DE4403660A1

DE4403660A1 - Druckhülse

Info

Publication number: DE4403660A1
Application number: DE4403660A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Brammer; Romuald Dipl Ing Fries; Karl Dums; Holger Dipl Ing Krebs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-04-10
Filing date: 1994-02-05
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2014-02-06
Also published as: DE4403660B4; KR100328804B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Druckhülse, insbesondere für einen Schwingungsaufnehmer nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Derartige Druckhülsen werden bei Klopfsensoren verwendet, die zum Beispiel in der US- PS 4 906 031 oder der DE-OS 40 24 339 beschrieben sind. Diese Druckhülse weist eine ebene und plane Auflagefläche auf, mit der die Druckhülse auf einem Bauteil aufsitzt, dessen Schwingungen bestimmt werden sollen. Durch Form- und Bearbeitungsfehler dieser Auflagefläche können störende Resonanzen entstehen, die Fehlmessungen und Störungen in der angeschlossenen Schaltung hervorrufen können.

In dem DE-Gbm 83 12 524.8 wird eine Haltevorrichtung zur ausrichtbaren Befestigung von Meßmitteln beschrieben. Diese Befestigung weist einen kegelförmig ausgebildeten Fuß auf, der eine umlaufende elastische Dichtlippe bildet. Die Dichtlippen weisen unterschiedliche Steigungswinkel auf, so daß unabhängig von der Neigung an der Befestigungsstelle das in der Haltevorrichtung angeordnete Meßmittel horizontal ausgerichtet ist. Bei dieser Haltevorrichtung wird mit elastischen und somit leicht verformbaren Dichtlippen ein horizontaler Anbau angestrebt, wozu der Steigungswinkel relativ groß sein muß. Eine plane Auflage des Meßmittels auf der Befestigungsstelle ist nicht angestrebt.

Ferner ist aus dem DE-Gbm 83 36 486.6 ein Klopfsensor bekannt, der am äußeren umlaufenden Rand der Auflagefläche einen geringen Bereich mit einem Abstand zur Auflagefläche aufweist. Dieser äußere Rand wird aber zur Durchführung des Spritzgußverfahrens verwendet. Die Druckhülse selbst liegt nahezu mit der gesamten Oberfläche auf dem Befestigungsteil auf, so daß auch hier störende Resonanzen entstehen können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Druckhülse mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, daß die mechanische Ankopplung der Druckhülse und somit des Sensors an das zu überwachende Bauteil verbessert wird. Störende Kippbewegungen der Druckhülse und somit des Sensors durch Formfehler der Auflageflächen werden weitgehend vermieden. Dadurch erhält man eine bessere Linearität des Meßsignals und kleinere Toleranzen der Empfindlichkeit des angeschlossenen Sensors. Ferner baut die Druckhülse auch relativ preisgünstig, da die Auflagefläche nicht mehr so genau bearbeitet werden muß. Durch die hohe Anpreßkraft am äußeren Rand des Flansches der Druckhülse entsteht eine gute Dichtwirkung, die verhindert, daß Feuchtigkeit in den Spalt zwischen der Auflagefläche der Druckhülse und des angeschlossenen Bauteils eindringen und an diesen Flächen Korrosion verursachen kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen je einen Längsschnitt durch einen Klopfsensor.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der in den Figuren dargestellte Klopfsensor weist ein Gehäuse 10 auf, in dem eine Druckhülse 11 angeordnet ist, die nahe ihrem unteren Ende einen flanschartigen Rand 12 aufweist. Am Außenumfang dieser Druckhülse 11, ausgehend vom Rand 12 sind folgende Teile angeordnet: Eine Isolierscheibe 13, eine Kontaktscheibe 14, eine piezokeramische Scheibe 15 und in umgekehrter Reihenfolge jetzt eine zweite Kontaktscheibe 14 und eine zweite Isolierscheibe 13. Darauf ist eine seismische Masse 16 aufgesetzt. Auf diese genannten Teile wirkt eine Tellerfeder 17 ein, deren Vorspannung durch einen Gewindering 18 erzeugt wird, welcher auf ein Außengewinde 19 am oberen Teil der Druckhülse 11 aufgeschraubt ist.

Im integrierten Anschlußstecker 23 des aus Kunststoff bestehenden und insbesondere im Spritzgußverfahren hergestellten Gehäuses 10 sind Flachstecker 24 eingespritzt. Die Flachstecker 24 sind mit den beiden Kontaktscheiben 14 verbunden. Durch die Bohrung 28 der Druckhülse 11 ragt eine nicht dargestellte Befestigungsschraube, mit welcher der Klopfsensor mittel- oder unmittelbar an einer Brenn kraftmaschine befestigt ist.

Erfindungsgemäß weist die Druckhülse 11 an der Auflagefläche 30 des Rands 12 einen umlaufenden Steg 31 auf. Die Höhe h des Stegs ist dabei viel kleiner als der Durchmesser des Rands 12 der Druckhülse 11. Auch sollte der Steg 31 möglichst weit von der Bohrung 28 entfernt ausgebildet sein. Aber es verbleibt normalerweise noch ein geringer äußerer Randbereich, der zur Durchführung des Spritzgußverfahrens für das Gehäuse 10 verwendet wird. Die Höhe h des Stegs und sein radialer Abstand von der Bohrung 28 der Druckhülse 11 sind so aufeinander abgestimmt, daß eine zwischen der Öffnung der Bohrung 28 der Druckhülse 11 und dem inneren Umfang des Stegs gezogene Verbindungslinie einen Winkel im Bereich von 0,5 bis 1,50 zur Auflagefläche bilden würde.

Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 ist die Auflagefläche 30a konisch ausgebildet, wobei die Auflagefläche 30a zur Bohrung 28 hin abfällt und somit wieder im äußeren Bereich des Randes 12 eine Erhebung entsteht. Auch hier kann der äußere Randbereich für die Durchführung des Spritzgußverfahrens vorhanden sein. Eine ähnliche Wirkung wie der Steg 31 würden auch mehrere, zum Beispiel sternförmig angeordnete Erhebungen auf der Auflagefläche erzeugen. Diese Erhebungen sind wieder möglichst weit von der Bohrung 28 entfernt ausgebildet.

Das gesamte von der Befestigungsschraube ausgeübte Drehmoment wird auf die Druckhülse 11 übertragen, d. h. auf die piezokeramische Scheibe 15 wirkt keine Kraft von der Befestigungsschraube her. Durch den Gewindering 18 läßt sich die Vorspannkraft der Tellerfeder 17 so einstellen, daß an der piezokeramischen Scheibe gerade noch ohne bleibende Verschlechterung ihres elektrischen Signals ertragbare Axialkräfte wirksam sind und diese auch von thermischen Dehnungen sowie unvermeidlichen Stauchungen der Druckhülse bei der Montage weitestgehend unabhängig ist. Die von der seismischen Masse 16 proportional zu den Schwingungen der Brennkraftmaschine ausgeübten Impulse werden in der piezokeramischen Scheibe 15 in elektrische Ladungen umgewandelt, die an einem entsprechenden Meßgerät abgelesen werden können. Aufgrund des Stegs 31 bzw. des konischen Verlaufs der Auflagefläche 30a kann nun die Druckhülse 11 voll an die Befestigungsfläche der Brennkraftmaschine angepreßt werden. Dadurch können störende Resonanzen verringert werden und die erzeugten Meßsignale weisen eine hohe Linearität und Empfindlichkeit auf. Der Basiswert des Meßsignals ist nahezu unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere Rauhigkeit der ebenen Oberfläche des Bauteils. Der Basiswert kann innerhalb eines kleinen Toleranzbandes bei relativ großer Streuung der Oberflächenbeschaffenheit liegen.

Zur optimalen Befestigung ist der Winkel α des konischen Bereichs beim Ausführungsbeispiel 2 sehr flach, d. h. der Winkel zwischen dem konischen Bereich und der Auflagefläche ist sehr klein, zum Beispiel 0,5 bis 1,5°. Hierbei wird als Material für die Druckhülse Stahl oder Messing verwendet. Ferner ist bei der Auswahl des Winkels auch darauf zu achten, daß bei Anziehen der nicht dargestellten Befestigungsschraube der konische Bereich vom äußeren Rand her, d. h. daß zuerst der Auflagebereich mit dem größeren Durchmesser, auf dem Bauteil zum Anliegen kommt, und dann bei zunehmendem Anzugsmoment der Befestigungsschraube die übrigen Bereiche des konischen Bereichs zur Anlage auf dem Bauteil kommen. Dadurch kommt nahezu der gesamte konische Bereich zur Anlage. Die Verformung, auf die der Winkel o′ abzustimmen ist, soll ganz oder vorwiegend im elastischen Bereich des verwendeten Materials liegen, so daß aufgrund der sog. Restelastizität beim Lösen der Befestigungsschraube sich die konische Form wieder nahezu zurückbildet.

Bei der Befestigung mit Hilfe der Befestigungsschraube wird beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 zuerst die Umgebung der Öffnung der Bohrung mit der Auflagefläche des Bauteils zur Auflage gebracht. Nach und nach legt sich bis auf einen Restbereich um den Steg herum die dem Bauteil zugewandte Oberfläche der Druckhülse auf der Befestigungsfläche an. Im übrigen gelten die selben Überlegungen wie beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2.

Diese so ausgebildete Druckhülse kann auch bei anderen Sensoren wie zum Beispiel Beschleunigungsaufnehmer oder Schwingungsaufnehmer verwendet werden.

Claims

1. Druckhülse (11), insbesondere für einen Schwingungsaufnehmer, mit einer Auflagefläche (30, 30a) zur mittel- oder unmittelbaren Befestigung mit Hilfe eines in einer Bohrung (28) der Druckhülse (11) geführten Befestigungsmittels an einem Bauteil, insbesondere einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Auflagefläche (30, 30a) der Druckhülse (11) radial vom Mittelpunkt entfernt mindestens eine umlaufende Erhebung (31) so ausgebildet ist, daß der sich zwischen der Öffnung für das Befestigungsmittel und dem inneren Umfang der Erhebung (31) bildende Winkel im Bereich von 0,5 bis 1,5° liegt.

2. Druckhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung ein Steg (31) ist.

3. Druckhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung konisch ausgebildet ist und zur Bohrung (28) der Druckhülse (11) hin abfällt.

4. Druckhülse (11), insbesondere für einen Schwingungsaufnehmer, mit einer Auflagefläche (30a) zur mittel- oder unmittelbaren Befestigung mit Hilfe eines in einer Bohrung (28) der Druckhülse (11) geführten Befestigungsmittels an einem Bauteil, insbesondere einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (30a) der Druckhülse (11) konisch ausgebildet ist und zur Bohrung (28) der Druckhülse (11) hin so abfällt, daß bei Befestigung eine Verformung der Auflagefläche (30a) entsteht, die vom äußeren Durchmesser beginnend bis zu einem nahezu vollständigen Anliegen der Auflagefläche (30a) auf dem Bauteil führt.

5. Druckhülse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel α des konischen Bereichs zwischen 0,5° und 1,5° liegt.

6. Druckhülse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel des konischen Bereichs 10 ± 0,20 beträgt.

7. Druckhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (30, 30a) die Unterseite eines Flansches (12) ist.