DE3925744C2 - Beschleunigungsdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsdetektor, umfas­ send: ein Gehäuse, das eine elektrisch leitende innere Me­ tallbuchse mit einem nach außen vorstehenden Ringflansch und ein daran befestigtes, elektrisch isolierendes Außengehäuse aus Kunstharz aufweist, die zwischeneinander einen Hohlraum im Gehäuse bilden; eine Beschleunigungs-Meßwandleranordnung, die um die Metallbuchse herum in dem Hohlraum angeordnet und einstellbar fixiert ist; ein elastisches Füllmaterial, das um die Beschleunigungs-Meßwandleranordnung herum in dem Hohlraum angeordnet ist und die Beschleunigungs-Meßwandleranordnung gegenüber der äußeren Umgebung elastisch abdichtet, wobei das Füllmaterial ausreichend elastisch ist, um eine Bewegung ei­ nes Trägheitsgewichtes relativ zum Gehäuse zu ermöglichen, wenn eine Beschleunigung auf das Trägheitsgewicht wirkt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel eines derartigen her­ kömmlichen Beschleunigungsdetektors. Der Beschleunigungsde­ tektor hat ein Gehäuse 1, das einen ringförmigen Hohlraum 2 bildet, wobei eine ringförmige Beschleunigungs-Meßwandleran­ ordnung 3 innerhalb des Hohlraumes 2 angeordnet ist. Das Ge­ häuse 1 weist eine rohrförmige, elektrisch leitende Metall­ buchse 4 mit einem Durchgangsloch 5 sowie einem Flansch 6 auf. Das Gehäuse 1 hat ferner ein ringförmiges, aus Kunstharz bestehendes Außengehäuse 7, das mit einem Klebstoff 7a an den Flansch 6 der Metallbuchse 4 angeklebt ist, so daß darin der Hohlraum 2 ausgebildet ist.

Das Außengehäuse 7 hat ferner einen Verbinder 8, der sich vom Außengehäuse 7 radial nach außen erstreckt, so daß eine An­ schlußklemme 9 sich durch den Verbinder 8 hindurch erstrecken kann, um ein Ausgangssignal von der Beschleunigungs-Meßwandler­ anordnung 3 abzugreifen, die innerhalb des Hohlraumes 2 angeord­ net ist.

Die Beschleunigungs-Meßwandleranordnung 3 umfaßt ferner ein ringförmiges piezoelektrisches Element 11, das auf einer An­ schlußplatte 10 angeordnet ist; einen unterlegscheibenförmigen Anschluß 12 mit einer Leitung 12a, die mit der Anschlußklemme 9 verbunden ist; eine elektrisch isolierende Unterlegscheibe 13, die auf dem unterlegscheibenförmigen Anschluß 12 angeord­ net ist; ein ringförmiges Trägheitsgewicht 14, das auf der isolierenden Unterlegscheibe 13 angeordnet ist; sowie eine mit Gewinde versehene, ringförmige Anschlagmutter 15, die mit einem Gewinde 4a auf der rohrförmigen Metallbuchse 4 in Gewin­ deeingriff steht.

Ein elektrisch isolierendes Band oder Rohr 16 sitzt auf der rohrförmigen Metallbuchse 4, so daß die Beschleunigungs-Meß­ wandleranordnung 3 gegenüber der Metallbuchse 4 isoliert ist, auch wenn der unterlegscheibenförmige Anschluß 12 sowie das piezoelektrische Element 11 exzentrisch zusammengebaut sind.

Um die Beschleunigungs-Meßwandleranordnung 3 innerhalb des Hohlraumes 2 gegenüber unerwünschten Umgebungseinflüssen ela­ stisch zu lagern und zu schützen, ist der übrige Raum des Hohlraumes 2 im Gehäuse 1, der nicht von der Beschleunigungs- Meßwandleranordnung 3 eingenommen wird, im wesentlichen mit einem elastischen Füllmaterial 17 aus einem in Wärme aushärten­ den Kunstharz 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 Beschleunigung auf das Trägheitsgewicht 14 wirkt, so daß das piezoelektrische Element 11 ein Spannungssignal proportional zu dem Druck er­ zeugt, der durch die Relativbewegung des Trägheitsgewichtes 14 gegen das piezoelektrische Element 11 ausgeübt wird.

Im Betrieb ist der Beschleunigungsdetektor fest an einem nicht dargestellten Motor befestigt, und zwar mit einer nicht dar­ gestellten, geeigneten Schraube, die in das zentrale Durchgangs­ loch 5 des Gehäuses 1 eingesetzt wird. Die Beschleunigung oder die Schwingung des Motors erzeugt eine Bewegung des Trägheits­ gewichtes 14 relativ zum Gehäuse 1, mit der Folge, daß das piezoelektrische Element 11 durch das Trägheitsgewicht 14 be­ aufschlagt wird, so daß ein elektrisches Signal von dem piezo­ elektrischen Element 11 erzeugt wird, welches für die Bewegung des Trägheitsgewichtes 14 relativ zum Motor repräsentativ ist.

Das elektrische Signal wird an der Anschlußklemme 9 zu Unter­ suchungszwecken abgegriffen, um festzustellen, ob es sich um ein Klopfsignal handelt, welches dann erzeugt wird, wenn ein Klopfen des Verbrennungsmotors vorliegt. Wenn festgestellt wird, daß das elektrische Signal ein Klopfsignal enthält, kön­ nen die Betriebsparameter zum Betrieb des Motors eingestellt werden, um die Ausgangsleistung zu erhöhen oder den Kraftstoff­ verbrauch zu verringern.

Da bei dem herkömmlichen Beschleunigungsdetektor der oben be­ schriebenen Art die Metallbuchse 4 und das Außengehäuse 7 durch den Klebstoff 7a an der Bodenwand des Gehäuses 1 miteinander verbunden sind und da der Klebstoff 7a mit Wärme beaufschlagt werden muß, um den Klebstoff 7a zu trocknen bzw. auszuhärten, wird die Metallbeschichtung der Buchse durch die aufgebrachte Wärme verschlechtert, so daß die Korrosionsbeständigkeit der Plattierung oder Beschichtung schlechter wird. Da weiterhin die Auftragsmenge des Klebstoffes nicht leicht gesteuert wer­ den kann wegen der Schwierigkeit bei der Einstellung der Vor­ heizung und dem Aufbringen von Druck auf den Klebstoff während der Anwendung, wird oft ein Überschuß an Klebstoff aufgebracht.

Damit kann der Klebstoff die Innenoberfläche der Buchse bedecken, die aber mit der Meßwandleranordnung in gutem elektrischen Kontakt stehen sollte. Diese überschüssige Menge von Klebstoff sackt auch nach unten und läuft auf die Bodenfläche des Gehäu­ ses 1, die glatt und elektrisch leitend sein sollte, was die Zuverlässigkeit des Beschleunigungsdetektors ebenfalls verrin­ gert. Weiterhin ist es sehr schwierig, die überschüssige Menge an Klebstoff zu entfernen, wenn dieser auf der Innenoberfläche und/oder der Außenoberfläche des Gehäuses 1 ausgehärtet ist.

Weiterhin ist aus der DE 30 37 835 C2 ein Beschleunigungsde­ tektor bekannt, bei dem eine Beschleunigungs-Meßwandleranord­ nung zwischen einem metallischen Druckring einerseits und ei­ nem Trägheitsgewicht andererseits eingesetzt ist, die ihrer­ seits von einem äußeren Mantel formschlüssig zusammengehalten werden. Zur Herstellung des Beschleunigungsdetektors gemäß der DE 30 37 835 C2 müssen zunächst einmal die Beschleuni­ gungs-Meßwandleranordnung einerseits sowie der Druckring und das Trägheitsgewicht andererseits sorgfältig vorfixiert wer­ den. Dann ist es erforderlich, die aus einem Kabel vorstehen­ den Drähte an die Anschlußfahnen von Kontaktierungsblechen anzulöten, unabhängig davon, ob die Anschlußfahnen sich auf der Seite befinden, die dem Kabel gegenüberliegt oder abge­ wendet ist. Anschließend muß dann auch das Kabel in einer ge­ wünschten Stellung relativ zur Meßwandleranordnung vorfixiert werden, damit im nächsten Arbeitsgang die Meßwandleranordnung mit einer Vergußmasse aus Kunststoff eingegossen werden kann, um den Mantel der dort beschriebenen Anordnung zu bilden. Während dieses Gießvorganges bis zum Aushärten des Gießmate­ rials muß diese sorgfältige Fixierung aufrechterhalten wer­ den, anderenfalls besteht die Gefahr, daß keine einwandfreie mechanische und/oder elektrische Verbindung der Komponenten des Beschleunigungsdetektors erzielt wird. Dies ist deswegen von Wichtigkeit, weil keine Möglichkeit besteht, zu einem späteren Zeitpunkt eine Nachjustierung der Komponenten vorzu­ nehmen. Eine Fehljustierung von einer einzigen Komponente kann aber bereits zur Folge haben, daß der gesamte Beschleu­ nigungsdetektor nicht funktionsfähig ist.

Bei dem Beschleunigungsdetektor gemäß der DE 30 37 835 C2 geht es um das Problem, eine in geometrischer Hinsicht ausge­ wogene Anordnung zu schaffen, mit der erreicht werden soll, daß eine günstige, symmetrische Massenverteilung in dem Be­ schleunigungsdetektor erhalten wird. Dies wird dort erreicht durch die Positionierung der Kontaktierungsbereiche mit ihren Anschlußfahnen einerseits sowie die zusätzliche Vergußmasse andererseits auf der Seite, die dem Anschlußkabel gegenüber­ liegt. Bei der Herstellung wird dort kein durch Einsatz- Spritzgießen hergestelltes vorgefertigtes Gehäuse verwendet. Vielmehr werden bei dem herkömmlichen Beschleunigungsdetektor bestimmte Teile, die in nicht näher beschriebener Weise fi­ xiert werden müssen, nachträglich in einen geeigneten Kunst­ stoffmantel eingegossen. Der Mantel bildet dabei einerseits das radial innere und äußere Gehäuse und stellt andererseits die formschlüssige Befestigung und Halterungseinrichtung für sämtliche Komponenten des Beschleunigungsdetektors dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beschleuni­ gungsdetektor der eingangs genannten Art anzugeben, der in verfahrenstechnisch vereinfachter Weise herstellbar ist und der gleichwohl eine einwandfreie Verbindung der Komponenten sowie eine hohe Sicherheit im Betrieb gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Beschleuni­ gungsdetektor der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß das Außengehäuse aus Fluorkohlenstoff-Kunstharz oder Polybu­ tylenterephthalat besteht und daß die Metallbuchse und das Außengehäuse ein durch Einsatz-Spritzgießen hergestelltes, vorgefertigtes integrales Gehäuse bilden, in das die übrigen Komponenten anschließend eingebaut sind.

Mit einem derartigen Beschleunigungsdetektor wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Mit dem erfindungsgemä­ ßen Beschleunigungsdetektor wird in vorteilhafter Weise er­ reicht, daß eine einwandfreie Verbindung der Gehäuseteile er­ zielt wird, ohne daß Klebverbindungen mit den damit einherge­ henden Problemen verwendet werden müssen. Außerdem bleibt der Vorteil erhalten, daß die einzelnen Komponenten sorgfältig in das Gehäuse eingebaut und justiert werden können, wobei sau­ bere Verbindungen und gute elektrische Kontakte innerhalb der Beschleunigungs-Meßwandleranordnung erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen Schnitt eines herkömmlichen Beschleunigungsdetek­ tors, wobei die Metallbuchse und das Außengehäuse durch einen Klebstoff miteinander verbunden sind;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Beschleunigungsdetektor gemäß Fig. 1; und in

Fig. 3 eine Seitenansicht im Schnitt des erfindungsgemäßen Beschleunigungsdetektors, wobei die Metallbuchse inte­ gral in das Außengehäuse aus Kunstharz eingeformt ist.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Beschleunigungsdetektor 20. Der Beschleunigungsdetektor 20 weist ein Gehäuse 1 auf, das einen ringförmigen Hohlraum 2 in seinem Inneren bildet, wobei eine ringförmige Beschleunigungs-Meßwandleranordnung 3 innerhalb des Hohlraumes 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 hat eine rohrförmige, elektrisch leitende Metallbuchse 24 mit ei­ nem Durchgangsloch 25 und einem Flansch 26. Das Gehäuse 1 hat ferner ein ringförmiges, aus Kunstharz bestehendes Außengehäu­ se 27, das an dem Flansch 26 der Metallbuchse 24 angebracht ist, so daß darin der Hohlraum 2 gebildet wird.

Gemäß der Erfindung sind die Metallbuchse 24 und das Außen­ gehäuse 27 aus Kunstharz an der Grenzfläche 28 nicht mit einem Klebstoff aneinander befestigt, wie bei der herkömmlichen Konstruktion gemäß Fig. 1 und 2. Vielmehr wird die Verbindung an der Grenzfläche gebildet durch Einsatz-Spritzgießen oder Zweistufen-Spritzgießen, wobei die Metallbuchse 24 in das inte­ gral geformte Harzmaterial des Außengehäuses 27 eingebettet wird. Das Außengehäuse 27 besteht vorzugsweise aus einem Fluor­ kohlenstoff-Kunstharz oder Polybutylenterephthalat.

Im übrigen ist der Beschleunigungsdetektor 20 in gleicher Weise ausgebildet wie der herkömmliche Beschleunigungsdetektor gemäß Fig. 1 und 2, so daß eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle entbehrlich erscheint.

Bei dem erfindungsgemäßen Beschleunigungsdetektor sind die Metallbuchse und das Außengehäuse aus Kunstharz integral und einstückig miteinander verbunden durch Einsatz-Spritzgießen, wobei eine integrale, einstückige Struktur entsteht. Damit ist keinerlei Klebstoff erforderlich, so daß die Nachteile von herkömmlichen Bauformen mit Klebstoff der oben beschriebenen Art entfallen.

Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß die Metall­ beschichtung oder der Metallüberzug der Buchse nicht durch Wärme verschlechtert oder beschädigt wird, die zum Aushärten benötigt wird, so daß die erforderliche und gewünschte Korro­ sionsbeständigkeit dieses Metallteiles gewährleistet ist. Außerdem können die Innenoberfläche und die Außenoberfläche der Buchse und des Gehäuses sauber gehalten werden, so daß sich ein guter elektrischer Kontakt mit der Meßwandleranord­ nung und einem Erdungselement herstellen läßt, so daß die Zu­ verlässigkeit des Detektors gesteigert wird.

Da weiterhin das Anbringen der Buchse am Außengehäuse gleich­ zeitig während des Einsatz-Spritzgießens des Gehäuses durch­ geführt wird, kann die Anzahl der Herstellungsschritte redu­ ziert werden. Damit können die Produktivität gesteigert und die Herstellungskosten gesenkt werden.

Claims (2)

1. Beschleunigungsdetektor, umfassend

   • - ein Gehäuse (1), das eine elektrisch leitende innere Me­ tallbuchse (4) mit einem nach außen vorstehenden Ringflansch (6) und ein daran befestigtes elektrisch isolierendes Außen­ gehäuse (27) aus Kunstharz aufweist, die zwischeneinander einen Hohlraum (2) im Gehäuse (1) bilden,
   • - eine Beschleunigungs-Meßwandleranordnung (3) die um die Metallbuchse (4) herum in dem Hohlraum (?) angeordnet und einstellbar fixiert ist,
   • - ein elastisches Füllmaterial (17), das um die Beschleuni­ gungs-Meßwandleranordnung (3) herum in dem Hohlraum (2) ange­ ordnet ist und die Beschleunigungs-Meßwandleranordnung (3) gegenüber der äußeren Umgebung elastisch abdichtet, wobei das Füllmaterial (17) ausreichend elastisch ist, um eine Bewegung eines Trägheitsgewichtes (14) relativ zum Gehäuse (1) zu er­ möglichen, wenn eine Beschleunigung auf das Trägheitsgewicht (14) wirkt,
2. dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (27) aus Fluorkohlenstoff-Kunstharz oder Polybutylenterephthalat besteht, und daß die Metallbuchse (4) und das Außengehäuse (27) ein durch Einsatz-Spritzgießen hergestelltes, vorgefertigtes integrales Gehäuse (1) bilden, in das die übrigen Komponen­ ten anschließend eingebaut sind.