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Dokumentenidentifikation DE3131873C2 30.08.1990
Titel Druckgeber, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
Anmelder Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Balcke, Gerhard, Ing.(grad.), 7050 Waiblingen, DE;
Bergfried, Dietrich, Dipl.-Ing.Dr., 7030 Böblingen, DE;
Gansert, Willi, Ing.(grad.), 7014 Kornwestheim, DE;
Herden, Werner, Dr., 7016 Gerlingen, DE;
Neu, Hans, Dipl.-Ing.Dr., 7143 Vaihingen, DE
DE-Anmeldedatum 12.08.1981
DE-Aktenzeichen 3131873
Offenlegungstag 07.04.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.1990
IPC-Hauptklasse G01L 9/14
IPC-Nebenklasse G01L 23/24   F02D 9/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Druckgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Druckgeber dieser Art ist der DE-OS 29 46 515.2 zu entnehmen.

Aus der DE-OS 28 42 140 ist ein Drucksensor mit einem einzigen Gehäuse entnehmbar, wobei im Gehäuse des Druckwandlers selbst die Auswerteschaltung angeordnet ist. Diese Auswerteschaltung befindet sich in einer Dämpfungsmasse, die die Öffnung des Gehäuses des Druckwandlers abschließt. In der Dämpfungsmasse ist gleichzeitig auch ein Magnet eingeschraubt, der mit dem Hallelement in Wirkverbindung steht. Da die Dämpfungsmasse die Öffnung abschließt und gleichzeitig auch auf ihr der Magnet befestigt ist, kann der Druckwandler nur bei fertigem Zustand in seiner Funktion überprüft werden.

Auch beim Drucksensor nach der DE-OS 27 25 543 ist nur ein einziges Gehäuse vorhanden, in dem auch die Auswerteschaltung angeordnet ist. Auf der zu einem Raum hingewandten Stirnseite einer Trennplatte befindet sich eine Auswerteschaltung. Dieser Raum wird von einem Deckel abgeschlossen. Der Raum ist ferner durch eine Bohrung in der Trennplatte, insbesondere zur Aufnahme der Anschlußkabel, mit dem Innenraum eines Balgs verbunden. Dadurch ist der Deckel für den Raum Teil des Gehäuses des Drucksensors. Die Auswerteschaltung kann nicht separat, vom Drucksensor getrennt in ihrer Funktion überprüft werden. Eine Überprüfung ist nur im zusammengebauten Endzustand möglich, das heißt, wenn auch die Trennplatte eingebaut ist und der Deckel aufgesetzt ist.

In der US-PS 41 72 971 ist ein Differenzdruckaufnehmer beschrieben, bei dem zwei Permanentmagnete mit entgegengesetzt gerichteter Polarität an einer Zwischenwand anliegen. Mit Hilfe einer sonst aufwendigen Konstruktion bewirkt diese magnetische Anziehungskraft ein Meßsignal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine als geschlossene Einheit handhabbare und einbaubare Baugruppe zu schaffen, welche einen Druckgeber dieser Art und ein elektronisches Steuergerät umfaßt, wobei sowohl der Druckgeber als auch das Steuergerät für sich allein hergestellt und auf seine funktionelle Brauchbarkeit geprüft werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen vorgesehen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben, welche in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Baugruppe in ihrem axialen Längsschnitt und

Fig. 2 in ihrem entlang dem gebrochenen Linienzug II/II in Fig. 1 geführten Halbschnitt,

Fig. 3 den Druckgeber für sich allein in seinem axialen Längsschnitt und

Fig. 4 eine zweite Baueinheit, ebenfalls im Längsschnitt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der in Fig. 3 einzeln dargestellte Druckgeber verwendet, welcher in einem aus magnetisch leitenden Werkstoff hergestellten Gehäuse 1 eine Doppelmembrandose 2 aus dünnem Blech, vorzugsweise CuBe, enthält, welche aus zwei Dosenhälften 3 und 4 zusammengesetzt ist. Diese Dosenhälften sind untereinander entlang ihrem Rand druckdicht verlötet und verschweißt. Die in den Fig. 1 bis 3 obenliegend dargestellte Dosenhälfte 3 sitzt auf einem mit einer nicht dargestellten, durchgehenden Längsbohrung versehenen Tragstutzen 5, der mit einem Schraubgewinde 6 versehen ist und in einem abgesetzten Hals 7 endigt.

In der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsform ist die Doppelmembrandose 2 mittels einer auf das Gewinde 6 des Tragstutzens 5 aufgeschraubten Mutter 8 zentrisch in einer Tragscheibe 10 befestigt. Diese trägt an ihrem Außenumfang ein Feingewinde 11, mit welchem sie mehr oder weniger tief in ein in die Bohrung 12 des Gehäuses 1 eingeschnittenes, nicht näher bezeichnetes Gegengewinde eingedreht werden kann, wobei ihre jeweilige Stellung durch eine vorgespannte, in der Bohrung 12 untergebrachte Schraubenfeder 13 gesichert wird.

Die zweite Dosenhälfte 4 trägt in ihrem Zentrum einen aus Kobalt-Samarium hergestellten Dauermagneten 15. Dieser ist parallel zu der gemeinsamen Achse 16 des Tragstutzens 5 und der beiden Dosenhälften 3 und 4 polarisiert und wird in Richtung dieser Achse verstellt, wenn sich der im Innenraum der Doppelmembrandose 2 wirksame Druck ändert.

Die freie Polfläche des Dauermagneten 15 steht mit einem sich linear mit den Druckschwankungen ändernden Abstand einem Hall-IC 17 gegenüber, der auf einer Isolierstoff- Tragplatte 18 sitzt und mit drei auf der Tragplatte befestigten Anschlußfahnen verbunden ist, von welchen in Fig. 3 nur eine Anschlußfahne bei 19 angedeutet ist.

Um einen möglichst linearen Zusammenhang zwischen den durch die obenerwähnten Druckschwankungen verursachten Abstandsänderungen des Dauermagneten 15 vom Hall-IC 17 und den sich dabei ändernden Induktionswerten zu erreichen, ist an der vom Dauermagneten 15 abgekehrten Rückseite des Hall-IC ein zweiter, ebenfalls aus Kobalt-Samarium hergestellter Dauermagnet 20 vorgesehen, welcher gleichachsig zu der gemeinsamen Achse 16 und dem ersten Dauermagneten 15 angeordnet ist und dem Hall-IC 17 mit einem gleichnamigen Pol wie der erste Dauermagnet 15 gegenübersteht. Der zur Einstellung des Nullpunktes der auf den Hall-IC 17 einwirkenden Induktion dienende Kompensationsmagnet 20 sitzt auf der freien Stirnseite eines Abstandshalters 21, der mit einer Stellscheibe 22 verbunden ist, die an ihrem Außenumfang ein Feingewinde 23 trägt, mit welchem sie in ein nicht näher bezeichnetes Muttergewinde in der unteren Bohrung 24 eingedreht werden kann. Mit diesem Feingewinde ist der Abstand zwischen der Unterseite des Hall-IC und dem Kompensations-Magnet 20 einstellbar; er wird durch eine in die Bohrung 24 eingesetzte Schraubenfeder 25 gesichert.

Die dargestellte, oben beschriebene Anordnung erlaubt es, den Druckgeber nach Fig. 3 nach seinem Zusammenbau so zu justieren, daß die Ausgangsspannung des Hall-IC in dem interessierenden Druckbereich hinsichtlich der Lage des Nullpunktes und der Steilheit vorgegebenen Kennwerte aufweist.

In der Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist der Druckgeber mit seinem im Außendurchmesser kleiner gehaltenen Fußteil 26, welcher die Gewindescheibe 22 und die Schraubenfeder 25 enthält, in ein als Zwischenboden 28 ausgebildetes Kunststoffpreßteil eingesetzt, welches zusammen mit einem ebenfalls aus Kunststoff gepreßten Oberteil 30 den Druckgeber nach Fig. 3 einschließt und erforderlichenfalls luft- und feuchtigkeitsdicht abgeschlossen werden kann. Der Hals 7 des Druckgebers ragt in die Längsbohrung 31 eines an das Oberteil 30 angeformten Anschlußstutzens 32 hinein, auf welchen ein nicht dargestellter Verbindungsschlauch aufgeschoben werden kann, mit welchem der Innenraum 31 des Anschlußstutzens 32 an das Ansaugrohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann und dann den im Ansaugrohr herrschenden Unterdruck in der Doppelmembrandose 2 zur Wirkung bringen kann. Der Hals 7 ist gegenüber dem im Oberteil 30 herrschenden Außenluftdruck durch einen Gummiring 33 abgedichtet, wobei das Eindringen von Feuchtigkeit durch ein in eine Druckausgleichsöffnung 34 eingesetztes, scheibenförmiges Teflonelement 35 verhindert werden kann. An den aufeinanderliegenden Stirnflächen des Oberteils 30 und des Zwischenbodens 28 ist ein ringförmig verlaufender Dichtwulst 36 und eine diesen Dichtwulst aufnehmende Ringnut 37 vorgesehen.

Der Zwischenboden 28 des den Druckgeber einschließenden Gehäuses dient als Deckel eines topfförmigen Bodenteils 40, das ebenfalls aus Kunststoff gepreßt ist und eine von seiner Oberseite 41 bis zur Unterseite 42 durchgehende Aussparung 43 enthält. Diese ist nach unten hin durch eine Metallplatte 44 abgeschlossen, die als Wärmesenke für eine Halbleiterschaltung 45 dient. Diese ist ein Transistor-Spulenzündgerät, dessen Schaltzeitpunkt in Abhängigkeit von dem im Ansaugrohr herrschenden Druck verschoben wird und damit zu einer druckabhängigen Verstellung des Zündzeitpunktes führt. Zur druckabhängigen Verstellung ist der Hall-IC 17 mit drei Anschlußfahnen 46 versehen, die mit jeweils einer von drei dünnen, blattförmigen Verbindungsleitungen 47 verlötet sind. Diese Verbindungsleitungen 47 sind in der in Fig. 1 dargestellten Weise vom Kunststoff des Bodenteils 40 so umspritzt, daß ihr in die Aussparung 43 hineinragender, abgewinkelter Endabschnitt 48 einen Lötstützpunkt als feste Anschlußfahne für eine flexible Anschlußfahne 49 bildet, welche zu dem Halbleiter-IC 45 führt. Am gegenüberliegenden Rand der Halbleiterschaltung 45 sind in den Werkstoff des Unterteils 40 eingespritzte Steckerzungen (bzw. Anschlußfahnen) 50 vorgesehen, welche an ihren in die Aussparung 43 hineinragenden Endabschnitten über je einen Anschlußdraht 51 (Fig. 1) mit dem Halbleiter-IC 45 verbunden sind und an ihrem anderen Endabschnitt 52 in den Innenhohlraum 53 einer an den Bodenteil 40 einstückig angeformten Steckerbuchse 54 hineinragen, wo sie durch eine passende Steckermuffe angeschlossen werden können.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Halbleiter- IC 45 luft- und feuchtigkeitsdicht mit einer Silicon-Gel- Schicht vergossen. Diese Vergußschicht 55 schließt auch einen Großteil der Anschlußdrähte 49 und 51 ein.

Wie der in Fig. 1 dargestellte Axialschnitt erkennen läßt, sind an der Unterseite des Zwischenbodens 28 Dichtrippen 56, 57 angeordnet, die in passende Aussparungen 58, 59 an der Oberseite 41 des Unterteils 40 eingreifen und dort mit diesem durch Klebstoff dicht verbunden sind.

Der besondere Vorteil der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Vereinigung von einer elektronischen und einer elektronisch-mechanischen Baueinrichtung zu einer einheitlichen Baugruppe besteht darin, daß diese Vereinigung in raumsparender und montagesicherer Weise erfolgen kann, wobei sich eine hohe Langzeitstabilität ergibt und geringe Kosten entstehen.

In Fig. 4 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das sich gegenüber denjenigen nach den Fig. 1 und 2 dadurch vorteilhaft unterscheidet, daß der in Fig. 3 dargestellte Unterdruckgeber auf dem Kopf stehend eingebaut werden kann und zu Prüf- und Justierungszwecken uneingeschränkt zugänglich ist, solange das in Fig. 4 bei 60 angedeutete, sehr einfach aufgebaute, aus Kunststoff hergestellte Gehäuse-Oberteil noch nicht aufgesetzt ist. In dieser Ausführungsvariante erfolgt die Zuführung des Druckes bzw. des im Ansaugrohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine herrschenden Unterdruckes - abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 - über den an den ebenfalls aus Kunststoff hergestellten Zwischenboden 62 angeformten Anschlußstutzen 63, dessen Längsbohrung 64 bis zu einem zentralen Ringraum 65 zugeführt ist, in welcher der zur Verbindung mit der Doppelmembrandose 2 dienende Hals 7 des Druckgebers hineinragt. Das Metallgehäuse 1 des Druckgebers, der im übrigen wie in Fig. 3 dargestellt ausgebildet ist, wird durch mehrere an der Oberseite des Zwischenbodens 62 angeordnete, elastisch ausgebildete Zungen 66 abgestützt; er wird beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils 60 durch ein auf den Fußteil 26 des Druckgebers aufgesetztes Moosgummikissen 67 so festgehalten, daß der Druckgeber auch stärksten, beim Betrieb auf Kraftfahrzeugen auftretenden Schüttelbeanspruchungen standhalten kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Druckgeber zur Erfassung eines Druckes, insbesondere des Ansaugluftdrucks einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (1), in dem eine dem Druck ausgesetzte Membran oder Membrandose (2) befestigt ist, deren Zentrum sich in Abhängigkeit von dem aufgebrachten Druck bewegt und dadurch den Abstand zwischen einem Dauermagneten (15) und einem diesem gegenüber angeordneten Hall-IC (17) verändert, wobei, zur Erzielung eines linearen Zusammenhanges zwischen der Ausgangsspannung des Hall-IC's (17) und der auf den Hall-IC durch den Dauermagneten (15) einwirkenden magnetischen Induktion, der Hall-IC (17) und der Dauermagnet (15) gleichachsig zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Gehäuse (1) des Druckgebers einschließendes zweites Gehäuse (30, 60) als Deckel eines topfförmigen Bodenteils (40) ausgebildet ist, in welchen ein elektronisches Schaltgerät (45), insbesondere ein in Abhängigkeit vom Druck arbeitendes Zündverstellgerät, luft- und feuchtigkeitsdicht untergebracht ist.
  2. 2. Druckgeber nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem das Gehäuse (2) des Druckgebers einschließenden deckelförmigen Gehäuses (30, 60) und dem topfförmigen Bodenteil (40) ein aus Kunststoff hergestellter Zwischenboden (28, 62) angeordnet ist und daß im Bodenteil (40) zum Anschluß des elektronischen Schaltgeräts (45) dienende Anschlußstreifen (47) eingeformt sind, welche durch den Zwischenboden (28, 62) hindurchgesteckt sind und in den Innenraum des deckelförmigen Gehäuseteils (30, 60) hineinragen.
  3. 3. Druckgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgeber einen Hals (7) aufweist, der durch eine den Hals umschließende Dichtung, insbesondere Ringdichtung (33), gegenüber einem Anschlußstutzen (32) abgedichtet ist, der einen Innenhohlraum (31) enthält, mit welchem die Membrandose (2) in Druckverbindung steht.
  4. 4. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Magnet (20) mit dem Magnet (15) und dem Hall-IC (17), in zueinander gleichachsiger Anordnung, in einem aus magnetisch leitendem Werkstoff hergestellten Gehäuse (1) untergebracht ist.
  5. 5. Druckgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) zwei zueinander gleichachsige Bohrungen (12, 24) mit je einem Muttergewinde, insbesondere Feingewinde (11, 23) enthält, in welchem je eine von zwei die Magneten (15, 20) tragende Scheiben (10, 22) einschraubbar sind.
  6. 6. Druckgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Bohrungen (12, 24) jeweils eine von zwei Druckfedern (13, 25) angeordnet ist, durch welche das Spiel der eingeschraubten Scheiben (10, 22) beseitigt ist.
  7. 7. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäuse (30, 60) aus Kunststoff hergestellt ist und an das Oberteil des Gehäuses (30) ein Anschlußstutzen (32) angeformt ist.
  8. 8. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zwischenboden (62) ein Anschlußstutzen (63) angeformt ist.
  9. 9. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Kunststoff hergestellten Bodenteil (40) Anschlußfahnen (48, 50) eingeformt sind, deren Endabschnitte in den zur Aufnahme des elektronischen Schaltgerätes (45) dienenden Hohlraum (43) des Bodenteils (40) hineinragen.
  10. 10. Druckgeber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bodenteil (40) eine Steckerbuchse (54) angeformt ist, in welcher die nach außen geführten, zungenförmig gestalteten Anschlußfahnen (50) zugänglich sind.
  11. 11. Druckgeber nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Aufnahme des Schaltgerätes (45) dienende Hohlraum als eine von der Oberseite (41) bis zur Unterseite (42) des Bodenteils (40) durchgehende Aussparung ausgebildet ist, die an der Unterseite durch eine Metallplatte (44) abgeschlossen ist.
  12. 12. Druckgeber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (43) mindestens teilweise mit einer feuchtigkeitsdichten Vergußmasse (55), insbesondere aus Silicon-Gel, ausgegossen ist.






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