WO2018033517A1 - Zylinderkopfhaubenaufbau - Google Patents

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WO2018033517A1
WO2018033517A1 PCT/EP2017/070596 EP2017070596W WO2018033517A1 WO 2018033517 A1 WO2018033517 A1 WO 2018033517A1 EP 2017070596 W EP2017070596 W EP 2017070596W WO 2018033517 A1 WO2018033517 A1 WO 2018033517A1
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WO
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cylinder head
head cover
housing
camshaft
guide element
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Application number
PCT/EP2017/070596
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Lehmann
Michael Kunz
Sebastian Lang
Jens Schirmer
Peter Vincon
Timo Rigling
Philipp FANGAUER
Original Assignee
Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag
Thyssenkrupp Ag
Eto Magnetic Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag, Thyssenkrupp Ag, Eto Magnetic Gmbh filed Critical Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L2013/0052—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams provided on an axially slidable sleeve

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head cover assembly in multimaterial construction for reciprocating internal combustion engines having at least one camshaft with at least one sliding cam.
  • Diesel engines have more recently had individual cylinder deactivation or valve lift switching or variation. To do this
  • Sliding cam used on camshafts which can be translated translationally parallel to the longitudinal axis of the camshaft and are secured by means of gears against rotation relative to the camshaft about its longitudinal axis.
  • at least one plunger is provided in each case, which by means of a manipulator reaches into a groove or a link which is arranged on the sliding cam, preferably on one side.
  • the plunger moves preferably perpendicular to the longitudinal axis of the camshaft in the groove, which forms a slotted guide.
  • the sliding cam moves translationally, so that the sliding cam with a region of different outer contour, which is in contact with a moving element for a respective valve, in particular a cam follower so that the stroke of the respective valve changes. It can thus be achieved, for example, in a position of the shift cam, a zero stroke, in which the valve remains constantly closed, which may be useful in a cylinder shutdown, which can also be achieved for individual cylinders.
  • Tappets and a manipulator for its movement are accommodated in a housing, which is usually made of plastic.
  • leads for the control of the respective manipulator are guided to this.
  • a plug contact for the leads is arranged.
  • these are electrical supply lines and an electromagnetic drive for the movement of the plunger (s).
  • the housing is sealed from the environment except for the openings for movement of the plunger (s).
  • the connection for the supply lines is arranged directly on the respective housing, and may for example have been formed during injection molding of the housing.
  • limits are set in the arrangement of the terminals for the leads, which are used for the control of the manipulators. They are generally directly or very close and individually arranged on the respective manipulator or housing.
  • a housing in which a manipulator with plunger (s) is added, is usually additionally fixed while the housing is inserted through an opening in the cylinder head cover.
  • a guide / centering in which the guide dome of the plunger dips.
  • the guide dome is characterized by a metal plate (base plate of
  • Actor / manipulator By screwing the plate on the cylinder head cover is additionally a clamping of the guide dome between the base plate of the actuator / manipulator and the monolithic cylinder head cover. Both the guide part and the guide / centering are made of metal in order to take the strength ratios into account. into account. This applies to the movement of plunger and sliding cam acting forces and moments.
  • the cylinder head cover structure according to the invention has at least one camshaft with at least one sliding cam. On the sliding cam at least one groove-shaped contour or backdrop is formed.
  • the slide cam is translationally movable in parallel along the longitudinal axis of the camshaft by means of at least one plunger movable perpendicular to the longitudinal axis of the camshaft, so that it can be inserted into the at least one groove-shaped contour when the sliding cam moves translationally and the valve lift of the associated valve of the Reciprocating internal combustion engine to be changed.
  • the at least one plunger is arranged in a housing with a manipulator for the movement of the mindeste ns a plunger.
  • the manipulator may preferably be an electromagnetic drive, with which the / the plunger can be moved into and out of the groove-shaped contour.
  • the respective manipulator is connected to supply lines which are connected to the control of the reciprocating internal combustion engine via at least one connection. In an electromagnetically acting manipulator, these are electrically conductive connections that are guided to the manipulator.
  • a cylinder head cover covering the cylinder head with camshaft is formed from or with a polymer. It may be a cylinder head cover, which is formed solely from a polymer.
  • composite and / or composite materials for the production of a cylinder head cover can be used.
  • Fiber-reinforced polymers in which, for example, glass or carbon fibers are embedded in the polymer are suitable as the composite material.
  • a suitable composite material can be formed, for example, with a polymer, in particular a fiber-reinforced polymer, wherein the region formed from polymer or fiber-reinforced polymer can be coated on at least one surface with a polymer foam.
  • the cylinder head cover and the housing can be connected directly to one another in a force-locking, positive-locking and / or material-locking manner. But it is also possible to attach the at least one housing to a support and to attach the carrier with housing with manipulator turn to Lägerböcken the cylinder head, which can be achieved by means of screw.
  • the carrier should be designed so that the / each housing (s) are associated with a guide element with a guide opening (s) and a displacement cam.
  • the housing are arranged in the manipulator and plunger, can be screwed together with the cylinder head cover, riveted or jammed.
  • suitable fasteners such as known screws, rivets, preferably blind rivets or spring elements can be used alone or in combination with each other for fastening.
  • the housing can be connected to the cylinder head cover by means of a press fit, a welded or glued connection with each other, and combinations of these types of connections are possible.
  • the housing may be inserted and retained in an aperture or receptacle formed in the cylinder head cover.
  • the respective aperture or receptacle in the cylinder head cover is preferably dimensioned and contoured according to the outer dimensions of the inserted into the opening portion of the housing, so that a virtually play-free fit between the inner walls of the opening or receiving and outer walls of the housing can be reached.
  • the different thermal expansion coefficients of the different materials should be compensated. If necessary, such a game can be compensated with a circumferential seal.
  • a parallel to the longitudinal axis of the camshaft aligned and arranged between sliding cam and cylinder head cover with housing guide element for the / the ram can be attached to bearing blocks of the camshaft, wherein in the guide element for each plunger at least one guide opening is formed.
  • the guide element and the housing should, in the state connected to the cylinder head cover, be arranged relative to one another such that the housing is supported on an end face on the guide element.
  • the housing should be supported on at least two at a distance from each other parallel to the longitudinal axis of the camshaft arranged positions on the guide element.
  • the first bearing block can serve as a thrust bearing for the camshaft and the guide element, which is preferably formed from a sheet steel. Due to the same thermal expansion coefficients (steel camshaft, steel plate carrier for the guide element), the tolerance chain between the plunger and groove of the shift gate can be reduced / restricted.
  • This type of attachment can also be selected for a carrier to which at least one housing is attached, alone or in addition to a corresponding attachment of a guide element.
  • a guide element may advantageously be formed with at least one, preferably at least two plate-shaped elements which are preferably arranged at a distance from one another or with an inner hollow element (hollow profile). In each plate-shaped element, a guide opening is formed for each individual plunger. With an inside hollow profile
  • Guide element such as a hollow profile or pipe are each two guide openings for each ram available. If there are two guide openings for a plunger, this has the advantage that an improved supporting effect against acting transverse forces and moments, with simultaneous Reibkraftruzztechnik is possible because the contacting surfaces of plunger and guide openings can be chosen smaller and maintained by the distance between guide openings the plunger can be supported according to the inner walls of the guide opening.
  • Guide elements should be designed as a sheet metal, cast or sintered component. Preference is given to steel as a material. They should have a wall thickness of not more than 5 mm, preferably not more than 3 mm, particularly preferably from 1 mm to 2 mm.
  • the guide openings should preferably be bores and the plungers have complementary cross-sections.
  • Guide elements can be hardened at least in the region of the guide openings.
  • One or more guide element (s) should each be firmly clamped to a bracket and attached to other bearing blocks as loose clamping in L jossachslegi the camshaft.
  • the attachment can by means of
  • a slot may be formed through which a screw is guided.
  • a fixed clamping should preferably be provided on a bearing block, which is arranged on an end face of the Hubkolbenverbrennungs-engine.
  • the housing may advantageously be inserted into a flange-shaped receptacle in the cylinder head cover and the receptacle have an opening for insertion of the housing at least on the side pointing in the direction of the camshaft.
  • the receptacle can enclose the housing on all sides except for the side open in the direction of the camshaft.
  • a cover may be provided with at least one seal and connected to the receptacle by a screw, rivet, clamping, adhesive and / or welded connection.
  • supply lines for the control to each a manipulator may be present.
  • the supply lines can be arranged in groove-shaped depressions, so that they can be performed protected to the respective manipulators. It is cheaper,
  • Supply lines in the cylinder head cover material at least partially, preferably completely embed, which can be achieved for example in injection molding.
  • the supply lines can preferably be guided from a central connection, which is connected to a control of Hubkolbenverbrennungskraftmaschine, to the individual manipulators.
  • the central connection can be a plug contact connection, from which the supply lines for the control of the plunger movement can be guided to the individual manipulators.
  • a central connection can be arranged at a particularly suitable position on the cylinder head cover, which can take into account the installation conditions. As a result, the cost of cabling and the susceptibility to errors can be reduced. So can with electrical
  • the supply lines when the supply lines are electrical lines, they can be guided inside the cylinder head cover material to the respective manipulator (s).
  • the supply lines into the polymer can be completely embedded dig, partially enclosed by the polymer or even in a composite material between the different polymer materials are preferably arranged. It is also possible a partial embedding of the central terminal in the cylinder head cover material.
  • an integration of the elements that are required for the movement of the plunger can be achieved in the cylinder head cover in hybrid construction.
  • a simplified sealing of the valve space with respect to the environment by means of at least predominantly made of polymer cylinder head cover can be achieved in conjunction with a mass reduction.
  • Figures la and lb a first and second example of a cylinder head structure according to the invention.
  • FIG. 2 shows a third example of a cylinder head construction according to the invention
  • FIG. 3 shows a fourth example of a cylinder head construction according to the invention.
  • FIG. 4 shows a fifth example of a cylinder head construction according to the invention
  • Figure 5 shows an example in perspective, in which housing are fixed to a carrier, and the carrier is attachable to bearing blocks of the cylinder head.
  • a section of a cylinder head cover construction in which a sliding cam 2 is translationally displaceable parallel to the longitudinal axis of the camshaft 1 by means of tappets 4.1 and 4.2 is shown in a sectional view for a valve (not shown). shown.
  • the glass fiber reinforced polymer in the plastic injection molding process of PA66 GF35 as a polymer with a share of 35% by weight glass fibers (but other materials or glass fiber contents can be used) has been prepared, an opening 6.1 with a flange for receiving a housing 5 is formed.
  • a manipulator also not shown, is arranged, with which the translational movement of the plunger 4.1 or 4.2 can be achieved.
  • a groove-shaped contour 3 is formed on the right side of the sliding cam 2.
  • the plungers 4.1 and 4.2 move in the direction of their longitudinal axis.
  • the movement of the sliding cam 2 results from the rotation of the contour 3, which is supported in the direction of the longitudinal axis of the camshaft 1 fixed ram and thus a translational movement of the respective sliding cam 2 in L jossachsraum the camshaft 1 can be reached.
  • the sliding cam 2 is moved to the desired position when one of the plungers 4.1 or 4.2 is moved vertically, ie in the direction of the camshaft 1.
  • the housing 5 is arranged and connected there to the cylinder head cover 6.
  • the gap between the inner wall of the flange and the outer wall of the housing 5 is radially sealed with a sealing element 11, in particular an O-ring.
  • the housing 5 is fastened by means of a screw connection to the cylinder head cover 6, wherein only one screw 10 can be seen in the illustration.
  • more than one screw 10 can be distributed over the circumference of the flange and used for connection.
  • the plunger 4.1 and 4.2 can be moved individually and independently with the manipulator, not shown, which is arranged in the housing 5 and fixed therein.
  • To guide the plunger 4.1 and 4.2 are in this Example two parallel to each other and aligned with the longitudinal axis of the camshaft 1 plate-shaped elements 7.1 and 7.2 of a guide element by means of screw to the bearing blocks 8.
  • Other bearings are available as floating bearings on the remaining bearing bridges to allow compensation when thermal expansion occurs.
  • the plate-shaped elements 7.1 and 7.2 are made of steel.
  • the steel has the same coefficient of thermal expansion as the Nockenwellenwerk- material, thereby a better positional accuracy of the plunger against the shift gate can be achieved because differences are eliminated by differing coefficients of linear expansion.
  • the plate-shaped elements 7.1 and 7.2 advantageously each have a thickness of 0.5 mm to 3 mm.
  • the elements 7.1. and 7.2 can also be walls of a hollow profile as a further example of a guide element 7.
  • the plate-shaped elements 7.1 and 7.2 guide openings through which a plunger 4.1 and 4.2 can be moved through formed. Due to the reduced tappet-guiding length, a reduction in the switching times can be achieved through lower oil shear forces / friction.
  • the plate-shaped elements 7.1 and 7.2 are advantageously cured at least in the region of the guide openings.
  • the housing 5 is thus connected to the cylinder head cover 6 and arranged accordingly, that the housing 5 on a plate-shaped
  • Element 7.1 or a e.g. can be supported as a hollow profile guide member 7.
  • two elevations 13 on the housing 5 are provided with which a support at two positions on both sides of the plunger 4.1 and 4.2 in the direction of the longitudinal axis of the camshaft 1 can be reached. Since the elevations 13 can be arranged and dimensioned very accurately, an exact alignment and positioning can be achieved.
  • the housing 5 can also be supported directly on the plate-shaped element 7.1 waiving the elevations 13.
  • a plug connection 12 for the connection of electrical conductors conditions available.
  • FIG. lb differs from the example of Figure la in that the housing 5 is closed with a cover 5.1 and the electrical leads 9 are preferably guided from one side via a plug contact 12 in the housing 5.
  • the lid 5.1 is welded to the housing 5.
  • the housing 5 is held with a retaining ring on the cylinder head cover 6.
  • the cylinder head cover 6 has a flange-shaped receptacle 6.1, which is open at two opposite end faces.
  • the vertically upper opening can be closed with a cover element 6.2.
  • cover element 6.2 and cylinder head cover 6 are formed from or with polymeric material, this presents no problems and does not represent a major effort. Additional sealing and fastening elements can advantageously be dispensed with. At the same time, the risk of oil leakage is reduced. By eliminating additional fasteners maximum mass reduction can be achieved.
  • the supply lines 9 can be encapsulated by the material of the cylinder head cover 6, so that a good seal against the environment is given.
  • the cylinder head cover 6 and the housing 5 are screwed together on the surface of the cylinder head cover 6. Again, only one screw 10 is shown. But it can also be more than two screws 10 distributed over the circumference of the housing 5 for a Screw connection can be used. Screwed connections can, in the example shown here, be made on a flange which is present on the housing 5. Between the flange of the housing 5 and the surface of the cylinder head cover 6, at least one sealing element 11 is arranged.
  • supply lines 9 can be guided in a protected manner from a central connection 12 through the material of the cylinder head cover 6 to housing 5 and accordingly the manipulator arranged therein, since the supply lines 9 are enclosed by the material of the cylinder head cover 9.
  • the terminal 12 is characterized advantageous freely positionable on the cylinder head cover 6.
  • the manipulator has a separate plug contact, which allows the manipulator to be exchangeable in the event of a defect.
  • the example shown in Figure 4 differs from the other three examples in that the cylinder head cover 6 as part of the cylinder head cover 6 has a receptacle 6.1, in which a housing 5 can be inserted and fixed, and thereby except for one in the direction of the camshaft 1 facing side at which an opening through which the plunger 4.1 and 4.2 can be moved, is completely enclosed by the cylinder head cover 6.
  • the yoke plate 14 of the actuator is injected directly into the cylinder head cover 6, so that it can prevent axial displacement of the housing 5 perpendicular to the longitudinal axis of the camshaft 1.
  • leads 9 are guided by the material of the cylinder head cover 6 and the housing 5 to the manipulator.
  • the example according to FIG. 4 also differs from the other three examples in that the elevations 13, which generally form a rolling yoke, are arranged inside the housing 5.
  • the housing 5 is supported over a large area on the here vertically upper plate-shaped element 7.1 or the surface of a hollow profile, as a further example of a guide element 7.
  • the housing 5 is another guide 15 for the plunger 4.1 and 4.2 available.
  • This further guide 15 is preferably precisely through openings, which are formed in the plate-shaped elements 7.1 and 7.2 or the walls of a hollow section 7 introduced. Accordingly, the plate-shaped elements 7.1 and 7.2 or a hollow profile only the storage for the further guide 15. This in turn assumes the leadership function in the movement of the plunger 4.1 and 4.2.
  • the plungers 4.1 and 4.2 can be made of steel in all examples.
  • the further guide 15 may preferably consist of a metal. This may also be a steel used as a cast or sintered component.
  • the number of pins can be reduced by over-summarizing contacts in a connector.
  • the ground line can be combined accordingly. In both cases, the number of required tracks is reduced, resulting in space and cost advantages.
  • FIG. 5 shows an example in which a plurality of housings 5 are fastened to a carrier 14.
  • the carrier 14 has openings 14.1 and 14.2, of which two openings 14.1 are formed on one end face of the carrier 14 as bores and the further openings 14.2 each as a slot.
  • the longitudinal axis of the elongated holes is aligned parallel to the longitudinal axis of the camshaft 1, so that in a screw connection to bearing blocks 8 of the cylinder head loose grips and with the openings 14.1 fixed clamping can be achieved, which is advantageous in a compensation of thermal expansion.
  • the lines for the actuation of the housings 5 and the manipulators for the plungers 4.1 and 4.2 accommodated therein are connected to the central plug connection 12 in this example.
  • the plug connection 12 is in turn connected to the control of the reciprocating internal combustion engine.
  • guide elements may be formed or attached thereto.
  • the carrier 14 is attached to the bearing bridges and the carrier 14 with the housings 5, the / the camshaft (s) 1 with the cam 2 and sliding cam 3 are then covered with the cylinder head cover, not shown here and connected to a hood module in multi-material construction. This can be advantageously attached via screw on the cylinder head.
  • the housing 5 are shown here only as a framework and are designed to connect the actuators and the electrical control.
  • a technical solution could also consist of a respective carrier 14 per camshaft 1 instead of a common carrier 14 for an intake and exhaust camshaft.

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Abstract

Ein Zylinderkopfhaubenaufbau für mindestens eine Nockenwelle weist mindestens einen Schiebenocken auf. An dem Schiebenocken ist mindestens eine nutenförmige Kontur ausgebildet, und der Schiebenocken ist entlang der Längsachse der Nockenwelle mittels eines senkrecht zur Längsachse der Nockenwelle bewegbaren Stößels bewegbar. Der mindestens einen Stößel ist in einem Gehäuse mit einem Manipulator für die Bewegung des mindestens einen Stößels angeordnet und der Manipulator mit Zuleitungen, die mit der Steuerung verbunden sind, über einen Anschluss verbunden. Eine Zylinderkopfhaube ist aus oder mit einem Polymer gebildet. Ein parallel zur Längsachse der Nockenwelle ausgerichtetes und zwischen Schiebenocken und Zylinderkopfhaube angeordnetes Führungselement für den/die Stößel ist an Lagerböcken befestigt, wobei in dem Führungselement für jeden Stößel mindestens eine Führungsdurchbrechung ausgebildet ist und das Führungselement und das Gehäuse, im mit der Zylinderkopfhaube verbundenem Zustand, so zueinander angeordnet sind, dass sich das Gehäuse an einer Stirnseite am Führungselement abstützt.

Description

Zylinderkopfhaubenaufbau
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopfhaubenaufbau in Multimaterialbau- weise für Hubkolbenverbrennungskraftmaschinen, die mindestens eine Nockenwelle mit mindestens einem Schiebenocken aufweisen.
Solche Verbrennungskraftmaschinen, also sowohl Otto- wie auch
Dieselmotore 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 Be- wegung der Schiebnocken 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, erreicht. 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, so dass sich der Schie- benocken mit einem Bereich unterschiedlicher Außenkontur, der in Kontakt mit einem Bewegungselement für ein jeweiliges Ventil, insbesondere einen Schlepphebel steht, gelangt, so dass 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.
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.
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 berück- sichtigen. Dies betrifft bei der Bewegung von Stößel und Schiebenocken wirkende Kräfte und Momente.
Dies führt zu einer unerwünschten Masseerhöhung wegen des erhöhten Me- tallanteils 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. 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 Zy- linder eingehalten werden können.
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.
Der erfindungsgemäße Zylinderkopfhaubenaufbau weist mindestens eine Nockenwelle mit mindestens einem Schiebenocken auf. An dem Schiebenocken ist mindestens eine nutenförmige Kontur oder Kulisse ausgebildet. Der Schie- benocken 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 Hubkolbenverbren- nungskraftmaschine verändert werden soll.
Der mindestens eine Stößel ist in einem Gehäuse mit einem Manipulator für die Bewegung des mindeste ns 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. Der jeweilige Manipulator ist mit Zuleitungen, die mit der Steuerung der Hub- kolbenverbrennungskraftmaschine verbunden sind, über mindestens einen Anschluss verbunden. Bei einem elektromagnetisch agierenden Manipulator sind dies elektrisch leitende Verbindungen, die zu dem Manipulator geführt sind.
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.
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 Lägerböcken 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 sind.
Das Gehäuse, in dem Manipulator und Stößel angeordnet sind, kann mit der Zylinderkopfhaube miteinander 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. Das Gehäuse kann mit der Zylinderkopfhaube mittels einer Presspassung, einer Schweiß- oder Klebverbindung miteinander 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 Ausdehungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe kompensiert werden können. Ein so ggf. erforderliches Spiel kann mit einer umlaufenden Dichtung ausgeglichen werden.
Ein parallel zur Längsachse der Nockenwelle ausgerichtetes und zwischen Schiebenocken und Zylinderkopfhaube mit Gehäuse angeordnetes Führungselement für den/die Stößel kann an Lagerböcken der Nockenwelle befestigt sein, wobei in dem Führungselement für jeden Stößel mindestens eine Führungsdurchbrechung ausgebildet ist. Das Führungselement und das Gehäuse, sollten im mit der Zylinderkopfhaube verbundenen Zustand, so zueinander angeordnet sein, 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.
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. 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 einzel- nen 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.
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.
Ein oder mehrere Führungselement(e) sollten 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 Hubkolbenverbrennungs-kraftmaschine kompensiert werden. Eine feste Einspannung sollte bevorzugt an einem Lagerbock, der an einer Stirnseite der Hubkolbenverbrennungs-kraftmaschine angeordnet ist, vorgesehen sein. 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 Rich- tung 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 ver- bunden sein.
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. 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 Ver- kabelung und die Fehleranfälligkeit reduziert werden. So kann bei elektrischen
Zuleitungen lediglich ein einziger Steckanschluss als zentraler Anschluss für die Steuerung sämtlicher Manipulatoren ausreichen.
Insbesondere dann, wenn die Zuleitungen elektrische Leitungen sind, können diese innerhalb des Zylinderkopfhaubenmaterials zu dem/den jeweiligen Manipulatoren) geführt sein. So können die Zuleitungen in das Polymer vollstän- dig 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.
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.
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.
Dabei zeigen:
Figur la und lb ein erstes und zweites Beispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfhabenaufbaus;
Figur 2 ein drittes Beispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfhabenaufbaus;
Figur 3 ein viertes Beispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfhabenaufbaus;
Figur 4 ein fünftes Beispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfhabenaufbaus und
Figur 5 ein Beispiel in perspektivischer Darstellung, bei dem Gehäuse an einem Träger befestigt sind, und der Träger an Lagerböcken des Zylinderkopfes befestigbar ist. Bei dem in Figur 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 No- ckenwelle 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, 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. In der Darstellung ist an der rechten Seite des Schiebenockens 2 eine nutenförmige Kontur 3 ausgebildet ist. Die Stößel 4.1 und 4.2 bewegen sich in Richtung ihrer Längsachse. Die Bewegung des Schiebenockens 2 resultiert aus der Rotation der Kontur 3, die sich in Richtung der Längsachse der Nockenwelle 1 feststehenden Stößeln abstützt und dadurch eine translatorische Bewegung des jeweiligen Schiebenockens 2 in Längsachsrichtung der Nockenwelle 1 erreichbar ist. 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.
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.
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.
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 Nockenwellenwerk- stoff, dadurch kann eine bessere Positionsgenauigkeit der Stößel gegenüber der Schaltkulisse erreicht werden, da Unterschiede die durch voneinander abweichende Längenausdehnungskoeffizienten 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 Hohlpro- fils als ein weiteres Beispiel für ein Führungselement 7 sein.
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 Redu- zierung 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.
Das Gehäuse 5 ist so mit der Zylinderkopfhaube 6 verbunden und dement- sprechend 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.
Am Gehäuse 5 ist ein Steckanschluss 12 für den Anschluss elektrischer Leitun- gen vorhanden.
Das in Figur lb gezeigte Beispiel unterscheidet sich vom Beispiel nach Figur la dadurch, dass das Gehäuse 5 mit einem Deckel 5.1 verschlossen ist und die elektrischen Zuleitungen 9 von einer Seite bevorzugt über einen Steckkontakt 12 in des Gehäuse 5 geführt sind. Der Deckel 5.1 ist mit dem Gehäuse 5 verschweißt. Das Gehäuse 5 ist mit einem Sicherungsring an der Zylinderkopfhaube 6 gehalten.
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 Figuren 1 a und b eingegangen werden.
Bei dem in Figur 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.
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.
Bei dem in Figur 3 gezeigten dritten 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.
Bei dieser Darstellung ist erkennbar, wie Zuleitungen 9 von einem zentralen Anschluss 12 durch den Werkstoff der Zylinderkopfhaube 6 zu Gehäuse 5 und dementsprechend dem darin angeordneten Manipulator in geschützter Weise geführt werden können, da die Zuleitungen 9 vom Werkstoff der Zylinderkopfhaube 9 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.
Das in Figur 4 gezeigte Beispiel unterscheidet sich von den drei anderen Beispielen dadurch, dass die an der Zylinderkopfhaube 6 als Bestandteil der Zylinderkopfhaube 6 eine Aufnahme 6.1 aufweist, in die ein Gehäuse 5 eingesetzt und fixiert werden kann, und dabei 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 ist.
Zur Fixierung des Gehäuses 5 in der Aufnahme 6.1 ist das Jochblech 14 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.
Auch hier sind Zuleitungen 9 durch den Werkstoff der Zylinderkopfhaube 6 und dem Gehäuse 5 zum Manipulator geführt.
Das Beispiel nach Figur 4 unterscheidet sich außerdem von den anderen drei Beispielen auch dadurch,_dass die Erhebungen 13, die generell ein Rolljoch bilden, 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 . Die Anzahl der Kontaktstifte kann durch übergreifendes Zusammenfassen von Kontakten in einem Stecker reduziert werden. Vorteilhaft kann die elektrische Spannungsversorgung bei Low-side über eine gemeinsame Leitung erfolgen. Bei High-side Ansteuerung kann entsprechend die Masseleitung zu- sammengefasst werden. In beiden Fällen, wird die Anzahl der benötigten Leiterbahnen reduziert, wodurch Bauraum und Kostenvorteile entstehen.
In Figur 5 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem mehrere Gehäuse 5 an einem Träger 14 befestigt sind. Der Träger 14 weist Durchbrechungen 14.1 und 14.2 auf, von denen zwei Durchbrechungen 14.1 an einer Stirnseite des Trägers 14 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.
Am Träger 14 können Führungselemente ausgebildet oder daran befestigt sein.
Der Träger 14 wird an den Lagerbrücken befestigt und der Träger 14 mit den Gehäusen 5, der/den Nockenwelle(n) 1 mit den Nocken 2 und Schiebenocken 3 dann mit der hier nicht dargestellten Zylinderkopfhaube abgedeckt werden 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 sind und zur Verbindung der Aktoren und der elektrischen Ansteuerung ausgebildet sind.
Alternativ könnte eine technische Lösung auch aus je einem Träger 14 je Nockenwelle 1 anstelle eines gemeinsamen Trägers 14 für eine Ein- & Auslassnockenwelle bestehen.

Claims

Patentansprüche
1. Zylinderkopfhaubenaufbau für Hubkolbenverbrennungskraftmaschi- nen, die mindestens eine Nockenwelle (1) mit mindestens einem Schiebenocken (2) aufweisen, wobei an dem Schiebenocken (2) mindestens eine nutenförmige Kontur (3) ausgebildet ist, und der Schiebenocken (2) translatorisch parallel entlang der Längsachse der Nockenwelle (1) mittels mindestens eines senkrecht zur Längsachse der Nockenwelle bewegbaren Stößels (4.1, 4.2) bewegbar ist, und der mindestens einen Stößel (4.1, 4.2) in einem Gehäuse (5) mit einem Manipulator für die Bewegung des mindestens einen Stößels (4.1, 4.2) angeordnet ist, wobei der jeweilige Manipulator mit Zuleitungen, die mit der Steuerung der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine verbunden sind, über mindestens einen Anschluss verbunden ist, und eine den Zylinderkopf mit Nockenwelle (1) abdeckende Zylinderkopfhaube (6) aus oder mit einem Polymer gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
ein parallel zur Längsachse der Nockenwelle (1) ausgerichtetes und zwischen Schiebenocken (2) und Zylinderkopfhaube (6) mit Gehäuse (5) angeordnetes Führungselement (7) für den/die Stößel (4.1, 4.2) an Lagerböcken (8) der Nockenwelle (1) befestigt ist, wobei in dem Führungselement (7) für jeden Stößel (4.1, 4.2) mindestens eine Führungsdurchbrechung ausgebildet ist und das Führungselement (7) und das Gehäuse (5), im mit der Zylinderkopfhaube (6) verbundenem Zu- stand, so zueinander angeordnet sind, dass sich das Gehäuse (5) an einer Stirnseite am Führungselement (7) abstützt.
2. Zylinderkopfhaubenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfhaube (6) und das Gehäuse (5) direkt kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
3. Zylinderkopfhaubenaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) mit der Zylinderkopfhaube (6) miteinander verschraubt, vernietet oder verklemmt sind.
4. Zylinderkopfhaubenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) mit der Zylinderkopfhaube (6) mittels einer Presspassung, einer Schweiß- oder Klebverbindung miteinander verbunden sind.
5. Zylinderkopfhaubenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) in eine Durchbrechung oder eine Aufnahme (6.1), die in der Zylinderkopfhaube (6) ausgebildet ist, eingeführt ist, wobei
bevorzugt die Durchbrechung oder Aufnahme (6.1) in der Zylinderkopfhaube (6) entsprechend der äußeren Abmaße des in die Durchbrechung eingeführten Bereichs des Gehäuses (5) dimensioniert und konturiert ist.
6. Zylinderkopfhaubenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) an einem Träger (14), der mit Lagerböcken (8) verbindbar ist, befestigt ist.
7. Zylinderkopfhaubenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungselement (7) mit mindestens einem, bevorzugt mindestens zwei plattenförmigen Elementen (7.1, 7.2), die bevorzugt in einem Abstand zueinander angeordnet sind oder
oder einem innen hohlen Element gebildet ist. Zylinderkopfhaubenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) in einer in der Zylinderkopfhaube (6) flanschförmig ausgebildete Aufnahme (6.1) einführbar ist und die Aufnahme (6.1) an der nach in Richtung Nockenwelle (1) weisenden Seite eine Öffnung zum Einführen des Gehäuses (5) aufweist und die Aufnahme (6.1) das Gehäuses (5) allseitig umschlossen oder
eine an zwei vertikal angeordneten Seiten jeweils eine Öffnung aufweisende Aufnahme (6.1) der Zylinderkopfhaube (6) mit einem Deckel (6.2) verschließbar ist.
Zylinderkopfhaubenaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an/in der Zylinderkopfhaube (6) Zuleitungen (9) für die Ansteuerung zu jeweils einem Manipulator vorhanden sind, und die Zuleitungen (9) bevorzugt von einem zentralen Anschluss (12), der mit einer Steuerung der Hubkolbenverbrennungs- kraftmaschine verbunden ist, zu den einzelnen Manipulatoren geführt sind.
Zylinderkopfhaubenaufbau nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen (9) elektrische Leitungen sind, die innerhalb des Zylinderkopfhaubenmaterials zu dem/den jeweiligen Manipulator(en) vom zentralen Anschluss (12) geführt sind.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungselement und/oder der Träger (14) an einem Lagerbock (8), bevorzugt einem an einer Stirnseite der Hubkolbenverbrennungskraftmaschine angeordneten Lagerbock (8) fest eingespannt ist, und an weiteren Lagerböcken (8) in Längsachsrichtung der Nockenwelle (1) als lose Einspannung befestigt ist/sind.
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