DE102013104743B3

DE102013104743B3 - Adapter zum Anschließen eines einen Verbrennungsparameter eines Motors erfassenden Sensors

Info

Publication number: DE102013104743B3
Application number: DE201310104743
Authority: DE
Inventors: Thomas Porep
Original assignee: Porep GmbH
Current assignee: Porep GmbH
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: EP2994734A1; WO2014180465A1

Abstract

Adapter zum Anschließen eines einen Verbrennungsparameter eines Motors (M) erfassenden Sensors (S) an eine mit dem Verbrennungsraum des Motors (M) kommunizierende, ein Innengewinde aufweisenden Motoröffnung, mit einem Anschlussstück (1), das ein mit dem Innengewinde der Motoröffnung schraubendes erstes Außengewinde und einen zur Kommunikation mit der Motoröffnung eingerichteten ersten Hohlraum aufweist, einer Sensoraufnahme (9) zur Aufnahme des Sensors (S), wobei die Sensoraufnahme (9) einen mit dem ersten Hohlraum kommunizierenden zweiten Hohlraum aufweist, einer von dem Anschlussstück (1) durchstoßenen Basisplatte (2), einer auf die Basisplatte (2) wirkenden Spannmutter (4), die auf einem am Anschlussstück (1) eingerichteten zweiten Außengewinde schraubt, zum Anpressen der Basisplatte (2) an den Motor (M).

Description

Die Erfindung betrifft einen Adapter zum Anschließen eines einen Verbrennungsparameter eines Motors erfassenden Sensors an eine mit dem Verbrennungsraum des Motors kommunizierende, ein Innengewinde aufweisenden Motoröffnung.
Ein derartiger Adapter ist beispielsweise aus der EP 0 811 832 A1 bekannt, wobei Kühlkörper für Adapter aus der EP 0 811 833 A1 und Spannelemente zum Verspannen eines Adapters an einer Brennkraftmaschine aus der DE 37 04 290 A1 bekannt sind.
Sensoren zur Messung von Verbrennungsparametern eines Motors werden regelmäßig direkt in in den Motorblock eingebrachte Öffnungen, die mit dem Verbrennungsraum des Motors kommunizieren, eingeschraubt.
Problematisch hierbei ist, dass die Sensoren häufig nur unzureichend oder nur durch mit sehr viel Aufwand betriebene Modifikationen am Motorblock gegen am Motorblock auftretende Vibrationen gesichert sind. Zum einen sind die derart mit dem Motor verbundenen Sensoren hohen mechanischen Lasten, insbesondere Querkräften ausgesetzt, die den Sensor beschädigen können. Zum anderen können Undichtigkeiten an der Schnittstelle zwischen Motor und Sensor auftreten.
Darüber hinaus besteht das Problem, dass wärmeempfindliche Sensoren oftmals nicht direkt in den Motorblock hineingeschraubt werden können und eines Adapters bedürfen, der für einen hinreichenden Abstand zwischen wärmeempfindlichem Sensor und Motorblock sorgt. Aber auch derartige Adapter sind – wie oben genannt – nur unzureichend gegen Vibrationen gesichert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Adapter für jegliche Art von Sensoren zum Erfassen von Verbrennungsparametern eines Verbrennungsmotors insbesondere für wärmeempfindliche Sensoren bereitzustellen, der gegen Vibrationen gesichert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Adapter mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Grundgedanke der Erfindung ist die Bereitstellung einer vom Anschlussstück durchstoßenen Basisplatte, die durch eine auf die Basisplatte wirkende Spannmutter, die auf einem am Anschlussstück eingerichteten Außengewinde schraubt, an den Motorblock gepresst wird. So wird der Adapter einerseits durch das mit dem Innengewinde der Motorblocköffnung schraubenden Außengewinde am Motor befestigt und andererseits durch Anziehen der Spannmutter und Anpressen der Basisplatte am Motorblock mit dem Motor verspannt.
So wird zum einen erreicht, dass der Adapter eine durch die Basisplatte vergrößerte Auflagefläche und durch Verspannen gegen Vibrationen gesicherte Befestigung erhält. Zum anderen kann gegebenenfalls durch Bereitstellen von entsprechenden Dichtungen sichergestellt werden, dass die Motorblocköffnung dauerhaft sicher verschlossen ist.
Darüber hinaus eignet sich die durch die Basisplatte vergrößerte Adapteranschlussfläche zum Bereitstellen eines oder mehrerer Kühlkörper um wärmeempfindliche Sensoren vor die Sensoren schädigenden Temperaturen zu schützen.
Erfindungsgemäß weist der Adapter also einen mit der Basisplatte verbundenen Kühlkörper auf.
Sind das Anschlussstück und die Sensoraufnahme bevorzugt zweistückig ausgebildet und nur durch einen Fügedruck miteinander verbunden, ist ein Spannelement zum Verspannen von Anschlussstück und Sensoraufnahme vorgesehen. Diese Anordnung, gegebenenfalls unter Verwendung weiterer Passformen (z. B. konische ausgebildete Flächen), stellt auch sicher, dass die zueinander beweglichen Teile optimal aufeinander ausgerichtet und unabhängig von der Eindringtiefe des Anschlussstücks in die Motorblocköffnung miteinander verbunden werden.
Für den Fall, dass die Wärmeabfuhr durch den mit der Basisplatte verbundenen Kühlkörper nicht ausreichend ist, ist erfindungsgemäß zum Schutz des Sensors ein das Anschlussstück umgebender wärmeableitender Ring vorgesehen sein, der relativ zum Anschlussstück und dem Kühlkörper mit dem Anschlussstück und mit dem Kühlkörper in gleitendem Kontakt ist.
Bevorzugt ist der wärmeableitende Ring durch die Kraft einer sich an der Spannmutter abstützenden Feder beaufschlagt der Sensoraufnahme benachbart angeordnet.
Schließlich ist auch ein mit den Hohlräumen und schließlich mit dem Verbrennungsraum des Motors kommunizierender Ventilanschluss vorgesehen, wobei besonders bevorzugt ein am Ventilanschluss frei drehbar angeordnetes Ventil vorgesehen ist. Durch die freie Drehbarkeit des Ventilanschlusses können Platzprobleme am Motor verhindert werden.
Erfindungsgemäß ist also keine Modifikation des Motorblocks erforderlich.
Die Erfindung wird anhand eines in den beigefügten Figuren dargestellten besonders ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine geschnittene Ansicht durch einen mit einem Sensor und einem Indizierventil ausgestatteten, an einem Motorblock angeschlossenen Adapter;
2 eine perspektivische Ansicht des Adapters aus 1 von schräg oben mit Blick auf den Sensor;
3 eine perspektivische Ansicht des Adapters aus 1 von schräg unten; und
4 die innenliegenden Elemente des Adapters freilegende halbtransparente Ansicht des Adapters aus 2.
1 zeigt ein besonders bevorzugt ausgestaltetes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung im Querschnitt, wobei die Einzelheiten des Aufbaus anhand einer beispielhaften Montageanleitung des Adapters erläutert werden:
Nach Montage des Anschlussstücks 1 durch Eindrehen in die mit einem Innengewinde ausstattete Öffnung des Motorblocks M wird die Basisplatte 2 lose auf den Motorblock M aufgelegt.
Als nächstes wird die Unterlegscheibe 3 mit der Spannmutter 4 auf die Basisplatte 2 gepresst und eine kraftschlüssige Verbindung erfolgt. Die Position auf dem Motorblock M kann frei gewählt werden, so dass eine völlig freie Ausrichtung des Sensors S im Verhältnis zum Motorblock M gegeben ist.
Als nächstes wird die Feder 5 über das Anschlussstück geworfen. Es folgt der Wärmeübertragungsring 6, der durch diese Feder immer gegen die Sensoraufnahme 9 gepresst wird. Die Position innerhalb der Konstruktion ist variabel, da sich die Position je nach Gegebenheit am Motor automatisch einstellt.
Jetzt erfolgt die Montage des gleichzeitig Stützfunktion ausübenden Kühlkörpers 7. Dieser dient gleichzeitig als Führung für die Sensoraufnahme 9 die über den Dichtring 8 mit dem Anschlussstück 1 druckdicht verbunden wird.
Die Sensoraufnahme 9 selbst hat einen seitlichen Anschluss für geeignete Sensoren, z. B. Drucksensoren, die bevorzugt über einen T-Kanal mit dem zu messenden Medium verbunden wird.
Die massive Erhöhung der Vibrationsfestigkeit mittels der Basisplatte 2 ermöglicht zusätzlich die Wärmeabfuhr von evtl. durch den von im Anschlussstück angeordneten erstem Hohlraum und in der Sensoraufnahme angeordneten zweitem Hohlraum gebildeten Messkanal eingebrachter Wärme. Bei Motoren z. B. sind die Zylinderblöcke immer gekühlt und so kann bei einem Anschluss des Adapters an den Zylinderblock die Wärme über die Sensoraufnahme 9 an den Kühlkörper 7, von der Sensoraufnahme 9 über den Wärmeübertragungsring 6 auf den Kühlkörper 7, vom Kühlkörper 7 dann auf die Basisplatte 2 und von dort auf den Zylinderblock übertragen werden.
Sofern eine hohe Wärmeübertragung gewünscht ist zwischen den Teilen Sensoraufnahme 9/Kühlkörper 7 und Wärmeübertragungsring 6/Kühlkörper 7 Wärmeleitpaste zu verwenden.
Als nächstes ist eine Vormontage des Kopfstückes bestehend aus den Teilen Spannelement 11, Ventilaufnahme 12, Dichtring 13 und Abschlussventil 14 vorzunehmen. Das vormontierte Kopfstück wird nun auf die Sensoraufnahme 9 unter Verwendung der Dichtringe 8 und 10 mittels Zugschrauben gepresst, die der gesamten Konstruktion zusätzlich verbesserten Halt und zusätzlich erhöhte Vibrationsfestigkeit gibt.
Zwischen dem Spannelement 11 und dem Kühlkörper 7 werden bei der Montage gegebenenfalls noch Federn montiert, die Eigenschwingungen des Kühlkörpers 7 verhindern. Die Federn werden auf die Zugschrauben aufgefädelt. Anstelle des Abschlussventils 14 kann auch alternativ ein Blindstopfen montiert werden.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Adapters aus 1 von schräg oben mit Blick auf den Sensor S, der in den Kühlkörper 7 derart eingebettet ist, dass der Sensor S von außen weiterhin zugänglich bleibt.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Adapters aus 1 von schräg unten, bei der zu erkennen ist, dass das Anschlussstück 1 im Adapter vertikal beweglich bleibt und in den Motorblock M passgenau eingebracht werden kann – die Verspannung des Adapters mit dem Motorblock M erfolgt wie oben beschrieben.
Schließlich zeigt 4 den Gesamtaufbau des Adapters aus 2 mit den von außen nicht ersichtlichen, innenliegenden Elementen des Adapters in einer halbtransparenten Ansicht. Insbesondere ist zu erkennen, dass das die Sensoraufnahme 9 mit dem Anschlussstück 1 verspannende Spannelement 11 mit der Basisplatte 2 verbunden ist, sodass ein einheitliches Element geschaffen wird, das eine hohe mechanische Standfestigkeit aufweist, gegen Vibrationen gesichert ist und eine Kühlung von mit dem Adapter verbundenen Sensoren ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Anschlussstück
2: Basisplatte
3: Unterlegscheibe
4: Spannmutter
5: Feder
6: Wärmeübertragungsring
7: Kühlkörper/Stützkonstruktion
8: Dichtring
9: Sensoraufnahme
10: Dichtring
11: Spannelement
12: Ventilaufnahme
13: Dichtring
14: Abschlussventil (alternativ Blindstopfen)

Claims

Adapter zum Anschließen eines einen Verbrennungsparameter eines Motors (M) erfassenden Sensors (S) an eine mit dem Verbrennungsraum des Motors (M) kommunizierende, ein Innengewinde aufweisenden Motoröffnung, mit – einem Anschlussstück (1), das ein mit dem Innengewinde der Motoröffnung schraubendes erstes Außengewinde und einen zur Kommunikation mit der Motoröffnung eingerichteten ersten Hohlraum aufweist, – einer Sensoraufnahme (9) zur Aufnahme des Sensors (S), wobei die Sensoraufnahme (9) einen mit dem ersten Hohlraum kommunizierenden zweiten Hohlraum aufweist, – einer von dem Anschlussstück (1) durchstoßenen Basisplatte (2), – einer auf die Basisplatte (2) wirkenden Spannmutter (4), die auf einem am Anschlussstück (1) eingerichteten zweiten Außengewinde schraubt, zum Anpressen der Basisplatte (2) an den Motor (M), gekennzeichnet durch einen mit der Basisplatte (2) verbundenen Kühlkörper (7) und einen das Anschlussstück (1) umgebenden wärmeableitenden Ring (6), der mit dem Kühlkörper (7) in gleitendem Kontakt ist.
Adapter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Spannelement (11) zum Verspannen von Anschlussstück (1) und Sensoraufnahme (9).
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeableitende Ring (6) durch die Kraft einer sich an der Spannmutter (4) abstützenden Feder (5) beaufschlagt der Sensoraufnahme (1) benachbart angeordnet ist.
Adapter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit dem zweiten Hohlraum kommunizierenden Ventilanschluss.
Adapter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein am Ventilanschluss frei drehbar angeordnetes Ventil (14).