-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTES DOKUMENT
-
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 27. April 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr.
2016-89829 , deren Offenbarung hierin in Bezug genommen wird.
-
HINTERGRUND
-
1 Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft allgemein einen Belastungssensor, der eine in einem gegebenen Objekt auftretende Druckbelastung misst.
-
2 Technologischer Hintergrund
-
Als Belastungssensoren sind beispielsweise Verbrennungsdrucksensoren bekannt, die verwendet werden, um den Druck in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors zu messen, in dem Treibstoff verbrannt wird (nachfolgend auch als Verbrennungsdruck bezeichnet). Die erstmals als Nr.
2007-198169 offengelegte japanische Patentanmeldung offenbart einen Verbrennungsdrucksensor, der ein Gehäuse mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende (nachfolgend auch als ein Basisende bezeichnet) aufweist. Die Installation des Verbrennungsdrucksensors im Verbrennungsmotor wird erreicht, indem das vordere Ende des Gehäuses mit einem Boden einer im Verbrennungsmotor gebildeten Aufnahmeöffnung kontaktiert und ein Außengewinde des Basisendes des Gehäuses mit einem in der Aufnahmeöffnung des Verbrennungsmotors gebildeten Innengewinde in Eingriff gebracht wird. Im Gehäuse ist eine zentrale Welle angeordnet, deren eines Ende mit dem vorderen Ende des Gehäuses kontaktiert ist. Tritt Belastung der Aufnahmeöffnung in einer axialen Richtung derselben auf, wird die zentrale Welle bewegt. Am Basisende der zentralen Welle ist ein Druckmessmechanismus (d. h. ein Sensor) angeordnet, der den Verbrennungsdruck misst. Am Basisende der zentralen Welle ist ferner eine Mutter befestigt. Im in dem Gehäuse installierten Zustand des Verbrennungsdrucksensors wird der Druckmessmechanismus zwischen dem Gehäuse und der an der zentralen Welle befestigten Mutter gehalten.
-
Die Installation des vorstehend genannten Verbrennungsdrucksensors in der Aufnahmeöffnung des Gehäuses wird, wie vorstehend beschrieben, erreicht, indem das vordere Ende des Gehäuses mit der Bodenfläche der Aufnahmeöffnung kontaktiert und das im Basisende des Gehäuses gebildete Außengewinde mit dem in der Aufnahmeöffnung gebildeten Innengewinde in Eingriff gebracht wird. Hierdurch wird ein Abstand zwischen dem vorderen Ende des Gehäuses und dem Außengewinde des Gehäuses verkürzt, so dass auf das Gehäuse eine Druckbeanspruchung in Form von Vorspannung ausgeübt wird. Während des Betriebs wird eine aus dem Verbrennungsdruck resultierende und im Motorkopf auftretende Druckbeanspruchung normalerweise zusätzlich zur Vorspannung auf das Gehäuse übertragen, so dass sich ein großer Absolutwert der auf das Gehäuse ausgeübten Druckbeanspruchung ergibt, was eine verbesserte Zuverlässigkeit des Gehäuses verhindert. Die Steigerung der mechanischen Festigkeit des Gehäuses erfordert normalerweise eine Steigerung der Größe des Gehäuses, was eine Verringerung der Größe des Verbrennungsdrucksensors erschwert.
-
Die nach Installation des Verbrennungsdrucksensors in der Aufnahmeöffnung auf das Gehäuse ausgeübte Druckbeanspruchung wird auch auf die zentrale Welle übertragen, wodurch die Mutter vom Druckmessmechanismus weggetrieben wird, so dass die nach Installation auf den Druckmessmechanismus übertragene Druckbeanspruchung gelöst wird. Wenn aufgrund des Verbrennungsdrucks die Druckbeanspruchung im Motorkopf auftritt, wird die auf den Druckmessmechanismus übertragene Druckbeanspruchung weiter gelöst, wodurch sich eine starke Schwankung der auf den Druckmessmechanismus ausgeübten Beanspruchung ergibt. Dies steht einer Verbesserung der Festigkeitszuverlässigkeit des Druckmessmechanismus entgegen. Durch die starke Schwankung in der Beanspruchung muss der Druckmessmechanismus über einen weiten Bereich verfügen, in dem der Druck gemessen werden kann, was die Wahl des Typs des Druckmessmechanismus einschränkt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Eine Aufgabe besteht daher darin, einen Belastungssensor bereitzustellen, der mit einer verbesserten Festigkeitszuverlässigkeit eines Gehäuses und eines Druckmessmechanismus ausgebildet ist, und ferner Flexibilität in der Auswahl des Typs des Druckmessmechanismus zu erhalten.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Belastungssensor bereitgestellt, der in einer in einem Messobjekt gebildeten Aufnahmeöffnung installiert ist, um eine im Messobjekt auftretende Druckbelastung zu messen. Der Belastungssensor weist eine Länge mit einer Basisendseite und einer Frontendseite auf, die einander in einer Axialrichtung davon gegenüberliegen. Der Belastungssensor umfasst: (a) ein erstes Gehäuse, das eine Länge mit einer Basisendseite und einer Frontendseite aufweist, die einander gegenüberliegen, wobei die Basisendseite näher an einer Öffnung der Aufnahmeöffnung liegt, die Frontendseite näher an einem Boden der Aufnahmeöffnung liegt und das erste Gehäuse einen Kopf aufweist, der an der Basisendseite gebildet ist und auf einer Endfläche des Messobjekts platziert ist, (b) ein zweites Gehäuse, das eine Länge mit einer Basisendseite und einer Frontendseite aufweist, die einander gegenüberliegen, wobei die Basisendseite näher an der Öffnung der Aufnahmeöffnung liegt, die Frontendseite näher am Boden der Aufnahmeöffnung liegt, das zweite Gehäuse sich näher an der Frontendseite des Belastungssensors befindet als das erste Gehäuse und mit dem ersten Gehäuse verbunden ist und sich das zweite Gehäuse mit einem in der Aufnahmeöffnung gebildeten Gewinde in Eingriff befindet, und (c) einen Druckmessmechanismus, der vom ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse eingefasst ist, wobei der Druckmessmechanismus eine Basisendseite, die näher an der Basisendseite des Belastungssensors liegt, und eine Frontendseite aufweist, die näher an der Frontendseite des Belastungssensors liegt.
-
Das erste Gehäuse weist einen ersten Endabschnitt auf, der sich an dessen Frontendseite befindet. Der erste Endabschnitt weist eine erste Stirnfläche auf, die einer frontendseitigen Oberfläche des Druckmessmechanismus gegenüberliegt, welche sich an der Frontendseite des Druckmessmechanismus befindet.
-
Das zweite Gehäuse weist einen zweiten Endabschnitt auf, der sich an dessen Basisendseite befindet. Der zweite Endabschnitt weist eine zweite Stirnfläche auf, die einer basisendseitigen Oberfläche des Druckmessmechanismus gegenüberliegt, welche sich an der Basisendseite des Druckmessmechanismus befindet.
-
Der Druckmessmechanismus ist zwischen der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche eingefasst und arbeitet so, dass er eine Änderung der vom Messobjekt in Axialrichtung des Belastungssensors auf das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse ausgeübten Druckbeanspruchung misst.
-
Der Belastungssensor ist so ausgebildet, dass er den Druckmessmechanismus aufweist, der bei wachsendem Abstand zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse fest zwischen der ersten Stirnfläche des ersten Gehäuses und der zweiten Stirnfläche des zweiten Gehäuses eingefasst ist. Die Richtung, in der die Beanspruchung auf das erste und zweite Gehäuse ausgeübt wird, ist derjenigen entgegengesetzt, in der die Beanspruchung auf den Druckmessmechanismus ausgeübt wird.
-
Der Belastungssensor, in welchem der Druckmessmechanismus zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse angeordnet ist, ist in der Aufnahmeöffnung des Messobjekts installiert. Eine solche Installation wird erreicht durch Einschrauben bzw. Eindrehen des Belastungssensors in Eingriff mit dem Gewinde in der Aufnahmeöffnung. Nachdem der Kopf des ersten Gehäuses die Endfläche des Messobjekts erreicht, wird durch das Eindrehen des Belastungssensors das zweite Gehäuse rotiert, so dass es sich auf den Boden der Aufnahmeöffnung zubewegt, bis eine Gewinderippenfläche eines Außengewindes des zweiten Gehäuses, welche dem Boden der Aufnahmeöffnung gegenüberliegt, eine Gewinderippenfläche des Gewindes der Aufnahmeöffnung kontaktiert.
-
Durch die Bewegung des zweiten Gehäuses in der Aufnahmeöffnung entfernt sich das zweite Gehäuse vom ersten Gehäuse, so dass die Zugbeanspruchung auf das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse ausgeübt wird, wodurch der Druckmessmechanismus fest zwischen der ersten Stirnfläche des ersten Gehäuses und der zweiten Stirnfläche des zweiten Gehäuses gehalten wird. Die Entwicklung der Zugbeanspruchung resultiert in Ausübung von Druckbeanspruchung auf den Druckmessmechanismus durch die erste Stirnfläche und die zweite Stirnfläche. Auf diese Weise erzeugt die Installation des Belastungssensors im Messobjekt die auf das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse ausgeübte Zugbeanspruchung und die auf den Druckmessmechanismus ausgeübte Druckbeanspruchung. Die Zugbeanspruchung und die Druckbeanspruchung werden aufrechterhalten, nachdem der Belastungssensor im Messobjekt installiert ist.
-
Wenn sich der Belastungssensor im Messbetrieb befindet, um die Druckbeanspruchung zu messen, und wenn das Messobjekt zusammengedrückt wird, wird das mit dem Messobjekt in Gewindeeingriff stehende zweite Gehäuse auf das erste Gehäuse zugetrieben, wodurch eine auf das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse wirkende Beanspruchung erzeugt wird. Hierdurch wird die nach Installation des Belastungssensors im Messobjekt auf das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse ausgeübte Zugspannung teilweise gelöst. Der Absolutwert der auf das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse einwirkenden Beanspruchung nimmt somit ab. Dies führt zu einer Verringerung des erforderlichen Grads an mechanischer Festigkeit des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses, wodurch die Zuverlässigkeit der Festigkeit des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses gesteigert wird. Dies ermöglicht eine Verringerung der Größe des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses, um die Gesamtgröße des Belastungssensors zu verringern.
-
Wenn während des Messbetriebs des Belastungssensors die Druckbeanspruchung auf das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse ausgeübt wird, wird die Zugbeanspruchung auf den von der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche gehaltenen Druckmessmechanismus ausgeübt, wodurch die nach Installation des Belastungssensors im Messobjekt auf den Druckmessmechanismus ausgeübte Druckbeanspruchung teilweise gelöst wird. Der Absolutwert der auf den Druckmessmechanismus einwirkenden Beanspruchung nimmt somit ab. Dies führt zu einer Verringerung des erforderlichen Grads an mechanischer Festigkeit des Druckmessmechanismus, wodurch die Zuverlässigkeit der Festigkeit des Druckmessmechanismus gesteigert wird. Auch eine Schwankung in der auf den Druckmessmechanismus einwirkenden Beanspruchung nimmt ab, wodurch auch eine Verringerung des erforderlichen Bereichs ermöglicht wird, in dem der Druckmessmechanismus die Druckbeanspruchung misst, was wiederum die Auswahlbandbreite für den Typ des Druckmessmechanismus vergrößert.
-
Wie aus der vorstehenden Erörterung hervorgeht, weist der Aufbau des Belastungssensors die verbesserte Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit der Gehäuse und des Druckmessmechanismus sowie die große Auswahlbandbreite des Typs des Druckmessmechanismus auf.
-
Figurenliste
-
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehende ausführliche Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich, wobei diese jedoch nicht als die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränkend zu verstehen sind, sondern lediglich der Erläuterung und dem Verständnis dienen.
-
Es zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die einen Belastungssensor gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, der in einem Messobjekt wie beispielsweise einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors installiert ist;
- 2 eine Teilquerschnittsansicht in Längsrichtung, die eine Umgebungsregion des Messobjekts veranschaulicht, in der der Belastungssensor aus 1 installiert ist;
- 3 eine perspektivische Abwicklung, die einen Gesamtaufbau eines Belastungssensors der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
- 4 eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht in Längsrichtung, die eine Umgebungsregion eines Druckmessmechanismus eines Belastungssensors in der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
- 5 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die einen Schritt des Zusammenbaus eines Belastungssensors in der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
- 6 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die einen Schritt der Installation eines Belastungssensors in der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
- 7 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die einen Belastungssensor in der ersten Ausführungsform veranschaulicht, während dieser Belastung misst;
- 8 einen Graphen, der Änderungen der auf ein Gehäuse eines Belastungssensors ausgeübten Beanspruchung darstellt, während dieser in der ersten Ausführungsform zusammengebaut, installiert und in Messbetrieb genommen wird;
- 9 einen Graphen, der Änderungen der auf einen Druckmessmechanismus eines Belastungssensors ausgeübten Druckbeanspruchung darstellt, während dieser in der ersten Ausführungsform zusammengebaut, installiert und in Messbetrieb genommen wird;
- 10 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die einen Belastungssensor der zweiten Ausführungsform veranschaulicht, der in einem Messobjekt wie beispielsweise einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors installiert ist;
- 11 eine perspektivische Abwicklung, die einen Gesamtaufbau eines Belastungssensors der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
- 12 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die einen Belastungssensor der dritten Ausführungsform veranschaulicht, der in einem Messobjekt wie beispielsweise einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors installiert ist;
- 13 eine perspektivische Abwicklung, die einen Gesamtaufbau eines Belastungssensors der dritten Ausführungsform veranschaulicht;
- 14 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die einen Belastungssensor der vierten Ausführungsform veranschaulicht, der in einem Messobjekt wie beispielsweise einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors installiert ist;
- 15 eine perspektivische Abwicklung, die einen Gesamtaufbau eines Belastungssensors der vierten Ausführungsform veranschaulicht;
- 16 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die eine modifizierte Ausbildung eines Belastungssensors der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
- 17 eine Teilquerschnittsansicht in Längsrichtung, die ein Vergleichsbeispiel 1 eines Belastungssensors während des Zusammenbaus veranschaulicht;
- 18 eine Teilquerschnittsansicht in Längsrichtung, die ein Vergleichsbeispiel 1 eines Belastungssensors während der Installation in einem Messobjekt veranschaulicht;
- 19 eine Teilquerschnittsansicht in Längsrichtung, die ein Vergleichsbeispiel 1 eines Belastungssensors veranschaulicht, wenn dieser in Messbetrieb genommen wird;
- 20 eine Teilquerschnittsansicht in Längsrichtung, die ein Vergleichsbeispiel 2 eines Belastungssensors während dessen Zusammenbaus veranschaulicht;
- 21 eine Teilquerschnittsansicht in Längsrichtung, die ein Vergleichsbeispiel 2 eines Belastungssensors während der Installation in einem Messobjekt veranschaulicht; und
- 22 eine Teilquerschnittsansicht in Längsrichtung, die ein Vergleichsbeispiel 2 eines Belastungssensors veranschaulicht, wenn dieser in Messbetrieb genommen wird.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Nachstehend wird der Belastungssensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
-
Wie in 1 veranschaulicht, ist der Belastungssensor 1 in der Aufnahmeöffnung 12 installiert, die einen Boden im Zylinderkopf 11 aufweist, bei dem es sich um ein Messobjekt handelt. Die Belastungssensor 1 arbeitet so, dass er den Grad an Druckbelastung misst, die im Zylinderkopf 11 auftritt.
-
In der nachfolgenden Erörterung des Belastungssensors wird eine zu einer Längsmittenlinie der Aufnahmeöffnung 12 parallel verlaufende Richtung als eine Axialrichtung Z bezeichnet. Eine Region, in der sich in Axialrichtung Z des Belastungssensors 1 eine Öffnung der Aufnahmeöffnung 12 befindet, wird auch als eine Öffnungsseite der Aufnahmeöffnung 12 oder eine Basisendseite ZI bezeichnet, während eine Region, in der sich in Axialrichtung Z des Belastungssensors 1 ein Boden der Aufnahmeöffnung 12 befindet, als eine Frontendseite Z2 bezeichnet wird. Die Basisendseite Z1 und die Frontendseite Z2 werden auch zum Spezifizieren von Positionen oder Abschnitten jedes Bauteils des Belastungssensors 1 in Axialrichtung Z bzw. der Abschnitte selbst verwendet und jeweils auch als ein erstes Ende oder eine erste Endseite bzw. ein zweites Ende oder eine zweite Endseite jedes Bauteils des Belastungssensors 1 bezeichnet, die einander in Axialrichtung des Belastungssensors 1 gegenüberliegen. Bei der Öffnungsseite der Aufnahmeöffnung 12 handelt es sich um einen Abschnitt der Aufnahmeöffnung 12, in den der Belastungssensor 1 während der Installation im Zylinderkopf 11 eingesetzt wird.
-
Wie aus den 1 und 3 klar hervorgeht, weist der Belastungssensor 1 eine gegebene Länge mit einem ersten Ende (d. h. der Basisendseite Z1) und einem zweiten Ende (d. h. der Frontendseite Z2) auf, die einander gegenüberliegen. Der Belastungssensor 1 weist das erste Gehäuse 2, das zur Bildung eines Sensorgehäuses mit dem ersten Gehäuse 2 verbundene zweite Gehäuse 3 sowie den zwischen dem ersten Gehäuse 2 und dem zweiten Gehäuse 3 angeordneten Druckmessmechanismus 4 auf. Das erste Gehäuse 2 befindet sich an der Basisendseite Z1 des Belastungssensors 1. Die Aufnahmeöffnung 12 setzt sich zusammen aus der oberen Öffnung 121 und der unteren Öffnung 122, die tiefer liegt als die obere Öffnung 121. Das erste Gehäuse 2 ist in der oberen Öffnung 121 der Aufnahmeöffnung 12 angeordnet. Das erste Gehäuse 2 weist den auf der Endfläche 111 des Zylinderkopfes 11 platzierten Kopf 25 auf. Das zweite Gehäuse 3 befindet sich an der Frontendseite Z2 des Belastungssensors 1 und ist in der unteren Öffnung 122 der Aufnahmeöffnung 12 angeordnet. Das zweite Gehäuse 3 ist am in einer Wand der unteren Öffnung 122 gebildeten Innengewinde 123 befestigt.
-
Das erste Gehäuse 2 weist den ersten Endabschnitt 21 auf, der sich an dessen Frontendseite Z2 befindet. Der erste Endabschnitt 21 weist die erste Stirnfläche 211 auf, die der frontendseitigen Oberfläche 42 des Druckmessmechanismus 4 gegenüberliegt, welche sich an der Frontendseite Z2 des Druckmessmechanismus 4 befindet. Das zweite Gehäuse 3 weist den zweiten Endabschnitt 31 auf, der sich an dessen Basisendseite Z1 befindet. Der zweite Endabschnitt 31 weist die zweite Stirnfläche 311 auf, die der basisendseitigen Oberfläche 41 des Druckmessmechanismus 4 gegenüberliegt, welche sich an der Basisendseite Z1 des Druckmessmechanismus 4 befindet. Der Druckmessmechanismus 4 wird zwischen der ersten Stirnfläche 211 und der zweiten Stirnfläche 311 gehalten, um eine Änderung der durch den Zylinderkopf 11 auf sowohl das erste Gehäuse 2 als auch das zweite Gehäuse 3 in Axialrichtung Z ausgeübten Druckbeanspruchung zu messen. Mit anderen Worten arbeitet der Druckmessmechanismus 4 so, dass er die vom Zylinderkopf 11 in Axialrichtung Z auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 übertragene Druckbeanspruchung in Druckeinheiten erfasst.
-
Wie in 2 veranschaulicht, handelt es sich beim Zylinderkopf 11 um einen Teil des Verbrennungsmotors 10. Konkret weist der Verbrennungsmotor 10 den Zylinderblock 13, den im Zylinder 131 des Zylinderblocks 13 angeordneten Kolben 132 sowie den Zylinderkopf 11 auf, der zusammen mit dem Kolben 132 und dem Zylinderblock 13 die Brennkammer 14 definiert. Die Aufnahmeöffnung 12 ist im Zylinderkopf 11 zur Brennkammer 14 benachbart gebildet, ohne direkt mit der Brennkammer 14 verbunden zu sein. Der Belastungssensor 1 reagiert auf die im Zylinderkopf 11 auftretende Druckbeanspruchung, um den Verbrennungsdruck in der Brennkammer 14 zu bestimmen. Mit anderen Worten misst der Belastungssensor 1 den Verbrennungsdruck in Abhängigkeit von einem Grad der im Verbrennungsmotor 10 auftretenden Druckbeanspruchung.
-
Wie aus 3 ersichtlich, weist das erste Gehäuse 2 den ersten Verlängerungsabschnitt 22 auf, der sich von einem Hauptkörper des ersten Gehäuses 2 zur Frontendseite Z2 hin erstreckt. Wie in 1 und 3 veranschaulicht, wird der erste Endabschnitt 21 in Form einer Auskragung von einem Vorder- bzw. Frontende des ersten Verlängerungsabschnitts 22 gehalten, welches der Frontendseite Z2 des Belastungssensors 1 gegenüberliegt. Konkret erstreckt sich der erste Endabschnitt 21 vom ersten Verlängerungsabschnitt 22 in der ersten Seitenrichtung X1 senkrecht zur Axialrichtung Z. Das zweite Gehäuse 3 weist den zweiten Verlängerungsabschnitt 32 auf, der sich von einem Hauptkörper des zweiten Gehäuses 3 zur Basisendseite Z1 hin erstreckt. Der zweite Endabschnitt 31 des zweiten Gehäuses 3 wird in Form einer Auskragung von einem Basisende des zweiten Verlängerungsabschnitts 32 gehalten, welches der Basisendseite Z1 des Belastungssensors 1 gegenüberliegt. Konkret erstreckt sich der zweite Endabschnitt 31 vom zweiten Verlängerungsabschnitt 32 in der zweiten Seitenrichtung X2, welche zur ersten Seitenrichtung X1 entgegengesetzt verläuft.
-
Das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 sind integral mit der hohlzylindrischen Gehäuseabdeckung 5 zusammengebaut. Die Gehäuseabdeckung 5 umgibt vollständige Umfänge von Außenumfängen des ersten Gehäuses 2 und des zweiten Gehäuses 3 und dient als Schutzvorrichtung, um den Druckmessmechanismus 4 abzuschirmen. Die Gehäuseabdeckung 5 setzt sich zusammen aus zwei halbröhrenförmigen Einzelelementen, nämlich den Abdeckungshalbzylindern 5A und 5B, um den Zusammenbau der Gehäuseabdeckung 5 mit dem ersten Gehäuse 2 und dem zweiten Gehäuse 3 zu erleichtern. Die Abdeckungshalbzylinder 5A und 5B weisen jeweils eine sich in Axialrichtung Z des Belastungssensors 1 erstreckende Länge sowie Kanten auf, die einander in der Seitenrichtung X senkrecht zur Axialrichtung Z gegenüberliegen und, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, zusammengefügt werden, um die Gehäuseabdeckung 5 zu vervollständigen.
-
Wie in 3 veranschaulicht, weist der Abdeckungshalbzylinder 5A die Innenumfangsfläche 51A auf, auf welcher der Vorsprung 52A in Form einer Schiene gebildet ist. Der Vorsprung 52A erstreckt sich kontinuierlich in Axialrichtung Z. Das erste Gehäuse 2 weist die Außenumfangsfläche 24 auf, in welcher die erste Ausnehmung 241 in der Form einer Nut gebildet ist. Die erste Ausnehmung erstreckt sich kontinuierlich in Axialrichtung Z. Der Vorsprung 52A des Abdeckungshalbzylinders 5A ist in die erste Ausnehmung 241 eingepasst. In ähnlicher Weise weist das zweite Gehäuse 3 die Außenumfangsfläche 34 auf, in welcher die zweite Ausnehmung 341 in der Form einer Nut gebildet ist. Die zweite Ausnehmung 341 erstreckt sich kontinuierlich in Axialrichtung Z in Ausrichtung mit der ersten Ausnehmung 241. Der Vorsprung 52A des Abdeckungshalbzylinders 5A ist in die zweite Ausnehmung 341 eingepasst. Konkret ist der Vorsprung 52A sowohl in die erste als auch die zweite Ausnehmung 241 und 341 eingepasst, um das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 gegen ein Verdrehen relativ zueinander zu sichern.
-
Nachfolgend wird der Aufbau des Belastungssensors 1 ausführlicher beschrieben.
-
Die Tiefe der Aufnahmeöffnung 12 des Zylinderkopfes 11 ist größer als ein Abstand zwischen einer Endfläche des ersten Gehäuses 2, die mit der Endfläche 111 (d. h. einer Oberseite) des Zylinderkopfes 111 kontaktiert ist, und einer Frontendseite (d. h. einem unteren Ende, wie in 1 betrachtet) des zweiten Gehäuses 3. Das an der Innenwand der unteren Öffnung 122 der Aufnahmeöffnung 12 gebildete Innengewinde 123 weist ein Ende auf, das tiefer liegt als eine Region, in der das Innengewinde 123 mit dem an einer Außenwand des zweiten Gehäuses 3 gebildeten Außengewinde 322 in Eingriff steht.
-
Der Belastungssensor 1 dieser Ausführungsform ist so ausgebildet, dass, wenn der Belastungssensor 1 durch Eingriff des Außengewindes 332 des zweiten Gehäuses 3 mit dem Innengewinde 123 der Aufnahmeöffnung 12 in der Aufnahmeöffnung 12 installiert ist, das Außengewinde 332 weiter geschraubt wird, nachdem das erste Gehäuse 2 die an der Basisendseite Z1 befindliche Endfläche 111 der Aufnahmeöffnung 12 kontaktiert, so dass das zweite Gehäuse 3 vom ersten Gehäuse 2 in Axialrichtung Z weggetrieben wird, wodurch ein mechanischer Griff erzeugt wird, der den Druckmessmechanismus 4 zwischen der ersten Stirnfläche 211 des ersten Gehäuses 2 und der zweiten Stirnfläche 311 des zweiten Gehäuses 3 festhält.
-
Konkret ist der Belastungssensor 1 so ausgeführt, dass, wenn der Belastungssensor 1 in der Aufnahmeöffnung 12 des Zylinderkopfes 11 installiert ist, zwischen dem ersten Gehäuse 2 und dem zweiten Gehäuse 3 eine Zugbeanspruchung entsteht, so dass durch den ersten Endabschnitt 21 des ersten Gehäuses 2 und den zweiten Endabschnitt 31 des zweiten Gehäuses 3 eine Druckbeanspruchung erzeugt und auf den Druckmessmechanismus 4 ausgeübt wird. Wird daher der Belastungssensor 1 dem im Verbrennungsmotor 10 erzeugten Verbrennungsdruck ausgesetzt, so bewirkt dies eine Verringerung der auf das erste und zweite Gehäuse 2 und 3 einwirkenden Zugbeanspruchung, wodurch der Grad an auf den Druckmessmechanismus 4 einwirkender Druckbeanspruchung verringert wird. Unter Ausnutzung dieses Umstandes misst bzw. bestimmt der Belastungssensor 1 den Verbrennungsdruck im Verbrennungsmotor 10.
-
Wie in 3 veranschaulicht, weist das erste Gehäuse 2 den ersten Körper 23, den halbzylindrischen ersten Verlängerungsabschnitt 22, welcher sich vom ersten Körper 23 zur Frontendseite Z2 hin erstreckt, den an der Frontendseite Z2 des ersten Verlängerungsabschnitts 22 befestigten ersten Endabschnitt 21 und den an der Basisendseite Z1 des ersten Körpers 23 angeordneten ersten Kopf 25 auf. Der erste Kopf 25 weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der des ersten Körpers 23, und kontaktiert einen die Aufnahmeöffnung 12 umgebenden Abschnitt der Endfläche 111 des Zylinderkopfes 11, wenn der Belastungssensor 1 in der Aufnahmeöffnung 12 installiert ist. Die Außenumfangsfläche 24 des ersten Körpers 23 weist die in dieser gebildete erste Ausnehmung 241 auf, in welche der am Abdeckungshalbzylinder 5A gebildete Vorsprung 52A eingepasst ist. Der erste Kopf 25 weist an der Basisendseite Z1 die in diesem gebildete erste Öffnung oder Fassung 251 auf, in welche ein Befestigungswerkzeug wie beispielsweise ein Sechskant-Schlüssel passt. Das erste Gehäuse 2 weist eine L-Form auf, die durch den ersten Endabschnitt 21 und den ersten Verlängerungsabschnitt 22 definiert ist.
-
Wie in 3 veranschaulicht, weist das zweite Gehäuse 3 den zweiten Körper 33, an welchem das Außengewinde 332 gebildet ist, welches in das an der Innenwand der unteren Öffnung 122 der Aufnahmeöffnung 12 gebildete Innengewinde 123 eingreift, den zweiten halbzylindrischen Verlängerungsabschnitt 32, der sich vom zweiten Körper 33 zur Basisendseite Z1 hin erstreckt, und den zweiten Endabschnitt 31 auf, der an der Basisendseite Z1 des zweiten Verlängerungsabschnitts 32 gebildet ist. Die zweite Ausnehmung 341 ist in der Außenumfangsfläche 34 des zweiten Endabschnitts 31 und des zweiten Verlängerungsabschnitts 32 gebildet. Der Vorsprung 52A des Abdeckungshalbzylinders 5A ist in die zweite Ausnehmung 341 eingepasst. Das zweite Gehäuse 3 weist eine L-Form auf, die durch den zweiten Endabschnitt 31 und den zweiten Verlängerungsabschnitt 32 definiert ist.
-
Beim Druckmessmechanismus 4 handelt es sich um eine Baugruppe aus einer aus Kristall, PZT, Lithiumniobat oder Polyvinylidenfluorid bestehenden piezoelektrischen Vorrichtung und einem Isolator, mit welchem die piezoelektrische Vorrichtung abgedeckt ist. Wie in 1 veranschaulicht, weist der Druckmessmechanismus 4 in den im ersten Gehäuse 2 gebildeten Nuten 201 angeordnete Leitungsdrähte 40 auf. Die Leitungsdrähte 40 und die Nuten 201 sind in 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet. Die piezoelektrische Vorrichtung arbeitet so, dass sie auf diese ausgeübten Druck in eine elektrische Ladung umwandelt. 1 veranschaulicht den Druckmessmechanismus 4 schematisch.
-
Wenn, wie in 3 ersichtlich, die Abdeckungshalbzylinder 5A und 5B beim Zusammenbau des Belastungssensors 1 am ersten Gehäuse 2 und dem zweiten Gehäuse 3 installiert werden, werden die Umfangsendflächen 53A des Abdeckungshalbzylinders 5A mit den Umfangsendflächen 53B des Abdeckungshalbzylinders 5B zusammengefügt oder verschweißt. Das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 sind nicht fest mit den Abdeckungszylindern 5A und 5B verbunden, so dass das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 relativ zur Gehäuseabdeckung 5 (d. h. den Abdeckungshalbzylindern 5A und 5B) in Axialrichtung Z beweglich sind. Alternativ können die Abdeckungshalbzylinder 5A und 5B fest mit dem ersten Gehäuse 2 oder dem zweiten Gehäuse 3 verbunden sein.
-
Nachfolgend werden der Zusammenbau bzw. die Installation des Belastungssensors 1 ausführlicher beschrieben.
-
4 ist eine Ansicht, die den Belastungssensor 1 im zusammengebauten Zustand veranschaulicht. Der Einfachheit halber ist in 4 die Gehäuseabdeckung 5 weggelassen. Das erste Gehäuse 2 weist die erste Stirnfläche 211 und die der ersten Stirnfläche 211 gegenüberliegende Stirnfläche 231 auf. Das erste Gehäuse 2 weist eine Aushöhlung oder eine Kammer (die nachfolgend als eine erste Kammer 20 bezeichnet wird) auf, die zwischen der ersten Stirnfläche 211 und der Stirnfläche 231 gebildet ist und in der der Druckmessmechanismus 4 und der zweite Endabschnitt 31 angeordnet sind. Die axiale Länge S1 der ersten Kammer 20 entlang der Axialrichtung Z ist so ausgewählt, dass sie größer ist als die Summe der Dicke des Druckmessmechanismus 4 in Axialrichtung Z und der Dicke des zweiten Endabschnitts 31 in Axialrichtung Z, um den Zusammenbau des Belastungssensors 1 zu erleichtern, wodurch sich der Spalt c1 zwischen der Stirnfläche 231 des ersten Gehäuses 2 und dem zweiten Endabschnitt 31 innerhalb der ersten Kammer 20 ergibt.
-
In ähnlicher Weise weist das zweite Gehäuse 3 die zweite Stirnfläche 311 und die der zweiten Stirnfläche 311 gegenüberliegende Stirnfläche 331 auf. Das zweite Gehäuse 3 weist eine Aushöhlung oder Kammer (welche nachfolgend als eine zweite Kammer 30 bezeichnet wird) auf, die zwischen der zweiten Stirnfläche 311 und der Stirnfläche 331 gebildet ist und in der der Druckmessmechanismus 4 und der erste Endabschnitt 21 angeordnet sind. Die axiale Länge S2 der zweiten Kammer 30 entlang der Axialrichtung Z ist so ausgewählt, dass sie größer ist als die Summe der Dicke des Druckmessmechanismus 4 in Axialrichtung Z und der Dicke des ersten Endabschnitts 21 in Axialrichtung Z, um den Zusammenbau des Belastungssensors 1 zu erleichtern, woraus sich der Spalt c2 zwischen der Stirnfläche 331 des zweiten Gehäuses 3 und dem ersten Endabschnitt 21 innerhalb der zweiten Kammer 30 ergibt. Ferner ist zwischen jeder der Gewinderippen 333 des Außengewindes 332 des zweiten Körpers 33 des zweiten Gehäuses 3 und einer jeweils Entsprechenden der Gewinderippen 124 des Innengewindes 123 der Aufnahmeöffnung 12 der Spalt c3 gebildet, um eine relative Spiralrotation der Gewinde 332 und 123 zu erleichtern.
-
Der Belastungssensor 1 ist so ausgebildet, dass er eine Beziehung unter den Größen der Spalte c1, c2 und c3 ausnutzt, um den Druckmessmechanismus 4 zwischen der ersten Stirnfläche 211 des ersten Gehäuses 2 und der zweiten Stirnfläche 311 des zweiten Gehäuses 3 zu halten. Konkret sind die erste Kammer 20 des ersten Gehäuses 2 und die zweite Kammer 30 des zweiten Gehäuses 3 so ausgebildet, dass sie die Spalte c1 und c2 aufweisen, welche kleiner sind als der Spalt c3.
-
Beim Zusammenbau des Belastungssensors 1 wird die Installation des Belastungssensors 1 in der Aufnahmeöffnung 12 erreicht, indem der Belastungssensor 1 in der Aufnahmeöffnung 12 platziert wird und anschließend der Belastungssensor 1 um seine Mittelachse gedreht wird, um das Außengewinde 332 des zweiten Gehäuses 3 des Belastungssensors 1 mit dem Innengewinde 123 der Aufnahmeöffnung 12 in Eingriff zu bringen.
-
Nachdem der erste Kopf 25 des ersten Gehäuses 2 des Belastungssensors 1 die Endfläche 111 des Zylinderkopfes 11 kontaktiert, bewirkt die Rotation des Belastungssensors 1, dass das Außengewinde 332 des zweiten Gehäuses 3 relativ zum Innengewinde 123 der Aufnahmeöffnung 12 um einen zum Spalt c3 äquivalenten Winkel gedreht wird, wodurch der Belastungssensor 1 in der Aufnahmeöffnung 12 befestigt wird. Konkret entfernt sich das zweite Gehäuse 3 vom ersten Gehäuse 2 und bewegt sich linear um den Spalt c3 auf die Frontendseite Z2 der Aufnahmeöffnung 12 zu.
-
Da der Spalt c3 größer ist als jeder der Spalte c1 und c2, bewirkt die Bewegung des zweiten Gehäuses 3 hin zur Frontendseite Z2 der Aufnahmeöffnung 12, dass eine Zugbeanspruchung entsteht, die sowohl auf das erste Gehäuse 2 als auch das zweite Gehäuse 3 ausgeübt wird. Zusätzlich wird der Druckmechanismus 4 durch die erste Stirnfläche 211 des ersten Gehäuses 2 und die zweite Stirnfläche 311 des zweiten Gehäuses 3 um einen zu einer Größendifferenz zwischen dem Spalt c3 und den Spalten c1 und c2 äquivalenten Grad zusammengedrückt, wodurch der Druckmessmechanismus 4 zwischen der ersten Stirnfläche 211 des ersten Gehäuses 2 und der zweiten Oberfläche 311 des zweiten Gehäuses 3 festgehalten wird.
-
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 5, 7, 8 und 9 Zusammenbau, Installation und Messbetrieb des Belastungssensors 1 ausführlicher beschrieben.
-
Die auf die Gehäuse 2 und 3 und den Druckmessmechanismus 4 des Belastungssensors 1 einwirkende Beanspruchung ändert sich normalerweise zwischen dem Zusammenbau des Belastungssensors 1, der Installation des Belastungssensors 1 im Zylinderkopf 11 und einem Messbetrieb des Belastungssensors 1. 8 ist ein Graph, der eine Änderung der auf die Gehäuse 2 und 3 einwirkenden Beanspruchung darstellt, wenn der Belastungssensor 1 zusammengebaut wird, wenn der Belastungssensor 1 im Zylinderkopf 11 installiert wird und wenn sich der Belastungssensor 1 im Messbetrieb befindet. Ist die Beanspruchung im Graphen größer Null, so bedeutet dies, dass auf die Gehäuse 2 und 3 die Druckbeanspruchung ausgeübt wird, während eine Beanspruchung, die kleiner Null ist, bedeutet, dass auf die Gehäuse 2 und 3 die Zugbeanspruchung ausgeübt wird. 9 ist ein Graph, der eine Änderung der auf den Druckmessmechanismus 4 einwirkenden Druckbeanspruchung darstellt, wenn der Belastungssensor 1 zusammengebaut wird, wenn der Belastungssensor 1 im Zylinderkopf 11 installiert wird und wenn sich der Belastungssensor 1 im Messbetrieb befindet.
-
WÄHREND DES ZUSAMMENBAUS DES BELASTUNGSSENSORS
-
Während des Zusammenbaus des Belastungssensors 1 wird, wie in 5, 8 und 9 ersichtlich ist, aufgrund der vorhandenen Spalte c1 und c2 die Beanspruchung nicht auf den Druckmessmechanismus 4 ausgeübt.
-
WÄHREND DER INSTALLATION DES BELASTUNGSSENSORS
-
Während der Installation des Belastungssensors 1 in der Aufnahmeöffnung 12 des Zylinderkopfes 11, d.h. wenn der Belastungssensor 1 in der Aufnahmeöffnung 12 befestigt wird, entfernt sich, wie vorstehend beschrieben, das zweite Gehäuse 3 vom ersten Gehäuse 2 und bewegt sich auf die Frontendseite Z2 der Aufnahmeöffnung 12 zu, wodurch, wie in 6, 8 und 9 ersichtlich ist, die Zugbeanspruchung σ1 auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 ausgeübt wird, so dass auf den Druckmessmechanismus 4 die Druckbeanspruchung σ2 einwirkt.
-
Die Ausübung der Beanspruchung auf den im Zylinderkopf 11 installierten Belastungssensor 1 wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
-
Wenn der Belastungssensor 1 im Zylinderkopf 11 installiert wird, wird der Belastungssensor 1, wie in 6 veranschaulicht, in die Aufnahmeöffnung 12 eingedreht. Nachdem der erste Kopf 25 des ersten Gehäuses 2 die Endfläche 111 des Zylinderkopfes 11 erreicht, bewirkt das Drehen des Belastungssensors 1, dass das zweite Gehäuse 3 rotiert wird, so dass es sich auf den Boden der Aufnahmeöffnung 12 (d. h. die Basisendseite Z1 der Aufnahmeöffnung 12 zubewegt, bis die Gewinderippenfläche 333A des Außengewindes 332 des zweiten Gehäuses 3, welche, wie in 4 ersichtlich, dem Boden (d. h. der Basisendseite Z1) der Aufnahmeöffnung 12 gegenüberliegt, die Gewinderippenfläche 124A des Innengewindes 123 der Aufnahmeöffnung 12 kontaktiert.
-
Die Bewegung des zweiten Gehäuses 3 in der Aufnahmeöffnung 12 bewirkt, dass sich das zweite Gehäuse 3 vom ersten Gehäuse 2 entfernt, so dass, wie in 6 und 8 dargestellt, die Zugbeanspruchung σ1 auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 ausgeübt wird, wodurch der Druckmessmechanismus 4 zwischen der ersten Stirnfläche 211 des ersten Gehäuses 2 und der zweiten Stirnfläche 311 des zweiten Gehäuses 3 festgehalten wird. Die entstehende Zugbeanspruchung σ1 führt, wie in 9 veranschaulicht, zur Ausübung der Druckbeanspruchung σ2 auf den Druckmessmechanismus 4. Auf diese Weise erzeugt, wie in 6 ersichtlich, die Installation des Belastungssensors 1 im Zylinderkopf 11 die auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 ausgeübte Zugbeanspruchung σ1 und die auf den Druckmessmechanismus 4 ausgeübte Druckbeanspruchung σ2 als Vorspannung.
-
WÄHREND DES MESSBETRIEBS DES BELASTUNGSSENSORS
-
Wenn der Belastungssensor 1 in Messbetrieb genommen wird, um den Verbrennungsdruck in der Brennkammer 14 des Verbrennungsmotors 10 zu messen, wird, wie in 7, 8 und 9 ersichtlich, der Zylinder 11 der aus dem Verbrennungsdruck resultierenden Druckbeanspruchung σ3 ausgesetzt. Hierdurch wird eine das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 zusammendrückende Beanspruchung erzeugt, so dass der Grad an Zugbeanspruchung σ1, die nach Installation des Belastungssensors 1 auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 eingewirkt hat, verringert wird. Zusätzlich wirkt auch eine Zugbelastung auf den Druckmessmechanismus 4, so dass die Druckbeanspruchung σ2, die nach der Installation des Belastungssensors 1 auf den Druckmessmechanismus eingewirkt hat, verringert wird.
-
Die im Messbetrieb auf den Belastungssensor 1 einwirkende Beanspruchung wird ebenfalls ausführlicher beschrieben.
-
Wenn sich der Belastungssensor 1 im Messbetrieb befindet und wenn der Zylinderkopf 11 zusammengedrückt wird, so bewirkt dieser, dass das mit dem Zylinderkopf 11 in Gewindeeingriff stehende zweite Gehäuse 3 auf das erste Gehäuse 2 zugetrieben wird, wodurch Druckbeanspruchung erzeugt wird, die auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 einwirkt. Dies löst teilweise die Zugbeanspruchung σ1, die nach Installation des Belastungssensors 1 im Zylinderkopf 11 zuvor auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 einwirkte.
-
Der Absolutwert σ1m der auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 einwirkenden Beanspruchung gleicht sich somit im Wesentlichen dem Absolutwert der durch die Installation des Belastungssensors 1 erzeugten Zugbeanspruchung σ1 an, d. h. er wird klein. Dies führt zu einer Verringerung des erforderlichen Grads an mechanischer Festigkeit des ersten Gehäuses 2 und des zweiten Gehäuses 3, wodurch die Zuverlässigkeit der Festigkeit des ersten Gehäuses 2 und des zweiten Gehäuses 3 gesteigert wird. Hierdurch wird es möglich, die Größe des ersten Gehäuses 2 und des zweiten Gehäuses 3 zu verringern, um die Gesamtgröße des Belastungssensors 1 zu verringern. In den Graphen der 8 und 9 zeigen zwei Spitzenwerte den Vorgang der Treibstoffverbrennung im Verbrennungsmotor 10 an.
-
Wenn im Messbetrieb des Belastungssensors 1 die Druckbeanspruchung auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 ausgeübt wird, wird auf den durch die erste Stirnfläche 211 und die zweite Stirnfläche 311 gehaltenen Druckmessmechanismus 4 die Zugbeanspruchung ausgeübt, wodurch die nach Installation des Belastungssensors 1 im Zylinderkopf 11 auf den Druckmessmechanismus 4 ausgeübte Druckbeanspruchung σ2 teilweise gelöst wird.
-
Der Absolutwert σ2m der auf den Druckmessmechanismus 4 einwirkenden Beanspruchung gleicht sich daher im Wesentlichen dem Absolutwert der durch die Installation des Belastungssensors 1 erzeugten Druckbeanspruchung σ2 an, d. h. er wird klein. Dies resultiert in einer Verringerung des erforderlichen Grads an mechanischer Festigkeit des Druckmessmechanismus 4, wodurch die Zuverlässigkeit der Festigkeit des Druckmessmechanismus 4 gesteigert wird. Ferner wird eine Schwankung der auf den Druckmessmechanismus einwirkenden Beanspruchung verringert, wodurch ein erforderlicher Bereich verringert werden kann, in dem der Druckmessmechanismus 4 den Verbrennungsdruck misst, was die Auswahlbandbreite des Typs des Druckmessmechanismus 4 vergrößert.
-
Wie aus der vorstehenden Erörterung hervorgeht, weist der Aufbau des Belastungssensors 1 die verbesserte Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit der Gehäuse 2 und 3 und des Druckmessmechanismus 4 sowie die große Auswahlbandbreite des Typs des Druckmessmechanismus 4 auf.
-
Ferner werden nachfolgend im Vergleich mit zwei herkömmlichen Typen von Belastungssensoren 9A und 9B Vorteile des Belastungssensors 1 beschrieben.
-
VERGLEICHSBEISPIEL 1
-
17, 18 und 19 veranschaulichen den Belastungssensor 9A im Vergleichsbeispiel 1. Der Belastungssensor 9A ist ausgebildet, unter Ausnutzung des Umstands, dass eine Änderung in der Beanspruchung der im Gehäuse 91A angeordneten zentralen Welle 94A größer wird als die auf das mit der im Zylinderkopf 92A gebildeten Aufnahmeöffnung 93A in Gewindeeingriff stehende Gehäuse 91A, wenn der Treibstoff im Verbrennungsmotor verbrannt wird, die Brennkammer zu messen. Der Druckmessmechanismus 95A ist zwischen der am Basisende der zentralen Welle 94A befestigten Mutter 96A und der basisendseitigen Oberfläche des Gehäuses 91A angeordnet.
-
8 stellt ferner eine Änderung der auf das Gehäuse des Belastungssensors 91A einwirkenden Beanspruchung dar, wenn der Belastungssensor 9A zusammengebaut wird, wenn der Belastungssensor 9A im Zylinderkopf 92A installiert wird und wenn sich der Belastungssensor 9A im Messbetrieb befindet. 9 gibt ferner eine Änderung in der auf den Druckmessmechanismus 95A einwirkenden Beanspruchung wieder, wenn der Belastungssensor 9A zusammengebaut wird, wenn der Belastungssensor 9A im Zylinderkopf 92A installiert wird und wenn sich der Belastungssensor 9A im Messbetrieb befindet.
-
WÄHREND DES ZUSAMMENBAUS DES BELASTUNGSSENSORS
-
Während des Zusammenbaus des Belastungssensors 9A kontaktiert das Vorderende der zentralen Welle 94A den Boden der Aufnahmeöffnung 93A nicht, so dass eine die Mutter 96A befestigende Kraft als den Druckmessmechanismus 95A zusammendrückender Druck absorbiert wird, so dass kaum eine Beanspruchung auf das Gehäuse 91A einwirkt. Der Druckmessmechanismus 95A wird zwischen dem Gehäuse 91A und der an der zentralen Welle 94A befestigten Mutter 96A festgehalten, so dass die Druckbeanspruchung σA2, wie in 8, 9 und 17 veranschaulicht, auf den Druckmessmechanismus 95A als Vorspannung ausgeübt wird.
-
WÄHREND DER INSTALLATION DES BELASTUNGSSENSORS
-
Während der Installation des Belastungssensors 9A in der Aufnahmeöffnung 93A des Zylinderkopfes 92A, d. h. während das Gehäuse 91A in die Aufnahmeöffnung 93A geschraubt wird. Nachdem das Vorderende der zentralen Welle 94A den Boden der Aufnahmeöffnung 93A kontaktiert, wird die die Mutter 96A befestigende Kraft durch die zentrale Welle 94A auf das Gehäuse 91A ausgeübt, so dass die Druckbeanspruchung σA1, wie in 8, 9 und 18 veranschaulicht, auf das Gehäuse 91A als Vorspannung ausgeübt wird.
-
Die Ausübung der Druckbeanspruchung σA1 auf das Gehäuse 91A bewirkt, dass die an der zentralen Welle 94A befestigte Mutter 96A vom Druckmessmechanismus 95A weggetrieben wird, so dass eine eine Zugwirkung auf den Druckmessmechanismus 95A ausübende Beanspruchung entsteht, wodurch die nach Installation des Belastungssensors 9A im Zylinderkopf 92A ausgeübte Druckbeanspruchung σA2 teilweise gelöst wird.
-
WÄHREND DES MESSBETRIEBS DES BELASTUNGSSENSORS
-
Wenn der Belastungssensor 9A in Messbetrieb genommen wird, um den Verbrennungsdruck im Verbrennungsmotor zu messen, und wenn die aus der Treibstoffverbrennung im Verbrennungsmotor resultierende Druckbeanspruchung σ3 auf den Zylinderkopf 92A ausgeübt wird, entspricht, wie in 19 ersichtlich, die auf das Gehäuse 91A übertragene Druckbeanspruchung σA1 der Summe der nach Installation des Belastungssensors 9A im Zylinderkopf 92A als Vorspannung ausgeübten Druckbeanspruchung und der durch die Treibstoffverbrennung im Verbrennungsmotor entstandenen Druckbeanspruchung.
-
Entsprechend gleicht sich der Absolutwert σA1 der auf das Gehäuse 91A einwirkenden Beanspruchung, wie in 8 veranschaulicht, der Summe der bei Installation des Belastungssensors 9A erzeugten Druckbeanspruchung und der bei der Treibstoffverbrennung im Verbrennungsmotor erzeugten Druckbeanspruchung an. Somit ist der Absolutwert σA1m größer als der Absolutwert σ1m der auf den Belastungssensor 1 der ersten Ausführungsform einwirkenden Beanspruchung, wenn dieser den Verbrennungsdruck im Verbrennungsmotor 10 misst. Somit muss der Belastungssensor 9A im Vergleichsbeispiel 1 eine erhöhte mechanische Festigkeit des Gehäuses 91A aufweisen, was zu mangelnder Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit des Gehäuses 91A führen kann.
-
Wenn sich der Belastungssensor 9A im Messbetrieb befindet und die durch den Verbrennungsdruck entstandene Druckbeanspruchung σ3 auf den Zylinderkopf 92A ausgeübt wird, erhöht dies, wie in 19 dargestellt, die auf das Gehäuse 91A einwirkende Druckbeanspruchung σA1, so dass die mit der zentralen Welle 94A in Gewindeeingriff stehende Mutter 96A weiter vom Druckmessmechanismus 95A weggetrieben wird. Hierdurch entsteht eine eine Zugwirkung auf den Druckmechanismus 95A ausübende Beanspruchung, wodurch die nach Installation des Belastungssensors 9A auf den Druckmessmechanismus 95A ausgeübte Druckbeanspruchung σA1 teilweise gelöst wird.
-
Die durch den Druckmessmechanismus 95A des Belastungssensors 9A vorgenommene Messung des Verbrennungsdrucks wird, wie in 9 veranschaulicht, durch eine Verringerung der auf den Druckmessmechanismus 95A ausgeübten Druckbeanspruchung σA2 erreicht. Somit ist es notwendig, den Grad der Druckbeanspruchung σA2 zu bestimmen, der beim Zusammenbau des Belastungssensors 9A auf den Druckmessmechanismus 95A ausgeübt werden muss, unter Berücksichtigung eines Betrags, um den sich die Druckbeanspruchung σA2 verringert, wenn der Belastungssensor 9A im Verbrennungsmotor installiert oder dem Verbrennungsdruck ausgesetzt ist, wenn sich der Belastungssensor 9A im Messbetrieb befindet. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, den Absolutwert σA2m der auf den Druckmessmechanismus 95A übertragenen Beanspruchung zu erhöhen, wodurch die erforderliche mechanische Festigkeit des Druckmessmechanismus 95A des Belastungssensors 9A im Vergleichsbeispiel 1 erhöht sein muss. Dies kann zu mangelnder Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit des Druckmessmechanismus 95A führen.
-
VERGLEICHSBEISPIEL 2
-
20, 21 und 22 veranschaulichen den Belastungssensor 9B im Vergleichsbeispiel 2. Der Belastungssensor 9B ist ausgebildet, unter Ausnutzung des Umstands, dass eine Änderung in der Beanspruchung der im Gehäuse 91B angeordneten zentralen Welle 94B größer wird als die des mit der im Zylinderkopf 92B gebildeten AufnahmeÖffnung 93B in Gewindeeingriff stehenden Gehäuses 91B, wenn der Treibstoff im Verbrennungsmotor verbrannt wird, die Brennkammer zu messen. Der Druckmessmechanismus 95B ist zwischen der am Basisende des Gehäuses 91B angeordneten Befestigungseinrichtung 96B und dem Basisende der zentralen Welle 94B angeordnet.
-
8 stellt ferner eine Änderung der auf das Gehäuse 91B einwirkenden Beanspruchung dar, wenn der Belastungssensor 9B zusammengebaut wird, wenn der Belastungssensor 9B im Zylinderkopf des Verbrennungsmotors installiert wird und wenn sich der Belastungssensor 9B im Messbetrieb befindet. 9 gibt ferner eine Änderung in der auf den Druckmessmechanismus 95B einwirkenden Beanspruchung wieder, wenn der Belastungssensor 9B zusammengebaut wird, wenn der Belastungssensor 9B im Zylinderkopf installiert wird und wenn sich der Belastungssensor 9B im Messbetrieb befindet.
-
WÄHREND DES ZUSAMMENBAUS DES BELASTUNGSSENSORS
-
Während des Zusammenbaus des Belastungssensors 9B wird der Druckmessmechanismus 95B fixiert, ohne durch die Befestigungseinrichtung 96B des Gehäuses 91B zusammengedrückt zu werden, so dass, wie in 8, 9 und 20 ersichtlich, kaum Beanspruchung auf das Gehäuse 91B ausgeübt wird. Die Befestigungseinrichtung 96B ist im Gehäuse 91B gehalten bzw. befindlich, ohne dass sie Druck auf den Druckmessmechanismus 95B ausübt, so dass kaum Beanspruchung auf den Druckmessmechanismus 95B ausgeübt wird.
-
WÄHREND DER INSTALLATION DES BELASTUNGSSENSORS
-
Während der Installation des Belastungssensors 9B im Zylinderkopf 92B, wie in 21 veranschaulicht, wird das Gehäuse 91B in der Aufnahmeöffnung 93B des Zylinderkopfes 92B über eine Gewindeverbindung befestigt, bis das Vorderende des Gehäuses 91B den Boden der Aufnahmeöffnung 93B kontaktiert, wodurch das Gehäuse 91B zusammengedrückt wird, so dass, wie in 8 dargestellt, die Druckbeanspruchung σB1 auf das Gehäuse 91B ausgeübt wird. Die Ausübung der Druckbeanspruchung σB1 auf das Gehäuse 91B führt zur Ausübung einer Beanspruchung auf die zentrale Welle 94B, wodurch der Druckmessmechanismus 95B zwischen der zentralen Welle 94B und der Befestigungsvorrichtung 96B fest zusammengedrückt wird, so dass, wie in 9 dargestellt, die Druckbeanspruchung σB2 auf den Druckmessmechanismus 95B ausgeübt wird.
-
WÄHREND DES MESSBETRIEBS DES BELASTUNGSSENSORS
-
Wenn der Belastungssensor 9B in Messbetrieb genommen wird, um den Verbrennungsdruck im Verbrennungsmotor zu messen, und wenn die Druckbeanspruchung σ3, die aus der Treibstoffverbrennung im Verbrennungsmotor resultiert, auf den Zylinderkopf 92B ausgeübt wird, entspricht, wie in 22 ersichtlich, die auf das Gehäuse 91B übertragene Druckbeanspruchung σB1 der Summe der nach Installation des Belastungssensors 9B im Zylinderkopf 92B als Vorspannung ausgeübten Druckbeanspruchung und der durch die Treibstoffverbrennung im Verbrennungsmotor entstehenden Druckbeanspruchung.
-
Entsprechend gleicht sich der Absolutwert σB1m der auf das Gehäuse 91B einwirkenden Beanspruchung, wie in 8 veranschaulicht, der Summe der durch die Installation des Belastungssensors 9B erzeugten Druckbeanspruchung und der durch die Treibstoffverbrennung im Verbrennungsmotor erzeugten Druckbeanspruchung an. Der Absolutwert σB1m ist somit größer als der Absolutwert σ1m der auf den Belastungssensor 1 der ersten Ausführungsform einwirkenden Beanspruchung, wenn dieser den Verbrennungsdruck im Verbrennungsmotor 10 misst. Der Belastungssensor 9B im Vergleichsbeispiel 2 muss daher eine erhöhte mechanische Festigkeit des Gehäuses 91B aufweisen, was zu mangelnder Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit des Gehäuses 91B führen kann.
-
Wenn sich der Belastungssensor 9B im Messbetrieb befindet und die durch den Verbrennungsdruck entstandene Druckbeanspruchung σ3 auf den Zylinderkopf 92B ausgeübt wird, wie in 22 dargestellt, entspricht die auf den Druckmechanismus 95B ausgeübte Druckbeanspruchung σB2 der Summe der nach der Installation des Belastungssensors 9B im Zylinderkopf 92B als Vorspannung ausgeübten Druckbeanspruchung und der durch die Treibstoffverbrennung im Verbrennungsmotor entstandenen Druckbeanspruchung.
-
Die durch den Druckmessmechanismus 95B des Belastungssensors 9B vorgenommene Messung des Verbrennungsdrucks wird, wie in 9 veranschaulicht, durch eine Erhöhung der auf den Druckmessmechanismus 95B ausgeübten Druckbeanspruchung σB2 erreicht. Der auf den Druckmessmechanismus 95B ausgeübte Absolutwert σB2m ist daher durch eine Erhöhung der Druckbeanspruchung σB2 erhöht. Dies resultiert in einer Steigerung des erforderlichen Grads an mechanischer Festigkeit des Druckmessmechanismus 95B des Belastungssensors 9B im Vergleichsbeispiel 1, was zu mangelnder Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit des Druckmessmechanismus 95B führen kann.
-
Wie aus der vorstehenden Erörterung der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hervorgeht, sind, wie in 8 und 9 ersichtlich, der Absolutwert σ1m der auf die Gehäuse 2 und 3 des Belastungssensors 1 der ersten Ausführungsform einwirkenden Beanspruchung bzw. der Absolutwert σ2m der auf den Druckmessmechanismus 4 des Belastungssensors 1 einwirkenden Beanspruchung kleiner als die Absolutwerte σA1m und σB1m der auf die Gehäuse 91A und 91B der Belastungssensoren 9A und 9B in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 einwirkenden Beanspruchung bzw. die Absolutwerte σA2m und σB2m der auf die Druckmessmechanismen 95A und 95B einwirkenden Beanspruchung.
-
Wie aus der vorstehenden Erörterung hervorgeht, werden die Gehäuse 91B der Belastungssensoren 9A und 9B in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 bei Installation und Messbetrieb der Belastungssensoren 9A und 9B nur in gleicher Richtung erfolgender Beanspruchung ausgesetzt. Dies führt zu Erhöhungen der Absolutwerte σA1m und σB1m der auf die Gehäuse 91A und 91B einwirkenden Beanspruchung.
-
In ähnlicher Weise werden die Druckmessmechanismen 95A und 95B der Belastungssensoren 9A und 9B in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 bei Installation und Messbetrieb der Belastungssensoren 9A und 9B nur in gleicher Richtung erfolgender Beanspruchung ausgesetzt. Dies führt zu Erhöhungen der Absolutwerte σA2m und σB2m der auf die Druckmessmechanismen 95A und 95B einwirkenden Beanspruchung.
-
Die Gründe dafür, dass bei Installation und Messbetrieb der Belastungssensoren 9A und 9B die Beanspruchung auf die Gehäuse 91A und 91B in gleicher Richtung ausgeübt wird, liegen darin, dass jedes der Gehäuse 91A und 91B nicht aus zwei Einzelteilen besteht und kein Behelf existiert, um die Druckmessmechanismen 95A und 95B durch die Gehäuse 91A und 91B festzuhalten.
-
Im Gegensatz dazu ist der Belastungssensor 1 dieser Ausführungsform so ausgebildet, dass er zwei separate Gehäuseteile aufweist, nämlich das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3, die zusammengefügt sind, um das Sensorgehäuse zu bilden. Die erste Stirnfläche 211 des ersten Gehäuses 2 und die zweite Stirnfläche 311 des zweiten Gehäuses 3 fungieren als Haltevorrichtung, um den Druckmessmechanismus 4 festzuhalten. Dies bewirkt, dass nach Installation des Belastungssensors 1 die Zugbeanspruchung σ1 auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 ausgeübt wird und die Druckbeanspruchung, welche in eine Richtung gerichtet ist, die derjenigen entgegengesetzt ist, in der die Zugbeanspruchung σ1 wirkt, auf das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 ausgeübt wird, wenn sich der Belastungssensor 1 im Messbetrieb befindet. Der Absolutwert σ1m der auf die Gehäuse 2 und 3 einwirkenden Beanspruchung ist somit ein Wert, der durch Subtraktion der Druckbeanspruchung von der Zugbeanspruchung σ1 abgeleitet ist, so dass eine Beanspruchung, die größer ist als die nach Installation des Belastungssensors 1 als die Vorspannung auf das erste und zweite Gehäuse 2 und 3 einwirkende Zugbeanspruchung σ1, nicht auf jedes des ersten und zweiten Gehäuses 2 und 3 ausgeübt wird. Der Absolutwert σ1m der auf die Gehäuse 2 und 3 einwirkenden Beanspruchung wird daher durch Lenken des Grads der Zugbeanspruchung σ1 der nach Installation des Belastungssensors 1 auf die Gehäuse 2 und 3 einwirkenden Beanspruchung verringert.
-
Der Druckmessmechanismus 4 erfährt bei Installation des Belastungssensors 1 die Druckbeanspruchung σ2, während er die in entgegengesetzter Richtung der Druckbeanspruchung σ2 gerichtete Zugbeanspruchung erfährt, wenn sich der Belastungssensor 1 im Messbetrieb befindet. Der Absolutwert σ2m der auf den Druckmessmechanismus 4 einwirkenden Beanspruchung ist daher ein Wert, der durch Subtraktion der Zugbeanspruchung von der Druckbeanspruchung σ2 abgeleitet ist, so dass eine Beanspruchung, die größer ist als die nach Installation des Belastungssensors 1 als die Vorspannung auf den Druckmessmechanismus 4 einwirkende Druckbeanspruchung σ2, nicht auf den Druckmessmechanismus ausgeübt wird. Der Absolutwert σ2m der auf den Druckmessmechanismus 4 einwirkenden Beanspruchung wird daher durch Lenken des Grads der nach Installation des Belastungssensors 1 auf den Druckmessmechanismus 4 einwirkenden Druckbeanspruchung σ2 verringert.
-
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Nachfolgend wird der Belastungssensor 1 der zweiten Ausführungsform beschrieben, welcher eine Modifikation des Haltemechanismus aufweist, der aus dem ersten Endabschnitt 21 des ersten Gehäuses 2 und dem zweiten Endabschnitt 31 des zweiten Gehäuses 3 besteht und den Druckmessmechanismus 4 festhält. In der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich der den ersten Endabschnitt 21 tragende erste Verlängerungsabschnitt 22 und der den zweiten Endabschnitt 31 tragende zweite Verlängerungsabschnitt 32 in ihrem Aufbau von denen in der ersten Ausführungsform.
-
Gemäß 10 und 11 weist die Frontendseite Z2 des ersten Gehäuses 2 zwei erste Verlängerungsabschnitte 22 auf, die einander in der Seitenrichtung X senkrecht zur Axialrichtung Z des Belastungssensors 1 gegenüberliegen. Der erste Endabschnitt 21 wird an seinen zwei gegenüberliegenden Seiten von Enden des ersten Verlängerungsabschnitts 22 in Form eines doppelt fixierten Balkens gehalten. Das erste Gehäuse 2 kann alternativ so ausgebildet sein, dass es drei oder mehr Verlängerungsabschnitte 22 aufweist. Die Basisendseite Z1 des zweiten Gehäuses weist zwei Verlängerungsabschnitte 32 auf, die einander in der Seitenrichtung X gegenüberliegen und sich zu den ersten Verlängerungsabschnitten 22 versetzt in Axialrichtung Z des Belastungssensors 1 erstrecken. Der zweite Endabschnitt 31 wird an seinen zwei gegenüberliegenden Seiten durch die zweiten Verlängerungsabschnitte 32 in Form eines doppelt fixierten Trägers gehalten. Das zweite Gehäuse 3 kann alternativ so ausgebildet sein, dass es drei oder mehr Verlängerungsabschnitte 32 aufweist.
-
Bei einem der ersten Verlängerungsabschnitte 22 handelt es sich um ein vom Hauptkörper des ersten Gehäuses 2 getrenntes Einzelelement, das nachfolgend auch als ein erster einzelner Verlängerungsabschnitt 22 bezeichnet wird. Der erste einzelne Verlängerungsabschnitt 22 wird mit dem ersten Gehäuse 2 zusammengefügt oder verschweißt, nachdem der Druckmessmechanismus 4 zwischen dem ersten Endabschnitt 21 und dem zweiten Endabschnitt 31 platziert ist.
-
Weitere Anordnungen sind mit denen in der ersten Ausführungsform identisch, so dass hierauf an dieser Stelle nicht eingegangen wird. In auf die zweite Ausführungsform folgenden Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie die in der ersten Ausführungsform Verwendeten gleiche Teile, sofern nicht anders angegeben.
-
Im Vergleich zur ersten Ausführungsform ist der Belastungssensor 1 dieser Ausführungsform so ausgebildet, dass er auf die Oberfläche des Druckmessmechanismus 4 in der Seitenrichtung X gleichförmig Druck ausübt, nachdem der Druckmessmechanismus 4 zwischen dem ersten Endabschnitt 21 und dem zweiten Endabschnitt 31 festgehalten wird. Dies beseitigt die Gefahr, dass der Druck auf den Druckmessmechanismus 4 in der Seitenrichtung X stellenweise ausgeübt wird.
-
Der Aufbau des Belastungssensors 1 dieser Ausführungsform bietet ferner dieselben Vorteile wie in der ersten Ausführungsform.
-
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Nachfolgend wird der Belastungssensor 1 der dritten Ausführungsform beschrieben, welcher eine Modifikation des Haltemechanismus aufweist, welcher aus dem ersten Endabschnitt 21 des ersten Gehäuses 2 und dem zweiten Endabschnitt 31 des zweiten Gehäuses 3 besteht und den Druckmessmechanismus 4 festhält. Der Belastungssensor 1 der dritten Ausführungsform ist so ausgebildet, dass er das zweite Gehäuse 3 aufweist, welches aus zwei Einzelelementen besteht, und den Druckmessmechanismus 4 zwischen dem ersten Endabschnitt 21 des ersten Gehäuses 2 und dem zweiten Endabschnitt 31 des zweiten Gehäuses 3 festhält, wenn das zweite Gehäuse 3 mit den Einzelelementen zusammengebaut ist.
-
Wie in 12 und 13 veranschaulicht, ist der erste Endabschnitt 21 in dieser Ausführungsform durch einen Boden der im ersten Gehäuse 2 gebildeten Mittelöffnung 26 definiert. Der Boden befindet sich an der Frontendseite Z2 der Mittelöffnung 26. Der erste Endabschnitt 21 weist die in diesem gebildete Durchgangsöffnung 27 auf, die sich durch dessen Dicke erstreckt. Die Öffnung 27 weist einen kleineren Durchmesser auf als die Mittelöffnung 26. Der zweite Endabschnitt 31 befindet sich an der Basisendseite Z1 des zweiten Verlängerungsabschnitts 38, der in die Öffnung 27 eingesetzt ist, die an der Basisendseite Z1 des zweiten Gehäuses 3 gebildet ist. Der zweite Endabschnitt 31 weist eine zylindrische Form auf, die einen größeren Außendurchmesser als der des zweiten Verlängerungsabschnitts 38 aufweist, der in einer Stangenform gebildet ist. Der zweite Endabschnitt 31 ist in der Mittelöffnung 26 angeordnet.
-
Das zweite Gehäuse 3 weist den zweiten Endabschnitt 31 und den zweiten Verlängerungsabschnitt 38 auf. Eine Kombination aus dem zweiten Endabschnitt 31 und dem zweiten Verlängerungsabschnitt 38 dient als Befestigungsvorrichtung 39, bei der es sich um ein vom zweiten Körper 33 getrenntes Einzelteil handelt. Der Druckmessmechanismus 4 ist in der Mittelöffnung 26 angeordnet. Der zweite Endabschnitt 31 der Befestigungseinrichtung 39 befindet sich an der Basisendseite Z1 des Druckmessmechanismus 4 in der Mittelöffnung 26. Der zweite Verlängerungsabschnitt 38 der Befestigungsvorrichtung 39 ist mit dem zweiten Körper 33 durch die Öffnung 27 des ersten Endabschnitts 21 zusammengefügt oder befestigt.
-
In der Befestigungsvorrichtung 39 besteht der zweite Verlängerungsabschnitt 38 aus einer sich von der Mitte einer Endfläche des zweiten Endabschnitts 31 erstreckenden zylindrischen Stange. Der Druckmessmechanismus 4 ist ringförmig mit der MittelÖffnung 43. Der zweite Verlängerungsabschnitt 38 der Befestigungsvorrichtung 39 ist in die Mittelöffnung 43 des Druckmessmechanismus 4 eingesetzt. Der zweite Verlängerungsabschnitt 38 weist das an einem Vorderende davon gebildete Außengewinde 381 auf. Der zweite Körper 33 des zweiten Gehäuses 3 weist das in der Basisendseite Z1 des zweiten Körpers 33 gebildete Innengewinde 334 auf. Das Innengewinde 334 greift in das Außengewinde 381 ein, um den Druckmessmechanismus 4 zwischen dem ersten Endabschnitt 21 und dem zweiten Endabschnitt 31 festzuhalten.
-
Die Installation des Belastungssensors 1 im Zylinderkopf 11 wird erreicht, indem der zweite Verlängerungsabschnitt 38 der Befestigungsvorrichtung 39 in die Mittelöffnung 43 des Druckmessmechanismus 4 eingesetzt wird, ein solcher Aufbau aus der Befestigungsvorrichtung 39 und dem Druckmessmechanismus 4 in der Mittelöffnung 26 des ersten Gehäuses 2 angeordnet wird, der zweite Verlängerungsabschnitt 38 in die Öffnung 27 des ersten Gehäuses 2 eingesetzt wird und anschließend das Außengewinde 381 des zweiten Verlängerungsabschnitts 38 verschraubt wird, um in das Innengewinde 334 des zweiten Körpers 33 einzugreifen, wodurch die Befestigungsvorrichtung 39 am zweiten Gehäuse 3 befestigt wird.
-
Auf diese Weise wird der Druckmessmechanismus 4 zwischen dem ersten Endabschnitt 21 des ersten Gehäuses 2 und dem zweiten Endabschnitt 31 der Befestigungsvorrichtung 39 festgehalten bzw. eingefasst. Der Belastungssensor 1 kann so ausgebildet sein, dass er einen Positionierungsmechanismus im zweiten Endabschnitt 31 oder dem zweiten Verlängerungsabschnitt 38 der Befestigungsvorrichtung 39 aufweist, um den Druckmessmechanismus 4 relativ zum zweiten Körper 33 zu positionieren, um bei Installation des Belastungssensors 1 eine Ausübung von Druckbeanspruchung auf den Druckmessmechanismus 4 zu vermeiden.
-
Weitere Anordnungen des Belastungssensors 1 sind mit denen in der ersten Ausführungsform identisch.
-
Der Belastungssensor 1 der dritten Ausführungsform ist, wie vorstehend beschrieben, so ausgebildet, das er das zweite Gehäuse 3 aufweist, welches aus zwei Einzelelementen besteht, wodurch die Herstellung des ersten Gehäuses 2 und des zweiten Gehäuses 3 und auch die Steuerung der Abmessungen des ersten Gehäuses 2 und des zweiten Gehäuses 3 erleichtert werden.
-
Der Aufbau des Belastungssensors 1 dieser Ausführungsform bietet ferner dieselben Vorteile wie in der ersten Ausführungsform.
-
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Nachfolgend wird der Belastungssensor 1 der vierten Ausführungsform beschrieben, welcher eine Modifikation des Haltemechanismus aufweist, der aus dem ersten Endabschnitt 21 des ersten Gehäuses 2 und dem zweiten Endabschnitt 31 des zweiten Gehäuses 3 besteht und den Druckmessmechanismus 4 festhält. Der Belastungssensor 1 der vierten Ausführungsform ist so ausgebildet, dass er das erste Gehäuse 2 aufweist, welches aus zwei Einzelelementen besteht, und den Druckmessmechanismus 4 zwischen dem ersten Endabschnitt 21 des ersten Gehäuses 2 und dem zweiten Endabschnitt 31 des zweiten Gehäuses 3 festhält, wenn das erste Gehäuse 2 mit den Einzelelementen zusammengebaut ist.
-
Wie in 14 und 15 veranschaulicht, ist der zweite Endabschnitt 31 in dieser Ausführungsform durch einen Boden der im zweiten Gehäuse 3 gebildeten Mittelöffnung 36 definiert. Der Boden befindet sich an der Basisendseite Z1 der Mittelöffnung 36. Der zweite Endabschnitt 31 weist die in diesem gebildete Durchgangsöffnung 37 auf, die sich durch dessen Dicke erstreckt. Die Öffnung 37 weist einen kleineren Durchmesser auf als die Mittelöffnung 36. Der erste Endabschnitt 21 befindet sich an der Frontendseite Z2 des ersten Verlängerungsabschnitts 28, der in die Öffnung 37 eingesetzt ist, die an der Frontendseite Z2 des ersten Gehäuses 2 gebildet ist. Der erste Endabschnitt 21 weist eine zylindrische Form auf, die einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der des ersten Verlängerungsabschnitts 28, der in einer Stangenform gebildet ist. Der erste Endabschnitt 21 ist in der Mittelöffnung 36 angeordnet.
-
Das erste Gehäuse 2 weist den ersten Endabschnitt 21 und den ersten Verlängerungsabschnitt 28 auf. Eine Kombination aus dem ersten Endabschnitt 21 und dem ersten Verlängerungsabschnitt 28 definiert bzw. dient als die Befestigungsvorrichtung 29, bei der es sich um ein vom ersten Körper 23 getrenntes Einzelteil handelt. Der Druckmessmechanismus 4 ist in der Mittelöffnung 36 angeordnet. Der erste Endabschnitt 21 der Befestigungsvorrichtung 29 befindet sich an der Frontendseite Z2 des Druckmessmechanismus 4 in der Mittelöffnung 36. Der erste Verlängerungsabschnitt 28 der Befestigungsvorrichtung 29 ist in der Öffnung 37 angeordnet und mit dem ersten Körper 23 zusammengefügt.
-
In der Befestigungsvorrichtung 29 besteht der erste Verlängerungsabschnitt 28 aus einer sich von der Mitte einer Endfläche des ersten Endabschnitts 21 erstreckenden zylindrischen Stange. Der Druckmessmechanismus 4 ist ringförmig mit der Mittelöffnung 43. Der erste Verlängerungsabschnitt 28 der Befestigungsvorrichtung 29 ist in die Mittelöffnung 43 des Druckmessmechanismus 4 eingesetzt. Der erste Verlängerungsabschnitt 28 weist das an einem Vorderende davon gebildete Außengewinde 281 auf. Der erste Körper 23 des ersten Gehäuses 2 weist das in der Frontendseite Z2 des ersten Körpers 23 gebildete Innengewinde 234 auf. Das Innengewinde 234 greift in das Außengewinde 281 ein, um den Druckmessmechanismus 4 zwischen dem ersten Endabschnitt 21 und dem zweiten Endabschnitt 31 festzuhalten.
-
Die Installation des Belastungssensors 1 im Zylinderkopf 11 wird erreicht, indem der erste Verlängerungsabschnitt 28 der Befestigungsvorrichtung 29 in die Mittelöffnung 43 des Druckmessmechanismus 4 eingesetzt wird, eine solche Anordnung aus der Befestigungsvorrichtung 29 und dem Druckmessmechanismus 4 in der Mittelöffnung 36 des zweiten Gehäuses 3 angeordnet wird, der erste Verlängerungsabschnitt 28 in die Öffnung 37 des zweiten Gehäuses 3 eingesetzt wird und anschließend das Außengewinde 281 des ersten Verlängerungsabschnitts 28 verschraubt wird, um in das Innengewinde 234 des ersten Körpers 23 einzugreifen, wodurch die Befestigungsvorrichtung 29 am ersten Gehäuse 2 befestigt wird. Auf diese Weise wird der Druckmessmechanismus 4 zwischen dem zweiten Endabschnitt 31 des zweiten Gehäuses 3 und dem ersten Endabschnitt 21 der Befestigungsvorrichtung 29 festgehalten bzw. eingefasst.
-
Weitere Anordnungen des Belastungssensors 1 sind mit denen in der dritten Ausführungsform identisch.
-
Der Aufbau des Belastungssensors 1 dieser Ausführungsform bietet ferner dieselben Vorteile wie in der dritten Ausführungsform.
-
Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, um ihr besseres Verständnis zu erleichtern, wird angemerkt, dass die Erfindung auf vielerlei Arten ausgeführt werden kann, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung sollte daher dahingehend verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen an der gezeigten Ausführungsform enthält, die ausgeführt werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung wie in den beiliegenden Ansprüchen festgelegt abzuweichen. Beispielsweise kann, wie in 2 veranschaulicht, die Aufnahmeöffnung 12 als die zur Brennkammer 14 führende Verbindungsöffnung 12A gebildet oder durch diese definiert sein. Der Vorsprung 52A und die Ausnehmungen 241 und 341 in der ersten Ausführungsform können wie in 16 gezeigt modifiziert sein. Konkret weisen die Außenumfangsfläche 24 des ersten Gehäuses 2 und die Außenumfangsfläche 34 des zweiten Gehäuses 3 auf diesen gebildete Vorsprünge 242 und 342 auf, die sich in Ausrichtung miteinander in Axialrichtung Z kontinuierlich erstrecken. Mit anderen Worten sind die Vorsprünge 242 und 342 durch eine einzige sich in Axialrichtung Z erstreckende Rippe definiert. Die Innenumfangsfläche 51A des Abdeckungshalbzylinders 5A weist die in dieser gebildete Ausnehmung 54A in Form einer Nut auf. Die Ausnehmung 54A weist eine sich in Axialrichtung Z erstreckende Länge auf. Die Vorsprünge 242 und 342 sind in die Ausnehmung 54A eingepasst.
