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Dokumentenidentifikation DE202005010447U1 21.12.2006
Titel Zylinderkopfhaube für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
Anmelder Mann + Hummel GmbH, 71638 Ludwigsburg, DE
DE-Aktenzeichen 202005010447
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 21.12.2006
Registration date 16.11.2006
Application date from patent application 30.06.2005
IPC-Hauptklasse F02F 1/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01F 38/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaube für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

Stand der Technik

Bekannte Zylinderkopfhauben für den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine sind auf einem planbearbeiteten Zylinderkopf über eine entsprechende Dichtung mit diesem verbunden und bilden somit das Gehäuse für den Ventiltrieb und die Ölzuführung für die einzelnen innerhalb des Zylinderkopfs angeordneten Lager. Der Zylinderkopf weist üblicherweise eine umlaufende Dichtung auf. Im Bereich der Dichtung sind Befestigungselemente zum Verschrauben der Zylinderkopfhauben mit dem Zylinderkopf vorgesehen. Es sind ferner Zylinderkopfhauben bekannt, die aus thermoplastischem Kunststoff bestehen.

Aus der MTZ6/2004 Seite 476 ff ist ein Stabzündmodul zu entnehmen, welches sowohl die Zündspule, als auch die Platine für die Zündelektronik aufweist. Das Stabzündmodul wird in einem Kerzenschacht direkt auf der Zündkerze aufgesetzt. Der Kerzenschacht wird dabei durch den Ventildeckel bzw. Zylinderkopfhaube gebildet. Das Stabzündmodul stützt sich dabei zum einen durch die Manschette an der Innenwand des Kerzenschachts und zum anderen durch den Zündkerzenstecker auf der Zündkerze ab und ist gedämpft gelagert.

Der Montageaufwand bei solchen Systemen ist nicht unerheblich, da zunächst die Zündkerze eingeschraubt werden muss, anschließend das Stabzündmodul in den Kerzenschacht einzuführen ist, mit der Zündkerze verbunden wird und gleichzeitig auch die elektrischen Anschlüsse an das Stabzündmodul herangeführt werden müssen. Die elektrischen Leitungen müssen an der Zylinderkopfhaube bzw. am Ventildeckel befestigt bzw. verlegt werden. Gleichzeitig ist eine separate Dichtung zwischen Zylinderkopfhaube und Spule notwendig, die den Zündspulenschacht abdichtet, damit dieser nicht mit Wasser und Schmutz verunreinigt wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfhaube für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine weiterzubilden und die Montageschritte zu reduzieren, sowie den Aufbau zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Offenbarung der Erfindung

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass elektrische Komponenten mit Zündspulen oder Zündkerzenanschlussstecker in die Zylinderkopfhaube derart integriert sind, dass diese über eine formschlüssige Verbindung bzw. eine Rast-, Klemm- oder Schnappverbindung mit der Zylinderkopfhaube eine Einheit bilden. Damit entfallen aufwendige Montagearbeiten bzw. es besteht die Möglichkeit, im Rahmen einer Vormontage bereits sämtliche elektrischen oder elektronischen Komponenten in der Zylinderkopfhaube anzuordnen, die für das Aktivieren der Zündkerzen der Brennkraftmaschine erforderlich sind. Dies führt nicht nur zu einer Vereinfachung des Montageaufwandes, sondern auch zu einer einfacheren Gestaltung der Zündkerze.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die elektrischen oder elektronischen Komponenten im 2K-Spritzgussverfahren mit der Zylinderkopfhaube verbunden, d. h. nachdem die erste Spritzgießkomponente in einer Spritzgussform für die Ausgestaltung der Zylinderkopfhaube eingebracht wurde, erfolgt in einem zweiten Arbeitsgang das Einbringen der zweiten Komponente, die gleichzeitig als elastische Verbindungskomponente zwischen den Bauteilen und der ersten Komponente wirkt.

Weiterbildungsgemäß ist die Zylinderkopfhaube aus Kunststoff gestaltet und bildet gleichzeitig das Gehäuse für die elektronischen oder elektrischen Komponenten. Damit entfallen zusätzliche Kunststoffgehäuseteile.

Es besteht auch die Möglichkeit, gleichzeitig die elektrischen Verbindungskabel in die Zylinderkopfhaube zu integrieren, auch hier sind keine aufwendigen Kabelisolierungen erforderlich.

Die Zuführung der elektrischen Energie in die Verbindungskabel der Zylinderkopfhaube erfolgt in einer Ausgestaltung mit einem Stecker oder einer Kontaktverbindung, die an der Zylinderkopfhaube angebracht ist und in ein entsprechendes Gegenstück greift, welches flexibel oder motorfest an der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Übertragung der Zündspannung auf eine im Zylinderkopf angeordnete Zündkerze erfolgt über einen Federkontakt, der in der Zylinderkopfhaube integriert ist. Dieser Federkontakt sorgt für eine zuverlässige Hochspannungsverbindung und einen sicheren Kontakt zur Zündkerze. Es besteht auch die Möglichkeit, anstelle eines Federkontakts eine Art Zündkerzenstecker in die Zylinderkopfhaube zu integrieren, so dass handelsübliche Zündkerzen adaptierbar sind. Sofern eine Stabzündspule in der Zylinderkopfhaube integriert wird, ist diese so angeordnet, dass sie im unmittelbaren Kontakt mit der Zündkerze steht und im Bereich des Spulenkopfes formschlüssig mit der Zylinderkopfhaube verbunden ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zündspule ein Einlegeteil für ein Spritzgießwerkzeug zur Herstellung der thermoplastischen Kunststoffzylinderkopfhaube. Ebenso können auch die zur Zündspule geführten Kabel als Einlegeteile für ein Spritzgießwerkzeug gestaltet sein.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt:

1a Einen Schnitt durch eine Zylinderkopfhaube,

1b eine Draufsicht auf die in 1a gezeigte Zylinderkopfhaube,

2 die Detaildarstellung einer Zylinderkopfhaube mit Federkontakt für eine Zündkerze,

3 die Detaildarstellung einer Zylinderkopfhaube mit einem Zündkerzenstecker,

4 die schematische Darstellung eines Zylinderkopfhaubenzündmoduls

5 eine Variante der schematischen Darstellung eines Zylinderkopfhaubenzündmoduls

6 die Draufsicht auf eine Zylinderkopfhaube mit Zündmodulen.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Die Schnittdarstellung in 1a zeigt die Kontur einer Zylinderkopfhaube 10, die auf einem hier nicht dargestellten Zylinderkopf befestigt werden kann. Hierzu ist eine umlaufende Dichtung 11 sowie nicht dargestellte Verbindungselemente vorgesehen. Die Zylinderkopfhaube besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff. In der Zylinderkopfhaube, d. h. in dem Kunststoffmaterial befinden sich Zündspulen 12, 13, 14 und 15, die jeweils eine elektrische Anschlussleitung aufweisen. Die elektrischen Anschlussleitungen führen zu einem gemeinsamen Stecker 16, mit dem eine Verbindung zur Steuerelektronik der Brennkraftmaschine erfolgt.

Im Bereich der Dichtung 11 ist ein gefederter Stift 17 für die Masseverbindung, für die Zündspulen vorgesehen, dieser Stift 17 ist mit einer in dem Kunststoff der Zylinderkopfhaube 10 integrierten Leitung 18 verbunden. Bei einer Befestigung der Zylinderkopfhaube 10 auf dem Zylinderkopf, sorgt dieser gefederte Stift für die elektrische Verbindung zwischen der metallischen Oberfläche des Zylinderkopfes und den einzelnen Zündspulen.

1b zeigt eine Draufsicht auf die in 1a gezeigte Zylinderkopfhaube. Hier sind die Zündspulen 12, 13, 14 und 15 schematisch zu erkennen, durch die Auswölbung der Zylinderkopfhaube in diesem Bereich. Angedeutet ist auch die jeweilige Leitung von der entsprechenden Zündspule zu dem Stecker 16. Die Leitungen befinden sich ebenfalls innerhalb des Kunststoffes der Zylinderkopfhaube. Neben den Zündspulen ist jeweils ein Kerzenschacht 20, 21, 22 und 23 vorgesehen, dieser Schacht wird weiter unten näher beschrieben, er ermöglicht den Zugang und den Austausch der entsprechenden Zündkerze.

2 zeigt in einer Detaildarstellung den Zündkerzenschacht 23 und die dazugehörige Zündspule 15. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Zündkerze 24 ist in dem Zylinderkopf 25 eingeschraubt. Der Zylinderkopf ist mit einem zylindrischen Gehäuseabschnitt 26 zur Aufnahme der Kerze versehen. Dieser zylindrische Gehäuseabschnitt ist nach oben mit einer Dichtung 27 gegenüber der Zylinderkopfhaube 10 abgedichtet. Die Zylinderkopfhaube selbst ist im Bereich des Kerzenschachtes 23 ebenfalls mit einer Schutzkappe 28 versehen, diese weist eine Ringverschnappung auf und dient zum Schutz des Kerzenschachtes vor Schmutz und Wasser.

An der Zündspule 15 befindet sich ein Federelement 29 zur Kontaktierung der Kerze. Das Federelement ist mit der Zylinderkopfhaube umspritzt und schwenkt zur Seite, wenn ein Kerzenschlüssel in den Schacht gesteckt wird um die Kerze zu entfernen oder einzuschrauben. Wie bereits in 1b gezeigt, befindet sich die Leitung 19 innerhalb des Kunststoffes der Zylinderkopfhaube und führt, ausgehend von der Zündspule 15 zu dem Übergabestecker 16.

3 zeigt eine Variante der in 2 dargestellten Zündkerzenkontaktierung anstelle eines Federelementes 29, das unmittelbar den Kontaktstift 30 der Zündkerze kontaktiert, ist ein umspritztes, federndes Kontaktelement 31 vorgesehen. Dieses Kontaktelement 31 steht in Verbindung mit einem sogenannten Kerzenstecker 32, der lediglich als Steckelement ohne weiterführendes Kabel ausgebildet ist. Oberhalb des Steckers 32 ist ein Griffstück 33 zum Abziehen vorgesehen. Sobald dieser Stecker herausgezogen ist, kann die Zündkerze in üblicher Weise ausgeschraubt bzw. ausgetauscht werden.

Zur Zuführung der Hochspannung zu der Zündkerze ist es selbstverständlich erforderlich, dass an dem Kerzenstecker in dem Bereich, an welchem das Kontaktelement 31 angeordnet ist, eine Kontaktfläche vorgesehen ist. Diese Kontaktfläche wiederum steht in Verbindung mit dem Kontaktstift 30 der Zündkerze.

4 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Zylinderkopfhaube 40, die aus Kunststoff besteht und im Spritzgießverfahren hergestellt ist. In die Zylinderkopfhaube 40 integriert, ist eine Zündspule 41 mit dem Zündspulenkopf 42, in dem sich die Leistungselektronik für die Zündspule befinden. Unterhalb der Zündspule 41 ist – schematisch dargestellt – eine Zündkerze 43 vorgesehen, diese steht über ein Kontaktelement 44 mit der Zündspule 41 stets in Verbindung. Die Zündspule selbst ist mit einer zweiten Kunststoffkomponente 45 mit der Zylinderkopfhaube 40 verbunden. Es zeigt sich, dass in einem 2-Komponenten-Spritzgießverfahren die Zylinderkopfhaube komplett mit den elektrischen Komponenten herstellbar ist. Dieses Verfahren ist besonders interessant, wenn die Dichtung der Zylinderkopfhaube ebenfalls im selben 2-Komponenten-Spritzgießprozess hergestellt wird, da dann kein zusätzlicher Arbeitsgang notwendig ist.

Auch wenn die Zylinderkopfhaube aus Aluminium hergestellt wurde, kann in einem Kunststoffspritzgießvorgang die Zündspule in das Aluminiumteil eingebettet werden. Zum Austausch der Zündkerzen lässt sich die Zylinderkopfhaube in einfacher Weise abnehmen, insbesondere bei einer Zylinderkopfhaube, die eine radiale Dichtung zu dem Zylinderkopf aufweist, ist ein problemloses Abnehmen und Aufsetzten der Zylinderkopfhaube möglich, ohne dass die Gefahr einer Leckage durch Montagefehler besteht.

5 zeigt eine Variante der in 4 gezeigten Darstellung. Bei dieser Variante wird die Zündspule in das Kunststoffspritzgusswerkzeug der Zylinderkopfhaube eingelegt und mit dem Material der Zylinderkopfhaube umspritzt. Die Kontaktstelle ist dabei so gestaltet – beispielsweise über ein Labyrinth oder eine chemische Verbindung – dass sie wasserdicht ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Einzelteile der Zündspule in das Kunststoffspritzgießwerkzeug einzulegen und das Gehäuse für die Zündspule in diesem Vorgang mitzuspritzen. Sollte eine Zündspule ausgetauscht werden, ist für den Reparaturfall eine umlaufende Sollbruchstelle 46 in der Zylinderkopfhaube vorgesehen, an der eine defekte Zündspule herausgebrochen und durch ein Metallteil mit Dichtung ersetzt werden kann.

Sofern es zu einer Schrägstellung der Zündspule im Spritzgießprozess kommt, wird durch einen elastischen Toleranzausgleich 47 für eine optimale Verbindung zwischen Zündspule und Zündkerze 43 gesorgt. 6 zeigt die Draufsicht auf eine Zylinderkopfhaube 40 mit den in der Zylinderkopfhaube eingebetteten Zündspulen 41a, 41b, 41c und 41d sowie den in der Zylinderkopfhaube 40 eingebetteten elektrischen Verbindungen 48, 49, 50 und 51. Diese führen zu einem außen sich erstreckenden Stecker 52. Damit kann ein gemeinsamer Stecker, der in der Zylinderkopfhaube integriert ist, Einzelstecker zu den Zündspulen ersetzen.


Anspruch[de]
Zylinderkopfhaube für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem Verbindungselement zum Befestigen der Zylinderkopfhaube am Zylinderkopf und einem Dichtungselement zwischen Zylinderkopfhaube und Zylinderkopf dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Komponenten wie Zündspulen oder Zündkerzenanschlussstecker in die Zylinderkopfhaube derart integriert sind, dass diese über eine formschlüssige Verbindung, eine Rast-, Klemm- oder Schnappverbindung mit der Zylinderkopfhaube eine Einheit bildet. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Komponente im 2K-Kunststoffspritzgussverfahren mit der Zylinderkopfhaube verbunden ist. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass diese aus Kunststoff gestaltet ist und das Gehäuse für die elektrischen Komponenten bildet. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Verbindungskabel in die Zylinderkopfhaube integriert ist. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass an der Zylinderkopfhaube wenigstens eine Kontaktverbindung vorgesehen ist, die die elektrischen Verbindungskabel mit entsprechenden außerhalb der Zylinderkopfhaube angeordneten elektrischen Komponenten verbindet. Zylinderkopfhaube nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Übertragung der Zündspannung auf eine im Zylinderkopf angeordneten Zündkerze einen Federkontakt aufweist. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze einen Zündkerzenstecker aufweist, welcher eine Kontaktfläche besitzt, die mit dem Federkontakt verbindbar ist. Zylinderkopfhaube nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Komponenten eine Stabzündspule mit integrierter Elektronik aufweist und jede Stabzündspule in Kontakt mit einer entsprechenden Zündkerze steht und im Bereich des Spulenkopfes formschlüssig mit der Zylinderkopfhaube verbunden ist. Zylinderkopfhaube nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zündspule als Einlegeteil für ein Spritzgießwerkzeug zur Herstellung eines thermoplastischen Kunststoffzylinderkopfhaubenmoduls ausgestaltet ist. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile der Zündspule als Einlegeteil für ein Spritzgießwerkzeug zur Herstellung eines thermoplastischen Kunststoffzylinderkopfhaubenmoduls ausgestaltet sind.






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