DE2803721A1

DE2803721A1 - Einrichtung zur erfassung von wechselkraeften in schrauben

Info

Publication number: DE2803721A1
Application number: DE19782803721
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Brueggen; Josef Winkler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-01-28
Filing date: 1978-01-28
Publication date: 1979-08-09

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Hauptanspruches. es ist bekannt, Verformungen von mechanischen Gebilden mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen z.B. am Schraubenschaft zu erfassen. Insbesondere bei der Erfassung von Schwingungen im Brennraum von Brennkraftmaschinen, das als Klopfen bezeichnnet wird, bewähren sich Dehnungsmeßstreifen im allgemeinen nicht, da sie sehr aufwendig sind und im rauhen Betrieb einer Brennkraftmaschine häufig nicht die gewünschte Robustheit und Störsicherheit aufweisen.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie relativ preiswert ist, und insbesondere bei der Verwendung zur Erfassung von Klopfgeräuschen einfach an der Brennkraftmaschine anzubringen ist und auch im rauhen Betrieb der Brennkraftmaschine sicher und zuverlässig arbeitet.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 die Verformung einer Schraube bei Zugbelastung, Fig. 2 in der Seitenansicht und Draufsicht die Befestigung eines Wandlers auf dem Schraubenkopf, Fig. 3 die Befestigung eines Wandlers innerhalb des Schraubenkopfes und Fig. 4 die Befestigung eines Wandlers mit Hilfe einer lösbaren Spannvorrichtung.
In Fig. 1 ist eine Schraube (10) mit einem Schraubenkopf 11 dargestellt. Die Schraube 10 ist in eine Bohrung 12 eingeschraubt, die sich beispielsweise im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine befinden kann. Wird die Schraube 10 einer Zugbelastung ausgesetzt, so verformt sich entsprechend den in Fig. 1 angedeuteten unterbrochenen Linien. Insbesondere die Stirnfläche 13 des Schraubenkopfes 11 erfährt eine Verformung, die dem bei 14 angedeuteten Weg a entspricht. In Fig. 2 ist in der Seitenansicht und in der Draufsicht dargestellt, wie auf dem Schraubenkopf ein mechanisch-elektrischer Wandler 15 hoher Impedanz angebracht werden kann. Der mechanisch-elektrísche Wandler 15, der üblicherweise ein piezoelektrisches Element, beispielsweise eine Piezokeramik oder ein Quarzplättchen ist, wird mit Hilfe eines Klebstoffes starr mit dem Schraubenkopf 11 der Schraube 10 verbunden. Dabei liegt der plattenförmige Wandler 15 flach auf der Stirnfläche 13 des Schraubenkopfes auf. Mit dem Wandler 15 ist eine Anschlußleitung 16 zur Abnahme eines elektrischen Signales verbunden, das durch Verformung der Schraube 10 bzw. des Schraubenkopfes 11 und der damit verbundenen Verformung des Wandlers 15 in diesem ausgelöst wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt.
In dem Schraubenkopf 11 der Schraube 10 ist eine Querbohrung 17 angeordent, in welcher der Wandler 15 mit Hilfe einer in der Zeichnung nicht erkennbaren Vergußmasse befestigt wird.
Die Vergußmasse stellt eine mechanische Verbindung zu dem Schraubenkopf 11 dar. Über eine Bohrung 18 ist die Anschlußleitung 16 geführt und mit dem Wandler 15 verbunden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Der Schraubenkopf 11 der Schraube 10 ist mit einer Auflage 19 verbunden, die an ihrer äußeren Mantelfläche ein Außengewinde trägt. Die Auflage 19 umfaßt auch einen zentralen Stempel 20. Auf die Auflage 19 mit dem zentralen Stempel 20 ist der Wandler 15 aufgelegt und wird mit Hilfe einer hutförmigen mutter 21, die auf die Auflage 19 aufgeschraubt werden kann gegen diese Auflage 19 gedrückt. Die Mutter 21 ist mit einem Vorsprung 22 versehen, der ein besonders guter Andrücken an die Auflage 19 und den Stempel 20 erlaubt. Verformungen des Schraubenkopfes 11 werden über die Auflage 19 mit dem Stempel 20 auf den Wandler 15 übertragen und lösen in dIesem ein elektrisches Signal aus, das über die Leitung 16 abgenommen werden kann.
Besonders vorteilhaft bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
ist, daß durch einfaches Abschrauben der Mutter 21 der Wandler 15 zugänglich wird und damit leicht ausgetauscht werden kann.
Besonders günstig ist die Verwendung der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einrichtung bei der Erfassung von Klopfgeräuschen in Zylindern von Brennkraftmaschinen. Unter Klopfen werden gedämpfte tonfrequente Schwingungen des komprimierten Darnpf-Luftgemisches verstanden, die durch eine Stoßwelle im Zylinder von Brennkraftmaschinen ausgelöst wird, wobei diese Schwingungen bei bestimmten Arbeitsbedingungen auftreten. Während dieser Schwingungen ist der Wärmeübergang an Kolben-und Zylinderwand der Brennkraftmaschine stark erhöht. Dies bedingt eine schädlich thermische Überlastung die ser Flächen, so daß das Klopfen grundsätzlich zu vermeiden ist. Da es jedoch erwünscht ist, den bestehenden Spielraum der Betriebsweise möglichst weitgehend auszunutzen, besteht Interesse an einer Einrichtung, die das Klopfen frühzeitig und sicher anzeigt. Diese Einrichtung soll dabei ohne zusätzlichen Aufwand an der Brennkraftmaschine befestigt werden können. Mit den in der Zeichnung dargestellten husführungsbeispielen ist eine einfache Erfassung des Klopfgeräusches möglich, wenn als Zylinderkopfschrauben der Brennkraftmaschine Schrauben entsprechend den Ausführungsbeispielen aus Fig. 2, 3 oder 4 verwendet werden.

Claims

Ansprüche g) Einrichtung zur Erfassung von Wechselkräften in Schrauben, insbesondere zur Verwendung bei der Erfassung von Schwingungen, welche beim Klopfen einer Brennkraftmaschine auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schraubenkopf (11) ein mechanischelektrischer Wandler (15) hoher mechanischer Impedanz starr verbunden ist, wobei Verformungen der Schraube (10) bzw. des Schraubenkopfes (11) auf den Wandler (15) übertragbar sind und in diesem ein elektrisches Signal auslösen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler auf der Stirnfläche (13) des Schraubenkopfes (11) befestigt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schraubenkopf (11) eine den Wandler (15) aufnehmende Querbohrung (17) vorgesehen ist, wobei der Wandler (15) über eine in die Querbohrung (17) eingebrachte Vergußmasse mit dem Schraubenkopf (11) verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnet, daß der Schraubenkopf (11) mit einer Auflage (19, 20) für den Wandler (5 versehen ist und daß der auf dieser Auflage (19, 20) ruhende Wandler (15) mit einer lösbaren Spannvorrichtung (2i) gegen die Auflage (19, 20) gedrückt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Schraubenkopf (11) angeordnete Wandler (15) ein Außengewinde trägt, auf die eine den Wandler (15) gegen die Auflage (19, 20) pressende hutförmige Mutter (21) aufschraubbar ist.