一體式復合材料凸輪蓋和托架以及裝配方法
【技術領域】
[0001]本發明通常地涉及連接至汽缸蓋用于封閉發動機氣門的氣門蓋組件，并且更具體地，涉及由碳纖維復合材料制成的一體式(unitary)蓋和托架以及裝配氣門蓋組件的相關方法。
【背景技術】
[0002]通常理解的是，內燃發動機通常具有與凸輪軸的凸輪凸角直接或間接作用以控制氣門打開和關閉正時的進氣氣門和排氣氣門。凸輪軸普遍連接至并裝配在帶有凸輪托架的汽缸蓋上，其中凸輪托架在氣門周圍螺栓連接至汽缸蓋。為了在裝配之后封閉凸輪軸以及防止油泄露，凸輪蓋通常連接在凸輪托架上方。通常可領會的是，除了其它原因，期望通過減小車輛重量來提高燃料經濟性。之前用來減小發動機重量的嘗試已經包括使用聚合物材料和輕質金屬形成凸輪蓋;然而，凸輪托架以及用于操作凸輪軸的相關部件具有通常不適應這種輕質凸輪蓋材料的材料要求。此外，還期望車輛發動機更小并且可通過至少維持發動機的結構和操作功能的更少的步驟和部件進行裝配。
【發明內容】
[0003]根據本發明的一個方面，氣門蓋組件包括由碳纖維復合材料制成的一體式蓋和托架。該一體式蓋和托架具有下側，下側帶有與限定軸承表面的對齊孔口互連的一系列的腔以及用于連接至汽缸蓋的外周邊緣。多個凸輪凸角設置在一系列的腔中。此外，氣門蓋組件還包括凸輪軸，該凸輪軸可在軸承表面上旋轉并且延伸通過對齊孔口以與凸輪凸角連接。
[0004]根據本發明的另一方面，用于封閉發動機氣門的一體式蓋和托架包括蓋部和托架部。蓋部具有外部表面，該外部表面具有整體形成的燃料栗基座和油填充口。托架部包括具有限定凸輪軸承的對齊孔口的一系列的豎直壁。蓋部和托架部作為單一單元通過碳纖維復合材料一起整體地形成。
[0005]根據本發明的另一方面，一種裝配的方法包括提供一種由碳纖維復合材料制成的整體式凸輪蓋和托架。該整體式凸輪蓋和托架具有下側，該下側帶有與限定軸承表面的對齊孔口互連的一系列的腔。該方法還包括將凸輪凸角在一系列的腔內對齊的步驟。進一步地，該方法還包括將凸輪軸通過對齊孔口插入以與每個凸輪凸角連接并且因此限定用于連接至汽缸蓋的氣門蓋組件。
[0006]在學習了以下的說明、權利要求書和附圖之后，本領域中的技術人員將理解和領會本發明的這些和其他方面、目標和特征。
【附圖說明】
[0007]在附圖中:
[0008]圖1為根據本發明的一個實施例的連接至汽缸蓋的一體式蓋和托架的俯視立體圖；
[0009]圖2為在圖1中示出的一體式蓋和托架的俯視立體圖；
[0010]圖3為與在圖2中繪示的相反的一端的一體式蓋和托架的俯視立體圖；
[0011 ]圖4為一體式蓋和托架的仰視立體圖；
[0012]圖5為一體式蓋和托架的仰視平面圖；
[0013]圖6從圖5的線V1-VI截取的一體式蓋和托架的橫截面視圖并且示出了凸輪軸承；
[0014]圖7為一體式蓋和托架的仰視立體圖，其中該一體式蓋和托架具有與其裝配在一起的一對凸輪軸和相關聯的凸輪凸角；
[0015]圖8為裝配有凸輪軸和凸輪凸角的一體式蓋和托架的仰視平面圖；
[0016]圖9為從圖8的線IX-1X截取的一體式蓋和托架、凸輪軸和凸輪凸角的橫截面視圖；
[0017]圖10為一體式蓋和托架的仰視立體分解圖，該對凸輪軸和相關聯的凸輪凸角從該一體式蓋和托架移除；
[0018]圖11為一體式蓋和托架的仰視立體分解圖，該對凸輪軸和相關聯的凸輪凸角部分地裝配至該一體式蓋和托架；
[0019]圖12為具有集成的PCV系統的一體式蓋和托架的另一個實施例的俯視立體分解圖；以及
[0020]圖13為在一體式蓋和托架的另一個實施例上的裝配好的PCV系統的俯視立體圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 為了本文描述的目的，術語“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“豎直”、“水平”以及它們的派生詞應當涉及如在圖1中定向的本發明的實施例。然而，應當理解，除非明確做出相反說明，否則本發明可假定各種可替代的定向。還應當理解，在附圖中示出以及在以下的說明書中描述的具體裝置和方法僅僅是在所附權利要求中限定的本發明概念的示例性的實施例。因此，涉及本文中公開的實施例的具體尺寸和其他物理特性不認為具有限制性，除非權利要求做出明確陳述。
[0022]參照圖1至圖13，參考標號10通常地指代用于連接至汽缸蓋12以及封閉汽缸蓋12上的發動機氣門的一體式蓋和托架。根據本發明的一個實施例，在安裝在汽缸蓋12上之前，可將一體式蓋和托架10與凸輪軸14和多個凸輪凸角16裝配以形成氣門蓋組件18，除了其它的優勢，這可減低在發動機建造過程中的復雜性并且減少裝配步驟。一體式蓋和托架10可包括蓋部20和托架部22，蓋部20和托架部22通過碳纖維復合材料作為單一單元整體式地共同形成，消除了對通常用在分開的凸輪蓋與凸輪托架之間的中間墊圈的需要，從而避免了相關問題。蓋部20可具有外部表面24，外部表面24帶有整體式形成的燃料栗基座26和油填充口 28。托架部22可包括一系列的豎直壁30，該一系列的豎直壁30在一體式蓋和托架10的內部表面34上隔開并限定一系列的腔32。該一系列的豎直壁30可具有使一系列的腔32互相連接并且限定凸輪軸承38的對齊孔口 36。因此，多個凸輪凸角16可設置和定位在該一系列的腔32內并且凸輪軸14可延伸通過對齊孔口 36以與凸輪凸角16連接。凸輪軸14可因而在由對齊孔口 36限定的凸輪軸承38上旋轉以根據車輛的整體發動機要求操作發動機氣門。然而，應當理解，該一體式蓋和托架10還可應用于發動機而不與車輛一同使用。
[0023]現在參照在圖1中示出的實施例，該一體式蓋和托架10連接至汽缸蓋12的上部40用于封閉發動機氣門以及將凸輪軸14與相關聯的凸輪凸角16(圖7)對齊地定位以直接或間接地與發動機氣門作用。應當理解，汽缸蓋12的上部40可包括搖臂、進氣氣門和排氣氣門、氣門彈簧以及可被一體式蓋和托架10隱藏的其他能夠想到的部件。盡管本文中引用為汽缸蓋12的上部40，然而應當理解，汽缸蓋12的額外的實施例可被替代性地定向或旋轉，例如在水平對置發動機中，將氣門定位在汽缸蓋12的下部或側部上。
[0024]還如在圖1中示出的實施例，整體式蓋與托架10的托架部22的下外周邊緣42通常固定地連接在汽缸蓋12的上部40的周圍以形成液體密封從而防止液體從其間泄露。在一個實施例中，可通過連接在外周邊緣42的周圍并且被壓縮在汽缸蓋12與一體式蓋和托架10之間的墊圈形成液體密封。示出的一體式蓋和托架1的實施例還包括蓋安裝凸臺44，該蓋安裝凸臺44與外周邊緣42鄰近地從蓋部20的外部表面24整體式地向上突出以允許緊固件延伸通過從中心穿過蓋安裝凸臺44形成的安裝孔46并且與汽缸蓋12接合，從而將一體式蓋和托架10固定至汽缸蓋12。蓋安裝凸臺在示出的實施例中成形為圓柱形并具有足夠的質量以允許緊固件壓縮蓋安裝凸臺44并且在一體式蓋和托架10與汽缸蓋12之間形成流體密封。然而，應當理解，在額外的實施例中，蓋安裝凸臺44和相關聯的安裝孔46可被替代性地成形和布置在一體式蓋和托架10上。還應當理解，緊固件可包括能夠承受發動機的操作條件的螺栓和其他能夠想到的連接部件。
[0025]如在圖2至圖3中所示，一體式蓋和托架10從汽缸蓋12上分離。該示出的實施例的一體式蓋和托架10包括兩個彼此以平行關系延伸并且與相關聯的凸輪軸的旋轉軸線對齊的縱向凸輪殼體48。縱向凸輪殼體48與加強構件50互連，其中加強構件50與整個一體式蓋和托架10整體式形成。在示出的實施例中，加強構件50包括連接構件52和連接桿構件54，連接構件52在縱向凸輪殼體48之間正交地延伸，連接桿構件54橫跨縱向凸輪殼體48之間的間距對角地延伸以連接連接構件52。如所示，每個連接構件52都包括具有相應的安裝孔46的蓋安裝凸臺44以相似地接收緊固件用于將一體式蓋和托架10連接至汽缸蓋12(圖1)。一些示出的加強構件50還固定和互連縱向凸輪殼體48之間整體形成的軌道安裝凸臺56，以用于連接與凸輪軸大致平行對齊延伸的燃