DE19524152C1

DE19524152C1 - Schwingungsaufnehmer

Info

Publication number: DE19524152C1
Application number: DE19524152A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Brammer; 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: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: CN1110695C; HU219527B; CN1147087A; KR100481238B1; HU9601818D0; KR970007312A; US5798453A; HUP9601818A2; HUP9601818A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsaufnehmer nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist bereits aus der DE-OS 44 03 660 ein Schwingungsaufnehmer mit einer Druckhülse bekannt, der bei Klopfsensoren für Verbrennungsmotoren Ver wendung findet. Die bekannte Druckhülse wird über einen Auflagebe reich fest an das Bauteil angefügt, dessen Schwingungen de tektiert werden sollen. Die zu detektierenden Schwingungen sind hier Klopfgeräusche des Verbrennungsmotors im Betrieb, die über die Druckhülse auf einen piezokeramischen Schwin gungsaufnehmer 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 an geschlossenen Auswerteschaltung im Betrieb.

Die 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise die Vorspannung der Feder bei einem Schwingungsaufnehmer der genannten Art zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist ins besondere dadurch vorteilhaft, daß ein Anschlag für die die Vorspannung erzeugende Feder in einfacher Weise durch ein Verstemmen der Druckhülse oberhalb der Feder oder gemäß Unteranspruch 4 oberhalb eines zusätzlich anbringbaren Rin ges gefertigt werden kann. Die durch ein Verstemmen erzeugten Verwölbungen bewir ken, insbesondere bei fünf gleichmäßig über den Umfang ver teilten Verstemmungen gemäß Unteranspruch 2, einen besonders sicheren Halt der gesamten Anordnung mit den Detektionsmit teln an der Druckhülse. Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, daß aufgrund der Vermeidung von spanenden Verarbeitungsgängen, d. h. ohne die Notwendigkeit, Gewinde für Sicherungsgewinderinge schneiden zu müssen, ei ne einfache und sichere Herstellungsmethode erreichbar ist und eine Nachbearbeitung mit einer komplizierten Spänebe seitigung entfallen kann. Aufgrund des Grads der Verstemmung kann die Vorspannung einer piezokeramischen Scheibe als Detektions mittel eingestellt werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den merkmalsmäßig hier nicht im einzelnen abgehandelten Unteran sprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit einem Gehäuse werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnitt durch ein Klopfsensorgehäuse mit einer Druckhülse und Verstemmungen über einer Feder;

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

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

Fig. 4 bis 6 entsprechen den oben genannten Darstel lungen, lediglich mit einem zusätzlichen Ring über der Feder.

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 dienen Verwölbungen 20, wie sie aus Fig. 2 beson ders deutlich zu erkennen ist. Hier befinden sich fünf über den Umfang der Druckhülse 2 gleichmäßig verteilte Verwöl bungen.

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 an den durch Verstemmen her gestellten Verwölbungen 20 am Umfang der Druckhülse 2 die Tellerfeder 8 anliegt und damit die gesamte Anordnung der Teile 4 bis 7 an einen vorstehenden Bereich 13 der Druck hülse 2 andrückt und so die wesentlichen Teile des gesamten 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 bzw. zu einem Steuergerät weiterleit bar sind.

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

In den Fig. 4 bis 6 ist andere Ausführungsform der er findungsgemäßen Druckhülse 2 dargestellt. Zwischen den Ver wölbungen 20 und der Tellerfeder 8 ist hier noch ein zu sätzlicher Ring 21 angeordnet. 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.

Claims

1. Schwingungsaufnehmer mit einer Druckhülse, einer mittel- oder unmittelbaren Befestigung, die durch eine zentrale Ausnehmung (12) in der Druckhülse (2) geführt ist und die Druckhülse (2) mit einer Auflagefläche (3) auf ein Schwingungen verursachendes Bauteil aufspannt und mit Detektionsmitteln (6), die radial außen an der Druckhülse (2) unter einer axialen Vorspannung gehalten sind, wobei diese Vorspannung durch eine sich an der Druckhülse und an den Detektionsmitteln abstützende Feder (8) erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (8) über einen Anschlag aus mindestens zwei Verwölbungen (20) am äußeren Umfang der Druckhülse (2), die durch Verstemmung des Materials der Druckhülse (2) herstellbar sind, an der Druckhülse (2) abstützt.

2. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt fünf Verwölbungen (20) über den Umfang der Druckhülse verteilt sind.

3. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (B) direkt an den Verwölbungen (20) anliegt.

4. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Feder (8) und den Verwölbungen (20) ein radial aufspannbarer Sicherungsring (21) oder ein Sprengring angeordnet ist.

5. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (2) aus Stahl gefertigt ist.

6. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (2) aus Messing gefertigt ist.

7. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (6) durch eine piezokeramische Scheibe gebildet sind.

8. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auflagefläche (3) der Druckhülse (2), zwischen der Ausnehmung (12) für die Befestigung und dem radial äußeren Rand eine ansteigende Abschrägung im Winkelbereich von 0,5° bis 1,5° vorhanden ist.

9. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungsverursachende Bauteil der Motorblock eines Verbrennungsmotors ist.