DE102014106561A1

DE102014106561A1 - Haubenmodul und Verfahren zur Bildung eines Haubenmoduls

Info

Publication number: DE102014106561A1
Application number: DE102014106561.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Meusel
Original assignee: ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-12
Also published as: WO2015169539A1; US20170191444A1; EP3140536A1; CN106536911A; EP3140536B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haubenmodul (1) zur Anordnung auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, mit einem Haubenkörper (10) aus einem Kunststoff, und mit wenigstens einer Lagerbrücke (11) umfassend einen Metallwerkstoff zur drehbaren Aufnahme wenigstens einer Nockenwelle (12) im Haubenmodul (1). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lagerbrücke (11) durch eine Fügeverbindung (13) am Haubenkörper (10) derart lagegenau angeordnet ist, dass die Lagerbrücke (11) für die Anordnung am Zylinderkopf durch den Haubenkörper (10) ausgerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haubenmodul zur Anordnung auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, mit einem Haubenkörper aus einem Kunststoff, und mit wenigstens einer Lagerbrücke umfassend einen Metallwerkstoff zur drehbaren Aufnahme wenigstens einer Nockenwelle im Haubenmodul.
STAND DER TECHNIK
Haubenmodule können auch als Zylinderkopfdeckel oder als Nockenwellenmodule bezeichnet werden und dienen zur Aufnahme meistens einer oder zwei Nockenwellen, die mit Ventilen der Brennkraftmaschine mittels Schlepphebeln oder Kipphebeln zusammenwirken können, wenn das Haubenmodul auf dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet wird. Dabei sollen Haubenmodule möglichst gewichtsarm, geräuschdämpfend und einfach montierbar ausgeführt werden. Hierzu ist es bereits bekannt, den Haubenkörper aus einem Kunststoff auszubilden, und die wenigstens eine Lagerbrücke umfasst einen Metallwerkstoff, da diese die Nockenwelle aufnimmt und mechanisch höher belastet ist.
Der Kunststoff des Haubenkörpers ermöglicht vorteilhafte Dämpfungseigenschaften des Haubenmoduls, wobei der Metallwerkstoff der Lagerbrücke die Festigkeitsanforderungen erfüllt, um die Nockenwelle im Haubenmodul zu lagern. Neben einer einfachen Ausgestaltung, einer einfachen Herstellung, guten Dämpfungseigenschaften und einem geringen Gewicht sollten Haubenmodule jedoch insbesondere bei der Herstellung und Montage einfach handhabbar sein, und im besten Fall sollte ein Haubenmodul an einen Hersteller geliefert werden können, der das Haubenmodul ohne große Justage- und Ausrichtvorgänge auf einfache Weise auf dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine anordnen kann. Zudem sollte jedoch auch die Herstellung des Haubenmoduls selbst möglichst einfach ausgestaltet werden.
Die DE 196 03 692 A1 lehrt einen Zylinderkopfdeckel mit einem Lagergassenträger für die Nockenwellenlagerung, wobei sich der Lagergassenträger unter dem gesamten aus Kunststoff hergestellten Haubenkörper erstreckt, sodass der Zylinderkopfdeckel eine relativ hohe Masse aufweist.
Die DE 100 34 329 C2 zeigt eine Ventilhaube für Verbrennungskraftmaschinen, und die gezeigten Lagerbrücken sind durch einen aus Kunststoff hergestellten Haubenkörper im Wesentlichen vollständig mit dem Kunststoffmaterial umspritzt. Damit können die Lagerbrücken zwar in ihrer Position genau ausgerichtet werden, sodass die Ventilhaube bereits fertig konfektioniert auf einfache Weise auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnet werden kann, jedoch erfordert das Umspritzen der aus Metall hergestellten Lagerböcke einen hohen Kunststoffmassenanteil. Zusätzlich müssen die Lagerböcke über eine Stützstruktur miteinander verbunden werden, die aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sind und damit das Gewicht der Ventilhaube vergrößern.
Schließlich zeigt die DE 10 2008 007 091 A1 ein vormontiertes Nockenwellenmodul für die Befestigung auf dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, und es sind Lagerbrücken aus einem Metallwerkstoff vorgesehen, die über einen Haubenkörper aus einem Kunststoff vorfixiert werden können. Hierfür sind Schrauben vorgesehen, mit denen die Lagerbrücken bis zur Montage auf dem Zylinderkopf im Wesentlichen frei beweglich gehalten sind. Erst bei Montage des Nockenwellenmoduls werden die Lagerbrücken zueinander und zu den Ventilen oder den Abgriffselementen der Ventile am Zylinderkopf ausgerichtet und fixiert, und erst anschließend können die Schrauben, die im Haubenkörper eingebracht sind, entsprechend festgezogen werden. Dadurch entstehen Nachteile in der Handhabung bei der Montage des Nockenwellenmoduls, die zu vermeiden sind. Dabei sollen insbesondere zusätzliche Bearbeitungs- und Ausrichtvorgänge vermieden werden, da diese Vorgänge beim Kunden vorgenommen werden müssen, wodurch eine optimale Montierbarkeit des Nockenwellenmoduls beim Kunden nicht gegeben ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Haubenmoduls zur Anordnung auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei das Haubenmodul ein geringes Gewicht aufweisen und leicht montierbar sein soll und wobei das Haubenmodul zusätzlich eine gute Geräuschdämpfung und eine einfache Ausgestaltung aufweisen soll.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Haubenmodul zur Anordnung auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ausgehend von einem Verfahren zur Bildung eines Haubenmoduls gemäß den bekannten Merkmalen des Anspruchs 11 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Lagerbrücke durch eine Fügeverbindung am Haubenkörper derart lagegenau angeordnet ist, dass die Lagerbrücke für die Anordnung am Zylinderkopf durch den Haubenkörper ausgerichtet ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Haubenmoduls ermöglicht bei einem minimalen Gewicht ein einfaches Handling des Haubenmoduls, welches als Einheit auf dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine aufgesetzt und auf diesem befestigt werden kann, ohne dass die Lagerbrücke oder vorzugsweise mehrere Lagerbrücken zum Zylinderkopf oder relativ zueinander ausgerichtet und einzeln fixiert, beispielsweise verstiftet werden müssen. Der Haubenkörper dient erfindungsgemäß zur Bildung einer Schutzhaube, zur Schalldämmung aufgrund des Kunststoffmaterials und insbesondere als Trägerkörper für eine oder mehrere Lagerbrücken. Erfindungsgemäß sind dabei die Lagerbrücken, ohne eine Umspritzung mit einer größeren Kunststoffmasse vorzusehen, relativ zueinander fixiert und es verbleibt lediglich die Notwendigkeit, das gesamte Haubenmodul mit einfachen Mitteln auf dem Zylinderkopf zu fixieren, wodurch im Ergebnis eine oder mehrere Lagerbrücken relativ zum Zylinderkopf mitfixiert sind.
Unter einer lagegenauen Anordnung ist insbesondere eine Anordnung zu verstehen, bei der die planare Ausrichtung des Haubenmoduls auf einem Zylinderkopf so hergestellt werden kann, dass die Anordnung des Haubenmoduls am Zylinderkopf anschließend betriebsfertig angeschraubt werden kann.
Gemäß einem besonderen Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Fügeverbindung kann diese zwischen der Lagerbrücke und dem Haubenkörper wenigstens zwei Fügestellen umfassen. In der Regel weist ein Haubenmodul mehrere Lagerbrücken zur drehbaren Aufnahme einer Nockenwelle auf, und jede der Lagerbrücken kann zwei Fügestellen umfassen, mit denen die Fügeverbindung zwischen der jeweiligen Lagerbrücke und dem Haubenkörper gebildet wird. Zur Herstellung des Haubenmoduls können die Lagerbrücken beispielsweise in einer Aufnahmevorrichtung fixiert werden, derart, dass die Lagerbrücken bereits die Lage zueinander aufweisen, die zur späteren Aufnahme der Nockenwelle erforderlich ist. Beispielsweise kann die Nockenwelle in den Lagerbrücken vormontiert werden, sodass die Lagerbrücken bereits ihre endgültig erforderlichen Lagen zueinander aufweisen. Schließlich ist im Montagewerkzeug noch eine definierte Lageanordnung der Lagerbrücken relativ zu den Fixiermitteln des Haubenmoduls auf dem Zylinderkopf erforderlich. So kann der im Spritzguss fertiggestellte Haubenkörper aus Kunststoff nach Fixierung der Lagerbrücken mit diesen in Verbindung gebracht werden, ohne dass die Lagerbrücken auch nur teilweise mit der Kunststoffmasse des Haubenkörpers umspritzt werden müssen.
Der Haubenkörper kann folglich aus einer minimalen Masse aus Kunststoff gespritzt werden, zudem müssen die Lagerbrücken keine entsprechenden Geometrien aufweisen, um ein formschlüssiges Umspritzen der Lagerbrücken zu ermöglichen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschreibt ein Kunststoff zur Bildung des Haubenkörpers jedes Material geringer Dichte, welche zumindest geringer ist als bei einem metallischen Werkstoff. Dabei kann der Kunststoff auch nicht synthetische Bestandteile aufweisen, beispielsweise durch eine Faserverstärkung. Unter dem Begriff des Kunststoffes werden vorliegend auch laminierte, gewebeartige Materialien oder Glasfaser- oder Kohlefasermaterialien umfasst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Haubenmoduls entfällt ferner eine notwendige Stützstruktur, da diese zwischen den Lagerbrücken durch den Haubenkörper selbst bereits geschaffen wird. Erst dadurch kann eine gewichtsminimale Ausgestaltung des Haubenmoduls erfolgen, wobei die Befestigung des Haubenmoduls mit Befestigungsmitteln derart am Zylinderkopf vorgesehen sein kann, dass die Lagerbrücken im Kraftfluss der Befestigungsmittel zwischen dem Haubenmodul und dem Zylinderkopf angeordnet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Fügeverbindung und insbesondere die Fügestelle durch wenigstens ein Fügeelement gebildet sein. Das Fügeelement kann dabei hülsenförmig ausgebildet sein und in die Lagerbrücke und/oder in den Haubenkörper eingeklebt oder eingepresst werden. Das Fügeelement kann so die Fügestelle zwischen der Lagerbrücke und dem Haubenkörper bilden, sodass für jede Lagerbrücke beispielsweise zwei Fügeelemente in zwei zueinander beabstandeten Fügestellen zur Anordnung am Haubenkörper vorgesehen sind.
Die Fügeelemente können gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform unter Bildung eines Aufschmelzbereiches im Kunststoffmaterial des Haubenkörpers eingefügt werden. Dabei können die Fügeelemente zunächst an der Lagerbrücke angeordnet werden oder die Fügeelemente sind an der Lagerbrücke angeformt und können insbesondere gemeinsam mit einem angrenzenden Bereich der Lagerbrücke erwärmt werden. Dabei können die Fügeelemente auf eine Temperatur gebracht werden, die ein Aufschmelzen des Kunststoffmaterials des Haubenkörpers bewirkt. Wird die Lagerbrücke mit den Fügeelementen in den Kunststoff des Haubenkörpers eingedrückt, erfolgt ein lokales Aufschmelzen des Fügebereiches am Haubenkörper, und nach Erkalten der Fügestelle ergibt sich eine stoffschlüssig-kraftschlüssige oder sogar eine formschlüssige Verbindung zwischen der Lagerbrücke und dem Haubenkörper durch das Fügeelement, das über eine Teillänge in den Kunststoff des Haubenkörpers eingedrungen ist.
Durch diese Verbindungstechnik ergeben sich besondere Vorteile bei der Herstellung des Haubenmoduls, da nach einer einfachen Erwärmung des Fügeelementes und des Bereiches der Lagerbrücke der Haubenkörper nur noch auf die eine oder mehrere Lagerbrücken aufgesetzt werden muss, um unter Bildung des Aufschmelzbereiches die Verbindung des Haubenkörpers zu der Lagerbrücke oder zu den Lagerbrücken herzustellen. Alternativ kann auch ein Hilfselement vorgesehen sein, das auf ein Ende des Fügeelementes aufgesetzt, beispielsweise aufgepresst oder aufgeschraubt wird, wodurch auch eine formschlüssige Verbindung der Lagerbrücke mit dem Haubenkörper durch die Fügeelemente erzeugt werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Haubenmoduls kommt es insbesondere darauf an, dass das Haubenmodul als Ganzes entsprechend lagegenau auf dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet wird. So können wenigstens zwei Aufnahmebohrungen, vorzugsweise genau zwei Aufnahmebohrungen, im Haubenkörper und/oder in der Lagerbrücke vorgesehen sein, in denen Verbindungsmittel aufnehmbar sind und mit denen das Haubenmodul am Zylinderkopf befestigbar ist. Die Aufnahmebohrungen können sich dabei durch den Haubenkörper erstrecken, vorzugsweise sieht die Erfindung jedoch vor, dass sich die Aufnahmebohrungen wenigstens teilweise durch die Lagerbrücken hindurch erstrecken. Die Aufnahmebohrungen können so bemaßt sein, dass durch diese hindurchgeführte Verbindungselemente ein Spiel aufweisen. Eine Ausrichtung des Haubenmoduls auf dem Zylinderkopf erfolgt beispielsweise über zwei Fixierstellen, die in den Lagerbrücken liegen können oder die Fixierstellen sind am Haubenkörper aufgenommen oder in diesem selbst gebildet. Ist das Haubenmodul auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine aufgesetzt worden und über die wenigstens zwei Fixierstellen ausgerichtet, so können Verbindungselemente durch die Aufnahmebohrungen hindurchgeführt werden und das Haubenmodul kann am Zylinderkopf über die Lagerbrücken fest verschraubt werden. Diese Verschraubung ist besonders einfach, da die Verbindungselemente, beispielsweise ausgeführt als Schrauben, von der Oberseite in die Aufnahmebohrungen eingeführt und festgezogen werden können.
Die hülsenförmig ausgebildeten Fügeelemente können mit den Aufnahmebohrungen fluchten. Insbesondere können die hülsenförmig ausgebildeten Fügeelemente jeweils einen Teil der Aufnahmebohrungen bilden. Werden die Verbindungselemente durch die Aufnahmebohrungen und folglich auch durch die hülsenförmigen Fügeelemente hindurchgeführt, entsteht eine zusätzliche Sicherung der Verbindung zwischen dem Haubenkörper und der wenigstens einen Lagerbrücke. Im späteren Betrieb der Brennkraftmaschine kann damit sichergestellt werden, dass sich die Lagerbrücken nicht vom Haubenkörper lösen können.
Alternativ kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Fügeelemente stiftartig oder federartig ausgebildet sind und beispielsweise neben den Aufnahmebohrungen zwischen den Lagerbrücken und dem Haubenkörper eingesetzt werden. Diese können auf gleiche Weise wie auch die hülsenfömigen Fügeelemente erhitzt und in den Kunststoff des Haubenkörpers eingeschmolzen werden. Hierbei können auch zwei Fügeelemente vorgesehen sein und beispielweise kann jeder Aufnahmebohrung zur Hindurchführung eines Verbindungselementes, also beispielweise einer Schraube, benachbart ein Fügeelement zugeordnet sein.
Die Lagerbrücke kann zur Lagerung einer Nockenwelle oder zur Lagerung von zwei Nockenwellen ausgebildet werden und insbesondere kann die Lagerbrücke wenigstens einen Lagerring aufweisen, der in einer Aufnahmeöffnung in der Lagerbrücke eingebracht ist und zur drehbaren Aufnahme der Nockenwelle dient. Die Lagerbrücke kann dabei aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt sein, wobei die Lagerbrücke nicht vollständig aus Metall hergestellt sein muss. Die Lagerbrücke kann beispielsweise einen Kunststoffanteil aufweisen, wobei der metallische Bezug der Lagerbrücke beispielsweise begrenzt sein kann auf wenigstens einen Lagerring. Werden im Haubenmodul zwei Nockenwellen aufgenommen, so kann die Lagerbrücke zwei Aufnahmeöffnungen aufweisen, und in jeder Aufnahmeöffnung kann ein Lagerring eingebracht, beispielsweise eingepresst sein.
Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zu Bildung eines Haubenmoduls, das ausgebildet ist zur Anordnung auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, mit einem Haubenkörper aus einem Kunststoff, und mit wenigstens einer Lagerbrücke umfassend einen Metallwerkstoff zur drehbaren Aufnahme wenigstens einer Nockenwelle im Haubenmodul, wobei das Verfahren wenigstens den Schritt des Bereitstellens des Haubenkörpers und der wenigstens einen Lagerbrücke umfasst, ferner umfasst das Verfahren das Ausrichten der Lagerbrücke am Haubenkörper und/oder das Ausrichten mehrerer Lagerbrücken zueinander, weiterhin vorgesehen ist das Fügen der Lagerbrücke am Haubenkörper durch eine Fügeverbindung, wobei mit der Fügeverbindung die Lagerbrücke derart lagegenau am Haubenkörper angeordnet wird, dass die Lagerbrücke für die Anordnung am Zylinderkopf ausgerichtet ist.
Dabei kann das Verfahren die Bereitstellung mindestens eines Fügeelementes umfassen, das zur Bildung der Fügeverbindung an der Lagerbrücke und am Haubenkörper angeordnet wird. Insbesondere können zur Verbindung einer Lagerbrücke am Haubenkörper mindestens zwei Fügeelemente mit einem Abstand zueinander vorgesehen sein, um zwei Fügestellen zwischen der Lagerbrücke und dem Haubenkörper zu bilden.
Mit weiterem Vorteil können die Fügestelle und insbesondere das Fügeelement im Rahmen des Verfahrens erwärmt werden, sodass das Fügeelement unter Bildung eines Aufschmelzbereiches im Kunststoffmaterial des Haubenkörpers mit diesem in Kontakt gebracht und in diesen eingefügt wird. Durch die Bildung eines Aufschmelzbereiches wird der Vorteil erreicht, dass die Lagerbrücken vorfixiert werden können, bevor der Haubenkörper auf die Lagerbrücken aufgesetzt wird, und das Aufsetzen des Haubenkörpers auf die Lagerbrücken erfolgt dabei durch eine eindimensionale und im Wesentlichen kraftlose Fügebewegung, und der Haubenkörper wird durch eine Handhabung so lange über den Lagerbrücken gehalten, bis der Aufschmelzbereich um die Fügeelemente herum erstarrt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Haubenmoduls steht die positionsgenaue Anordnung des Haubenkörpers zur Lagerbrücke oder zu den Lagerbrücken nicht im Vordergrund, solange die Verbindung des Haubenmoduls zum Zylinderkopf über die Lagerbrücke oder die Lagerbrücken erfolgt, die wiederum durch den Haubenkörper gehalten werden. Dadurch entsteht der Vorteil, dass eine entsprechend genaue Anordnung der Lagerbrücken zum Haubenkörper nicht notwendig ist, wodurch sich die Herstellung des Haubenmodus und die Handhabung der einzelnen Komponenten bei der Herstellung deutlich vereinfacht. Im Vordergrund steht vielmehr die Anordnung mehrerer Lagerbrücken relativ zueinander mit einer entsprechenden Genauigkeit, die durch den Haubenkörper gehalten wird, der als Fixier- und Haltekörper der Lagerbrücken untereinander dient. Wird das Haubenmodul mit den zueinander ausgerichteten Lagerbrücken auf den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine aufgebracht, so können mit Verbindungselementen die Lagerbrücken auf dem Zylinderkopf montiert werden, indem Aufnahmebohrungen im Haubenmodul vorgesehen sind, die mit besonderem Vorteil durch die Lagerbrücken hindurch verlaufen. Dadurch können die Lagerbrücken fest auf dem Zylinderkopf angeordnet werden, wobei der Haubenkörper lediglich die Fixierung der Lagerbrücken zueinander und relativ zu dem Zylinderkopf übernimmt, in dem die Ventile und/oder Abgriffselemente aufgenommen sind, die mit der Nockenwelle angesteuert werden, die im Haubenmodul eingesetzt werden kann.
Zur Ausrichtung des Haubenmoduls können zwei miteinander korrespondierende Positionierelemente, wie beispielsweise in eine Öffnung eingreifende Hülsen, Stifte oder Nut-Federelemente am Haubenmodul bzw. speziell an der Lagerbrücke und dem Zylinderkopf ausgebildet sein. Über diese erfolgt dann die Ausrichtung des Haubenmoduls am Zylinderkopf, bevor es an diesem fixiert wird.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine perspektivische Unteransicht eines Haubenmoduls mit einem Haubenkörper und drei Lagerbrücken, die am Haubenkörper angeordnet sind,
2 eine Querschnittsansicht durch das Haubenmodul gemäß 1 im Bereich einer Lagerbrücke,
3 eine spezielle Ausgestaltung einer Fügestelle zwischen der Lagerbrücke und dem Haubenkörper in einer Detailansicht und
4a–4d verschiedene Ausgestaltungen eines Fügeelementes zur Verbindung mit einem Haubenkörper.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Haubenmodul 1 von einer Unterseite, und das Haubenmodul 1 weist einen Haubenkörper 10 auf, der eine deckelartige oder haubenartige Form besitzt und die Grundstruktur des Haubenmoduls 1 bildet. Der Haubenkörper 10 ist aus einem Kunststoffmaterial im Spritzgussverfahren hergestellt. Beispielsweise kann der Haubenkörper aus einem faserverstärkten Polyamid hergestellt sein.
Im Innenbereich des Haubenkörpers 10 befinden sich drei sichtbare Lagerbrücken 11 zur drehbaren Aufnahme von zwei parallel zueinander verlaufenden Nockenwellen 12. Die Seitenwände des Haubenkörpers 10 umfassen dabei in nicht oder nur teilweise dargestellter Weise weitere Lagerbrücken, sodass die Nockenwellen 12 insgesamt in 5 Lagerbrücken am Haubenmodul 1 aufgenommen sind. Die Nockenwellen 12 können durch Einführöffnungen 18, die zugleich die erste Lagerstelle der Nockenwellen 12 sein können, im seitlichen Bereich des Haubenkörpers 10 eingeführt werden, wobei die Nockenwellen 12 vereinfacht ohne Nockenelemente gezeigt sind.
Das Haubenmodul 1 kann auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnet werden, und um eine dichte Anordnung des Haubenmoduls 1 auf dem Zylinderkopf zu erreichten, weist der Haubenkörper 10 Dichtungen 19 auf, durch die der Nockenwellenraum innerhalb des Haubenkörpers 10 mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine abgedichtet verschlossen werden kann.
Die gezeigten Lagerbrücken 11 sind über Fügestellen mit dem Haubenkörper 10 verbunden, wie in der Querschnittsansicht des Haubenmoduls 1 in der folgenden 2 näher dargestellt.
2 zeigt eine Querschnittsansicht durch das Haubenmodul 1 im Bereich einer Lagerbrücke 11, sodass der Haubenkörper 10 und die Lagerbrücke 11 geschnitten dargestellt sind. Die Lagerbrücke 11 ist mit zwei Fügeverbindungen 13 am Haubenkörper 10 befestigt. Zur Bildung der Fügeverbindungen 13 sind Fügeelemente 14 vorgesehen, die hülsenartig ausgeführt sind und beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind. In den Lagerbrücken 11 befinden sich Aufnahmebohrungen 15, und die hülsenförmigen Fügeelemente 14 fluchten mit den Aufnahmebohrungen 15 und bilden einen Teil dieser. Werden in gezeigter Pfeilrichtung Bolzenelemente in die Fügeelemente 14 und die sich anschließenden Aufnahmebohrungen 15 eingeführt, kann das Haubenmodul 1 auf dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt werden, indem die Bolzenelemente beispielsweise in vorgesehene Gewindebohrungen im Zylinderkopf eingeschraubt werden. Die Bolzenelemente können dabei einen Zylinderstiftabschnitt zur Zentrierung aufweisen, sodass bereits mit den Bolzenelementen eine lagegenaue Anordnung des Haubenmoduls 1 auf dem Zylinderkopf ermöglicht ist. Dabei sorgen die Bolzenelemente durch Hindurchführung durch die Aufnahmebohrungen 15 in den Lagerbrücken 11 dafür, dass eine mechanische Belastung der Verbindung zwischen den Lagerbrücken 11 und dem Zylinderkopf erfolgen kann, ohne dass die Belastung über den Haubenkörper 10 aus Kunststoff geführt werden muss.
Die Fügeelemente 14 sind teilweise in die Lagerbrücke 11 und teilweise in den Haubenkörper 10 eingeführt. Beispielsweise kann das Fügeelement 14 in den oberen Abschnitt der Aufnahmebohrung 15 eingepresst werden, und das Fügeelement 14 kann unter Bildung eines Aufschmelzbereiches in eine vorbereitete Durchgangsbohrung im Haubenkörper 10 eingesetzt werden. Bei der Herstellung der Fügeverbindung 13 kann dabei eine Vorfixierung der Lagerbrücken 11 in einem Fügewerkzeug erfolgen, und bei Aufsetzen des Haubenkörpers 10 unter Bildung der Fügeverbindungen 13 wird die genaue Lage der Lagerbrücken 11 zur späteren Anordnung auf dem Zylinderkopf durch den Haubenkörper 10 regelrecht eingefroren. Folglich dient der Haubenkörper 10 aus Kunststoff sowohl als vor Verunreinigungen und Feuchtigkeit schützendes Haubenelement, als Schallschutzelement, als auch als Halte- und Fixierelement für die Lagerbrücken 11 zur späteren Anordnung auf dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine.
3 zeigt in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel in 2 eine alternative Gestaltung einer Fügeverbindung 13 zwischen der Lagerbrücke 11 und dem Haubenkörper 10. Die Fügeverbindung 13 umfasst ein Fügeelement 14, das beispielsweise in die Lagerbrücke 11 eingepresst ist und mit der Aufnahmebohrung 15 fluchtet. Das Fügeelement 14 ragt dabei über den Haubenkörper 10 hinaus und ist mit einem Hilfselement 17 gesichert. Das Hilfselement 17 kann beispielsweise auf den oberen Abschnitt des Fügeelementes 14 aufgeschraubt oder aufgepresst werden. Insbesondere kann das Hilfselement ein Kunststoffmaterial aufweisen, das ebenso wie der Haubenkörper 10 mit einem erhitzten Fügeelement angeschmolzen werden kann und anschließend kann der Kunststoff des Hilfselementes 17 in fester Anordnung auf dem Fügeelement 14 wieder erstarren.
In Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus 3a kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Fügeelemente stiftartig oder federartig ausgebildet sind und beispielsweise neben den Aufnahmebohrungen zwischen den Lagerbrücken und dem Haubenkörper eingesetzt werden. Diese können auf gleiche Weise wie auch die hülsenfömigen Fügeelemente erhitzt und in den Kunststoff des Haubenkörpers eingeschmolzen werden. Hierbei können auch zwei Fügeelemente vorgesehen sein und beispielweise kann jeder Aufnahmebohrung zur Hindurchführung eines Verbindungselementes, also beispielweise einer Schraube, benachbart ein Fügeelement zugeordnet sein. Alternativ muss also das Fügeelement nicht im Bereich der Aufnahmebohrung angeordnet sein.
Generell kann das Fügeelement vor einem Gießprozess der Lagerbrücken als Einlegeteil in ein Werkzeug eingelegt werden. Anschließend kann dann beispielsweise im Metalldruckguss ein Aluminiummaterial oder dergleichen eingegossen werden. So kann auf einfache Weise eine Verbindung zwischen dem Fügeelement und der Lagerdrücke geschaffen werden.
Schließlich zeigen die 4a, 4b, 4c und 4d verschiedene Ausgestaltungen des Fügeelementes 14 jeweils mit einem Einsteckbereich 21 zur Anordnung im oberen Bereich der Aufnahmebohrung 15 in der Lagerbrücke 11, und die Fügeelemente 14 weisen unterschiedlich ausgestaltete Fügebereiche 20 auf, mit denen die Fügeelemente 14 in das Kunststoffmaterial des Haubenkörpers 10 eingesetzt, insbesondere eingeschmolzen werden können.
4a zeigt ein Fügeelement 14 mit einem Fügebereich 20, der eine Rändelung aufweist, und die Rändelung kann beispielsweise Kreuzriffel umfassen, um bei einem Einschmelzen in das Kunststoffmaterial des Haubenkörpers 10 neben einem Stoffschluss oder einem Formschluss einen Formschlussanteil mit dem Kunststoffmaterial zu erzeugen.
4b zeigt eine Ausgestaltung eines Fügeelementes 14 mit einem Fügebereich 20, der in Form eines Tannenbaumes mit konischen Flanken ausgestaltet ist.
4c zeigt einen tannenbaumartigen Fügebereich 20 des Fügeelementes 14 mit unterbrochenen konischen Flanken.
Schließlich zeigt 4d ein Fügeelement 14 mit einem Fügebereich 20, der zylindrische Flanken umfasst.
Die verschiedenen Formen des Fügebereiches 20 des Fügeelementes 14 zum Einschmelzen in das Kunststoffmaterial des Haubenkörpers 10 ermöglicht eine formschließende Verbindung des Fügeelementes 14 mit dem Haubenkörper 10, insbesondere wenn Kunststoffmaterial, das durch eine Erwärmung des Fügeelementes 14 aufgeschmolzen und damit fließfähig wird, sich in die Riffelung der Rändelung gemäß 4a oder in die Hinterschnitte gemäß den 4b, 4c und 4d hinein bewegen kann. Dadurch entsteht eine belastbare Verbindung zwischen der Lagerbrücke 11 und dem Haubenkörper 10, um eine verliersichere Anordnung der Lagerbrücken 11 am Haubenkörper 10 zu gewährleisten.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Haubenmodul
10: Haubenkörper
11: Lagerbrücke
12: Nockenwelle
13: Fügeverbindung
14: Fügeelement
15: Aufnahmebohrung
16: Lagerring
17: Hilfselement
18: Einführöffnung
19: Dichtung
20: Fügebereich
21: Einsteckbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19603692 A1 [0004]
DE 10034329 C2 [0005]
DE 102008007091 A1 [0006]

Claims

Haubenmodul (1) zur Anordnung auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, mit einem Haubenkörper (10) aus einem Kunststoff, und mit wenigstens einer Lagerbrücke (11) umfassend einen Metallwerkstoff zur drehbaren Aufnahme wenigstens einer Nockenwelle (12) im Haubenmodul (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbrücke (11) durch eine Fügeverbindung (13) am Haubenkörper (10) derart lagegenau angeordnet ist, dass die Lagerbrücke (11) für die Anordnung am Zylinderkopf durch den Haubenkörper (10) ausgerichtet ist.
Haubenmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung (13) zwischen der Lagerbrücke (11) und dem Haubenkörper (10) wenigstens zwei Fügestellen umfasst.
Haubenmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung und insbesondere die Fügestelle durch wenigstens ein Fügeelement (14) gebildet ist.
Haubenmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement (14) hülsenförmig ausgebildet ist und in die Lagerbrücke (11) und/oder in den Haubenkörper (10) eingeklebt oder eingepresst ist.
Haubenmodul (1) nach einem Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement (14) unter Bildung eines Aufschmelzbereiches im Kunststoffmaterial des Haubenkörpers (10) oder in einem Hilfselement (17) eingefügt ist.
Haubenmodul (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Aufnahmebohrungen (15) im Haubenkörper (10) und/oder in der Lagerbrücke (11) vorgesehen sind, in denen Verbindungsmittel aufnehmbar sind und mit denen das Haubenmodul (1) am Zylinderkopf befestigbar ist.
Haubenmodul (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmig ausgebildeten Fügeelemente (14) mit den Aufnahmebohrungen (15) fluchten.
Haubenmodul (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmig ausgebildeten Fügeelemente (14) jeweils einen Teil der Aufnahmebohrungen (15) bilden.
Haubenmodul (1) nach einem Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fügeelement (14) einteilig mit der Lagerbrücke (11) ausgebildet in insbesondere mit diesem in einem Gussverfahren eingegossen ist.
Haubenmodul (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbrücke (11) zur Lagerung einer Nockenwelle (12) oder zur Lagerung von zwei Nockenwellen (12) ausgebildet ist und insbesondere wenigstens einen Lagerring (16) aufweist, der in einer Aufnahmeöffnung in der Lagerbrücke (11) eingebracht ist und zur drehbaren Aufnahme der Nockenwelle (12) dient.
Verfahren zur Bildung eines Haubenmoduls (1) ausgebildet zur Anordnung auf einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, mit einem Haubenkörper (10) aus einem Kunststoff, und mit wenigstens einer Lagerbrücke (11) umfassend einen Metallwerkstoff zur drehbaren Aufnahme wenigstens einer Nockenwelle (12) im Haubenmodul (1), wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen des Haubenkörpers (10) und der wenigstens einen Lagerbrücke (11), – Ausrichten der Lagerbrücke (11) am Haubenkörper (10) und/oder Ausrichten mehrerer Lagerbrücken (11) zueinander, – Fügen der Lagerbrücke (11) am Haubenkörper (10) durch eine Fügeverbindung (13), wobei mit der Fügeverbindung (13) die Lagerbrücke (11) derart lagegenau am Haubenkörper (10) angeordnet wird, dass die Lagerbrücke (11) für die Anordnung am Zylinderkopf ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fügeelement (14) bereitgestellt wird, das zur Bildung der Fügeverbindung (13) an der Lagerbrücke (11) und am Haubenkörper (10) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügestelle und insbesondere das Fügeelement (14) erwärmt wird, sodass das Fügeelement (14) unter Bildung eines Aufschmelzbereiches im Kunststoffmaterial des Haubenkörpers (10) oder in einem Hilfselement (17) mit diesem in Kontakt gebracht und in diesen eingefügt wird.