DE3029847A1

DE3029847A1 - Piezoelektrischer beschleunigungsmesser

Info

Publication number: DE3029847A1
Application number: DE19803029847
Authority: DE
Inventors: Yves de la Paris Morsangliere
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1979-08-10
Filing date: 1980-08-06
Publication date: 1981-03-26
Also published as: SE8005609L; IT1129239B; FR2463413A1; IT8068275A0; JPS5655862A; SE440701B; FR2463413B1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Beschleunigungsmesser zur Messung der Beschleunigung oder der Schwingungen von Massen.

Piezoelektrische Beschleunigungsmesser weisen eine verhältnismäßig dicke und starre Basis auf, die zur Befestigung auf dem schwingenden Teil dient, dessen Beschleunigung oder Schwingungen gemessen werden sollen. Auf der Basis ist ein von dieser vorspringender axialer Stift vorgesehen, auf den unter anderem wenigstens eine piezoelektrische Scheibe und eine seismische Masse aufgesteckt sind, wobei die piezoelektrische Scheibe im allgemeinen zwischen der Basis und der seismischen Masse angeordnet ist. Wenn der Beschleunigungsmesser Schwingungen ausgesetzt wird, übt die Basis eine variable Kraft auf die piezoelektrische Scheibe aus, wodurch eine von der Beschleunigung abhängige Potentialdifferenz entsteht.

Damit ein solcher Beschleunigungsmesser richtig funktioniert, muß er einer anfänglichen Vorspannung in einem vorbestimmten Wertebereich ausgesetzt werden. So ist es aus der US-PS 3 400 bekannt, auf dem Ende des axialen Stiftes ein Gewinde vorzusehen, auf das eine Mutter geschraubt wird. Bei dieser Ausfuhrungsform kann die Mutter mehr oder weniger stark am axialen Stift festgezogen werden, so daß die piezoelektrische Scheibe der gewünschten Vorspannung ausgesetzt werden kann. Diese Art der Aufbringung der Vorspannung erfordert jedoch,abgesehen davon, daß sie verhältnismäßig schwierig und kostspielig ist, einen zweifachen Arbeitsgang, nämlich das Aufschrauben der Mutter bis zu

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dem gewünschten Wert der Vorspannung und ein Festlegen der Mutter durch Anbringung einer Sicherungsscheibe oder eines Schweißpunktes zwischen der Mutter und dem Gewinde des axialen Stiftes. Darüberhinaus ist es schwierig, die Mutter genau am gewünschten Vorspannungswert festzulegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfachere und wirtschaftlichere Befestigungsart anzugeben, durch die eine oder mehrere piezoelektrische Scheiben einer anfänglichen Vorspannung im gewünschten Wertebereich ausgesetzt werden können.

Nach der Erfindung wird am äußeren Ende des axialen Stiftes eine Nietung derart ausgeführt, daß ein Niet gebildet wird, der die piezoelektrische Scheibe über ein elastisches Organ gegen die Basis des Beschleunigungsmessers drückt. Die Nietung erfolgt nicht durch Schläge sondern dadurch, daß ein Nietkopf unter einem vorbestimmten Druck gegen den Rand des Stiftes gesetzt und das den Nietkopf tragende Werkzeug in eine schnelle Bewegung versetzt wird, wobei der Nietkopf sich auf einer konischen Fläche bewegt, deren Achse koaxial zu der des Stiftes ist. Dieses Nietverfahren wurde von der Firma Bodmer Kusnacht, Zürich, Schweiz entwickelt. Das Verfahren gestattet es, den Stift einzig in dem Bereich zu stauchen, der den Niet bilden soll, ohne daß die Gefahr besteht, daß der restliche Teil knickt oder deformiert wird. Dieses Verfahren erlaubt es, innerhalb weniger Sekunden und in einem einzigen Arbeitsgang einen Niet auszubilden, der gegenüber der Mutter nach dem Stand der Technik den Vorteil bietet, daß er nicht abschraubbar ist, das heißt die Aufbringung einer Druckkraft gestattet, die selbst bei der Einwirkung von Schlagen oder Schwingungen unveränderlich ist. Die Vorspannung der piezoelektrischen Scheiben auf den gewünschten Wert mit Hilfe des Nietes erfolgt durch eine Tellerfeder oder eine elastische Schei-

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be analoger Form. Eine derartige Scheibe erlaubt es, die Fertigungstoleranzen des Niets auszugleichen. Tatsächlich ist bei einer Tellerfeder die Druckkraft kaum abhängig von der axialen . Länge bzw. dem Ausmaß, mit dem die Feder zusammengedrückt wird, im Gegensatz zu herkömmlichen Federn, beispielsweise Schraubenfedern. Durch richtige Wahl der elastischen Scheibenfeder läßt sich damit mit Sicherheit beim Nieten die gewünschte Druckkraft auf die piezoelektrischen Scheiben ausüben, und zwar unabhängig von der Höhe, um die die Tellerscheibe zusammengedrückt wird, sofern sie nicht vollständig zusammengedrückt wird.

Das Wesen der Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 9.

Weiteie Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.

Die Zeichnung zeigt einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen Beschleunigungsmessers.

Der in der Zeichnung gezeigte Beschleunigungsmesser enthält eine insgesamt zylindrische Basis 1. An der Basis 1 sind einerseits ein axialer Stift 2 und andererseits ein Gewindestift 3 angebracht, der eine Befestigungsschraube bildet. Der Gewindestift 3 wird ins Innere eines zu untersuchenden Prüflings 4 geschraubt. Stift 2 und Gewindestift 3 sind im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet und bestehen aus dem gleichen Material wie die Basis 1. Die Basis 1 ist auf ihrem Umfang, auf der Seite des Gewindestiftes 3,:j.als Mutter 5 ausgebildet, so daß

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der Beschleunigungsmesser mit Hilfe eines Schlüssels auf den Prüfling 4 geschraubt werden kann. Oberhalb der Mutter 5.ist die Basis 1 auf ihrem Umfang mit einer geriffelten Nut 6 versehen.

Auf den axialen Stift 2 ist eine piezoelektrische Scheibe 7 aufgesteckt, die über einen runden Kabelschuh 8 und eine Isolierscheibe 9 auf der Basis 1 aufliegt. Die Isolierscheibe 9 dient zur elektrischen Isolierung der piezoelektrischen Scheibe 7 von der Basis 1. Der Kabelschuh 8 bildet eine der beiden Elektroden der piezoelektrischen Scheibe 7.

Eine ringförmige seismische Masse 10 liegt direkt auf der piezoelektrischen Scheibe 7 auf. Ein runder Kabelschuh 11, der die zweite Elektrode der piezoelektrischen Scheibe 7 bildet, steht in direktem Kontakt mit der seismischen Masse 10.

Eine Isolierhülse 12, die auf den axialen Stift 2 aufgesteckt ist, dient zur elektrischen Isolierung der piezoelektrischen Scheibe 7, ihrer beiden Kabelschuhe 8 und 11 und der seismischen Masse 10 gegenüber dem axialen Stift 2.

Am freien Ende des axialen Stiftes 2 ist ein Niet 12a ausgebildet, der die piezoelektrische Scheibe 7 mit einer bestimmten Vorspannung gegen die Basis 1 drückt. Der Niet 12a drückt gegen eine Tellerfeder 13, die zwischen zwei ebene Scheiben 14a und 14b eingelegt ist. Zwischen die ebene Scheibe 14b und den mit der piezoelektrischen Scheibe 7 verbundenen Kabelschuh 11 ist eine Isolierscheibe 15 eingelegt.

Der Niet 12a wird hergestellt, wenn sämtliche Elemente 7 bis 15 auf den axialen Stift 2 aufgesteckt sind. Der Niet 12a wird

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nach einem von der Firma Bodmer Kusnacht, Zürich, Schweiz, entwickelten Verfahren hergestellt: ein Nietkopf wird unter einstellbarem Druck auf den Umfangsrand des äußeren Endes des axialen Stiftes 2 gesetzt. Der den Nietkopf tragende Werkijeugkopf wird mit etwa 1000 bis 2000 U/min in Drehung ver-,-et2t. Dabei wird die Längsachse des Nietkopfes gegenüber der i-.chse des Stiftes 2 geneigt und beschreibt während der Drehung des I-isrkseugkopfes eine konische Fläche? deren Achse !coaxial i.iic der des Stiftes 2 ist. Dieses Verfahren erlaubt es, den äußeren ümfangsrand des axialen Stiftes 2 fortschreitend zu stauchen und umzubördeln, ohne daß der restliche Teil des Stiftes 2 deformiert wird oder knickt. Der äußere Umfangrand zies Stiftes 2 wird solange gestaucht und umgebördelt, bis die ■iellerscheibe 13 deformiert ist. Die Tellerscheibe 13 wird so gewählt, daß ihre Deformation der gewünschten Vorspannung der piezoelektrischen Scheibe 7 entspricht. Die von einer Tellerfeder ausgeübte Druckkraft ist nämlich verhältnismäßig wenig abhängig vom Ausmaß ihrer Kompression. Es reicht daher aus, den äußeren Ümfangsrand des axialen Stiftes 2 nach dem oben beschriebenen Nietverfahren umzubördeln, bis die Tellerfeder 13 zusammengedrückt wird, um sicher zu sein, daß die piezoelektrische Scheibe 7 der gewünschten Vorspannung ausgesetzt wird.

Nach Beendigung des Nietvorganges werden die beiden Kabelschuhe 8 und 11 der piezoelektrischen Scheibe 8 elektrisch angeschlossen/ darauf wird eine zylindrische Haube 16 aufgesetzt. Der Boden der Haube ist mit einem Durchgang versehen, in den eine Durchführung 20 eingesetzt ist. Die beiden elektrischen Anschlußdrähte, die an die Kabelschuhe 8 und 11 angeschlossen sind, befinden sich in einem Isolierschlauch, der durch die Durchführung 20 ins Innere der Haube 16 geführt und dessen Ende von einer Zugent-

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lastung 17 zusammengequetscht ist. Die Haube 16 ist in die Ringnut 6 der Basis 1 eingepaßt..Das Aufsetzen der Haube 16 auf die Basis 1 erfolgt durch Einquetschen ihres Umfangsrandes ins Innere der geriffelten Ringnut 6 der Basis 1, wodurch jegliche Drehung der Haube 16 verhindert wird.

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Claims

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PATENT ^N¹V¹V. LTE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÜNCHEN 95 0 U .2 9 Q 4

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWIG SCHIFF (1964-197S)

DIPL. CHHM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DlPU ING. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

DIPL. ING. DIETER EBBINGHAUS

DR. ING. DIETER FINCK

TELEFON (ΟΘ9) 48 2Ο54

TELEX 5-23 565 AURO D

TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

EQUIPEMENTS AUTOMOBILES MARCHAL DEA-14645

6. August 1980

PIEZOELEKTRISCHER BESCHLEUNIGUNGSMESSER

Patentansprüche

ι 1J Piezoelektrischer Beschleunigungsmesser mit einer Basis (1) zur Befestigung auf dem Prüfling (4), die einteilig mit einem axialen Stift (2) ausgebildet ist, und mit einem Stapel aus auf den axialen Stift aufgesteckten Elementen, insbesondere enthaltend eine seismische Masse (10) und wenigstens eine piezoelektrische Scheibe (7), die unter einer mechanischen Vorspannung stehen, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannung durch einen am freien Ende des axialen Stiftes (2) angebrachten Niet (12a) erzeugt ist, der über wenigstens ein elastisches Organ (13) gegen die seismische Masse (10) dund die piezoelektrische Scheibe (7) drückt.

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2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ aus wenigstens einer Federscheibe (13) besteht.

3♦ Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/ daß der Niet (12a) durch eine Nietung hergestellt ist, die darin besteht, daß ein Nietkopf an den Rand des freien Endes des axialen Stiftes (2) angelegt wird und daß das · den Nietkopf tragende Werkzeug in eine schnelle Drehbewegung versetzt wird, wobei die Längsachse des Nietkopfes eine konische Fläche beschreibt deren Achse im wesentlichen koaxial ist zu der des axialen Stiftes (2).

4. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennz ei chnet, daß die piezoelektrische Scheibe (7) über eine Isolierscheibe (9) und einen eine der beiden Elektroden der piezoelektrischen Scheibe (7) bildenden Kabelschuh (8) an der Basis anliegt.

5. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seismische Masse (10) die piezoelektrische Scheibe (7) berührt, und daß zwischen dem Niet (12a) und der seismischen Masse (7) eine ebene Scheibe (14a), auf der der Niet (12a) aufliegt, wenigstens eine elastische Scheibe (13), eine zweite ebene Scheibe (14b), eine Isolierscheibe (15) und ein Kabelschuh (11), der die zweite Elektrode der piezoelektrischen Scheibe (7) bildet, angeordnet sind.

6. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den axialen

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Stift (2) eine Isolierhülse (12) aufgesteckt ist, die die seismische Masse (10), die piezoelektrische Scheibe (7) und ihre beiden Elektroden (8, 11) gegenüber dem axialen Stift (2) elektrisch isoliert.

7. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Prüfling (4) berührende Außenfläche der Basis (1) einen als Befestigungsschraube dienenden Gewindestift (3) trägt.

8. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (1) teilweise durch eine zylindrische Haube (16) verschlossen ist, deren der Basis (1) gegenüberliegender Boden mit einem Durchtritt (20) für die Anschlußleitung der piezoelektrischen Scheibe (7) versehen ist, wobei der von der Haube (16) eingeschlossene Teil der Basis (7) auf seinem Umfang mit einer geriffelten Nut (6) versehen ist, in deren Inneres der Umfangsrand der Haube (16) eingesetzt ist.

9. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Haube (16) nicht verschlossene Teil der Basis (1) auf seinem Umfang mit einer Mutter (5) versehen ist, die ein Aufschrauben des Beschleunigungsmessers auf den Prüfling (4) gestattet.

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