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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf mit einem Sensor, wobei der Sensor bevorzugt ein Nockenwellensensor ist.
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Im Zylinderkopf können eine Vielzahl von Sensoren zum Einsatz kommen. Hierzu zählen bspw. Temperatursensoren, Öldrucksensoren, Verschleißsensoren und Positionssensoren. Ein Positionssensor kann bspw. als ein Nockenwellensensor sein, der im Betrieb der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine die Winkellage von der Nockenwelle misst. Ein derartiger Sensor ist bspw. aus
US 2006/0052932 A1 bekannt. Jedoch besteht im Zylinderkopf üblicherweise ein Platzproblem. So muss zum einen ein Platz zur Anbringung des Sensors gefunden werden und zum anderen muss der Sensor auch in der Nähe der jeweiligen Komponente positioniert sein, bei der der gewünschte Messwert gemessen werden soll. Dies ist insbesondere bei der Nockenwelle ein Problem. Denn die Nockenwelle umfasst die in regelmäßigen Abständen befestigten Nocken, die abwechselnd zwischen Lagerstellen der Nockenwelle angeordnet sind. Prinzipiell kann ein Nockenwellensensor an einem axialen Ende der Nockenwelle angeordnet sein. Allerdings würde dadurch der notwenige Bauraum des Motors vergrößert. Auch soll der Sensor mit einem geringen konstruktiven Aufwand ausreichend exakt positioniert werden, um seine Sensoraufgabe erfüllen zu können.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in vereinfachter Form einen Sensor an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine zu befestigen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine umfasst eine Serviceöffnung, die mit einer Abdeckung verschließbar ist und ein Sensor ist an der Abdeckung angeordnet. Hierdurch wird eine Integration von der Abdeckung mit dem Sensor erzielt. Wie nachfolgend bei der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels im Detail erläutert wird, überwiegen die Vorteile dieser Ausführung in Bezug auf die Platznutzung deutlich gegenüber möglichen Nachteilen in Bezug auf die Toleranz der exakten Positionierung des Sensors relativ zum Zylinderkopf.
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Bevorzugt ist der Sensor ein Nockenwellensensor. Alternativ können hierfür auch andere Sensoren zum Einsatz kommen, wie z.B. Druck- oder Temperatursensoren oder Sensoren, die andere bewegte Teile auf ihre exakte Lage überprüfen. Aber gerade bei einem Nockenwellensensor bestehen besondere Anforderung in Bezug auf dessen mögliche Positionierung, so dass gerade hier die erfindungsmäßen Vorteile besonders zum Tragen kommen.
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Vorteilhaft ist ferner, wenn die Abdeckung aus Kunststoff gefertigt ist. Gerade ein faserverstärkter Kunststoff ist besonders formstabil und behält seine Form über die Lebensdauer, was gewährleistet, dass die Position des Sensors relativ zu dem Zylinderkopf dauerhaft aufrechterhalten bleibt. Zudem ist Kunststoff als Spritzgussteil sehr maßgenau fertigbar.
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Auch kann die Abdeckung als eine Kappe ausgeführt sein. Bevorzugt wird der Sensor im Wesentlichen komplett in der Kappe aufgenommen. Im Wesentlichen bedeutet vorzugsweise, dass der Sensor zu zumindest 60%, bevorzugt zumindest zu 80% und insbesondere zumindest 90% aufgenommen ist. Dabei können Anschlussbereiche außerhalb der Kappe angeordnet sein. Die Anteile des Sensors, die nicht in der Kappe aufgenommen werden, können innerhalb (der Außenkontur) des Zylinderkopfs liegen.
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Insbesondere kann für die Positionierung der Abdeckung relativ zum Zylinderkopf eine Verstiftung vorgesehen sein. Die Verstiftung umfasst zumindest einen Stift. Die Verstiftung kann in einer bevorzugten Ausführungsform bspw. zwei Stifte umfassen. Der Stift kann auch als ein vergleichbares Bauteil, wie eine Passfeder ausgeführt sein. Ein Vorteil ist, dass so keine maßlich eng tolerierte Oberflächenbearbeitung für die Positionierung des Nockenwellensensors notwendig ist.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn die Serviceöffnung ein Werkzeug- und/oder ein Messzugang ist. Der Messzugang umfasst einen Zugang zur optischen oder sonstigen Überprüfung von Zuständen von Komponenten des Zylinderkopfs, insbesondere der Nockenwelle.
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Insbesondere kann die Abdeckung eine Dichtung umfassen. Die Dichtung kann insbesondere dauerhaft mit der Abdeckung verbunden sein. Die genannte dauerhafte Verbindung ist insbesondere über eine Verklebung oder ein Einklemmen oder ähnliches realisierbar. Auch kann die Dichtung über eine Vulkanisierung mit der Abdeckung verbunden sein.
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Der Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine kann gemäß einem zentralen Aspekt der Erfindung einen Sensor, insbesondere einen Nockenwellensensor, umfassen, der an einer Oberfläche des Zylinderkopfs angeordnet ist und zur Positionierung des Sensors ist innerhalb der Ebene der Oberfläche eine Verstiftung vorgesehen.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform anhand der Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines Zylinderkopfs in Form eines Teilschnitts,
- 2 eine perspektivische Ansicht des Zylinderkopfs mit einer entfernten Abdeckung und
- 3 eine perspektivische Ansicht des Zylinderkopfs der 2 mit angebauter Abdeckung.
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1 zeigt eine Schnittansicht in einen Zylinderkopf 10 mit einem Teil einer Nockenwelle 20. Es ist dabei nur ihr Ende zu sehen, mit einem umlaufenden Rand, der eine lokale Aussparung aufweist und das fehlende Material der Aussparung kann von einem Sensor 40 detektiert werden, der bspw. nach dem Hall-Prinzip arbeitet. Die Stellung der Nockenwelle ist eine wichtige Messgröße für die Motorsteuerung, über die diverse Prozesse reguliert werden können. Dazu zählen bspw. die Kontrolle bzw. die Steuerung für Einspritz- und/oder Zündzeitpunkte. Zudem ist eine Schlüsselfläche 50 an der Nockenwelle 20 gezeigt, über die ein Mechaniker mit einem z.B. Maul-Schlüssel die Nockenwelle 20 verdrehen und so z.B. die Positionen der Ventile kontrollieren und/oder einstellen kann. Um diese Mess- bzw. Einstellaufgaben durchführen zu können, hat der Zylinderkopf 10 eine entsprechende Öffnung, nämlich die Serviceöffnung 15, die üblicherweise durch eine Abdeckung abgedeckt ist.
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2 zeigt im Wesentlichen dieselben Komponenten in einer perspektivischen Ansicht. Zudem sind hier Bohrungen für eine Verstiftung 60 sichtbar, über die die Abdeckung 30 gegenüber dem Zylinderkopf 10 positionierbar ist. Die Verstiftung 60 ist in 2 lediglich durch jeweils eine Bohrung für zwei Stifte (nicht gezeigt) angedeutet. Fluchtend mit diesen Bohrungen sind in der Abdeckung 30 entsprechende Bohrungen angeordnet. Anders als es vielleicht mit Blick auf die Figuren angenommen werden könnte, ist die Verstiftung 60 räumlich von einer Dichtung 34 getrennt. Die Dichtung 34 kann eine eingelegte oder einvulkanisierte Dichtung sein, die um die Abdeckung 30 umlaufend eine dichte Verbindung der Abdeckung 30 mit dem Zylinderkopf 10 bewirkt.
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Bei herkömmlich bekannten Ausführungen von Zylinderköpfen, die mit einem Nockenwellensensor versehen sind, ist nicht bekannt, den Nockenwellensensor in einer entfernbaren Abdeckung, die zu Servicezwecken entfernt werden kann, zu integrieren. Stattdessen wird herkömmlich der Nockenwellensensor in einem Bereich montiert, der örtlich von einer entsprechenden Abdeckung getrennt ist. Dies beruht auf dem herkömmlichen Verständnis, dass die Genauigkeit der Positionierung des Nockenwellensensors sehr wichtig ist. So wird bei herkömmlich bekannten Ausführungsformen eine möglichst kurze Toleranzkette bevorzugt. Eine Toleranzkette entsteht stets da, wo Teile an Teilen so befestigt sind, dass man von einer reihenförmigen Anordnung sprechen kann. Dies hat zum Ergebnis, dass die Maß- bzw. Lagetoleranzen von dem ersten Teil (hier dem Signalgeber 45) zu dem letzten Teil (hier dem Sensor 40) durch die dazwischen liegenden Teile (hier die Abdeckung 30) beeinflusst werden. Die Lage des Sensors 40 relativ zu dem Signalgeber 45 wird also durch die Exaktheit der Positionierung der Abdeckung 30 zu dem Zylinderkopf 10 und der Exaktheit der Positionierung des Sensors 40 relativ zu der Abdeckung 30 bestimmt. Herkömmlich wird, wie bereits erwähnt der Sensor unmittelbar am Zylinderkopf befestigt, um eine entsprechende Toleranzkette zu vermeiden. Erfindungsgemäß wurde hingegen erkannt, dass die möglichen Beeinträchtigungen einer Toleranzkette durch die Vorteile einer besseren Platzausnutzung überkompensiert werden. Die erfindungsmäße bessere Platzausnutzung entsteht dadurch, dass der Ort, an dem die sowieso notwendige Abdeckung vorhanden ist, durch eine funktionale Integration sowohl für Abdeckung als auch für den Sensor genutzt wird. Während herkömmlich eine im Wesentlichen flache Abdeckung zum Einsatz kommen kann, wird bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt eine kappenförmige Abdeckung genutzt. Dabei wird eine Kappe, bzw. Topf, verwendet, die als eine nach außen gerichtete Auswölbung ein Volumen schafft, in welchem der Sensor aufgenommen werden kann. Der Sensor ist auf diese Art vor möglichen schädlichen Einflüssen der Umgebung geschützt.
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Für eine exakte Funktion des Nockenwellensensors ist eine exakte Positionierung relevant. Es wurde erkannt, dass insbesondere die Lagepositionierung des Sensors 40 in Tangentialrichtung der Nockenwelle 20 wichtig ist. Die Entfernung von der Nockenwelle 20 bzw. deren Signalgeber 45 ist für exakte Messergebnisse weniger wichtig. Während es möglich wäre, die Abdeckung selbst mit einer Passung in eine entsprechende Aufnahme des Zylinderkopfs einzusetzen, so wurde erkannt, dass diese Bauweise relativ hohe Kosten der Materialbearbeitung verursacht. So wird statt dessen eine Verbindung über eine Verstiftung 60 verwendet. Hierfür ist es notwendig lediglich eine (oder zwei) Bohrung(en) exakt am Zylinderkopf 10 anzubringen. Die Abdeckung 30 kann in einem Spritzgussverfahren aus einem formstabilen Kunststoff mit exakten Maßen bzw. geringen Maßabweichungen hergestellt werden. Er umfasst zumindest eine Bohrung, in die ein Stift eingesetzt und so exakt zu dem Zylinderkopf 10 ausgerichtet werden kann. Eine exakte Positionierung in Nockenwellentangentialrichtung ist bereits mit einem Stift möglich. Bevorzugt können aber (zumindest) auch zwei Stifte zum Einsatz kommen. Der Begriff Stift wird hier als ein Oberbegriff verwendet, unter den auch andere vergleichbar wirkende Verbinder, wie z.B. Passfedern, fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2006/0052932 A1 [0002]
