DE19524147A1

DE19524147A1 - Sensor mit Druckhülse

Info

Publication number: DE19524147A1
Application number: DE1995124147
Authority: DE
Inventors: Uwe Hackel; Holger Dipl Ing Krebs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-07-03
Filing date: 1995-07-03
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: DE19524147C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Sensor mit Druckhülse nach der Gattung des Hauptanspruchs, insbesondere für einen Schwin gungsaufnehmer.

Es ist bereits aus der DE-OS 44 03 660 ein Sensor mit einer Druckhülse bekannt, der als Klopfsensor für Verbrennungsmo toren Verwendung findet. Die Druckhülse des Sensors wird über einen Auflagebereich fest an das Bauteil angefügt, dessen Schwingungen detektiert werden sollen. Die zu detek tierenden Schwingungen sind hier Klopfgeräusche des Ver brennungsmotors im Betrieb, die über die Druckhülse auf ei nen piezokeramischen Schwingungsaufnehmer als Klopfsensor geleitet werden und in ein auswertbares Ausgangssignal um gewandelt werden. Die Art der Anbringung, bzw. der Einspan nung dieses Klopfsensors in der Druckhülse und die Befesti gung am schwingenden Bauteil hat hier großen Einfluß sowohl auf die Herstellungsweise als auch auf eventuelle Fehlmes sungen und Störungen in der angeschlossenen Auswerteschal tung im Betrieb.

Die an sich bekannte Druckhülse ist hierbei in der Regel aus einem sehr widerstandsfähigem und hartem Material, wie z. B. Stahl, um bei den relativ großen Drücken und Tempera turschwankungen noch einwandfreie Messungen zu erhalten. Das Gehäuse, welches die Druckhülse und den eigentlichen Sensor mitsamt seiner Einspannung umschließt ist in der Re gel aus einem Kunststoff, wie z. B. Polyurethan (PUR) oder glasfaserverstärktem Polyamid (PA66 GF35) gefertigt. Es ist beispielsweise aus der EP 0 211 019 B1 bekannt, daß solche unterschiedliche Teile über entsprechend ausgestaltete Ge windekonstruktionen miteinander fest verbunden werden kön nen und diese Verbindung auch durch Temperatureinflüsse nicht wesentlich beeinflußt wird.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sensor der oben angegebenen Art ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 insbeson dere dadurch vorteilhaft, daß der Anschlag für eine die Vorspannung erzeugende Feder in einfacher Weise mit einem Bauteil geschaffen wird, welches als sog. Federkopfmutter einen Gewindering und eine Tellerfeder in sich vereint.

Die Herstellung des kompletten Schwingungsaufnehmers mit der Druckhülse wird hier sehr vereinfacht, da der Wegfall der sonst notwendigerweise separat anzubringenden Tellerfe der den Herstellungsprozeß verkürzt, wobei jedoch eine hohe Qualität durch die genaue Einstellmöglichkeit beim Auf schrauben dieses Bauteils gewährleistet ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die, die Federwirkung erzeugende, Neigung der Unterseite der Federkopfmutter einen Winkelbereich von ca. 5° bis 15° auf. Im Endzustand muß die Federkopfmutter dabei nicht vollständig mit ihrer Unterseite auf der seismischen Masse aufliegen um eine ausreichende Federwirkung zu erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors mit einer Druckhülse wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnitt durch ein Klopfsensorgehäuse mit einer Druckhülse und einer Federkopfmutter;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Druckhülse nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Detail der Druckhülse im Bereich der Federkopfmutter nach Fig. 1 und

Fig. 4 und 5 verschieden Darstellungen der Feder kopfmutter.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist ein Klopfsensor für einen Verbrennungs motor mit einem Gehäuse 1 dargestellt, in dem eine Druck hülse 2 angeordnet ist, die mit ihrer unteren Auflagefläche 3 auf dem hier nicht dargestellten Gehäuse eines Motors, dessen Schwingungen detektiert werden sollen, aufliegt. Am Außenumfang der Druckhülse 2 sind, ausgehend von der unte ren Auflagefläche 3 folgende Teile angeordnet: eine Iso lierscheibe 4, eine Kontaktscheibe 5, eine piezokeramische Scheibe 6 als Detektionsmittel und darüber wiederum eine zweite Kontaktscheibe 5 sowie eine zweite Isolierscheibe 4. Auf diese Anordnung ist eine seismische Masse 7 aufgesetzt, die mit einer sog. Federkopfmutter 20 als einstückiges Bau teil, bestehend aus einem Gewindering und einer Tellerfeder 8, die in Richtung der seismischen Masse 7 und der piezoke ramischen Scheibe 6 aufschraubbar ist. Diese Federkopfmut ter 20 dient somit als Anschlag für die gesamte Anordnung der Detektionsmittel 6 zur Erzeugung einer Vorspannung.

In einem integrierten Anschlußteil 10 des aus Kunststoff bestehenden und insbesondere im Spritzgußverfahren herge stellten Gehäuse 1 ist ein Anschlußkabel 11 eingespritzt. Die Leiter des Anschlußkabels 11 sind mit den beiden Kon taktscheiben 5 an den beiden Seiten der piezokeramischen Scheibe 6 angeschlossen und übertragen die elektrische Spannung, die bei einer Druckbeanspruchung der piezokerami schen Scheibe 6 erzeugt wird. Durch eine zentrale Ausneh mung, bzw. eine Bohrung 12 in der Druckhülse 2 ragt eine nicht dargestellte Befestigungsschraube, mit welcher insge samt dieser Klopfsensor mittel- oder unmittelbar am Gehäuse des Verbrennungsmotors befestigbar ist.

Bei der Montage des Klopfsensors wird das gesamte von der Befestigungsschraube ausgeübte Drehmoment auf die Druckhül se 2 übertragen, d. h. auf die piezokeramische Scheibe 6 wirkt durch die Befestigung keine Kraft. Eine Vorspannkraft wird hier dadurch erzeugt, daß durch das Verschrauben mit der Federkopfmutter 20 am Umfang der Druckhülse 2 die ge samte Anordnung der Teile 4 bis 7 an einen vorstehenden Be reich 13 der Druckhülse 2 angedrückt wird und so die we sentlichen Teile des gesamten Schwingungsaufnehmers in ih rer Ausgangslage gehalten werden.

Die Vorspannkraft ist so gewählt, daß an der piezokerami schen Scheibe 6 gerade noch ohne bleibende Verschlechterung ihres elektrischen Signals ertragbare Axialkräfte wirksam sind und diese auch von thermischen Dehnungen sowie unver meidlichen Stauchungen der Druckhülse 2 bei der Montage weitestgehend unabhängig ist. Die von der seismischen Masse 7 proportional zu den Schwingungen des Verbrennungsmotors ausgeübten Impulse werden in der piezokeramischen Scheibe 6 in Spannungsimpulse umgewandelt, die an einem entsprechen den Meßgerät ablesbar oder an ein Steuergerät weiterleitbar sind.

In Fig. 3 ist eine detaillierte Ansicht der Druckhülse 2 im Bereich der Anbringung der Federkopfmutter 20 gezeigt. Hieraus ist ersichtlich, daß der Federteil 8 der Federkopf mutter 20 nur im äußeren Bereich auf der seismischen Masse 7 aufliegt und mit einem Winkel α von ca. 5° bis 15° nach innen geneigt ist.

In den Fig. 4 und 5 ist die Federkopfmutter 20 im Detail dargestellt, wobei insbesondere ein Schlitz 21 erkennbar ist, der mittels eines geeigneten Werkzeuges die Aufschrau bung der Federkopfmutter 20 auf die Druckhülse 2 ermög licht.

Claims

1. Sensor, insbesondere für einen Schwingungsaufnehmer mit einer Druckhülse, mit

- einer mittel- oder unmittelbaren Befestigung, die durch ei ne zentrale Ausnehmung (12) in der Druckhülse (2) geführt ist und die Druckhülse (2) mit einer Auflagefläche (3) auf ein Schwingungen verursachendes Bauteil aufspannt, mit
- Detektionsmittel (6), die radial außen an der Druckhülse (2) unter einer axialen Vorspannung gehalten sind und mit
- einem an der Druckhülse befindlichen Gewindering als An schlag für eine unter Federdruck gehaltene seismische Masse (7) die über den Detektionsmitteln (6) angeordnet ist, da durch gekennzeichnet, daß
- der Gewindering und die Feder (8) ein einstückiges Bauteil (20) ist, das auf ein entsprechendes Gewinde an der Druckhül se (2) aufschraubbar ist und direkt auf der seismischen Masse (7) aufliegt.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Gewindering (20) an seiner der seismischen Masse (7) zugewandten Seite zur Bildung der Feder (8) derart abgewinkelt ist, daß die vom radial außen an der seismischen Masse (7) anliegenden zum inneren, zentralen Rand verlaufende Fläche in einem Winkel von 5° bis 15° geneigt ist.

3. Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß

- die Druckhülse (2) aus Stahl gefertigt ist.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß

- die Druckhülse (2) aus Messing gefertigt ist.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß

- das Detektionsmittel (6) eine piezokeramische Scheibe ist.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß

- an der Auflagefläche (3) der Druckhülse (2), zwischen der Öffnung für das Befestigungsmittel und dem radial äußeren Rand eine ansteigende Abschrägung im Winkelbereich von 0,5° bis 1,5° vorhanden ist.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß

- das schwingungsverursachende Bauteil der Motorblock eines Verbrennungsmotors ist.