DE10044479B4 - Schwingungsaufnehmer zur Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil - Google Patents

Schwingungsaufnehmer zur Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil Download PDF

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Abstract

Schwingungsaufnehmer zur Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil (20), umfassend ein eine Aussparung (4) aufweisendes Aufnahmeelement (3), ein massiv ausgebildetes piezoelektrisches Element (5), welches zwischen einem ersten Kontaktelement (7) und einem zweiten Kontaktelement (8) und einem ersten Isolierelement (9) und einem zweiten Isolierelement (10) angeordnet ist, wobei je ein Kontaktelement (7, 8) an einander gegenüberliegenden Seiten des piezoelektrischen Elements (5) angeordnet ist und die Kontaktelemente (7, 8) an der zum piezoelektrischen Element (5) abgewandten Seite durch je ein Isolierelement (9, 10) isoliert sind, und eine Spannvorrichtung (18; 22; 27), wobei das piezoelektrische Element (5) die Kontaktelemente (7, 8) und die Isolierelemente (9, 10) in der Aussparung (4) des Aufnahmeelements (5) angeordnet sind und das piezoelektrische Element (5) durch die Spannvorrichtung (18; 22; 27) in der Aussparung (4) vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung in dem Schwingungsaufnehmer einstückig mit dem Aufnahmeelement (4) derart ausgebildet ist, dass wenigstens ein aus dem...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Schwingungsaufnehmer werden beispielsweise als Klopfsensoren bei Brennkraftmaschinen verwendet. Beispielsweise ist aus der EP-0 184 666 ein derartiger Klopfsensor bekannt, welcher in 8 dargestellt ist. Der bekannte Klopfsensoren weist ein Gehäuse 2 und eine Druckhülse 3 auf, auf deren Außenseite eine piezoelektrische Lochscheibe 4 und eine auf diese einwirkende seismische Masse 5 angeordnet sind. Über eine Tellerfeder 6 wirkt die seismische Masse 5 auf die piezoelektrische Lochscheibe 4. Dabei wird die Vorspannung der Tellerfeder 6 durch einen auf die Druckhülse aufgeschraubten Gewindering 7 erzeugt. Hierzu weist die Druckhülse 3 ein Außengewinde 8 auf. Dadurch kann die piezoelektrische Lochscheibe 4 ausgeübte Kraft beliebig und begrenzt eingestellt werden. Die piezoelektrische Lochscheibe 4 ist dabei zwischen zwei Kontaktscheiben 9 angeordnet, die gegenüber der Druckhülse bzw. der seismische Masse isoliert sind. Die Kontaktscheiben 9 sind über Drähte 10 mit einem Steckanschluss 12 verbunden, welche seitlich am Klopfsensor angeordnet ist. Somit kann ein Kabel 11 seitlich vom Klopfsensor weggeführt werden.
  • Dieser bekannte Aufbau eines Klopfsensors hat zum Einen den Nachteil, dass er aus relativ vielen Einzelteilen besteht, sodass er relativ hohe Herstellungskosten aufweist. Des Weiteren ist der Kabelgang seitlich am Klopfsensor 2 vorgesehen, was in einem beengten Motorraum zu teilweise schwierigen Montagevorgängen führt.
  • Aus der DE 198 29 410 A1 ist ein Schwingungsaufnehmer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Der Schwingungsaufnehmer wird mit einer Pratze auf einem Apparat axial vorgespannt, wobei ein aus piezoelektrischen Element, Kontaktelementen und Isolierelementen gebildeter Stapel zwischen einer Auflagefläche des Motorblocks und der am Motorblock festgelegten Pratze unter Vorspannung gehalten wird.
  • Aus der US 5 212 421 ist ein Resonanzsensor zur Erfassung von Resonanzschwingungen eines Diaphragmas mit einem U-förmigen Aufnahmeelement bekannt, der in axialer Richtung ausgebildete Anschlusskontakte aufweist.
  • Aus der DE 41 13 784 A1 ist eine Resonanzsensor mit einem am Sensorgehäuse ausgebildeten Gewindeteil bekannt, bei dem eine Schwingungsscheibe im Überlappbereich zweier Gehäuseteile befestigt ist. Aufgrund der Einspannung der Scheibe im Überlappbereich der beiden Gehäuse ist es nicht möglich, unabhängig vom Gehäuseaufbau eine definierte Vorspannkraft für das Sensorelement zu erzeugen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass er nur eine geringe Anzahl von Einzelteilen aufweist. Erfindungsgemäß ist dabei nur ein Aufnahmeelement mit einer Aussparung, ein piezoelektrisches Element, zwei Kontaktelemente, zwei Isolierelemente sowie eine Spannvorrichtung vorgesehen. Das piezoelektrische Element, die Kontaktelemente und die Isolierelemente sind in der Aussparung des Aufnahmeelements angeordnet sind und das piezoelektrische Element wird durch die Spannvorrichtung in der Aussparung vorgespannt. Erfindungsgemäß ist die Spannvorrichtung in dem Schwingungsaufnehmer einstückig mit dem Aufnahmeelement ausgebildet, wobei ein aus dem piezoelektrischen Element, Kontaktelementen und Isolierelementen gebildeter Stapel zwischen zwei sich in Bezug auf die Aussparungeinander gegenüberliegenden, einstückig mit dem Aufnahmeelement verbundenen Bereichten eingespannt ist. Dadurch weist der erfindungsgemäße Schwingungsaufnehmer nur eine kleine Baugröße auf.
  • Des Weiteren ist es bei dem erfindungsgemäßen Schwingungsaufnehmer möglich, dass die Kontakte zur Weiterleitung der Signale des piezoelektrischen Elements in Axialrichtung des Schwingungsaufnehmers angeordnet werden, und nicht mehr, wie beim Stand der Technik, seitlich am Schwingungsaufnehmer. Dadurch ergeben sich vereinfachte Einbaugeometrien und Steckmöglichkeiten für ein am Schwingungsaufnehmer anzubringendes Kabel. Ein weiterer Vorteil ist durch eine einfache Herstellung des piezoelektrischen Elements gegeben, da dieses massiv ausgebildet werden kann, und nicht mehr, wie im Stand der Technik, durch eine Lochscheibe o.ä. gebildet ist.
  • Erfindungsgemäß wird somit ein neuer Weg beim Aufbau eines Schwingungsaufnehmers vorgeschlagen, welcher sich von den bisher bekannten Ausgestaltungen deutlich abhebt und vielfache Vorteile aufweist.
  • Um eine besonders schnelle und einfache Montage zu ermöglichen, ist am Aufnahmeelement ein mit einem Gewinde versehener Ansatz angeordnet, um den Schwingungsaufnehmer an dem Schwingungen aufweisenden Bauteil zu befestigen. Besonders bevorzugt ist der mit Gewinde versehene Ansatz einstückig mit dem Aufnahmeelement gebildet. Genau dies hat bezüglich Körperschallempfindlichkeit Vorteile.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind Kontaktelemente des Schwingungsaufnehmers in Axialrichtung des Schwingungsaufnehmers angeordnet. Mit anderen Worten ist der Kabelausgang des Schwingungsaufnehmers in dessen Axialrichtung angeordnet. Dadurch ergeben sich insbesondere dann keinerlei Montageprobleme, wenn der mit Gewinde versehene Ansatz einstückig mit dem Aufnahmeelement gebildet ist, und der Schwingungsaufnehmer an dem Schwingungen aufweisenden Bauteil befestigt wird, da die Steckaufnahme nach der Montage des Schwingungsaufnehmers immer in der gleichen Richtung, nämlich in die Axialrichtung, angeordnet ist. In gleicher Weise können anstelle der Steckaufnahme auch freie Kabelenden aus den Schwingungsaufnehmer axial herausgeführt sein.
  • Vorzugsweise ist das Aufnahmeelement quaderförmig ausgebildet. Dabei ist die Aussparung des Aufnahmeelements vorzugsweise ebenfalls quaderförmig ausgebildet. Hierdurch kann das Aufnahmeelement bzw. die darin gebildete Aussparung auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden. Es sei jedoch angemerkt, dass das Aufnahmeelement auch würfelförmig oder zylindrisch oder sechseckig ausgebildet sein kann. Die darin vorgesehene Aussparung kann dabei eine beliebige Form aufweisen, vorzugsweise eine Form, welche einfach herstellbar ist, wie z.B. zylindrisch oder quaderförmig. Da das piezoelektrische Element in die Aussparung aufgenommen wird, sollte für die Aussparung eine derartige Form gewählt werden, in welcher auch das piezoelektrische Element einfach herstellbar ist, da dieses vorzugsweise eine der Aussparung entsprechende Form aufweist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Aufnahmeelement U-förmig ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Aussparung im Aufnahmeelement kanalförmig mit zwei parallelen Seitenwänden und einer senkrecht dazu angeordneten Bodenwand. Bei der U-förmigen Ausbildung des Aufnahmeelements ist insbesondere vorteilhaft, dass das in der Aussparung angeordnete piezoelektrische Element durch eine Verbindung der beiden äußeren Enden der Schenkel des Aufnahmeelements vorgespannt werden kann. Außerdem kann eine Kontaktierung des piezoelektrischen Elements auf einfache Weise ausgeführt werden.
  • Vorzugsweise ist die Spannvorrichtung zum Vorspannen des piezoelektrischen Elements als Keil, als Schraube, als Niet, als verstemmter Bereich oder als laser- oder widerstandsgeschweißter Bereich ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Schwingungsaufnehmer eine seismische Masse auf, welche ebenfalls in der Aussparung des Aufnahmeelements angeordnet ist. Dabei ist die seismische Masse zwischen der Spannvorrichtung und dem piezoelektrischen Element angeordnet, um auf das piezoelektrische Element zu wirken.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Aufnahmeelement derart ausgebildet, dass an diesem ein Werkzeug ansetzbar ist, um den Schwingungsaufnehmer an dem Schwingungen aufweisenden Bauteil zu befestigen. Beispielsweise kann das Aufnahmeelement als Sechskant ausgebildet sein, um mit einem entsprechenden Schrauben- oder Ringschlüssel den Schwingungsaufnehmer festzuschrauben. Weiter kann dadurch auf eine bisher am Stand der Technik übliche Umspritzung im Ansatzbereich des Werkzeugs verzichtet werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann auch eine Umspritzung vorzugsweise aus Kunststoff um den Schwingungsaufnehmer vorgesehen werden, welche ebenfalls derart ausgebildet ist, dass daran ein Werkzeug ansetzbar ist.
  • Vorzugsweise ist ein Ableitwiderstand zur Ableitung des auftretenden pyroelektrischen Effekts vorgesehen, welcher als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann der temperaturabhängige Widerstand als Negativ-Temperatur-Koeffizient-Widerstand (NTC) oder als Positiv-Temperatur-Koeffizient-Widerstand (PTC) ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, einen Schwingungsaufnehmer mit einem Temperatursensor zu kombinieren. Um eine gute thermische Kopplung an den Motor zu erreichen, ist vorzugsweise der temperaturabhängige Widerstand im Schraubansatz des Aufnahmeelements angeordnet.
  • Vorzugsweise sind an der Außenseite des Aufnahmeelements mehrere Nuten vorgesehen, um eine gewisse Federwirkung des Aufnahmeelements bereitzustellen.
  • Um eine sichere Verbindung zwischen dem in der Aussparung des Aufnahmeelements angeordneten Kontaktelementen und den zur Verbindung nach außen vorgesehenen Kontaktstellen des Schwingungsaufnehmers bereitzustellen, werden erfindungsgemäß vorzugsweise Kontaktfolien verwendet. Dabei kann die Kontaktstelle des Schwingungsaufnehmer je nach Bedarf als Steckversion oder als Kabelversion ausgebildet sein. Als Kontaktfolie kann beispielsweise eine kupferkaschierte Captonfolie verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß wird somit ein Schwingungsaufnehmer mit einem völlig neuartigen Aufbau bereitgestellt, wobei die Anzahl der Einzelteile deutlich reduziert ist. Weiter kann auf einfache Weise eine in Axialrichtung des Schwingungsaufnehmers gerichtete Kontaktstelle des Schwingungsaufnehmers ausgebildet werden, sodass z.B. Freisteckverbindungen in Axialrichtung des Schwingungsaufnehmers herstellbar sind. Das Aufnahmeelement des Schwingungsaufnehmers bzw. eine darin gebildete Aussparung kann in verschiedenen geometrischen Formen wie z.B. einem Quader, einem Würfel oder einem Zylinder hergestellt sein.
  • Zeichnung
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht des erfindungsgemäßen Schwingungsaufnehmers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine schematische Schnittansicht des Schwingungsaufnehmers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entlang der Linie B-B in 1;
  • 3 eine schematische Schnittansicht eines Schwingungsaufnehmers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entlang der Linie A-A in 1;
  • 4 eine teilweise geschnittene Draufsicht des Schwingungsaufnehmers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine schematische Schnittansicht des Schwingungsaufnehmers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entlang der Linie D-D in 4;
  • 6 eine schematische Schnittansicht eines Schwingungsaufnehmers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entlang der Linie C-C in 4;
  • 7 eine schematische Schnittansicht eines Schwingungsaufnehmers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 8 eine schematische Schnittansicht eines Schwingungsaufnehmers gemäß dem Stand der Technik.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In den 1 bis 3 ist ein erster erfindungsgemäßer Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil dargestellt.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst der Schwingungsaufnehmer 1 ein Aufnahmeelement 3, in welchem eine Aussparung 4 ausgebildet ist. Wie in 1 gezeigt, ist das Aufnahmeelement 3 sechseckig ausgebildet und die Aussparung 4 rechteckig ausgebildet. Weiter ist am Aufnahmeelement 3 ein Ansatz 16 ausgebildet, welcher einstückig mit dem Aufnahmeelement 3 gebildet ist und ein Außengewinde aufweist. Mit diesem Ansatz 16 ist der Schwingungsaufnehmer 1 in einem mit Gewinde versehene Bohrung 21 in einem Motorblock 20 eingeschraubt. Um eine gute Übertragung der Schwingungen des Motorblocks zu erreichen, liegt dabei eine Außenfläche des Aufnahmeelements 3 unmittelbar am Motorblock 20 an (vgl. 2 und 3).
  • Wie in 3 gezeigt, sind in der Aussparung 4 des Aufnahmeelements 3 ein piezoelektrisches Element 5 und eine seismische Masse 6 angeordnet. Dabei ist das piezoelektrische Element 5 von einem ersten Kontaktelement 7 und einem zweiten Kontaktelement 8 umgeben. Die beiden Kontaktelemente 7 und 8 sind ihrerseits von einem ersten Isolierelement 9 und einem zweiten Isolierelement 10 umgeben. Das piezoelektrische Element, die seismische Masse, die Kontaktelemente und die Isolierelemente weisen dabei jeweils eine rechteckige Form auf, welche im Wesentlichen der Form der Aussparung 4 entspricht (vgl. 1).
  • Um eine Vorspannung auf das piezoelektrische Element 5 ausüben zu können, sind als Spannvorrichtung vier geschweißte Bereiche 18 vorgesehen, mit denen die seismische Masse 6 am inneren Umfangsrand der Aussparung 4 des Aufnahmeelements 3 befestigt ist (vgl. 1). Während des Schweißvorgangs wird dabei auf die seismische Masse 6 ein Druck ausgeübt, sodass eine gewisse Vorspannung auf das piezoelektrische Element 5 vorgegeben ist. Um eine Vorspannung auf das piezoelektrische Element auszuüben, wäre es beispielsweise auch denkbar, zwischen der seismischen Masse 6 und dem Aufnahmeelement 3 eine Presspassung vorzusehen, sodass durch diese Presspassung zwischen der seismischen Masse 6 und der Aussparung 4 des Aufnahmeelements 3 eine Vorspannung ausgeübt wird.
  • Wie in 3 gezeigt, sind die beiden Kontaktelemente 7 und 8 über Verbindungsleitungen 11 und 12 aus kupferkaschiertem Capton mit zwei Kontaktstiften 14 und 15 verbunden. Des Weiteren ist ein widerstand 13 vorgesehen, um den auftretenden pyroelektrischen Effekt abzuleiten. Vorzugsweise ist dieser Widerstand 13 als temperaturabhängiger Widerstand (NTC oder PTC) ausgebildet. Weiter ist zum Schutz des Schwingungsaufnehmers 1 um den gesamten Bereich ein Gehäuse 2 umspritzt, welches gleichzeitig eine Steckeraufnahme um die beiden Kontaktstifte 14 und 15 ausbildet. Zum besseren Herstellen einer Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Aufnahmeelement 3 sind an der Außenseite des Aufnahmeelements 3 mehrere Nuten 17 ausgebildet, welche auch eine gewisse Federwirkung bereitstellen.
  • Durch die Ausbildung des Schwingungsaufnehmers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist somit sichergestellt, dass die Steckkontakte 14 und 15 in der Axialrichtung 0-0 des Schwin gungsaufnehmers 1 ausgerichtet sind. Dadurch sind im Gegensatz zum Stand der Technik die Steckkontakte immer in einer im voraus definierten Richtung angeordnet.
  • In den 4 bis 6 ist ein Schwingungsaufnehmer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. ähnliche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
  • Wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, ist das Aufnahmeelement 3 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel U-förmig ausgebildet. Dabei weist das Aufnahmeelement 3 einen ersten Schenkel 24 und einen zweiten Schenkel 25 auf. Die Aussparung 4 des Aufnahmeelements 3 ist somit zwischen diesen beiden Schenkeln 24 und 25 durchgehend gebildet.
  • In der Aussparung 4 sind zwei Isolierelemente 9 und 10, zwei Kontaktelemente 7 und 8 sowie ein piezoelektrisches Element 5 aufgenommen (vgl. 5). Dabei ist das piezoelektrische Element 5 wieder massiv und quaderförmig ausgebildet.
  • Weiter umfasst der Schwingungsaufnehmer 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zwei Steckelemente 14 und 15 sowie einen Widerstand 13 zur Ableitung von piezoelektrischen Effekten. Die Steckelemente 14 und 15 sind mit den Kontaktelementen 7 und 8 über laschenartige Leitungen 11 bzw. 12 verbunden (vgl. 6), welche aussen am Aufnahmeelement 3 geführt sind.
  • Wie insbesondere in 5 dargestellt, ist als Spannvorrichtung eine Schraube 22 vorgesehen, welche die beiden Schenkel 24 und 25 des Aufnahmeelements 3 miteinander verbindet, um die Isolierelemente 9, 10, die Kontaktelemente 7, 8 und das piezoelektrische Element 5 zwischen die beiden Schenkel zu klemmen. Hierbei kann abhängig vom Anzugsmoment der Schraube 22 eine beliebige Vorspannung auf das piezoelektrische Element 5 ausgeübt werden. Wie in 5 gezeigt, ist im ersten Schenkel 24 eine Einsenkung 23 zur Aufnahme des Kopfes der Schraube 22 vorgesehen, und im zweiten Schenkel 25 eine mit Gewinde versehene Bohrung 26 vorgesehen, in welche die Schraube 22 eingeschraubt wird.
  • Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel am Aufnahmeelement 3 ein mit Gewinde versehener Ansatz 16 vorgesehen, welcher in eine Gewindebohrung in einem Motorblock zur Montage des Schwingungsaufnehmers 1 eingeschraubt wird. Vorzugsweise ist der Ansatz 16 einstückig mit dem Aufnahmeelement 3 ausgebildet. Er kann jedoch auch mittels Schweißen oder Kleben am Aufnahmeelement 3 befestigt sein. Zum Schutz des Schwingungsaufnehmers 1 ist weiterhin ein aus Kunststoff umspritztes Gehäuse 2 vorgesehen, welches auch eine Steckeraufnahme an den beiden Steckkontakten 14 und 15 ausbildet.
  • In 7 ist ein Schwingungsaufnehmer gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. ähnliche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bezeichnet. Da das dritte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht, werden nachfolgend nur Unterschiede im Detail beschrieben.
  • In 7 ist der Schwingungsaufnehmer ohne Gehäuse dargestellt. Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Aufnahmeelement 3 des Schwingungsaufnehmers wieder im Wesentlichen U-förmig mit einem ersten Schenkel 24 und einem zweiten Schenkel 25 ausgebildet. Ein Ansatz 16, welcher ein Gewinde aufweist, ist einstückig mit dem Aufnahmeelement 3 ausgebildet und am zweiten Schenkel 25 angeordnet. In der zwischen den beiden Schenkeln 24 und 25 gebildeten tiefen nutförmigen Aussparung 4 des Aufnahmeelements 3 sind wie beim zweiten Ausführungsbeispiel zwei Isolierelemente 9 und 10, zwei Kontaktelemente 7 und 8 sowie ein massives, quaderförmiges piezoelektrisches Element 5 angeordnet.
  • Um eine Vorspannung auf das piezoelektrische Element 5 ausüben zu können, ist zur Verbindung der beiden Schenkel 24 und 25 eine Niet 27 vorgesehen, welche in Richtung der Pfeile E an den beiden Schenkeln 24 und 25 vernietet wird.
  • Ebenfalls sind in 7 die Leitungen der Kabel sowie die Steckelemente nicht dargestellt. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel sind jedoch die Verbindungsleitungen an der Außenseite des Aufnahmeelements 3 geführt und mit den Steckelementen (nicht dargestellt) des Schwingungsaufnehmers befestigt, sodass die Steckelemente in Axialrichtung 0-0 des Schwingungsaufnehmers ausgerichtet sind.
  • Somit wird durch den im zweiten und im dritten Ausführungsbeispiel dargestellten Schwingungsaufnehmer ein Schwingungsaufnehmer bereitgestellt, welcher keine seismische Masse und kein Federelement aufweist. Aufgrund der U-förmigen Ausbildung des Aufnahmeelements 3 kann durch Verbindung der beiden Schenkel 24 und 25 des Aufnahmeelements eine Vorspannung auf das piezoelektrische Element ausgeübt werden, sodass kein Federelement notwendig ist. Somit stellt die vorliegende Erfindung einen kompakten und einfach aufgebauten Schwingungsaufnehmer bereit, welcher eine geringe Teileanzahl aufweist und bei welchem auf einfache Weise ein axialer Steckanschluss realisierbar ist. Der im Vergleich zum Stand der Technik somit komplett anders aufgebaute Schwingungsaufneh mer bringt sowohl bei der Montage als auch bei der Herstellung deutliche Kostenvorteile, welche sich insbesondere bei Schwingungsaufnehmern, welche beispielsweise als Massenteile, wie z.B. Klopfsensoren für Motoren, herstellt werden, bemerkbar machen.
  • Demnach betrifft die vorliegende Erfindung somit einen Schwingungsaufnehmer 1, welcher an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil mittelbar oder unmittelbar befestigt werden kann. Der Schwingungsaufnehmer 1 umfasst ein Aufnahmeelement 3 mit einer Aussparung 4 und ein massiv ausgebildetes piezoelektrisches Element 5, welches zwischen zwei Kontaktelementen 7 und 8 und zwei Isolierelementen 9 und 10 angeordnet ist. Dabei isolieren die Isolierelemente 9 und 10 die Kontaktelemente 7 und 8 zur Außenseite hin ab. Weiter ist eine Spannvorrichtung 18 vorgesehen, um das piezoelektrische Element 5 in einem gewünschten Maße vorzuspannen. Das piezoelektrische Element 5, die Kontaktelemente 7 und 8 und die Isolierelemente 9 und 10 sind dabei in der Aussparung 4 des Aufnahmeelements 3 angeordnet. Dabei ist das piezoelektrische Element 5 durch die Spannvorrichtung 18 in der Aussparung 4 vorgespannt.
  • Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims (10)

  1. Schwingungsaufnehmer zur Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil (20), umfassend ein eine Aussparung (4) aufweisendes Aufnahmeelement (3), ein massiv ausgebildetes piezoelektrisches Element (5), welches zwischen einem ersten Kontaktelement (7) und einem zweiten Kontaktelement (8) und einem ersten Isolierelement (9) und einem zweiten Isolierelement (10) angeordnet ist, wobei je ein Kontaktelement (7, 8) an einander gegenüberliegenden Seiten des piezoelektrischen Elements (5) angeordnet ist und die Kontaktelemente (7, 8) an der zum piezoelektrischen Element (5) abgewandten Seite durch je ein Isolierelement (9, 10) isoliert sind, und eine Spannvorrichtung (18; 22; 27), wobei das piezoelektrische Element (5) die Kontaktelemente (7, 8) und die Isolierelemente (9, 10) in der Aussparung (4) des Aufnahmeelements (5) angeordnet sind und das piezoelektrische Element (5) durch die Spannvorrichtung (18; 22; 27) in der Aussparung (4) vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung in dem Schwingungsaufnehmer einstückig mit dem Aufnahmeelement (4) derart ausgebildet ist, dass wenigstens ein aus dem piezoelektrischen Element, dem ersten Kontaktelement (7) und dem zweiten Kontaktelement (8), dem ersten Isolierelement (9) und dem zweiten Isolierelement (19) gebildeter Stapel zwischen zwei sich in bezug auf die Aussparung (4) einander gegenüberliegenden, einstückig mit dem Aufnahmeelement verbundenen Bereichen (18, 24, 25) des Aufnahmeelementes (4) eingespannt ist.
  2. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Aufnahmeelement (3) ein mit einem Ge winde versehener Ansatz (16) angeordnet ist, um den Schwingungsaufnehmer (1) an dem Schwingungen aufweisenden Bauteil (20) zu befestigen.
  3. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Gewinde versehene Ansatz (16) einstückig mit dem Aufnahmeelement (3) gebildet ist.
  4. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Steckkontakte (14, 15) oder Kabelenden des Schwingungsaufnehmers (1) in Axialrichtung (0-0) des Schwingungsaufnehmers angeordnet sind.
  5. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (3) sechseckig ausgebildet ist und die Aussparung (4) im Aufnahmeelement (3) quaderförmig ausgebildet ist.
  6. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (3) U-förmig ausgebildet ist.
  7. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung zum Vorspannen des piezoelektrischen Elements (5) als Keil, als Schraube, als Niet, als verstemmter Bereich oder als verschweißter Bereich ausgebildet ist.
  8. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsaufnehmer (1) weiter eine seismische Masse (6) aufweist, welche in der Aussparung (4) des Aufnahmeelements (3) zwischen der Spannvorrichtung (18) und dem piezoelektrischen Element (5) angeordnet ist.
  9. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (3) derart ausgebildet ist, dass ein Werkzeug ansetzbar ist, um den Schwingungsaufnehmer (1) am Schwingungen aufweisenden Bauteil (20) zu befestigen.
  10. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Widerstand (13) zur Ableitung eines pyroelektrischen Effekts, welcher als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist.
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