JP2003517593A - 圧力スリーブを備えた振動ピックアップ - Google Patents

圧力スリーブを備えた振動ピックアップ

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Abstract

(57)【要約】 本発明では、圧力スリーブが設けられていて、圧力スリーブ（２）が、振動を生ぜしめる構成部材に圧力下で取付け可能である振動ピックアップが提案されている。圧電セラミックプレート（７）の形のセンサ装置が、圧力スリーブ（２）の外側で、載置面（２１）において軸方向における予負荷をかけられて、コンタクトプレート（６）の間に保持されている。振動の加わる質量体（８）と圧電セラミックプレート（７）と、該圧電セラミックプレート（７）の、軸方向両側に接触しているコンタクトプレート（６.１，６.２）と、場合によっては絶縁プレート又は絶縁層（２０，２６，２２，２３）とが、軸方向における制限面において互いに接着又はろう接されており、これによって１つのコンパクトなセンサユニットを形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、圧力スリーブを備えた
振動ピックアップに関する。
【０００２】 ドイツ連邦共和国特許公開第４４０３６６０号明細書に開示された、圧力スリ
ーブを備えた振動ピックアップは、自動車における内燃機関の機能を監視するた
めのノックセンサとして使用される。この圧力スリーブは載置領域を介して、振
動を生ぜしめる構成部材、ここでは内燃機関の機関ブロックに堅固に接合される
。
【０００３】 検出される振動は公知の装置では、運転時における内燃機関のノッキング音で
あり、このノッキング音は圧力スリーブを介して、本来のセンサエレメントであ
る圧電セラミックプレートに導かれ、ひいては評価可能な電気的な出力信号を生
ぜしめる。また、圧電セラミックプレートは、この圧電セラミックプレートに接
触していて信号の読み取りを可能にするコンタクトプレート及び絶縁プレートを
備えている。
【０００４】 圧力スリーブにおけるこのようなセンサ装置の取付け形式もしくは緊締形式及
び、振動する構成部材における振動ピックアップの固定は、運転中に場合によっ
ては生じるエラー測定及び障害並びに製造形式に対して大きな影響を有している
。例えばばねや振動の加わる質量体のような多数の個別部材と一緒にセンサエレ
メントの緊締は、この公知の振動ピックアップでは例えばねじ山付リングを用い
て行われ、このねじ山付リングは、圧力スリーブに設けられた対応するねじ山に
螺合可能である。
【０００５】 ドイツ連邦共和国特許公開第１９５２４１４９号明細書に開示された公知の構
成では、ばねのための軸方向ストッパがねじ結合もしくは螺合なしに、位置固定
にクランプ可能な固定部材によって生ぜしめられるように、センサエレメントの
緊締が行われる。
【０００６】 発明の利点 冒頭に述べた形式の振動ピックアップ、すなわち圧力スリーブを備えた振動ピ
ックアップであって、圧力スリーブが、振動を生ぜしめる構成部材に圧力下で取
付け可能であり、センサ装置が載置面において軸方向における予負荷をかけられ
て、コンタクトプレートとその上方に配置された絶縁層との間に保持されている
形式のものにおいて、本発明の有利な構成では、センサユニット全体が接着又は
ろう接されるようになっている。
【０００７】 本発明の第１の構成では、振動の加わる質量体とセンサエレメントと、該セン
サエレメントの、軸方向両側に接触しているコンタクトプレートと、絶縁層とが
、軸方向における制限面において互いに（かつ載置面に）接着されており、しか
もコンタクトプレートの、センサエレメントに向けられた側にそれぞれ、導電性
の接着剤が配置されていて、それぞれの絶縁層が非導電性の接着層によって形成
されている。
【０００８】 公知の配置形式とは異なり、センサユニットの前記取付け形式には、例えばば
ね受、ねじ山付リング及び絶縁プレートを省くことができる、という利点がある
。これによって振動ピックアップの小さな構造高さ及び僅かな重量が可能になる
。またセンサユニットのコンパクトな固定形式によって、センサユニットと、検
出すべき構成部材におけるピックアップの固定ねじとから成る系においては、比
較的小さな共振周波数しか生ぜしめられない。圧力スリーブの、円筒形の中央部
分の曲げ振動もまた、センサエレメントの圧電セラミックには伝達されず、その
結果検出された信号のより良好な周波数レスポンス（Frequenzgang）が得られる
。
【０００９】 さらに本発明による配置形式によって、圧電セラミックへの機械的な応力の問
題のないもしくは計算可能な導入も可能になり、ひいては、検出すべき構成部材
の側における、圧力スリーブの固定面における不均一な表面又は粗さに基づく問
題は生じない。公知の配置形式においてしばしば圧力スリーブに設けることが必
要であったねじ山を省くことによって、さらにセンサユニットの螺合時における
チップ形成のおそれも生じなくなる。
【００１０】 本発明の第２の有利な構成では、振動の加わる質量体とセンサエレメントと、
該センサエレメントの、軸方向両側に接触しているコンタクトプレートとが、軸
方向における制限面において互いにもしくは載設面にも接着又はろう接されてお
り、コンタクトプレートがセンサエレメントとろう接されていて、他のエレメン
トと接着されている。この場合振動の加わる質量体は、該質量体に向けられたコ
ンタクトプレートと、絶縁プレートを省いて、直接ろう接されることもできる。
同じことは、コンタクトプレートと圧力スリーブにおける載置面との間の結合部
に対しても言える。
【００１１】 本発明によって、電極のない圧電セラミックの使用も可能である。公知の配置
形式ではセンサ装置の圧電セラミックは通常、常に電極もしくは相応な金属被覆
された層を備えている。それというのは公知のセンサ装置の圧電セラミックはそ
れぞれのメーカによって既に極性を与えられているからである。電極のない圧電
セラミックの使用によって、コンタクトプレートを例えばろう接又は導電接着に
よって取り付けた後で初めて、極性を与えることができるので、有利である。
【００１２】 本発明の第３の有利な構成では、振動の加わる質量体とセンサエレメントと、
該センサエレメントの、軸方向両側に接触しているコンタクトプレートとが、軸
方向における制限面において互いにもしくは載設面にもろう接されており、セン
サエレメントの軸方向における制限面にそれぞれ、セラミックシート又はセラミ
ックプレートが、コンタクト兼絶縁層として配置されていて、該コンタクト兼絶
縁層が両側においてろう接可能である。このような配置形式によって、センサユ
ニットを組立て中に簡単な型式で完全にろう接することができる。
【００１３】 本発明の別の有利な構成は、その他の従属請求項に記載されている。
【００１４】 図面 次に図面を参照しながら、本発明による圧力スリーブを備えた振動ピックアッ
プの実施例を説明する。
【００１５】 図１は、従来技術による、圧力スリーブを備えた振動ピックアップとしてのノ
ックセンサケーシングを示す断面図である。
【００１６】 図２は、コンタクトプレートとセンサエレメントとしての圧電セラミックプレ
ートと振動の加わる質量体とから形成された、ろう接もしくは接着されたセンサ
ユニットの一部を示す断面図である。
【００１７】 実施例の記載 図１には、公知の振動ピックアップとして、外側のプラスチックケーシング１
を備えた内燃機関用のノックセンサ（Klopfsensor）が示されており、このノッ
クセンサ１内には圧力スリーブ２が配置されている。圧力スリーブ２はその下端
部の領域にフランジ状の縁部３を有しており、この縁部３を介して圧力スリーブ
２はそのベース面２０で、振動を検出したい機関ブロック（図示せず）に載置さ
れている。
【００１８】 圧力スリーブ２の外周部４には、フランジ状の縁部３における下側の載置面２
１を起点として、下記の部材すなわち、絶縁プレート５、第１のコンタクトプレ
ート６、本来のセンサエレメントとしての圧電セラミックプレート７及び第２の
コンタクトプレート６並びに第２の絶縁プレート５が配置されている。そしてこ
の配置形式に、振動の加わる質量体（seimische Masse）８が載置されている。
この質量体８はリング状のばね９によって圧電セラミックプレート７に向かって
押し付けられる。ばね９の予負荷はねじ山付リング１０によって生ぜしめられ、
このねじ山付リング１０は圧力スリーブ２の上側部分における雄ねじ山１１に螺
合している。
【００１９】 特にプラスチック射出成形法によって製造されたケーシング１の一体に組み込
まれた接続部分１２には、コンタクトプレート６及びフラットコネクタ１４のた
めの電気的な接続部１３が、射出成形によって埋め込まれている。フラットコネ
クタ１４はこれによって両コンタクトプレート６に接続されており、これによっ
て両コンタクトプレート６を介して、圧電セラミックプレート７の両側への電気
接続が生じ、軸方向における圧電セラミックプレート７の圧力負荷時に生ぜしめ
られる電圧を取り出すことができる。
【００２０】 圧力スリーブ２における中央の切欠きもしくは孔１５を通して、固定ねじ（図
示せず）が案内可能であり、この固定ねじによってロックセンサ全体を、直接又
は間接的に内燃機関の機関ブロックに固定することができる。ノックセンサの取
付け時に、前記固定ねじによって加えられる全トルクは、下面２０を介して圧力
スリーブ２に伝達され、つまりセンサエレメントである圧電セラミックプレート
７には、固定によって力が加えられることはない。
【００２１】 予負荷はばね９の圧力によって生ぜしめられる。予負荷は次のように、すなわ
ち圧電セラミックプレート７においては、ぎりぎりちょうど、電気信号の残留劣
化（bleibende Verschlechterung）なしに耐えることができる軸方向力が作用す
るように、かつ圧電セラミックプレート７が熱膨張や、取付け時における圧力ス
リーブ２の回避不能な圧縮もしくは据込み（Stauchungen）とはまったく無関係
であるように、選択されている。振動の加わる質量体８から内燃機関の振動に対
して比例的に加えられるパルスは、圧電セラミックプレート７においてチャージ
パルスに変換され、このチャージパルスは相応な機器において評価可能である。
【００２２】 図２には、コンタクトプレート又は同様な作用を有する構成エレメント６.１
，６.２と圧電セラミックプレート７と振動の加わる質量体８とから成る本発明
によるセンサユニットの一部が、概略的に示されている。
【００２３】 図２に示された第１実施例では、コンタクトプレート６.１，６.２の、圧電セ
ラミックプレート７に向けられた側に、導電性の接着層２０，２６が配置されて
いる。絶縁プレートはこの場合、載置面２１側における非導電性の接着層２２と
、振動の加わる質量体８側における非導電性の接着層２３とによって形成されて
いる。
【００２４】 図２の図示に相当する第２実施例では、振動の加わる質量体８とコンタクトプ
レート６.２との間に層２３がろう接層として形成され、コンタクトプレート６.
１と圧力スリーブ２の載置面２１との間に層２２がろう接層として形成されてい
てもよい。
【００２５】 図２に図示された第３実施例では、圧電セラミックプレート７の軸方向におけ
る制限面それぞれに、セラミックシート又はセラミックプレートが、コンタクト
兼絶縁プレート６.１，６.２として配置されていてもよく、この場合これらのプ
レート６.１，６.２はそれぞれ両側にろう接層を備えている。これらのシート又
はプレート６.１，６.２はこれによってセンサユニット全体の組立てのため及び
電気接続のためにろう接可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術による、圧力スリーブを備えた振動ピックアップとしてのノックケー
シングを示す断面図である。
【図２】 コンタクトプレートとセンサエレメントとしての圧電セラミックプレートと振
動の加わる質量体とから形成された、ろう接もしくは接着されたセンサユニット
の一部を示す断面図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧力スリーブを備えた振動ピックアップであって、 圧力スリーブ（２）が、振動を生ぜしめる構成部材に圧力下で取付け可能であ
    り、 センサ装置（７）と、その上方に位置している振動の加わる質量体とが設けら
    れており、センサ装置が圧電セラミックプレート（７）として、圧力スリーブ（
    ２）の外側で、載置面（２１）において軸方向における予負荷をかけられて、コ
    ンタクトプレート（６）とその上方に配置された絶縁層（５）との間に保持され
    ている形式のものにおいて、 振動の加わる質量体（８）と圧電セラミックプレート（７）と、該圧電セラミ
    ックプレート（７）の、軸方向両側に接触しているコンタクトプレート（６.１
    ，６.２）と、絶縁層（２２，２３）とが、軸方向における制限面において互い
    に接着されており、 コンタクトプレート（６.１，６.２）の、圧電セラミックプレート（７）に向
    けられた側にそれぞれ、導電性の接着剤（２０，２６）が配置されていて、絶縁
    層が非導電性の接着層（２２，２３）によって形成されていることを特徴とする
    、圧力スリーブを備えた振動ピックアップ。
  2. 【請求項２】 圧力スリーブを備えた振動ピックアップであって、 圧力スリーブ（２）が、振動を生ぜしめる構成部材に圧力下で取付け可能であ
    り、 センサ装置（７）と、その上方に位置している振動の加わる質量体とが設けら
    れており、センサ装置が圧電セラミックプレート（７）として、圧力スリーブ（
    ２）の外側で、載置面（２１）において軸方向における予負荷をかけられて、コ
    ンタクトプレート（６）とその上方に配置された絶縁層（５）との間に保持され
    ている形式のものにおいて、 振動の加わる質量体（８）と圧電セラミックプレート（７）と、該圧電セラミ
    ックプレート（７）の、軸方向両側に接触しているコンタクトプレート（６.１
    ，６.２）と、絶縁層（２２，２３）とが、軸方向における制限面において互い
    に接着又はろう接されており、 コンタクトプレート（６.１，６.２）が圧電セラミックプレート（７）とろう
    接されていることを特徴とする、圧力スリーブを備えた振動ピックアップ。
  3. 【請求項３】 振動の加わる質量体（８）がコンタクトプレート（６.２）
    の、該質量体（８）に向けられた側と、かつ載置面（２１）がコンタクトプレー
    ト（６.１）の、該載置面（２１）に向けられた側と、絶縁層（２２，２３）を
    省いて直接ろう接されている、請求項２記載の振動ピックアップ。
  4. 【請求項４】 載置面（２１）がコンタクトプレート（６.１）の、該載置
    面（２１）に向けられた側と接着されているか又は、絶縁層（２３）を省いて直
    接ろう接されている、請求項２又は３記載の振動ピックアップ。
  5. 【請求項５】 圧力スリーブを備えた振動ピックアップであって、 圧力スリーブ（２）が、振動を生ぜしめる構成部材に圧力下で取付け可能であ
    り、 センサ装置（７）と、その上方に位置している振動の加わる質量体とが設けら
    れており、センサ装置が圧電セラミックプレート（７）として、圧力スリーブ（
    ２）の外側で、載置面（２１）において軸方向における予負荷をかけられて、コ
    ンタクトプレート（６）とその上方に配置された絶縁層（５）との間に保持され
    ている形式のものにおいて、 振動の加わる質量体（８）と圧電セラミックプレート（７）と、該圧電セラミ
    ックプレート（７）の、軸方向両側に接触しているコンタクトプレート（６.１
    ，６.２）と、絶縁層（２２，２３）とが、軸方向における制限面において互い
    にろう接されており、 圧電セラミックプレート（７）の軸方向における制限面にそれぞれ、セラミッ
    クシート又はセラミックプレート（６.１，６.２）が、コンタクト兼絶縁層（２
    ０，２６，２２，２３）として配置されていて、該コンタクト兼絶縁層（２０，
    ２６，２２，２３）が両側においてろう接可能であることを特徴とする、圧力ス
    リーブを備えた振動ピックアップ。
JP2001545802A 1999-12-15 2000-11-23 圧力スリーブを備えた振動ピックアップ Pending JP2003517593A (ja)

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