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Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopfhaubenaufbau in Multimaterialbauweise für Hubkolbenverbrennungskraftmaschinen, die mindestens eine Nockenwelle mit mindestens einem Schiebenocken aufweisen.
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Solche Verbrennungskraftmaschinen, also sowohl Otto- wie auch Dieselmotoren weisen in jüngerer Vergangenheit eine Deaktivierung einzelner Zylinder oder eine Ventilhubumschaltung oder -variation auf. Dazu werden Schiebenocken an Nockenwellen eingesetzt, die parallel zur Längsachse der Nockenwelle translatorisch verschoben werden können und dabei aber mittels Verzahnungen gegen eine Verdrehung gegenüber der Nockenwelle um deren Längsachse gesichert sind. Für eine entsprechende translatorische Bewegung der Schiebenocken ist jeweils mindestens ein Stößel vorhanden, der mittels eines Manipulators in eine Nut bzw. eine Kulisse, die am Schiebenocken, bevorzugt an einer Seite angeordnet ist, eingreift. Der Stößel bewegt sich dabei bevorzugt senkrecht zur Längsachse der Nockenwelle in die Nut hinein, die eine Kulissenführung bildet. Durch die Kombination der translatorischen Bewegung des Stößels und der Drehbewegung von Nockenwelle und Schiebenocken bewegt sich der Schiebenocken translatorisch. Dadurch gelangt der Schiebenocken mit einem Bereich unterschiedlicher Außenkontur, der in Kontakt mit einem Bewegungselement für ein jeweiliges Ventil, insbesondere einen Schlepphebel steht, in Kontakt wodurch sich der Hub des jeweiligen Ventils verändert. Es kann so beispielsweise in einer Stellung des Schiebenockens ein Hub von Null erreicht werden, bei dem das Ventil ständig geschlossen bleibt, was bei einer Zylinderabschaltung, die auch für einzelne Zylinder erreicht werden kann, sinnvoll sein kann.
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Stößel und ein Manipulator zu dessen Bewegung sind in einem Gehäuse aufgenommen, das üblicherweise aus Kunststoff besteht. Außerdem sind Zuleitungen für die Steuerung des jeweiligen Manipulators zu diesem geführt. Unmittelbar am Gehäuse ist üblicherweise ein Steckkontakt für die Zuleitungen angeordnet. In der Regel handelt es sich um elektrische Zuleitungen und einen elektromagnetischen Antrieb für die Bewegung des/der Stößel. Das Gehäuse ist gegenüber der Umgebung bis auf die Öffnungen für die Bewegung des/der Stößel abgedichtet. Der Anschluss für die Zuleitungen ist unmittelbar am jeweiligen Gehäuse angeordnet, und kann beispielsweise beim Spritzgießen des Gehäuses ausgebildet worden sein. Bei den bekannten Systemen sind Grenzen bei der Anordnung der Anschlüsse für die Zuleitungen, die für die Steuerung der Manipulatoren genutzt werden, gesetzt. Sie sind generell direkt oder sehr nah und einzeln am jeweiligen Manipulator oder Gehäuse angeordnet.
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Ein Gehäuse, in dem ein Manipulator mit Stößel(n) aufgenommen ist, wird in der Regel zusätzlich fixiert und dabei das Gehäuse durch eine Öffnung in der Zylinderkopfhaube eingeführt. In der Zylinderkopfhaube befindet sich eine Führung/Zentrierung, in die der Führungsdom der Stößel eintaucht. Der Führungsdom wird dabei von einer Metallplatte (Grundplatte des Aktors/Manipulators) aufgenommen. Durch die Verschraubung der Platte auf der Zylinderkopfhaube erfolgt zusätzlich eine Klemmung des Führungsdoms zwischen Grundplatte des Aktors/Manipulators und der monolithischen Zylinderkopfhaube. Sowohl das Führungsteil, wie auch die Führung/Zentrierung sind dabei aus Metall hergestellt, um die Festigkeitsverhältnisse zu berücksichtigen. Dies betrifft bei der Bewegung von Stößel und Schiebenocken wirkende Kräfte und Momente.
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Dies führt zu einer unerwünschten Masseerhöhung wegen des erhöhten Metallanteils und zu erhöhtem Aufwand für die Abdichtung. Außerdem sind ein erhöhter Bearbeitungsaufwand und eine Bearbeitungsgenauigkeit zu verzeichnen, da die Passungen zwischen Führung/Zentrierung und einem Führungselement am Gehäuse beachtet werden müssen.
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So ist aus
DE 10 2014 214 259 A1 ein Schiebenockensystem mit zweistufigem Aktorhub bekannt, bei dem ein Bügel zur Führung genutzt werden kann.
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DE 10 2011 050 484 A1 betrifft eine Brennkraftmaschine und den Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, die eine Nockenwelle mit Schiebenocken aufweist.
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Der aus
DE 10 2006 059 188 A1 bekannte Aktor dient zur Positionierung eines Stellgliedes eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine.
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Die Offenbarung von
DE 10 2011 101 979 A1 ist auf eine Brennkraftmaschine mit verschiebbaren Nocken einer Nockenwelle gerichtet.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Zylinderkopfhaubenaufbau zur Verfügung zu stellen, der einfach aufgebaut und flexibel gestaltbar ist, einfach montiert werden kann sowie die Anforderungen an die Abdichtung reduziert werden können. Außerdem soll der Leichtbauaspekt berücksichtigt sein und trotzdem sollte eine hohe Genauigkeit bei der Ventilsteuerung einzelner Zylinder eingehalten werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Zylinderkopfhaubenaufbau, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
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Der erfindungsgemäße Zylinderkopfhaubenaufbau weist mindestens eine Nockenwelle mit mindestens einem Schiebenocken auf. An dem Schiebenocken ist mindestens eine nutenförmige Kontur oder Kulisse ausgebildet. Der Schiebenocken ist translatorisch parallel entlang der Längsachse der Nockenwelle mittels mindestens eines senkrecht zur Längsachse der Nockenwelle bewegbaren Stößels bewegbar, so dass er in die mindestens eine nutenförmige Kontur eingeführt werden kann, wenn der Schiebenocken translatorisch bewegt und der Ventilhub des ihm zugeordneten Ventils der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine verändert werden soll.
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Der mindestens eine Stößel ist in einem Gehäuse mit einem Manipulator für die Bewegung des mindestens einen Stößels angeordnet. Der Manipulator kann dabei bevorzugt ein elektromagnetischer Antrieb sein, mit dem der/die Stößel in die nutenförmige Kontur hinein und wieder heraus bewegt werden kann.
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Der jeweilige Manipulator ist mit Zuleitungen, die mit der Steuerung der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine verbunden sind, über mindestens einen Anschluss verbunden. Bei einem elektromagnetisch agierenden Manipulator sind dies elektrisch leitende Verbindungen, die zu dem Manipulator geführt sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zylinderhaubenaufbau ist eine den Zylinderkopf mit Nockenwelle abdeckende Zylinderkopfhaube aus oder mit einem Polymer gebildet. Dabei kann es sich um eine Zylinderkopfhaube handeln, die allein aus einem Polymer gebildet ist. Vorteilhaft können aber auch Verbund- und/oder Kompositwerkstoffe für die Herstellung einer Zylinderkopfhaube eingesetzt werden. Als Verbundwerkstoff kommen faserverstärkte Polymere, bei denen im Polymer beispielsweise Glas- oder Kohlenstofffasern eingebettet sind, in Frage. Ein geeigneter Kompositwerkstoff kann beispielsweise mit einem Polymer insbesondere einem faserverstärkten Polymer gebildet sein, wobei der Bereich der aus Polymer oder faserverstärktem Polymer gebildet ist, zumindest an einer Oberfläche mit einem Polymerschaum beschichtet sein kann.
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Die Zylinderkopfhaube und das Gehäuse können direkt kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit das mindestens eine Gehäuse an einem Träger zu befestigen und den Träger mit Gehäuse mit Manipulator wiederum an Lagerböcken des Zylinderkopfes zu befestigen, was mittels Schraubverbindung erreichbar ist. Der Träger sollte dabei so ausgebildet sein, dass das/die Gehäuse jeweils einem Führungselement mit Führungsdurchbrechung(en) sowie einem Verschiebenocken zugeordnet angeordnet ist/sind.
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Das Gehäuse, in dem Manipulator und Stößel angeordnet sind, kann mit der Zylinderkopfhaube verschraubt, vernietet oder verklemmt sein. Dafür können geeignete Verbindungselemente, wie bekannte Schrauben, Nieten, bevorzugt Blindnieten oder auch Federelemente allein oder in Kombination miteinander für die Befestigung eingesetzt werden.
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Das Gehäuse kann mit der Zylinderkopfhaube mittels einer Presspassung, einer Schweiß- oder Klebverbindung verbunden werden, wobei auch Kombinationen dieser Verbindungsarten möglich sind. Das Gehäuse kann in eine Durchbrechung oder eine Aufnahme, die in der Zylinderkopfhaube ausgebildet ist, eingeführt und darin gehalten werden. Die jeweilige Durchbrechung oder Aufnahme in der Zylinderkopfhaube ist bevorzugt entsprechend der äußeren Abmaße des in die Durchbrechung eingeführten Bereichs des Gehäuses dimensioniert und konturiert, so dass eine möglichst nahezu spielfreie Passung zwischen den Innenwänden der Durchbrechung oder Aufnahme und Außenwänden des Gehäuses erreichbar ist. Dabei sollten die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe kompensiert werden können. Ein so ggf. erforderliches Spiel kann mit einer umlaufenden Dichtung ausgeglichen werden.
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Ein parallel zur Längsachse der Nockenwelle ausgerichtetes und zwischen Schiebenocken und Zylinderkopfhaube mit Gehäuse angeordnetes Führungselement für den/die Stößel ist an Lagerböcken der Nockenwelle befestigt, wobei in dem Führungselement für jeden Stößel mindestens eine Führungsdurchbrechung ausgebildet ist. Das Führungselement und das Gehäuse, sind im mit der Zylinderkopfhaube verbundenen Zustand so zueinander angeordnet, dass sich das Gehäuse an einer Stirnseite am Führungselement abstützt. Das Gehäuse sollte sich dabei an mindestens zwei in einem Abstand zueinander parallel zur Längsachse der Nockenwelle angeordneten Positionen am Führungselement abstützen.
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Zur Verkürzung der Toleranzkette kann durch Verwendung des gleichen Bezuges der erste Lagerbock als Axiallager für die Nockenwelle und das Führungselement, das bevorzugt aus einem Stahlblech gebildet ist, dienen. Aufgrund der gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (Stahl- Nockenwelle, Blechträger aus Stahl für das Führungselement) kann die Toleranzkette zwischen dem Stößel und Nut der Schaltkulisse reduziert/eingeschränkt werden. Diese Art der Befestigung kann auch für einen Träger, an dem mindestens ein Gehäuse befestigt ist, allein oder zusätzlich zu einer dementsprechenden Befestigung eines Führungselements gewählt werden.
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Ein Führungselement kann vorteilhaft mit mindestens einem, bevorzugt mindestens zwei plattenförmigen Elementen, die bevorzugt in einem Abstand zueinander angeordnet sind oder mit einem innen hohlen Element (Hohlprofil) gebildet sein. In jedem plattenförmigen Element ist dabei für jeden einzelnen Stößel eine Führungsdurchbrechung ausgebildet. Bei einem innen hohlen Führungselement, wie beispielsweise einem Hohlprofil oder Rohr sind jeweils zwei Führungsdurchbrechungen für jeweils einen Stößel vorhanden. Wenn zwei Führungsdurchbrechungen für einen Stößel vorhanden sind, hat dies den Vorteil, dass eine verbesserte Abstützwirkung gegen wirkende Querkräfte und Momente, bei gleichzeitiger Reibkraftreduzierung möglich ist, da die sich berührenden Oberflächen von Stößel und Führungsdurchbrechungen kleiner gewählt werden können und durch den zwischen Führungsdurchbrechungen eingehaltenen Abstand sich der Stößel entsprechend an den Innenwänden der Führungsdurchbrechung abstützen kann.
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Führungselemente sollten als Blech-, Guss- oder Sinterbauteil ausgeführt sein. Bevorzugt ist dabei Stahl als Werkstoff. Sie sollten eine Wanddicke von maximal 5 mm, bevorzugt maximal 3 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 2 mm aufweisen. Die Führungsdurchbrechungen sollten bevorzugt Bohrungen sein und die Stößel komplementär ausgebildete Querschnitte aufweisen. Die Führungselemente können zumindest im Bereich der Führungsdurchbrechungen gehärtet sein. Mit dieser Baugruppe, die vorteilhaft als Doppelblech ausgeführt ist, kann durch eine reduzierte Öl-Dämpfung die Schaltdynamik des Aktors optimiert werden.
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Ein oder mehrere Führungselement(e) sollen jeweils an einem Lagerbock fest eingespannt und an anderen Lagerböcken als lose Einspannung in Längsachsrichtung der Nockenwelle befestigt sein. Die Befestigung kann mittels Schraubverbindung erfolgen, wobei bei losen Einspannungen am jeweiligen Führungselement ein Langloch ausgebildet sein kann, durch das eine Schraube geführt ist. Dadurch kann die thermische Ausdehnung insbesondere während des Betriebs der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine kompensiert werden. Eine feste Einspannung sollte bevorzugt an einem Lagerbock, der an einer Stirnseite der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine angeordnet ist, vorgesehen sein.
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Das Gehäuse kann vorteilhaft in eine in der Zylinderkopfhaube flanschförmig ausgebildete Aufnahme eingeführt sein und die Aufnahme zumindest an der in Richtung Nockenwelle weisenden Seite eine Öffnung zum Einführen des Gehäuses aufweisen. So kann die Aufnahme das Gehäuse bis auf die in Richtung Nockenwelle offene Seite allseitig umschließen. Es kann aber auch an zwei vertikal angeordneten Seiten jeweils eine eine Öffnung aufweisende Aufnahme der Zylinderkopfhaube mit einem Deckel verschließbar sein. Ein Deckel kann mit mindestens einer Dichtung versehen und mit der Aufnahme durch eine Schraub-, Niet-, Klemm-, Klebe- und/oder Schweißverbindung verbunden sein.
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An/in der Zylinderkopfhaube können Zuleitungen für die Ansteuerung zu jeweils einem Manipulator vorhanden sein. Die Zuleitungen können dabei in nutenförmigen Vertiefungen angeordnet sein, so dass sie geschützt zu den jeweiligen Manipulatoren geführt werden können. Günstiger ist es jedoch, Zuleitungen in den Zylinderkopfhaubenwerkstoff zumindest teilweise, bevorzugt vollständig einzubetten, was beispielsweise beim Spritzgießen erreichbar ist.
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Die Zuleitungen können dabei bevorzugt von einem zentralen Anschluss, der mit einer Steuerung der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine verbunden ist, zu den einzelnen Manipulatoren geführt sein. Der zentrale Anschluss kann dabei ein Steckkontaktanschluss sein, von dem die Zuleitungen für die Steuerung der Stößelbewegung zu den einzelnen Manipulatoren geführt werden können. Dadurch kann die Flexibilität der Anordnung und Verlegung der Zuleitung und des zentralen Anschlusses verbessert und der Montageaufwand reduziert werden. Ein zentraler Anschluss kann an einer besonders geeigneten Position an der Zylinderkopfhaube angeordnet werden, die den Einbauverhältnissen Rechnung tragen kann. Dadurch können der Aufwand für die Verkabelung und die Fehleranfälligkeit reduziert werden. So kann bei elektrischen Zuleitungen lediglich ein einziger Steckanschluss als zentraler Anschluss für die Steuerung sämtlicher Manipulatoren ausreichen.
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Insbesondere dann, wenn die Zuleitungen elektrische Leitungen sind, können diese innerhalb des Zylinderkopfhaubenmaterials zu dem/den jeweiligen Manipulator(en) geführt sein. So können die Zuleitungen in das Polymer vollständig eingebettet, zu einem Teil vom Polymer umschlossen oder auch bei einem Kompositwerkstoff zwischen den unterschiedlichen bevorzugt polymeren Werkstoffen angeordnet werden. Es ist auch eine teilweise Einbettung des zentralen Anschlusses in den Zylinderkopfhaubenwerkstoff möglich.
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Mit der Erfindung kann eine Integration der Elemente, die für die Bewegung der Stößel erforderlich sind, in die Zylinderkopfhaube in Hybridbauweise erreicht werden. Dabei kann eine vereinfachte Abdichtung des Ventilraumes gegenüber der Umgebung mittels der zumindest überwiegend aus Polymer bestehenden Zylinderkopfhaube in Verbindung mit einer Massereduzierung erreicht werden.
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Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Die in den verschiedenen Varianten in Verbindung mit den Figuren gezeigten und nachfolgend erläuterten Beispiele können mit ihren einzelnen Merkmalen, unabhängig vom jeweiligen einzelnen hier gezeigten und erläuterten Beispiel, miteinander kombiniert werden. Einzelne Merkmale sind daher nicht auf das jeweilige konkrete Beispiel beschränkt.
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Dabei zeigen:
- 1a und 1b ein erstes und zweites Beispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfhabenaufbaus;
- 2 ein drittes Beispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfhabenaufbaus;
- 3 ein viertes Beispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfhabenaufbaus;
- 4 ein fünftes Beispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfhabenaufbaus und
- 5 in perspektivischer Darstellung einen Träger an dem Gehäuse befestigt sind, und der Träger an Lagerböcken des Zylinderkopfes befestigbar ist.
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Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist schematisch in einer Schnittdarstellung ein Bereich eines Zylinderkopfhaubenaufbaus, bei dem ein Schiebenocken 2 auf einer Nockenwelle 1 translatorisch parallel zur Längsachse der Nockenwelle 1 mittels Stößeln 4.1 und 4.2 verschiebbar ist, für ein Ventil (nicht dargestellt) gezeigt. In der Zylinderkopfhaube 6, die aus glasfaserverstärktem Polymer im Kunststoffspritzgussverfahren aus PA66 GF35 als Polymer mit einem Anteil von 35 Masse-% Glasfasern (es können aber auch andere Werkstoffe bzw. Glasfasergehalte eingesetzt werden) hergestellt worden ist, ist eine Durchbrechung 6.1 mit einem Flansch zur Aufnahme eines Gehäuses 5 ausgebildet. Im Gehäuse 5 ist ein ebenfalls nicht dargestellter Manipulator angeordnet, mit dem die translatorische Bewegung der Stößel 4.1 oder 4.2 erreicht werden kann. In der Darstellung ist an der rechten Seite des Schiebenockens 2 eine nutenförmige Kontur 3 ausgebildet. Die Stößel 4.1 und 4.2 bewegen sich in Richtung ihrer Längsachse. Die Bewegung des Schiebenockens 2 wird mit der Kontur 3, an der sich ein in Richtung der Längsachse der Nockenwelle 1 feststehender Stößel abstützt, und durch eine translatorische Bewegung des jeweiligen Schiebenockens 2 in Längsachsrichtung der Nockenwelle 1 erreicht. Der Schiebenocken 2 wird in die gewünschte Position bewegt, wenn einer der Stößel 4.1 oder 4.2 senkrecht, also in Richtung auf die Nockenwelle 1 zu, bewegt wird.
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In der Durchbrechung 6.1 ist das Gehäuse 5 angeordnet und dort mit der Zylinderkopfhaube 6 verbunden. Der Spalt zwischen Innenwand des Flansches und der Außenwand des Gehäuses 5 ist mit einem Dichtelement 11, insbesondere einem O-Ring radial abgedichtet.
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Bei diesem Beispiel wird das Gehäuse 5 mittels einer Schraubverbindung an der Zylinderkopfhaube 6 befestigt, wobei lediglich eine Schraube 10 in der Darstellung erkennbar ist. Es können über den Umfang des Flansches aber mehr als eine Schraube 10 verteilt angeordnet und zur Verbindung genutzt werden.
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Die Stößel 4.1 und 4.2 können mit dem nicht dargestellten Manipulator, der im Gehäuse 5 angeordnet und darin fixiert ist, einzeln und unabhängig voneinander bewegt werden. Zur Führung der Stößel 4.1 und 4.2 sind bei diesem Beispiel zwei parallel zueinander und zur Längsachse der Nockenwelle 1 ausgerichtete plattenförmige Elemente 7.1 und 7.2 eines Führungselementes mittels Schraubverbindung an den Lagerböcken 8 befestigt. Die Ausrichtung der plattenförmigen Elemente 7.1 und 7.2 erfolgt über den ersten Lagerbock, der ein Axiallager für die Nockenwelle 1 bildet. Weitere Lager sind als schwimmende Lagerung an den restlichen Lagerbrücken vorhanden um einen Ausgleich bei Auftreten einer thermischen Ausdehnung zu ermöglichen. Die plattenförmigen Elemente 7.1 und 7.2 bestehen aus Stahl. Der Stahl hat den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie der Nockenwellenwerkstoff, dadurch kann eine bessere Positionsgenauigkeit der Stößel gegenüber der Schaltkulisse erreicht werden, da die Unterschiede, die durch voneinander abweichende Längenausdehnungskoeffizienten auftreten, eliminiert werden. Die plattenförmigen Elemente 7.1 und 7.2 haben vorteilhaft jeweils eine Dicke von 0,5 mm bis 3 mm. Die Elemente 7.1. und 7.2 können auch Wände eines Hohlprofils als ein weiteres Beispiel für ein Führungselement 7 sein.
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In den plattenförmigen Elemente 7.1 und 7.2 sind Führungsdurchbrechungen, durch die jeweils ein Stößel 4.1 bzw. 4.2 hindurch bewegt werden kann, ausgebildet. Aufgrund der reduzierten stößelführenden Länge, kann eine Reduzierung der Schaltzeiten durch geringere ÖI-Scherkräfte/-reibung erreicht werden. Die plattenförmigen Elemente 7.1 und 7.2 sind vorteilhaft zumindest im Bereich der Führungsdurchbrechungen gehärtet.
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Das Gehäuse 5 ist so mit der Zylinderkopfhaube 6 verbunden und dementsprechend angeordnet, dass sich das Gehäuse 5 an einem plattenförmigen Element 7.1 oder einem z.B. als Hohlprofil ausgebildeten Führungselement 7 abstützen kann. Dazu sind bei diesem Beispiel in Richtung Nockenwelle 1 weisend zwei Erhebungen 13 am Gehäuse 5 vorhanden, mit denen eine Abstützung an zwei Positionen an beiden Seiten der Stößel 4.1 und 4.2 in Richtung Längsachse der Nockenwelle 1 erreichbar ist. Da die Erhebungen 13 sehr genau angeordnet und dimensioniert werden können, kann eine exakte Ausrichtung und Positionierung erreicht werden. Das Gehäuse 5 kann sich aber auch unmittelbar an dem plattenförmigen Element 7.1 unter Verzicht auf die Erhebungen 13 abstützen.
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Am Gehäuse 5 ist ein Steckanschluss für den Anschluss elektrischer Leitungen vorhanden.
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Das in 1b gezeigte Beispiel unterscheidet sich vom Beispiel nach 1a dadurch, dass das Gehäuse 5 mit einem Deckel verschlossen ist und die elektrischen Zuleitungen 9 von einer Seite bevorzugt über einen Steckkontakt in des Gehäuse 5 geführt sind. Der Deckel ist mit dem Gehäuse 5 verschweißt. Das Gehäuse 5 ist mit einem Sicherungsring an der Zylinderkopfhaube 6 gehalten.
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Bei den nachfolgend zu beschreibenden Beispielen sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und es soll jeweils nur auf die Unterschiede zum Beispiel nach den 1 a und b eingegangen werden.
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Bei dem in 2 gezeigten Beispiel weist die Zylinderkopfhaube 6 eine flanschförmige Aufnahme 6.1 auf, die an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten offen ist. Die vertikal obere Öffnung kann mit einem Deckelelement 6.2 verschlossen werden. Zur Abdichtung gegenüber der Umgebung kann es ausreichen, wenn die Verbindung zwischen Deckelelement 6.2 und nach außen weisenden stirnseitigen Rand der flanschförmigen Aufnahme 6.1 miteinander verklebt und/oder miteinander verschweißt sind. Da Deckelelement 6.2 und Zylinderkopfhaube 6 aus bzw. mit polymerem Werkstoff gebildet sind, bereitet dies keine Probleme und stellt keinen größeren Aufwand dar. Zusätzliche Dicht- sowie Befestigungselemente können vorteilhaft entfallen. Gleichzeitig wird die Gefahr von Ölleckage reduziert. Durch den Entfall von zusätzlichen Befestigungselementen kann eine maximale Massereduzierung erreicht werden.
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Durch die Zylinderkopfhaube 6 und das Gehäuse 5 sind Zuleitungen 9 zu dem Manipulator geführt. Die Zuleitungen 9 können dabei vom Werkstoff der Zylinderkopfhaube 6 umspritzt sein, so dass eine gute Abdichtung gegenüber der Umgebung gegeben ist.
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Bei dem in 3 gezeigten Beispiel sind Zylinderkopfhaube 6 und Gehäuse 5 an der Oberfläche der Zylinderkopfhaube 6 miteinander verschraubt. Auch hier ist nur eine Schraube 10 gezeigt. Es können aber auch mehr als zwei Schrauben 10 über den Umfang des Gehäuses 5 verteilt für eine Schraubverbindung genutzt werden. Schraubverbindungen können, bei dem hier gezeigten Beispiel, an einem Flansch, der am Gehäuse 5 vorhanden ist, hergestellt werden. Zwischen dem Flansch des Gehäuses 5 und der Oberfläche der Zylinderkopfhaube 6 ist mindestens ein Dichtelement 11 angeordnet.
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Bei dieser Darstellung ist erkennbar, wie Zuleitungen 9 von einem zentralen Anschluss 12 durch den Werkstoff der Zylinderkopfhaube 6 zum Gehäuse 5 und dementsprechend dem darin angeordneten Manipulator in geschützter Weise geführt werden können, da die Zuleitungen 9 vom Werkstoff der Zylinderkopfhaube 6 umschlossen sind. Der Anschluss 12 ist dadurch vorteilhaft frei auf der Zylinderkopfhaube 6 positionierbar. Der Manipulator besitzt einen separaten Steckkontakt, durch den ermöglicht wird, dass der Manipulator bei einem Defekt austauschbar ist.
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Das in 4 gezeigte Beispiel unterscheidet sich von den drei anderen Beispielen dadurch, dass die Zylinderkopfhaube 6 eine Aufnahme 6.1 aufweist, in die ein Gehäuse 5 eingesetzt und fixiert werden kann. Dabei ist das Gehäuse 5 bis auf eine in Richtung Nockenwelle 1 weisende Seite, an der eine Öffnung, durch die die Stößel 4.1 und 4.2 bewegt werden können, vollständig von der Zylinderkopfhaube 6 umschlossen.
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Zur Fixierung des Gehäuses 5 in der Aufnahme 6.1 ist das Jochblech des Aktors direkt in die Zylinderkopfhaube 6 eingespritzt, so dass es eine axiale Verschiebung des Gehäuses 5 senkrecht zur Längsachse der Nockenwelle 1 verhindern kann.
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Auch hier sind Zuleitungen 9 durch den Werkstoff der Zylinderkopfhaube 6 und dem Gehäuse 5 zum Manipulator geführt.
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Das Beispiel nach 4 unterscheidet sich außerdem von den anderen drei Beispielen auch dadurch, dass die Erhebungen 13 im Inneren des Gehäuses 5 angeordnet sind. In diesem Fall stützt sich das Gehäuse 5 großflächiger auf dem hier vertikal oberen plattenförmigen Element 7.1 oder der Oberfläche eines Hohlprofils, als weiteres Beispiel für ein Führungselement 7 ab. Außerdem ist am Gehäuse 5 eine weitere Führung 15 für die Stößel 4.1 und 4.2 vorhanden. Diese weitere Führung 15 ist bevorzugt passgenau durch Durchbrechungen, die in den plattenförmigen Elementen 7.1 und 7.2 bzw. den Wänden eines Hohlprofils 7 ausgebildet sind, eingeführt. Dementsprechend bilden die plattenförmigen Elemente 7.1 und 7.2 bzw. ein Hohlprofil lediglich die Lagerung für die weitere Führung 15. Diese wiederum übernimmt die Führungsfunktion bei der Bewegung der Stößel 4.1 und 4.2. Die Stößel 4.1 und 4.2 können bei allen Beispielen aus Stahl bestehen. Die weitere Führung 15 kann bevorzugt aus einem Metall bestehen. Dies kann ebenfalls ein Stahl sein, der als Guss- oder Sinterbauteil eingesetzt werden kann. Die Anzahl der Kontaktstifte kann durch übergreifendes Zusammenfassen von Kontakten in einem Stecker reduziert werden.
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Vorteilhaft kann die elektrische Spannungsversorgung bei Low-Side-Ansteuerung über eine gemeinsame Leitung erfolgen. Bei High-side Ansteuerung kann entsprechend die Masseleitung zusammengefasst werden. In beiden Fällen, wird die Anzahl der benötigten Leiterbahnen reduziert, wodurch Bauraum und Kostenvorteile entstehen.
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In 5 ist ein Träger gezeigt, an dem mehrere Gehäuse 5 befestigt sind. Der Träger weist Durchbrechungen 14.1 und 14.2 auf, von denen zwei Durchbrechungen 14.1 an einer Stirnseite des Trägers als Bohrungen und die weiteren Durchbrechungen 14.2 jeweils als Langloch ausgebildet sind. Die Längsachse der Langlöcher ist parallel zur Längsachse der Nockenwelle 1 ausgerichtet, so dass bei einer Schraubverbindung an Lagerböcken 8 des Zylinderkopfes dort lose Einspannungen und mit den Durchbrechungen 14.1 feste Einspannungen erreichbar sind, was vorteilhaft bei einer Kompensation thermischer Ausdehnung ist. Die zu den Gehäusen 5 und den darin aufgenommenen Manipulatoren für die Stößel 4.1 bzw. 4.2 geführten Leitungen für deren Ansteuerung sind bei diesem Beispiel an den zentralen Steckanschluss 12 angeschlossen. Der Steckanschluss 12 ist wiederum mit der Steuerung der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine verbunden.
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Am Träger können Führungselemente ausgebildet oder daran befestigt sein.
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Der Träger wird an den Lagerbrücken befestigt und der Träger wird mit den Gehäusen 5, der/den Nockenwelle(n) 1 mit den Nocken 2 und Schiebenocken 3 dann mit der hier nicht dargestellten Zylinderkopfhaube abgedeckt und zu einem Haubenmodul in Multimaterialbauweise verbunden. Dieses kann vorteilhaft über Schraubverbindungen am Zylinderkopf befestigt werden. Die Gehäuse 5 sind hier lediglich als Gerüst dargestellt und zur Verbindung der Aktoren und der elektrischen Ansteuerung ausgebildet.
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Alternativ könnte eine technische Lösung auch aus je einem Träger je Nockenwelle 1 anstelle eines gemeinsamen Trägers für eine Ein- und Auslassnockenwelle bestehen.
