EP3140536B1 - Haubenmodul und verfahren zur bildung eines haubenmoduls - Google Patents

Haubenmodul und verfahren zur bildung eines haubenmoduls Download PDF

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EP3140536B1
EP3140536B1 EP15718462.3A EP15718462A EP3140536B1 EP 3140536 B1 EP3140536 B1 EP 3140536B1 EP 15718462 A EP15718462 A EP 15718462A EP 3140536 B1 EP3140536 B1 EP 3140536B1
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EP
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hood
joining
bearing
hood body
bearing bridge
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EP3140536A1 (de
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Jürgen MEUSEL
Walter Schimmer
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Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
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Publication date
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    • F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00—Manufacturing
    • F02F2200/06—Casting

Definitions

  • the present invention relates to a hood module for mounting on a cylinder head of an internal combustion engine, with a hood body made of a plastic, and with at least one bearing bridge comprising a metal material for rotatably receiving at least one camshaft in the hood module.
  • Hood modules may also be referred to as cylinder head covers or as camshaft modules and are used for receiving mostly one or two camshafts, which can interact with valves of the internal combustion engine by means of finger levers or rocker arms when the hood module is arranged on the cylinder head of the internal combustion engine. It hood modules are possible low weight, noise canceling and easy to install. For this purpose, it is already known to form the hood body of a plastic, and the at least one bearing bridge comprises a metal material, since it receives the camshaft and is mechanically loaded higher.
  • the plastic of the hood body allows for advantageous damping properties of the hood module, wherein the metal material of the bearing bridge meets the strength requirements to support the camshaft in the hood module.
  • good damping properties and low weight hood modules should be easy to handle, however, especially in the production and assembly, and in the best case, a hood module should be able to be supplied to a manufacturer of the hood module without large Justage- and Aligning can easily arrange on the cylinder head of an internal combustion engine.
  • the production of the hood module itself should be as simple as possible.
  • the DE 196 03 692 A1 teaches a cylinder head cover with a bearing gas carrier for the camshaft bearing, wherein the bearing gas carrier extends under the entire plastic hood body, so that the cylinder head cover has a relatively high mass.
  • the DE 100 34 329 C2 shows a valve cover for internal combustion engines, and the bearing bridges shown are encapsulated by a hood body made of plastic substantially completely with the plastic material.
  • the bearing bridges can indeed be accurately aligned in their position, so that the valve cover already assembled ready can be easily arranged on a cylinder head of an internal combustion engine, however, requires the encapsulation of the bearing blocks made of metal a high proportion of plastic mass.
  • the bearing blocks must be connected to each other via a support structure, which are formed of a metallic material and thus increase the weight of the valve cover.
  • the shows DE 10 2008 007 091 A1 a preassembled camshaft module for mounting on the cylinder head of an internal combustion engine, and there are provided bearing bridges of a metal material, which can be prefixed via a hood body made of a plastic.
  • bearing bridges of a metal material, which can be prefixed via a hood body made of a plastic.
  • screws are provided with which the bearing bridges are kept substantially free to move on the cylinder head until it is mounted.
  • the bearing bridges are aligned with each other and to the valves or the Abgriffs instituten the valves on the cylinder head and fixed, and only then can the screws that are placed in the hood body, tightened accordingly.
  • additional processing and alignment operations should be avoided, since these processes must be carried out at the customer, whereby optimal mountability of the camshaft module at the customer is not given.
  • thermoplastic Plastic hoods In particular, for the mass production of cylinder head covers in hybrid construction, it is necessary in short cycle times thermoplastic Plastic hoods to connect with bearing bridges.
  • the plastic hood itself advantageously serves to hermetically seal the valve drive and should therefore be medium-impermeable to the outside, in particular impermeable to oil. For this purpose, it is necessary that the joints of the materials without breakthrough to the outside, which means to the external environment, be realized.
  • the object of the invention is to provide a hood module for mounting on a cylinder head of an internal combustion engine, wherein the hood module has a low weight and should be easy and cost-effective to install and the hood module should also have a good noise attenuation and a simple design.
  • the invention includes the technical teaching that the bearing bridge is arranged by a joint connection on the hood body so precise position that the bearing bridge is aligned for the arrangement on the cylinder head by the hood body.
  • a hood module allows for a minimal weight easy handling of the hood module, which can be placed as a unit on the cylinder head of an internal combustion engine and fixed on this, without the bearing bracket or preferably several bearing bridges aligned to the cylinder head or relative to each other and fixed individually for example, have to be pinned.
  • the hood body is used according to the invention for forming a protective hood, for sound insulation due to the plastic material and in particular as a carrier body for one or more bearing bridges.
  • the bearing bridges without providing an encapsulation with a larger plastic mass, relative to each other fixed and there remains only the need to fix the entire hood module with simple means on the cylinder head, as a result, one or more bearing bridges are mitfixiert relative to the cylinder head.
  • a hood module has a plurality of bearing bridges for rotatably receiving a camshaft, and each of the bearing bridges may comprise two joints, with which the joint connection between the respective bearing bridge and the hood body is formed.
  • the bearing bridges can be fixed for example in a receiving device, such that the bearing bridges already have the position to each other, which is required for later recording of the camshaft.
  • the camshaft can be preassembled in the bearing bridges, so that the bearing bridges already have their final required positions to each other.
  • a plastic for forming the hood body describes any material of low density which is at least less than that of a metallic material.
  • the plastic may also not have synthetic components, for example by a fiber reinforcement.
  • the term plastic also includes laminated, fabric-like materials or glass fiber or carbon fiber materials.
  • the joint connection and in particular the joint may be formed by at least one joining element.
  • the joining element may be sleeve-shaped and glued or pressed into the bearing bridge and / or in the hood body.
  • the joining element can thus form the joint between the bearing bridge and the hood body, so that, for example, two joining elements are provided in two mutually spaced joints for arrangement on the hood body for each bearing bridge.
  • the joining elements are inventively inserted to form a Aufschmelz Symposiumes in the plastic material of the hood body.
  • the joining elements can first be arranged on the bearing bridge or the joining elements are integrally formed on the bearing bridge and can in particular be heated together with an adjacent region of the bearing bridge. The joining elements are brought to a temperature which causes a melting of the plastic material of the hood body.
  • the bearing bridge is pressed with the joining elements in the plastic of the hood body or the hood body is applied, for example by means of a punch on the joining element in the bearing bridge, there is a local melting of the joining area on the hood body, and after cooling of the joint results in a cohesive force-fit or even a positive connection between the bearing bridge and the hood body by the joining element, which has penetrated over a partial length in the plastic of the hood body.
  • connection technique results in particular advantages in the production of the hood module, since after a simple heating of the joining element and the area of the bearing bridge the hood body only has to be placed on one or more bearing bridges to the formation of the melting area, the connection of the hood body to the Bearing bridge or to the bearing bridges.
  • an auxiliary element may be provided, which is placed on one end of the joining element, for example, pressed or screwed, whereby a positive connection of the bearing bridge can be generated with the hood body by the joining elements.
  • the hood module is arranged as a whole correspondingly precise position on the cylinder head of the internal combustion engine.
  • at least two receiving bores may be provided in the hood body and / or in the bearing bridge, in which connecting means can be received and with which the hood module can be fastened to the cylinder head.
  • the receiving bores may extend through the hood body, but preferably the invention provides that the receiving bores extend at least partially through the bearing bridges.
  • the receiving bores can be dimensioned such that through these guided through connecting elements have a game.
  • An alignment of the hood module on the cylinder head for example, via two fixing points that may lie in the bearing bridges or the fixing points are added to the hood body or formed in this itself.
  • connecting elements can be passed through the receiving bores and the hood module can be screwed tightly to the cylinder head via the bearing bridges.
  • This screw connection is particularly simple since the connecting elements, for example designed as screws, can be inserted and tightened from the upper side into the receiving bores.
  • the sleeve-shaped joining elements can be aligned with the receiving bores. In particular, the sleeve-shaped joining elements can each form a part of the receiving bores.
  • the joining elements are pin-shaped or spring-like and are used, for example, next to the receiving bores between the bearing bridges and the hood body. These can be heated in the same way as the sleeve-shaped joining elements and melted into the plastic of the hood body.
  • two joining elements may be provided and, for example, each receiving bore for passing a connecting element, so for example a screw, adjacent to a joining element be assigned.
  • the bearing bridge can be designed for mounting a camshaft or for supporting two camshafts and, in particular, the bearing bridge can have at least one bearing ring, which is introduced into a receiving opening in the bearing bridge and serves to rotatably receive the camshaft.
  • the bearing bridge can be made of a metallic material, such as aluminum, wherein the bearing bridge does not have to be made entirely of metal.
  • the bearing bridge can for example have a plastic component, wherein the metallic relation of the bearing bridge can be limited, for example, to at least one bearing ring. If two camshafts are accommodated in the hood module, then the bearing bridge can have two receiving openings, and in each receiving opening a bearing ring can be introduced, for example press-fitted.
  • the present invention is further directed to a method of forming a hood module adapted to be mounted on a cylinder head of a cylinder head Internal combustion engine with a hood body made of a plastic, and with at least one bearing bridge comprising a metal material for rotatably receiving at least one camshaft in the hood module, the method comprising at least the step of providing the hood body and the at least one bearing bridge, further comprising aligning the Bearing bridge on the hood body and / or the alignment of several bearing bridges to each other, further provided is the joining of the bearing bridge on the hood body by a joint connection, with the joint connection, the bearing bridge is placed in such a position on the hood body that the bearing bridge is aligned for the arrangement on the cylinder head.
  • the method may include the provision of at least one joining element, which is arranged to form the joint connection to the bearing bridge and the hood body.
  • at least two joining elements can be provided at a distance from one another to connect a bearing bridge to the hood body in order to form two joints between the bearing bridge and the hood body.
  • the joint and in particular the joining element are heated in the context of the method, so that the joining element is brought into contact with the latter to form a melting region in the plastic material of the cap body and inserted into it.
  • a melting area the advantage is achieved that the bearing bridges can be pre-fixed before the hood body is placed on the bearing bridges, and the placement of the hood body on the bearing bridges is carried out by a one-dimensional and substantially powerless joining movement, and the hood body is through a handle as long over the bearing bridges held until the melting area is solidified around the joining elements around.
  • the positionally accurate arrangement of the hood body to the bearing bridge or to the bearing bridges is not in the foreground, as long as the connection of the hood module to the cylinder head via the bearing bridge or the bearing bridges, which are in turn held by the hood body.
  • the focus is rather the arrangement of several bearing bridges relative to each other with a corresponding accuracy, which is held by the hood body, which serves as a fixing and holding body of the bearing bridges with each other.
  • the bearing bridges on the cylinder head by receiving holes are provided in the hood module, which extend with particular advantage through the bearing bridges.
  • the bearing bridges can be fixedly arranged on the cylinder head, wherein the hood body only takes over the fixing of the bearing bridges to each other and relative to the cylinder head, in which the valves and / or Abgriffsetti are taken, which are driven by the camshaft, which are used in the hood module can.
  • two mutually corresponding positioning elements such as, for example, engaging in an opening sleeves, pins or tongue and groove elements on the hood module or especially on the bearing bridge and the cylinder head may be formed. This is then the orientation of the hood module on the cylinder head, before it is fixed to this.
  • FIG. 1 shows in a perspective view of a hood module 1 from a bottom, and the hood module 1 has a hood body 10 which has a cap-like or hood-like shape and forms the basic structure of the hood module 1.
  • the hood body 10 is made of a plastic material by injection molding.
  • the hood body can be made of a fiber-reinforced polyamide.
  • hood body 10 In the interior of the hood body 10 are three visible bearing bridges 11 for rotatably receiving two mutually parallel camshafts 12.
  • the side walls of the hood body 10 include not or only partially shown manner further bearing bridges, so that the camshaft 12 in total 5 bearing bridges on the hood module. 1 are included.
  • the camshafts 12 can be inserted through insertion openings 18, which may also be the first bearing point of the camshafts 12, in the lateral region of the hood body 10, wherein the camshafts 12 are shown simplified without cam elements.
  • the hood module 1 can be arranged on a cylinder head of an internal combustion engine, and to achieve a tight arrangement of the hood module 1 on the cylinder head, the hood body 10 seals 19, are sealed by the camshaft space sealed within the hood body 10 with the cylinder head of the engine can.
  • the bearing brackets 11 shown are connected via joints with the hood body 10, as in the cross-sectional view of the hood module 1 in the following FIG. 2 shown in more detail.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view through the hood module 1 in the region of a bearing bridge 11, so that the hood body 10 and the bearing bridge 11 are shown in section.
  • the bearing bridge 11 is fastened with two joint connections 13 on the hood body 10.
  • joining elements 14 are provided, which are designed sleeve-like and are made for example of a metallic material.
  • receiving bores 15 In the bearing bridges 11 are receiving bores 15, and the sleeve-shaped joining elements 14 are aligned with the mounting holes 15 and form part of this.
  • the hood module 1 can be fastened to the cylinder head of the internal combustion engine by screwing the bolt elements, for example into provided threaded bores in the cylinder head.
  • the bolt elements may have a cylindrical pin portion for centering, so that even with the bolt elements a positionally accurate arrangement of the hood module 1 is made possible on the cylinder head.
  • the bolt elements ensure by passing through the mounting holes 15 in the bearing bridges 11 that a mechanical load on the connection between the bearing bridges 11 and the cylinder head can be done without the burden on the hood body 10 must be made of plastic.
  • the joining elements 14 are partially inserted into the bearing bridge 11 and partially into the hood body 10.
  • the joining element 14 can be pressed into the upper portion of the receiving bore 15, and the joining element 14 is inserted into a prepared through hole in the hood body 10 to form a melting region.
  • a prefixing of the bearing bridges 11 can take place in a joining tool, and upon placement of the hood body 10 to form the joint connections 13, the exact position of the bearing bridges 11 is actually frozen by the hood body 10 for later placement on the cylinder head. Consequently, the hood body 10 is made of plastic both as protection against contamination and moisture hood element, as a soundproofing element, as well as a holding and fixing element for the bearing bridges 11 for later arrangement on the cylinder head of the internal combustion engine.
  • FIG. 3 shows in a modification of the embodiment in FIG. 2 an alternative design of a joint connection 13 between the bearing bridge 11 and the hood body 10.
  • the joint connection 13 comprises a joining element 14, which is for example pressed into the bearing bridge 11 and is aligned with the receiving bore 15.
  • the joining element 14 protrudes beyond the hood body 10 and is secured by an auxiliary element 17.
  • the auxiliary element 17 can for example be screwed or pressed onto the upper portion of the joining element 14.
  • the auxiliary element may comprise a plastic material which, like the hood body 10, may be fused with a heated joining element and subsequently the plastic of the auxiliary element 17 may solidify again in a fixed arrangement on the joining element 14.
  • FIG. 3a may alternatively be provided that the joining elements are pin-like or spring-like and are used for example in addition to the receiving bores between the bearing bridges and the hood body. These can be heated in the same way as the sleeve-shaped joining elements and melted into the plastic of the hood body.
  • two joining elements may be provided and, for example, each receiving bore for passing a connecting element, so for example a screw, adjacent to a joining element be assigned.
  • the joining element need not be arranged in the region of the receiving bore.
  • the joining element can be inserted before a casting process of the bearing bridges as an insert in a tool. Subsequently, an aluminum material or the like can then be poured, for example, in the die-cast metal. Thus, a connection between the joining element and the bearing pressures can be created in a simple manner.
  • FIG. 4a shows a joining element 14 having a joining region 20 which has a knurling
  • the knurling may comprise, for example, tantriffel to produce a positive connection portion with the plastic material in a melting in the plastic material of the hood body 10 in addition to a material connection or a positive connection.
  • FIG. 4b shows an embodiment of a joining element 14 with a joining region 20, which is designed in the form of a fir tree with conical flanks.
  • Figure 4c shows a fir-tree-like joining region 20 of the joining element 14 with interrupted conical flanks.
  • FIG. 4d a joining element 14 with a joining region 20, which comprises cylindrical flanks.
  • the various forms of the joining region 20 of the joining element 14 for melting into the plastic material of the hood body 10 allows a positive connection of the joining element 14 with the hood body 10, in particular if plastic material, which is melted by heating the joining element 14 and thus becomes flowable, in the corrugation the knurling according to FIG. 4a or in the undercuts according to the Figures 4b, 4c and 4d can move into it.
  • FIG. 5a is a first process step, in particular for joining or applying a hood body 10 on a bearing bracket 11 for forming a hood module 1 shown.
  • a displaceable in the joining direction F inductor which is configured for example in the form of an induction coil 23 with the plastic part to be joined, namely the hood body 10 together with a tool 22, such as a punch.
  • the Tool 22 serves, for example, to hold and transport the hood body 10 and to apply or exert a corresponding force in order to enable the hood body 10 to be joined to the bearing bridge 11, in particular the joint element 14.
  • the induction coil 23 advantageously has one or more turns 23. 1, which surround at least one joining section A of the hood body 10.
  • the joining section A advantageously has a recess 24 in which the joining element 14 can be received at least in sections.
  • the recess 24 advantageously extends in a material thickening 25, which is formed in the wall of the hood body 10 and advantageously extends from a surface of the wall of the hood body 10.
  • the pad member 14 is configured in the form of a sleeve, a pin, a rod or tube.
  • the pad element 14 has a surface structure 14.1.
  • This surface structure 14. 1 is advantageously formed on the outer surface of the joining element 14.
  • the surface structure has, for example, a groove structure, a tooth structure or comparable material recesses or material ejections.
  • the surface structure serves 14.1 to at least allow a positive connection between the Fügelement 14 and the hood body 10.
  • the joining element 14 is advantageously connected non-positively to the bearing bridge 11.
  • the pad element is alternatively or additionally positively and / or materially connected to the bearing bridge 11.
  • the joint element 14 extends at least partially, advantageously completely within a recess 11. 1 of the bearing bridge 11.
  • the hood body 10 When the bearing bridge 11 is connected to the hood body 10, the hood body 10 is applied to the joining element 14 such that it penetrates into the recess 24 in such a way that it is advantageously completely filled by the joining element 14.
  • a surface of the hood body 10, which is trimmed to the bearing bridge 11 contacts a surface of the bearing bridge 11, which is trimmed to the hood body 10.
  • the material of the Joining element 14 Due to the current flowing through the induction coil 23 electric current, the material of the Joining element 14 is heated, whereby the standing with the joining element 14 in contact material of the hood body 10 is heated so that it comes to an at least partially softening of the material of the hood body 10 in the adjacent region to the joining element 14.
  • the now malleable material of the hood body 10 advantageously encloses the surface structure 14.1 of the joining element 14 in such a way that both components produce a positive connection with each other at least in sections. As a result, an advantageous permanent connection between the hood body 10 and the bearing bridge 11 is made possible.
  • the invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment.

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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.
  • Insbesondere zur großserientauglichen Herstellung von Zylinderkopfhauben in Hybridbauweise ist es erforderlich in kurzen Taktzeiten thermoplastische Kunststoffhauben mit Lagerbrücken zu verbinden. Die Kunststoffhaube selbst dient vorteilhaft der hermetischen Abdichtung des Ventiltriebes und soll folglich nach außen hin mediumundurchlässig, insbesondere ölundurchlässig, sein. Hierfür ist es erforderlich, dass die Fügestellen der Materialien ohne Durchbruch nach außen, das bedeuten an die äußere Umgebung, realisiert werden.
    • 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 sowie leicht und kosteneffizient 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 sind Erfindungsgemäß unter Bildung eines Aufschmelzbereiches im Kunststoffmaterial des Haubenkörpers eingefügt. 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 werden die Fügeelemente auf eine Temperatur gebracht, die ein Aufschmelzen des Kunststoffmaterials des Haubenkörpers bewirkt. Wird die Lagerbrücke mit den Fügeelementen in den Kunststoff des Haubenkörpers eingedrückt bzw. wird der Haubenkörper beispielsweise mit Hilfe eines Stempels auf das Fügeelement in der Lagerbrücke aufgebracht, erfolgt ein lokales Aufschmelzen des Fügebereiches am Haubenkörper, und nach Erkalten der Fügestelle ergibt sich eine stoffschlüssigkraftschlüssige 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 hülsenförmigen 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.
  • Erfindungsgemäß werden die Fügestelle und insbesondere das Fügeelement im Rahmen des Verfahrens erwärmt, 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.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    eine perspektivische Unteransicht eines Haubenmoduls mit einem Haubenkörper und drei Lagerbrücken, die am Haubenkörper angeordnet sind,
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht durch das Haubenmodul gemäß Figur 1 im Bereich einer Lagerbrücke,
    Figur 3
    eine spezielle Ausgestaltung einer Fügestelle zwischen der Lagerbrücke und dem Haubenkörper in einer Detailansicht,
    Figur 4a - 4d
    verschiedene Ausgestaltungen eines Fügeelementes zur Verbindung mit einem Haubenkörper, und
    Figur 5a - 5b
    Querschnittdarstellungen eines Ausschnittes einer Ausführungsform eines Haubenmoduls während des Fügevorganges eines Haubenkörpers auf die Lagerbrücke.
  • Figur 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 Figur 2 näher dargestellt.
  • Figur 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 wird unter Bildung eines Aufschmelzbereiches in eine vorbereitete Durchgangsbohrung im Haubenkörper 10 eingesetzt. 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.
  • Figur 3 zeigt in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel in Figur 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 Figur 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 hülsenförmigen 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 Figuren 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.
  • Figur 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.
  • Figur 4b zeigt eine Ausgestaltung eines Fügeelementes 14 mit einem Fügebereich 20, der in Form eines Tannenbaumes mit konischen Flanken ausgestaltet ist.
  • Figur 4c zeigt einen tannenbaumartigen Fügebereich 20 des Fügeelementes 14 mit unterbrochenen konischen Flanken.
  • Schließlich zeigt Figur 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 Figur 4a oder in die Hinterschnitte gemäß den Figuren 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.
  • In der Figur 5a ist ein erster Prozessschritt, insbesondere zum Fügen bzw. Aufbringen eines Haubenkörpers 10 auf eine Lagerbrücke 11 zur Bildung eines Haubenmoduls 1 gezeigt. Hierfür verfährt beispielsweise ein in Fügerichtung F verschiebbarer Induktor, welcher beispielsweise in Gestalt einer Induktionsspule 23 ausgestaltet ist mit dem zu fügenden Kunststoffteil, nämlich dem Haubenkörper 10 gemeinsam mit einem Werkzeug 22, wie beispielsweise einem Stempel. Das Werkzeug 22 dient beispielsweise dazu den Haubenkörper 10 zu halten und zu transportieren sowie eine entsprechende Kraft aufzubringen bzw. auszuüben, um ein Fügen des Haubenkörpers 10 mit der Lagerbrücke 11, insbesondere dem Fügelement 14 zu ermöglichen. Die Induktionsspule 23 weist vorteilhaft eine oder mehrere Windungen 23.1 auf, welche wenigstens einen Fügeabschnitt A des Haubenkörpers 10 umschließen. Der Fügeabschnitt A weist vorteilhaft eine Aussparung 24 auf, in welcher das Fügeelement 14 zumindest abschnittsweise aufnehmbar ist. Die Aussparung 24 erstreckt sich vorteilhaft in einer Materialverdickung 25, welche in der Wandung des Haubenkörpers 10 ausgebildet ist und sich vorteilhaft ausgehend von einer Oberfläche der Wandung des Haubenkörpers 10 erstreckt.
  • Wie in den Figuren 5a und 5b gezeigt, ist es denkbar, dass das Fügelement 14 in Gestalt einer Hülse, eines Stiftes, eines Stabs oder Rohres ausgestaltet ist. Vorteilhaft weist das Fügelement 14 eine Oberflächenstruktur 14.1 auf. Diese Oberflächenstruktur 14.1 ist vorteilhaft auf der äußeren Oberfläche des Fügeelementes 14 ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Oberflächenstruktur beispielsweise eine Rillenstruktur, eine Zahnstruktur oder vergleichbare Materialausnehmungen oder auch Materialaufwerfungen aufweist. Vorteilhaft dient die Oberflächenstruktur 14.1 dazu zumindest eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Fügelement 14 und dem Haubenkörper 10 zu ermöglichen.
  • Das Fügeelement 14 ist vorteilhaft kraftschlüssig mit der Lagerbrücke 11 verbunden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Fügelement alternativ oder zusätzlich formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Lagerbrücke 11 verbunden ist. Vorteilhaft erstreckt sich das Fügelement 14 zumindest teilweise, vorteilhaft vollständig innerhalb einer Ausnehmung 11.1 der Lagerbrücke 11.
  • Bei einem Verbinden der Lagerbrücke 11 mit dem Haubenkörper 10 wird der Haubenkörper 10 derart auf das Fügeelement 14 aufgebracht, dass dieses derart in die Aussparung 24 eindringt, dass diese vorteilhaft vollständig von dem Fügeelement 14 ausgefüllt ist. Vorteilhaft kontaktiert hierbei eine Oberfläche des Haubenkörpers 10, welche der Lagerbrücke 11 zugerichtet ist, eine Oberfläche der Lagerbrücke 11, welche dem Haubenkörper 10 zugerichtet ist. Aufgrund des durch die Induktionsspule 23 fließenden elektrischen Stromes wird das Material des Fügeelementes 14 erwärmt, wodurch auch das mit dem Fügeelement 14 in Kontakt stehende Material des Haubenkörpers 10 erwärmt wird, sodass es zu einer zumindest abschnittsweisen Aufweichung des Materials des Haubenkörpers 10 im angrenzenden Bereich zum Fügeelement 14 kommt. Das nun als formbar vorliegende Material des Haubenkörpers 10 umschließt vorteilhaft die Oberflächenstruktur 14.1 des Fügeelementes 14 derart, dass beide Komponenten zumindest abschnittsweise eine formschlüssige Verbindung miteinander herstellen. Dadurch wird eine vorteilhaft dauerhafte Verbindung zwischen dem Haubenkörper 10 und der Lagerbrücke 11 ermöglicht.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Haubenmodul
    10
    Haubenkörper
    11
    Lagerbrücke
    11.1
    Ausnehmung
    12
    Nockenwelle
    13
    Fügeverbindung
    14
    Fügeelement
    14.1
    Oberflächenstruktur des Fügeelementes
    15
    Aufnahmebohrung
    16
    Lagerring
    17
    Hilfselement
    18
    Einführöffnung
    19
    Dichtung
    20
    Fügebereich
    21
    Einsteckbereich
    22
    Werkzeug
    23
    Induktionsspule
    23.1
    Windung der Induktionsspule
    24
    Aussparung
    25
    Materialverdickung
    A
    Fügeabschnitt des Haubenkörpers
    F
    Fügerichtung

Claims (9)

  1. 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), wobei 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung durch wenigstens ein Fügeelement (14) gebildet ist, welches unter Bildung eines Aufschmelzbereiches im Kunststoffmaterial des Haubenkörpers (10) oder in einem Hilfselement (17) eingefügt ist.
  2. Haubenmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung (13) zwischen der Lagerbrücke (11) und dem Haubenkörper (10) wenigstens zwei Fügestellen umfasst.
  3. Haubenmodul (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement (14) hülsenförmig ausgebildet ist und in die Lagerbrücke (11) und/oder in den Haubenkörper (10) eingeklebt oder eingepresst ist.
  4. 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.
  5. Haubenmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmig ausgebildeten Fügeelemente (14) mit den Aufnahmebohrungen (15) fluchten.
  6. Haubenmodul (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmig ausgebildeten Fügeelemente (14) jeweils einen Teil der Aufnahmebohrungen (15) bilden.
  7. Haubenmodul (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fügeelement (14) einteilig mit der Lagerbrücke (11) ausgebildet in insbesondere mit diesem in einem Gussverfahren eingegossen ist.
  8. 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.
  9. 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,
    - Bereitstellen eines Fügeelementes (14), das zur Bildung einer Fügeverbindung (13) an der Lagerbrücke (11) und am Haubenkörper (10) angeordnet wird,
    - Erwärmen einer Fügestelle, mit welcher die Fügeverbindung zwischen der Lagerbrücke (11) und dem Haubenkörper (10) gebildet wird, und insbesondere des Fügeelementes (14), 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, und
    - Fügen der Lagerbrücke (11) am Haubenkörper (10) durch die 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.
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