JP4800539B2 - 圧力スリーブを備える振動検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は圧力スリーブを備える、主請求項の上位概念に記載の形式の振動検出器（振動ピックアップ）に関する。
【０００２】
すでにドイツ連邦共和国特許公開第４４０３６６０Ａ１号明細書に、圧力スリーブの備えられた振動検出器を記載してあり、該振動検出器は自動車の内燃機関の機能監視のためのノッキングセンサとして使用されている。圧力スリーブが支持領域を介して、振動の発生する構成部分に、ここでは内燃機関のエンジンブロックに不動に取り付けられる。
【０００３】
検出すべき振動が、前記公知の装置では運転時の内燃機関のノッキング騒音であり、ノッキング騒音が圧力スリーブを介して、信号取り出しを可能にする接触ディスク及び絶縁ディスクを備えた本来のセンサエレメントとしてのピエゾセラミックのディスクに伝達されて、評価可能な電気的な出力信号を形成するようになっている。
【０００４】
この場合、圧力スリーブへのセンサ装置の装着状態（形式）若しくは緊締状態、並びに振動する構成部分への振動検出器の取り付け状態は、製造に大きな影響を及ぼすと共に、運転時の測定誤差及び故障の原因ともなる。複数の個別部分、例えばばね及びサイズモ質量体と一緒のセンサエレメントの緊締（締め付け）が、前記公知の振動検出器では例えばねじリングを用いて行われ、ねじリングが圧力スリーブの対応するねじ山にねじはめられる。
【０００５】
公知の振動検出器を振動の発生する構成部分に軸方向へ作用するねじによって取り付け（締め付け）た場合に、圧力スリーブの外側から中央孔へ向かって凹状に延びるベース面が、前記構成部分の対応する面に押圧される。該押圧によって、圧力スリーブのベース面と相対する内側の支持面（該支持面にセンサエレメントが締め付けられる）が、凹状に延びるベース面に設定された角度と同じ角度を成すことになる。従って、支持面と、絶縁ディスク及び接触ディスクを含むセンサ装置、ここでは特にセラミックディスクとの間に、それも半径方向内側の領域に空洞が生じてしまうことになる。
【０００６】
前記空洞は比較的硬いセンサ部分の弾性変形によっては一般にわずかにしか補償され得ないので、圧力スリーブを介して振動を本来のセンサ装置に最適に導入することは困難である。
【０００７】
発明の利点
圧力スリーブを備える冒頭に述べた形式の振動検出器が、本発明に基づき、圧力スリーブのベース面と相対する内側の支持面に保持されるセンサ装置のために、該支持面に組付け前には半径方向内側へ凸状に延びる輪郭を与えることによって有利に改善される。この場合、支持面の輪郭が、組付け後に少なくともセンサ装置を支持面に著しく平面的に接触させるように規定されている。
【０００８】
組付け前に凹状に延びる輪郭を有するベース面が、取付けの圧力によって、通常は中央孔を通して案内されたねじを介して変化させられる。特別に有利な実施態様では、凹状に延びるベース面の成す角度と凸状に延びる支持面の成す角度とが、組付け前には互いにほぼ同じであり、例えば１０′から２０′までの範囲にあり、ベース面と支持面とが常に互いに平行に延びている。
【０００９】
支持面及びベース面の前述の加工処理によって、振動検出器の取付けの後にセンサ装置に対する平面的な接触が特に有利な形式で達成される。振動検出器としてのノッキングセンサのためのセンサ装置の主要な構成部分が、ここでは電気的な信号の形成のためのピエゾセラミック、及び該ピエゾセラミック上に配置されたサイズモ質量体であり、これらの構成部分が互いに常に面平行に重ねられている。
【００１０】
本発明の構成及び有利な実施態様の構成が明細書及び図面に示してあり、この場合、各構成は単独に用いられ、若しくは種々に組み合わせて用いられ、若しくは異なる技術分野でも用いられ得るものである。
【００１１】
実施例の説明
図１に、振動検出器として内燃機関のためのノッキングセンサを示してあり、ノッキングセンサが外側のプラスチックケーシング１を備えており、プラスチックケーシング内に圧力スリーブ２を配置してある。圧力スリーブ２が下側の端部の領域にフランジ状の縁部３を有しており、該縁部を介して圧力スリーブが下側のベース面２０で以て、振動を検出すべきエンジンブロック（図示せず）に装着されるようになっている。
【００１２】
圧力スリーブ２の外周４に、フランジ状の縁部３の下側の支持面２１から出発して、次の部分、即ち、絶縁ディスク５、第１の接触ディスク６、本来のセンサエレメントとしてのピエゾセラミックのディスク７、さらに第２の接触ディスク６及び第２の絶縁ディスク５が配置されている。これらの構成部分から成る構造体上にサイズモ質量体８を装着してあり、該サイズモ質量体がリング状のばね９によってピエゾセラミックのディスク７に向けて押圧されている。ばね９のプレロード（締め付け力）がねじリング１０によって生ぜしめられるようになっており、ねじリング１０が圧力スリーブ２の上側部分の雄ねじ１１にねじはめられている。
【００１３】
接続部分１２（該部分は、特にプラスチック射出成形法で製造されるケーシング１と統合されている）内に、接触ディスク６及び平形プラグ１４のための電気的な接続部１３が射出成形時に埋め込まれている。これによって平形プラグ１４が両方の接触ディスク６に接続されており、その結果、両方の接触ディスク６を介してピエゾセラミックのディスク７の両側への電気的な接続が形成されており、従ってピエゾセラミックのディスク７の軸線方向での圧力負荷に際して生じる電圧が取り出し可能である。
【００１４】
圧力スリーブ２の中央の切欠き若しくは孔１５を通して、固定ねじ（図示せず）が案内可能であり、該固定ねじによってノッキングセンサ全体が間接的に若しくは直接的に内燃機関のエンジンブロックに固定される。ノッキングセンサの組付けに際して、前記固定ねじによって生ぜしめられるトルクのすべてが下側の面２０を介して圧力スリーブ２へ伝達され、即ちピエゾセラミックのディスク７が固定による力を受けない。
【００１５】
プレロードがここではばね９の圧力によって生ぜしめられる。プレロードは、ちょうど電気的な信号の悪化を生ぜしめない程度の軸方向力をピエゾセラミックのディスク７に作用させ、また圧力スリーブ２の組付け時の避けられない圧縮及び熱膨張にほぼ左右されないように選ばれている。サイズモ質量体８によって内燃機関の振動に比例して生ぜしめられるパルスが、ピエゾセラミックのディスク７内でチャージパルスに変換され、チャージパルスが所定の装置で評価される。
【００１６】
図１に示す従来技術の例では、ベース面２０が円錐形に形成されており、この場合、ベース面は孔１５へ向かって凹んでおり、これによって、フランジ状の縁部３の外側領域に隆起部が生じている。ベース面２０の円錐形の経過に基づき、圧力スリーブがエンジンブロックの固定面に完全に、即ち全面的に圧着され得る。
【００１７】
図２に、本発明に基づく圧力スリーブ２２の詳細が示してあり、該圧力スリーブではベース面２０の円錐形の輪郭だけではなく、図１の圧力スリーブと異なって、支持面２１の対応する凸状の経過が施されている。振動検出器全体の最適な固定のためにベース面２０の円錐形の輪郭の角度α並びに支持面２１の凸状の輪郭の角度βは比較的小さく、例えば１０′から２０′であり、この場合、圧力スリーブ２２のための材料として鋼若しくは黄銅が用いられる。有利には、両方の角度α，βが互いに同じ大きさであり、これによって、特にピエゾセラミック７とサイズモ質量体８とが組付け後に互いに常に面平行に重なり合っている。
【００１８】
角度α，βの選択にとって次のことが考慮され、即ち、固定ねじ（図示せず）の締付けに際してベース面２０の円錐形の領域が外側の縁から、要するに、まず直径の大きな接触領域が構成部分に当接し、次いで固定ねじの締付けトルクの増大に伴って円錐形の領域の残りの領域が構成部分に当接するようになっている。これによって、円錐形の領域全体が当接する。角度α，βによって規定すべき変形が、完全に圧力スリーブ２２の使用材料の弾性領域内で若しくはほぼ該弾性領域内で行われるようにしてあり、その結果、円錐形の形状が固定ねじの緩めによっていわゆる残留弾性に基づき再び生ぜしめられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術に基づく圧力スリーブを備える振動検出器としてのノッキングセンサのケーシングの断面図。
【図２】 本発明に基づく圧力スリーブの詳細図。
【符号の説明】
１ プラスチックケーシング、 ２ 圧力スリーブ、 ３ 縁部、 ４ 外周、 ５ 絶縁ディスク、 ６ 接触ディスク、 ７ ピエゾセラミックのディスク（センサエレメント）、 ８ サイズモ質量体、 ９ ばね、 １０ ねじリング、 １１ 雄ねじ、 １２ 接続部分、 １３ 接続部、 １４ 平形プラグ、 １５ 孔（中央の切欠き）、 ２０ ベース面、 ２１ 支持面、 ２２ 圧力スリーブ

Claims (2)

1. 振動検出器であって、圧力スリーブを備えており、
   圧力スリーブ（２；２２）が下側のベース面（２０）で、振動の発生する構成部分に圧力下で取付け可能であり、下側のベース面（２０）が組付け前には半径方向内側へ凹状に延びる輪郭を有しており、該輪郭が組付けの圧力によって変化可能であり、
   センサ装置（７，５，６）及び別の構成エレメント（８，９）を備えており、センサ装置及び別の構成エレメントが圧力スリーブ（２；２２）の外側で、圧力スリーブ（２；２２）の下側のベース面（２０）と相対する内側の支持面（２１）に軸線方向の締め付け力下で保持されている形式のものにおいて、
   支持面（２１）が組付け前には半径方向内側へ凸状に延びる輪郭を有しており、該輪郭が組付け後に少なくともセンサ装置（７，５，６，８）を支持面（２１）に著しく平面的に接触させるように規定されており、凹状に延びるベース面（２０）及び凸状に延びる支持面（２１）の成す角度（α，β）が、組付け前に互いに同じであることを特徴とする、圧力スリーブを備える振動検出器。
2. 互いに平行な角度（α，β）が１０′から２０′までの範囲にある請求項１記載の振動検出器。

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