JP2004508564A - 振動を有する構成部材に間接的又は直接に固定するための振動センサ - Google Patents

Abstract

本発明は、振動を有する構成部材に間接的又は直接に固定するための振動センサであって、中央孔（１４）を備えた受圧スリーブ（３）と、２つの絶縁座金（１２）と２つのコンタクトディスク（９）との間に配置された圧電ディスク（４）とが設けられており、該圧電ディスクに振動体（５）がばね部材（６）を介して作用する。この場合、ばね部材（６）が環状に形成されており且つその内側の環状域に付加部（１７）を有しており、受圧スリーブ（３）の外周面に前記付加部（１７）に対応して形成された切欠き（１５）が、前記ばね部材（６）の付加部（１７）を収容するために形成されている。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、振動を有する構成部材に間接的又は直接に固定するための振動センサに関する。
【０００２】
振動センサは、例えば内燃機関におけるノックセンサとして使用される。例えばヨーロッパ特許第０１８４６６６号明細書に基づき、図４に示したようなノックセンサが公知である。この公知のノックセンサはケーシング２と受圧スリーブ３とを有しており、この受圧スリーブ３の外面には圧電ディスク４と、この圧電ディスク４に作用する振動体５とが配置されている。この振動体５は皿ばね６を介して圧電ディスク４に作用する。この場合、皿ばね６の予負荷は、受圧スリーブにねじ嵌められたねじ山リング７によって生ぜしめられる。このためには、受圧スリーブ３は雄ねじ山８を有している。これにより、圧電ディスク４に加えられる力は任意に且つある程度制限された範囲内で調節され得る。この場合、圧電ディスク４は２つのコンタクトディスク９の間に配置されており、しかもこれらのコンタクトディスク９は線材１０を介してケーブル１１に接続されている。
【０００３】
ねじ山リングと皿ばねとを用いてノックセンサの個々の構成部材を保持するための前記装置は、製作に際して比較的コストがかかり、その上製作誤差が生じる恐れがあるという欠点を有している。特に、受圧スリーブ３の雄ねじ山８の製作において、この雄ねじ山９のねじ嵌めに際して例えばねじ山切断面のチップが受圧スリーブ３と圧電素子４との間の中間室に落下する恐れがある。これにより、ケーシング２の外装射出成形後に短絡が生じる恐れがある。
【０００４】
更に、前掲のヨーロッパ特許第０１８４６６６号明細書に基づき、スナップリングによって皿ばね６を固定することが公知である。
【０００５】
更に、ドイツ連邦共和国特許第１９５２４１５２号明細書に基づき公知の振動センサは、受圧スリーブの外面に皿ばね用のストッパとして働く湾曲部を有している。これらの湾曲部は、受圧スリーブの材料のかしめ締結によって製作される。但しこの場合、不均等なかしめ締結に基づき、皿ばねを介して圧電ディスクを予負荷したときに不正確性が生じる恐れがある。
【０００６】
発明の利点
これに対して請求項１の特徴部に記載の構成を有する、本発明による振動を有する構成部材に間接的又は直接に固定するための振動センサは、環状のばね部材が内側の環状域に付加部を有しており、受圧スリーブの外面に、前記付加部に対応する切欠きが形成されているという利点を有している。この切欠きは、組込み状態においてばね部材の付加部を収容する。これにより、ばね部材は付加部を介して受圧スリーブの切欠きに不動に保持されているので、均等且つ一定の予負荷力を振動体若しくは圧電ディスクに加えることができる。更に、これによりばね部材又はこのばね部材のためのストッパとして働く別の部材を予負荷するためのねじ山リングを省くことも可能である。更に、雄ねじ山を受圧スリーブに切り込むことも不要である。その代わり、本発明では切欠きが例えば旋削によって簡単に製作され得る。これにより、本発明による振動センサは特に廉価に製作することも可能である。更に、場合によってはチップが圧電ディスクと受圧スリーブとの間の中間室に落下して、これにより場合によっては短絡が発生する恐れがあるという危険もない。
【０００７】
有利には、ばね部材と振動体とは一体に、つまり１つの構成部材として形成されている。唯一の構成部材しか設けないことにより、一方では部品数が削減され且つ他方では組込みを著しく簡単にして組込み時間を減少させることができる。ばね部材と振動体とは一体に形成されているので、振動体はばね部材と同じ材料から製作されている。この場合、例えばばね鋼等を使用することができる。
【０００８】
振動体若しくは一体の構成部材が組み込まれた完成状態において、当該の振動体若しくは一体の構成部材と圧電ディスクとの間に配置された絶縁座金若しくはコンタクトディスクに対してできるだけ平らな支持面を有するためには、振動体若しくは一体の構成部材の圧電ディスクに面した側が、負荷されていない状態で互いに接近するように円錐形に形成されている。組込み状態では、前記の側は平らに載着する。つまり、振動体若しくは一体の構成部材は、「ブロック」に平らに押し付けられる皿ばねのように撓む。
【０００９】
有利には、前記付加部は少なくとも１つの斜面を有している。これにより、この付加部は楔形を有するように形成することができる。これにより、振動センサを形成する全ての個別部材に関して、従来技術におけるよりも大きな構成部材誤差を以て折合いをつけることが可能である。このことは、極めて有利に製作コストに影響を及ぼす。少なくとも１つの斜面を有する付加部を形成することに基づき、結合部は振動センサの軸方向で自己緊締式になっている。
【００１０】
有利には、前記付加部は２つの斜面を有している。これにより、付加部は受圧スリーブの対応する断面Ｖ字形の切欠きに係合可能な先端を形成するように構成されてよい。
【００１１】
十分な予負荷力を圧電ディスクに加えられるようにするためには、ばね部材の付加部が有利には約１５°〜１２０°の角度を有する楔形の先端を有している。これにより、皿ばねの付加部が受圧スリーブの外壁に設けられた切欠きから脱落することが確実に防止される。この場合、特に有利には前記角度が約６０°で形成されている。
【００１２】
受圧スリーブにおける皿ばねの付加的な位置固定を供給するためには、ばね部材が付加的に溶接によって受圧スリーブに固定されている。これにより、皿ばねは受圧スリーブに溶接結合によって位置固定されている。このことは、例えばレーザ溶接法又は抵抗溶接法によって実施することができる。この場合、受圧スリーブへの皿ばねの溶接時に、皿ばねを半径方向の力成分と軸方向の力成分とによって更に予負荷することが可能である。
【００１３】
有利には、ばね部材と振動体とには連続したスリットが形成されている。このスリットは、振動センサの個別部材の組込み状態において、ケーシングのプラスチックのための流路として働く機能を有しているので、前記プラスチックは、受圧スリーブと振動体若しくは圧電ディスクとの間の内部域にも問題なく流入することができる。振動体若しくは皿ばねを簡単に通し、延いては迅速に組み込むためには、組込み前のスリットに有利にはスペーサが配置されており、これにより前記部材が拡げられるので、受圧スリーブに簡単に被せ嵌められる。
【００１４】
更に、有利にはばね部材の圧電ディスクとは反対の側に少なくとも１つの溝が形成されている。この溝もやはりプラスチック用の流路として役立ち、しかも、任意で複数の溝を形成することができる。特に、連続したスリットがばね部材に形成されていない場合は、溝が存在していなければならない。
【００１５】
従って、本発明に基づき廉価に製作可能であり且つ簡単に組み込める振動センサが供給される。この場合、受圧スリーブの外面に形成された切欠きに係合可能な付加部がばね部材に形成されている。これにより、ばね部材の付加部は前記切欠きに係合可能であり、従って所定の位置に保持される。
【００１６】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１７】
図１及び図２には、振動を有する構成部材（図示せず）に間接的又は直接に固定するための本発明による振動センサの第１実施例が示されている。
【００１８】
図１に示したように、本発明による振動センサ１は受圧スリーブ３を有しており、この受圧スリーブ３の下端部はフランジ状の縁部を有しており、この縁部の振動を有する構成部材に面した側には接触面１３が形成されている。更に、振動センサを振動を有する構成部材に固定するためには、前記受圧スリーブ３は固定手段を収容するのに役立つ中央孔１４を有している。
【００１９】
更に図１に示したように、受圧スリーブは外面に断面がＶ字形の切欠き１５を有しており、この切欠き１５は受圧スリーブ３の外周面全体に形成されている。
【００２０】
更に、第１実施例に基づく振動センサは、同時に振動の加わった質量及び圧電ディスク４を予負荷するためのばね部材として働く一体に形成された構成部材１６を有している。図１に示したように、この構成部材１６は楔形の付加部１７を有しており、この付加部１７は前記構成部材１６の内側の上部周環部に形成されている。楔形の付加部１７は受圧スリーブ３に形成された切欠き１５に係合する。図１では、鎖線で組込み前の構成部材１６が示されており、実線で組込み最終位置直前の構成部材１６が示されている。この場合、構成部材１６は矢印Ａの方向で組込み最終位置へ動かされる。最終位置では、付加部１７の傾斜面が切欠き１５の傾斜面に直接に接触する。これにより、切欠き１５は付加部１７用のストッパとして役立ち、圧電ディスク４に作用する予負荷を規定する。組込み最終位置では、一体の構成部材１６の下面は絶縁座金１２に平らに載着している。
【００２１】
図１に示したように、構成部材１６は絶縁座金１２とコンタクトディスク９とを介して圧電ディスク４に作用する。この圧電ディスク４自体は、コンタクトディスク９と絶縁座金１２とを介して受圧スリーブ３のフランジ状の付加部に隣接して配置されている。
【００２２】
図２には、ばね部材及び振動体を形成する構成部材１６の平面図が示されている。図２に示したように、構成部材１６には連続したスリット１８が形成されている。これにより、付加部１７は完全には環状で形成されていない。更に、構成部材１６の上部域には２つの溝１９，２０が設けられている。これらの溝１９，２０は、個々の部材のプレ組込み後にこれらのプレ組込みされた個々の部材の周りにケーシング（図示せず）として射出成形されるプラスチックのための流路として役立つので、このプラスチックは構成部材１６若しくは圧電ディスク４と受圧スリーブ３の円筒域との間にも流入可能である。溝１９，２０と同じ機能をスリット１８も有しており、このスリット１８は射出プラスチックのための広幅の通流部を形成している。更に、スリット１８は構成部材１６の受圧スリーブ３への被嵌めを簡単にするのに役立つ。それというのも、構成部材１６は簡単に拡げられて受圧スリーブ３に簡単に被せ嵌められるからである。構成部材１６を拡げられた状態で保持するためには、有利には組込み前にスペーサがスリット１８内に配置されていてよい。
【００２３】
図３には本発明の第２実施例が示されている。第１実施例と同じ若しくは類似した構成部材には同一符号を付してあるので、以下で詳しくは説明しない。
【００２４】
第１実施例とは異なり、第２実施例では最早振動体及び皿ばね用の一体の構成部材は設けられておらず、２つの別個の構成部材、つまり振動体５と皿ばね６とが設けられている。図３に示したように、振動体５は公知の形式で環状ディスクとして形成されている。皿ばね６は内側の周面域に楔形に形成された付加部１７を有している。図３に示したように、この付加部１７は２つの傾斜面を有しており、これらの傾斜面は組込み状態において、受圧スリーブ３の外面に設けられた横断面Ｖ字形の切欠き１５に係合する。これにより、皿ばね６は振動体５及び圧電ディスク４に予負荷を加える。第２実施例の振動センサの別の構成部材は第１実施例の構成部材と同じなので、以下で詳しくは説明しない。
【００２５】
両実施例では更に、振動センサの耐久性を高めるために構成部材１６若しくは皿ばね６が溶接結合部を介して更に付加的に受圧スリーブ３に固定されているということも可能である。このことは、図１に矢印Ｂで示唆されている。更にこの場合、溶接過程において、構成部材１６若しくはばね部材６を更に付加的に半径方向の力成分と軸方向の力成分とによって更に予負荷することが可能である。
【００２６】
まとめると、本発明は振動を有する構成部材に間接的又は直接に固定するための振動センサであって、ケーシング、中央孔１４を備えた受圧スリーブ３及び２つの絶縁座金１２と２つのコンタクトディスク９との間に配置された圧電ディスク４とが設けられており、該圧電ディスクに振動体５がばね部材６を介して作用する形式のものに関する。この場合、ばね部材６は環状に形成されており、付加部１７を内側の環状域に有している。受圧スリーブ３の外周面には、ばね部材６の付加部１７を収容するために該付加部に対応して形成された切欠き１５が形成されている。
【００２７】
本発明に基づく前記実施例の説明は図解する目的のためだけのものであり、本発明を限定するものではない。本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の枠内で種々様々な変更及び修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１実施例による振動センサの概略断面図である。
【図２】
図１に示した皿ばねの平面図である。
【図３】
本発明の第２実施例による振動センサの概略断面図である。
【図４】
従来技術による振動センサの断面図である。
【符号の説明】
１　振動センサ、　３　受圧スリーブ、　４　圧電ディスク、　５　振動体、　６　皿ばね、　９　コンタクトディスク、　１２　絶縁座金、　１３　接触面、　１４　中央孔、　１５　切欠き、　１６　構成部材、　１７　付加部、　１８　スリット、　１９，２０　溝

Claims (10)

1. 振動を有する構成部材に間接的又は直接に固定するための振動センサであって、中央孔（１４）を備えた受圧スリーブ（３）と、２つの絶縁座金（１２）と２つのコンタクトディスク（９）との間に配置された圧電ディスク（４）とが設けられており、該圧電ディスクに振動体（５）がばね部材（６）を介して作用する形式のものにおいて、
   ばね部材（６）が環状に形成されており且つ内側の環状域に付加部（１７）を有しており、受圧スリーブ（３）の外周面に前記付加部（１７）に対応して形成された切欠き（１５）が、前記ばね部材（６）の付加部（１７）を収容するために形成されていることを特徴とする、振動を有する構成部材に間接的又は直接に固定するための振動センサ。
2. ばね部材と振動体とが一体の構成部材（１６）として形成されている、請求項１記載の振動センサ。
3. 振動体（５）の圧電ディスク（４）に面した側が、負荷されていない状態で互いに接近するように円錐形に形成されている、請求項１又は２記載の振動センサ。
4. 付加部（１７）が少なくとも１つの斜面を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の振動センサ。
5. 付加部（１７）が２つの斜面を有している、請求項４記載の振動センサ。
6. 付加部（１７）が、約１５°〜１２０°の角度を有する楔形の先端部を備えている、請求項４又は５記載の振動センサ。
7. ばね部材（６）及び振動体（５）若しくは一体の構成部材（１６）に一貫して延びるスリット（１８）が形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の振動センサ。
8. ばね部材（６）の圧電ディスク（４）とは反対の側に、外周から内周に向かって形成された少なくとも１つの溝（１９，２０）が形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の振動センサ。
9. ばね部材（６）及び／又は振動体（５）若しくは一体の構成部材（１６）のスリット（１８）に、受圧スリーブ（３）への簡単な被せ嵌めを可能にするために組込み前にスペーサが配置されている、請求項７又は８記載の振動センサ。
10. 付加部（１７）が付加的に更に溶接によって受圧スリーブ（３）に固定されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の振動センサ。