DE2715261A1

DE2715261A1 - Vorrichtung zur verstellung des zuendzeitpunktes bei einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2715261A1
Application number: DE19772715261
Authority: DE
Inventors: Kenneth Warren Padgitt
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1976-04-05
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1977-10-13
Also published as: US4089316A; FR2347544A1; JPS52121142A; GB1519936A; FR2347544B1

Description

2715261 Dipl.-Phys. O.E. Weber d-b Muncn«n 71

Patentanwalt HofbrunnstraBe 47

* Telefon. (089)7915050

Telegramm: monopolweber münchen

519

IiOTOROLA., INC.
1303 East Algonquin Road
Dchaumburg, 111. 60196

USA

Vorrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes bei
einer Brennkraftmaschine

7098A 1 /099/.

Die Erfindung betrifft allgemein einstellbare liotptiorispositionsfühler und bezieht sich insbesondere auf eine mechanische einstellbare Fühleranordnung, welche zur Verstellung einer Einrichtung dient, nit welcher Funkenzeiti.tcu.ersignale für ein Zündsystem einer Brennkraftmaschine erzeugt werden können.

Sowohl bei mechanischen als auch bei elektronischen Zündsystemen ist die exakte Einstellung des Zündzeitpunktes problematisch, da die hierzu geeigneten Anordnungen entweder zu kompliziert oder zu ungenau sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fühlereinrichtung für ein Zündsystem der eingangs näher erläuterten Art zu schaffen, mit welcher die Winkelstellung eines Rotationskörpers mit besonders hoher Genauigkeit abgetastet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen insbesondere die im latentbegehren niedergelegten Merkmale.

Gemäß der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß eine hinsichtlich der Fertigung besonders einfache und im Hinblick auf ihre Arbeitsweise besonders genaue Einrichtung geschaffen wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Rotationskörper vorgesehen ist, welcher um eine erste Achse drehbar ist, daß weiterhin wenigstens eine Fühlereinrichtung vorhanden ist, welche einen Körper aufweist, der eine erste und eine zweite Seite hat und weiterhin einen aktiven Fühlerbereich aufweist, der auf der einen der beiden Seiten angeordnet ist, wobei der aktive Fühlerbereich die Winkelstellung des Drehkörpers in bezug

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auf die erste Achse abtastet, daß weiterhin eine Befestigungseinrichtung vorgesehen ist, um die Fühlereinrichtung in bezug auf den Rotationskörper zu positionieren, und daß die Befestigungseinrichtung eine Justierung der Winkelstellung des Fühlerkörpers erlaubt, indem der Fühlerkörper um eine zweite Achse gedreht wird, welche sich von der ersten Achse unterscheidet, wobei der aktive Fühlerbereich auf der einen Seite des Fühlerkörpers auf einem wesentlichen Abstand von der zweiten Drehachse angeordnet ist, wobei der Fühlerkörper eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist und die zweite Achse der iiittelachse des zylindrischen Fühlerkörpers entspricht, wodurch eine Drehung des Fühlerkörpers um die zweite Achse zu einer Justierung der Winkelstellung des aktiven Fühlerbereiches in bezug auf die erste Achse führt.

Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Befestigungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie eine Einstellung des Fühlerkörpers im Hinblick auf die Winkelstellung ermöglicht, indem der Fühlerkörper um eine zweite Achse drehbar ist, welche sich von der ersten Achse unterscheidet, wobei der aktive Fühlerbereich auf der einen Geite des Fühlerkörpers auf einem Abstand angeordnet ist, so daß er auf einem erheblichen Abstand von der zweiten Drehachse angeordnet ist, und daß der Fühlerkörper eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist und die zweite Achse der Mittelachse des zylinderförmigen Fühlerkörpers entspricht, wodurch die Drehung des Fühlers um die zweite Achse zu einer Justierung der Winkelstellung des aktiven Fühlerbereiches in bezug auf die erste Achse führt und dadurch eine Einstellung für den Zündzeitpunkt liefert, und zwar für diejenigen Signale, welche durch den Zündsignalgenerator geliefert werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist die Drehung des Fülllerkörpers um die zweite Achse derart begrenzt, daß keine größere Verstellung

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als 180 ° durchgeführt werden kann, so daß auf diese Weise jede Mehrdeutigkeit vermieden wird und eine exakte Zuordnung der Winkelstellung des Fühlerkörpers in bezug auf die zweite Achse und der Winkel stellung des aktiven Fühlerbereiches in bezug auf die erste Achse gewährleisbet ist. Weiterhin ist die Dicke des Rotationskörpers in einer Richtung parallel zu der Bewegungsebene des aktiven Fühlerbereiches um die zweite Achse wenigstens so groß wie der Abstand zwischen dem aktiven Fühlerbereich und der zweiten Achse. Dadurch wird gewährleistet, daß ein Abschnitt des Rotationskörpers immer benachbart zu dem aktiven Fühlerbereich vorbeigeführt wird, unabhängig von der Winkelstellung des Fühlers in bezug auf die zweite Achse.

In der vorliegenden Beschreibung wird die erfindungsgemäße Hotationspositions-Fühleranordnung als Bestandteil eines elektronischen Steuersystems für den Zündzeitpunkt bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges erläutert. Dabei ist nach einer bevorzugten Ausführungsform die Fühleranordnung in einer zylindrischen Bohrung im Maschinenblock angeordnet. Eine entsprechende mechanische Einrichtung dient dazu, den Fühler innerhalb der zylindrischen Bohrung zu drehen, so daß dadurch eine Veränderung in der Winkelstellung des aktiven Fühlerbereiches in bezug auf die Drehachse eines Rotationskörpers herbeigeführt wird, welcher synchron zu der Kurbelwelle der Haschine angetrieben wird.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm in Verbindung mit einer schematischen Darstellung, in welcher im Schnitt ein Zündsystem dargestellt ist, bei welchem eine erfindungsgemäße Rotationspositions-Fühleranordnung verwendet wird,

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Fig. 2 eine Stirnansicht der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung entlang der Linie 2-2, und

Fig. 3 eine Stirnansicht der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung entlang der Linie 3-3·

Die Fig. 1 veranschaulicht ein Zündsystem 10 für eine (nicht dargestellte) Brennkraftmaschine. Das Zündsystem weist im wes-entlichsr. einen Zünäfunkengenerator ** auf (als Block dargestellt), es hat weiterhin einen metallischen Rotationskörper 12, welcher synchron von der Kurbelwelle der Maschine um eine Achse 13 in Drehung versetzt wird, und es verfügt weiterhin über einen Hall-Sondenfühler 14, der durch eine zylindrische Bohrung I^ in einem (im Schnitt dargestellten) llaschinenblock 16 hindurchgeführt ist. Da der Rotationskörper 12 synchron zu der Kurbelwelle in Drehung versetzt ist, da er von der Kurbelwelle angetrieben wird, entspricht seine Winkelstellung stets der Winkelstellung der Kurbelwelle und hat somit eine feste Beziehung zu der Position jedes Zylinders der Maschine. Die Hall-Sonde 14- tastet die Winkelstellung des Rotationskörpers 12 ab und erzeugt ein Ausgangssignal, welches den Zündfunkengenerator 11 zugeführt wird und welches zur Erzeugung eines Zündfunkensignals führt, welches einem Maschinenzylinder bei einer vorgebbaren Winkelstellung zugeführt werden kann.

Der Zündfunkengenerator 11 stellt nur die übliche Standardzündelektronik dar, welche die Information über die Winkelstellung der Kurbelwelle der Maschine aufnimmt und diese Information in der Weise verarbeitet, daß ein Zündfunke für den Zylinder erzeugt wird. Somit ist der Zündfunkengenerator 11 grundsätzlich bekannt und v/eist eine ähnliche Anordnung auf, wie es grundsätzlich bei elektronischen oder bekannten Zündsystemen bekannt ist. Ein geeignetes Zündsystem, welches von

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einem magnetischen Fühler eine Information über die Winkelstellung erhält, ist in der US-Patentschrift 3 933 141 berchrieben. Somit bedarf der Zündfunkengenerator 11 hier keiner weiteren Erläuterung.

Die Hall-Sonde 14 hat einen im wesentlichen zylinderförmigen Körper 14a, der um eine Mittelachse 17 herum angeordnet ist. Der Körper 14a hat eine erste Seite 18 und eine zweite Seite 19, welche jeweils von dem Ende der zylindrischen Bohrung 15 aus ein Stück stirnseitig vorstehen. Die Seite "Z ist im wesentlichen benachbart zu dem Rotationskörper 12 angeordnet, und die Seite 19 ist von dem liotationskörper 12 sbgewandt.

Ein aktiver Fühlerbereich 20 ist exzentrisch auf der ersten Seite 18 angeordnet, d. h. der Bereich 20 ist im wesentlichen von der Mittelachse 17 auf Abstand angeordnet. Dies geht sehr deutlich aus der Fig. 2 hervor. Die Sonde 14 ist derart angeordnet, daß der aktive Fülllerbereich 20 abwechselnd benachbart zu radial vorspringenden Teilen 12a des Rotationskörpers 12 angeordnet ist, wenn dieser Körper um die Achse 13 in der Richtung gedreht wird, wie es durch einen Pfeil C in der Fig. 1 veranschaulicht ist. Der aktive Fühlerbereich 20 tastet das Vorhandensein eines Metallkörpers in seiner Nähe ab und erzeugt ein Steuersignal, welches dem Zundfunkengenerator 11 über eine elektrische Verbindung 21 zugeführt wird, welche an die Seite 19 der Sonde angeschlossen ist. Indem abgetastet wird, wann die radial vorspringenden Abschnitte 12a benachbart zu der aktiven Fühlerfläche 20 während der Drehung des Rotationskörpers 13 angeordnet sind, liefert die Sonde 14 eine Information über die Winkelstellung an den Zündfunkengenerator 11. Die Winkelstellungen des Körpers 12, welche denjenigen Positionen entsprechen, in welchen die Ränder 12a' der radial vorspringenden Abschnitte 12a direkt gegenüber von dem aktiven Fühlerbereich 20 liegen, entsprechen genau den Positionen der Zylinder der Maschine. Diese Information wird

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anschließend durch eine entsprechende Schaltung im Zündfunkengenerator 11 verarbeitet und führt zur Erzeugung eines ZüncfunkeiiE im Zylinder, und zwar bei der geeigneten Position ciet Lylinäerzyklu..?.

Ein kreisförmiger Befestigungsflansch 22 ist an den Sondenkörper -14a angebracht und ist außerhalb der zylindrischen .Bohrung 15 angeordnet, und dieser Flansch liegt im allgemeinen auf der Seite 1°/· Der Befestigungsflansch 22 hat einen .Durchmesser, welcher größer ist als der Durchmesser der zylindrischen Bohrung, und er hat einen Schlitz 23, der sich bogenförmig über den halben Weg um die Achse 17 herum erstreckt. Eine Befestigungsrehraube 24 hat einen Kopfdurchmesser, welcher größer ist als die Breite des Schlitzes 23 und welche durch den Schlitz in einer Gewindebohrung 25 in dem Maschinenblock ■"6 hindurchgeht. Der Befestigungsflansch 22 und die Befestigungsschraube 24 sorgen für eine entsprechende Verriegelung der Winkelstellung der Sonde 14 in bezug auf die Achse 17, nachdem diese Stellung ordnungsgemäß justiert ist.

Der Bcfestigungsflansch 22, der Schlitz 23, die Befestigungsschraube ?A und der Kaschinenblock 16 sowie seine zylindrische Bohrung 15 stellen allgemein eine Einrichtung dar, welche dazu dient, die Sonde 14 in bezug auf den Rotationskörper 12 ordnungsgemäß zu positionieren. Zunächst liefert die Befestigungsanordnun^ eine Positionierung der aktiven Fühlerfläche 20 derart, daß sie benachbart zu den vorspringenden Abschnitten 12a liegt, und zwar bei entsprechenden Winkelstellungen des Rotationskörpers 12 in bezug auf die Drehachse 13.

Die Anfangsposition der Sonde 14 erzeugt Steuersignale für den Zündfunkengenerator 11, welcher dazu führen, daß Zündfunken an ungeeigneten Positionen erzeugt werden, wonach die

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folgende Einstellung vorgenommen wird: Die Befestigungsschraube 24 wird gelockert, und der Befestigungsflansch 22 wird in bezug auf die Mittelachse 17 der Sonde gedreht, welche auf der Mittelachse der zylindrischen Bohrung entspricht. Dies führt zu einer Justierung der Winkelstellung des aktiven i'ühlerbereiches 20 in bezug auf die Mittelachse 17· Dadurch wird wiederum der aktive Fühlerbereich 20 in eine neue Winkelstellung 20¹ gedreht, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, und zwar in bezug auf die Drehachse 13 des Rotationskörpers 12. Auf diese Weise wird eine Einstellung der Winkelstellung des iühlerkörpers 14 in bezug auf seine eigene Mittelachse herbeigeführt, was zu einer Veränderung der Winkelstellung des aktiven i'ühlerbereiches 20 in bezug auf die Drehachse des Rotationskörpers 12 führt. Diese Positionsänderung dee. aktiven Fülllerbereiches 20 führt zu einer Veränderung der Winkelstellung des Körpers 12, welche dem Zustand entspricht, in welchem die Ränder 12a¹ benachbart zu den aktiven Fühlerbereich 20 angeordnet sind. Dies wiederum ändert das Auftreten des Signals, welches durch den Hall-Fühler erzeugt wird, und liefert eine einfache mechanische Justierung, um eine gewünschte Veränderung des Zündzeitpunktes herbeizuführen. Die oben beschriebene Rotationspositions-Fühleranordnung ist in idealer Weise zur Verwendung einer Hall-Fühlersonde geeignet, welche durch eine zylindrische Bohrung in einem Maschinenblock hindurchgeführt werden soll.

In einer bevorzugten Ausführungsfora des Erfindungsgegenstandes erstreckt sich der Schlitz 23 höchstens über die Hälfte (180°) um die Mittelachse 1? herum. Dadurch wird jede Mehrdeutigkeit bei der Zuordnung der Winkelstellung des aktiven Bereiches 20 in bezug auf die Achse 13 und der Winkelstellung des Befestigungsflansches 22 in bezug auf die Achse 17 vermieden. Somit weist die Befestigungseinrichtung eine Anordnung

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auf, welche dazu dient, daß eine Drehung von mehr als 180° der Fühlerprobe 14 um die Mittelachse 17 verhindert wird, co daß zwischen der Drehung des Fühlers 14 um die Achse 17 und der Drehung des aktiven Bereiches 20 um die Achse 13 ein Verhältnis 1:1 besteht.

Weiterhin sollte die Dicke des Rotationskörpers 12 in der Richtung, welche parallel zu der Achse 13 und parallel zu uer ßewegungsebene des aktiven Fühlerbereiches 20 um die Achse 17 verläuft, wenigstens so groß sein wie der Abstand zwischen dem aktiven Fühlerbereich 20 und der Achse 17· Diese Begrenzung ist erforderlich, weil der aktive Fühlerbereich 20 immer derart positioniert sein sollte, daß die Drehung des Rotationskörpers 12 die vorspringenden Abschnitte 12a dazu veranlaßt, während der Drehung des Körpers 12 benachbart zu dem aktiven Fühlerbereich 20 zu liegen.

Wenn ein Rotationskörper verwendet wird, der einen Nenndurchraesser von etwa "0 cm aufweist, und zwar in Verbindung mit einer Hall-Sonde, welche eine Abmessung von etwa 3 mm zwischen einem aktiven Fühlerbereich und der Mittelachse aufweist, so liefert die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes etwa 7° mechanische Rotationcpositionseinstellung des aktiven Fühlerbereiches um die Drehachse des Rotationskörpers. Dieser Betrag einer Winkeljustierung ist im allgemeinen für ein typisches Zündsystem ausreichend.

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Claims

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Patentansprüche

1'or.i ti on::, fühl ei liir eine Zündverstellung "bei einer ßrennkraf tiaaccriine, dadurch gekennzeichne t , daß ein Rotationskörper vorgesehen ist, welcher um eine erste Achse drehbar ist, daß weiterhin wenigstens eine l·unlereinrichtung vorhanden ist, welche einen Körper aufweist, der eine erste und eine zweite Seite h?t und weiterhin einen aktiven Fühlerbereich aufweist, der auf der einen der beiden Seiten angeordnet ist, wobei der aktive Fühlerbereich die Winkelstellung des Drehkörpers in bezug auf die erste Achse abtastet, daß weiterhin eine Befestigungseinrichtung vorgesehen ist, um die i'ühlereinrichfrung in bezug auf den Rotationskörper zu positionieren, und daß die Befestigungseinrichtung

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cine Justierung C^r Wirtel:: ι, el lung ce ε Fühlerkörper· ε; erioubt, incen -',er ± üiilerkörper wn eine zweite Achse gedreht v;ird, welche sich von der e ve ten Achse unterscheidet, wobei eier aktive iühlerbereich auf der einen ^eite des Fühlerkjrporc ouf eine.n verentlichen Abstand von. der zweiten Drehachse angeordnet ist, wobei der iühlerkörper eine i:a wesentlichen zylindrische Fora aufweist und die zweite Achse c.er fi.i ttelachso äes zylindrischen i'ühlerkörpers entspricht, wodurch eine Drehung d?r I- Lihlerkörpers wn die zv;eite achse zu einer Justierung uer winkelstellung ces aktiven iühlerbereicnes in bezug 3uf die er^te Aciise liihrt.

2. Vorrichtung nr.cli Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet, ünß die zv/eite ^.ciise im wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß die Beiestigungseinrichtung eine Anordnung aufweist, welche eine zylindrische Bohrung hat, in welche ein Abschnitt dec Bühlerkörperc hineinpaßt, und d::ß die Mittelachse der zylindrischen Bohrung auch der zweiten Achse entspricht.

i\. Vorrichtung nach ansDruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, da£ die Befestigungseinrichtung einen Befestigungsflansch aufweist, der an dem iühlerkörper angebracht ist, und weiterhin einen Kälteschutz aufweist, der bogenförmig Uli die zweite Achse herum angeordnet ist, und dpß die Befestigungseinrichtung eine Arretierung aufweist, welche mit deTi Schlitz zusammenwirkt, uti den ifühler in einer festen winkelstellung in beuug auf die zweite Achse zu iixiei"en, mehie.; Jie Justierung dieser Winkelstellung erfolgt ist.

^lj. Vorrichtung neck Ansprucii 4, dadurch gekennzeichnet, ^aß öer Schlitz sich höchstens über dir JJ-ölfte de; ;;t₆es um die zweite Achse herum erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung eine Anordnung auf weir t, welche dazu dient, eine Drehung von mehr als 180 ° ^er Fühlerkcrperc ua die zweite Achse zu verhindern.

7. Vorrichtung nsch Ansprach G, dadurch gekennzeichnet, öafi eier Fühler als Hall-Fühler ausgebildet art.

8. Vorrichtung nach Anspruch. '/, dadurch gekennzeichnet, cc£

dei" Ftotationskörper wenigstens einen vorspringenden Abschnitt aufweist, welcher benachbart zu dem Hall-Fühler während oer Drehung des Rotationskörpers angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, dnß der vorspringende Abschnitt in radialer Richtung von der ersten Achse aus nach außen vorspringt.

10. Vorrichtung nach Anspruch δ, dadurch gekennzeichnet, daß • der vorspringende Abschnitt des Rotationskörpers eine feste Breitenabmessung in einer Richtung parallel zu der Ebene der Bewegung des aktiven Fühlerbereiches um die zweite Achse aufweist, welche wenigstens so groß ist wie der Abstand zwischen dem aktiven Fühlerbereich und der zweiten Achse.

11. Zeitsteuervorrichtung für ein Zündsystem einer Brennkraftmaschine, bei welchem ein Rotationskörper um eine erste Achse durch eine Iiaschinenkurbelv/elle angetrieben wird, so daß der Rotationskörper synchron zu der Kurbelwelle rotiert, wobei wenigstens eine Winkelstellungs-Fühlereinrichtung vorhanden ist, die einen Körper :r:it einer ersten

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und einer zweiten Seite aufweist und einen aktiven iühlerbereich hat, der auf einer der beiden Seiten angeordnet ist, wobei der aktive Fühlerbereich die Winkelstellung des Rotationskörpers in bezug auf die erste Achse abtastet, wobei weiterhin eine Befestigungseinrichtung zur 1Positionierung des Fühlers in bezug auf den Rotationskörper vorhanden ist und wobei schließlich eine Einrichtung vorhanden ist, welche mit dem Fühler verbunden ist, um Funkenzeitsteuer-Zündsignale in Reaktion auf die Winkelstellung des Rotationskörpers zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie eine Einstellung des Fühlerkörpers im Hinblick auf die Winkelstellung ermöglicht, indem der Fühlerkörper um eine zweite Achse drehbar ist, welche sich von der ersten Achse unterscheidet, wobei der aktive Fühlerbereich auf der einen Seite des Fühlerkörpers auf einem Abstand angeordnet ist, so daß er auf einem erheblichen Abstand von der zweiten Drehachse angeordnet ist, und daß der Fühlerkörper eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist und die zweite Achse der Mittelachse des zylinderförmigen Fühlerkörpers entspricht, wodurch die Drehung des Fühlers um die zweite Achse zu einer Justierung der Winkelstellung des aktiven Fühlerbereiches in bezug auf die erste Achse führt und dadurch eine Einstellung für den Zündzeitpunkt liefert, und zwar für diejenigen Signale, welche durch den Zündsignalgenerator geliefert werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achse im wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse angeordnet ist.

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13· Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dsC die Befestigungseinrichtung eine Anordnung aufweist, welciie eine zylindrische Bohrung hat, in welche ein Teil des Fühlerkörpers hineinpaßt, und daß die Hittelachse der zylindrischen Bohrung auch der zweiten Achse entspricht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, deß die Befestigungseinrichtung einen Befestigungsflanrch aufweist, der an dem Fühlerkörper angebracht ist, und weiterhin einen Kälteschutz aufweist, der bogenförmig um die zweite Achse herum angeordnet ist, und daß die Befestigungseinrichtung eine Arretierung aufweist, welche mit dem Schlitz zusammenwirkt, um den Fühler in einer festen Winkelstellung in bezug auf die zweite Achse zu fixieren, nachdem die Justierung dieser Winkelstellung erfolgt ist.

15- Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz sich höchstens über den halben Weg um die zweite Achse herum erstreckt.

"6. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung eine Anordnung aufweist, welche dazu dient, eine Drehung von mehr als ISO des iühlerkörpers um die zweite Achse zu verhindern.

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