-
Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen,
in Resonanz schwingenden Klopfsensor, der starr mit dem Zylinder
oder einer anderen Komponente einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist,
um ein Klopfen zu ermitteln, das im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine
auftritt.
-
Ein bekannter in Resonanz schwingender Klopfsensor
ist in 1 dargestellt.
Der dargestellte Sensor besitzt in üblicher Weise einen Vibrationsfühler a,
verwirklicht durch festes Verbinden eines ringförmigen piezoelektrischen Elementes
b auf der Oberfläche
einer dünnen
Metallplatte c als festen Bestandteil und befestigt durch einer
Tragbolzen d, der durch die Mitte einer dünnen Metallplatte eines Gehäuses e durchgesteckt
und auf der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist. Die Resonanzfrequenz des
Vibrationsfühlers
muß mit
der Vibrationsfrequenz der ermittelten Schläge übereinstimmen. Das japanische
Patent Kokai Nr. 58-218621 beschreibt eine geeignete Methode, um
zwei Frequenzen aneinander anzupassen, wenn sie sich gegenseitig
unterscheiden, indem ein paar Scheiben f und g koaxial auf den gegenüberliegenden
Oberflächen
der dünnen
Metallplatte c angeordnet sind und der Tragbolzen d durchgasteckt
ist. Mit einer solchen Anordnung, wenn die dünne Metallplatte c in der Mitte
durch die Scheiben f und g, die den gleichen Durchmesser aufweisen, festgeklemmt
ist, wobei die obere Scheibe f in der Durchgangsbohrung dem ringförmigen piezoelektrischen
Elementes b angeordnet ist, ist der Außendurchmesser der Scheiben
f und g unvermeidlich kleiner als der Innendurchmesser des ringförmigen piezoelektrischen
Elementes c.
-
Die
DE 3036676 C2 beschreibt einen Klopfsensor,
der ein Vibratorgrundelement umfasst, welches integraler Bestandteil
des Gehäuses
ist, und an dem eine Metallplatte mit einem daran anliegenden Vibrationsfühler in
Form eines piezoelektrischen Elements unmittelbar anliegt. Hierbei
entspricht der Innendurchmesser des Vibrationsfühlers dem Innendurchmesser
des Vibratorgrundelements, so dass aufgrund des Fehlens einer positiven
Differenz zwischen dem Außendurchmesser
des Metallplättchens und
dem Innendurchmesser des Vibrationsfühlers keine Wellenknoten für eine Vibration
der dünnen Metallplatte
auftreten können.
-
Aus der
DE 40 16 872 A1 ist ein
Druckaufnehmer mit einem als metallische Membran ausgebildeten Messelement
bekannt, der zur dynamischen Absolutdruckmessung eingesetzt wird.
Die Schrift gibt keinen Hinweis darauf, den Druckaufnehmer als Klopfsensor
in einer Brennkraftmaschine einzusetzen.
-
Ein piezoelektrisch in Resonanz schwingender
Klopfsensor, der durch Definition gedacht ist um Vibrationen einer
Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln, verhält sich beim Ansteigen von
Schlägen, bzw.
Klopfvibrationen wie nachfolgend beschrieben. Klopfvibrationen der
Maschine können
durch eine Kontrolle des Zündzeitpunktes
des Kraftstoffes der Maschine entsprechend der von dem Schlagsensor erhaltenen
Informationen verhindert oder verringert werden. Während ein
hochempfindlicher Sensor Ausgangssignale auf hohem Spannungsniveau übertragen
kann und ausgehend von einem vorteilhaften Signal des Lärmverhältnisses
(S/N-Verhältnis),
so wird ein solcher Sensor wirksam in seiner Tätigkeit benutzt, um eine Klopfvibration
zu verhindern und das Funktionieren eines eingebauten Klopfvibrationen-Unterdrückungsmechanismus
zu verbessern. Mit anderen Worten braucht der bestehende Klopfsensor
Verbesserungen hinsichtlich seiner Empfindlichkeit, wenn eine höhere Wirksamkeit
zum Verhindern der Klopfvibration einer Verbrennungskraftmaschine
erzielt werden soll. Andererseits muß ein verbesserter Klopfsensor
mit einfachen Mitteln eingebaut werden und eine einfache Funktion
seiner elektrischen Verbindungen erlauben.
-
Es ist daher ein Gegenstand der Erfindung, einen
piezoelektrischen Resonanzklopfsensor für eine Verbrennungskraftmaschine
vorzusehen, der die vorstehenden Erfordernisse berücksichtigt.
-
Die Lösung erfolgt durch einen piezoelektrischen
Klopfsensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Es wird ein
piezoelektrischer Resonanzklopfsensor vorgesehen, der einen Vibrationsfühler besitzt,
der durch festes Verbinden eines ringförmigen piezoelektrischen Elementes
gebildet wird, das versehen ist mit Elektroden auf seiner gegenüberliegen
Oberfläche
zu einer Oberfläche
aus einer dünnen
Metallplatte als ein fester Bestandteil davon und gestützt wird
von einem Tragbolzen, der durch die Mitte dieser dünnen Metallplatte
durchgesteckt ist, wobei dieser Vibrationsfühler innerhalb eines Gehäuses angebracht
ist, das in eine Verbrennungskraftmaschine eingepaßt werden
kann und das eine Resonanzfrequenz besitzt, die im wesentlichen
diesselbe ist wie die Klopfvibratiorsfrequenz des Motors, worin
ein erhabener runder Sitzabschnitt an der Unterseite der dünnen Metallplatte
vorgesehen ist koaxial mit dem Tragbolzen und einen Außendurchmesser hat,
der größer ist
als der Innendurchmesser des ringförmigen piezoelektrischen Elementes,
ein stabförmiger
Ausgangsanschluß ist
vorgesehen, der sich durch das Gehäuse erstreckt, ein elastisches
Verbindungsteil ist zwischen einem Ende des stabförmigen Ausgangsanschlusses
und dem Vibrationsfühler
angebracht, dieses eine Ende des elastischen Verbindungsgliedes
ist federnd in Kontakt mit einer der Elektroden des ringförmigen piezoelektrischen
Elementes gehalten in einer innerhalb der äußeren Peripherie des erhabenen
runden Sitzabschnittes gelegenen Position und der stabförmige Ausgangsanschluß ist elektrisch
mit dieser Elektrode des ringförmigen
piezoelektrischen Elementes mit Hilfe des elastischen Verbindungsgliedes
verbunden.
-
Der erhabene runde Sitzabschnitt
kann in Form einer Scheibe verwirklicht sein, die direkt auf der
unteren Oberfläche
der dünnen
Metallplatte angebracht ist oder alternativ durch Bildung eines
erhabenen Abschnittes auf dem Tragbolzen, so daß der Vibrationsfühler durch
den erhabenen Abschnitt gestützt
werden kann.
-
Das elastische Verbindungsglied,
das zwischen dem einen Ende des stabförmigen Ausgangsanschlusses
und dem Vibra tionsfühler
angebracht ist, kann in Form einer federnder Verbindungsschleife
verwirklicht werden, oder alternativ dazu in Form einer leitenden
Spiralfeder. In beiden Fällen.
wird das eine Ende des elastischen Verbindungsgliedes federnd auf
der oberen Elektrode des ringförmigen
piezoelektrischen Elementes in einer Position innerhalb der äußeren Peripherie
des erhabenen runden Sitzabschnittes gehalten.
-
Die Empfindlichkeit r eines Resonanzklopfsensors
wird durch die unten stehende Formel ausgedrückt. τ = K (CF
+ A)/(BW + B) wobei K eine Proportionalitätskonstante ist,
A und
B sind Konstanten,
CF ist die Resonanzfrequenz und
BW
ist die Bandweite.
-
Wie die vorstehende Gleichung zeigt,
wird die Empfindlichkeit τ eines
Resonanzklopfsensors klein, um die Empfindlichkeit des Sensors zu
verbessern, wenn die Bandweite BW ansteigt. Diese Beziehung wird
mit Bezug auf 2a bis 3c verständlich. Wenn eine Klopfvibration
wie in 3c dargestellt,
auftritt und die Bandbreite BW schmal ist, wie in 2a dargestellt, dann ist die Ausgangsspannung
Vp des Sensors klein wie in 3a dargestellt, wenn
die Zeit Tp verstrichen ist. Andererseits, wenn die Bandbreite BW
groß ist,
wie in. 2b gezeigt, dann
ist die Ausgangsspannung Vp des Sensors groß, wie in 3b gezeigt, nachdem die Zeit Tp verstrichen
ist. Die Beziehung zwischen der Zeit Tp und der Ausgangsspannung
Vp für
die Bandbreiten der 2a und 2b ist in 4 dargestellt, um zu beweisen, daß die Empfindlichkeit
des Klopfsensors von dieser Ausführung
und dieser Betrachtungsweise verbessert wird, wenn die Bandbreite
BW ansteigt.
-
Mit einem Resonanzklopfsensor nach
der Erfindung sieht die äußere Peripherie
des erhabenen runden Sitzabschnittes eine Wellenform für die Resonanz-Klopfvibration
vor und, beim Betrachten der Vibrationswellenform wird es bestätigt, daß der Sensor eine
verbreiterte Bandbreite BW aufweist und ausgehend davon eine verbesserte
Empfindlichkeit.
-
Da der piezoelektrische Resonanzklopsensor
entsprechend der Erfindung ein elastisches Verbindungsteil zwischen
dem stabförmigen
Leistungsanschluß und
dem ringförmigen
piezoelektrischen Element zur elektrischen Verbindung ohne Verwendung
eines Verbindungsdrahtes aufweist, ist der Zusammenbau des Sensors
erheblich vereinfacht.
-
Die Erfindung wird in der nachfolgenden
Beschreibung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert.
-
Es zeigen,
-
1 einen
Längsschnitt
durch eine bekannte Ausführungsform
eines Vibrationsfühlers,
-
2a u. 2b schematische Wellenformen unterschiedlicher
Bandbreite,
-
3a – 3c schematische Wellenformen,
die unterschiedliche Beziehungen zwischen der Klopfvibration und
der resultierenden Wellenform zeigen,
-
4 die
graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Ausgangsspannung
und der Zeit für
verschiedene Resonanzsensoren,
-
5 einen
Längsschnitt
durch einen piezoelektrischen Resonanzklopfsensor nach der Erfindung,
-
6 eine
vergrößerte Schnittdarstellung
eines wesentlichen Abschnittes des Sensors nach 5,
-
7 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Differenz
D des Innendurchmessers des ringförmigen piezoelektrischen Elementes
und des Außendurchmessers
der eingesetzten Scheibe und der Empfindlichkeit des Sensors zeigt,
-
8 einen
Längsschnitt
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
des wesentlichen Abschnittes des Sensors gemäß 1,
-
9 ein
vergrößerter Längsschnitt
eines Teiles des Resonanzklopfsensors nach der Erfindung, verwirklicht
gemäß einer
Abwandlung für
die elektrische Verbindung zwischen dem stabförmigen Ausgangsanschluß und dem
ringförmigen
piezoelektrischen Element und
-
10 eine
vergrößerte Ansicht
eines wesentlichen Abschnittes eines Teiles von 9.
-
Bezugnehmend auf die 5 und 6 ist
ein bevorzugtes Ausführungsbeipiel
eines piezoelektrischen Resonanzklopfsensors entsprechend der Erfindung
dargestellt, der ein Gehäuse 1 aufweist,
das an der Wandung eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine
angebracht ist, wobei das Gehäuse
einen U-förmigen
Querschnitt und einen Anschlußbolzen 1a aufweist,
der sich von der Mitte der Bodenwandung erstreckt und das eine Trägerplatte 2 an
der inneren Bodenwand des Gehäuses 1 aufweist.
Ein umgedrehter Iso1ator-Stopfen 3, dessen Außendurchmesser
mit dem Innendurchmesser des Gehäuses 1 übereinstimmt,
ist dicht in das Gehäuse durch
die Öffnung
in dem Gehäuse 1 eingesetzt,
wobei sein Bodenrand gegen den Rand der Trägerplatte 2 gedrückt ist.
Das Gehäuse 1,
die Trägerplatte 2 und der
Isolator-Stopfen 3 werden durch einen Fortsatz 1b in
der Seitenwandung des Gehäuses 1 gehalten, der
sich am oberen Rand des Gehäuses 1 nach
innen gebogen erstreckt, wie in. 5 dargestellt.
-
Ein Vibrationsfühler 4 ist in der
Mitte der Trägerplatte 2 angeordnet
und darauf gehalten. Der Vibrationsfühler 4 besteht aus
einem koaxial angeordneten ringförmigen
piezoelektrischen Element 5 auf einer dünnen Metallplatte 6 mit
einer zentrischen Bohrung, wobei die beiden Teile miteinander verbunden sind.
Eine Scheibe 7 ist koaxial angeordnet und an der Unterseite
der dünnen
Metallplatte 6 hart gelötet, um
einen erhabenen runden Sitzabschnitt entsprechend dem Erfindungszweck
zu erzeugen.
-
Eine Elektrodenplatte 8 ist
in der Mitte des Vibrationsfühlers 4 angeordnet
und ein Tragbolzen 9 ist durch die Bohrungen der, dünnen Metallplatte 6 und
der Scheibe 7 hindurchgesteckt. Nachdem eine Distanzmutter 10 auf
dem Tragbolzen 9 befestigt wird, wird dieser in den Boden
des Gehäuses 1 eingeschraubt,
um sicher und fest den Vibrationsfühler 4 an dem Gehäuse 1 zu
befestigen.
-
Der Isolator-Stopfen 3 ist
mit einem stabförmigen
Ausgangsanschluß 11 und
einem stabförmigen
Erdanschluß 12 versehen,
die durch dieses Bauteil hindurchgesteckt sind, wobei der Erdanschluß 12 mit
einem nach oben gebogenen Verbindungsabschnitt 8a der Elektrodenplatte 8 mit
einem Draht elektrisch verbunden sind. Die Elektrodenplatte 8 ist elektrisch
verbunden mit der unteren Elektrode 5a des ringförmigen piezoelektrischen
Elementes 5a.
-
Der stabförmige Ausgangsanschluß 11 hat an
seinem unteren Ende eine Verbindungsschleife 11a in Form
einer Blattfeder als Bestandteil des Bauteils, wobei das freie Ende
dieser Verbindungsschleife 11a elastisch mit der oberen
Elektrode 5b des ringförmigen
piezoelektrischen Elementes 5 in einer Lage innerhalb des
Außenrandes
der Scheibe 7 (erhabener runder Sitzabschnitt) in Kontakt
gehalten ist. Durch eine solche Anordnung ist der stabförmige Ausgangsanschluß 11 elektrisch
mit der oberen Elektrode 5b des ringförmigen piezoelektrischen Elementes 5 ohne
Verbindungsdraht verbunden.
-
Nachdem der Klopfsensor entsprechend
der vorbeschriebenen Ausführungsform
einer Klopfvibration unterworfen ist, bewegt sich der äußere randförmige Abschnitt
der dünnen
Metallplatte 6 und das ringförmige piezoelektrische Element 5 nach
oben und unten und erzeugt so eine Potentialdifferenz innerhalb
des ringförmigen
piezoelektrischen Elementes 5 und damit ein elektrisches
Signal, das auf den stabförmigen
Ausgangsanschluß 11 übertragen
wird. Wenn die Ressonanzfrequenz des Vibrationsfühlers 4 und die Klopffrequenz
unter dieser Bedingung miteinander übereinstim men, dann erzeugt
das ringförmige
piezoelektrische Element 5 ein Ausgangssignal auf einer
maximalen Stufe.
-
Es sei festgehalten, daß der Außendurchmesser
der Scheibe 7 (erhabener runder Abschnitt) größer ist
als der Innendurchmesser des ringförmigen piezoelektrischen Elementes 5,
wobei der Außenrand
der Scheibe 7 einen Wellenknoten für die Vibration der dünnen Metallplatte 6 erzeugt.
-
Als Ergebnis einer Reihe von von
dem Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen wurde herausgefunden,
daß die
Differenz D zwischen dem Außendurchmesser
der Scheibe 7 und dem Innendurchmesser des ringförmigen piezoelektrischen
Elementes 5 und der Ansprech-Empfindlichkeit des Vibrationsfühlers 4,
der durch den Quotienten CF/BW definiert ist, wo CF die Resonanzfrequenz
des Vibrationsfühlers 4 und
BW die Bandbreite ist, eine Beziehung aufweist, wie sie durch das Diagramm
in 7 dargestellt ist.
Wie aus der 7 ersichtlich,
d.h. wenn der Außendurchmesser
der Scheibe 7 kleiner ist als der Innendurchmesser des ringförmigen piezoelektrischen
Elementes 5 (die Differenz D hat einen negativen Wert),
zeigen CF/BW einen großen
Wert, der umgekehrt proportional zur Differenz D ist, bis die Differenz
D nahezu gegen Null geht (D = 0). Andererseits, wenn die Differenz
D einen positiven Wert aufweist, ergibt sich eine sich wenig ändernde
Beziehung, indem sie sich asymptotisch sehr nahe einer waagerechten
Linie annähert mit
einem kleinen Wert CF/BW wenn D = 0. Unterschiedlich dargestellt,
zeigt der Sensor eine ausgezeichnete Ansprechempfindlichkeit, wenn
die Differenz D einen positiven Wert hat.
-
Ein weiterer Vorteil des Sensors
entsprechend der vorbeschriebenen Ausführungsform ergibt sich, wenn
die Scheibe
7 an der Unterseite der dünnen Metallplatte 6 angeordnet
ist, wobei ihr Rand nur mit Bedingungen der Beziehung mit dem Innendurchmesser
des ringförmigen
piezoelektrischen Elementes 5 definiert werden kann, ohne
einer äußeren Begrenzung
unterworfen zu werden. Das bedeutet, daß die Resonanzfrequenz eines
solchen Vibrationsfühlers
sehr einfach kontrolliert werden kann.
-
Der erhabene runde Sitzabschnitt
der vorbeschriebenen Ausführungsform
ist durch die Scheibe 7 unterhalb der dünnen Metallplatte 6 verwirklicht.
Er kann auch durch das Anformen eines koaxialen erhabenen Abschnittes 6a an
der Unterseite der dünnen Metallplatte 6 unmittelbar
erzeugt. werden, wie in 8 dargestellt.
Ein Vibrationselement mit einem solchen erhabenen runden Sitzabschnitt
zeigt ebenfalls eine verbesserte Ansprechempfindlichkeit, wenn.
der Außendurchmesser
des erhabenen Abschnittes größer ist
als der Innendurchmesser des ringförmigen piezoelektrischen Elementes 5.
-
Der Teil des ringförmigen piezoelektrischen Elementes 5,
der sich innerhalb des Außenrandes des
erhabenen runden Sitzabschnittes (Scheibe 7, erhabener
Abschnitt 6a) befindet oder der zur Differenz D gehörende Teil,
ist weniger für
die Vibrationen geeignet, da er durch den erhabenen runden Sitzabschnitt
festgehalten ist. Daher kann der Vibrationsfühler 4 frei schwingen,
wenn der stabförmige
Ausgangsanschluß 11 direkt
damit verbunden ist. Genauer gesagt kann das piezoelektrische Element 5 mit
einem äußeren Gegenstand
elektrisch verbunden werden, ohne die Ansprechempfindlichkeit des
Vibrationsfühlers 4 zu
zerstören,
wenn der stabförmige Ausgangsanschluß 11 an
seinem unteren Ende mit einer elastischen Verbindungsschleife 11a verbunden
ist, die in elastischer Weise mit der oberen Elektrode 5b das
ringförmigen
piezoelektrischen Elementes 5 in Kontakt ist. Eine solche
Ausführungsform
einer elastischen Verbindungsschleife 11a vermeidet die
Verwendung eines Verbindungsdrahtes als elektrische Verbindung des
stabförmigen
Ausgangsanschlusses 11 mit dem ringförmigen piezoelektrischen Element 5 und
wird hierbei nicht ungünstig
durch. einen lösbar
angebrachten Stopfen 3 und/oder äußeren Anschlag beeinflußt.
-
Wenn der Faktor einen positiven Wert
aufweist, dann ist der Zusammenbau und das elektrische Verbinden
der Einzelteile des piezoelektrischen Resonanzklopfsensors erheblich
vereinfacht.
-
Die 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform
für die
elektrische Verbindung der Einzelteile des piezoelektrischen Resonanzklopfsensors nach
der Erfindung mit einem stabförmigen
Ausgangsanschluß und
einem ringförmigen
piezoelektrischen Element 5. Die Teile, die mit den entsprechenden
Teilen der 5 und 6 übereinstimmen oder äquivalent
sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf ihre
Beschreibung wird verzichtet.
-
Bei dieser Ausführungsform ist der Vibrationsfühler 4 durch
unterschiedliche Maßnahmen
gegenüber
denen von 5, fest angebracht.
In den Boden des Gehäuses 1,
das an einer Verbrennungskraftmaschine befestigt ist, ist eine Gewindebohrung 20 eingeschnitten
und zwar von dem inneren Boden, wobei ein Tragbolzen 21 in
die Gewindebohrung 2C eingeschraubt ist. Auf dem Tragbolzen 21 ist
eine Klemmbacke 22 angeformt, um die Distanzmutter 10 gemäß 5 zu ersetzen. Als obere
Erstreckung zu dem Tragbolzen 21 ist ein Bolzengewindeabschnitt 23 angeformt,
der mit sei nem verringerten Durchmesser durch den Vibrationsfühler 4 gesteckt
ist und der an seinem unteren Abschnitt die Scheibe 7 trägt und dann
unter Zwischenfügung
einer Scheibe 24a eine Haltemutter 24 trägt, so daß der Bolzengewindeabschnitt 23 und
die Haltemutter 24 miteinander verbunden sind und somit
der Vibrationsfühler 4 sicher an
dem oberen Boden des Gehäuses
durch die Klemmbacke 22 gehalten wird. Bei einer solchen
Anordnung ist die untere Elektrode 5a des ringförmigen piezoelektrischen
Elementes 5 elektrisch am an der Verbrennungskraftmaschine
angebrachten Gehäuse über die
Scheibe 7 und den Tragbolzen 21 geerdet.
-
Andererseits ist eine Durchgangsbohrung 3a in
der Mitte eines umgekehrten becherförmigen Isolatorstopfens 3 angeordnet
und ein stabförmigen Ausgangsanschluß 25 ist
in der Durchgangsbohrung 3a angebracht. Am unteren Ende
des stabförmigen Ausgangsanschlusses 25 befindet
sich eine ringförmige
Nut. 26. In der Durchgangsbohrung 3a des Stopfens 3 befindet
sich eine leitende Spiralfeder 27 zwischen dem Vibrationsfühler 4 und
dem stabförmigen
Ausgangsanschluß 25,
wobei das obere Ende in die ringförmige Nut 26 eingreift
und das untere Ende sich elastisch in Kontakt befindet mit der oberen
Elektrode 5b des ringförmigen
piezoelektrischen Elementes 5 und zwar in einer Lage, die
sich innerhalb des Außenrandes
des erhabenen runden Sitzabschnittes befindet (Scheibe 7).
-
Eine Isolatorkappe 28 ist
auf der Haltemutter 24 angebracht, um eine elektrische
Verbindung zwischen der Haltemutter 24 und der Spiralfeder 27 zu vermeiden.
-
Durch diese elektrische Verbindung
befindet sich die leitende Spiralfeder 27 in Kontakt mit
dem ringförmigen
piezoelektrischen Element 5 in einer Position, die sich
in nerhalb des Außenrandes
des erhabenen runden Sitzabschnittes (Scheibe 7) befindet,
beziehungsweise einem Teil entsprechend D, so daß der Vibrationsfühler 4 frei
schwingen kann, wenn der stabförmige
Ausgangsanschluß 25 direkt
damit verbunden wird. Auch damit wird die Ansprechempfindlichkeit
des Vibrationsfühlers 4 durch
das Vorsehen eines erhabenen runden Sitzabschnittes verbessert,
dessen Außendurchmesser
größer ist
als der Innendurchmesser des ringförmigen piezoelektrischen Elementes 5.
Ein Verbindungsdraht ist nicht vorhanden. Der piezoelektrische Resonanzklopfsensor nach
der Erfindung und mit einem solchen Aufbau ausgestattet, ist mit
seiner Konstruktion ebenfalls einfach und einfach zusammenzubauen.
Die Spiralfeder 27 verbindet ringförmig den inneren Rand des ringförmigen piezoelektrischen
Elementes 5, wobei damit rundum der Vibrationsfühler 4 auf
der Scheibe ? stabil gehalten wird. Nachdem die elastische Kraft der
Spiralfeder 7 auf die Mitte des Stopfens 3 durch den
stabförmigen
Ausgangsanschluß 25 wirkt,
ist der Stopfen 3 gegen Lockerwerden geschützt und
die inneren elektrischen Verbindungen des Klopfsensors sind gegen äußere Einflüsse und
Stöße geschützt.
-
Auf die Distanzmutter 10 gemäß 5 oder die Klemmbacke 22 gemäß 9 kann verzichtet werden,
wenn die Scheibe 7 ausreichend dick ist, um einen ausreichenden
Abstand zwischen dem Gehäuse
und dem Vibrationsfühler 4 zu
erzeugen.
-
Alternativ kann der Vibrationsfühler 4 nur durch
die Klemmbacke 22 abgestützt sein, ohne Verwendung einer
Scheibe 7. Wenn dies der Fall ist, ist die Klemmbacke 22 mit
einem erhabenen runden Sitzabschnitt versehen.
-
Wie im einzelnen vorstehend beschrieben wurde,
besitzt der piezoelektrische Resonanzklopfsensor nach der Erfindung
einen erhabenen runden Sitzabschnitt, der unter der unteren Oberfläche der dünnen Metallplatte 6 angeordnet
ist und sich koaxial zu einem Tragbolzen 9 derart befindet,
daß der
Außendurchmesser
des erhabenen runden Sitzabschnittes den Innendurchmesser des ringförmigen piezoelektrischen
Elementes 5 überschreitet.
Ein piezoelektrischer Resonanzklopfsensor mit dieser Ausgestaltung
weist eine verbreiterte Bandbreite BW auf und eine beachtlich verbesserte
Ansprechempfindlichkeit, wobei die Resonanzfrequenz des Vibrationsfühlers einfach
geregelt werden kann, um einen hochempfindlichen und wirksamen Klopfsensor
zu erzeugen. Wenn andererseits das untere Ende des elastischen Verbindungsteiles 11a, 27 zwischen
dem stabförmigen
Ausgangsanschluß 11, 25 und
dem Vibrationsfühler
sich im elastischen Kontakt mit der oberen Elektrode 5b des
ringförmigen
piezoelektrischen Elementes 5 in einer Lage innerhalb des
Außenrandes
des erhabenen runden Sitzabschnittes für die elektrische Verbindung
des stabförmigen
Ausgangsanschlusses 11, 25 und der oberen Elektrode 5b des
ringförmigen
piezoelektrischen Elementes 5 ohne Verwendung eines Verbindungsdrahtes
befindet, kann die Anzahl der Verbindungleitungen für die elektrische
Verbindung derart verringert werden, um ein freies Schwingen des
Vibrationsfühlers 4 zu
gestatten. Damit ergibt sich ein piezoelektrischer Resonanzklopfsensor
von einfachem Aufbau und einfachem Zusammenbau, der zahlreiche Vorteile
besitzt einschließlich
des sicher gehaltenen abdichtenden Stopfens 3 in Verbindung
mit der elastisch wirkenden Kraft der elastischen Verbindungsschleife 11a, 27.