DE3006260C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention is based on a sensor of the type of the main claim.
Es ist bekannt, daß bei Verbrennungsmotoren unter bestimm ten Arbeitsbedingungen ein sogenanntes Klopfen auftritt. Hierunter versteht man tonfrequente Schwingungen des kom primierten Kraftstoff-Luft-Gemisches, die durch eine Stoß welle ausgelöst werden. Während dieser Schwingungen ist der Wärmeübergang an Kolben- und Zylinderwänden der Brenn kraftmaschine stark überhöht. Dies bedingt eine schädliche thermische Überlastung dieser Flächen, so daß das Klopfen grundsätzlich zu vermeiden ist. Da man jedoch andererseits bestrebt ist, den bestehenden Betriebsbereich der Brenn kraftmaschine möglichst weitgehend auszunutzen, besteht ein Interesse an einem Sensor, der das Klopfen frühzeitig und sicher anzeigt. It is known that in internal combustion engines under certain knocking occurs in working conditions. This means tone frequency vibrations of the com primed fuel-air mixture caused by a shock wave are triggered. During this vibration is the heat transfer on the piston and cylinder walls of the furnace engine greatly inflated. This requires a harmful one thermal overload of these surfaces, causing knocking should always be avoided. However, on the other hand strives to burn the existing operating area to utilize the engine as much as possible exists an interest in a sensor that detects knocking early and safely indicates.
In der Druckschrift DE-OS 28 01 969 ist ein Klopfsensor beschrieben, der ein piezoelektrisches Element als Biegeschwinger aufweist. Das freie Ende des Biegeschwingers ragt in eine mit einer Dämpfungsflüssig keit gefüllten und mit einem Dichtungselement abgeschlossenen Gehäuse bohrung. Der Klopfsensor hat den Nachteil, daß zum Einbau des Biege schwingers mehrere Schritte notwendig sind. Die Anschlußelemente liegen frei und sind damit Umwelteinflüssen, wie Nässe und Verschmutzung aus gesetzt. Ferner ist der Klopfsensor erst mit Hilfe zusätzlicher Spann vorrichtungen auf die Referenzfrequenz abzustimmen.A knock sensor is described in DE-OS 28 01 969, which has a piezoelectric element as a bending oscillator. The free end of the bending vibrator protrudes into one with a damping fluid filled and sealed with a sealing element drilling. The knock sensor has the disadvantage that to install the bend several steps are necessary. The connection elements are located free and are therefore free from environmental influences such as moisture and pollution set. Furthermore, the knock sensor is only with the help of additional tension devices to match the reference frequency.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Sensor zu schaffen, der eine sichere Klopferkennung bewirkt, dessen Schwingelement vor Umwelt einflüssen sicher geschützt ist und dessen Einzelteile seine einfache und automatisierbare Fertigung ermöglichen.The object of the invention is to provide a sensor which reliable knock detection causes its vibrating element in front of the environment is safely protected and its individual parts its simple and enable automated manufacturing.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un teransprüche.The solution to this problem results from the features of the claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the Un claims.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensoren und Einzelteile derselben werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the sensors and individual parts according to the invention these are explained in more detail in the description below. It demonstrate
Fig. 1a und Fig. 1b die Seiten- und Draufsicht eines Kontaktwinkels zur Halterung und Kontaktierung eines Schwingelementes; . Fig. 1a and 1b, the side and top view of a contact angle for holding and contacting a vibrating element;
Fig. 2a und 2b die Seiten- und Draufsicht eines Schwingelementes; Figs. 2a and 2b show the side and top view of an oscillating member;
Fig. 3a und 3b die Seiten- und Vorderansicht einer Montagepatrone; FIGS. 3a and 3b, the side and front view of a mounting cartridge;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Sensors; Fig. 4 is a schematic representation of a sensor;
Fig. 5a und 5b die Seiten- und Vorderansicht eines Halte- und Kontakt teils. FIGS. 5a and 5b, the side and front view of a holding and contact member.
Für eine industrielle Massenfertigung von Klopfsensoren mit piezoelektrischem Schwingelement, bei denen das Schwingele ment gegen Umwelteinflüsse gekapselt sein soll, ist erforder lich, sowohl die Kontaktierung wie auch die Halterung des Schwingelementes in der Weise auszubilden, daß eine auto matengerechte Fertigung möglich ist. Zur Halterung und Kontaktierung des Schwingelementes wird ein Kontaktwinkel 10 verwendet, wie er in den Fig. 1a und 1b in Seiten- und Draufsicht dargestellt ist. Der Kontaktwinkel 10 weist einen Rahmen 11 auf, der in Schenkel 12, 13 über geht. Auf dem Rahmen 11 sind Markierungen 14, 15 zur Auf trennung des Rahmens 11 angebracht, wie weiter unten er läutert. Die Fig. 2a und 2b zeigen in Seiten- und Drauf sicht ein piezoelektrisches Schwingelement 16, wie es üb licherweise für Klopfsensoren verwendet wird. Das Schwing element 16 ist auf wenigstens einem Teil seiner beiden Seitenflächen mit einer Kontaktschicht 17 bedeckt. Der Abstand zwischen den Schenkeln 12, 13 des Kontaktwinkels 10 ist dabei so gewählt, daß das Schwingelement 16 zwischen den Schenkeln 12, 13 elastisch gehalten wird. Der Kontakt zwischen den Schenkeln 12, 13 des Kontaktwinkels 10 und dem Schwingelement 16 bzw. dessen Kontaktflächen 17 wird als dann durch Tauchlöten, allgemeine Lötung oder Einbringen eines Leitklebers hergestellt. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß der Kontaktwinkel 10 mit dem eingesetzten und kontaktierten Schwingelement 16 leicht zu handhaben und auch als Halbzeug zu lagern ist.For an industrial mass production of knock sensors with a piezoelectric oscillating element, in which the Schwingele element is to be encapsulated against environmental influences, it is necessary to design both the contacting and the mounting of the oscillating element in such a way that auto-appropriate production is possible. For holding and contacting the oscillating element, a contact angle 10 is used, as shown in FIGS. 1a and 1b in side and top views. The contact angle 10 has a frame 11 which merges into legs 12, 13 . On the frame 11 marks 14, 15 are attached to the separation of the frame 11 , as explained below. FIGS. 2a and 2b show in side and top view a piezoelectric vibrating element 16, as is üb SHORT- used for knock sensors. The vibrating element 16 is covered on at least part of its two side surfaces with a contact layer 17 . The distance between the legs 12, 13 of the contact angle 10 is chosen so that the oscillating element 16 between the legs 12, 13 is held elastically. The contact between the legs 12, 13 of the contact angle 10 and the oscillating element 16 or its contact surfaces 17 is then produced by dip soldering, general soldering or the introduction of a conductive adhesive. It is particularly advantageous that the contact angle 10 with the inserted and contacted oscillating element 16 is easy to handle and can also be stored as a semi-finished product.
Die Fig. 3a und 3b zeigen Seiten- und Vorderansicht einer Montagepatrone 20, die aus einem Vergieß- und Halterungs teil 21 und einem Führungsteil 22 besteht. Die beiden Teile sind innen über eine Durchlaßöffnung 23 verbunden, deren Querschnitt etwas größer als der des Schwingelementes 16 ist. In der Wandung des Vergieß- und Halterungsteiles 21 ist auf beiden Seiten je eine Haltenut 24 angebracht. Die Zusammenfügung des Kontaktwinkels 10 mit dem eingesetzten Schwingelement 16 und der Montagepatrone 20 erfolgt nun in der Weise, daß das Schwingelement 16 mit seinem freien Ende durch die Durchlaßöffnung 23 in Fig. 3a von links durchgeschoben wird, bis der Rahmen 11 des Kontaktwinkels 10 von der Haltenut 24 gehalten wird. Durch die Ausbildung der Durchlaßöffnung 21 und des Rahmens 11 des Kontakt winkels 10 ist dabei eine eindeutige Positionierung für eine automatische Montage möglich. FIGS. 3a and 3b show side and front view of a mounting cartridge 20 which consists of an encapsulant and bracket part 21 and a guide part 22. The two parts are connected on the inside via a passage opening 23 , the cross section of which is somewhat larger than that of the oscillating element 16 . In the wall of the potting and holding part 21 , a holding groove 24 is provided on both sides. The assembly of the contact angle 10 with the inserted vibrating element 16 and the mounting cartridge 20 is now carried out in such a way that the free end of the vibrating element 16 is pushed through the passage opening 23 in Fig. 3a from the left until the frame 11 of the contact angle 10 from the Holding groove 24 is held. By designing the passage opening 21 and the frame 11 of the contact angle 10 , a clear positioning for automatic assembly is possible.
Die in der beschriebenen Weise zusammengesetzten Teile:
Kontaktwinkel 10, Schwingelement 16 und Montagepatrone 20
werden nun in ein Gehäuse 30 eingeführt, wie dies in Fig. 4
dargestellt ist. Das Gehäuse 30 weist eine Sackbohrung 31
sowie eine weitere Bohrung 32 auf. Zur Aufnahme des Zu
leitungskabels ist weiterhin eine dritte Bohrung 33 einge
bracht. Der Durchmesser der Sackbohrung 31 ist dabei so
bemessen, daß das Führungsteil 22 der Montagepatrone 20
im Paßsitz eingeführt werden kann. Dann ragt das freie
Ende des Schwingelementes 16 durch die Durchlaßöffnung
der Montagepatrone 20 in die Sackbohrung 31 hinein. Wird
nun eine erste Zuleitung 34 und eine zweite Zuleitung 35
eines Kabels 36 an den Kontaktwinkel 10 angelötet, wobei
der Rahmen 11 des Kontaktwinkels 10 an den Markierungen
14 und 15 aufgetrennt wurde, kann der freiliegende Teil
der Anordnung in den Bohrungen 32 und 33 mit einer Verguß
masse 37 ausgefüllt werden. Das Schwingelement 16 ist nun
durch die Vergußmasse 37 gehaltert und kann in der Sack
bohrung 31 frei schwingen, wobei es durch das Vergießen
der Bohrungen 32 und 33 vor Umwelteinflüssen wie Nässe und
Verschmutzung geschützt ist. Durch das Vergießen der Mon
tagepatrone 20 wird außerdem eine definierte Schwingungs
länge des Schwingelements 16 erzielt, so daß keine nach
folgende Abstimmung der Resonanzfrequenz erforderlich ist.The parts assembled as described:
Contact angle 10 , oscillating element 16 and assembly cartridge 20 are now inserted into a housing 30 , as shown in FIG. 4. The housing 30 has a blind bore 31 and a further bore 32 . To accommodate the line cable to a third hole 33 is still introduced. The diameter of the blind bore 31 is dimensioned such that the guide part 22 of the assembly cartridge 20 can be inserted in a snug fit. Then the free end of the oscillating element 16 projects through the passage opening of the assembly cartridge 20 into the blind bore 31 . If a first lead 34 and a second lead 35 of a cable 36 are now soldered to the contact angle 10 , the frame 11 of the contact angle 10 having been separated at the markings 14 and 15 , the exposed part of the arrangement in the bores 32 and 33 can be made with a Potting compound 37 must be filled in. The vibrating element 16 is now held by the potting compound 37 and can swing freely in the sack bore 31 , being protected from environmental influences such as moisture and dirt by the potting of the bores 32 and 33 . By casting the Mon cartridge 20 a defined vibration length of the vibrating element 16 is also achieved so that no subsequent tuning of the resonance frequency is required.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird statt des Kontaktwinkels 10 ein Teil verwendet, wie es in Seiten- und Vorderansicht in den Fig. 5a und 5b dar gestellt ist. Das Teil weist ein scheibenförmiges Kontakt teil 40 und ein längliches Halteteil 41 auf, die aufein anderliegen und von einer Durchlaßöffnung 46, deren Quer schnitt dem Querschnitt des Schwingelementes 16 entspricht, durchdrungen sind. Außerdem sind durch Kontakt- und Halte teil 40, 41 Kontaktstifte 42, 43 geführt. Kontakt- und Halte teil 40, 41 bestehen aus elektrisch nicht leitendem Werk stoff, wobei die Oberfläche des Kontaktteils 40 streifen förmig mit Kontaktflächen 44, 45 bedeckt ist, beispiels weise durch Kupferkaschieren, die durch die Durchlaß öffnung 46 voneinander getrennt sind. Führt man nun das Schwingelement 16 durch die Durchlaßöffnung 46, wie dies in Fig. 5a angedeutet ist, kann durch Löten ein Kontakt zwischen den Kontaktschichten 17 des Schwingelementes 16 und den Kontaktflächen 44, 45 des Kontaktteils 40 herge stellt werden. Ebenso wird ein Kontakt zwischen den Kon taktflächen 44, 45 und den Kontaktstiften 42, 43 herge stellt. Das so entstehende Teil mit eingesetztem Schwing element 16 wird nun, wie oben für den Kontaktwinkel 10 beschrieben in die Montagepatrone 20 eingesetzt, wobei das Halteteil 41 an seinen Enden in die Haltenuten 24 der Montagepatrone 20 eingreift. Die weitere Fertigung des Klopfsensors erfolgt in der oben beschriebenen Weise.In a further preferred embodiment of the invention, a part is used instead of the contact angle 10 , as is shown in side and front views in FIGS. 5a and 5b. The part has a disc-shaped contact part 40 and an elongated holding part 41 which lie one on top of the other and are penetrated by a passage opening 46 , the cross section of which corresponds to the cross section of the oscillating element 16 . In addition, contact and holding part 40, 41 contact pins 42, 43 are guided. Contact and holding part 40, 41 are made of electrically non-conductive material, the surface of the contact part 40 is strip-shaped covered with contact surfaces 44, 45 , for example by copper cladding, which are separated by the passage opening 46 from each other. If you move the vibrating element 16 through the passage opening 46 , as indicated in Fig. 5a, a contact between the contact layers 17 of the vibrating element 16 and the contact surfaces 44, 45 of the contact part 40 can be made by soldering. Likewise, contact is made between the contact surfaces 44, 45 and the contact pins 42, 43 . The resulting part with inserted vibrating element 16 is now, as described above for the contact bracket 10 , inserted into the mounting cartridge 20 , the holding part 41 engaging at its ends in the holding grooves 24 of the mounting cartridge 20 . The knock sensor is manufactured further in the manner described above.
Claims (3)
Priority Applications (1)
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| DE3006260A1 DE3006260A1 (en) | 1981-08-27 |
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|---|---|---|---|---|
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1980
- 1980-02-20 DE DE19803006260 patent/DE3006260A1/en active Granted
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| DE3006260A1 (en) | 1981-08-27 |
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