PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102007008230A1 11.10.2007
Titel Klopfsensor
Anmelder Mitsubishi Electric Corp., Tokyo, JP
Erfinder Satou, Souichi, Aioi, Hyogo, JP;
Shibata, Harumasa, Tokyo, JP;
Yokoi, Akito, Tokyo, JP;
Tanimoto, Koji, Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 20.02.2007
DE-Aktenzeichen 102007008230
Offenlegungstag 11.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse G01L 23/22(2006.01)A, F, I, 20070220, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02D 35/00(2006.01)A, L, I, 20070220, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Klopfsensor umfasst: eine Basis mit einem ringförmigen Flanschabschnitt und einem zylindrischen Abschnitt, ein ringförmiges piezoelektrisches Element, das auf dem zylindrischen Abschnitt angebracht ist, Elektrodenabschnitte, die gegenüberliegend auf vorderen und hinteren Oberflächen des ringförmigen piezoelektrischen Elements ausgebildet sind, eine erste und eine zweite Anschlussplatte, die mit den Elektrodenabschnitten in Kontakt sind, ein ringförmiges Gewicht, einen ersten Isolierbogen, der zwischen der ersten Anschlussplatte und dem Flanschabschnitt angeordnet ist, einen zweiten Isolierbogen, der zwischen der zweiten Anschlussplatte und dem Gewicht angeordnet ist. Die Elektrodenabschnitte umfassen ringförmige Teilelektroden, wobei jede eine schmalere Breite als eine radiale Breite des piezoelektrischen Elements aufweist. Die ringförmige Teilelektrode weist eine Dicke d auf, die erfüllt: L/d<80, wobei L eine radiale Abmessung der äußeren Umfänge der vorderen und der hinteren Oberflächen ist, wo die Elektrodenabschnitte nicht angeordnet sind.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen nicht-resonanten Klopfsensor, der zum Beispiel an einem Verbrennungsmotor mit Bolzen angebracht ist und der geeignet ist, wenn eine Klopfvibration in dem Verbrennungsmotor erzeugt wird, die Klopfvibration in ein elektrisches Signal umzuwandeln, durch die Verwendung eines piezoelektrischen Elements, das dadurch gestützt ist, dass es in ihm zwischengelegt angeordnet ist, und das Spannungssignal als ein Ausgangssignal herauszuführen.

Stand der Technik

Ein verwandter Klopfsensor umfasst eine Metallhülse, die einen zylindrischen Abschnitt und einen Flanschabschnitt aufweist, der an einem unteren Teil des zylindrischen Abschnitts ausgebildet ist, und der so ausgestaltet ist, dass eine Schraube an einer oberen äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts ausgebildet ist. Auch ist eine erste ringförmige Elektrodenplatte auf dem zylindrischen Abschnitt angebracht, um durch eine Isolierplatte an dem Flanschabschnitt platziert zu sein. Ein ringförmiges piezoelektrisches Element ist auf dem zylindrischen Abschnitt angebracht, um an der ersten ringförmigen Elektrodenplatte platziert zu sein. Eine zweite ringförmige Elektrodenplatte ist auf dem zylindrischen Abschnitt angebracht, um an der ringförmigen piezoelektrischen Elektrodenplatte platziert zu sein. Auch ist ein überlappender Teil auf dem zylindrischen Abschnitt platziert um an der zweiten ringförmigen Elektrodenplatte platziert zu sein. Dann wird eine Mutter auf eine Schraube geschraubt, um daran montiert zu werden. Die Mutter wird dadurch daran befestigt, dass sie festgezogen wird, so dass jedes der Elemente durch Klemmen bzw. Zusammendrücken zwischen der Mutter und dem Flanschabschnitt gehalten wird. Auch ist ein Kunstharz-Gehäuse um die Metallhülse durch Formgebung ausgebildet. Jedes der Elemente ist in das Kunstharz-Gehäuse eingebettet (siehe zum Beispiel JP-A-2002-257624).

Dieses ringförmige piezoelektrische Element ist so ausgestaltet, dass Elektrodenschichten bzw. -lagen an der gesamten vorderen beziehungsweise hinteren Oberfläche von ihm ausgebildet sind. Das ringförmige piezoelektrische Element ist in der Richtung der Dicke von ihm polarisiert. Auch sind die erste und die zweite ringförmige Elektrodenplatte so geformt, dass sie die gleichen Innen- und Außendurchmesser wie diejenigen des ringförmigen piezoelektrischen Elements aufweisen. Die erste und die zweite ringförmige Elektrodenplatte sind in engem Kontakt mit der vorderen beziehungsweise der hinteren Elektrodenschicht, um dadurch einen elektrischen Verbindungszustand dazwischen sicherzustellen. Auch erstrecken sich Verbindungsstababschnitte nach außen von den Umfangskanten der ersten beziehungsweise der zweiten ringförmigen Elektrodenplatte. Die Verbindungsstababschnitte sind jeweils mit einem Paar von Anschlüssen eines Verbinderabschnitts elektrisch verbunden, der mit dem Kunstharz-Gehäuse integriert ausgebildet ist.

Der auf diese Art ausgestaltete verwandte Klopfsensor wird, mit Bolzen in den zylindrischen Abschnitt einer Metallbuchse eingeführt, an einem Verbrennungsmotor angebracht. Ferner, wenn ein Klopfen in dem Verbrennungsmotor auftritt, vibrieren Komponenten, wie beispielsweise die ringförmigen piezoelektrischen Elemente und die überlappenden Teile, mit der Klopfvibration. Diese Vibration wird durch das piezoelektrische Element in ein Spannungssignal umgewandelt. Dieses Spannungssignal wird durch einen weiblichen bzw. aufnehmenden Koppler, der auf dem Verbinderabschnitt angebracht ist, nach außen ausgegeben und wird einer Motorsteuereinheit (ECU) zugeführt, die geeignet ist, den Verbrennungsmotor zu steuern.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei dem verwandten Klopfsensor sind die erste und die zweite ringförmige Elektrodenplatte so geformt, dass sie die gleichen Innen- und Außendurchmesser wie diejenigen des ringförmigen piezoelektrischen Elements aufweisen. Auch sind die Elektrodenschichten an der gesamten vorderen und hinteren Oberfläche des ringförmigen piezoelektrischen Elements ausgebildet, die mit der ersten beziehungsweise der zweiten ringförmigen Elektrodenplatte in Kontakt sind. Außerdem wird die elektrostatische Kapazität des piezoelektrischen Elements durch eine Dicke von ihm und ein Niveau bzw. Grad bestimmt, das dem Bereich der Elektrodenschicht entspricht. Das Niveau des Ausgangssignals, das gemäß der Klopfvibration herausgezogen wird, wird zu einem vorbestimmten Grad bestimmt. Das Niveau des Ausgangssignals, das gemäß der Klopfvibration herausgezogen wird, kann jedoch durch ein Ändern der Dicke oder des Durchmessers des piezoelektrischen Elements geändert werden. Die Notwendigkeit zum Ändern der äußeren Form des Klopfsensors entsteht.

Zum Lösen dieses Problems ist es notwendig, Elektroden an der vorderen und der hinteren Oberfläche des ringförmigen piezoelektrischen Elements partiell auszubilden, ohne die Elektrodenschichten an der gesamten vorderen und hinteren Oberfläche des ringförmigen piezoelektrischen Elements auszubilden, die mit der ersten und der zweiten ringförmigen Elektrodenplatte in Kontakt gebracht werden. In einem Fall, wo die Elektrodenschichten partiell an der vorderen beziehungsweise der hinteren Oberfläche des ringförmigen piezoelektrischen Elements ausgebildet sind, ist jedoch ein Spalt, welcher der Dicke der Elektrodenschicht entspricht, zwischen dem piezoelektrischen Element und jeder der ersten und zweiten Elektrodenplatten vorhanden, und stellt ein Problem dar.

Das heißt, wenn das ringförmige piezoelektrische Element ein Polarisieren an einem Elektrodenschicht-Ausbildungsabschnitt durchführt, wird eine Polarisationswirkung auf einen Elektrodenschicht-Nicht-Ausbildungsabschnitt in dem Randgebiet des Elektrodenschicht-Ausbildungsabschnitts ausgeübt. Elektrische Ladungen, die durch pyroelektrische Effekte aufgrund einer Änderung der Temperatur des Klopfsensors erzeugt werden, werden graduell und langsam in den Elektrodenschicht-Ausbildungsabschnitt durch die erste und die zweite ringförmige Elektrodenplatte entladen, während die Ladungen in einem Elektrodenschicht-Nicht-Ausbildungsbereich gespeichert werden. Die in dem Elektrodenschicht-Nicht-Ausbildungsbereich von diesem ringförmigen piezoelektrischen Element gespeicherten Ladungen verursachen einen dielektrischen Durchschlag bei einer Spannung, die dem zwischen dem ringförmigen piezoelektrischen Element und jeder der ersten und zweiten ringförmigen Elektrodenplatten vorgesehenen Spalt entspricht, so dass die Ladungen unverzüglich zu der ersten und der zweiten ringförmigen Elektrodenplatte hin entladen werden. Die Ladungen, die sich zu der ersten und der zweiten ringförmigen Elektrodenplatte bei dieser Entladung bewegten, werden dadurch auf das ringförmige piezoelektrische Element aufgebracht, dass sie daran zurückgeführt werden. Zu dem Zeitpunkt werden die elektrischen Ladungen, deren Polarität die gleiche ist wie diejenige der Elektrode des ringförmigen piezoelektrischen Elements, darauf aufgebracht. Somit erstreckt sich das ringförmige piezoelektrische Element unverzüglich in eine Polarisationsrichtung, so dass elektrische Ladungen der entgegengesetzten Polarität darin gespeichert werden. In einem Fall, wo der verwandte Klopfsensor die Elektrodenschichten des ringförmigen piezoelektrischen Elements partiell ausbildet, werden folglich Störungen aufgrund einer Änderung der Temperatur auf Ausgangssignale überlagert. Somit weist der verwandte Klopfsensor dahingehend ein Problem auf, dass fälschlicherweise ein Signal bestimmt wird, dass es ein Klopfsignal ist.

Die Erfindung wurde ausgeführt, um die Probleme zu lösen. Folglich ist es eine Aufgabe der Erfindung einen Klopfsensor zu erhalten, der in der Lage ist eine Sensorstruktur zu realisieren, bei der eine Ausgangssensitivität geändert werden kann, ohne die äußere Form des Sensors zu ändern, und der in der Lage ist die Erzeugung von Störungen aufgrund einer Temperaturänderung zu unterdrücken.

Die Erfindung stellt einen Klopfsensor bereit, mit: einer Basis mit einem ringförmigen Flanschabschnitt und einem zylindrischen Abschnitt, der sich von dem Flanschabschnitt axial erstreckt, wobei die Basis mit einer Durchgangsbohrung versehen ist, die den Flanschabschnitt und den zylindrischen Abschnitt axial durchdringt; einem ringförmigen piezoelektrischen Element, das auf dem zylindrischen Abschnitt angebracht ist; Elektrodenabschnitten, die gegenüberliegend an einer vorderen und einer hinteren Oberfläche des ringförmigen piezoelektrischen Elements ausgebildet sind; einer ersten und einer zweiten Anschlussplatte, die auf dem piezoelektrischen Element angebracht sind, und die in engem Kontakt mit den Elektrodenabschnitten sind, um Ausgangssignale von dem piezoelektrischen Element zu entnehmen; einem ringförmigen Gewicht, das auf dem zylindrischen Abschnitt angebracht ist, um eine Erregungskraft an das piezoelektrische Element vorzusehen; einem ersten Isolierbogen, der zwischen der ersten Anschlussplatte und dem Flanschabschnitt angeordnet ist, um die erste Anschlussplatte von dem Flanschabschnitt elektrisch zu isolieren; einem zweiten Isolierbogen, der zwischen der zweiten Anschlussplatte und dem Gewicht angeordnet ist, um die zweite Anschlussplatte von dem Gewicht elektrisch zu isolieren; und einer Halteeinheit, die einen laminierten Körper des ersten Isolierbogens, der ersten Anschlussplatte, des piezoelektrischen Elements, der zweiten Anschlussplatte, des zweiten Isolierbogens und des Gewichts derart hält, dass der laminierte Körper zwischen dem Flanschabschnitt und der Halteeinheit eingeklemmt ist; wobei jeder der Elektrodenabschnitte eine Entsprechende von ringförmigen Teilelektroden bzw. eine entsprechende Teilelektrode von ringförmigen Teilelektroden umfasst, die an einem äußeren Umfang der vorderen beziehungsweise der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements ausgebildet sind, wobei jede der ringförmigen Teilelektroden eine schmalere Breite als eine radiale Breite des piezoelektrischen Elements aufweist; und wobei die ringförmigen Teilelektroden eine Dicke d aufweisen, welche die folgende Ungleichheit erfüllt: L/d < 80, wobei L eine radiale Abmessung von äußeren Umfängen der vorderen und hinteren Oberflächen ist, wo die Elektrodenabschnitte nicht angeordnet sind.

Gemäß der Erfindung können die in dem piezoelektrischen Element ausgebildeten Elektrodenschichten als partielle Elektroden bzw. Teilelektroden ausgestaltet werden. Somit kann die Erfindung dahingehend einen Vorteil erhalten, dass die Ausgangssensitivität geändert werden kann, ohne die äußere Form des Sensors zu ändern. Die Erfindung kann auch sogar in einem Fall eine stabile Ausgabe bzw. Ausgang erhalten, wo die Elektrodenschichten in dem piezoelektrischen Element als Teilelektroden ausgestaltet sind, ohne sich überlagernde Störungen, die aufgrund einer Änderung der Umgebungsluft verursacht werden, auf einem Ausgangssignal.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung kann leichter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden:

1 ist eine Längsquerschnittansicht, die einen Klopfsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil des Klopfsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

3A3D sind konzeptionelle Graphen, die das Verhalten von jeder der Spannungen darstellen, die in einem piezoelektrischen Element aufgrund von pyroelektrischen Effekten erzeugt werden.

4A und 4B sind Graphen, die Daten darstellen, die Ergebnisse der Schätzung von Störungen repräsentieren, die aufgrund pyroelektrischer Effekte von dem Klopfsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ausgegeben werden.

5 ist eine Längsquerschnittansicht, die einen Klopfsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil des Klopfsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

7 ist eine Längsquerschnittansicht, die einen Klopfsensor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

8 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil des Klopfsensors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

9 ist eine Längsquerschnittansicht, die einen Klopfsensor gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

10 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil des Klopfsensors gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Erste Ausführungsform

1 ist eine Längsquerschnittansicht, die einen Klopfsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt. 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil des Klopfsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist eine Basis 1 aus einem Metallmaterial hergestellt, wie beispielsweise einem SWCH (ein Kaltverformungs-Stahlmaterial). Die Basis 1 weist einen ringförmigen Flanschabschnitt 1a und einen zylindrischen Abschnitt 1b auf, der sich in eine axiale Richtung von dem Flanschabschnitt 1a erstreckt. Eine Durchgangsbohrung 2 ist so ausgebildet, dass sie den Flanschabschnitt 1a und den zylindrischen Abschnitt 1b axial durchdringt. Auch sind eine Vielzahl von Eingriffsnuten 3a und 3b in einer äußeren Umfangsoberfläche des Flanschabschnitts 1a beziehungsweise einer End-Außenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 1b ausgebildet. Außerdem ist ein männlicher bzw. Außen-Schraubabschnitt 4 in einem vorbestimmten Bereich von einer Spitzen-End-Seite-Außenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 1b mit einem Gewinde versehen.

Das piezoelektrische Element 5 ist wie eine ringförmige flache Platte unter Verwendung piezoelektrischer Materialien hergestellt, zum Beispiel Pb(Zr, Ti)O3-basierte oder PbTiO3-basierte piezoelektrische Keramiken oder ein LiNbO3 piezoelektrischer Einzelkristall. Das piezoelektrische Element 5 ist auf dem zylindrischen Abschnitt 1b der Basis 1 angebracht. Das piezoelektrische Element 5 ist mit einem vorbestimmten C-angefasten Teil versehen, der an einem äußeren Umfangsende ausgebildet wird. Auch sind Teilelektroden 6a, 6b konzentrisch mit dem piezoelektrischen Element 5 in einer Ringform ausgebildet, deren Breite enger als die radiale Breite des piezoelektrischen Elements 5 ist, um dem radialen Außenumfangsabschnitt der vorderen und der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements 5 zugewandt zu sein, dadurch, dass sie um einen vorbestimmten radialen Abstand L von einem Ende des C-angefasten Teils beabstandet sind. Die Teilelektroden 6a und 6b werden durch Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials, wie beispielsweise Silberpaste, darauf und dann Brennen des Materials erhalten, um eine vorbestimmte Dicke d aufzuweisen (im Bereich von mehreren Mikrometer bis einigen zehn Mikrometer oder so). Nebenbei bemerkt, sind die Teilelektroden 6a und 6b so ausgebildet, dass das radiale Intervall L einer Außenumfangsanschlussabschnitt-Elektroden-Nicht-Ausbildungsoberfläche und der Dicke d der Elektrodendicke die folgende Ungleichheit erfüllt: L/d < 80, bevorzugter L/d < 50.

Der Begriff „Teilelektrode" bedeutet eine ringförmige Elektrode, die ausgebildet ist, um eine Elektrodenbildungsoberfläche eines piezoelektrischen Elements partiell zu bedecken, während der Begriff „Vollflächen-Elektrode" eine Elektrode bedeutet, die ausgebildet ist, um die ganze Elektrodenbildungsoberfläche des piezoelektrischen Elements zu bedecken. Die Teilelektroden 6a und 6b des piezoelektrischen Elements 5 erfahren eine Polarisierung. Das piezoelektrische Element 5 weist eine elektrostatische Kapazität auf, die der Dicke von ihm und dem Bereich der Teilelektroden 6a und 6b entspricht. Diese elektrostatische Kapazität ist ein Faktor, der die Ausgabesensitivität des Klopfsensors bestimmt. Außerdem bedeutet der Ausdruck „Elektrodenfilmdicke d" eine Zehnpunkt durchschnittliche bzw. gemittelte Rauheit Rz, die durch Messen der Erhebungen einer Elektrode durch die Verwendung eines Rauhtiefen-Messgeräts erhalten wird.

Die erste und die zweite Anschlussplatte 7 und 8 sind durch die Verwendung elektrisch leitfähiger Metallmaterialien hergestellt, wie beispielsweise Kupfer und rostfreier Stahl. Jede der ersten und zweiten Anschlussplatten 7 und 8 weist einen entsprechenden ringförmigen Abschnitt von ringförmigen Abschnitten 7a und 8a auf, von denen jeder einen Innendurchmesser aufweist, der so festgelegt ist, dass er größer als der Innendurchmesser von jeder der Teilelektroden 6a und 6b ist, und der auch einen Außendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich demjenigen des piezoelektrischen Elements 5 ist. Jede der ersten und zweiten Anschlussplatten 7 und 8 weist auch auf einen entsprechenden Verbindungsanschluss von Verbindungsanschlüssen 7b und 8b, die radial nach außen sind und sich jeweils von den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a erstrecken. Die erste und die zweite Anschlussplatte 7 und 8 sind auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht, so dass die ringförmigen Abschnitte 7a und 8a die Teilelektroden 6a beziehungsweise 6b von beiden Seiten des piezoelektrischen Elements 5 bedecken. Auch ist jeder der Verbindungsanschlussabschnitte 7b und 8b zweimal gefaltet wie eine Krampe bzw. Klammer, und ist mit einem elektrischen Anschluss 16 eines Verbinderabschnitts 15 verbunden, der später beschrieben wird.

Der erste Isolierbogen 9 ist durch Ausbilden eines Isolierharzfilms hergestellt, zum Beispiel ein Polyester-Film wie ein Rohr bzw. Schlauch. Der erste Isolierbogen 9 ist zwischen dem ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7 und dem Flanschabschnitt 1a angeordnet, und stellt die elektrische Isolierung zwischen der ersten Anschlussplatte 7 und der Basis 1 sicher. Der zweite Isolierbogen 10 wird durch Ausbilden eines Isolierharzfilms hergestellt, zum Beispiel ein Polyester-Film wie ein Rohr. Der zweite Isolierbogen 10 ist zwischen dem ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8 und dem Gewicht 11 (wird später beschrieben) angeordnet, und stellt die elektrische Isolierung zwischen der zweiten Anschlussplatte 8 und dem Gewicht 11 sicher.

Das Gewicht 11 wird verwendet, um eine Erregungskraft an das piezoelektrische Element 5 vorzusehen. Das Gewicht 11 ist wie ein Ring ausgebildet, unter Verwendung eines Metallmaterials, zum Beispiel Eisen. Das Gewicht 11 ist auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht, um dem piezoelektrischen Element 5 über den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8 und den zweiten Isolierbogen 10 zugewandt zu sein. Die Scheibenfeder 12 ist an der Seite des Gewichts 11 angeordnet, die gegenüberliegend zu dem piezoelektrischen Element ist. Die Mutter 13 ist an den männlichen Schraubabschnitt 4 des zylindrischen Abschnitts 1b geschraubt, und dient dazu, zu einen laminierten Körper durch (Fest-)Klemmen zu halten, der auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht ist, welcher den ersten Isolierbogen 9, den ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, den zweiten Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 umfasst. Nebenbei bemerkt, bilden die Scheibenfeder 12 und die Mutter 13 die Halteeinrichtung.

Das Harzgehäuse 14 ist unter Verwendung eines isolierenden Kunstharzes hergestellt, zum Beispiel Nylon 66, und durch Harz-Formgebung der äußeren Umfangsseite der Basis 1, außer beiden axialen Außenumfangsseiten der Basis 1. Folglich ist der laminierte Körper mit den zuvor genannten Komponenten, der durch Festklemmen zwischen dem Flanschabschnitt 1a und der Mutter 13 gehalten wird, in das Harzgehäuse 14 eingebettet. Der Verbinderabschnitt 15 weist ein Paar von elektrischen Anschlüssen 16 auf, die dazu dienen ein Ausgangssignal zu entnehmen, und ist durch Formgebung integriert mit dem Harzgehäuse 14 ausgebildet, um sich von dem äußeren Umfang des Harzgehäuses 14 zu erstrecken.

Ein Herstellungsverfahren des auf diese Art aufgebauten Klopfsensors 100 wird unten beschrieben.

Zuerst wird der erste Isolierbogen 9 auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht und wird an dem Flanschabschnitt 1a platziert. Nachfolgend werden der ringförmige Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, der ringförmige Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, der zweite Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 aufeinanderfolgend auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht, wobei der Außendurchmesser von ihm als eine Referenz genommen wird. Folglich sind der erste Isolierbogen 9, der ringförmige Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, der ringförmige Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, der zweite Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 konzentrisch an dem Flanschabschnitt 1a gestapelt bzw. aufgeschichtet. Dann wird die Mutter 13 auf den männlichen Schraubabschnitt 4 geschraubt. Nachfolgend wird die Mutter 13 daran mit einem vorbestimmten Drehmoment unter Verwendung eines Werkzeugs befestigt, wie beispielsweise einem Drehmomentschlüssel. Folglich wird der laminierte Körper, der den ersten Isolierbogen 9, den ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, den zweiten Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 umfasst, durch Festklemmen zwischen dem Flanschabschnitt 1a und der Mutter 13 gehalten. Dann werden die Verbindungsanschlussabschnitte 7b und 8b mit dem elektrischen Anschluss 16 des Verbinderabschnitts 15 durch Löten oder Widerstandsschweißen verbunden. Nachfolgend wird die äußere Umfangsseite der Basis 1 unter Verwendung eines isolierenden Kunstharzes, zum Beispiel Nylon 66, durch Harz-Formgebung ausgebildet. Somit ist der Klopfsensor 100 hergestellt.

Der auf diese Art aufgebaute Klopfsensor 100 wird in einem Verbrennungsmotor 52 angebracht, durch ein Anbringen durch Festziehen der Bolzen 51, die in den zylindrischen Abschnitt 1b der Basis 1 eingeführt sind, an dem Verbrennungsmotor 52. Wenn ein Klopfen in dem Verbrennungsmotor 52 auftritt, vibrieren die Komponenten, wie beispielsweise das piezoelektrische Element 5 und das Gewicht 11, integriert mit einer Klopfvibration. Die Vibration wird durch das piezoelektrische Element 5 in ein Spannungssignal umgewandelt. Dieses Spannungssignal wird nach außen ausgegeben von einem weiblichen Koppler (nicht gezeigt), der in dem Verbinderabschnitt 15 angebracht ist, durch die erste Anschlussplatte 7, die zweite Anschlussplatte 8 und den elektrischen Anschluss 16. Dann wird das Spannungssignal der Motorsteuereinheit (ECU (nicht gezeigt)) zugeführt, die geeignet ist, den Verbrennungsmotor zu steuern.

Gemäß der ersten Ausführungsform sind die Teilelektroden 6a und 6b wie ein Ring ausgebildet, um den radialen Außenumfangsabschnitten von beiden, der vorderen und der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements 5 zugewandt zu sein, und um eine engere Breite als die radiale Breite des piezoelektrischen Elements 5 aufzuweisen. Auch sind die Innendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 so festgelegt, dass sie größer als diejenigen der Teilelektroden 6a und 6b sind. Die Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 sind ringförmig ausgebildet, so dass die Außendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 so festgelegt sind, dass sie im Wesentlichen gleich demjenigen des piezoelektrischen Elements 5 sind. Die ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 sind so angeordnet, dass das piezoelektrische Element 5 zwischengelegt bzw. in Sandwich-Bauweise aufgenommen ist, und dass sie in Kontakt mit den Teilelektroden 6a und 6b sind. Bei dieser Sensorstruktur ist der Bereich in dem die Teilelektroden 6a und 6b des piezoelektrischen Elements 5 nicht ausgebildet sind, das heißt der Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich, nicht den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 in Innendurchmesserteilen der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a zugewandt. Der Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich ist jedoch den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a in Außendurchmesserteilen davon zugewandt. Somit wird eine Spannung V, die in dem Teilelektroden-Ausbildungsbereich des piezoelektrischen Elements 5 aufgrund der pyroelektrischen Effekte erzeugt wird, durch die folgende Gleichung angegeben: V = P × &Dgr;T × S/C wobei P den pyroelektrischen Koeffizient des piezoelektrischen Elements 5 bezeichnet, &Dgr;T einen Gradienten der Temperaturänderung bezeichnet, S das Gebiet des Elektroden-Ausbildungsbereichs bezeichnet und C die elektrostatische Kapazität des piezoelektrischen Elements bezeichnet. Nebenbei bemerkt, ist der pyroelektrische Koeffizient gemäß dem Material des piezoelektrischen Elements bestimmt, und liegt gewöhnlich im Bereich von ungefähr 4 × 10–8 bis ungefähr 5 × 10–8C/cm2·°C.

In dem Fall des Klopfsensors der Ausgestaltung gemäß der ersten Ausführungsform, wird angenommen, dass der Gradient der Temperaturänderung in einem Fall bestimmt wird, wo der Klopfsensor dadurch schnell abgekühlt wird, dass er unter Wasser gesetzt wird, während sich ein Fahrzeug, in dem der Klopfsensor montiert ist, bewegt. Das heißt zum Beispiel ein Fall, wo sich die Temperatur des Klopfsensors von 120°C auf 40°C, bei einem Gradienten von (–3)°C/Sekunde, abrupt ändert. Auch weist das piezoelektrische Element 5 minimale Außenumfang-Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereiche auf, die bei einem Verfahren des Aufdruckens der Teilelektroden benötigt werden. Das notwendige radiale Intervall des minimalen Außenumfang-Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereichs beträgt zumindest 0,1mm bis 0,2mm. Auch in einem Fall, wo Silberpaste verwendet wird, wird der Elektrodenfilm so ausgebildet, dass die Dicke von ihm üblicherweise in einem Bereich von ungefähr mehreren Mikrometer bis ungefähr einigen zehn Mikrometer liegt.

Als nächstes wird die Beziehung zwischen einer Spannung, die in dem Elektroden-Ausbildungsbereich erzeugt wird, und derjenigen, die in dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich erzeugt wird, unten unter Bezugnahme auf die 3A3D beschrieben. Wenn eine Temperaturänderung in dem Klopfsensor beginnt, ist die Spannung, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte in einem kritischen Teil eines Außenumfang-Elektroden-Ausbildungsbereichs erzeugt wird, nahezu gleich derjenigen, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte in einem kritischen Teil eines Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereichs erzeugt wird. Möge V' eine Spannung bezeichnen, die in dem Außenumfangsabschnitt-Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich erzeugt wird. In einem Moment, in dem eine Änderung der Umgebungstemperatur auftritt, V = V'. Wenn Zeit vergeht, werden jedoch elektrische Ladungen entladen und in einem Elektroden-Ausbildungszustand durch die Anschlussplatten 7 und 8 verringert. Im Gegensatz dazu werden elektrische Ladungen, die in dem Außenumfangsabschnitt-Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich erzeugt werden, teilweise zu dem Elektroden-Ausbildungsbereich bewegt. In einem Fall, wo der Gradient der Temperaturänderung sehr steil ist, wird ein großer Teil der elektrischen Ladungen in dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich gelassen und wird darin gespeichert. Wenn jedoch ein bestimmter Zeitraum vergangen ist, nachdem die Temperaturänderung auftritt, ist die folgende Beziehung nachgewiesen: V' > V. Auch nimmt der Unterschied zwischen den Spannungen V' und V mit der Zeit zu. Wenn die Spannungsdifferenz (V' – V) eine dielektrische Durchschlagsspannung eines Spalts übersteigt, welcher der Elektrodenfilmdicke d zwischen den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a der Anschlussplatten 7 und 8 entspricht, die der Außenumfang-Elektroden-Nicht-Ausbildungsoberfläche des piezoelektrischen Elements 5 zugewandt sind, wird eine Entladung bewirkt, von der Außenumfang-Elektroden-Nicht-Ausbildungsoberfläche des piezoelektrischen Elements 5 zu den gegenüberliegenden ringförmigen Abschnitten 7a und 8a der Anschlussplatten 7 und 8 hin.

Währenddessen ist eine Spannung, die erforderlich ist um eine Raumentladung zu bewirken, durch Festlegen der Elektrodenfilmdicke auf einen großen Wert, erhöht. Auch kann ein Betrag von elektrischer Ladung, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte in dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich erzeugt wird und darin gespeichert wird, durch Festlegen des radialen Abstands L des Außenumfang-End-Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereichs auf einen kleinen Wert, unterdrückt werden. Den Fokus der Aufmerksamkeit auf diesen Tatsachen, wurden bei einer Ausgabe von diesem Klopfsensor aufgrund der pyroelektrischen Effekte erzeugte Störungen verifiziert. Die 4A und 4B zeigen Ergebnisse der Verifikation.

Störungen, die bei einer Ausgabe des Klopfsensors gemäß der ersten Ausführungsform auftraten, wenn die Temperatur des Klopfsensors von 120°C auf 40°C, bei einem Gradienten von (–3)°C/Sekunde, abrupt geändert wurde, wurden 200 Sekunden durch diesen Klopfsensor verifiziert. Es wurde angenommen, dass die abrupte Temperaturänderung zum Beispiel in einem Fall auftritt, wo der Klopfsensor dadurch schnell abgekühlt wurde, dass er unter Wasser gesetzt wurde, während sich ein Fahrzeug, in dem der Klopfsensor montiert war, bewegte. Abzissen stellen das Verhältnis L/d des radialen Intervalls L der Außenumfangsabschnitt-Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereiche des piezoelektrischen Elements 5 zu der Elektrodenfilmdicke d dar. Ordinaten des linken Graphen stellen den Pegel einer Störung dar, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte erzeugt wird. Ordinaten des rechten Graphen stellen die Auftrittshäufigkeit von Störungen in einem Zeitraum von 200 Sekunden dar. Diese Ergebnisse zeigen, dass, wenn der Wert des Verhältnisses L/d gleich oder weniger als 80 war, die Pegel von darin erzeugten Störungen und die Auftrittshäufigkeit davon beträchtlich unterdrückt waren. Außerdem wurde herausgefunden, dass keine Störungen aufgrund der pyroelektrischen Effekte erzeugt wurden, durch vorzugsweises Festlegen des Verhältnisses L/d, so dass es gleich oder weniger als 50 ist.

Somit kann ein Schwellenwert zur Beurteilung über ein Klopfsignal in der ECU verringert werden, durch Ausbilden der Ringformabschnittselektroden des piezoelektrischen Elements in einem Bereich, in dem die folgende Ungleichheit erfüllt ist: L/d < 80. Folglich kann verhindert werden, dass eine falsche Beurteilung über ein Klopfsignal in einem niedrigen Motorumdrehungsbereich gemacht wird, in dem eine Klopferfassungsspannung gemäß dem verwandten Stand der Technik niedrig ist. Auch ist es wünschenswert, die Ringformabschnittselektroden des piezoelektrischen Elements in einem Bereich auszubilden, in dem die folgende Ungleichheit erfüllt ist: L/d < 50. Folglich kann die Selbstentladung von elektrischen Ladungen, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte in dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich des piezoelektrischen Elements 5 erzeugt werden, hin zu den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a verhindert werden.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung offensichtlich ist, sogar in einem Fall, wo die Teilelektroden, von denen jede einen vorbestimmten Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich aufweist, der sich von dem Außenumfangsabschnitt-C-angefasten-Ende erstreckt, an dem äußeren Umfangsabschnitt des piezoelektrischen Elements 5 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet sind, werden Störungen, die aufgrund einer Temperaturänderung erzeugt werden, davor unterdrückt, dass sie auf ein Ausgangssignal überlagert werden. Die Erzeugung von Störungen, die bewirken können, dass die ECU eine falsche Beurteilung über ein Klopfsignal durchführt, kann verhindert werden.

Auch kann der Bereich der Elektrode geändert werden, durch ein Ändern des Innendurchmessers von jeder der ringförmigen Teilelektroden 6a und 6b. Das heißt, die elektrostatische Kapazität des piezoelektrischen Elements 5, die als ein Faktor dient, der die Ausgangssensitivität des Klopfsensors bestimmt, kann durch ein Ändern der Breiten der Teilelektroden 6a und 6b geändert werden, ohne die Dicke und den Durchmesser des piezoelektrischen Elements 5 zu ändern. Außerdem ist jeder der ringförmigen Abschnitt 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 in eine Ringform ausgebildet, bei der die Innendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a größer sind als die Innendurchmesser der Teilelektroden 6a und 6b, und bei der die Außendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des piezoelektrischen Elements sind. Somit können Klopfsensoren, welche die gleiche äußere Form aufweisen und sich bei der Ausgangssensitivität unterscheiden, durch die Verwendung dieser Sensorstruktur realisiert werden, ohne den Außendurchmesser und die Form des Sensors zu ändern.

Auch ist das piezoelektrische Element ringförmig ausgebildet. Des Weiteren sind die ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 ringförmig ausgebildet. Wenn das piezoelektrische Element 5 und die ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 in der Basis 1 angeordnet sind, können somit diese Komponenten auf dem zylindrischen Abschnitt 1b der Basis 1 angebracht werden, dadurch, dass der Außendurchmesser davon als eine Referenz genommen wird. Folglich kann das Auftreten einer Verschiebung zwischen den Teilelektroden 6a und 6b des piezoelektrischen Elements 5 und den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a unterdrückt werden. Es kann verhindert werden, dass elektrische Ladungen, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte erzeugt werden, die mit einer Temperaturänderung assoziiert werden, zu den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a hin entladen werden.

Auch ist eine Vielzahl von Eingriffsnuten 3a und 3b in der Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts 1abeziehungsweise der End-Außenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 1b ausgebildet. Der Berührungsbereich zwischen dem Formteil-Harz und jeder der Außenumfangsoberflächen von den beiden axialen Enden der Basis 1 ist äußerst groß. Somit kann die Verbindung zwischen dem Formteil-Harz und jeder der Außenumfangsoberflächen von den beiden axialen Enden der Basis 1 sicher erzielt werden. Folglich kann verhindert werden, dass Wasser in den Sensor von der Grenzoberfläche zwischen dem Formteil-Harz und der Basis 1 eintritt und die ringförmigen Abschnitte 7a und 8a und die Teilelektroden 6a und 6b erreicht, um dadurch den Elektrodenabschnitt zu korrodieren.

Bei der ersten Ausführungsform überlappen die Innendurchmesser-Abschnitte der Teilelektroden 6a und 6b nicht mit denjenigen der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a in der Dickenrichtung. Somit werden elektrische Ladungen, die in dem Innendurchmesserseite-Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich aufgrund der pyroelektrischen Effekte erzeugt werden, die mit einer Änderung der Umgebungstemperatur assoziiert werden, nicht zu den Verbindungsanschlussabschnitten 7b und 8b hin entladen. Folglich kann eine stabilere Ausgabe erhalten werden. Auch ist der laminierte Körper, der den ersten Isolierbogen 9, den ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, den zweiten Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 umfasst, durch Harz-Formgebung ausgebildet, mit dem isolierenden Kunstharz in einem durch Festklemmen gehaltenen Zustand. Somit ist das Isolierharz zwischen bzw. inmitten dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich des piezoelektrischen Elements 5 und den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 vorhanden. Folglich wird verhindert, dass elektrische Ladungen, die in dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich des piezoelektrischen Elements 5 aufgrund der pyroelektrischen Effekte erzeugt werden, die mit einer Temperaturänderung assoziiert werden, zu den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a hin entladen werden.

Zweite Ausführungsform

5 ist eine Längsquerschnittansicht, die einen Klopfsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. 6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil des Klopfsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Obwohl die Beschreibung der ersten Ausführungsform den Fall beschreibt wo das piezoelektrische Element 5 mit dem C-angefasten Teil versehen ist, beschreibt die folgende Beschreibung der zweiten Ausführungsform einen Fall, wo das piezoelektrische Element 5 nicht mit einem C-angefasten Teil versehen ist.

Wie in den 5 und 6 gezeigt, sind Teilelektroden 6a und 6b an den radialen Außenumfangsabschnitten von beiden, der vorderen und der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements 5, konzentrisch mit dem piezoelektrischen Element 5, in einer Ringform ausgebildet, bei der die Breite von jeder der Teilelektroden 6a und 6b enger als die radiale Breite des piezoelektrischen Elements 5 ist, dadurch, dass sie von dem Außenumfangsende des piezoelektrischen Elements um einen vorbestimmten radialen Abstand L beabstandet sind, um einander zugewandt zu sein. Die Teilelektroden 6a und 6b werden durch Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials, wie beispielsweise Silberpaste, darauf und dann Brennen des Materials erhalten, um eine vorbestimmte Dicke d aufzuweisen (im Bereich von mehreren Mikrometer bis einigen zehn Mikrometer oder so). Nebenbei bemerkt, sind die Teilelektroden 6a und 6b so ausgebildet, dass das radiale Intervall L einer Außenumfangsanschlussabschnitt-Elektroden-Nicht-Ausbildungsoberfläche und der Dicke d der Elektrodendicke die folgende Ungleichheit erfüllt: L/d < 80, bevorzugter L/d < 50. Außerdem ist jeder der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 in einer Ringform ausgebildet, bei der die Innendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a größer sind als die Innendurchmesser der Teilelektroden 6a und 6b, und bei der die Außendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des piezoelektrischen Elements sind. Nebenbei bemerkt, ist der Rest der Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform ähnlich einem entsprechenden Teil der ersten Ausführungsform.

Bei der zweiten Ausführungsform sind ein erster Isolierbogen 9, ein ringförmiger Abschnitt 7a einer ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, ein ringförmiger Abschnitt 8a einer zweiten Anschlussplatte 8, ein zweiter Isolierbogen 10, ein Gewicht 11 und eine Scheibenfeder 12 auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht, dadurch, dass ein Außendurchmesser von ihm als eine Referenz genommen wird. Folglich sind diese Komponenten konzentrisch an dem Flanschabschnitt 1a gestapelt. Nachfolgend wird eine Mutter 13 mit einem vorbestimmten Drehmoment unter Verwendung eines Werkzeugs befestigt, wie beispielsweise einem Drehmomentschlüssel. Folglich wird der laminierte Körper, der den ersten Isolierbogen 9, den ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, den zweiten Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 umfasst, durch Festklemmen zwischen einem Flanschabschnitt 1a und der Mutter 13 gehalten. Nachfolgend wird die äußere Umfangsseite der Basis 1 unter Verwendung eines isolierenden Kunstharzes, zum Beispiel Nylon 66, durch Harz-Formgebung ausgebildet. Somit ist ein Klopfsensor 101 hergestellt.

Bei dem auf diese Art gebildeten Klopfsensor 101, sind die Teilelektroden 6a und 6b an den radialen Außenumfangsabschnitten von beiden, der vorderen und der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements 5 in eine Ringform ausgebildet, bei der die Breite von jeder der Teilelektroden 6a und 6b enger als die radiale Breite des piezoelektrischen Elements 5 ist, dadurch, dass sie von dem Außenumfangsende des piezoelektrischen Elements um einen vorbestimmten radialen Abstand L beabstandet sind, um einander zugewandt zu sein. Nebenbei bemerkt, sind die Teilelektroden 6a und 6b so ausgebildet, dass das radiale Intervall L einer Außenumfangsanschlussabschnitt-Elektroden-Nicht-Ausbildungsoberfläche und der Dicke d der Elektrodendicke die folgende Ungleichheit erfüllt: L/d < 80, bevorzugter L/d < 50. Außerdem ist jeder der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 in eine Ringform ausgebildet, bei der die Innendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a größer sind als die Innendurchmesser der Teilelektroden 6a und 6b, und bei der die Außendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des piezoelektrischen Elements sind. Die ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 sind so angeordnet, dass sie das piezoelektrische Element 5 zwischenlegen und mit den Teilelektroden 6a und 6b in Kontakt sind. Außerdem ist ein Raum zwischen einem Bereich, in dem keine Teilelektroden ausgebildet sind, des piezoelektrischen Elements 5 und jedem der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatten 7 und 8, mit einem Isolierharz gefüllt.

Gemäß der zweiten Ausführungsform, sogar wenn die Teilelektroden in dem piezoelektrischen Element 5 ausgebildet sind, werden deshalb Störungen, die aufgrund einer Temperaturänderung erzeugt werden, nicht auf ein Ausgangssignal überlagert, so dass eine stabile Ausgabe erhalten werden kann, ähnlich zu der ersten Ausführungsform. Auch können Klopfsensoren, welche die gleiche äußere Form aufweisen und sich in der Ausgangssensitivität unterscheiden, durch Verwendung dieser Sensorstruktur realisiert werden, ohne den Außendurchmesser und die Form des Sensors zu ändern. Außerdem kann die Entladung von elektrischen Ladungen, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte in dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich des piezoelektrischen Elements 5 erzeugt werden, zu den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a hin, unterdrückt werden. Auch kann die Erzeugung von Störungen, die bewirken können, dass die ECU eine falsche Beurteilung über ein Klopfsignal durchführt, verhindert werden.

Dritte Ausführungsform

7 ist eine Längsquerschnittansicht, die einen Klopfsensor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt. 8 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil des Klopfsensors gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die dritte Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem das piezoelektrische Element 5 durch Verwendung einer Eingriffsnut 17 und eines Anschlagrings 18 festgeklemmt gehalten wird, anstelle von einer Mutter 13 gemäß der ersten Ausführungsform.

Wie in 7 gezeigt, wird eine Basis 1A durch Verwendung eines Metallmaterials hergestellt, zum Beispiel einem Stahlmaterial. Die Basis 1A weist einen ringförmigen Flanschabschnitt 1a und einen zylindrischen Abschnitt 1b auf, der sich axial von dem Flanschabschnitt 1a erstreckt. Eine Durchgangsbohrung 2 ist so ausgebildet, dass sie den Flanschabschnitt 1a und den zylindrischen Abschnitt 1b axial durchdringt. Auch ist eine Vielzahl von Eingriffsnuten 3a und 3b in einer äußeren Umfangsoberfläche des Flanschabschnitts 1a beziehungsweise einer End-Außenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 1b ausgebildet. Außerdem ist eine Eingriffsnut 17 in einem vorbestimmten Bereich von einer Spitzen-End-Seite-Außenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 1b ausgebildet.

Ein Anschlagring 18 ist durch Verstemmen an der Eingriffsnut 17 befestigt, so dass der laminierte Körper, der auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht ist, der einen ersten Isolierbogen 9, einen ringförmigen Abschnitt 7a einer ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, einen ringförmigen Abschnitt 8a einer zweiten Anschlussplatte 8, einen zweiten Isolierbogen 10, ein Gewicht 11 und eine Scheibenfeder 12 umfasst, zwischen dem Anschlagring 18 und dem Flanschabschnitt 1a durch Festklemmen gehalten wird. Nebenbei bemerkt, bilden die Scheibenfeder 12 und der Anschlagring 18 die Halteeinrichtung. Außerdem ist der Rest der Ausgestaltung der dritten Ausführungsform ähnlich einem entsprechenden Teil der ersten Ausführungsform.

Bei der dritten Ausführungsform sind der erste Isolierbogen 9, der ringförmige Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, der ringförmige Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, der zweite Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht, dadurch, dass der Außendurchmesser von ihm als eine Referenz genommen wird. Folglich sind diese Komponenten konzentrisch an dem Flanschabschnitt 1a gestapelt. Nachfolgend wird der Anschlagring 18 auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht. Dann wird der Anschlagring 18 an dem laminierten Körper überlagert, der den ersten Isolierbogen 9, den ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, den zweiten Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 umfasst. Nachfolgend wird, in einem Zustand in dem der laminierte Körper durch eine vorbestimmte Druckkraft zusammengedrückt wird, der Anschlagring 18 an der Eingriffsnut 17 durch Verstemmen befestigt. Folglich wird der laminierte Körper, der den ersten Isolierbogen 9, den ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, den zweiten Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 umfasst, durch Festklemmen zwischen dem Flanschabschnitt 1a und dem Anschlagring 18 gehalten. Nachfolgend wird die äußere Umfangsseite der Basis 1A unter Verwendung eines isolierenden Kunstharzes, zum Beispiel Nylon 66, durch Harz-Formgebung ausgebildet. Somit ist ein Klopfsensor 102 hergestellt.

Bei dem auf diese Art gebildeten Klopfsensor 102, ist das piezoelektrische Element 5 auf dem zylindrischen Abschnitt 1b der Basis 1 angebracht. Das piezoelektrische Element 5 ist mit einem vorbestimmten C-angefasten Teil versehen, der an einem äußeren Umfangsende ausgebildet ist. Auch sind Teilelektroden 6a, 6b konzentrisch mit dem piezoelektrischen Element 5 in eine Ringform ausgebildet, deren Breite enger als die radiale Breite des piezoelektrischen Elements 5 ist, um dem radialen Außenumfangsabschnitt der vorderen und der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements 5 zugewandt zu sein, dadurch, dass sie um einen vorbestimmten radialen Abstand L von einem Ende des C-angefasten Teils beabstandet sind. Die Teilelektroden 6a und 6b werden durch Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials, wie beispielsweise Silberpaste, darauf und dann Brennen des Materials erhalten, um eine vorbestimmte Dicke d aufzuweisen (im Bereich von mehreren Mikrometer bis einigen zehn Mikrometer oder so). Nebenbei bemerkt, sind die Teilelektroden 6a und 6b so ausgebildet, dass das radiale Intervall L einer Außenumfangsanschlussabschnitt-Elektroden-Nicht-Ausbildungsoberfläche und der Dicke d der Elektrodendicke die folgende Ungleichheit erfüllt: L/d < 80, bevorzugter L/d < 50. Auch sind die Innendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 so festgelegt, dass sie größer als diejenigen der Teilelektroden 6a und 6b sind. Die Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 sind ringförmig ausgebildet, so dass die Außendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 so festgelegt sind, dass sie im Wesentlichen gleich demjenigen des piezoelektrischen Elements 5 sind. Die ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 sind so angeordnet, dass das piezoelektrische Element 5 zwischengelegt ist, und dass sie in Kontakt mit den Teilelektroden 6a und 6b sind. Außerdem ist ein Raum zwischen einem Bereich, in dem keine Teilelektroden ausgebildet sind, des piezoelektrischen Elements 5 und jedem der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatten 7 und 8, mit einem Isolierharz gefüllt.

Gemäß der dritten Ausführungsform, sogar wenn die Teilelektroden in dem piezoelektrischen Element 5 ausgebildet sind, werden deshalb Störungen, die aufgrund einer Temperaturänderung erzeugt werden, nicht auf ein Ausgangssignal überlagert, so dass eine stabile Ausgabe erhalten werden kann, ähnlich zu der ersten Ausführungsform. Auch können Klopfsensoren, welche die gleiche äußere Form aufweisen und sich in der Ausgangssensitivität unterscheiden, durch Verwendung dieser Sensorstruktur realisiert werden, ohne den Außendurchmesser und die Form des Sensors zu ändern. Außerdem kann die Entladung von elektrischen Ladungen, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte in dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich des piezoelektrischen Elements 5 erzeugt werden, zu den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a hin, unterdrückt werden. Auch kann die Erzeugung von Störungen, die bewirken können, dass die ECU eine falsche Beurteilung über ein Klopfsignal durchführt, verhindert werden.

Vierte Ausführungsform

9 ist eine Längsquerschnittansicht, die einen Klopfsensor gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt. 10 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die einen Hauptteil des Klopfsensors gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die vierte Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem ein piezoelektrisches Element 5 durch Verwendung einer Eingriffsnut 17 und eines Anschlagrings 18 festgeklemmt gehalten wird, anstelle von der Mutter 13 gemäß der zweiten Ausführungsform.

Wie in 9 gezeigt, wird eine Basis 1A durch Verwendung eines Metallmaterials hergestellt, zum Beispiel einem Stahlmaterial. Die Basis 1A weist einen ringförmigen Flanschabschnitt 1a und einen zylindrischen Abschnitt 1b auf, der sich axial von dem Flanschabschnitt 1a erstreckt. Eine Durchgangsbohrung 2 ist so ausgebildet, dass sie den Flanschabschnitt 1a und den zylindrischen Abschnitt 1b axial durchdringt. Auch ist eine Vielzahl von Eingriffsnuten 3a und 3b in einer äußeren Umfangsoberfläche des Flanschabschnitts 1a beziehungsweise einer End-Außenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 1b ausgebildet. Außerdem ist eine Eingriffsnut 17 in einem vorbestimmten Bereich von einer Spitzen-End-Seite-Außenumfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 1b ausgebildet. Ein Anschlagring 18 ist durch Verstemmen an der Eingriffsnut 17 befestigt, so dass der laminierte Körper, der auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht ist, der einen ersten Isolierbogen 9, einen ringförmigen Abschnitt 7a einer ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, einen ringförmigen Abschnitt 8a einer zweiten Anschlussplatte 8, einen zweiten Isolierbogen 10, ein Gewicht 11 und eine Scheibenfeder 12 umfasst, zwischen dem Anschlagring 18 und dem Flanschabschnitt 1a durch Festklemmen gehalten wird. Nebenbei bemerkt, bilden die Scheibenfeder 12 und der Anschlagring 18 die Halteeinrichtung. Außerdem ist der Rest der Ausgestaltung der vierten Ausführungsform ähnlich einem entsprechenden Teil der zweiten Ausführungsform.

Bei der vierten Ausführungsform sind der erste Isolierbogen 9, der ringförmige Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, der ringförmige Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, der zweite Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht, dadurch, dass der Außendurchmesser von ihm als eine Referenz genommen wird. Folglich sind diese Komponenten konzentrisch an dem Flanschabschnitt 1a gestapelt. Nachfolgend wird der Anschlagring 18 auf dem zylindrischen Abschnitt 1b angebracht. Dann wird der Anschlagring 18 an dem laminierten Körper überlagert, der den ersten Isolierbogen 9, den ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, den zweiten Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 umfasst. Nachfolgend wird, in einem Zustand in dem der laminierte Körper durch eine vorbestimmte Druckkraft zusammengedrückt wird, der Anschlagring 18 an der Eingriffsnut 17 durch Verstemmen befestigt. Folglich wird der laminierte Körper, der den ersten Isolierbogen 9, den ringförmigen Abschnitt 7a der ersten Anschlussplatte 7, das piezoelektrische Element 5, den ringförmigen Abschnitt 8a der zweiten Anschlussplatte 8, den zweiten Isolierbogen 10, das Gewicht 11 und die Scheibenfeder 12 umfasst, durch Festklemmen zwischen dem Flanschabschnitt 1a und dem Anschlagring 18 gehalten. Nachfolgend wird die äußere Umfangsseite der Basis 1A unter Verwendung eines isolierenden Kunstharzes, zum Beispiel Nylon 66, durch Harz-Formgebung ausgebildet. Somit ist ein Klopfsensor 103 hergestellt.

Bei dem auf diese Art gebildeten Klopfsensor 103, ist das piezoelektrische Element 5 auf dem zylindrischen Abschnitt 1b der Basis 1 angebracht. Das piezoelektrische Element 5 ist mit einem vorbestimmten C-angefasten Teil versehen, der an einem äußeren Umfangsende ausgebildet ist. Auch sind Teilelektroden 6a, 6b konzentrisch mit dem piezoelektrischen Element 5 in eine Ringform ausgebildet, deren Breite enger als die radiale Breite des piezoelektrischen Elements 5 ist, um dem radialen Außenumfangsabschnitt der vorderen und der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements 5 zugewandt zu sein, dadurch, dass sie um einen vorbestimmten radialen Abstand L von einem Ende des C-angefasten Teils beabstandet sind. Die Teilelektroden 6a und 6b werden durch Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials, wie beispielsweise Silberpaste, darauf und dann Brennen des Materials erhalten, um eine vorbestimmte Dicke d aufzuweisen (im Bereich von mehreren Mikrometer bis einigen zehn Mikrometer oder so). Nebenbei bemerkt, sind die Teilelektroden 6a und 6b so ausgebildet, dass das radiale Intervall L einer Außenumfangsanschlussabschnitt-Elektroden-Nicht-Ausbildungsoberfläche und der Dicke d der Elektrodendicke die folgende Ungleichheit erfüllt: L/d < 80, bevorzugter L/d < 50. Auch sind die Innendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 so festgelegt, dass sie größer als diejenigen der Teilelektroden 6a und 6b sind. Die Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 sind ringförmig ausgebildet, so dass die Außendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 so festgelegt sind, dass sie im Wesentlichen gleich demjenigen des piezoelektrischen Elements 5 sind. Die ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 sind so angeordnet, dass das piezoelektrische Element 5 zwischengelegt ist, und dass sie in Kontakt mit den Teilelektroden 6a und 6b sind. Außerdem ist ein Raum zwischen einem Bereich, in dem keine Teilelektroden ausgebildet sind, des piezoelektrischen Elements 5 und jedem der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatten 7 und 8, mit einem Isolierharz gefüllt.

Gemäß der vierten Ausführungsform, sogar wenn die Teilelektroden in dem piezoelektrischen Element 5 ausgebildet sind, werden deshalb Störungen, die aufgrund einer Temperaturänderung erzeugt werden, nicht auf ein Ausgangssignal überlagert, so dass eine stabile Ausgabe erhalten werden kann, ähnlich zu der zweiten Ausführungsform. Auch können Klopfsensoren, welche die gleiche äußere Form aufweisen und sich in der Ausgangssensitivität unterscheiden, durch Verwendung dieser Sensorstruktur realisiert werden, ohne den Außendurchmesser und die Form des Sensors zu ändern. Außerdem kann die Entladung von elektrischen Ladungen, die aufgrund der pyroelektrischen Effekte in dem Elektroden-Nicht-Ausbildungsbereich des piezoelektrischen Elements 5 erzeugt werden, zu den ringförmigen Abschnitten 7a und 8a hin, unterdrückt werden. Auch kann die Erzeugung von Störungen, die bewirken können, dass die ECU eine falsche Beurteilung über ein Klopfsignal durchführt, verhindert werden.

Nebenbei bemerkt, wurde jede der Ausführungsformen unter der Annahme beschrieben, dass jeder der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a der ersten und der zweiten Anschlussplatte 7 und 8 in eine Ringform ausgebildet ist, um einen Außendurchmesser aufzuweisen, der im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des piezoelektrischen Elements 5 ist. Nebenbei bemerkt, bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen gleich dem bzw. zu", dass die Werte der Außendurchmesser der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a nicht auf diejenigen beschränkt sind, die mit demjenigen des Außendurchmessers des piezoelektrischen Elements 5 vollständig übereinstimmen, und dass eine Variation des Werts des Außendurchmessers von jedem der ringförmigen Abschnitte 7a und 8a innerhalb eines Abmessungstoleranzbereichs zulässig ist.


Anspruch[de]
Klopfsensor (100), mit:

einer Basis (1) mit einem ringförmigen Flanschabschnitt (1a) und einem zylindrischen Abschnitt (1b), der sich von dem Flanschabschnitt (1a) axial erstreckt, wobei die Basis (1) mit einer Durchgangsbohrung (2) versehen ist, die den Flanschabschnitt (1a) und den zylindrischen Abschnitt (1b) axial durchdringt;

einem ringförmigen piezoelektrischen Element (5), das auf dem zylindrischen Abschnitt (1b) angebracht ist;

Elektrodenabschnitten, die gegenüberliegend auf einer vorderen und einer hinteren Oberfläche des ringförmigen piezoelektrischen Elements (5) ausgebildet sind;

einer ersten und einer zweiten Anschlussplatte (7, 8), die auf dem piezoelektrischen Element (5) angebracht sind, und die in engem Kontakt mit den Elektrodenabschnitten sind, um Ausgangssignale von dem piezoelektrischen Element (5) zu entnehmen;

einem ringförmigen Gewicht (11), das auf dem zylindrischen Abschnitt (1b) angebracht ist, um eine Erregungskraft an das piezoelektrische Element (5) vorzusehen;

einem ersten Isolierbogen (9), der zwischen der ersten Anschlussplatte (7) und dem Flanschabschnitt (1a) angeordnet ist, um die erste Anschlussplatte (7) von dem Flanschabschnitt (1a) elektrisch zu isolieren;

einem zweiten Isolierbogen (10), der zwischen der zweiten Anschlussplatte (8) und dem Gewicht (11) angeordnet ist, um die zweite Anschlussplatte (8) von dem Gewicht (11) elektrisch zu isolieren; und

einer Halteeinheit (12, 13), die einen laminierten Körper des ersten Isolierbogens (9), der ersten Anschlussplatte (7), des piezoelektrischen Elements (5), der zweiten Anschlussplatte (8), des zweiten Isolierbogens (10) und des Gewichts (11) derart hält, dass der laminierte Körper zwischen dem Flanschabschnitt (1a) und der Halteeinheit (12, 13) festgeklemmt ist;

wobei jeder der Elektrodenabschnitte eine Entsprechende von ringförmigen Teilelektroden (6a, 6b) umfasst, die an einem äußeren Umfang der vorderen beziehungsweise der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements (5) ausgebildet sind, wobei jede der ringförmigen Teilelektroden (6a, 6b) eine schmalere Breite als eine radiale Breite des piezoelektrischen Elements (5) aufweist; und

wobei die ringförmigen Teilelektroden (6a, 6b) eine Dicke d aufweisen, welche die folgende Ungleichheit erfüllt: L/d < 80, wobei L eine radiale Abmessung der äußeren Umfänge der vorderen und hinteren Oberflächen ist, wo die Elektrodenabschnitte nicht angeordnet sind.
Klopfsensor (100) nach Anspruch 1,

bei dem jede der ersten und zweiten Anschlussplatten (7, 8) einen ringförmigen Abschnitt (7a, 8a) aufweist, der in eine Ringform ausgebildet ist, deren Innendurchmesser größer als ein Innendurchmesser der Teilelektrode (6a, 6b) ist, und deren Außendurchmesser im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des piezoelektrischen Elements (5) ist; und

wobei die ringförmigen Abschnitte (7a, 8a) gestapelt sind, um in engem Kontakt mit der Gesamtheit von Oberflächen von jeder der Teilelektroden (6a, 6b) zu sein.
Klopfsensor (100) nach Anspruch 3, bei dem ein Raum zwischen einem Bereich, in dem keine Teilelektroden (6a, 6b) ausgebildet sind, von jeder der vorderen und hinteren Oberflächen des piezoelektrischen Elements (5), und jedem der ersten und zweiten Isolierbögen (9, 10), mit einem Isolierharz gefüllt ist. Klopfsensor (101), mit:

einer Basis (1) mit einem ringförmigen Flanschabschnitt (1a) und einem zylindrischen Abschnitt (1b), der sich von dem Flanschabschnitt (1a) axial erstreckt, wobei die Basis (1) mit einer Durchgangsbohrung (2) versehen ist, die den Flanschabschnitt (1a) und den zylindrischen Abschnitt (1b) axial durchdringt;

einem ringförmigen piezoelektrischen Element (5), das auf dem zylindrischen Abschnitt (1b) angebracht ist;

Elektrodenabschnitten, die gegenüberliegend auf vorderen und hinteren Oberflächen des ringförmigen piezoelektrischen Elements (5) ausgebildet sind;

einer ersten und einer zweiten Anschlussplatte (7, 8), die auf dem piezoelektrischen Element (5) angebracht sind, und die in engem Kontakt mit den Elektrodenabschnitten sind, um Ausgangssignale von dem piezoelektrischen Element (5) zu entnehmen;

einem ringförmigen Gewicht (11), das auf dem zylindrischen Abschnitt (1b) angebracht ist, um eine Erregungskraft an das piezoelektrische Element (5) vorzusehen;

einem ersten Isolierbogen (9), der zwischen der ersten Anschlussplatte (7) und dem Flanschabschnitt (1a) angeordnet ist, um die erste Anschlussplatte (7) von dem Flanschabschnitt (1a) elektrisch zu isolieren;

einem zweiten Isolierbogen (10), der zwischen der zweiten Anschlussplatte (8) und dem Gewicht (11) angeordnet ist, um die zweite Anschlussplatte (8) von dem Gewicht (11) elektrisch zu isolieren; und

einer Halteeinheit (12, 13), die einen laminierten Körper des ersten Isolierbogens (9), der ersten Anschlussplatte (7), des piezoelektrischen Elements (5), der zweiten Anschlussplatte (8), des zweiten Isolierbogens (10) und des Gewichts (11) derart hält, dass der laminierte Körper zwischen dem Flanschabschnitt (1a) und der Halteeinheit (12, 13) festgeklemmt ist;

wobei jeder der Elektrodenabschnitte eine Entsprechende von ringförmigen Teilelektroden (6a, 6b) umfasst, die an einem äußeren Umfang der vorderen beziehungsweise der hinteren Oberfläche des piezoelektrischen Elements (5) ausgebildet sind, wobei jede der ringförmigen Teilelektroden (6a, 6b) eine schmalere Breite als eine radiale Breite des piezoelektrischen Elements (5) aufweist; und

wobei die ringförmigen Teilelektroden (6a, 6b) eine Dicke d aufweisen, welche die folgende Ungleichheit erfüllt: L/d < 50, wobei L eine radiale Abmessung der äußeren Umfänge der vorderen und hinteren Oberflächen ist, wo die Elektrodenabschnitte nicht angeordnet sind.
Klopfsensor (101) nach Anspruch 4,

bei dem jede der ersten und zweiten Anschlussplatten (7, 8) einen ringförmigen Abschnitt (7a, 8a) aufweist, der in eine Ringform ausgebildet ist, deren Innendurchmesser größer als ein Innendurchmesser der Teilelektrode (6a, 6b) ist, und deren Außendurchmesser im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des piezoelektrischen Elements (5) ist; und

wobei die ringförmigen Abschnitte (7a, 8a) gestapelt sind, um in engem Kontakt mit der Gesamtheit von Oberflächen von jeder der Teilelektroden (6a, 6b) zu sein.
Klopfsensor (101) nach Anspruch 5, bei dem ein Raum zwischen einem Bereich, in dem keine Teilelektroden (6a, 6b) ausgebildet sind, von jeder der vorderen und hinteren Oberflächen des piezoelektrischen Elements (5), und jedem der ersten und zweiten Isolierbögen (9, 10), mit einem Isolierharz gefüllt ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com