DE10236505A1 - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel zum Verbinden eines ersten mit einem zweiten Abschnitt eines Kabelbaumes an einem Zylinder-Gehäuse - Google Patents
Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel zum Verbinden eines ersten mit einem zweiten Abschnitt eines Kabelbaumes an einem Zylinder-Gehäuse Download PDFInfo
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Abstract
Für eine Brennkraftmaschine mit einem im Zylinderkopf angeordneten Injektor (3) wird ein Verbindungsmittel (7) zum Verbinden eines ersten Abschnitts (4) mit einem zweiten Abschnitt (5) des Kabelbaums vorgeschlagen. Hierbei umfasst das Verbindungsmittel (7) einen Klemmträger (8) und eine Haube (9, 10). Sowohl der Klemmträger (8) als auch die Haube (9, 10) besitzen Mittel zur Selbst-Arretierung. Durch die Erfindung wird ein günstiges sowie leicht und schnell montierbares Verbindungsmittel (7) bereitgestellt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel zum Verbinden eines ersten mit einem zweiten Abschnitt eines Kabelbaums an einem Zylinderkopf-Gehäuse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Einbau.
- Bei einer Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff durch einen Injektor in den Brennraum eingespritzt. Hierbei bestimmt ein elektronisches Steuergerät über entsprechende Ansteuersignale den Schaltzustand des Injektors. Die Signalübertragung erfolgt über einen Kabelbaum. Da der Injektor innerhalb des Zylinderkopf-Gehäuses angeordnet ist, muss der Kabelbaum durch das Zylinderkopf-Gehäuse hindurchgeführt werden. Diese Durchführung ist kritisch, da das Zylinderkopf-Gehäuse gegenüber der Umwelt schmiermittel- und kraftstoffdicht sein muss. Aufgrund der Motorvibrationen ist der Kabelbaum an der Durchführung zusätzlich einer mechanischen Belastung ausgesetzt.
- Die
EP 0 454 895 B1 zeigt eine Durchführung für einen Kabelbaum an einem Zylinderkopf. Der Kabelbaum ist in eine Dichtung eingeschmolzen, welche zwischen dem Zylinderkopf und der Haube angeordnet wird. In einer weiteren Ausführung werden die Adern des Kabelbaums durch Bohrungen in der Dichtung hindurchgeschoben. Problematisch ist hierbei die mögliche mechanische Beschädigung des Kabelbaums aufgrund zu hoher Anzugsmomente beim Befestigen der Haube auf dem Zylinderkopf. - Die
DE 197 34 970 A1 zeigt einen Zentralstecker, der mit dem Zylinderkopf-Gehäuse der Brennkraftmaschine verschraubt wird. Der Kabelbaum vom elektronischen Steuergerät zum Injektor besteht aus einem ersten und zweiten Abschnitt. Der erste Abschnitt erstreckt sich vom elektronischen Steuergerät bis zu einem Gegenstecker. Der zweite Abschnitt des Kabelbaums erstreckt sich im Inneren des Zylinderkopf-Gehäuses vom Zentralstecker zum Injektor. Über eine Dichtung verschließt der Zentralstecker den Zylinderkopf schmiermittel- und kraftstoffdicht. Problematisch beim Stecker-Buchsen-Konzept sind die Herstellungskosten der Teile selbst sowie die aufwendige Fertigung des ersten Abschnitts des Kabelbaums mit dem Gegenstecker. Erschwerend kommt hinzu, dass die Lebensdauer eines Stecker-Buchsen-Konzepts (3000 Betriebsstunden) gegenüber der Lebensdauer eines Großdieselmotors (größer 20000 Betriebsstunden) zu gering ist. Das Stecker-Buchsen-Konzept ist also bei Großdieselmotoren nicht einsetzbar. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde für die Schnittstelle Kabelbaum/Zylinderkopf-Gehäuse ein Verbindungsmittel bereitzustellen, welches kostengünstig, leicht montierbar und dicht ist.
- Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
- Die Erfindung sieht vor, dass das Verbindungsmittel einen Klemmträger und eine Haube umfasst und sowohl der Klemmträger als auch die Haube Mittel zur Selbst-Arretierung aufweisen. Bei der Haube ist der Selbst-Arretierung über einen Rastring oder Rastnase verwirklicht. Beim Klemmträger ist die Selbst-Arretierung über Rastnasen ausgeführt. Der Klemmträger wird im montierten Zustand am Zylinderkopf-Gehäuse festgesetzt indem die Rastnasen das Zylinderkopf-Gehäuse hintergreifen und zum Innenraum abdichtet. Danach wird die Haube auf dem Klemmträger über den Rastring oder Rastnase festgesetzt. Zur Befestigung des Klemmträgers und der Haube sind keine weiteren Arbeitsschritte notwendig. Ebenso entfallen zusätzliche Befestigungsmittel, wie etwa Schrauben und Bohrungen. Über den Rastring in der Haube wird der Vorteil erzielt, dass die Haube mit einem daran befestigten Wellrohr-Schlauch jede beliebige Winkel-Lage auf dem Klemmträger gestattet. Das Verbindungsmittel ist für die prognostizierte Lebensdauer eines Großdieselmotors ausgelegt, d. h. das Verbindungsmittel ist vibrationsstabil für diesen Zeitraum.
- In einer Ausführung wird vorgeschlagen, dass der Klemmträger Klemmen und Abdeckungen aufweist, wobei jede Klemme aus einer Druckfeder und einer Stromschiene besteht. Mit der Stromschiene ist der zweite Abschnitt des Kabelbaums unlösbar verbunden, zum Beispiel durch Löten oder Crimpen. Zusätzlich wird der zweite Abschnitt des Kabelbaums im Klemmträger vergossen. Hierdurch wird die Dichtheit und Vibrationsstabilität garantiert. Die Adern des ersten Abschnitts des Kabelbaums werden zwischen der Druckfeder und der Stromschiene aufgrund der Federkraft festgehalten. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der Gegenstecker am Ende des ersten Abschnitts des Kabelbaums entfällt. Zum Anbringen des ersten Abschnitt des Kabelbaums am Klemmträger ist lediglich ein Schraubenzieher erforderlich. Zusätzlich garantiert die Klemmwirkung der Druckfeder eine gleichbleibende Klemmwirkung auch unter Vibrationsbelastung sowie einen gleichbleibenden Übergangswiderstand zwischen den Adern des ersten Abschnitts des Kabelbaums und der Stromschiene. Gegenüber einer konventionellen Schraub-Klemm-Verbindung entfällt das Nachziehen der Schraube. Bekanntermaßen tritt bei einer derartigen Verbindung ein Fließen des Kupfers und Setzen der Schraube auf.
- Da die Einbauzeiten für Verschrauben, Abdichten und Ausrichten beim erfindungsgemäßen Verbindungsmittel entfallen, halbiert sich die erforderliche Montagezeit gegenüber einem Stecker-Buchsen-Konzept.
- In den Zeichnungen sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt, wobei gleiche Bauteile mit gleichbleibenden Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
-
1 ein Übersichtsbild; -
2 ein Verbindungsmittel, erste Ausführung (Einzelteil-Darstellung); -
3 ein Verbindungsmittel, erste Ausführung (Zusammenbau-Darstellung); -
4 ein Verbindungsmittel, zweite Ausführung (Einzelteil-Darstellung); -
5 ein Verbindungsmittel, zweite Ausführung (Zusammenbau-Darstellung); -
6 ein Verfahrensablauf zum Einbau - In
1 ist die untere Hälfte eines Zylinderkopf-Gehäuses2 auf einem Kurbelgehäuse1 der Brennkraftmaschine dargestellt. Im Zylinderkopf-Gehäuse2 sind ein Injektor3 und ein Ventiltrieb24 angeordnet. Über eine Hochdruckleitung22 wird dem Injektor3 druckbeaufschlagter Kraftstoff zugeführt, beispielsweise aus einem Hochdruckspeicher eines Common-Rail-Systems. Der Schaltzustand des Injektors3 wird über ein elektronisches Steuergerät6 (EDC) festgelegt. Die Signalübertragung erfolgt über einen Kabelbaum. Dieser besteht aus einem ersten Abschnitt4 und einem zweiten Abschnitt5 . Der erste Abschnitt4 des Kabelbaums erstreckt sich vom elektronischen Steuergerät6 bis zum Verbindungsmittel7 . Das Verbindungsmittel7 stellt die Schnittstelle Kabelbaum/Zylinderkopf-Gehäuse dar. Der zweite Abschnitt5 des Kabelbaums erstreckt sich im Inneren des Zylinderkopf-Gehäuses2 vom Verbindungsmittel7 zum Injektor3 . Das dem Verbindungsmittel7 abgewandte Ende des zweiten Abschnitts5 wird über einen Steckkontakt23 mit dem Injektor3 verbunden. In1 ist das Verbindungsmittel7 vor dem endgültigen Zusammenbau dargestellt. Hierbei befindet sich ein Klemmträger8 bereits im festgesetzten Zustand am Zylinderkopf-Gehäuse2 . Am ersten Abschnitt4 des Kabelbaums ist die Haube9 und der erste Abschnitt4 des Kabelbaums mit abisolierten Adern dargestellt. - Im Folgenden wird auf die
2 und3 gemeinsam Bezug genommen. Hierbei zeigen2 das Verbindungsmittel7 in einer ersten Ausführung als Einzelteil-Darstellung und3 als Zusammenbau-Darstellung. Das Verbindungsmittel7 setzt sich aus folgenden Bauteilen zusammen: eine Haube9 , Klemmen16 , Abdeckung19 , Klemmträger8 und ein Wellrohr-Schlauch21 . Über den Wellrohr-Schlauch21 werden die Adern des Kabelbaums vor mechanischer Beschädigung aufgrund der Vibrationen geschützt. - Die Haube
9 besteht aus den I-förmigen Haubenteilen9A und9B . Diese sind über ein Kunststoff-Scharnier klappbar miteinander verbunden. Jedes Haubenteil trägt im Inneren einen Abschnitt eines Rastrings11 , Bezugszeichen11A und11B . Dieser Rastring11 greift in eine Nut12 des Klemmträgers8 ein, siehe hierzu3 . Über diese Nut-Ring-Anordnung lässt sich die Haube9 um 360 Grad auf dem Klemmkörper8 drehen. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Haube9 mit dem daran befestigten Wellrohr-Schlauch21 jede beliebige Winkellage nach dem Anbringen des Verbindungsmittels7 am Zylinderkopf einnehmen kann. Zwei Klemmen16 werden in entsprechende Aussparungen des Klemmträgers8 angeordnet. Jede Klemme16 umfasst eine Druckfeder17 und eine Stromschiene18 . Die Lagerung der Klemmen16 erfolgt in einer entsprechenden Kontur auf der Oberseite des Klemmträgers8 und der Abdeckung19 . In2 ist die Abdeckung19 zweiteilig ausgeführt, Bezugszeichen19A und19B . An einem Grundkörper25 des Klemmträgers8 sind mehrere Stege26 mit Rastnasen15 einstöckig angeordnet. Über die Rastnasen15 hintergreift der Klemmträger8 die Wandung des Zylinderkopf-Gehäuses2 nach der Montage. Über die Rastnasen15 erfolgt also die Selbst-Arretierung des Klemmträgers8 . Zur Abdichtung des Klemmträgers8 gegenüber dem Zylinderkopf-Gehäuse2 ist eine Nut20 zur Aufnahme eines O-Rings vorgesehen. Mit der Stromschiene18 ist der zweite Abschnitt5 des Kabelbaums unlösbar verbunden, zum Beispiel durch Löten oder Crimpen. Zusätzlich wird der zweite Abschnitt5 des Kabelbaums im Klemmträger8 vergossen. Hierdurch wird die Dichtheit und Vibrationsstabilität garantiert. - Im Folgenden wird auf die
4 und5 gemeinsam Bezug genommen. Hierbei zeigen4 das Verbindungsmittel7 in einer zweiten Ausführung als Einzelteil-Darstellung und5 als Zusammenbau-Darstellung. Die erste und zweite Ausführung des Verbindungsmittels7 unterscheidet sich in der Ausführung der Haube sowie einer zusätzlichen Öse am Klemmträger8 (4 ). Das Verbindungsmittel7 setzt sich aus folgenden Bauteilen zusammen: eine Haube10 , Abdeckung19 , Klemmträger8 und Wellrohr-Schlauch21 . An der Haube10 sind zwei Stege27 mit Rastnasen13 angeordnet. Über diese Rastnasen13 wird die Haube10 in Ösen14 des Klemmträgers8 nach der Montage festgesetzt. Die weitere Funktionalität des Klemmträgers8 , der Klemme16 und der Abdeckung19 entsprechen den Ausführungen der2 und3 . - In
6 ist ein Verfahrensablauf zum Einbau des Verbindungsmittels7 in das Zylinderkopf-Gehäuse2 einer Brennkraftmaschine dargestellt. In einem Schritt S 1 wird der Klemmträger8 mit dem zweiten Abschnitt5 des Kabelbaums in das Zylinderkopf-Gehäuse2 eingesetzt, wobei die Rastnasen15 die Gehäusewandung hintergreifen und den Klemmträger8 festsetzen. In einem Schritt S2 wird danach der zweite Abschnitt5 des Kabelbaums mit dem Injektor3 verbunden. In einem Schritt S3 werden die abisolierten Adern des ersten Abschnitts4 des Kabelbaums mit dem Klemmträger8 (Klemme16 ) lösbar verbunden. In einem letzten Schritt S4 wird die Haube9 bzw. die Haube10 mit dem Wellrohr-Schlauch21 am Klemmträger8 festgesetzt. -
- 1
- Kurbelgehäuse
- 2
- Zylinderkopf-Gehäuse
- 3
- Injektor
- 4
- Kabelbaum, erster Abschnitt
- 5
- Kabelbaum, zweiter Abschnitt
- 6
- Elektronisches Steuergerät (EDC)
- 7
- Verbindungsmittel
- 8
- Klemmträger
- 9A, B
- Haube, erste Ausführung
- 10
- Haube, zweite Ausführung
- 11
- Rastring (Haube)
- 12
- Nut
- 13
- Rastnase (Haube)
- 14
- Öse
- 15
- Rastnase (Klemmträger)
- 16
- Klemme
- 17
- Druckfeder
- 18
- Stromschiene
- 19A, B
- Abdeckung
- 20
- Nut
- 21
- Wellrohr-Schlauch
- 22
- Hochdruckleitung
- 23
- Steckkontakt
- 24
- Ventiltrieb
- 25
- Grundkörper
- 26
- Steg
- 27
- Steg
Claims (12)
- Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf in dessen Gehäuse (
2 ) ein Injektor (3 ) zum Einspritzen von Kraftstoff angeordnet wird, mit einem Kabelbaum zum Übertragen von Signalen von einem elektrischen Steuergerät (6 ) zum Injektor (3 ), wobei der Kabelbaum einen ersten Abschnitt (4 ) vom elektronischen Steuergerät (6 ) zum Zylinderkopf-Gehäuse (2 ) und einen zweiten Abschnitt (5 ) vom Zylinderkopf-Gehäuse (2 ) zum Injektor (3 ) umfasst und mit einem Mittel zum Verbinden des ersten Abschnitts (4 ) mit dem zweiten Abschnitt (5 ) des Kabelbaums dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (7 ) einen Klemmträger (8 ) und eine Haube (9 ,10 ) umfasst und sowohl der Klemmträger (8 ) als auch die Haube (9 ,10 ) Mittel zur Selbst-Arretierung (11 ,12 ,15 ) aufweisen. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Selbst-Arretierung der Haube (9 ,10 ) einem Rastring (11 ) oder Rastnase (13 ) entspricht. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Selbst-Arretierung des Klemmträgers (8 ) einer Rastnase (15 ) entspricht. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastring (11 ) oder die Rastnase (13 ) der Haube (9 ,10 ) am Klemmträger (8 ) angreift , sodass die Haube (9 ,10 ) am Klemmträger (8 ) festgesetzt wird. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnase (15 ) des Klemmträgers (8 ) am Zylinderkopf-Gehäuse (2 ) angreift, sodass der Klemmträger (8 ) an diesem festgesetzt wird. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmträger (8 ) eine Klemme (16 ) und eine Abdeckung (19 ) umfasst. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemme (16 ) eine Druckfeder (17 ) zum Ausüben einer Klemmkraft und eine Stromschiene (18 ) umfasst. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmträger (8 ) eine umlaufende Nut (20 ) zur Aufnahme eines Dichtungsrings aufweist. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Abschnitt (4 ) des Kabelbaums und der Haube (9 ,10 ) ein Wellrohr-Schlauch (21 ) angeordnet wird. - Verfahren zum Einbau eines nach Anspruch 1 ausgeführten Verbindungsmittels (
7 ) in ein Zylinderkopf-Gehäuse (2 ), dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt (S1) der Klemmträger (8 ) am Zylinderkopf-Gehäuse (2 ) mittels Selbst-Arretierung festgesetzt wird, in einem zweiten Schritt (S2) der zweite Abschnitt (5 ) des Kabelbaums mit dem Injektor (3 ) kontaktiert wird, in einem dritten Schritt (S3) der erste Abschnitt (4 ) des Kabelbaums mit dem Klemmträger (8 ) verbunden wird und in einem vierten Schritt (S4) die Haube (9 ,10 ) auf dem Klemmträger (8 ) mittels Selbst-Arretierung festgesetzt wird. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (5 ) des Kabelbaums mit der Stromschiene (18 ) des Klemmträgers (8 ) unlösbar verbunden wird. - Brennkraftmaschine mit einem Verbindungsmittel (
7 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (4 ) des Kabelbaums mit dem Klemmträger (8 ) lösbar verbunden wird.
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