DE4008117C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsdetektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Beschleunigungsdetektor wird in der DE 39 16 023 A1 aufgezeigt und im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben. Der Beschleunigungsdetektor weist ein Ge­ häuse 1, welches einen ringförmigen Hohlraum 2 bildet, und eine ringförmige Beschleunigungs-Wandleranordnung 3 auf, die innerhalb des Hohlraumes 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 um­ faßt eine rohrförmige, elektrisch leitfähige metallische Buchse 4 mit einem Durchgangsloch 5 und einem Flansch 6. Das Gehäuse 1 hat ferner ein ringförmiges, aus Kunstharz beste­ hendes Außengehäuse 7, das mit einem Bindemittel 7a mit dem Flansch 6 der Buchse 4 verbunden ist, so daß der Hohlraum 2 darin ausgebildet ist.

Das Außengehäuse 7 hat weiterhin einen Verbinder 8, der sich vom Außengehäuse 7 radial nach außen erstreckt, so daß ein externer Außenanschluß 9 sich durch den Verbinder 8 erstrecken kann, um ein Ausgangssignal von der Beschleunigungs- Wandleranordnung 3 abzugreifen, die in dem Hohlraum 2 angeordnet ist. Die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3 weist ferner folgendes auf: ein ringförmiges piezoelektrisches Element 11, das auf einer Anschlußplatte 10 angeordnet ist; einen Ausgangs­ anschluß 12 in Form einer Beilagscheibe mit einer Leitung 12a, welche mit dem externen Außenanschluß 9 verbunden ist; eine elektrisch isolierende Beilagscheibe 13, die auf dem Ausgangs­ anschluß 12 angeordnet ist; ein ringförmiges Trägheitsgewicht 14, das auf der isolierenden Beilagscheibe 13 sitzt; und eine mit Gewinde versehene, ringförmige Sicherungsmutter 15, die mit einem Gewinde 4a der rohrförmigen Buchse 4 in Gewinde­ eingriff steht.

Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht der Ausgangsanschluß 12 aus einem relativ dünnen Metallblech und umfaßt ein im wesentlichen ringförmiges Teil 12b, eine Verbindungslasche 12c, die sich von dem ringförmigen Teil 12b im wesentlichen radial nach außen erstreckt, sowie die Leitung 12a für einen externen Anschluß. Ein elektrisch isolierendes Band oder Rohr 16 ist auf der rohrförmigen Buchse 4 derart angeordnet, daß die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3 gegenüber der Buchse 4 isoliert ist, auch wenn der Ausgangsanschluß 12 sowie das piezoelektrische Element 11 exzentrisch zusammengebaut sind.

Wie aus den Fig. 4 bis 7 ersichtlich, hat die ringförmige Sicherungsmutter 15 ein Innengewinde 15a in ihrer Innenumfangs­ fläche sowie ein Paar von Eingriffsnuten 15b, die in einer von ebenen Stirnflächen 15c ausgebildet sind, um darin ein Werkzeug 18 aufzunehmen, um die Sicherungsmutter 15 um die Buchse 4 herum zu drehen und dadurch für einen Gewindeeingriff der Sicherungsmutter 15 mit dem Gewinde 4a der Buchse 4 zu sorgen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Aus dieser Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Eingriffsnuten 15b sich vom Innenumfang zum Außenumfang radial erstrecken und dabei durch das Innen­ gewinde 15a der Sicherungsmutter 15 hindurchgehen.

Um die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3 innerhalb des Hohlraumes elastisch zu lagern und gegen unerwünschte Umgebungsbedingungen zu schützen, ist der übrige Raum des Hohlraumes 2 des Gehäuses 1, der nicht von der Beschleunigungs- Wandleranordnung 3 eingenommen wird, im wesentlichen mit einem elastischen Füllmaterial 17 aus einem aushärtbaren Harz gefüllt.

Das Füllmaterial 17 muß ausreichend elastisch sein, nachdem es ausgehärtet ist, um eine Bewegung des Trägheitsgewichtes 14 relativ zum Gehäuse 1 zu ermöglichen, wenn eine Beschleuni­ gung auf das Trägheitsgewicht 14 wirkt, so daß das piezo­ elektrische Element 11 ein Spannungssignal proportional zu dem Druck erzeugt, der darauf ausgeübt wird durch die Relativ­ bewegung des Trägheitsgewichtes 14 gegen das piezoelektrische Element 11.

Wenn der Beschleunigungsdetektor in Betrieb ist, ist er an dem nicht dargestellten Motor mit einer geeigneten, nicht dargestellten Schraube fest montiert, die durch das Durchgangs­ loch 5 des Gehäuses 1 eingesetzt ist. Die Beschleunigung oder die Vibration des Verbrennungsmotors erzeugt eine Bewegung des Trägheitsgewichtes 14 relativ zum Gehäuse 1, welche dafür sorgt, daß das piezoelektrische Element 11 durch das Trägheits­ gewicht 14 belastet wird, so daß ein elektrisches Signal von dem piezoelektrischen Element 11 erzeugt wird, welches repräsentativ ist für die Bewegung des Trägheitsgewichtes 14 relativ zum Gehäuse und damit auch zum Motor.

Das elektrische Signal wird von dem externen Außenanschluß 9 abgegriffen und analysiert, um festzustellen, ob es ein Klopfsignal enthält, welches beim Klopfen des Verbrennungsmotors erzeugt werden kann. Wenn festgestellt wird, daß ein Klopfsignal in dem elektrischen Signal enthalten ist, können die Betriebs­ parameter zum Betrieb des Motors eingestellt bzw. nachgestellt werden, um die Ausgangsleistung zu erhöhen oder aber den Kraft­ stoffverbrauch zu senken.

Da bei einem herkömmlichen Beschleunigungsdetektor der oben beschriebenen Art die Eingriffsnuten 15b in einer ebenen Stirnfläche 15c der Sicherungsmutter 15 ausgebildet sind und sich durch das Innengewinde 15a hindurch erstrecken, treten Grate in dem Bereich auf, in welchem sich das Innen­ gewinde 15a und die Eingriffsnuten 15b kreuzen.

Derartige Grate stören den Gewindeeingriff zwischen der Sicherungsmutter 15 und der Buchse 4, was einen leichten und raschen Einbau der Beschleunigungs-Wandleranordnung 3 behindert. Wenn diese Grate entfernt werden müssen, sind zusätzliche Feinarbeiten am Innengewinde 15a der Sicherungsmutter 15 erforderlich, was die Anzahl von Herstellungsschritten sowie die Kosten erhöht.

Während der Montage des Beschleunigungsdetektors wird außerdem ein Werkzeug 18 zum Anziehen der Sicherungsmutter 15 mit den Eingriffsnuten 15b in Eingriff gebracht und um deren Achse gedreht, um die Sicherungsmutter 15 auf der Buchse 4 anzuziehen und damit die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3 fest zu haltern. Während dieses Vorganges wird das Werkzeug 18 zum Festziehen oft in Querrichtung hin- und herbewegt, wie es mit einem Pfeil 19 in Fig. 7 angedeutet ist, um das Werkzeug 18 richtig in die Eingriffsnuten 15b einzusetzen. Dies führt häufig dazu, daß das Gewinde 4a der Buchse 4 von dem Werkzeug 18 beschädigt oder gar zerstört wird, was das Festziehen der Sicherungsmutter 15 auf der Buchse 4 während einer erneuten Montage des Detektors schwierig macht.

Beim Festziehen der Sicherungsmutter 15 auf der Buchse 4, um die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3 in dem Gehäuse 1 sicher zu befestigen, wird bei dem oben beschriebenen her­ kömmlichen Beschleunigungsdetektor der Ausgangsanschluß 12 ebenfalls gedreht durch die Reibung zwischen den verschiedenen Komponenten der Beschleunigungs-Wandleranordnung 3. Dies führt zu einer Verschiebung oder Versetzung der nach oben verlaufenden Leitung 12a relativ zum externen Außenanschluß 9, mit dem die Leitung 12a verbunden werden muß.

Wenn die Leitung 12a in ihrer Position mechanisch gehalten wird von einer geeigneten Einrichtung, wenn beispielsweise der externe Außenanschluß 9 und die Leitung 12a verbunden sind, bewirkt die Drehung des ringförmigen Teiles 12b des Ausgangs­ anschlusses 12 eine Konzentration der Beanspruchung in den Übergangsbereichen A zwischen dem ringförmigen Teil 12b und der Verbindungslasche 12c, was ein Abbrechen in diesen Über­ gangsbereichen A bewirken kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beschleuni­ gungsdetektor der eingangs genannten Art dahingehend weiter­ zubilden, daß eine Beschädigung der Bauteile bei der Montage sicherer als bisher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspru­ ches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungs­ formen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Abbildungen näher beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines herkömmlichen Beschleunigungsdetektors;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Beschleunigungsdetektor gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Ausgangsanschluß, der bei dem herkömmlichen Beschleunigungsdetektor verwendet wird;

Fig. 4 eine Draufsicht zur Erläuterung der Sicherungsmut­ ter eines herkömmlichen Beschleunigungsdetektors;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Vorderansicht der Sicherungsmutter gemäß Fig. 4;

Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie das Werkzeug zum Festziehen mit den Eingriffsnuten in der Sicherungsmutter beim herkömmlichen Beschleunigungsdetektor in Eingriff kommt;

Fig. 8 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Beschleunigungs­ detektors;

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Ausgangsanschluß, der beim erfindungsgemäßen Beschleunigungsdetektor verwendet wird;

Fig. 10 eine Seitenansicht des Ausgangsanschlusses gemäß Fig. 9;

Fig. 11 eine Vorderansicht des Ausgangsanschlusses gemäß Fig. 9;

Fig. 12 eine Draufsicht zur Erläuterung der Sicherungs­ mutter des erfindungsgemäßen Beschleunigungs­ detektors;

Fig. 13 eine Schnittansicht längs der Linie XIII-XIII in Fig. 12;

Fig. 14 eine Vorderansicht der Sicherungsmutter gemäß Fig. 12 und 13; und in

Fig. 15 eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wie das Werkzeug zum Festziehen mit den Eingriffsnuten in der Sicherungsmutter des erfindungsgemäßen Beschleunigungsdetektors in Eingriff kommt.

Der Beschleunigungsdetektor 20 gemäß der Erfindung hat einen Grundaufbau, der ähnlich ist wie der Aufbau des Beschleuni­ gungsdetektors gemäß Fig. 1. Genauer gesagt, der Beschleuni­ gungsdetektor 20 weist ein Gehäuse 1 auf, welches einen ring­ förmigen Hohlraum 2 bildet, wobei eine ringförmige Beschleuni­ gungs-Wandleranordnung 3a innerhalb dieses Hohlraumes 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 umfaßt eine rohrförmige, elektrisch leitfähige metallische Buchse 4 mit einem Durchgangsloch 5 und einem Flansch 6. Das Gehäuse 1 ist ferner mit einem ring­ förmigen, aus Kunstharz bestehenden Außengehäuse 7 versehen, welches mit einem Bindemittel 7a mit dem Flansch 6 der Buchse 4 verbunden ist, so daß darin der Hohlraum 2 ausgebildet ist. Die Buchse 4 hat eine obere Stirnfläche 4c und eine Innenoberfläche 4b. Das Außengehäuse 7 hat einen Verbinder 8, der sich von dem Außengehäuse 7 radial nach außen erstreckt, so daß ein externer Außenanschluß 9 mit einem sich nach oben erstrecken­ den inneren Ende 9a durch den Verbinder 8 erstrecken kann, um ein Ausgangssignal von der Beschleunigungs-Wandleranordnung 3a abzugreifen, die innerhalb des Hohlraumes 2 angeordnet ist. Die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3a weist eine Anschlußplatte 10, die auf dem Flansch 6 der Buchse 4 ange­ ordnet ist, ein ringförmiges piezoelektrisches Element 11, das auf der Anschlußplatte 10 sitzt, sowie einen Ausgangs­ anschluß 22 in Form einer Beilagscheibe auf.

Wie am deutlichsten in den Fig. 9 bis 11 dargestellt, ist der Ausgangsanschluß 22 ein integral ausgebildetes, elektrisch leitfähiges Teil, das aus einem relativ dünnen Blechmaterial besteht. Der Ausgangsanschluß 22 umfaßt ein ringförmiges Hauptteil 22a, eine Verbindungslasche 22b, die sich vom Außenumfang des Hauptteiles 22a im wesentlichen radial nach außen erstreckt, eine Leitung 22c, die sich von der Verbindungslasche 22b senkrecht erstreckt und an ihrem Ende einen Eingriffshaken 22d hat, der so ausgelegt ist, daß er sich mit einem oberen Endteil des inneren Endes 9a des externen Außenanschlusses 9 verbinden läßt.

Gemäß der Erfindung ist der Ausgangsanschluß 22 außerdem mit Übergangsausrundungen oder Übergangskehlen 22e versehen, die in jedem Übergangsbereich zwischen dem ringförmigen Hauptteil 22a und der Verbindungslasche 22b vorgesehen sind, um irgend­ welche Konzentrationen von Beanspruchungen der Übergangsbereiche des Ausgangsanschlusses 22 auszugleichen bzw. zu verhindern.

Die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3a umfaßt ferner eine elektrisch isolierende Beilagscheibe 13, die auf dem Ausgangs­ anschluß 22 angeordnet ist, ein ringförmiges Trägheitsgewicht 14, das auf der isolierenden Beilagscheibe 13 sitzt, sowie eine ringförmige, mit Gewinde versehene Sicherungsmutter 15, die mit dem Gewinde 4a der rohrförmigen Buchse 4 in Gewinde­ eingriff steht.

Ein elektrisch isolierendes Band oder Rohr 16 ist auf der rohrförmigen Buchse 4 angeordnet, so daß die Beschleunigungs- Wandleranordnung 3a von der Buchse 4 auch dann isoliert ist, wenn der Ausgangsanschluß 22 und das piezoelektrische Element 11 exzentrisch zusammengebaut sind.

Die Fig. 12 bis 15 zeigen einen speziellen Aspekt der Erfin­ dung. Bei dieser Ausführungsform ist die Sicherungsmutter 25 ein im wesentlichen ringförmiges Teil mit einem rechteckigen Querschnitt mit einer Außenumfangsfläche 25a und einer Innen­ umfangsfläche 25b, in welcher ein Innengewinde 25c ausgebildet ist. Ein Paar von axialen Eingriffsnuten 25d sind in der Außenumfangsfläche 25a ausgebildet, um darin ein Werkzeug 28 aufzunehmen, um die Sicherungsmutter 25 um die Buchse 4 zu drehen, wie es in Fig. 15 dargestellt ist.

Die Eingriffsnuten 25d erstrecken sich axial durch die Sicherungsmutter 25 zwischen plan verlaufenden Stirnflächen 25e der Sicherungsmutter 25, und die Eingriffsnuten 25d haben jeweils einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, so daß das Werkzeug 28 zum Festziehen mit den Eingriffsnuten 25d in Eingriff bringbar ist, ohne mit dem Gewinde 4a der Buchse 4 in Berührung zu kommen oder dies zu beschädigen, wie sich aus Fig. 15 ergibt.

Um die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3a innerhalb des Hohlraumes 2 elastisch zu lagern und gegenüber unerwünschten Umgebungsbedingungen zu schützen, ist der übrige Raum des Hohlraumes 2 des Gehäuses 1, der nicht von der Beschleunigungs- Wandleranordnung 3a eingenommen wird, im wesentlichen mit einem elastischen Füllmaterial 17 gefüllt, welches aus einem aushärt­ baren Harz besteht.

Das Füllmaterial 17 muß ausreichend elastisch sein, nachdem es ausgehärtet ist, um eine Bewegung des Trägheitsgewichtes 14 relativ zum Gehäuse 1 zu ermöglichen, wenn eine Beschleuni­ gung auf das Trägheitsgewicht 14 wirkt, so daß das piezoelek­ trische Element ein Spannungssignal proportional zu dem Druck erzeugt, der darauf durch die Relativbewegung des Trägheits­ gewichtes 14 gegen das piezoelektrische Element 11 ausgeübt wird.

Da beim erfindungsgemäßen Beschleunigungsdetektor 20 die Eingriffsnuten 25d so ausgebildet sind, daß sie sich von der einen planen Stirnfläche 25e zur anderen planen Stirn­ fläche 25e der Sicherungsmutter 25 am Außenumfang 25a er­ strecken, kreuzen die Eingriffsnuten 25d das Innengewinde 25c nicht, so daß keine Grate an diesen Stellen auftreten, auch wenn die Eingriffsnuten 25d in die mit Gewinde ver­ sehene Sicherungsmutter 25 eingearbeitet werden. Grate, welche bei der herkömmlichen Bauform gebildet werden, können somit den Gewindeeingriff zwischen der Sicherungsmutter 25 und der Buchse 4 nicht beeinträchtigen, so daß eine einfache und leichte Montage der Beschleunigungs-Wandleranordnung 3a ermöglicht wird.

Wenn das Werkzeug 28 zum Festziehen mit den Eingriffsnuten 25d in Eingriff gebracht wird, um die Sicherungsmutter 25 auf der Buchse 4 mit einer Drehbewegung festzuziehen, um die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3a sicher zu befestigen, besteht weder das Erfordernis noch die Gefahr, daß das Werkzeug 28 in Querrichtung vorwärts und rückwärts bewegt wird, wie es mit dem Pfeil 19 in Fig. 7 angedeutet ist, um das Werkzeug 18 ordnungsgemäß in die Eingriffsnuten einzusetzen. Somit besteht keinerlei Gefahr, daß das Gewinde 4a auf der Buchse 4 mit dem Werkzeug 28 beschädigt oder gar zerstört wird.

Auch wenn beim erfindungsgemäßen Beschleunigungsdetektor ein Zug auf den Ausgangsanschluß 22 wirkt, und zwar während des Festziehens der Sicherungsmutter 25 auf der Buchse 4, um die Beschleunigungs-Wandleranordnung 3a im Gehäuse 1 fest anzu­ bringen, wird die Leitung 22c in ihrer Position mechanisch gehalten mit einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise dem Haken 22d, der mit dem oberen Endteil des inneren Endes 9a des externen Außenanschlusses 9 in Eingriff steht. Wenn dabei eine Zugspannung im Übergangsbereich zwischen dem ringförmigen Hauptteil 22a und der Verbindungslasche 22b durch die Drehung des Hauptteiles 22a erzeugt wird, so wird diese durch die gebogenen Kanten oder Übergangskehlen 22e zwischen dem ringförmigen Hauptteil 22a und der Verbindungs­ lasche 22b verteilt und ausgeglichen.

Claims (7)

1. Beschleunigungsdetektor zur Anbringung an einem Objekt, dessen Beschleunigung gemessen werden soll, umfassend
ein Gehäuse mit einer elektrisch leitenden Buchse, die im Betrieb mit dem Objekt in Kontakt gebracht wird;
einen Beschleunigungsmeßwandler, der auf der Buchse an­ geordnet ist und ein piezoelektrisches Element, ein Trägheitsgewicht, eine Ausgangselektrode und eine Refe­ renzelektrode aufweist;
ein elastisches Filmmaterial, das um den Beschleuni­ gungsmeßwandler herum angebracht ist und das ausreichend elastisch ist, um eine Bewegung des Trägheitsgewichtes relativ zum Gehäuse zu ermöglichen, wenn eine Beschleu­ nigung auf das Trägheitsgewicht wirkt;
Ausgangsanschlüsse, die mit der Ausgangselektrode bzw. mit der Referenzelektrode des Meßwandlers verbunden sind und sich durch das Gehäuse für eine externe Verbindung erstrecken;
eine Befestigungseinrichtung, die sich zur Anbringung des Beschleunigungsdetektors am Objekt durch das Gehäuse hindurch erstreckt, wobei
die Buchse an ihrem einen Ende zur Anlage an dem Objekt einen Flansch und über dem Flansch einen Hohlraum zur Aufnahme des Beschleunigungsmeßwandlers aufweist,
auf dem Flansch eine scheibenförmige Anschlußplatte sitzt, die integral mit einer Leitung ausgebildet und über einen steckbaren Masseanschluß permanent an Masse anschließbar ist, die Anschlußplatte das piezoelektri­ sche Element trägt und mit seiner Referenzelektrode in elektrischem Kontakt steht,
auf dem piezoelektrischen Element in elektrischem Kon­ takt mit seiner Ausgangselektrode ein scheibenförmiges Anschlußteil mit einer Leitung liegt, die mit einem steckbaren Signalanschluß verbunden ist,
darüber, unter isolierter Einfügung des Trägheitsge­ wichtes eine Anschlagmutter angeordnet ist, die auf ein Außengewinde der Buchse aufgeschraubt ist und für die gesamte Anordnung innerhalb des Hohlraums zugleich eine mechanische und elektrische Verbindung der Komponenten aufrechterhält und auf der Innenseite des Beschleuni­ gungsmeßwandlers ein isolierendes Rohr auf der Buchse sitzt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmutter (25) eine Eingriffsnut (25d) in ihrer Außenumfangsfläche (25a) aufweist, um darin ein Werkzeug (28) aufzunehmen, wenn die Anschlagmutter (25) auf der Buchse (4) gedreht wird.

2. Beschleunigungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsnut (25d) als axiale Nut ausgebildet ist, die sich durch die Anschlagsmutter (25) erstreckt.

3. Beschleunigungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsnut (25d) ein Paar von axialen Nuten (25d) umfaßt, die sich durch die Anschlagmutter (25) erstrecken und in gleichen Umfangsintervallen angeordnet sind.

4. Beschleunigungsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Nuten (25d) in gleichen Umfangsinterval­ len angeordnet sind und jeweils einen im wesentlichen U- förmigen Querschnitt haben.

5. Beschleunigungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß (22) ein im wesentlichen ring­ förmiges Teil (22a), eine Verbindungslasche (22b), die sich für eine externe Verbindung vom ringförmigen Teil (22a) im wesentlichen radial nach außen erstreckt und eine Übergangskehle (22e) aufweist, die in einem Über­ gangsbereich zwischen dem ringförmigen Teil (22a) und der Verbindungslasche (22b) vorgesehen ist, um die Kon­ zentration von Belastungen des Übergangsbereiches aus­ zugleichen.

6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslasche (22b) mit einem integral aus­ gebildeten, elektrisch leitfähigen Ansatz (22d) versehen ist.

7. Detektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Ansatz (22d) als Eingriffshaken aus­ gebildet ist.