DE3637927A1 - Sensor zum erfassen der stellung der drosselklappe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zum Erfassen der Stellung der Drosselklappe zur Verwendung in einer Verbrennungsmaschine.

Ein bekannter Sensor zum Erfassen der Drossel­ klappenstellung ist in den Fig. 7 und 8 darge­ stellt 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 Ab­ tasten der Offenstellungen und ein Bereich 18 zum Abtasten einer spezifischen Offenstellung aufgedruckt sind, wobei ein Rotor gegenüber­ liegend 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 Ab­ tasten der spezifischen Offenstellung in Kontakt treten, wodurch sie die Offenstellungen der Drosselklappe zur Steuerung der Kraftstoff­ zufuhr beim Betrieb des Motors und eine spezifische Offenstellung, wie die Leerlauf­ stellung 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 welchem Glas angeordnet und ein Widerstands­ element 21, beispielsweise ein Kohleschicht­ widerstand 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 Metall­ leiter 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 Leerlauf­ stellung, nicht genau abgetastet werden.

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 enthaltenen Silbers verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs und des Neben­ anspruchs gelöst.

Entsprechend der Erfindung ist ein Sensor zum Erfassen der Stellung der Drosselklappe vor­ gesehen mit einem mit einem Bereich zum Ab­ tasten der Offenstellungen der Drosselklappe und einem Bereich zum Abtasten einer spezi­ fischen 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 ange­ ordneten Kontakten, die auf den Bereichen zum Abtasten der Offenstellungen und der spezi­ fischen Offenstellung gleiten, wobei sie die Offenstellungen und die spezifische Offen­ stellung der Drosselklappe abtasten. Die Ver­ besserung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abnehmer und der Leiter des Bereiches zum Abtasten der spezifischen Offenstellung einen Metalleiter umfaßt, und daß ein Harz­ element auf dem Substrat in Verbindung mit dem Leiter und dem Abnehmer angeordnet ist, das bündig mit dem Leiter und dem Abnehmer liegt, wobei der zweite Kontakt auf dem Harzelement gleitet.

Wenn bei dieser Anordnung der zweite Kontakt vom Abnehmer und vom Leiter auf das Harzelement bewegt wird, wird der Kontakt sicher unter­ brochen und daher kann die spezifische Offen­ stellung 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 Aus­ führungsbeispiel 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 Offen­ stellung;

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 zum 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 liegt, 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 Drossel­ klappe 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 Offen­ stellung gleiten, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abnehmer (16 b) und der Leiter (16 a) als metallische Leiter ausgebildet sind und daß mindestens ein Harz­ element (17) auf dem Substrat (1) in Verbindung mit dem Leiter (16 a) und dem Abnehmer (16 b) angeordnet ist, das bündig mit dem Leiter (16 a) und Abnehmer (16 b) 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, ersten und zweiten Kontakten, die linear auf den Bereichen zum Abtasten der Offen­ stellungen und der spezifischen Offen­ stellung gleiten, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abnehmer (46 b) und der Leiter (46 a) als metallische Leiter ausgebildet sind und daß mindestens ein Harzelement (47) auf dem Substrat (1) in Verbindung mit dem Leiter (46 a) und dem Abnehmer (46 b) ange­ ordnet ist, das bündig mit dem Leiter (46 a) und Abnehmer (46 b) 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.