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EP1322928A1 - Vibration sensor for fixing directly or indirectly to a vibrating component - Google Patents

Vibration sensor for fixing directly or indirectly to a vibrating component

Info

Publication number
EP1322928A1
EP1322928A1 EP01971672A EP01971672A EP1322928A1 EP 1322928 A1 EP1322928 A1 EP 1322928A1 EP 01971672 A EP01971672 A EP 01971672A EP 01971672 A EP01971672 A EP 01971672A EP 1322928 A1 EP1322928 A1 EP 1322928A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vibration sensor
extension
spring element
sensor according
pressure sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01971672A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang-Michael Mueller
Wolfgang Schmidt
Hartmut Brammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1322928A1 publication Critical patent/EP1322928A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/222—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines using piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02872—Pressure

Definitions

  • Vibration sensor for direct or indirect attachment to a component having vibrations
  • the present invention relates to a vibration sensor for indirect or direct attachment to a component having vibrations according to the preamble of claim 1.
  • Vibration sensors are used, for example, as knock sensors in internal combustion engines.
  • a knock sensor is known from EP-01 84 666, which is shown in FIG.
  • the knock sensor has a housing 2 and a pressure sleeve 3, on the outside of which a piezoceramic disk 4 and a seismic mass 5 acting thereon are arranged.
  • the seismic mass 5 acts on the piezoceramic disk 4 via a plate spring 6.
  • the preload of the plate spring 6 is generated by a threaded ring 7 screwed onto the pressure sleeve.
  • the pressure sleeve 3 has an external thread 8.
  • the piezoceramic disk 4 is between two contact disks 9 arranged, the contact disks 9 are connected by wires 10 to a cable 11.
  • a vibration sensor is known from DE-195 24 152, which has bulges on the outside of the pressure sleeve, which serve as a stop for the plate spring.
  • the curvatures are produced by caulking the material of the pressure sleeve.
  • this can lead to inaccuracies in the pretensioning of the piezoceramic disk via the plate spring due to uneven caulking.
  • the vibration transducer according to the invention for indirect or direct attachment to a component having vibrations with the features of claim 1 has the advantage that the annular spring element has an extension on its inner ring region and one in the pressure sleeve on the outside of the pressure sleeve Extension corresponding recess is formed.
  • the recess receives the extension of the spring element in the assembled state.
  • the spring element is held firmly in the recess of the pressure sleeve via its extension and can therefore exert a uniform and constant prestressing force on a seismic mass or a piezoelectric disk.
  • the threaded ring for prestressing the spring element or other parts serving as a stop for the spring element can also be dispensed with.
  • the vibration sensor according to the invention can also be produced particularly cost-effectively. Furthermore, there is also no risk that chips might fall into the space between the piezoelectric disk and the pressure sleeve, so that a short circuit could possibly occur.
  • the spring element and the seismic mass are in one piece, i.e. as one part.
  • the number of parts can be reduced, on the other hand assembly can be significantly simplified and assembly times can be reduced.
  • the seismic mass is made of the same material as the spring element.
  • a spring steel or the like be used.
  • the seismic mass or the one-piece part in the assembled finished state has as flat a contact surface as possible for insulating disks or contact disks which are arranged between the seismic mass or the one-piece part and the piezoelectric disk
  • Seismic mass or the one-piece part on the side facing the piezoelectric disk is designed to taper in the relaxed state. When installed, this side lies flat. Ie the seismic mass or the one-piece part bends like a plate spring, which is pressed flat on the "block".
  • the extension preferably has at least one slope.
  • the extension can be designed such that it
  • the extension has a wedge shape. This makes it possible to get by with larger component tolerances for all individual parts forming the vibration sensor than in the prior art. This has a very favorable effect on the manufacturing costs.
  • the slope is self-tensioning in the axial direction of the vibration sensor.
  • the extension preferably has two bevels.
  • the extension can be designed such that it forms a tip: 0, which can engage in a corresponding, V-shaped cut in the pressure sleeve.
  • 5 elements preferably a wedge-shaped tip with an angle of about 15 ° to about 120 °. This reliably prevents the extension of the plate spring from falling out of the recess in the outer wall of the pressure sleeve.
  • the angle is particularly preferably approximately 60 °.
  • the spring element is additionally attached to the pressure sleeve by means of welding. So that is Disc spring fixed to the pressure sleeve by means of a welded connection. This can be done for example by means of a laser welding process or by means of a resistance welding process.
  • welding the plate spring to the pressure sleeve it is also possible to further preload the plate spring by means of a radial and an axial Kraftko component.
  • a continuous slot is preferably formed in the spring element and the seismic mass.
  • this slot has the function of serving as a flow channel for the plastic of the housing, so that the plastic can easily reach the inner area between the pressure sleeve and the seismic mass or the piezoelectric disk.
  • a spacer is preferably arranged in the slot before assembly in order to expand the parts so that they can be easily pushed onto the pressure sleeve.
  • At least one groove is preferably formed in the side of the spring element facing away from the piezoelectric disk.
  • This groove also serves as a flow channel for plastic, and any number of grooves can be formed.
  • the grooves must be present if no continuous slot is formed in the spring element.
  • a vibration sensor is thus provided which is inexpensive to manufacture and easy to assemble, an extension being formed on the spring element and being able to engage in a recess which is formed on the outside of the pressure sleeve. This allows the Extension of the spring element engage in the recess and is thus held in position.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a vibration sensor according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a plan view of the plate spring shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a vibration sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a sectional view of a vibration sensor according to the prior art.
  • the vibration sensor 1 for indirect or direct attachment to a component having vibrations (not shown) according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the vibration sensor 1 according to the invention comprises a pressure sleeve 3, which has a flange-like edge at its lower end, which forms a contact surface 13 on the side facing the vibration component.
  • the pressure sleeve 3 has a central bore 14, which serves to receive a fastening means in order to fasten the vibration sensor to the component having the rockers.
  • the pressure sleeve has on its outside a cut-out V-shaped cutout 15, which is formed on the entire outer circumference of the pressure sleeve 3.
  • the vibration sensor according to the first exemplary embodiment has a component 16 formed in one piece, which serves simultaneously as a seismic mass and as a spring element for prestressing the piezoelectric disk 4.
  • the component 16 comprises a wedge-shaped extension 17, which is formed on the inner upper peripheral ring of the component 16.
  • the wedge-shaped extension 17 engages in the recess 15 formed in the pressure sleeve 3.
  • the component 16 is shown in dashed lines before assembly and in solid lines just before the final assembly position.
  • the component 16 is moved in the direction of arrow A into the final assembly position.
  • the inclined surfaces of the extension 17 lie directly in the inclined surfaces of the recess 15.
  • the recess 15 serves as a stop for the extension 17 and thus determines the preload which acts on the piezoelectric disk 4.
  • the underside of the one-piece component 16 lies flat on the insulating washer 12.
  • the component 16 acts on the piezoelectric disk 4 via an insulating disk 12 and a contact disk 9.
  • the piezoelectric disk 4 in turn is arranged adjacent to the flange-like extension of the pressure sleeve 3 via a contact disk 9 and an insulating disk 12.
  • FIG. 2 shows a top view of the component 16 forming the spring element and the seismic mass.
  • a continuous slot 18 is formed on the component 16.
  • the extension 17 is not completely annular.
  • two grooves 19 and 20 are provided on the upper region of the component 16.
  • the grooves serve as flow channels for a plastic, which after the preassembly of the individual parts is injection molded around the preassembled individual parts as a housing (not shown), so that plastic can also get between the component 16 or the piezoelectric disk 4 and the cylindrical region of the pressure sleeve 3 can.
  • the same function as the grooves 19 and 20 also has the slot 18, which forms a wide passage for the injection molded plastic.
  • the slot 18 serves to simplify the pushing on of the component 16 via the pressure sleeve 3, since the component 16 can be expanded so easily and can be easily pushed onto the pressure sleeve 3.
  • a spacer can preferably be arranged in the slot 18 prior to assembly in order to keep the component 16 in the expanded state.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment according to the present invention.
  • the same or similar parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment and are therefore not described in detail below.
  • the seismic mass 5 is in known manner designed as an annular disc.
  • the plate spring 6 has an extension 17 on its inner circumferential area, which is wedge-shaped.
  • the extension 17 has two inclined surfaces which engage in a cut-out V-shaped cutout 15 on the outside of the pressure sleeve 3 in the assembled state.
  • the plate spring 6 exerts a prestress on the seismic mass 5 and the piezoelectric disk 4.
  • the other components of the vibration sensor according to the second embodiment correspond to those of the first embodiment and are therefore not described further below.
  • the component 16 or the plate spring 6 it is also possible for the component 16 or the plate spring 6 to be additionally fastened to the pressure sleeve 3 by means of a welded connection in order to increase the durability of the vibration sensor. This is indicated by the arrows B in FIG. 1. It is furthermore possible during the welding process to additionally pretension the component 16 or the spring element 6 by a radial and an axial force component.
  • the present invention relates to a vibration sensor for indirect or direct attachment to a component having vibrations with a housing, a pressure sleeve 3 with a central bore 14 and one between two insulating washers 12 and two contacts.
  • clock disks 9 arranged piezoelectric disk 4, on which a seismic mass 5 acts via a spring element 6.
  • the spring element 6 is ring-shaped and has an extension 17 on its inner ring region.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

The invention relates to a vibration sensor for fixing directly or indirectly to a vibrating component. Said sensor comprises a housing, a pressure casing (3) containing a central bore (14) and a piezoelectric disk (4), positioned between two insulating disks (12) and two contact disks (9). A seismic mass (5) acts on the piezoelectric disk by means of a spring element (6), the latter (6) being configured in the shape of a ring and having a projection (17) on its internal circumference. A rebate (15), which corresponds to and accommodates the projection (17) of the spring element (6), is configured on the outer circumference of the pressure casing (3).

Description

Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden BauteilVibration sensor for direct or indirect attachment to a component having vibrations
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a vibration sensor for indirect or direct attachment to a component having vibrations according to the preamble of claim 1.
Schwingungsaufnehmer werden beispielsweise als Klopfsensoren bei Brennkraftmaschinen verwendet. Beispielsweise ist aus der EP-01 84 666 ein derartiger Klopfsensor bekannt, welcher in Figur 4 dargestellt ist. Der Klopfsensor weist ein Gehäuse 2 und eine Druckhülse 3 auf, auf deren Außenseite eine piezokeramische Scheibe 4 und eine auf diese einwirkende seismische Masse 5 angeordnet sind. Über eine Tellerfeder 6 wirkt die seismische Masse 5 auf die piezokeramische Scheibe 4. Dabei wird die Vorspannung der Tellerfeder 6 durch einen auf die Druckhülse aufgeschraubten Gewindering 7 erzeugt. Hierzu weist die Druckhülse 3 ein Außengewinde 8 auf. Dadurch kann die auf die piezokeramische Scheibe 4 ausgeübte Kraft beliebig und begrenzt eingestellt werden. Die piezokeramische Scheibe 4 ist dabei zwischen zwei Kontaktscheiben 9 angeordnet, wobei die Kontaktscheiben 9 über Drähte 10 mit einem Kabel 11 verbunden sind.Vibration sensors are used, for example, as knock sensors in internal combustion engines. For example, such a knock sensor is known from EP-01 84 666, which is shown in FIG. The knock sensor has a housing 2 and a pressure sleeve 3, on the outside of which a piezoceramic disk 4 and a seismic mass 5 acting thereon are arranged. The seismic mass 5 acts on the piezoceramic disk 4 via a plate spring 6. The preload of the plate spring 6 is generated by a threaded ring 7 screwed onto the pressure sleeve. For this purpose, the pressure sleeve 3 has an external thread 8. As a result, the force exerted on the piezoceramic disk 4 can be set as desired and to a limited extent. The piezoceramic disk 4 is between two contact disks 9 arranged, the contact disks 9 are connected by wires 10 to a cable 11.
Die oben beschriebene Anordnung zum Zusammenhalten der Einzelteile des Klopfsensors mittels des Gewinderings und der Tellerfeder hat dahingehend Nachteile, dass sie bei der Herstellung relativ kostenintensiv ist und überdies zu Fertigungsfehlern führen kann. Insbesondere bei der Fertigung des Außengewindes 8 an der Druckhülse 3 können beim Aufschrauben des Gewinderings 8 Späne z.B. des Gewindeanschnitts in den Zwischenraum zwischen der Druckhülse 3 und dem piezokerami- schen Element 4 fallen. Dadurch kann nach Umspritzung des Gehäuses 2 ein Kurzschluss entstehen.The arrangement described above for holding together the individual parts of the knock sensor by means of the threaded ring and the plate spring has disadvantages in that it is relatively expensive to manufacture and can also lead to manufacturing errors. Particularly when manufacturing the external thread 8 on the pressure sleeve 3, 8 chips, e.g. of the thread cut into the space between the pressure sleeve 3 and the piezoceramic element 4. This can result in a short circuit after the encapsulation of the housing 2.
Weiter ist aus der EP-0 184 666 bekannt, die Tellerfeder 6 mittels eines Seegerrings zu befestigen.It is also known from EP-0 184 666 to fasten the plate spring 6 by means of a circlip.
Des weiteren ist aus der DE-195 24 152 ein Schwingungsaufnehmer bekannt, welcher an der Außenseite der Druckhülse Verwölbungen aufweist, welche als Anschlag für die Tellerfeder dienen. Die Verwölbungen werden durch Verstemmung des Materials der Druckhülse hergestellt. Hierbei kann es jedoch aufgrund von ungleichmäßigen Verstemmungen zu Ungenauigkei- ten bei der Vorspannung der piezokeramischen Scheibe über die Tellerfeder kommen.Furthermore, a vibration sensor is known from DE-195 24 152, which has bulges on the outside of the pressure sleeve, which serve as a stop for the plate spring. The curvatures are produced by caulking the material of the pressure sleeve. However, this can lead to inaccuracies in the pretensioning of the piezoceramic disk via the plate spring due to uneven caulking.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der erfindungsgemäße Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, dass das ringförmige Federelement an seinem inneren Ringbereich einen Fortsatz aufweist und in der Druckhülse an der Außenseite der Druckhülse eine dem Fortsatz entsprechende Ausnehmung ausgebildet ist. Die Ausnehmung nimmt im montierten Zustand den Fortsatz des Federelements auf. Dadurch ist das Federelement über seinen Fortsatz fest in der Ausnehmung der Druckhülse gehalten und kann somit eine gleichmäßige und gleich bleibende Vorspannkraft auf eine seismische Masse bzw. eine piezoelektrische Scheibe ausüben. Weiter kann dadurch auch auf den Gewindering zum Vorspannen des Federelements oder anderer als Anschlag für das Federelement dienender Teile verzichtet werden. Weiterhin ist es auch nicht notwendig, ein Außengewinde in die Druckhülse zu schneiden. Stattdessen kann erfindungsgemäß einfach eine Aussparung beispielsweise mittels Drehen hergestellt werden. Dadurch kann der erfindungsgemäße Schwingungsaufnehmer auch besonders kostengünstig hergestellt werden. Des Weiteren besteht auch keine Gefahr, dass eventuell Späne in den Zwischenraum zwischen der piezoelektrischen Scheibe und der Druckhülse fallen, sodass eventuell ein Kurzschluss entstehen könnte.The vibration transducer according to the invention for indirect or direct attachment to a component having vibrations with the features of claim 1 has the advantage that the annular spring element has an extension on its inner ring region and one in the pressure sleeve on the outside of the pressure sleeve Extension corresponding recess is formed. The recess receives the extension of the spring element in the assembled state. As a result, the spring element is held firmly in the recess of the pressure sleeve via its extension and can therefore exert a uniform and constant prestressing force on a seismic mass or a piezoelectric disk. Furthermore, the threaded ring for prestressing the spring element or other parts serving as a stop for the spring element can also be dispensed with. Furthermore, it is also not necessary to cut an external thread into the pressure sleeve. Instead, according to the invention, a recess can simply be made, for example by turning. As a result, the vibration sensor according to the invention can also be produced particularly cost-effectively. Furthermore, there is also no risk that chips might fall into the space between the piezoelectric disk and the pressure sleeve, so that a short circuit could possibly occur.
Vorzugsweise ist das Federelement und die seismische Masse einstückig, d.h. als ein Teil, ausgebildet. Durch das Vorsehen nur eines einzigen Bauteils kann zum Einen die Teilezahl reduziert werden, zum Anderen kann die Montage deutlich vereinfacht werden und Montagezeiten verringert werden. Da das Federelement und die seismische Masse einstückig ausgebildet sind, ist die seismische Masse aus dem gleichen Material wie das Federelement hergestellt. Hierbei kann z.B. ein Federstahl o.a. verwendet werden.Preferably the spring element and the seismic mass are in one piece, i.e. as one part. By providing only a single component, on the one hand the number of parts can be reduced, on the other hand assembly can be significantly simplified and assembly times can be reduced. Since the spring element and the seismic mass are formed in one piece, the seismic mass is made of the same material as the spring element. Here, e.g. a spring steel or the like be used.
Damit die seismische Masse bzw. das einstückige Teil im montierten fertigen Zustand eine möglichst plane Auflagefläche zu Isolierscheiben bzw. Kontaktscheiben aufweist, welche zwischen der seismischen Masse bzw. dem einstückigen Teil und der piezoelektrischen Scheibe angeordnet sind, ist die seismische Masse bzw. das einstückige Teil an der zur piezoelektrischen Scheibe gerichteten Seite im entspannten Zustand konisch zulaufend ausgebildet. Im montierten Zustand liegt diese Seite plan auf. D.h. die seismische Masse bzw. 5 das einstückige Teil biegt sich wie eine Tellerfeder, die auf "Block" plan gedrückt wird.So that the seismic mass or the one-piece part in the assembled finished state has as flat a contact surface as possible for insulating disks or contact disks which are arranged between the seismic mass or the one-piece part and the piezoelectric disk Seismic mass or the one-piece part on the side facing the piezoelectric disk is designed to taper in the relaxed state. When installed, this side lies flat. Ie the seismic mass or the one-piece part bends like a plate spring, which is pressed flat on the "block".
Vorzugsweise weist der Fortsatz mindestens eine Schräge auf. Dadurch kann der Fortsatz derart ausgebildet werden, dass erThe extension preferably has at least one slope. As a result, the extension can be designed such that it
.0 eine Keilform aufweist. Dadurch ist es möglich, für alle den Schwingungsaufnehmer bildenden Einzelteile mit größeren Bauteiltoleranzen als im Stand der Technik auszukommen. Dies wirkt sich sehr günstig auf die Herstellungskosten aus. Durch die Ausbildung des Fortsatzes mit mindestens einer.0 has a wedge shape. This makes it possible to get by with larger component tolerances for all individual parts forming the vibration sensor than in the prior art. This has a very favorable effect on the manufacturing costs. By designing the extension with at least one
.5 Schräge ist der Verbund in axialer Richtung des Schwingungsaufnehmers selbstspannend..5 The slope is self-tensioning in the axial direction of the vibration sensor.
Bevorzugt weist der Fortsatz zwei Schrägen auf. Dadurch kann der Fortsatz derart ausgebildet werden, dass er eine Spitze :0 ausbildet, welche in eine entsprechende im Schnitt V-förmige Ausnehmung in der Druckhülse eingreifen kann.The extension preferably has two bevels. As a result, the extension can be designed such that it forms a tip: 0, which can engage in a corresponding, V-shaped cut in the pressure sleeve.
Um eine ausreichende Vorspannkraft auf die piezoelektrische Scheibe ausüben zu können, weist der Fortsatz des Federele-In order to be able to exert a sufficient prestressing force on the piezoelectric disk, the extension of the spring element
5 ments vorzugsweise eine keilförmige Spitze mit einem Winkel von ca. 15° bis ca. 120° auf. Dadurch kann ein Herausfallen des Fortsatzes der Tellerfeder aus der Ausnehmung in der Außenwand der Druckhülse mit Sicherheit verhindert werden. Besonders bevorzugt ist der Winkel dabei bei etwa 60° ausge-5 elements preferably a wedge-shaped tip with an angle of about 15 ° to about 120 °. This reliably prevents the extension of the plate spring from falling out of the recess in the outer wall of the pressure sleeve. The angle is particularly preferably approximately 60 °.
0 bildet.0 forms.
Um eine zusätzliche Sicherung der Tellerfeder an der Druckhülse bereit zu stellen, ist das Federelement zusätzlich mittels Schweißen an der Druckhülse befestigt. Somit ist die Tellerfeder an der Druckhülse mittels einer Schweißverbindung fixiert. Dies kann beispielsweise mittels eines Laser- Schweißverfahrens oder mittels eines Widerstands- Schweißverfahrens ausgeführt werden. Dabei ist es beim Anschweißen der Tellerfeder an die Druckhülse weiter möglich, die Tellerfeder durch eine radiale und durch eine axiale Kraftko ponente noch weiter vorzuspannen.In order to provide an additional securing of the plate spring on the pressure sleeve, the spring element is additionally attached to the pressure sleeve by means of welding. So that is Disc spring fixed to the pressure sleeve by means of a welded connection. This can be done for example by means of a laser welding process or by means of a resistance welding process. When welding the plate spring to the pressure sleeve, it is also possible to further preload the plate spring by means of a radial and an axial Kraftko component.
Vorzugsweise ist im Federelement und der seismischen Masse ein durchgehender Schlitz ausgebildet. Dieser Schlitz hat im montierten Zustand der Einzelteile des Schwingungsaufnehmers die Funktion, als Fließkanal für den Kunststoff des Gehäuses zu dienen, sodass der Kunststoff auch an den inneren Bereich zwischen der Druckhülse und der seismischen Masse bzw. der piezoelektrischen Scheibe problemlos gelangen kann. Um ein leichtes Auffädeln und damit eine schnelle Montage der seismischen Masse bzw. der Tellerfeder zu erreichen, ist in dem Schlitz vor der Montage vorzugsweise ein Distanzstück angeordnet, um die Teile aufzuweiten, sodass sie leichtgängig auf die Druckhülse aufgeschoben werden können.A continuous slot is preferably formed in the spring element and the seismic mass. In the assembled state of the individual parts of the vibration sensor, this slot has the function of serving as a flow channel for the plastic of the housing, so that the plastic can easily reach the inner area between the pressure sleeve and the seismic mass or the piezoelectric disk. In order to achieve easy threading and thus quick assembly of the seismic mass or the plate spring, a spacer is preferably arranged in the slot before assembly in order to expand the parts so that they can be easily pushed onto the pressure sleeve.
Weiter ist vorzugsweise in der von der piezoelektrischen Scheibe abgewandten Seite des Federelements mindestens eine Nut ausgebildet. Diese Nut dient ebenfalls als Fließkanal für Kunststoff, wobei beliebig viele Nuten gebildet werden können. Insbesondere müssen die Nuten vorhanden sein, wenn kein durchgehender Schlitz im Federelement ausgebildet ist.Furthermore, at least one groove is preferably formed in the side of the spring element facing away from the piezoelectric disk. This groove also serves as a flow channel for plastic, and any number of grooves can be formed. In particular, the grooves must be present if no continuous slot is formed in the spring element.
Erfindungsgemäß wird somit ein Schwingungsaufnehmer bereitgestellt, welcher kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist, wobei am Federelement ein Fortsatz ausgebildet ist, welcher in eine Ausnehmung eingreifbar ist, die an der Außenseite der Druckhülse gebildet ist. Dadurch kann der Fortsatz des Federelements in die Ausnehmung eingreifen und wird somit in Position gehalten.According to the invention, a vibration sensor is thus provided which is inexpensive to manufacture and easy to assemble, an extension being formed on the spring element and being able to engage in a recess which is formed on the outside of the pressure sleeve. This allows the Extension of the spring element engage in the recess and is thus held in position.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Two embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Schwingungsaufnehmers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;Figure 1 is a schematic sectional view of a vibration sensor according to a first embodiment of the present invention;
Figur 2 eine Draufsicht auf die in Figur 1 dargestellte Tellerfeder;Figure 2 is a plan view of the plate spring shown in Figure 1;
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines Schwingungsaufnehmers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung undFigure 3 is a schematic sectional view of a vibration sensor according to a second embodiment of the present invention and
Figur 4 eine Schnittansicht eines Schwingungsaufnehmers gemäß dem Stand der Technik.Figure 4 is a sectional view of a vibration sensor according to the prior art.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In den Figuren 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil (nicht dargestellt) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst der erfindungsgemäße Schwingungsaufnehmer 1 eine Druckhülse 3, welche an ihrem unteren Ende einen flanschartigen Rand aufweist, der an der zum Schwingungen aufweisenden Bauteil gerichteten Seite eine Anlagefläche 13 ausbildet. Weiter weist die Druckhülse 3 eine zentrale Bohrung 14 auf, welche zur Aufnahme eines Befestigungsmittels dient, um den Schwingungsaufnehmer an dem Schwingen aufweisenden Bauteil zu befestigen.1 and 2 show a vibration sensor according to the invention for indirect or direct attachment to a component having vibrations (not shown) according to a first exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vibration sensor 1 according to the invention comprises a pressure sleeve 3, which has a flange-like edge at its lower end, which forms a contact surface 13 on the side facing the vibration component. Furthermore, the pressure sleeve 3 has a central bore 14, which serves to receive a fastening means in order to fasten the vibration sensor to the component having the rockers.
Weiter, wie in Figur 1 gezeigt, weist die Druckhülse an ihrer Außenseite eine im Schnitt V-förmige Aussparung 15 auf, welche am gesamten Außenumfang der Druckhülse 3 gebildet ist.Furthermore, as shown in FIG. 1, the pressure sleeve has on its outside a cut-out V-shaped cutout 15, which is formed on the entire outer circumference of the pressure sleeve 3.
Weiter weist der Schwingungsaufnehmer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein einstückig gebildetes Bauteil 16 auf, welches gleichzeitig als seismische Masse und als Federelement zum Vorspannen der piezoelektrischen Scheibe 4 dient. Wie in Figur 1 dargestellt, umfasst das Bauteil 16 einen keilförmigen Fortsatz 17, welcher am inneren oberen Umfangs- ring des Bauteils 16 ausgebildet ist. Der keilförmige Fortsatz 17 greift in die in der Druckhülse 3 gebildete Aussparung 15 ein. In Figur 1 ist in gestrichelten Linien das Bauteil 16 vor der Montage und in durchgezogenen Linien kurz vor der Montageendposition dargestellt. Hierbei wird das Bauteil 16 in Richtung des Pfeils A in die Montageendposition bewegt. In der Endposition liegen die schrägen Flächen des Fortsatzes 17 unmittelbar in den schrägen Flächen der Ausnehmung 15 an. Dadurch dient die Aussparung 15 als Anschlag für den Fortsatz 17 und bestimmt somit die Vorspannung, welche auf die piezoelektrische Scheibe 4 wirkt. In der Montageendposition liegt die Unterseite des einstückigen Bauteils 16 plan auf der Isolierscheibe 12 auf. Wie in Figur 1 dargestellt, wirkt das Bauteil 16 über eine Isolierscheibe 12 und eine Kontaktscheibe 9 auf die piezoelektrische Scheibe 4. Die piezoelektrische Scheibe 4 ist ihrerseits über eine Kontaktscheibe 9 und eine Isolierscheibe 12 an dem flanschartigen Fortsatz der Druckhülse 3 anliegend angeordnet .Furthermore, the vibration sensor according to the first exemplary embodiment has a component 16 formed in one piece, which serves simultaneously as a seismic mass and as a spring element for prestressing the piezoelectric disk 4. As shown in FIG. 1, the component 16 comprises a wedge-shaped extension 17, which is formed on the inner upper peripheral ring of the component 16. The wedge-shaped extension 17 engages in the recess 15 formed in the pressure sleeve 3. In Figure 1, the component 16 is shown in dashed lines before assembly and in solid lines just before the final assembly position. Here, the component 16 is moved in the direction of arrow A into the final assembly position. In the end position, the inclined surfaces of the extension 17 lie directly in the inclined surfaces of the recess 15. As a result, the recess 15 serves as a stop for the extension 17 and thus determines the preload which acts on the piezoelectric disk 4. In the final assembly position, the underside of the one-piece component 16 lies flat on the insulating washer 12. As shown in FIG. 1, the component 16 acts on the piezoelectric disk 4 via an insulating disk 12 and a contact disk 9. The piezoelectric disk 4 in turn is arranged adjacent to the flange-like extension of the pressure sleeve 3 via a contact disk 9 and an insulating disk 12.
In Figur 2 ist eine Draufsicht des das Federelement und die seismische Masse bildenden Bauteils 16 dargestellt. Wie in Figur 2 gezeigt, ist am Bauteil 16 ein durchgehender Schlitz 18 ausgebildet. Dadurch ist der Fortsatz 17 nicht vollständig ringförmig ausgebildet. Des Weiteren sind zwei Nuten 19 und 20 am oberen Bereich des Bauteils 16 vorgesehen. Die Nuten dienen als Fließkanäle für einen Kunststoff, welcher nach der Vormontage der Einzelteile um die vormontierten Einzelteile herum als Gehäuse (nicht dargestellt) gespritzt wird, sodass Kunststoff auch zwischen das Bauteil 16 bzw. die piezoelektrische Scheibe 4 und den zylindrischen Bereich der Druckhülse 3 gelangen kann. Die gleiche Funktion wie die Nuten 19 und 20 weist auch der Schlitz 18 auf, welcher einen breiten Durchlass für den Spritzkunststoff bildet. Des Weiteren dient der Schlitz 18 dazu, dass ein Aufschieben des Bauteils 16 über die Druckhülse 3 vereinfacht wird, da das Bauteil 16 so einfach aufgeweitet werden kann und einfach über die Druckhülse 3 aufgeschoben werden kann. Bevorzugt kann vor der Montage ein Distanzstück im Schlitz 18 angeordnet sein, um das Bauteil 16 im aufgeweiteten Zustand zu halten.FIG. 2 shows a top view of the component 16 forming the spring element and the seismic mass. As shown in FIG. 2, a continuous slot 18 is formed on the component 16. As a result, the extension 17 is not completely annular. Furthermore, two grooves 19 and 20 are provided on the upper region of the component 16. The grooves serve as flow channels for a plastic, which after the preassembly of the individual parts is injection molded around the preassembled individual parts as a housing (not shown), so that plastic can also get between the component 16 or the piezoelectric disk 4 and the cylindrical region of the pressure sleeve 3 can. The same function as the grooves 19 and 20 also has the slot 18, which forms a wide passage for the injection molded plastic. Furthermore, the slot 18 serves to simplify the pushing on of the component 16 via the pressure sleeve 3, since the component 16 can be expanded so easily and can be easily pushed onto the pressure sleeve 3. A spacer can preferably be arranged in the slot 18 prior to assembly in order to keep the component 16 in the expanded state.
In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. ähnliche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet und werden daher nachfolgend nicht mehr im Detail beschrieben. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht mehr ein einstückiges Bauteil für die seismische Masse und die Tellerfeder vorgesehen, sondern zwei separate Bauteile, nämlich eine seismische Masse 5 und eine Tellerfeder 6. Wie in Figur 3 gezeigt, ist die seismische Masse 5 in bekannter Weise als ringförmige Scheibe ausgebildet. Die Tellerfeder 6 weist an ihrem inneren Um- fangsbereich einen Fortsatz 17 auf, welcher keilförmig gebildet ist. Wie in Figur 3 gezeigt, weist der Fortsatz 17 zwei schräge Flächen auf, welche im montierten Zustand in eine im Schnitt V-förmige Aussparung 15 an der Außenseite der Druckhülse 3 eingreifen. Dadurch übt die Tellerfeder 6 eine Vorspannung auf die seismische Masse 5 und die piezoelektrische Scheibe 4 aus. Die weiteren Bauteile des Schwingungsaufnehmers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels und werden daher nachfolgend nicht weiter beschrieben.FIG. 3 shows a second exemplary embodiment according to the present invention. The same or similar parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment and are therefore not described in detail below. In contrast to the first exemplary embodiment, in the second exemplary embodiment it is no longer a one-piece component for the seismic mass and the plate spring, but two separate components, namely a seismic mass 5 and a plate spring 6. As shown in FIG. 3, the seismic mass 5 is in known manner designed as an annular disc. The plate spring 6 has an extension 17 on its inner circumferential area, which is wedge-shaped. As shown in FIG. 3, the extension 17 has two inclined surfaces which engage in a cut-out V-shaped cutout 15 on the outside of the pressure sleeve 3 in the assembled state. As a result, the plate spring 6 exerts a prestress on the seismic mass 5 and the piezoelectric disk 4. The other components of the vibration sensor according to the second embodiment correspond to those of the first embodiment and are therefore not described further below.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist des Weiteren möglich, dass für eine Vergrößerung der Dauerhaltbarkeit des Schwingungsaufnehmers das Bauteil 16 bzw. die Tellerfeder 6 mittels einer Schweißverbindung noch zusätzlich an der Druckhülse 3 befestigt ist. Dies ist in Figur 1 mit den Pfeilen B angedeutet. Hierbei ist es beim Schweißvorgang des Weiteren möglich, das Bauteil 16 bzw. das Federelement 6 noch zusätzlich durch eine radiale und durch eine axiale Kraftkomponente weiter vorzuspannen.In both exemplary embodiments, it is also possible for the component 16 or the plate spring 6 to be additionally fastened to the pressure sleeve 3 by means of a welded connection in order to increase the durability of the vibration sensor. This is indicated by the arrows B in FIG. 1. It is furthermore possible during the welding process to additionally pretension the component 16 or the spring element 6 by a radial and an axial force component.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil mit einem Gehäuse, einer Druckhülse 3 mit einer zentralen Bohrung 14 und einer zwischen zwei Isolierscheiben 12 und zwei Kon- taktscheiben 9 angeordneten piezoelektrischen Scheibe 4, auf welche eine seismische Masse 5 über ein Federelement 6 wirkt. Dabei ist das Federelement 6 ringförmig ausgebildet und weist einen Fortsatz 17 an seinem inneren Ringbereich auf. Am Außenumfang der Druckhülse 3 ist eine dem Fortsatz entsprechend ausgebildete Ausnehmung 15 zur Aufnahme des Fortsatzes 17 des Federelements 6 ausgebildet.In summary, the present invention relates to a vibration sensor for indirect or direct attachment to a component having vibrations with a housing, a pressure sleeve 3 with a central bore 14 and one between two insulating washers 12 and two contacts. clock disks 9 arranged piezoelectric disk 4, on which a seismic mass 5 acts via a spring element 6. The spring element 6 is ring-shaped and has an extension 17 on its inner ring region. On the outer circumference of the pressure sleeve 3, a recess 15 is formed, corresponding to the extension, for receiving the extension 17 of the spring element 6.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen. The preceding description of the exemplary embodiments according to the present invention is only for illustrative purposes and not for the purpose of restricting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without leaving the scope of the invention and its equivalents.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Schwingungsaufnehmer zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Schwingungen aufweisenden Bauteil mit einer Druckhülse (3) mit einer zentralen Bohrung (14) und einer zwischen zwei Isolierscheiben (12) und zwei Kontaktscheiben (9) angeordneten piezoelektrischen Scheibe (4), auf welche eine seismische Masse (5) über ein Federelement (6) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) ringförmig ausgebildet ist und einen Fortsatz (17) an seinem inneren Ringbereich aufweist und am Außenumfang der Druckhülse (3) eine dem Fortsatz (17) entsprechend ausgebildete Ausnehmung (15) zur Aufnahme des Fortsatzes (17) des Federelements (6) ausgebildet ist.1.Vibration sensor for indirect or direct attachment to a component having vibrations with a pressure sleeve (3) with a central bore (14) and one between two insulating washers (12) and two contact washers (9) arranged piezoelectric disc (4), on which a Seismic mass (5) acts via a spring element (6), characterized in that the spring element (6) is annular and has an extension (17) on its inner ring area and on the outer circumference of the pressure sleeve (3) one of the extension (17) appropriately designed recess (15) for receiving the extension (17) of the spring element (6) is formed.
2. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement und die seismische Masse als einstückiges Bauteil (16) ausgebildet sind.2. Vibration sensor according to claim 1, characterized in that the spring element and the seismic mass are formed as a one-piece component (16).
3. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse (5) an der zur piezoelektrischen Scheibe (4) gerichteten Seite im entspannten Zustand konisch zulaufend ausgebildet ist.3. Vibration sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the seismic mass (5) on the side facing the piezoelectric disc (4) is designed to taper in the relaxed state.
4. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (17) mindestens eine Schräge aufweist. 4. Vibration sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the extension (17) has at least one slope.
5. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (17) zwei Schrägen aufweist.5. Vibration sensor according to claim 4, characterized in that the extension (17) has two slopes.
6. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (17) eine keilförmige Spitze mit einem Winkel von ca. 15° bis 120° aufweist.6. Vibration sensor according to claim 4 or 5, characterized in that the extension (17) has a wedge-shaped tip with an angle of approximately 15 ° to 120 °.
7. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Federelement (6) und der seismischen Masse (5) bzw. im einstückigen Bauteil (16) ein durchgehender Schlitz (18) ausgebildet ist.7. Vibration sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that a continuous slot (18) is formed in the spring element (6) and the seismic mass (5) or in the one-piece component (16).
8. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von der piezoelektrischen Scheibe (4) abgewandten Seite des Federelements (6) mindestens eine Nut (19, 20) ausgebildet ist, welche vom äußeren Umfang zum inneren Umfang gebildet ist.8. Vibration sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the side facing away from the piezoelectric disc (4) of the spring element (6) at least one groove (19, 20) is formed, which is formed from the outer circumference to the inner circumference is.
9. Schwingungsaufnehmer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schlitz (18) des Federelements (16) und/oder der seismischen Masse (5) bzw. des einstückigen Bauteils (16) vor einer Montage ein Distanzstück angeordnet ist, um ein einfaches Aufschieben auf die Druckhülse (3) zu ermöglichen.9. Vibration sensor according to claim 7 or 8, characterized in that a spacer is arranged in the slot (18) of the spring element (16) and / or the seismic mass (5) or the one-piece component (16) before an assembly to allow easy pushing on the pressure sleeve (3).
10. Schwingungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (17) zusätzlich noch mittels Schweißen an der Druckhülse (3) befestigt ist. 10. Vibration sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the extension (17) is additionally fastened by means of welding to the pressure sleeve (3).
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