DE2031580C3 - Einrichtung zum Umwandeln des Druckes eines Fluids in ein elektrisches Signal - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Umwandeln des Druckes eines Fluids in ein elektrisches Signal, mit einem in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Gebersystem, wie einem verstellbaren Widerstand und/oder einem Schalter, dessen bewegliches Organ über ein schmales federelastisches, in einem ortsfesten Gegenlager sich abstützendes Zwischenglied mit einer Membran in Wirkverbindung steht.

Zum Umwandeln des Druckes eines Fluids in ein elektrisches Signal sind Einrichtungen bekannt, die eine Membran und ein mit der Membran in Verbindung stehendes, einen Schalter oder einen Schleifer eines veränderlichen Widerstandes betätigendes starres Zwischenglied aufweisen. Des weiteren ist eine Einrichtung bekannt (US-PS 25 54 266), bei der der bewegliche Kontakt des Schalters über ein federelastisches, in t>o einem ortsfesten Gegenlager sich abstützendes Zwischenglied mit der Membran in Wirkverbindung steht Diese Einrichtungen eignen sich nur zum Umwandeln relativ niedriger Drücke, da mit wachsender Druckbeanspruchung die Steifigkeit der Membran immer größer n > gewählt werden muß und mithin der Hub pro Druckeinheit immer klein ausfällt.

Für mittlere und höhere Drücke sind Einrichtungen bekannt die einen in einer Druckplatte geführten Stößel und eine die dem Fluid zugewandte Seite des Stößels und der Druckplatte überdeckende gummielastische Membran aufweisen. Bei diesen Einrichtungen entsteht an der Obergangsstelle zwischen Stößel und Druckplatte an der Membran ein Abrieb, der mit zunehmendem Druck größer wird und die Lebensdauer der Einrichtung stark beeinflußt Im Hinblick darauf werden daher diese Einrichtungen im allgemeinen nur bis zu einem Druck von ungefähr 100 bar eingesetzt Zur Umwandlung hoher und höchster Drücke sind schließlich Einrichtungen bekannt die eine Bourdonfeder enthalten, deren freies Ende ein Schaltelement den Schleifer eines Potentiometers oder ähnliches betätigt. Abgesehen davon, daß derartige Einrichtungen mit einer Bourdonfeder sehr teuer sind, haben sie den Nachteil, daß sie schwingungsempfindlich sind und beispielsweise in Kraftfahrzeugen nicht cder nur dann verwendet werden können, wenn der die Bourdonfeder umgebende Raum mit einem Dämpfungsö! gefüllt ist

Es ist des weiteren eine nach dem Kompensationsprinzip arbeitende Druckmeßeinrichtung bekannt (DE-PS U 35 184), bei der zwischen der Membran und dem Übertragungssystem ein Federgelenk zur spielfreien gelenkigen Verbindung dieser Teile vorhanden ist. Ein solches Kompensationssystem läßt sich durch kleine Auslenkungswege voll aussteuern, so daß mit ihm auch geringe Membranhübe in ein pneumatisches oder auch elektrisches Signal umgewandelt werden können. Diese Einrichtung ist jedoch bauteilaufwendig, besitzt ein großes Bauvolumen und ist ebenfalls schwingungsempfindlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie insbesondere auch für hohe und höchste Drücke geeignet verschleißarm und billig ist und eine hohe Schwingungsfestigkeit besitzt, wie sie insbesondere im Kraftfahrzeug gewünscht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das fedtrelastische Zwischenglied sich im wesentlichen in Hubrichtung der Membran erstreckt wobei es in seiner Ausgangsstellung vorgespannt ist und mit seinem membranhubabhängig auslenkbaren Mittelteil mit dem beweglichen Organ wirkungsmäßig verbunden ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich ein relativ kleiner Hub der Membran in einen relativ großen Weg übersetzen, so daß die Membran für hohe und höchste Drücke ausgelegt werden kann, ohne daß dies die Genauigkeit der Umwandlung und die Gesamtabmessung der Einrichtung in unerwünschter Weise beeinflussen würde. Da darüber hinaus das Zwischenglied ohne Schwierigkeiten so dimensioniert werden kann, daß es eine extrem kleine Masse besitzt, läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung äußerst schwingungsfest ausführen. Weitere Vorteile ergeben sich schließlich in der Montage und der Lagerhaltung durch die geringe Anzahl der für die erfindungsgemäße Einrichtung erforderlichen Bauteile.

Bei einem Aufbau der Einrichtung als Druckschalter kann die membranhubabhängig auslenkbare Breitseite unmittelbar zum Betätigen eines Schalters herangezogen werden oder unter Umständen auch selbst Teil eines Schalters sein, indem auf der Breitseite des Zwischengliedes, gegebenenfalls gegen dieses isoliert, ein Kontaktniet befestigt ist, der mit einem ortsfesten Gegenkontakt zusammenarbeitet. Bei einer als Druckgeber aufgebauten Einrichtung kann entsprechend die elastische Durchbiegung des Zwischengliedes zur

Bewegung eines Potentiometerschleifers oder dergleichen benutzt werden. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, das federelastische Zwischenglied mit einem Dehnungsmeßstreifen zu belegen, da sich dadurch ein raumsparender Aufbau erziele.", läßt und zusätzliche bewegungsübertragende Bauteile, wie sie unter Umständen bei der zuvor beschriebenen Konstruktion erforderlich sind, eingespart werden können.

Die Verbindung des membranseitigen Zwischengliedendes mit der Membran kann mittels einer Niet, einer Schraube oder auch durch Löten oder Schweißen erfolgen oder, was besonders zweckmäßig ist, dadurch, daß das Ende des Zwischengliedes an dem freien, sich auf der Membran abstützenden Teil eines einseitig ortsfest eingespannten federelastischen Haltearms befestigt ist Eine solche indirekte Verbindung von Membran und Zwischengliedende hat den Vorteil, daß auf zusätzliche Mittel zum Abdichten des Nietloches bzw. der Gewindebohrung, wie sie bei einer Niet- oder Schraubverbindung erforderlich wäre, verzichtet werden kann und voneinander unabhängige Baugruppen, die eine Montage erleichtern, entstehen. Aus dem letztgenannten Grund empfiehlt es sich auch, das Gegenlager mit einen einseitig ortsfest eingespannten Haltearm zu versehen, der mit dem Zwischenglied verbunden ist Sind schließlich noch die Haltearme und das federelastische Zwischenglied einstückig ausgebildet, so ergibt sich eine besonders fertigungs- und montagegünstige Ausführung.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen Membranhub und Zwischengliedauslenkung hängt von der Länge des Zwischengliedes und dem wirksamen Abstand zwischen Gegenlager und Membran, also von der Anfangsauslenkung des federelastischen Zwischengliedes ab, wobei die Übersetzung im Bereich kleiner Anfangsauslenkungen sehr groß und im Bereich großer Anfangsauslenkungen sehr klein ist Um auch nach dem Zusammenbau des Gerätes das Übersetzungsverhältnis insbesondere zwecks Eichung !eicht verändern zu können, ist am zweckmäßigsten die Vorspannung des federelastischen Zwischenglieds durch Verschieben des Gegenlagers in Richtung auf die Membran einstellbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung in zum Teil schematischer Darstellung näher erläutert.

Die in einer teilgeschnittenen Seitenansicht dargestellte Einrichtung zum Umwandeln des Druckes eines Fluids in ein elektrisches Signal besitzt einen napfförmigen Gehäuseboden 1, der einen Gewindestutzen 2 zum Einschrauben in eine Druckleitung aufweist und zur Aufnahme einer Membran 3 und einer Dichtungsscheibe 4 ausgebildet ist Durch ein Schraubelement 5, das in die mit einem Innengewinde versehene Napfwand 6 des Gehäusebodens 1 eingeschraubt ist ist die Membran 3,

ίο den Druckraun 7 gegenüber dem Schaltraum 8 abdichtend, gehalten. Des weiteren dient das Schraubelement 5 als Träger für einen Mikroschalter 9, der von einem mit der Membran 3 in Verbindung stehenden und eine entsprechende Ausnehmung 10 im Schraubelement 5 durchgreifenden federelastischen Zwischenglied 11 betätigt wird.

Dat Zwischenglied 11, das den insbesondere bei einer für hohe Drücke ausgelegten Membran 3 kleinen Membranhub in einen größeren Schaltweg übersetzt besteht aus einem schmalen, federelastischen Blatt 12, dessen membranseitiges Ende an den freien, sich auf der Menbran 3 abstützenden Teil eines einseitig eingespannten, federelastischen Haltearms 13 und dessen anderes Ende an einen entsprechenden Haltearm 14 angelötet ist, der sich auf dem als Gegenlager dienenden Schraubenkopf 15 abstützt. Die beiden Haltearme 13 und 14, die mittels einer Niet 16 am Schraubelement 5 befestigt sind, sowie das federelastische Blatt 12 können auch eine Einheit bilden; dies bietet erhebliche fertigungstechnische Vorteile, da die beiden Haltearme 13 und 14 und das Blatt 12 aus einem einzigen Teil durch entsprechendes Biegen eines federelastischen Metallstreifens hergestellt werden können.
Zur Einstellung des Schaltpunktes und der Schalthysterese ist einerseits der Schraubenkopf 15, der als in Richtung auf das membranseitige Blattende verstellbaren Gegenlager dient, vorgesehen und andererseits der Schalter 9 auf dem Schraubelement 5 in der Bewegungsebene des Blattes 12 parallel zur Membran 3 verschieb- und feststellbar angeordnet

Die als Druckschalter wirkende Einrichtung ist schließlich mit einer Haube 17 abgedeckt, die eine als Gewindestift ausgebildete, in einer Durchführung 18 aus Isolierstoff sitzende Anschlußklemme 19 trägt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Umwandeln des Druckes eines Fluids in ein elektrisches Signal, mit einem in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Gebersystem, wie einem verstellbaren Widerstand und/oder einem Schalter, dessen bewegliches Organ über ein schmales federelastisches, in einem ortsfesten Gegenlager sich abstützendes Zwischenglied mit einer Membran in Wirkverbindung steht da- ι ο durch gekennzeichnet, daß das federelastische Zwischenglied (11) sich im wesentlichen in Hubrichtung der Membran (3) erstreckt wobei es in seiner Ausgangsstellung vorgespannt ist und mit seinem membranhubabhängig auslenkbaren Mittelteil mit dem beweglichen Organ wirkungsmäßig verbunden ist

2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß das federelastische Zwischenglied (11) mit einem Dehnungsmeßstreifen belegt ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Vorspannung des federelastischen Zwischenglieds (11) durch Verschieben des Gegenlagers in Richtung auf die Membran (3) einstellbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das membranseitige Ende des Zwischenglieds (11) an dem freien, sich auf der Membran (3) abstützenden Teil eines einseitig ortsfest eingespannten federelastischen Haltearms (13) befestigt ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenlager einen einseitig ortsfest eingespannten Haltearm (14) aufweist der mit dem Zwischenglied (11) verbunden ist

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Haltearme (13, 14) und das federelastische Zwischenglied (11) einstückig ausgebildet sind. "0