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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul aus einer Zylinderkopfhaube und einem Nockenwellenlager gemäß Anspruch 1, einen Verbund dieses Moduls mit einem Zylinderkopf gemäß Anspruch 8 und ein Verfahren zum Herstellen dieses Verbunds gemäß Anspruch 11.
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Aus der europäischen Patentschrift
EP 2 225 452 B1 ist ein Zylinderkopfhaubenmodul bekannt, welches eine Zylinderkopfhaube mit einem integrierten Nockenwellenlager aufweist. Das Nockenwellenlager ist mit der Zylinderkopfhaube mittels eines einzigen Schraubensatzes an dem Zylinderkopf fixiert. Für eine vereinfachte Montage ist die Zylinderkopfhaube mit dem Nockenwellenlager verklippt beziehungsweise verrastet. Die Rastelemente können hierbei mit der Kunststoffhaube mitgespritzt sein. Problematisch daran ist allerdings, dass das Nockenwellenlager weder besonders einfach noch exakt in der Zylinderkopfhaube positioniert werden kann.
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Die vorstehenden Probleme werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1, 8 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine alternative Kopplung von Zylinderkopfhaube und Nockenwellenlager bereitzustellen. Dafür wird ein Modul aus einer Zylinderkopfhaube und einem Nockenwellenlager vorgeschlagen, bei dem wenigstens eine Montagehülse die Zylinderkopfhaube durchdringt und an dem Nockenwellenlager verankert ist, wobei ein Bund der Montagehülse einen Anschlag gegen die Zylinderkopfhaube bildet, und das Nockenwellenlager zum Aufnehmen einer Zylinderkopfschraube wenigstens eine Durchgangsbohrung aufweist, die in Längenrichtung wenigstens teilweise von der Montagehülse umgriffen wird. Dadurch wird eine besonders einfache, schnelle und exakte Vormontage und zudem auch noch genauso einfache, schnelle und exakte Endmontage des Moduls an dem Zylinderkopf möglich, die lediglich einen einzigen Schraubensatz erfordert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls ist es danach von Vorteil, wenn die wenigstens eine Montagehülse durch Verpressen und / oder Verkleben und / oder Verschrauben mit dem Nockenwellenlager verbunden ist, was eine einfache und schnelle Vormontage des Moduls mit ausreichender Verbindungsfestigkeit garantiert. Hierbei kann bei bevorzugten Ausführungen zwischen der Montagehülse und der Zylinderkopfhaube ein Dichtungs- und/oder Entkopplungselement angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls ist es von Vorteil, wenn die wenigstens eine Montagehülse aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. Weil damit alle Komponenten im Verbindungsbereich aus Metall bestehen, kann ein Kriechen der aus Gewichts- und Haltbarkeitsgründen bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial hergestellten Zylinderkopfhaube ausgeschlossen werden.
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In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls ist es von Vorteil, wenn die wenigstens eine Durchgangsbohrung zudem von einer Positionierhülse umgriffen wird, die der Montagehülse gegenüberliegt und wenigstens teilweise von dem Nockenwellenlager absteht. Dadurch wird eine einfache Positionierung des vormontierten Moduls am Zylinderkopf möglich. Eine ausreichend genaue Positionierung wird dabei schon dadurch erreicht, wenn allein zwei bis drei Positionierhülsen vorhanden sind.
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In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls ist es von Vorteil, wenn die wenigstens eine Durchgangsbohrung vollständig von der Montagehülse umgriffen wird, und an dem ihrem Bund gegenüberliegenden Ende wenigstens teilweise vom dem Nockenwellenlager absteht, womit diese die Durchgangsbohrung vollständig durchmisst. Auch dadurch wird - alternativ oder zusätzlich zu den Positionierhülsen - eine einfache Positionierung des vormontierten Moduls am Zylinderkopf möglich. Wird auf eine Anbringung vorgenannter Positionierhülsen verzichtet, kann auch dadurch eine ausreichende Genauigkeit erreicht werden, wenn dies an zwei bis drei Positionen vorgenommen wird.
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In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls ist es von Vorteil, wenn wenigstens eine der Montagehülsen und / oder Positionierhülsen von einer Passleiste umgriffen wird, die sich entlang dem Nockenwellenlager erstreckt. Die Passleiste kann dabei sowohl zwischen dem Zylinderkopf und dem Nockenwellenlager wie auch zwischen der Zylinderkopfhaube und dem Nockenwellenlager vorgesehen sein. Eine Positionierung der Montagehülsen und / oder Positionierhülsen in der Passleiste garantiert dabei die Einhaltung exakter Abstände der Lagerböcke und zudem die Kompensation von Toleranzen der Zylinderkopfhaube. Hierbei sind an den Passleisten, welche vorzugsweise dünne Materialstreifen sind, Ausrichtungsstrukturen vorgesehen, die eine exakte Beabstandung der Nockenwellenlager zueinander ermöglichen. Derartige Ausrichtungsstrukturen können Durchgangsbohrungen oder abkragende Anschläge sein. Vorzugsweise sind die Passleisten durch Metallstreifen gebildet, an welchen die Ausrichtungsstrukturen mit geringen Toleranzen vorgesehen werden können.
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In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls ist es von Vorteil, wenn zwischen der Montagehülse, insbesondere deren Bund und der Zylinderkopfhaube eine bevorzugt an der Zylinderkopfhaube aufgenommene Hülsendichtung angeordnet ist. Damit ist eine zuverlässige Abdichtung der Zylinderkopfhaube bereits bei Anbringung der Montagehülse möglich. Zugleich wird eine schwimmende Lagerung der Zylinderkopfhaube an dem Zylinderkopf geschaffen, die eine gleichmäßige Kraftverteilung gewährleistet.
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Die vorstehende Aufgabe wird auch durch einen Verbund aus einem Zylinderkopf und dem vorstehend beschriebenen Modul gelöst, bei dem das Modul über eine jeweilige, die wenigstens eine Montagehülse durchtretende Zylinderkopfschraube an dem Zylinderkopf befestigt ist, wobei zwischen dem Zylinderkopf und dem Modul eine diese wenigstens eine Verschraubung umgreifende und bevorzugt an der Zylinderkopfhaube aufgenommene Zylinderkopfdichtung angebracht ist. Gerade wenn die Zylinderkopfdichtung bereits an der Zylinderkopfhaube angebracht ist, entsteht dabei ein bereits fertig vormontiertes Modul, das ohne weitere Vorbereitung des Zylinderkopfes und mit nur einem einzigen Schraubensatz an diesem befestigt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbunds ist es von Vorteil, wenn zwischen der wenigstens einen Zylinderkopfschraube und der Montagehülse, insbesondere deren Bund, eine bevorzugt an dem Schraubenkopf aufgenommene Schraubenkopfdichtung angeordnet ist. Dadurch entsteht eine weitere Abdichtung der Zylinderkopfhaube über den Schraubenanzug, eine gleichzeitig schwimmende Lagerung der Zylinderkopfhaube an dem Zylinderkopf, und zudem eine gleichmäßige Kraftverteilung.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbunds ist es von Vorteil, wenn wenigstens ein Gewindeloch für eine Zylinderkopfschraube an dem Zylinderkopf eine Aufnahme für eine Positionierhülse oder ein ihrem Bund gegenüberliegendes Ende einer Montagehülse aufweist. Eine solche Aufnahme lässt dabei die einfache Positionierung des vormontierten Moduls am Zylinderkopf zu, die bevorzugt bereits über zwei bis drei Aufnahmen realisierbar ist.
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Die vorstehenden Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend beschriebenen Verbunds gelöst, bei dem mittels wenigstens einer Montagehülse ein vorstehend beschriebenes Modul aus Zylinderkopfhaube und Nockenwellenlager hergestellt und dieses Modul über Zylinderkopfschrauben, welche jeweils die wenigstens eine Montagehülse durchtreten, mit dem Zylinderkopf verschraubt wird. Damit ist die Montage einer Zylinderkopfhaube und eines Nockenwellenlagers an einem Zylinderkopf in lediglich zwei Schritten vollziehbar, wobei die einzelnen Komponenten auch noch eine zuverlässig exakte Ausrichtung zueinander vorweisen können.
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In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es von Vorteil, wenn das Nockenwellenlager mit wenigstens einer Positionierhülse zum Ausrichten des Moduls aus Zylinderkopfhaube und Nockenwellenlager an dem Zylinderkopf versehen wird, wodurch die Montage deutlich vereinfacht wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es von Vorteil, wenn das Modul aus Zylinderkopfhaube und Nockenwellenlager mit Passleisten zum Ausrichten des Nockenwellenlagers und / oder der Zylinderkopfhaube versehen wird. Damit ist sowohl bei Vormontage des Moduls aus Zylinderkopfhaube und Nockenwellenlager wie bei Endmontage dieses Moduls am Zylinderkopf eine exakte Ausrichtung der Nockenwelle an der Zylinderkopfhaube und / oder schließlich des vormontierten Moduls an dem Zylinderkopf möglich.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es von Vorteil, wenn das Modul aus Zylinderkopfhaube und Nockenwellenlager mit einer Zylinderkopfdichtung und / oder wenigstens einer Hülsendichtung und / oder wenigstens einer Schraubenkopfdichtung versehen wird. Dadurch entsteht bereits nach Vormontage ein komplett fertiges, voll integriertes Modul, das keine zusätzlichen Komponenten mehr erfordert und mit lediglich einem einzigen Schraubensatz an dem Zylinderkopf verschraubbar ist.
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In einer noch weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es von Vorteil, wenn die wenigstens eine Montagehülse mit dem Nockenwellenlager verschweißt und / oder verklebt und / oder verschraubt wird. Dadurch entsteht eine besonders einfach herzustellende und belastbare Verbindung zwischen der Zylinderkopfhaube und dem Nockenwellenlager.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Moduls aus einer Zylinderkopfhaube und einem Nockenwellenlager von schräg oben;
- 2 eine teilgeschnittene Ansicht des Moduls der 1 im Bereich der vorderen vier Zylinderkopfschrauben;
- 3 eine perspektivische Ansicht des Nockenwellenlagers der 1 mit der Lage der Montagehülsen;
- 4 einen vergrößerten vorderen Abschnitt des Moduls der 2 bei Vormontage;
- 5a einen vergrößerten vorderen Abschnitt der 2 in vormontiertem Zustand des Moduls;
- 5b den noch weiter vergrößerten Abschnitt der 5a in einer detaillierten Ansicht;
- 5c den Abschnitt der 5b mit eingesetzter Zylinderkopfschraube, und
- 5d den Abschnitt der 5a in endmontiertem Zustand des Moduls.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Moduls 1 aus einer Zylinderkopfhaube 2 und einem Nockenwellenlager 3 (hier von der Zylinderkopfhaube 2 verdeckt) von schräg oben. Zur Vormontage des Nockenwellenlagers 3 innerhalb der Zylinderkopfhaube 2 sind Montagehülsen 4 vorgesehen, welche von außen durch die Zylinderkopfhaube 2 hindurchgesteckt werden und in das Nockenwellenlager 3 eingepresst / eingeklebt oder eingeschraubt werden.
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Die Zylinderkopfhaube 2 ist damit zwischen Nockenwellenlager 3 einerseits und einem Bund 5 der Montagehülsen 4 andererseits ausreichend fest mit dem Nockenwellenlager 3 verbunden, so dass der Modul 1 auf den Zylinderkopf (nicht dargestellt) aufgesetzt und mit diesem verschraubt werden kann. Für diese Verschraubung ist ein einziger Schraubensatz erforderlich, wobei die Schrauben 6 durch die Montagehülsen 4 hindurch gesteckt werden.
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Die Zylinderkopfhaube 2 kann dabei unter anderem einen Blow-by-Gas-Auslass, einen beispielsweise als Impaktor ausgebildeten Ölnebelabscheider und einen Vorabscheider umfassen, die hier nicht explizit dargestellt sind.
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2 zeigt eine teilgeschnittene Ansicht des Moduls 1 der 1 im Bereich der vorderen vier Zylinderkopfschrauben 6, die in Durchgangsbohrungen 7 von Lagerböcken des Nockenwellenlagers 3 aufgenommen sind. Umlaufend um jede Montagehülse 4 ist eine jeweilige Hülsendichtung 10, und zur Abdichtung des kompletten Moduls 1 ist eine Zylinderkopfhaubendichtung 11 zwischen der Zylinderkopfhaube 2 und dem Zylinderkopf vorgesehen. Dadurch ist die Zylinderkopfhaube 2 ‚schwimmend‘ zwischen diesen Dichtungselementen gelagert. Es kann sich insbesondere eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Zylinderkopfhaube 2 hinweg einstellen, die deren zuverlässige Abdichtung bewirkt.
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Zur Beabstandung von einzelnen Lagerböcke 12 des Nockenwellenlagers 3 in Richtung von dessen Nockenwellenachse sind Passleisten 9 vorzugsweise aus Metall vorgesehen, welche über exakte Abstände verfügen und so Toleranzen der Zylinderkopfhaube 2 kompensieren. Diese Passleisten 9 können ebenfalls durch die Montagehülsen 4 vorpositioniert werden. Alternativ können die Passleisten 9 auch an der Unterseite des Nockenwellenlagers 3 angeordnet werden und dort über gesonderte Fixierelemente oder auch eine das Nockenwellenlager 3 vollständig durchdringende Montagehülse 4 befestigt sein.
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Hier werden die Durchgangsbohrungen 7 an einer linken und rechten Schraubverbindung von Positionierhülsen 8 umgriffen, die eine einfache Ausrichtung des Moduls 1 an einem Zylinderkopf unterstützen, bevor die Schrauben 6 eingebracht werden. Diese Positionierhülsen 8 könnten auch zur Fixierung der Passleisten 9 verwendet werden, wenn in allen Befestigungsstellen eine Positionierhülse 8 angeordnet ist. Sollte die Passleiste 9 über die oben angeordnete Montagehülse 4 fixiert sein, muss nicht an jeder Befestigungsstelle eine Positionierhülse 8 vorgesehen sein. Dann genügen auch zwei oder drei Positionierhülsen 8 für eine exakte Ausrichtung auf dem Zylinderkopf.
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Vorliegend besteht die Montagehülse 4 aus Metall und greift in eine Hülsenaufnahme in dem ebenfalls aus Metall bestehenden Nockenwellenlager 3 ein. Hierbei kontaktiert dann die Zylinderkopfschraube 6 den Hülsenbund 5 an seiner Oberseite und verklemmt das Nockenwellenlager 3 zwischen dem Zylinderkopf und der Montagehülse 4. Da im Verbindungsbereich alle Komponenten 3, 5 und 6 aus Metall bestehen, wird ein Kriechen des Zylinderkopfhauben-Materials, das hier aus einem Kunststoff besteht, verhindert. Außerdem sind engere Toleranzketten realisierbar.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Nockenwellenlagers 3 der 1 mit der Lage der Montagehülsen 4, welche durch die entsprechend positionierte Zylinderkopfhaube 2 in das Nockenwellenlager 3 eingepresst werden. Das Nockenwellenlager 3 umfasst einzelne Lagerböcke 12, zwischen denen die einzelnen Nocken 13 positioniert und die Wellen 14 eingeschoben werden. Danach werden die Passleisten 9 positioniert, um eine einfache Vormontage der Zylinderkopfhaube 2 an dem so hergestellten Nockenwellenlager 3 zu ermöglichen.
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4 zeigt einen vergrößerten vorderen Abschnitt des Moduls 1 der 2 bei Vormontage. Die quergeschnittene linke Verschraubung zeigt dabei eine Montagehülse 4, die zum Einführen und Verpressen über der Durchgangsbohrung 7 gehalten ist. Die Durchgangsbohrung 7 weist dabei an ihrer unteren Seite eine Positionierhülse 8 zum besseren Ausrichten des Moduls 1 an dem Zylinderkopf auf. Eine Passleiste 9 sorgt für eine korrekte Beabstandung von Zylinderkopfhaube 2 und Nockenwellenlager 3 in dessen Längsrichtung.
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Zum Abdichten des Moduls 1 gegen den Zylinderkopf ist eine Zylinderkopfhaubendichtung 11 vorgesehen, die in der Zylinderkopfhaube 2 selbst aufgenommen ist. Gleiches gilt für eine Hülsendichtung 10, gegen welche die Montagehülse 4 in eingesetzten Zustand anliegt.
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Die quergeschnittene rechte Verschraubung zeigt eine bereits an der Durchgangsbohrung 7 verpresste Montagehülse 4 und eine darüber hinaus darin eingeführte Zylinderkopfschraube 6. Damit ist die Zylinderkopfhaube 2 zwischen einem Bund 5 der Montagehülse 4 und der Zylinderkopfhaubendichtung 11 schwimmend gelagert, was eine gleichmäßige Kraftverteilung ermöglicht. Gleichzeitig ist durch die metallische Kopplung über Montagehülse 4, Nockenwellenlager 3 und Zylinderkopf eine besonders belastbare Verbindung zwischen Nockenwellenlager 3 und Zylinderkopf geschaffen.
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5a zeigt einen vergrößerten vorderen Abschnitt der 2 in vormontiertem Zustand des Moduls 1, bei der eine Verbindung zwischen der Zylinderkopfhaube 2 und dem Nockenwellenlager 3 über eine Montagehülse 4 hergestellt ist.
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Sind alle Montagehülsen 4 in dieser Art mit dem Nockenwellenlager 3 verbunden, hier ebenfalls noch die Positionierhülsen 8 und Dichtungen 10, 11 eingebracht, ist das Modul 1 fertig vormontiert. Es kann dann besonders schnell, einfach und genau über lediglich einen Schraubensatz mit dem Zylinderkopf verschraubt werden.
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5b zeigt den noch weiter vergrößerten Abschnitt der 5a in einer detaillierten Ansicht, der die vormontierte Verschraubung des Moduls 1 zwischen Zylinderkopfhaube 2 und Nockenwellenlager 3 im Detail darstellt. Zu erkennen ist insbesondere, dass die Zylinderkopfhaube 2 mit einem Spiel zur in der Durchgangsbohrung 7 verpressten Montagehülse ausgelegt ist, so dass eine korrekte Beabstandung einzelner Lagerböcke 12 vorgenommen werden kann und Toleranzen der Zylinderkopfhaube 2 ausgeglichen werden. Die Positionierhülse 8 wie die Montagehülse 4 sind dabei ungefähr gleich tief an der Durchgangsbohrung 7 verankert, so dass einerseits eine sichere Positionierung am Zylinderkopf und andererseits eine ausreichend fest Anlage des Bunds 5 der Montagehülse 4 gegen die Hülsendichtung 10 gewährleistet ist.
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5c zeigt den Abschnitt der 5b mit eingesetzter Zylinderkopfschraube 6. Die Zylinderkopfschraube 6 verbindet dabei über die metallische Strecke von Montagehülse 4 und Lagerbock 12 das Nockenwellenlager 3 mit dem Zylinderkopf, während die Zylinderkopfhaube 2 zwischen der Hülsendichtung 10 und der Zylinderkopfdichtung 11, wie beispielsweise in 5a und 5d besser sichtbar, schwimmend gelagert ist. Die Montagehülse 4 ist dabei so dimensioniert und gelagert, dass diese in vormontiertem Zustand des Moduls 1 eine ausreichend große Pressung auf die Hülsendichtung 10 ausübt, um in Verbindung mit der Zylinderkopfhaubendichtung 11 eine sichere Abdichtung des Moduls 1 an dem Zylinderkopf zu gewährleisten.
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5d zeigt schließlich den Abschnitt der 5a in endmontiertem Zustand des Moduls 1. Hier ist insbesondere noch einmal die schwimmende Lagerung der Zylinderkopfhaube 2 zwischen der Hülsendichtung 10 und der Zylinderkopfdichtung 11 erkennbar, die für eine gleichmäßige Kraftverteilung in der Zylinderkopfhaube 2 sorgt. Gleichzeitig ist das Nockenwellenlager 3 über die Zylinderkopfschraube 6 und die Montagehülse 4 fest mit dem Zylinderkopf verbunden. Das Modul 1 lässt sich dabei über Passleisten 9 und Montagehülsen 4 einfach und exakt vormontieren, und kann als integrierte Einheit am Zylinderkopf endmontiert werden, so dass eine im Vergleich zum bekannten Stand der Technik alternative, genaue und schnelle Montage eines Motors möglich wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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