復合凸輪托架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及一種支撐與發動機氣門相連接的凸輪軸的凸輪托架總成，并且更具體地涉及一種由碳纖維復合材料制成的凸輪托架和一種相關的裝配方法。
【背景技術】
[0002]通常理解的是，內燃發動機具有進氣氣門和排氣氣門，進氣氣門和排氣氣門典型地與凸輪軸的凸輪凸角直接或間接相連接以控制氣門的打開和關閉的正時。凸輪軸通常用形成凸輪托架的金屬部件附接到汽缸蓋，并且因此用單獨的凸輪罩圍住。通常理解的是，除其它原因之外，車輛的減輕的重量對增加的燃料效率是期望的。用來減輕發動機重量的先前嘗試已包括用聚合物材料和重量輕的金屬形成凸輪罩。
【發明內容】
[0003]根據本發明的一個方面，一種凸輪托架總成包括具有凸角的凸輪軸和凸輪托架。凸輪托架完全由碳纖維復合材料制成。凸輪托架還具有用于接合汽缸蓋的下側、具有支撐凸輪軸的半圓形軸承表面的上側、和一系列線性孔，該孔在上側和下側之間延伸并與凸角的凸輪軸對準，用于凸角與汽缸蓋上的氣門相連接。
[0004]根據本發明的另一個方面，一種凸輪托架包括具有用于接合汽缸蓋的第一側的碳纖維復合材料的單件。該碳纖維復合材料的單件還具有包括用于支撐凸輪軸的軸承表面的相對的第二側。一系列孔在第一側和第二側之間延伸并與凸輪軸的軸承表面線性對準，用于凸輪軸與汽缸蓋上的氣門相連接。
[0005]根據本發明的又一個方面，一種凸輪托架總成包括具有氣門的汽缸蓋和具有凸角的凸輪軸。凸輪托架具有與圍繞氣門接合的汽缸蓋連接的第一側和具有支撐凸輪軸的軸承表面的第二側。一系列孔在第一側和第二側之間延伸，用于凸角與氣門相連接。凸輪托架由使凸輪軸與汽缸蓋隔絕的碳纖維復合材料制成。
[0006]本領域技術人員通過研究下面的說明書、權利要求、和附圖，本發明的這些和其它方面、目的、和特征將被理解和領會。
【附圖說明】
[0007]在附圖中:
[0008]圖1是根據本發明的一個實施例具有附接到汽缸蓋的凸輪托架的凸輪托架總成的頂部透視圖；
[0009]圖2是圖1中所示的凸輪托架總成的分解的頂部透視圖，說明了遠離汽缸蓋分解的凸輪托架；
[0010]圖3是圖1中所示的凸輪托架總成的分解的頂部透視圖，說明了遠離凸輪托架分解的凸輪蓋和燃料栗基座；
[0011]圖4是從一端截取的凸輪托架的頂部透視圖；
[0012]圖5是從與圖4中所述的一端相對的端截取的凸輪托架的頂部透視圖；
[0013]圖6是凸輪托架的俯視平面圖；
[0014]圖7是凸輪托架的底部透視圖；
[0015]圖8是具有凸輪軸和與之裝配的凸輪蓋的凸輪托架的俯視平面圖；
[0016]圖9是在圖8的線IX-1X處截取的凸輪托架、凸輪軸、和凸輪蓋的剖視圖；
[0017]圖10是在圖8的線X-X處截取的凸輪托架、凸輪軸、和凸輪蓋的剖視圖，說明了凸輪軸的軸承和與汽缸蓋上的氣門相連接的凸輪軸；
[0018]圖11是凸輪托架總成的分解的頂部透視圖，說明了用于相關的凸輪軸的裝配方法；以及
[0019]圖12是凸輪托架的另一實施例的分解的頂部透視圖，說明了用于相關的凸輪軸的裝配方法。
【具體實施方式】
[0020]為了在此說明的目的，術語“上”，“下”，“右”，“左”，“后”，“前”，“豎直”，“水平”及其衍生詞將如圖1所示的取向與本發明相關。然而，應當理解到的是，本發明可以采用各種可供選擇的取向，除非有相反的明確說明。還應當理解到的是，附圖所示及以下說明書所說明的具體裝置和過程僅是權利要求限定的本發明構思的示例性實施例。因此，關于此處公開的實施例的具體的尺寸和其他物理特征不應被認為是限制性的，除非權利要求中另有明確聲明。
[0021]參照圖1-12，附圖標記10總體上代表凸輪托架總成，該凸輪托架總成包括汽缸蓋12，汽缸蓋12具有與凸輪軸18的多個凸輪凸角16相連接的一系列發動機氣門14。凸輪托架總成10的凸輪托架20包括圍繞氣門14以密封接合的方式與汽缸蓋12連接的第一側22。凸輪托架20的第二側24具有支撐凸輪軸18的半圓形軸承表面26。一系列孔28在凸輪托架20的第一側和第二側22、24之間延伸，用于凸輪軸18的多個凸輪凸角16與一系列發動機氣門14相連接且根據用于車輛整個發動機要求操作相關的發動機。然而，可以預期的是，托架總成10也可以應用于不與車輛結合使用的發動機。本發明的凸輪托架20由碳纖維復合材料制成。碳纖維復合材料可以配置為使凸輪軸18與汽缸蓋12隔絕，并且提供實質的重量減輕到相關的發動機的上部，除了典型地用于凸輪托架的金屬的優勢之外降低車輛重心。
[0022]現在參照圖1中所示的實施例，凸輪托架總成10被示出具有附接到汽缸蓋12的上部30的凸輪托架20，用于將發動機氣門14圍住且將凸輪軸18和相關的凸輪凸角16定位成一直線以與發動機氣門14相連接。可以預期的是，汽缸蓋12的上部30可以包括搖臂、進氣氣門和排氣氣門、氣門彈簧、和可以被凸輪托架20隱藏的其它可想到的部件。盡管在此稱為汽缸蓋12的上部30，但是應當理解的是，汽缸蓋12的附加實施例可以可選擇地定向或旋轉，比如在水平對置式發動機中，以將氣門定位在汽缸蓋12的下部或側部上。
[0023]同樣如在圖1中所示的實施例中所示，凸輪托架20的第一側22(圖2)的下外圍邊緣32通常圍繞汽缸蓋12的上部30固定地附接以形成用于防止流體在其間泄漏的液體密封。在一個實施例中，液體密封可以通過圍繞外圍邊緣32附接且在汽缸蓋12和凸輪托架20之間壓縮的墊圈34(圖9)形成。還可以預期的是，液體密封可以通過可以設置在其間以提供防止液體和氣體逸出的其它材料一一比如液態墊圈一一形成。
[0024]參照圖2，所示的凸輪托架20的實施例還包括從外圍邊緣32向內的安裝孔36(圖4)，該安裝孔36在第一和第二側22、24之間延伸以允許螺紋緊固件38(圖10)延伸穿過凸輪托架20且與汽缸蓋12上的對應的緊固孔40螺紋接合，從而將凸輪托架20固定到汽缸蓋12。安裝孔36與緊固孔40對準以允許螺紋緊固件38(圖10)的圓柱成形的桿42穿過安裝孔36且接合螺紋緊固孔40。圍繞安裝孔36的凸輪托架20的材料具有包括足夠質量的大小，以允許螺紋緊固件38(圖10)的頭部44鄰接且壓縮靠近安裝孔36的凸輪托架20并且形成凸輪托架20和汽缸蓋12之間的流體密封。在附加的實施例中，可以理解的是，安裝孔36可以可選擇地成形且設置在凸輪托架20上，比如沿外圍邊緣32的墊圈34的外部。還可以預期的是，螺紋緊固件38可以包括螺栓、螺釘、或將承受發動機的操作條件的其它可想到的緊固件或附接部件。
[0025]如圖2中進一步所示，凸輪托架20與汽缸蓋12分離從而還顯示在汽缸蓋12的上部30上的發動機氣門14。所示的汽缸蓋12的實施例包括發動機氣門14的進氣排46和排氣排48，從而每個活塞缸具有來自進氣排46的兩個氣門和來自排氣排48的兩個氣門。可想到的是，在附加的實施例中，在汽缸蓋12上可以有更多或更少的氣門14且氣門14可以可選擇地設置、配置和以其他方式專用于來自所示的實施例的活塞缸。所示的汽缸蓋12上的氣門14與線性系列孔28(圖6)對準，線性系列孔28在凸輪托架20的上側和下側24、22之間延伸，用于凸輪軸18的凸角16與汽缸蓋12上的氣門14相連接。具體地說，所示的實施例具有兩個凸輪軸18，一個凸輪軸18用于氣門14的每個排46、48同時凸輪軸18上的凸角16用于每個氣門
14。因此，氣門14在凸輪托架20中的孔28中向上延伸，并且設置有直接鄰接凸輪軸18的凸角16的遠端表面50。可想到的是，在氣門14中可以具有滾動端面或汽門挺桿，并且在附加的實施例中，氣門14可以附接到搖臂或以其它方式配置為與凸輪軸18的凸角16相連接。
[0026]現在參照3，凸輪托架20被示出與汽缸蓋12(圖2)分離，同時多個凸輪蓋52遠離凸輪托架20的上側24分解，每個凸輪蓋52具有用于直接接合凸輪軸18且支撐其旋轉的半圓形軸承表面54。多個凸輪蓋52與凸輪托架20的上側24連接，每個凸輪蓋52在凸輪軸18的相對側上，以便半圓形軸承表面54拱懸于各自的凸輪軸18上并且對凸輪軸18提供上部支撐。在所示的實施例中，多個凸輪蓋52從凸輪托架20單獨地形成，并且多個凸輪蓋52中的每個用緊固件56緊固到凸輪托架20的上側24，緊固件56在每個凸輪軸18的相對側上接合凸輪托架
20。如圖所示，每個凸輪軸18包括將凸輪軸18固定抵靠凸輪托架20的軸承表面26的四個凸輪蓋52。照此，多個凸輪蓋52的端蓋58附接在凸輪托架20的第一端60，以允許凸輪軸18上的外盤62在凸輪托架20的外部旋轉。所示的凸輪蓋52包括限定半圓形軸承表面54、具有臂部66的軸承襯套64，臂部66從半圓形軸承表面54的端部向外延伸以圍繞用來附接凸輪蓋52的緊固件