DE3122375A1

DE3122375A1 - Sensoranordnung

Info

Publication number: DE3122375A1
Application number: DE19813122375
Authority: DE
Inventors: Wolf Ing.(grad.) 7141 Oberriexingen Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1982-12-23
Also published as: GB2100002B; US4430899A; DE3122375C2; GB2100002A; JPS58730A

Description

R. 708 4

20.5.1981 Wt/Hm

Λ-

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Sensoranordnung
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es sind bereits zahlreiche Sensoranordnungen bekannt, mit denen die Erfassung des in einem Gehäuse herrschenden Druckes (p) möglich ist. Bei manchen dieser bekannten Anordnungen wird von der Ausdehnung eines unter dem Einfluß des Druckes (p) elastisch verformbaren Teiles Gebrauch gemacht, die auf ein druckempfindliches Element einwirkt.

Aus der US-PS h 109 518 ist beispielsweise eine derartige Sensoranordnung zur Erfassung des auf eine Einspritzdüse einer Brennkraftmaschine ausgeübten Druckes bekannt. Dabei ist ein Bolzen in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingeschraubt und eine Unterlegscheibe, die das druckempfindliche Element in Gestalt einer piezokeramischen Scheibe enthält, ist mit einer Mutter auf den Zylinderkopf aufgeschraubt.

■ s·

Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die gewonnenen Signale relativ klein sind, weil die elastische Verformung des relativ großen Schraubendurchmessers in die nutzbare SignalAmplitude eingeht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß höhere Signal-Amplituden erzielt werden. Dies wird in besonders einfacher Weise dadurch erzielt, daß eine sogenannte Dehnschraube verwendet wird, die einen Abschnitt aufweist, der bestimmungsgemäß zur elastischen Verformung vorgesehen ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Sensoranordnung möglich.

So ist die Dehnschraube in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung als Schraube mit Schraubenkopf, elastisch verformbarem Abschnitt und Schraubenbolzen ausgebildet, und als druckempfindliches Element wird eine piezokeramische Scheibe in Form einer Unterlegscheibe verwendet, die zwischen Schraubenkopf und Außenfläche der Gehäusewandung festgeschraubt wird. Um dabei das Austreten von Druckmedium zu verhindern wird bevorzugt ein weiterer, kolbenförmiger Abschnitt in der Dehnschraube vorgesehen, der in seinem Umfang einen O-Ring trägt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die piezokeramische Scheibe sowie der elastisch verformbare Abschnitt der Dehnschraube ober-

£ halb des Schraubenkopfes angeordnet und die piezokeramische

Scheibe wird von einer Mutter gehalten, die auf einen oberhalb des elastisch verformbaren Abschnittes angeordneten Gewindekopf aufschraubbar ist. Auf diese Weise ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, die piezokeramische Scheibe auszutauschen oder durch Anziehen der Mutter einzueichen, ohne dadurch die Befestigung der Druckmessanordnung hinsichtlich des Gehäuses verändern zu müssen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Schnittbild durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung; Figur 2 ein Schnittbild durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung. <i

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist mit 10 die Wandung eines weiter nicht dargestellten Gehäuses bezeichnet, in dem ein Druck (p) herrscht. In der Wandung 10 ist eine Bohrung 11 mit einem Gewinde angebracht, in das eine Dehnschraube 12 einschraubbar ist. Die Dehnschraube 12 besteht dabei druckseitig aus einem Gewindebolzen 13, durch den axial eine Bohrung 1U hindurchführt. An den Gewindebolzen 13 schließt sich auf der druckabgewandten Seite eine kolbenartige Verdickung 15 an, die an ihrem Umfang eine 0-Ring 16 hält. Diese kolbenartige Verdickung 15 mit dem 0-Ring 16 läuft in einer weiteren Bohrung 17, die gegenüber der Bohrung 11 einen größeren Durchmesser hat. An die kolbenartige Verdickung 15 schließt sich ein Abschnitt 18 an, der einen verjüngten Außendurchmesser aufweist und ebenfalls von der Bohrung lh durchdrungen ist. Durch Einstellen

- Jr-. f ·

der Wandstärke des Abschnittes 18 wird dieser in vorbestimmbarer Weise elastisch verformbar und zwar in Abhängigkeit vom Druck (p), der ebenfalls in der Bohrung 1^ herrscht, da diese an den Innenraum des Gehäuses angeschlossen ist. Der Abschnitt 1.8 geht schließlich in einen Schraubenkopf 19 über. Zwischen Schraubenkopf 19 und der Außenfläche 20 der Wandung 10 ist ein Verbund aus zwei Stahlscheiben 21, 22, zwei piezokeramischen Scheiben 23, 2k sowie einer Kontaktscheibe 25 angeordnet. Dieser Verbund ist schließlich mit einem Isoliermantel 26 nach innen isoliert.

Die Dehnschraube 12 wird mit dem Verbund 21 bis 2k in die Bohrung 11 eingeschraubt. Dabei wird auf-die piezor keramischen Scheiben 23, 2k eine bestimmte Vorspannung ausgeübt. Tritt nun im Inneren des Gehäuses ein Druck (p) auf, bewirkt dieser - wie oben bereits angedeutet eine elastische Verformung des Abschnittes 18, so daß sich eine Verminderung des Druckes auf die piezokeramischen _ri

Scheiben 23, 2k ergibt. Diese Druckänderung·in den Scheiben 23, 2^ ist «jedoch in bekannter Weise als elektrisches Signal abnehmbar. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind zwei piezokeramische Scheiben 23, 2k mit entgegengesetzter Polarisierung vorgesehen, es versteht sich jedoch von selbst, daß anstelle zweier piezokeramischer Scheiben 23, 2k auch eine piezokeramische Scheibe oder ein beliebiges anderes druckempfindliches Element verwendet werden kann. Bei der Anordnung gemäß Figur 1 sind die Scheiben 23, 2k durch den Isoliermantel 26 nach einer Seite hin isoliert, so daß ein druckabhängiges Signal an einer Klemme 25a gegen Masse abgenommen werden kann.

Durch die in der Bohrung 17 laufende kolbenartige Verdickung 15 · mit dem O-Ring 16 wird dabei eine zuverlässige Abdichtung des Druckmediums nach außen erreicht. __

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist wiederum in die Bohrung 11 der Wandung 10 der Bolzen 13 eingeschraubt. Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist jedoch beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 der Schraubenkopf 19a unmittelbar am Bolzen 13 angeordnet. Die Dehnschraube 12 kann damit in die Bohrung 11 eingeschraubt werden, ohne Rücksicht auf die erforderliche Vorspannung in den piezokeramischen Scheiben 23, 2k zu nehmeil. Der elastisch verformbare Abschnitt 18 befindet sich in diesem Fall oberhalb vom Schraubenkopf 19 und geht seinerseits in einen Gewindekopf 30 über, auf den eine Mutter 31 aufschraubbar ist. Zwischen Mutter 31 und Schraubenkopf 19a ist dabei der bereits in Figur 1 erläuterte Verbund 21 bis 26 gehalten. Die Anordnung gemäß Figur 2 bietet dabei den Vorteil, daß mit der Mutter 31 die Vorspannung auf die piezokeramischen Scheiben 23, 2k unabhängig von der Befstigung der Sensoranordnung in der Wandung 10 eingestellt werden kann. Bei Auftreten eines Druckes (p) wird der elastische Abschnitt 18 wiederum gedehnt,.so daß sich die durch die Mutter 31 eingestellte Vorspannung auf die Scheiben 23, 2k vermindert. Auch in diesem Fall kann wiederum ein elektrisches Signal als druckproportionales Signal an den Scheiben 23, 2k abgenommen werden.

Die beschriebenen Sensoranordnungen eignen sich in besonderer Weise zur Messung von hohen Drücken, beispielsweise zur Messung des Druckes in einer Dieseleinspritzpumpe. In diesem Falle ist die Wandung 10 gemäß Figur 1 und 2 die Wandung des Pumpengehäuses.

Claims

κ. 70 3 4

20.5.1981 Wt/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Ansprüche

1 J Sensoranordnung zur Erfassung des in einem Gehäuse herrschenden Druckes (p) mit einem in der Gehäusewandung (10) befestigbaren Bolzen (13) und wenigstens einem druckempfindlichen Element, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (13) Teil einer Dehnschraube (12) ist, die einen unter Einfluß des Druckes (p) elastisch verformbaren Abschnitt (18) aufweist, dessen eines Ende raumfest mit der Gehäusewandung (10) verbunden ist, wobei das druckempfindliche Element zwischen den Enden des Abschnittes (18) gehalten ist und der Abschnitt (18) mit einer ihn durchdringenden Bohrung (1*0, in der der Druck (p) heTrscht, dünnwandig ausgebildet ist.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (13) in den Abschnitt (18) und dieser in einen Schraubenkopf (19) übergeht, wobei das wenigstens eine druckempfindliche Element als piezokeramische Scheibe (23, 2k)

70 8 4

in Form einer Unterlegscheibe zwischen dem Schraubenkopf (19) und der Außenfläche (20) der Gehäusewandung (10) angeordnet ist.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (13) in eine Bohrung (11) der Gehäusewandung (10) einschraubt)ar ist, wobei die Bohrung (11) in eine weitere Bohrung (17) größeren Durchmessers übergeht, in der eine, zwischen Bolzen (13) und Abschnitt (18) angeordnete kolbenart-ige Verdickung (15) läuft, an deren Umfang ein 0-Ring (16) angeordnet ist.
U. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (13) in einen Schraubenkopf (19a), dieser in den Abschnitt (18) und dieser in einen Gewindekopf (30) übergeht, wobei das wenigstens eine druckempfindliche Element als piezokeramische Scheibe (23, 2^) in Form einer Unterlegscheibe zwischen Schraubenkopf (19a) und einer auf den Gewindekopf (30) aufschraubbaren Mutter (31) angeordnet ist.
5. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis Ij-, dadurch gekennzeichnet, daß die piezokeramische Scheibe (23, 2h) als Doppelscheibe mit Scheiben entgegengesetzter Polarisierung ausgebildet ist.
6. Verwendung einer Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Messung des Druckes in einer Diesel-Einspritzpumpe.