in dem das Sensorelement den Lager bereich, eine Dichtung usw. sitzt. Daher ist der Aufbau des Sensorelementes kompliziert, wodurch hinsichtlich der großen Abmessungen und hoher Kosten Probleme entstehen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drosselklappensensor mit kleinen Abmessungen zu schaffen, in dem ein Sensorelement weder einen Lagebe reich noch ein Dichtungsteil aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drossel klappensensor gelöst, in dem mittels einer Halterung an einer Drosselklappenwelle Bürsten angebracht sind, der an einer den Bürsten gegenüberliegenden Position eine kera mische gedruckte Schaltung mit Widerständen, die so aus gebildet sind, daß sie mit den Bürsten in gleitenden Kon takt kommen, aufweist, wobei die Widerstände der Erzeu gung eines ununterbrochenen elektrischen Signals gemäß dem Drehwinkel der Drosselklappenwelle dienen, und in dem ein die keramische gedruckte Schaltung haltendes Gehäuse, das einteilig mit einer Leitungsführung und einem Verbin dungsanschluß ausgebildet ist, an einem Drosselklappen körper ablösbar befestigt ist.

Außerdem sind im Hinblick auf einen einfachen Zusammenbau des Sensorelementes und des Aufrechterhaltens eines Kon taktdruckes zwischen den Bürsten und den Widerständen die Bürsten an der Außenseite, d. h. an der vom Drosselklap penkörper entfernten Seite der Halterung angeordnet, wo bei der Abstand zwischen der Halterung und den Widerstän den in einer Aussparung des Drosselklappenkörpers kon stant gehalten wird.

In dem erfindungsgemäßen Drosselklappensensor sind die Bürsten an der Drosselklappenwelle mittels der Halterung angebracht. Daher benötigt das Sensorelement für die Auf nahme der Drosselklappenwelle und der Dichtung keine La ger, so daß die Anzahl der Bauteile verringert wird, wo durch der Aufbau des Sensorelementes des Drosselklappen sensors vereinfacht wird.

Außerdem sind die Bürsten an der Außenseite, d. h. an der vom Drosselklappenkörper entfernten Seite der Halterung angeordnet. Dies führt zu einem einfachen Anbringen des Gehäuses, ferner ist auch die Aufrechterhaltung des Kon taktdruckes zwischen den Bürsten und den Widerständen einfach.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen näher er läutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des Gesamtaufbaus der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine detaillierte Ansicht der Halterung und der Bürsten;

Fig. 3 eine Ansicht von Widerstandsmustern;

Fig. 4 eine Ansicht der Anbringung des Gehäuses;

Fig. 5 eine Ansicht zur Erläuterung des Kontaktierungs verfahrens der Bürsten und Widerstände; und

Fig. 6 einen Schaltplan der in Fig. 3 gezeigten Wider stände.

Der in Fig. 1 gezeigte Gesamtaufbau umfaßt einen Drossel klappenkörper 1 und eine Drosselklappe 2, die mittels Be festigungsschrauben 4 an einer Drosselklappenwelle 3 be festigt ist. Die Drosselklappenwelle 3 wird entsprechend einem Niedertreten des (nicht gezeigten) Gaspedals ge dreht und ist am Drosselklappenkörper 1 mittels Lager 5 angebracht. Der Aufbau umfaßt ferner eine Halterung 6, die aus Harz oder ähnlichem hergestellt ist und an einem Ende der Drosselklappenwelle 3 durch Preßpassung oder ähnliches befestigt ist. Mit der Halterung 6 sind Bürsten 7 verbunden. Die Bürsten 7 gleiten bei der Drehung der Drosselklappenwelle 3 an in Fig. 3 gezeigten Widerständen 9, die auf einer keramischen gedruckten Schaltung 8 ange ordnet und aus elektrisch leitendem Kunststoff herge stellt sind. Wenn die dem Drosselklappenkörper 1 zuge wandte Seite der die Bürsten 7 tragenden Halterung 6 als Innenseite der Halterung 6 bezeichnet wird, sind die Bür sten 7 an der Außenseite der Halterung 6, d. h. an der vom Drosselklappenkörper 1 entfernten Seite angeordnet.

Die keramische gedruckte Schaltung 8 ist senkrecht zur axialen Richtung der Drosselklappenwelle 3 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Leistungsquelle (Spannung V_cc) mit dem Anschluß 20 verbunden, während der Anschluß 21 mit Masse verbunden ist, wobei dann, wenn die Bürsten 7 auf den Widerstandsmustern 9 gleiten, ein vom Anschluß 19 ausgegebenes, ununterbrochenes elektrisches Signal V₀ entsprechend dem Drehwinkel R der Drosselklap penwelle 3, d. h. entsprechend den Drehungen der Bürsten 7 erzeugt wird. Ein Unterstützungsanschluß unterstützt die Bewegung der Bürsten 7. Weiterhin sind die Widerstände 9 über eine Leitungsführung 10 mit einem Verbindungsan schluß 11 verbunden. Somit werden das elektrische Signal V₀, die Spannung V_cc von der Leistungsquelle und das Mas sepotential über den Verbindungsanschluß 11 vom Drossel klappensensor nach außen bzw. von außen zum Drosselklap pensensor übertragen. Die keramische gedruckte Schaltung 8, die Leitungsführung 10 und der Verbindungsanschluß 11 sind einteilig in einem Gehäuse 12 ausgebildet. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist das Gehäuse 12 über Einstellschlitze 14, die gekrümmte Löcher bilden, mittels Befestigungs schrauben 13 am Drosselklappenkörper 1 ablösbar ange bracht.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 5 das Kontaktierungsverfahren der Bürsten 7 und der Widerstände 9 beschrieben. Im Dros selklappenkörper 1 ist an einer Seite der Drosselklappen welle 3 in axialer Richtung der Welle 3 eine Aussparung vorgesehen, in die die Halterung 6, die an einem Ende der Drosselklappenwelle 3 befestigt ist, aufgenommen wird.

Die Bürsten 7 sind an der Halterung angebracht, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Vorsprung des Gehäuses 12, der für die Anbringung der keramischen gedruckten Schaltung 8 vorgesehen ist, gelangt mit der im Drosselklappenkörper 1 vorgesehenen Aussparung in Eingriff. Wenn sich der Vor sprung des Gehäuses 12 mit der Aussparung in Eingriff be findet, kontaktieren die Widerstände 9 die Bürsten 7. Die Bürsten 7 gleiten über die Widerstände 9, wenn sich die Drosselklappenwelle 3 dreht. Die Tiefe der Aussparung werde mit X, die Länge des Vorsprungs mit Y bezeichnet.

Wenn sich der Vorsprung mit der Aussparung in Eingriff befindet, ist der Abstand Z zwischen der Halterung 6 und den Widerstanden 9 durch Z=X-Y gegeben, wobei die Dicke der Halterung 6 und die Strecke, über die sich die Drosselklappenwelle 3 vom Boden der Aussparung zur an grenzenden Oberfläche der Halterung 6 erstreckt, unbe rücksichtigt bleiben. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet diejenige Oberfläche des Drosselklappenkörpers 1, an der das Gehäuse 12 aufsitzt, während das Bezugszeichen 16 die Oberfläche des Gehäuses 12 bezeichnet, auf der der Dros selklappenkörper 1 aufsitzt.

Im folgenden wird die Einstellung des Anfangswertes des Drehwinkels R der Drosselklappenwelle 3, d. h. des An fangswertes des den Drehwinkel R darstellenden elektri schen Signals V₀ erläutert, wobei auf die Fig. 4, 6 und 1 Bezug genommen wird. Die Einstellung geschieht über eine genaue Anpassung der Befestigungsposition des Gehäuses 12, indem die zwei Anpassungsschlitze 14 um die jeweili gen Befestigungsschrauben 13 gedreht werden. Wenn die Po sition des Gehäuses 12 in den in Fig. 4 gezeigten Rich tungen C₁ und C₂ anhand der Anpassungsschlitze 14 des Ge häuses 12 genau eingestellt ist, bewegen sich die Bürsten 7, die in gleitendem Kontakt mit den Widerständen 9 ge halten werden, auf den in Fig. 6 gezeigten Widerständen 9, wodurch das Spannungsteilungsverhältnis 17 der Wider stände geändert wird, um so ein elektrisches Signal V₀ zu erzeugen. Wenn die Einstellschlitze 14 in den in Fig. 4 gezeigten Drehrichtungen C₁ und C₂ beispielsweise im Uhr zeigersinn bewegt werden, werden die in Fig. 6 gezeigten Bürsten 7 entsprechend der Bewegung der Anpassungs schlitze nach oben bzw. nach unten bewegt. In Fig. 6 ist ein Beispiel gezeigt, in dem die Anfangspositionen der Bürsten 7 auf Masse liegen, so daß der Minimalwert oder Anfangswert des elektrischen Signals V₀ genau eingestellt werden kann. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 12 und dem Drosselklappenkörper 1 wird mittels eines O-Rings 18 abgedichtet.

In der erläuterten Ausführungsform sind die Bürsten 7 an der Drosselklappenwelle 3 des Drosselklappenkörpers mittels der Halterung 6 angebracht. Daher besitzt der Drosselklappensensor das vorteilhafte Merkmal, daß das Sensorelement keinerlei Lager für die Aufnahme der Dros selklappenwelle und keine Dichtung oder ähnliches benö tigt. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Drossel klappensensors besteht darin, daß die Bürsten an der Au ßenseite der Halterung 6, d. h. an der vom Drosselklap penkörper 1 entfernt befindlichen Seite angeordnet sind, was zu einem einfachen Anbringen des Gehäuses 12 am Dros selklappenkörper 1 und zu einem einfachen Aufrechterhal ten des Kontaktdruckes zwischen den Bürsten 7 und den Wi derständen 9 führt.

Da die vorliegende Erfindung so aufgebaut ist, daß der Drosselklappenkörper zusammen mit dem Drosselklappensen sor ausgebildet ist, werden die oben genannten vorteil haften Merkmale erzielt. Die Bürsten sind mittels der Halterung an der Drosselklappenwelle des Drosselklappen gehäuses angebracht, so daß Lager für die Aufnahme der Drosselklappenwelle, einer Dichtung usw., wie sie bei ei nem herkömmlichen Sensor von freistehender Bauart notwen dig sind, erfindungsgemäß nicht erforderlich sind, wo durch der Aufbau des Sensors vereinfacht wird. Darüber hinaus führt die Anordnung der Bürsten an der Außenseite der Halterung zu einem vereinfachten Zusammenbau des Ge häuses und des Drosselklappenkörpers und zu einem einfa chen Aufrechterhalten des Kontaktdruckes zwischen den Bürsten und den Widerständen.

Claims

1. Drosselklappensensor von Kontaktbauart zur Erfas sung des Drehwinkels einer Drosselklappenwelle (3) eines Verbrennungsmotors, die an einem Drosselklappenkörper (1) drehbar befestigt ist, gekennzeichnet durch
eine Halterung (6), die an einem Ende der Dros selklappenwelle (3) befestigt ist und Bürsten (7) auf weist, die sich zusammen mit der Drosselklappenwelle (3) längs einer vorgegebenen Bahn drehen,
eine keramische gedruckte Schaltung (8), die Wi derstände (9) aufweist, die auf der Bahn der Bürsten (7) mit diesen in Kontakt kommen und in einer zur axialen Richtung der Drosselklappenwelle (3) senkrechten Ebene angeordnet sind,
ein Gehäuse (12), das die keramische gedruckte Schaltung (8) hält, das mit einer Leitungsführung (10) und einem Verbindungsanschluß (11) für die Übertragung des elektrischen Signals (V₀) der Widerstände (9) verse hen ist und das am Drosselklappenkorper (1) ablösbar be festigt ist, und
Anpassungsschlitze (14), die im Gehäuse (12) vor gesehen sind und eine Feineinstellung in Drehrichtung der Drosselklappenwelle (3) ermöglichen.

2. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Dros selklappenkörper (1) angrenzende Seite der Halterung (6) die Innenseite der die Bürsten (7) aufweisenden Halterung (6) ist und die Bürsten (7) an der Außenseite der Halte rung (6) angeordnet sind.

3. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bürsten (7) aufweisende Halterung (6) in einer Aussparung des Dros selklappenkörpers (1) vorgesehen ist und die die Wider stände (9) aufweisende und am Gehäuse (12) befestigte ke ramische gedruckte Schaltung (8) mit der Aussparung in Eingriff gelangt, wodurch zwischen den Bürsten (7) und den Widerständen (9) ein Kontaktdruck aufrechterhalten wird.

4. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Drossel klappenkörper (1) angrenzende Seite der Halterung (6) die lnnenseite der die Bürsten (7) aufweisenden Halterung (6) ist und die Bürsten an der Außenseite der Halterung (6) angeordnet sind.

5. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) einteilig mit der die Widerstände (9) aufweisenden kera mischen gedruckten Schaltung (8), mit der Leitungsführung (10) und mit dem Verbindungsanschluß (11) ausgebildet ist.

6. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungs schlitze (14) gekrümmte Löcher aufweisen, um einen An fangswert des den Drehwinkel (R) darstellenden elektri schen Signals (V₀) genau einzustellen.

7. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (9) aus elektrisch leitendem Kunststoff hergestellt sind.