DE4029815C2

DE4029815C2 - Drosselklappensensor

Info

Publication number: DE4029815C2
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: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2010-09-21
Also published as: USRE39738E1; GB2236191A; GB2236191B; GB9020574D0; US5070728A; DE4029815A1; JPH03107552A; JP2796372B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drosselklappensensor zur Erfassung des Drehwinkels der Drosselklappenwelle eines Verbrennungsmotors.

Aus der JP-Gbm-OS 99 109 ist ein Drosselklappensensor bekannt, der ein alleinstehendes Sensorelement aufweist, das ein Lager enthält und zur Erfassung des Drehwinkels der Drosselklappenwelle am Drosselklappenkörper angeordnet ist. Da bei dem bekannten Drosselklappensensor das Sensorelement und der Drosselklappenkörper voneinander getrennt ausgebildet sind, weist das Sensorelement den Lagebereich, eine Verbindung usw. auf. Daher ist der Aufbau des Sensorelements kompliziert, wodurch hinsichtlich der großen Abmessungen und hoher Kosten Probleme entstehen.

Ein in der DE-OS 36 40 110 offenbarter Sensor zur Erfassung der Drosselklappenstellung weist ein gesondertes Gehäuse auf, in dem die Welle eines von der Drosselklappe angetriebenen Rotors drehbar gelagert ist. An einer Stirnseite des Rotors sind elektrische Kontakte angeordnet, die zur Bestimmung der Drosselklappenposition mit entsprechenden auf ein Substrat aufgedruckten Leiter- bzw. Widerstandsbahnen in Berührung stehen. Das mit den Leiter- und Widerstandsbahnen versehene Substrat wird von einem Deckel über eine Dichtung so am Gehäuse fixiert, daß die auf dem Substrat befindlichen Leiter- bzw. Widerstandsbahnen an die auf dem Rotor angeordneten Kontakte angedrückt werden. Der Deckel greift dabei in eine Nut des Gehäuses ein und wird durch einen Klemmansatz befestigt.

Aus der DE-OS 34 33 585 ist ferner ein Sensor zur Erfassung der Drosselklappenstellung bekannt, der eine auf der Drosselklappenwelle befestigte Halterung zur Aufnahme von Schleifern aufweist. Die Schleifer stehen in Kontakt mit zugehörigen Schleifer- bzw. Widerstandsbahnen, die an der Oberfläche einer senkrecht zur Drosselklappenwelle verlaufenden Abdeckplatte angeordnet sind. Aus der Position der Schleifer auf den zugeordneten Schleifer- und Widerstandsbahnen und den sich daraus ergebenden Spannungsverlauf kann die Position der Drosselklappenwelle bestimmt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Drosselklappensensor mit kleinen Abmessungen zu schaffen, der eine einfache und genaue Justierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Drosselklappensensor sind die Bürsten einer Drosselklappenwelle mittels einer Halterung angebracht, die einer Aussparung des Drosselklappenkörpers vorgesehen ist. Die in Kontakt mit den Bürsten stehenden Widerstände sind an einem Vorsprung eines Gehäuses befestigt, der in die Aussparung des Drosselklappenkörpers eingreift. Dadurch wird eine einfache und kompakte Bauweise erreicht. In dem Gehäuse sind Anpassungsschlitze vorgesehen, die eine Feineinstellung des Drosselklappensensors ermöglichen.

Im Hinblick auf einen einfachen Zusammenbau des Sensorelements und der Aufrechterhaltung eines Kontaktdruckes zwischen den Bürsten und den Widerständen sind die Bürsten an der Außenseite, d. h. an der vom Drosselklappenkörper entfernten Seite der Halterung angeordnet, wobei der Abstand zwischen der Halterung und den Widerständen in einer Aussparung des Drosselklappenkörpers konstant gehalten wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

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 Auusführungsform der 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 Widerständen 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 1 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 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 Erfassung des Drehwinkels einer Drosselklappenwelle (3) eines Verbrennungsmotors, die an einem Drosselklappenkörper (1) drehbar befestigt ist, mit
einer Halterung (6), die in einer Aussparung des Drosselklappenkörpers (1) vorgesehen ist, die an einem Ende der Drosselklappenwelle (3) befestigt ist und Bürsten (7) aufweist, die sich zusammen mit der Drosselklappenwelle (3) längs einer vorgegebenen Bahn drehen,
einer keramischen gedruckten Schaltung (8), die Widerstände (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,
einem 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) versehen ist und das am Drosselklappenkorper (1) ablösbar be festigt ist, wobei die Widerstände (9) an einem Vorsprung des Gehäuses (12), der in die Aussparung des Drosselklappenkörpers (1) eingreift, befestigt sind und
Anpassungsschlitzen (14), die im Gehäuse (12) vorgesehen sind und eine Feineinstellung in Drehrichtung der Drosselklappenwelle (3) ermöglichen.

2. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Drosselklappenkörper (1) angrenzende Seite der Halterung (6) die Innenseite der die Bürsten (7) aufweisenden Halterung (6) ist und die Bürsten (7) an der Außenseite der Halterung (6) angeordnet sind.

3. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Eingriffdes Vorsprungs in die Aussparung zwischen den Bürsten (7) und den Widerständen (9) ein Kontaktdruck aufrechterhalten wird.

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

5. Drosselklappensensor von Kontaktbauart gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsschlitze (14) gekrümmte Löcher aufweisen, um einen Anfangswert des den Drehwinkel (R) darstellenden elektrischen Signals (V₀) genau einzustellen.

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