DE4014502C2 - Verfahren zum Einbau eines Sensors in eine formgepreßte Dichtung - Google Patents
Verfahren zum Einbau eines Sensors in eine formgepreßte DichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbau eines
Sensors in eine formgepreßte Dichtung, insbesondere in
eine Zylinderkopfdichtung einer Brennkraftmaschine. Mit
Hilfe von in Dichtungen eingebauten Sensoren können bei
spielsweise Kennwerte von Fluiden ermittelt werden, die
innerhalb zweier, die Dichtung zwischen sich ein
schließenden Bauteilen geführt werden. Im Falle einer
Zylinderkopfdichtung einer Brennkraftmaschine kann der
Sensor beispielsweise ein Lichtleitstab sein, der die
aktuellen Helligkeitswerte im Brennraum der Brennkraft
maschine an eine elektronische Auswerteeinheit weiter
leitet. Ein anderer Anwendungsfall ist beispielsweise
ein Temperatursensor in einer Abgasrohrdichtung.
Aus der US 4 393 687 ist eine Sensoranordnung in einer
Zylinderkopfdichtung bekannt. Dabei werden die als
Lichtleitfaserkabel ausgebildeten Sensoren in in die
Zylinderkopfdichtung eingebrachte Nuten eingelegt, die
anschließend daran mit Füllmaterial abgedeckt werden. Da
bei diesem Herstellverfahren jedoch die Deckschicht der
Zylinderkopfdichtung unterbrochen wird, ist eine dauer
beständige Dichtwirkung nicht gewährleistet. Darüber
hinaus ist dieses Verfahren für eine Serienfertigung
äußerst aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine formgepreßte Dichtung ein Sen
soreinbauverfahren aufzuzeigen, das lediglich geringen Einfluß auf die
Standfestigkeit der Dichtung hat und dabei den Sensor zuverlässig vor
schädigenden Einwirkungen schützt.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 1.
Gegenüber dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wird der Sensor
hierdurch sicher und stabil in das Dichtungsmaterial eingebettet. Analog zu
den nicht mit einem Sensor versehenen Dichtungen bildet dabei das form
gepreßte Dichtungsmaterial eine den Anforderungen genügende Einheit und
schützt gleichzeitig den Sensor sicher vor äußeren Einflüssen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
So kann die bereits grob vorgeformte, jedoch noch nicht endgültig formge
preßte Dichtung mit einer Bohrung zur Aufnahme des Sensors versehen
werden. Aufgrund der oftmals filigranen Konfiguration wird diese Bohrung
bevorzugt mittels eines Lasers erzeugt.
Insbesondere an Zylinderkopfdichtungen ist es bekannt, mit dem Dich
tungsmaterial einen Versteifungsträger zu verpressen, um die Stabilität der
Dichtung weiter zu erhöhen und insbesondere das Fließen der Dichtung zu
verhindern. Üblicherweise kommt hierfür eine geeignete Blechstruktur zum
Einsatz. Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sensoreinbau hat
es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Versteifungsträger ein
Wellprofil aufweist, wobei die Wellenhöhe größer ist als der entsprechende
Querschnitt des Sensors. Hinsichtlich
seiner Festigkeit wird der Versteifungsträger durch das
Einbringen des Sensors bzw. einer Aussparung somit nur
geringfügig geschwächt.
Im Austrittsbereich des Sensors aus dem Dichtungs
material und dabei insbesondere im Bereich der Meßstelle
besteht die Gefahr, daß das dort anliegende Fluid in die
Aussparung eindringt und somit die Dichtung und/oder den
Sensor zerstört. Daher ist zumindest in diesem Bereich
eine metallische Dichtungseinfassung vorgesehen, die mit
dem Sensor gasdicht verbunden wird. Ist dabei der Sensor
selbst metallisch oder zumindest mit einem metallischen
Überzug versehen, so kann der Sensor mit der metalli
schen Dichtungseinfassung beispielsweise hartverlötet
werden.
Die beigefügte Prinzipskizze zeigt zwei partielle
Schnitte durch eine erfindungsgemäß mit einem Sensor
versehene Zylinderkopfdichtung. Dabei ist das Dich
tungsmaterial mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet, während
der als Lichtleitstab ausgebildete Sensor die Bezugs
ziffer 2 trägt. Im brennraumseitigen Randbereich ist die
Zylinderkopfdichtung mit einer metallischen Dichtungs
einfassung 3 versehen. Ferner ist in das Dichtungs
material 1 ein Versteifungsträger 4 mit Wellprofil
eingebettet.
Hergestellt wird die gezeigte Zylinderkopfdichtung wie
folgt:
Bevor das vorgeformte Dichtungsmaterial 1 endgültig formgepreßt wird, wird an einer geeigneten Stelle parallel zur Oberfläche der Zylinderkopfdichtung eine bohrungsartige Aussparung 5 eingebracht. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines Lasers. Um zu verhindern, daß hierbei der Versteifungsträger 4 übermäßig geschwächt oder unterbrochen wird, weist dieser ein Wellprofil auf, dessen Wellenhöhe h größer ist als der Durchmesser bzw. der entsprechende Querschnitt der bohrungsartigen Aussparung 5. Somit ist sichergestellt, daß auch bei versetzter Lage der Bohrung (Aussparung) immer ein Teil des Versteifungsträgers 4 und somit die erforderliche Gestaltfestigkeit der Zylinderkopfdichtung erhalten bleibt.
Bevor das vorgeformte Dichtungsmaterial 1 endgültig formgepreßt wird, wird an einer geeigneten Stelle parallel zur Oberfläche der Zylinderkopfdichtung eine bohrungsartige Aussparung 5 eingebracht. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines Lasers. Um zu verhindern, daß hierbei der Versteifungsträger 4 übermäßig geschwächt oder unterbrochen wird, weist dieser ein Wellprofil auf, dessen Wellenhöhe h größer ist als der Durchmesser bzw. der entsprechende Querschnitt der bohrungsartigen Aussparung 5. Somit ist sichergestellt, daß auch bei versetzter Lage der Bohrung (Aussparung) immer ein Teil des Versteifungsträgers 4 und somit die erforderliche Gestaltfestigkeit der Zylinderkopfdichtung erhalten bleibt.
Nun wird der Sensor 2 in die Aussparung 5 eingebracht
und positioniert. Anschließend daran wird die Zylinder
kopfdichtung endgültig formgepreßt, so daß die Dicke d
der Dichtung das Nennmaß erreicht. Das Dichtungsmaterial
1 umschließt somit den Sensor 2, fixiert seine Lage und
dichtet ihn ab.
An der Durchtrittsstelle 6 des Sensors 2 durch die
metallische Dichtungseinfassung 3 besteht die Gefahr,
daß das Blech der Dichtungseinfassung 3 im Laufe des
Betriebes beschädigt wird bzw. abbrennt. Um dies zu
verhindern, wird im Bereich der Durchtrittsstelle 6 bzw.
im Bereich der Meßstelle der Sensor 2 mit der Dich
tungseinfassung 3 gasdicht verbunden. Diese gasdichte
Verbindung kann beispielsweise mittels eines geeigneten
Hartlotes erzeugt werden, wenn der Sensor 2 zumindest im
Bereich der Durchtrittsstelle 6 eine metallische Ober
fläche besitzt. Besteht der Sensor ursprünglich aus
einem nichtmetallischen Werkstoff, so beispielsweise
einem Saphir, so wird der Sensor beispielsweise durch
Plasmaspritzen mit einem metallischen Überzug versehen.
Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens lassen sich in
eine formgepreßte Dichtung sicher und auf einfache Weise
Sensoren einbetten. Vorteilhafterweise werden damit für
die Sensoren keine weiteren Befestigungsbohrungen oder
ähnliche Anordnungen an den die Dichtung umgebenden
Bauteilen, so beispielsweise an einer Brennkraftma
schine, erforderlich. Auch ohne große Änderungen lassen
sich somit die Sensoren durch einfachen Austausch der
Dichtungen an den die Dichtung umgebenden Bauteilen
anbauen.
Claims (6)
1. Verfahren zum Einbau eines Sensors in eine Dichtungsmaterial ent
haltende formgepreßte Dichtung, insbesondere in eine Zylinderkopf
dichtung einer Brennkraftmaschine, wobei der Sensor (2) vor dem
Pressen der Dichtung in das Dichtungsmaterial (1) eingebracht und
anschließend die Dichtung gepreßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vor
geformte, noch nicht formgepreßte Dichtungsmaterial (1) mit einer
Aussparung (5) zur Aufnahme des Sensors (2) versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die boh
rungsartige Aussparung (5) mittels eines Lasers erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit
dem Dichtungsmaterial auch ein Versteifungsträger (4) mit Wellprofil
verpreßt wird, dessen Wellenhöhe (h) größer ist als der Querschnitt
des Sensors (2).
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß für den metallischen oder mit einem metalli
schen Überzug versehenen, einer Meßstelle zugeordneten Sensor (2)
im Bereich der Meßstelle am Dichtungsrand eine Durchtrittsstelle (6)
geschaffen wird, die mit einer metallischen Dichtungseinfassung (3)
gasdicht verbunden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor
(2) mit der Dichtungseinfassung (3) verlötet oder verschweißt wird.
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