DE3201755A1 - Klopfsensor fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Klopfsensor fuer eine brennkraftmaschine

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DE3201755A1 DE19823201755 DE3201755A DE3201755A1 DE 3201755 A1 DE3201755 A1 DE 3201755A1 DE 19823201755 DE19823201755 DE 19823201755 DE 3201755 A DE3201755 A DE 3201755A DE 3201755 A1 DE3201755 A1 DE 3201755A1
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Masamitsu Katsuta Ibaraki Asakura
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    • G—PHYSICS
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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Klopfsensor zum Ermitteln des Klopfens einer Brennkraftmaschine.
Gemäss einem herkömmlichen piezoelektrischen Klopfsensor wird die durch das Klopfen einer Brennkraftmaschine verursachte Schwingung ermittelt und durch die Schwingung eines Gewichts auf ein piezoelektrisches Element über eine Feder übertragen, die bei einer Klopffrequenz der Brennkraftmaschine in Resonanz schwingt und vom Gewicht getrennt angeordnet ist. Ein derartiger Klopfsensor ist zum Beispiel in Fig. 1 der japanischen Offenlegungsschrift 19978/1980 angegeben .
Bei diesem herkömmlichen piezoelektrischen Klopfsensor wird die Schwingung des gesondert von der Feder angeordneten Gewichts in der oben beschriebenen Weise über die Feder auf das piezoelektrische Element übertragen. Es ist daher schwierig, die Vorrichtung kompakt auszulegen, die nur bei hohen Frequenzen von etwa 7 bis 8 kHz in Resonanz schwingt, die gleich den Klopffrequenzen der Brennkraftmaschine sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines kompakt aufgebauten piezoelektrischen Klopfsensors, der mit verhältnismässig hohen Eigenfrequenzen in Resonanz schwingen kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 8 bzw. 9.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein eine Steifheit aufweisender Schwingteil, der bei den Klopffrequenzen einer Brenn-
kraftmaschine in Resonanz schwingt, und mit einem Gewicht versehen ist, das für den Antrieb des piezoelektrischen Elements eine gegebene Grosse erfordert. Die durch den Schwingteil ermittelte Klopffrequenz wird mittels des Gewichts auf das piezoelektrische Element übertragen. Daher kann ein kompakter Klopfsensor erhalten werden, der bei verhältnismässig hohen Eigenfrequenzen in Resonanz schwingt, die gleich den Klopffrequenzen der Brennkraftmaschine sind, um das Klopfen der Brennkraftamschine zu ermitteln.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Klopfsensors nach einer Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Schwingteil und ein Gewicht einteilig am Boden eines zylindrischen Gehäuses derart befestigt sind, dass der Schwingteil frei bewegbar ist;
Fig. 2 einen Längsschnitt abgeänderter Beispiele des Gewichts mit dem in Fig. 1 gezeigten Schwingteil;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Frequenzeigenschaften des Klopfsensors von Fig. 1;
Fig. 4 einen Längsschnitt eines Teils des Klopfsensors nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei dem das einen Schwingteil aufweisende Gewicht an der Rückseite eines Deckels des zylindrischen Gehäuses derart befestigt ist, dass der Schwingteil frei bewegbar ist;
Fig. 5 einen Längsschnitt eines Klopfsensors nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei dem der Schwingteil an der Innenwand des zylindrischen Gehäuses befestigt ist;
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Pig. 6 einen vergrösserten Längsschnitt des Schwingteils von Fig. 5.
Gemäss Fig. 1 ist der Umfang eines Ansatzes 11 eines Zylinders 10 mit einem Gewinde 33 derart versehen, dass der Zylinder 10 am Körper einer Brennkraftmaschine befestigt werden kann. Ein piezoelektrisches Element 1 und ein Gewicht 2 sind am Boden des Zylinders 10 befestigt.
Das Gewicht 2 und der Schwingteil 4 sind einteilig ausgebildet. Das Gewicht 2 ist in Fig. 2A bis 2C dargestellt. Der Schwingteil 4 besteht aus einem dünnen Flanschteil 16, der um den Umfang des zylindrischen Gewichts 2 ausgebildet und parallel zum Boden des Zylinders 10 angeordnet ist, und aus einem dicken Ringteil 17, der sich an den dünnen Flanschteil 16 anschliesst. Der dünne Flanschteil 16 ist parallel zum Boden des Zylinders 10. Der dünne Flanschteil 16 und der dicke Ringteil 17 sind so ausgebildet, dass sie mit den Klopffrequenzen der Brennkraftmaschine in Resonanz schwingen, was auf der noch zu erläuternden Auslegung beruht. Die vom piezoelektrischen Element erzeugte Spannung wird über Elektrodenplatten 14, 15 zu Leitungsdrähten 6, 7 geleitet.
Die Resonanzfrequenz f des Schwingteils 4 ist durch die folgende Beziehung gegeben:
wobei K die Federkonstante des Flanschteils 16 des Schwingteils ist und m die Masse des Gewichts des Schwingteils 4 bezeichnet.
Die obigen Werte K und m sind durch die Form, Grosse und das Material des dünnen Flanschteils 16 und des dicken Ringteils 17 des Schwingteils 4 gegeben. Durch geeignete Wahl die
ser Werte kann daher ein Schwingteil mit beliebiger gewünschter Resonanzfrequenz erzeugt werden.
Das piezoelektrische Element 1, das Gewicht 2, eine Schraube 3, Isoliermaterialien 21-23 und die das gesamte Element 1 überdeckenden Elektrodenplatten 14, 15 dienen als Gewicht, um bei der Entwicklung des Klopfens auf das Element 1 einen Druck auszuüben. Der elektrische Ausgang des piezoelektrischen Elements 1 wird über die Leitungsdrähte 6, 7 zu Anschlussklemmen 8 bzw. 9 geliefert. Wenn das äussere Gehäuse oder der Zylinder 10 aus Metall bestehen, wird das piezoelektrische Element durch Isoliermaterialien 21-23 isoliert. Wenn der Zylinder 10 aus Metall besteht, durchdringen die Anschlussklemmen 8 und 9 einen an der Oberseite des Zylinders 10 befestigten Metalldeckel 12 und erstrecken sich in das Gehäuse 10. In den Anschlussklemmen 8, 9 sind Durchgangsbohrungen 26, 27 so ausgebildet, dass die Leitungsdrähte hindurchgezogen werden können. Die Anschlussklemmen 8, 9 sind mit isolierendem Harz 18 in den Metalldeckel 12 eingeformt. Ein Ende 13 eines zylindrischen Teils 31 des Gehäuses 10 ist einwärts umgefaltet und befestigt die Unterseite des Metalldeckels 12 an einem abgestuften Teil 30 des Gehäuses 10. Der Metalldeckel 12 und die Anschlussklemmen 8, 9 werden vor ihrer Befestigung am abgestuften Teil 30 zu einer einteiligen Konstruktion geformt. Vor der Befestigung des Metalldeckels werden mit den Elektrodenplatten 14, 15 verbundene Leitungsdrähte 6, 7 durch die Durchgangsbohrungen 26, 27 hindurchgezogen. Die Leitungsdrähte sind von isolierenden Filmen oder Schichten 2 0a, 2 0b bedeckt.
Fig. 2B zeigt ein Gewicht mit einem Schwingteil 4, der gegenüber demjenigen der Fig. 2A unterschiedlich ausgebildet ist. In Fig. 2A verbindet der Flanschteil 16 den äusseren zentralen Teil des zylindrischen Gewichts 2 mit dem inneren zentralen Teil des dicken Ringteils 17 parallel mit dem Bodenfläche des Zylinders 10. In Fig. 2B verbindet der Flanschteil das obere Ende des zylindrischen Gewichts 2 mit dem unteren
Ende des dicken Ringteils 17 parallel mit der Bodenfläche des Zylinders 10. Das Gewicht 2 mit dem Schwingteil 4 von Fig. 2B arbeitet in derselben Weise wie in Fig. 2A. Das Gewicht 2 von Fig. 2B ist jedoch einfacher geformt und kann gegenüber demjenigen von Fig. 2A leichter hergestellt werden.
Fig. 2C zeigt ein Gewicht mit einem unterschiedlich geformten Schwingteil 4. Eine ringförmige Kerbe 18 ist an dem Teil ausgebildet, an dem das Gewicht 2 und der dünne Flanschteil 16 miteinander verbunden sind. Verglichen mit den Gewichten ohne der Kerbe von Fig. 2A und 2B kann daher der Aussendurchmesser D des Schwingteils 4 verkleinert werden.
Fig. 3 zeigt die Frequenzeigenschaften bei Verwendung des Klopfsensors von Fig. 1 mit einer Impedanz von 1 Megohm und einem Messgerät mit einer Impedanz von 1 Megohn bei einer Temperatur von 26° C und einer Beschleunigung von 5 g. Für gewöhnlich'liegen die Klopffrequenzen einer Brennkraftmaschine bei 7 bis 8 MHz. Der Klopfsensor der Erfindung zeigt einen Spitzenwert bei Klopffrequenzen. Bei Einbau an einer Brennkraftmaschine spricht daher der Klopfsensor nach der Erfindung nur auf Klopfschwingungen an und erzeugt in sehr empfindlicher Weise eine von den Klopffrequenzen abhängige Signalspannung. Mit anderen Worten, der Klopfsensor nach der Erfindung ermittelt in hochempfindlicher Weise das Klopfen, ohne dass der Einbau eines Bandpaßfilters erforderlich ist. Ferner ist beim Klopfsensor nach der Erfindung der Schwingteil zusammen mit dem Gewicht im Gehäuse 10 einteilig ausgebildet. Demnach ist der Klopfsensor der Erfindung mit kompakter Grosse gebaut. Wenn der Klopfsensor von Fig. 1 der genannten japanischen Offenlegungsschrift 19979/1980 so gebaut ist, dass er der Beziehung (1) genügt, muss der Schwingteil durch eine vom Gewicht gesonderte Feder gebildet werden, der sich vom Schwingteil 4 nach der Erfindung unterscheidet, der durch ein Metall, etwa Stahl, mit derselben Steifheit wie das Gewicht gebildet ist. Es ist daher gemäss der Lehre der
ser Werte kann daher ein Schwingteil mit beliebiger gewünschter Resonanzfrequenz erzeugt werden.
Das piezoelektrische Element 1, das Gewicht 2, eine Schraube 3, Isoliermaterialien 21-23 und die das gesamte Element 1 überdeckenden Elektrodenplatten 14, 15 dienen als Gewicht, um bei der Entwicklung des Klopfens auf das Element 1 einen Druck auszuüben. Der elektrische Ausgang des piezoelektrischen Elements 1 wird über die Leitungsdrähte 6, 7 zu Anschlussklemmen 8 bzw. 9 geliefert. Wenn das äussere Gehäuse oder der Zylinder 10 aus Metall bestehen, wird das piezoelektrische Element durch Isoliermaterialien 21-23 isoliert. Wenn der Zylinder 10 aus Metall besteht, durchdringen die Anschlussklemmen 8 und 9 einen an der Oberseite des Zylinders 10 befestigten Metalldeckel 12 und erstrecken sich in das Gehäuse 10. In den Anschlussklemmen 8, 9 sind Durchgangsbohrungen 26, 27 so ausgebildet, dass die Leitungsdrähte hindurchgezogen werden können. Die Anschlussklemmen 8, 9 sind mit isolierendem Harz 18 in den Metalldeckel 12 eingeformt. Ein Ende 13 eines zylindrischen Teils 31 des Gehäuses 10 ist einwärts umgefaltet und befestigt die Unterseite des Metalldeckels 12 an einem abgestuften Teil 30 des Gehäuses 10. Der Metalldeckel 12 und die Anschlussklemmen 8, 9 werden vor ihrer Befestigung am abgestuften Teil 30 zu einer einteiligen Konstruktion geformt. Vor der Befestigung des Metalldeckels werden mit den Elektrodenplatten 14, 15 verbundene Leitungsdrähte 6, 7 durch die Durchgangsbohrungen 26, 27 hindurchgezogen. Die Leitungsdrähte sind von isolierenden Filmen oder Schichten 2 0a, 2 0b bedeckt.
Fig. 2B zeigt ein Gewicht mit einem Schwingteil 4, der gegenüber demjenigen der Fig. 2A unterschiedlich ausgebildet ist. In Fig. 2A verbindet der Flanschteil 16 den äusseren zentralen Teil des zylindrischen Gewichts 2 mit dem inneren zentralen Teil des dicken Ringteils 17 parallel mit dem Bodenfläche des Zylinders 10. In Fig. 2B verbindet der Flanschteil das obere Ende des zylindrischen Gewichts 2 mit dem unteren
Ende des dicken Ringteils 17 parallel mit der Bodenfläche des Zylinders 10. Das Gewicht 2 mit dem Schwingteil 4 von Fig. 2B arbeitet in derselben Weise wie in Fig. 2A. Das Gewicht 2 von Fig. 2B ist jedoch einfacher geformt und kann gegenüber demjenigen von Fig. 2A leichter hergestellt werden.
Fig. 2C zeigt ein Gewicht mit einem unterschiedlich geformten Schwingteil 4. Eine ringförmige Kerbe 18 ist an dem Teil ausgebildet, an dem das Gewicht 2 und der dünne Flanschteil 16 miteinander verbunden sind. Verglichen mit den Gewichten ohne der Kerbe von Fig. 2A und 2B kann daher der Aussendurchmesser D des Schwingteils 4 verkleinert werden.
Fig. 3 zeigt die Frequenzeigenschaften bei Verwendung des Klopfsensors von Fig. 1 mit einer Impedanz von 1 Megohm und einem Messgerät mit einer Impedanz von 1 Megohn bei einer Temperatur von 26° C und einer Beschleunigung von 5 g. Für gewöhnlich'liegen die Klopffrequenzen einer Brennkraftmaschine bei 7 bis 8 MHz. Der Klopfsensor der Erfindung zeigt einen Spitzenwert bei Klopffrequenzen. Bei Einbau an einer Brennkraftmaschine spricht daher der Klopfsensor nach der Erfindung nur auf Klopfschwingungen an und erzeugt in sehr empfindlicher Weise eine von den Klopffrequenzen abhängige Signalspannung. Mit anderen Worten, der Klopfsensor nach der Erfindung ermittelt in hochempfindlicher Weise das Klopfen, ohne dass der Einbau eines Bandpaßfilters erforderlich ist. Ferner ist beim Klopfsensor nach der Erfindung der Schwingteil zusammen mit dem Gewicht im Gehäuse 10 einteilig ausgebildet. Demnach ist der Klopfsensor der Erfindung mit kompakter Grosse gebaut. Wenn der Klopfsensor von Fig. 1 der genannten japanischen Offenlegungsschrift 19979/1980 so gebaut ist, dass er der Beziehung (1) genügt, muss der Schwingteil durch eine vom Gewicht gesonderte Feder gebildet werden, der sich vom Schwingteil 4 nach der Erfindung unterscheidet, der durch ein Metall, etwa Stahl, mit derselben Steifheit wie das Gewicht gebildet ist. Es ist daher gemäss der Lehre der
ser Werte kann daher ein Schwingteil mit beliebiger gewünschter Resonanzfrequenz erzeugt werden.
Das piezoelektrische Element 1, das Gewicht 2, eine Schraube 3, Isoliermaterialien 21-23 und die das gesamte Element 1 überdeckenden Elektrodenplatten 14, 15 dienen als Gewicht, um bei der Entwicklung des Klopfens auf das Element 1 einen Druck auszuüben. Der elektrische Ausgang des piezoelektrischen Elements 1 wird über die Leitungsdrähte 6, 7 zu Anschlussklemmen 8 bzw. 9 geliefert. Wenn das äussere Gehäuse oder der Zylinder 10 aus Metall bestehen, wird das piezoelektrische Element durch Isoliermaterialien 21-23 isoliert. Wenn der Zylinder 10 aus Metall besteht, durchdringen die Anschlussklemmen 8 und 9 einen an der Oberseite des Zylinders 10 befestigten Metalldeckel 12 und erstrecken sich in das Gehäuse 10. In den Anschlussklemmen 8, 9 sind Durchgangsbohrungen 26, 27 so ausgebildet, dass die Leitungsdrähte hindurchgezogen werden können. Die Anschlussklemmen 8, 9 sind mit isolierendem Harz 18 in den Metalldeckel 12 eingeformt. Ein Ende 13 eines zylindrischen Teils 31 des Gehäuses 10 ist einwärts umgefaltet und befestigt die Unterseite des Metalldeckels 12 an einem abgestuften Teil 30 des Gehäuses 10. Der Metalldeckel 12 und die Anschlussklemmen 8, 9 werden vor ihrer Befestigung am abgestuften Teil 30 zu einer einteiligen Konstruktion geformt. Vor der Befestigung des Metalldeckels werden mit den Elektrodenplatten 14, 15 verbundene Leitungsdrähte 6, 7 durch die Durchgangsbohrungen 26, 27 hindurchgezogen. Die Leitungsdrähte sind von isolierenden Filmen oder Schichten 2 0a, 2 0b bedeckt.
Fig. 2B zeigt ein Gewicht mit einem Schwingteil 4, der gegenüber demjenigen der Fig. 2A unterschiedlich ausgebildet ist. In Fig. 2A verbindet der Flanschteil 16 den äusseren zentralen Teil des zylindrischen Gewichts 2 mit dem inneren zentralen Teil des dicken Ringteils 17 parallel mit dem Bodenfläche des Zylinders 10. In Fig. 2B verbindet der Flanschteil das obere Ende des zylindrischen Gewichts 2 mit dem unteren
Ende des dicken Ringteils 17 parallel mit der Bodenfläche des Zylinders 10. Das Gewicht 2 mit dem Schwingteil 4 von Fig. 2B arbeitet in derselben Weise wie in Fig. 2A. Das Gewicht 2 von Fig. 2B ist jedoch einfacher geformt und kann gegenüber demjenigen von Fig. 2A leichter hergestellt werden.
Fig. 2C zeigt ein Gewicht mit einem unterschiedlich geformten Schwingteil 4. Eine ringförmige Kerbe 18 ist an dem Teil ausgebildet, an dem das Gewicht 2 und der dünne Flanschteil 16 miteinander verbunden sind. Verglichen mit den Gewichten ohne der Kerbe von Fig. 2A und 2B kann daher der Aussendurchmesser D des Schwingteils 4 verkleinert werden.
Fig. 3 zeigt die Frequenzeigenschaften bei Verwendung des Klopfsensors von Fig. 1 mit einer Impedanz von 1 Megohm und einem Messgerät mit einer Impedanz von 1 Megohn bei einer Temperatur von 26° C und einer Beschleunigung von 5 g. Für gewöhnlich'liegen die Klopffrequenzen einer Brennkraftmaschine bei 7 bis 8 MHz. Der Klopfsensor der Erfindung zeigt einen Spitzenwert bei Klopffrequenzen. Bei Einbau an einer Brennkraftmaschine spricht daher der Klopfsensor nach der Erfindung nur auf Klopfschwingungen an und erzeugt in sehr empfindlicher Weise eine von den Klopffrequenzen abhängige Signalspannung. Mit anderen Worten, der Klopfsensor nach der Erfindung ermittelt in hochempfindlicher Weise das Klopfen, ohne dass der Einbau eines Bandpaßfilters erforderlich ist. Ferner ist beim Klopfsensor nach der Erfindung der Schwingteil zusammen mit dem Gewicht im Gehäuse 10 einteilig ausgebildet. Demnach ist der Klopfsensor der Erfindung mit kompakter Grosse gebaut. Wenn der Klopfsensor von Fig. 1 der genannten japanischen Offenlegungsschrift 19979/1980 so gebaut ist, dass er der Beziehung (1) genügt, muss der Schwingteil durch eine vom Gewicht gesonderte Feder gebildet werden, der sich vom Schwingteil 4 nach der Erfindung unterscheidet, der durch ein Metall, etwa Stahl, mit derselben Steifheit wie das Gewicht gebildet ist. Es ist daher gemäss der Lehre der
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obigen japanischen Offenlegungsschrift nicht möglich, den Schwingteil mit einer so grossen Steifheit kompakt auszubilden, dass er bei den verhältnismässig hohen Resonanzfrequenzen von etwa 7 bis 8 kHz in Resonanz schwingt. Beim herkömmlichen Klopfsensor wird daher der Spitzenwert bei einer verhältnismässig niedrigen Frequenz von etwa 1 kHz erzielt. Der Klopfsensor schwingt bei Klopffrequenzen von 7 bis 8 kHz nur unter Verwendung eines Bandpaßfilters in Resonanz.
Beim Klopfsensor von Fig. 1 sind das Gewicht 2 mit dem Schwingteil 4 und das piezoelektrische Element am Boden des Zylinders 10 befestigt, während beim Klopfsensor von Fig. 4 das Gewicht 2 mit dem Schwingteil 4 und das piezoelektrische Element 1 an der Rückseite des Metalldeckels 12 befestigt sind. In Fig. 4 haben die gleichen Teile wie bei Fig. 1 dieselben Bezugszeichen.
Bei der Ausführungsform von Fig. 4 ist der Metalldeckel 12 am Zylinder 10 befestigt. Daher werden die von der Brennkraftmaschine auf das Gehäuse 10 übertragenen Schwingungen unmittelbar auf den Metalldeckel 12 übertragen, wodurch das in der Brennkraftmaschine entwickelte Klopfen in derselben Weise wie beim Klopfsensor von Fig. 1 ermittelt wird. Da die Elektrodenplatten 14, 15 unmittelbar mit den Anschlussklemmen 8, 9 verbunden sind, sind keine Leitungsdrähte 6, 7 oder Isolierfilme 20a, 2 0b zur Abdeckung der Leitungsdrähte 6, 7 von Fig. 1 erforderlich. Demnach ist die Anzahl der Teile verringert und der Zusammenbau der Klopfsensoren entsprechend vereinfacht.
Bei den Klopfsensoren von Fig. 1 und 4 kommt der dicke Ringteil 17 des Schwingteils 4 nicht in Berührung mit der Innenwand des Zylinders 10, sondern bleibt frei. Beim Klopfsensor von Fig. 5 ist der dickte Ringteil des Schwingteils an der inneren Seitenwand des Zylinders 10 befestigt. Bei Fig. 5 bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 4 dieselben Teile. Der Klopfsensor von Fig. 5 wird im folgenden beschrieben.
- 11 -
Das metallische Gehäuse ist als Zylinder 1O mit einem Boden ausgebildet, in dem ein Ansatz 11 ausgebildet ist. Der Umfang des Ansatzes 11 hat ein Gewinde 33, so dass der Zylinder 10 am Körper der Brennkraftmaschine befestigt werden kann.
Im inneren Umfangsrand des Zylinders 10 ist ein ringförmiger Absatz 5 in einem gegebenen Abstand oberhalb des Bodens des Zylinders ausgebildet.
Der Umfang der Metallscheibe 4 ist in die innere Umfangsflache des Zylinders 10 gepasst. Der Boden eines um den Umfang ausgebildeten dicken Teils 4a ist in Berührung mit dem Absatz 5 gebracht. Die Metallscheibe 4 hat an der Mitte einen dicken Teil 4b und eine Gewindebohrung 4c an der Mitte des dicken Teils 4b. Ein dünner ringförmiger Teil 4d mit gegebener Steifheit ist zwischen dem dicken Teil 4a und dem dicken Teil 4b parallel zum Boden des Zylinders 10 ausgebildet.
Das piezoelektrische Element 1 ist auf dem dicken Teil 4b der Metallscheibe 4 über eine Isolierplatte 23 und eine Anschlussplatte 14 angeordnet. Gewindebohrungen befinden sich im Element 1, in der Isolierplatte 23 und in der Anschlussplatte 14 und entsprechen der Gewindebohrung 4c. Das Gewicht 2 ist über die Anschlussplatte 15 und die Isolierplatte 21 auf dem Element 1 angeordnet. Das Gewicht 2, die Anschlussplatte 15 und die Isolierplatte 21 haben eine der Gewindebohrung 5c entsprechende Gewindebohrung. Zwischen dem Element 1 und der Schraube 3 befindet sich ein Isolierring 22. Die Schraube 3 ist in das Gewicht 2, die Isolierplatte 21, die Anschlussplatte 15, das piezoelektrische Element 1, den Isolierring 22, die Anschlussplatte 14, die Isolierplatte 23 undden dicken Teil 4b geschraubt und hält diese Teile zusammen, während sie eine gegebene Belastung ausübt. Die Metallplatte 4 ist in den Innenumfang des Gehäuses 10 eingepasst, wobei die Metallplatte 4, das Element 1 und das Gewicht 2 durch die Schraube 3 zusammengehalten werden.
I / OO
- 12 -
Die Unterseite des Metallzylinders 19 steht in Berührung mit der Oberseite des dicken Teils 4a der Metallplatte 4. Der Metallzylinder 19 und die Metallplatte 4 können gleichzeitig in das Gehäuse 10 eingepasst werden. Der abgestufte Teil ist in der inneren Umfangsflache des Gehäuses 10 ausgebildet und liegt dem oberen Ende des Metallzylinders 19 gegenüber. Ein zylindrischer Teil 31 mit verhältnismässig geringer Dicke erstreckt sich über den abgestuften Teil 30 des Gehäuses 10.
Der Metalldeckel 12 befindet sich auf dem oberen Ende des Metallzylinders 19. Das Ende 13 des oberen zylindrischen Teils 31 des Gehäuses 10 ist so nach innen umgefaltet, dass die Unterseite des Metalldeckels 12 auf dem abgestuften Teil des Gehäuses 10 befestigt ist. In diesem Fall wird der Metallzylinder 19 nach unten gedrückt und befestigt sein unteres Ende den dicken Teil 4a der Metallscheibe 4 auf dem abgestuften Teil 5.
Der dünne Teil 4d der Metallscheibe 4, der dicke Teil 4b, das Gewicht 2, die Schraube 3, das Element 1 und die Isoliermaterialien 21 bis 23 bilden an der Mitte der Metallplatte ein freies Schwingungssystem mit einer Masse m, die in der Beziehung (1) in Betracht gezogen ist. Daher kann die Steifheit K durch Ändern der Dicke des dünnen Teils 4d oder der Breite A des dünnen Teils 4d verändert werden, während die Masse m durch Ändern der angegebenen resultierenden Masse verändert werden kann. Das Gewicht zur Ausübung eines Drucks auf das Element 1 ist dasselbe wie dasjenige von Fig. 1.
Wie aus der obigen Beziehung (1) ersichtlich ist, kann daher der Klopfsensor, der den Klopffrequenzen von 7 bis 8 kHz von Brennkraftmaschinen entspricht, leicht verwirklicht werden durch Verringern der resultierenden Masse und durch Anpassen des dicken Teils 4a der Metallplatte 4 an den Innenumfangsteil des Zylinders 10 zur Erhöhung der Steifheit.
13 -
Bei der Ausführungsform von Fig. 5 ist ferner das Element 1 an der Mitte 4b der Metallscheibe 4 am dicken Teil befestigt. Daher wird das Element 1 selbst dann nicht zerbrochen, wenn eine Biegebelastung auf die Metallscheibe 4 ausgeübt wird.
Da ferner das Element 1 selbst als Gewicht dient, kann das
Gewicht 2 gegebenenfalls weggelassen werden.

Claims (1)

  1. BEETZ & PARTNER ,
    München 22 68o-33.2,f,P 21. JJU. 1982
    HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
    Klopfsensor für eine Brennkraftmaschine
    Ansprüche
    , 1 ./ Klopfsensor für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet
    - durch ein am Körper einer Brennkraftmaschine befestigtes Gehäuse (10),
    - durch einen im Gehäuse (10) aufgenommenen Schwingteil
    (4) mit einer Federkonstante und mit einem Gewicht, das bei den Klopffrequenzen der Brennkraftmaschine in Resonanz schwingt, und
    - durch ein Wandlerelement (1), das die Schwingungen der Schwingteils (4) in elektrische Signale umwandelt,
    - wobei der Schwingteil (4) eine Schwingeinheit ist, die bei den Klopffrequenzen schwingt, und ein Gewicht hat, das die Schwingungen der Schwineinheit auf das Wandlerelement (1) überträgt (Fig. 1-6).
    2. Klopfsensor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Schwingteil (4) aus einem am Umfang des Gewichts (2; 4b) ausgebildeten dünnen Flanschteil (16; 4d) und einen um den Flanschteil (16; 4d) ausgebildeten
    680-17170-H8541-337
    - 2 -. dicken Ringteil (7; 4a) besteht (Fig. 2A-2C; 5, 6).
    « Klopfsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Wandlerelement (1) zusammen mit dem Gewicht
    (2) an der Innenwand des Gehäuses (10) befestigt ist (Fig. 1, 2A-2C, 4).
    4. Klopfsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Gewicht durch das Wandlerelement (1) an der Innenwand des Gehäuses (10) befestigt ist und
    - dass am Wandlerelement (1) ein Gewicht angeordnet ist.
    5. Klopfsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Aussenumfang des ringförmigen dicken Teils
    (17) gegenüber der Innenwand des Gehäuses (10)frei bleibt (Fig. 1-4).
    6. Klopfsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Aussenumfang des ringförmigen dicken Teils (4a) an der Innenwand des Gehäuses (10) befestigt ist (Fig. 5).
    7. Klopfsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Schwingteil (4) aus demselben Metallteil wie das Gewicht (2) als einteilige Konstruktion ausgebildet ist und
    - dass der dünne Teil (16) sowie der dicke Teil (17) annähernd miteinander fluchten (Fig. 1, 2A-2C, 4).
    8. Klopfsensor für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet
    - durch ein zylindrisches Gehäuse (10), das am Körper der
    Brennkraftmaschine befestigt ist und zusammen mit dem Körper schwingt,
    - durch ein piezoelektrisches Element (1), das am Boden auf der Innenseite des Gehäuses (10) angeordnet ist,
    - durch ein am Element (1) angeordnetes Gewicht (2),
    - durch einen Schwingteil (4), der zusammen mit dem Gewicht (2) als einteilige Konstruktion ausgebildet ist und aus demselben Material wie das Gewicht (2) sowie aus einem dünnen Flanschteil (16) besteht, der um den Aussenumfang des Gewichts (2) ausgebildet ist, und aus einem dicken Ringteil (17) besteht, der um den Aussenumfang des dünnen Flanschteils (16) annährend parallel zur Bodenfläche des Gehäuses (10) ausgebildet ist,
    - durch eine Schraube (3), die das Gewicht (2) und das Element (1) an der Bodenfläche auf der Innenseite des Gehäuses (10) mit einer gegebenen Befestigungskraft befestigt, und
    - durch eine Einrichtung (6-9, 14, 15), die den Ausgang des Elements (1) aus dem Gehäuse (10) herausleitet (Fig. 1).
    Klopfsensor für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet
    - durch ein zylindrisches Gehäuse (10), das am Körper der Brennkraftmaschine befestigt ist, zusammen mit dem Körper schwingt und im inneren Umfangsrand des Gehäuses
    (10) einen abgestuften Teil (5) bildet,
    - durch einen Schwingteil (4), der an seinem Aussenumfang am abgestuften Teil (5) befestigt ist und aus einer starren Metallplatte (4d) besteht, die an ihrer Mitte einen dicken Teil (4b) bildet,
    - durch ein am dicken Teil (4b) angeordnetes piezoelektrisches Element (1),
    - durch ein am Element (1) angeordnetes Gewicht (2),
    - durch eine Schraube (3), die das Element (1) und das
    • » * Ii
    Gewicht (2) mit einer gegebenen Befestigungskraft am dicken Teil (4a) befestigt, und durch eine Einrichtung (6-9, 14, 15), die den Ausgang des Elements (1) aus dem Gehäuses (10) herausleitet. (Fig. 5, 6).
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