DE19524149A1

DE19524149A1 - Sensor mit Druckhülse

Info

Publication number: DE19524149A1
Application number: DE1995124149
Authority: DE
Inventors: Friedrich Jaki; 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: KR970007311A; CZ194196A3; CZ295408B6; DE19524149C2; KR100377666B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einer Druckhülse nach der Gattung des Hauptanspruchs, insbesondere für einen Schwingungsaufnehmer

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 wird über einen Auflagebereich fest an das Bauteil angefügt, dessen Schwin gungen detektiert werden sollen. Die zu detektierenden Schwingungen sind hier Klopfgeräusche des Verbrennungsmo tors im Betrieb, die über die Druckhülse auf einen piezoke ramischen Schwingungsaufnehmer als Klopfsensor geleitet werden und in ein auswertbares Ausgangssignal umgewandelt werden. Die Art der Anbringung, bzw. der Einspannung dieses Klopfsensors in der Druckhülse und die Befestigung am schwingenden Bauteil hat hier großen Einfluß sowohl auf die Herstellungsweise als auch auf eventuelle Fehlmessungen und Störungen in der angeschlossenen Auswerteschaltung im Be trieb.

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 ausgestal tete Gewindekonstruktionen miteinander fest verbunden wer den können und diese Verbindung auch durch Temperaturein flüsse 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 durch ein schnappen oder aufschrumpfen eines Sicherungsteils herge stellt werden kann. Aufwendige Fertigungsprozesse, wie z. B. das Schneiden eines Gewindes für einen Gewindering kann somit unterbleiben und es sind störende Einflüsse von Spä nen, die beim Gewindeschneiden erzeugt werden, von vorn herein vermieden.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich, wenn das Sicherungsteil nach Anspruch 2 eine Sicherungsscheibe, die eine Standardbauteil nach DIN 6799 darstellt oder ein Sprengring nach Anspruch 3 ist, der ebenfalls standardi siert erhältlich ist. Eine weitere vorteilhafte Ausfüh rungsform ergibt sich mit der Verwendung eines thermisch schrumpfbaren Rings als Sicherungsteil, der an der erfor derlichen Stelle am Außenumfang der Druckhülse leicht beim Zusammenfügen der Druckhülse angebracht werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Sensors mit ei nem Gehäuse werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zei gen:

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

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Druckhülse nach Fig. 1 mit einer Sicherungsscheibe;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Detail der Druckhülse nach Figur;

Fig. 4 bis 6 entsprechen den oben genannten Darstel lungen, lediglich mit einem Sprengring als Sicherungs teil und

Fig. 7 bis 9 entsprechen den oben genannten Darstel lungen, lediglich mit einem schrumpfbaren Ring als Si cherungsteil.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

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 Tellerfeder 8 in Richtung der piezokerami schen Scheibe 6 gedrückt wird. Als Anschlag für die Teller feder 8 dient ein Sicherungsteil; hier eine Sicherungs scheibe 20, wie sie aus Fig. 2 besonders deutlich zu er kennen ist.

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 nach dem Einschnappen der Sicherungsscheibe 20 die Tellerfeder 8 die gesamte Anord nung der Teile 4 bis 7 an einen vorstehenden Bereich 13 der Druckhülse 2 andrückt und so die wesentlichen Teile des Schwingungsaufnehmers in ihrer Ausgangslage gehalten wer den.

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 sind.

In Fig. 3 ist eine detaillierte Ansicht der Druckhülse 2 im Bereich der Anbringung der Sicherungsscheibe 20 gezeigt.

In den Fig. 4 bis 6 ist andere Ausführungsform des Si cherungsteils in der gleichen Weise wie bei den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Das Sicherungsteil ist hier ein Spren gring 21, der entweder in eine entsprechende Ausnehmung an der Druckhülse 2 einschnappt oder an einem weiteren An schlag 22 zu liegen kommt. Da alle weiteren Merkmale der Druckhülse nach den Fig. 4 bis 6 mit denen nach den Fig. 1 bis 3 identisch sind, wurden hier die gleichen Be zugszahlen verwendet.

Die dritte Ausführungsform des Sicherungsteils ist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. Hier findet ein metallener Ring 23 Anwendung, der bei einer Erwärmung/Abkühlung in be kannten Größenordnungen schrumpft und dadurch fest am Um fang der Druckhülse 2 anliegt. Der Ring 23 sollte bevorzugt aus demselben Material wie die Druckhülse 2 bestehen. Als Material für den Ring 23 kommt Stahl oder Messing in Frage. Da auch hier alle weiteren Merkmale der Druckhülse 2 mit denen nach den Fig. 1 bis 3 identisch sind, wurden hier ebenfalls die gleichen Bezugszahlen verwendet.

Claims

1. Sensor mit Druckhülse, insbesondere für einen Schwin gungsaufnehmer, 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 Anschlag für eine die Vorspannung erzeugende Feder, dadurch gekennzeichnet, daß
- der Anschlag aus einem ortsfest anklemmbaren Sicherungsteil (20; 21; 23) besteht, das nach dem Anfügen der Detektionsmittel (6) mit den umgebenden Teilen (4, 5, 7) und der Feder (8) außen die Druckhülse (2) anbringbar ist und diese in axialer Rich tung einspannt.

2. Sensor nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Sicherungsteil (20) eine radial aufspannbare Siche rungsscheibe ist, die in eine entsprechende umlaufende Aus nehmung (20a) oder anliegend an einen weiteren axial außen liegenden Anschlag (22) am Umfang der Drückhülse (2) ein schnappbar ist.

3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Sicherungsteil ein radial aufspannbarer Sprengring (21) ist, der in eine entsprechende umlaufende Ausnehmung (20a) oder anliegend an einen weiteren axial außenliegenden An schlag (22) am Umfang der Drückhülse (2) einschnappbar ist.

4. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Sicherungsteil ein durch Temperatureinwirkung schrumpf barer Ring (23) ist, der an den Umfang der Drückhülse (2) an legbar ist und nach Beendigung des Schrumpfprozesses diesen fest umschließt.

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

- die Druckhülse (2) aus Stahl gefertigt ist.

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

- die Druckhülse (2) aus Messing gefertigt ist.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 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.

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

- das schwingungsverursachende Bauteil der Motorblock eines Verbrennungsmotors ist.