专利名称：在车辆发动机中使用的流体水平测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车辆发动机的流体水平测量系统。
背景技术：
常规的流体水平测量装置配置为指示内燃发动机的油底壳、变速器或需要润滑的 其他汽车构件中的流体(或机油)水平。许多流体水平测量装置包括可插入外接到发动机 的圆柱形管道中的量油计。量油计的一端流体连通到流体存储器，量油计的另一端具有用 于从圆柱形管道移出量油计的手柄。 每个发动机包括的汽缸的数目可以变化。例如，当今车辆包括具有直列、V-4、 V-6、 V-8、及V-10设置的发动机。在直列设置中，如埃米斯(Amiri)等人的专利申请 W02007017607号题目为"机动车辆量油装置(Motor Vehicle Oil DipstickMeans)"、考尔 (Kauer)等人的专利申请W02006136295号题目为"包括集成的量油计导向元件的内燃发 动机(Internal Combustion Engine Comprising anintegrated Oil Dipstick Guiding Element)"中所教导，设置汽缸体以便汽缸的每个沿着相同的轴线定位。量油计导向装置 由刚性材料组成而不是由弹性材料组成。因此，对于直列设置，发动机构件如流体指示器可 以从汽缸盖到油底壳容易地通过发动机总成。然而，在V-6设置中，当一组汽缸安装的轴线 与另一组汽缸安装的轴线相隔至少60度时产生发动机平衡。对于V-8设置发动机，当一 组汽缸安装的轴线与另一组汽缸安装的轴线相隔至少90度时产生发动机平衡。汽缸的位 置使设置流体水平测量装置路径更加复杂。因此设计通过各种发动机设置及其复杂配置 (intricacies)的流体水平测量装置更为困难。 因此，期望具有以成本有效的方式适应复杂的发动机设置(如V-4、 V-6、 V-8、及 v-io设置)的流体水平测量系统。还期望具有比提供有常规流体水平指示器的流体水平测 量系统更精确和准确的流体水平测量系统。最后，期望流体水平测量系统比当前的设计制 造和组装更容易和更经济。
实用新型内容本实用新型目的在于提供以成本有效的方式适应复杂的发动机设置(如V-4、 V-6、V-8、及V-10设置)的流体水平测量系统，以及提供比具有常规流体水平指示器的流体 水平测量系统更精确和准确的流体水平测量系统，并期望该流体水平测量系统比当前的设 计制造和组装更容易和更经济。 在一个示例的实施例中，在车辆发动机中使用的流体水平测量系统包括流体回流 通道。流体回流通道配置为从发动机上部引导流体到流体存储器。该系统还包括配置为安 装在所述流体回流通道中的管道；所述管道以允许流体通过所述流体回流通道从发动机上 部流到所述流体存储器的方式安装到所述流体回流通道。量油计具有包括在系统中的第一 端和第二端。量油计的第一端包括流体指示器，量油计配置为安装在所述管道中。 在另一个示例的实施例中，流体水平测量系统包括内燃发动机和在发动机中的通道，该通道流体连通到流体存储器。管道配置为安装在通道中；管道安装在通道中以便流体
可以流过通道。量油计配置为插入在管道中。量油计包括在一端的流体水平的指示器。 在本公开中包括的技术的一个优点在于设置流体水平测量系统路径在内部通过
发动机，从而尽管发动机设计不同，但在部件之间实现更大的通用性。另外，流体水平指示
器使用已有的排油回路；因此，不需要附加的通道或间隔以容纳流体水平测量系统。 本文的教导要求较少的制造步骤，除了排油/通风通道之外，还不要求形成容纳
管道和量油计的通道。 本公开中包括的技术的另一个优点是提供流体水平测量系统的简化结构且不要 求虹吸特征、量油计/管道弹簧及其他高成本机械部件。此外，在一个实施例中，流体水平 测量系统包括延伸超过管道的量油计。管道未浸没在润滑液中；因此本文公开的技术的另 一个优点是不要求提供附加的通风机构的管道。 本公开包括的技术的另一个优点在于提供安装在发动机总成且可用于V型设置 的流体水平测量系统。 下面参考附图通过示例更详细地描述本实用新型。结合附图从实施本实用新型的 最佳模式的具体实施方式
可以获得本实用新型的上述特征和优点及其他的特征和优点。
图1是根据示例实施例的车辆发动机的透视图； 图2是根据示例实施例的具有带管道的流体回流通道的车辆发动机的剖视图； 图3是根据示例实施例的用于流体水平测量系统的量油计的侧视图； 图4是根据另一个示例实施例的用于流体水平测量系统的量油计的侧视图； 图5是图4的量油计的侧视图； 图6是图4和图5的量油计的侧视图； 图7是图4和图5的量油计的支撑片的侧视图； 图8是根据示例实施例的用于流体水平测量系统的管道的侧视图； 图9是连接到图8的管道的紧固件的侧视图； 图10是根据示例实施例的用于流体水平测量系统的管道的侧视图； 图11是连接到图10的管道的紧固件通过线11-11的剖视图； 图12是根据示例实施例具有管道可以安装在其中的孔的凸轮盖的剖视图； 图13是示出量油计可以进入流体回流通道的各种位置的凸轮盖的侧视图； 图14是示出量油计可以进入流体存储器的各种相应的位置的图13的流体回流通
道的剖视图； 图15是根据示例实施例的制造车辆发动机的方法的流程图。
具体实施方式
现参考附图，图1至图15，其中类似符号表示在几个示图所示的车辆发动机10和 在其中使用的液体测量系统20的相同或相应的部件。车辆发动机10如图1所示为在汽车 中使用的V-8发动机。发动机10包括具有活塞的八缸总成30。第一组汽缸总成相对于第 二组汽缸总成成角度安装。在一个设置中在第一组汽缸总成和第二组汽缸总成之间的角度为90度。在另一个设置中在每组汽缸总成之间的角度为60度。汽缸总成相对于彼此的角 位置可以大于90度、低于60度或在其间的任何角位置。虽然发动机如图所示为V-8设置， 在本文公开的技术可以用于各种发动机类型，例如包括V-4、V-6、V-10或直列设置。 发动机如图1所示包括具有活塞的八汽缸总成30。每个活塞通过发动机曲轴40 相互连接。曲轴40至少部分地浸没在流体中(例如机油或其他流体中)以增加发动机性 能和发动机构件的整体耐用性。曲轴40流体连通在发动机底部60的流体存储器50 (如所 知的油底壳或油底盘)。发动机还包括配置为输送油到其他发动机构件(例如活塞顶和汽 缸孔)的泵(未示出)。 如图2所示，通过发动机泵(未示出)到从发动机上部70和被引导至发动机的底 部60的通过发动机的流体循环至少部分地通过流体回流通道80。发动机上部70可以包括 汽缸盖、挺杆孔/芯、凸轮盖、用于曲轴箱通风的油分离器/挡油圈等。发动机可以包括从 凸轮盖90通过汽缸盖100和汽缸体110进入到流体存储器50中的各种流体回流通道(或 排油口)。在发动机中必须保持合适的流体量以支持发动机性能。由于发动机中的不合适 的压力水平，过多的量会造成润滑不足。因此，发动机磨损会更强烈，流体密封会破裂，发动 机燃料效率降低和/或发动机过热。过少的油还会造成过大的磨损和灾难性故障。 发动机10包括流体水平测量系统20，如图部分地所示，配置为评估发动机中的流 体水平，而不用将流体存储器50从发动机的底部60分离。图2是在其中具有流体回流通 道80(或油"回流")的车辆发动机10的剖视图。发动机10如图所示为V-8发动机。两组 汽缸总成以相对于彼此约90度角度安装。汽缸体包括八汽缸孔120。在汽缸体110顶部 为在发动机每侧的汽缸盖100。汽缸盖IOO包括容纳各种发动机构件的多个孔(例如130、 132U34、136、及138)。汽缸盖100和汽缸孔120包括用于排油的流体回流通道80。流体 回流通道80从凸轮盖90中的孔140延伸通过汽缸体的底部150到流体存储器50。机油保 持在流体存储器50中。在一个实施例中，流体存储器包括配置为指示流体水平何时达到预 定阈值(即在机油位过低时)的传感器160。凸轮盖90连接到汽缸盖100。 流体回流通道80包括容纳汽缸总成的相应的角位置的弯道。如图2所示，汽缸孔 120相对于彼此以约90度角设置，在流体回流通道80中的弯道170相对于汽缸体110的底 部150约45度。弯道170角度可以变化，例如，当汽缸总成相对于彼此约60度安装，在流 体回流通道中的弯道会小于45度；当汽缸总成以相对于彼此大于90度安装，在流体回流通 道80中的弯道170可以大于45度。 同样如图2所示流体水平测量系统20包括安装在流体回流通道80中的管道180。 管道180从凸轮盖90延伸通过汽缸体110。管道180配置为沿着流体回流通道80中的弯 道轮廓。当管道180安装在流体回流通道80中时，管道不占据流体回流通道中区域(例如 185)以便流体可以在流体回流通道80中自由流动。管道180如图2所示以允许流体通过 流体回流通道从发动机上部70流到流体存储器50的方式安装到流体回流通道80。在图2 所示的示例实施例中，配置管道180以便流体可以从发动机上部70流到流体存储器50，同 时管道180插入到流体回流通道80中。在管道180的内部为具有第一端和第二端(如下 文所述)的量油计190。量油计的第一端200包括流体水平指示器210(或流体指示器)。 当量油计190完全插入在管道180中时，流体水平指示器210浸没在流体存储器中的流体 中。量油计190和流体水平指示器210可以选择地插入在发动机中以测量流体水平。在擦
5净量油计190之后且重新插入到管道180中可以读出流体水平。 现参考图3，量油计300用于根据所示的示例实施例的流体水平测量系统。量油 计300包括可连接到第二部分320的第一部分310。量油计300的第一端330相对于凸轮 盖90(如图2所示)在量油计的末端。第一端330包括相对于管道180(如图2所示)辅 助操纵量油计的锥形边缘340 (或导向部件)。量油计的第一端330包括相对于量油计300 轴向上分布的一组孔350。在一个实施例中，孔350允许在其中产生油膜。以此方式根据 在量油计300上成功形成的油膜的位置可以确定流体水平。量油计的第一端330还包括一 系列刻痕(serrations) 360或双向影线(crosshatching)可以在量油计300的表面获取流 体。以此方式在量油计的第一端330上还可以指示流体水平。 量油计300的第一部分310如图所示在370连接到量油计的第二部分320。在所示 的实施例中，第一部分310分别通过第一铆钉380和第二铆钉390连接到第二部分320。第 一部分310和第二部分320可以使用多个紧固件例如包括焊接、钉接、胶接或压配合连接。 量油计的第二端400包括固定到其上的手柄410。手柄包括连接到量油计300的环420和 圆柱体430。手柄410在440钉接到量油计300。手柄410可以由聚合体制成且可以注模 形成。量油计的第一部分310和第二部分320可以由金属如不锈钢或铝制成。每个部分可 以根据具体规格(例如)冲压或滚压。 在另一个实施例中，如图4和图5所示，量油计450包括扭转部分460。在流体回 流通道80 (如图2所示)有重复弯道的情况下，扭转部分460有助于保持量油计450的结 构整体性。量油计450包括可连接到第二部分480的第一部分470。第一端490包括锥形 边缘。量油计的第一端490还包括相对于量油计450轴向上分布的一组孔500。量油计的 第一端490还包括一些列刻痕510或双向影线以在量油计450的表面获取流体。以此方式 在量油计450的第一端490还可以指示流体水平。 量油计450的第一部分470相对于量油计的第二部分480扭转。在所示的实施例 中，量油计的第一部分470相对于量油计的第二部分480扭转约540度。量油计450相对 于量油计的第二部分可以扭转更小或更大的度数。第一部分470如在550所示连接到量油 计的第二部分480。 在所示的实施例中，如图7所示，第一部分470通过第一铆钉560和第二铆钉570 连接到第二部分480。在第一部分和第二部分之间的连接包括两个铆钉和支撑片580。支 撑片在每端为锥形。第一部分470的一端与第二部分480的末端重叠，且支撑片580还包 括在总成中。每个部分在其中具有两个孔和插入通过孔且分别连接到第一部分470和第二 部分480的铆钉560和铆钉570。 还如图6所示量油计450的第二部分480包括固定到其中的手柄590。量油计的 第二部分480和手柄590可以连接到或定位接近于发动机上部70(如图1和图2所示)。 图6示出根据示例实施例的手柄590的顶视图。手柄590包括可以连接到量油计的环600 和圆柱体610。例如，在图4和图5所示的实施例中，手柄590钉接到量油计450。 在一个实施例中，量油计450包括在量油计的第一端490的导向部分620，如在图 4和图5中所示的锥形边缘。导向部分620还包括如辅助用户操纵量油计通过管道的环形 部分如球体。该球体可以由聚合体、树脂、金属或其他材料制成。导向部分620与量油计一 起形成或使用各种技术连接。例如，在一个实施例中，导向部分以类似于手柄固定到量油计的方式钉接到量油计。在另一个示例中导向部分模制到量油计上且固定在其上。导向部分 可以采取各种配置如锥形体(bullet)、球体、锚件、或其他部件。 现参考图8-图11，通过管道800如图所示量油计可以安装。管道800包括具有 在一端的开口 820的延长的轴810和在另一端连接的开口的紧固件830。如图9所示，管 道包括紧固件830。紧固件830如图所示是常称为"快速连接"的配件。紧固件包括偏向管 道800的外径的多个支架(或柔性臂)(prong) 840。支架840还包括配置为连接到流体回 流通道80(如图2所示)的锯齿形边缘850。管道800包括管肩860。在此端部，管道800 逐步狭窄到在延长的轴810的管道的直径(如图8所示)。管道800还包括紧固件连接的 锥形端870。其他的紧固件还可以在管道中如卡销和夹子。 图10示出具有紧固件830的管道800的仰视图。轴810的半径小于管道800的 管肩860的半径。在所示的实施例中支架840不延伸超过管道的管肩860的半径。图11 为图10中所示的管道800通过线11-11的剖面图。如图11所示，管道890的内径和外径 为锥形。在900的管道的外径小于在910的外径。管道800包括具有锯齿形边缘850的两 个支架840用作紧固件以锁住通向流体回流通道80(如图2所示)的在凸轮盖90中的孔 的内径。在一个实施例中，紧固件可以通过旋转焊接技术连接到延长的管道810。其他的技 术可以用来连接紧固件到管道例如包括振动焊、压配合、焊接、螺纹连接、卡夹连接、铆接、 环氧固定(印oxying)、凸轮锁止、销接、钉接、胶接等。 图12示出在其中形成流体回流通道930的凸轮盖920的顶部的剖面图；流体回流 通道930成锥形与如图8-图11所示的管道800的顶部配合。流体回流通道930包括配置 为在其中安装管道的管肩860(如图9所示)的第一直径940。流体回流通道930还包括小 于第一直径940的第二直径950。设计第一直径940以便管道的管肩860不会通过流体回 流通道930的第二内直径950。流体回流通道的第三直径960配置为在其中安装管道800。 在一个实施例中，在凸轮盖和在其中插入的管道之间放置O-型圈或其他密封(未示出)。 在一个实施例中管道800由聚合体或聚合材料制成。聚合体是基于尼龙的聚酰胺 (如尼龙6)且抗油或其他的润滑剂。管道800具有支持其弹性的特定材料特性。例如，在 一个设置中制成管道使用的材料具有420ksi的弹性系数、14500psi的拉伸强度、13000psi 的挠曲强度及60%的伸长因数。管道800是柔性配置为当相互压制到发动机孔中时弯曲。 管道800还可以由其他弹性塑料成分制成。 管道800可以由能够适应各种发动机设计的弯曲半径的完全弹性材料制成而没 有扭结或巻边。在另一个示例中，管道800由金属材料如铝合金或钢铁制成。本领域技术 人员应理解管道可以由各种材料制成例如包括加强尼龙、钢筋合金、抗腐蚀材料等。可以改 变管道的其他设计特性以满足特定的性能要求。可以调节管道的壁厚、直径、惯性质量动量 及其他特性以改变管道的柔性。 如图13所示，管道1000配置为插入在凸轮盖1020中形成的流体回流通道1010的 部分。管道1000辅助引导量油计1030沿着流体回流通道1010到更加可重复的位置。例 如，如图13所示，量油计1030比流体回流通道的开口具有更小的截面面积。因此，若没有 管道1000，量油计1030可以在更多的位置进入流体回流通道1010。在图13的实施例中， 量油计1030可以通过七个不同的位置进入流体回流通道1010。使用管道IOOO，可以在有 限多个位置插入量油计1030 (在图13的示例实施例仅示出三个)。限制量油计1030的进入位置增加流体水平测量的准确性和精度。 图14是在多个位置进入汽缸体1040具有类似配置的量油计1030的剖视图。量 油计1030可以相对于流体存储器1050移动，相对于流体水平1060的油读数可以变化。变 化范围最大可以是+/-0. 5夸脱。尽管流体水平1060对于所有三个测量值相同，当量油计 在不同位置进入流体存储器时，量油计1030将示出不同的燃料水平。例如在图13中所示， 管道IOO插入在流体回流通道1010中，配置为在量油计的多次重新插入中引导量油计1030 基本上进入相同的位置。 图15示出制造具有流体水平测量系统的车辆发动机的方法。该方法包括形成流 体存储器(例如在图2中所示)1500。该方法还包括压铸具有如在1510所示在其中形成 的流体回流通道的部分的汽缸体和压铸如在1520所示在其中形成的流体回流通道的部分 的汽缸盖。该方法还包括形成具有孔的凸轮盖1530，该孔配置为流体连通流体回流通道的 部分。该方法包括形成配置为安装在流体回流通道的内部的管道1540，形成安装在管道的 内部的流体指示器1550，连接汽缸体与汽缸盖和流体存储器1560，在流体回流管道中插入 管道1570和在管道中插入流体指示器1580。在一个实施例中，结合步骤1570和步骤1580 且同时执行。可以通过锤子或槌棒(mallet)将管道和流体指示器驱动到流体回流通道中。 发动机的构件可以通过任何多个技术形成。例如该部件可以压铸、冲压、挤压、注模、钻孔、 焊接等。 流体回流通道相对于汽缸盖和汽缸体可以位于各种位置。在所示的实施例中，流 体回流通道如图所示邻近汽缸孔运行。在另一个实施例中，流体回流通道位于汽缸之间在 汽缸盖和汽缸体的中间部分中。在另一个实施例中，流体回流通道定位接近位于发动机的 另一端的后通道(rear drain)。本领域技术人员应理解流体回流通道可以独立地运行通过 汽缸盖、汽缸体、或其他的发动机构件。 在另一个实施例中，管道的形成包括挤压管道。在另一个示例实施例中，该方法包 括形成可连接至管道的固件。所述固件是注模的。该方法包括旋转焊接紧固件到管道。该 方法还可以包括在流体指示器的一端形成导向装置。在另一个实施例中，该方法包括形成 流体回流通道以包括至少45度的角度。 参考特定的方面描述本实用新型。附图中所示的这些方面和特征可以单独或结合 利用。根据对本说明书的阅读和理解可以进行各种修改和改变。尽管描述的方面讨论塑料 作为结构材料的一种，应理解若期望的话可以使用其他的材料可用于选择的构件。应理解 仅仅试图调换构件实现基本上相同的功能和结构，例如通过不同的配置实现经管道的量油 计的导向，并不脱离本实用新型的范围。本实用新型试图包括落在所属权利要求或其等价 的范围的所有这种修改和改变。 虽然描述实施本实用新型的几个示例，但本领域技术人员应认识到实施本实用新 型的替代的设计和实施例。因此，上述实施例旨在说明本实用新型，本实用新型可以在权利 要求的范围内进行修改。
权利要求一种在车辆发动机中使用的流体水平测量系统，包括配置为从发动机上部引导流体到流体存储器的流体回流通道；配置为安装在所述流体回流通道中的管道，其特征在于，所述管道以允许流体通过流体回流通道从发动机上部流到流体存储器的方式安装在所述流体回流通道中；及具有第一端和第二端的量油计，其中量油计的第一端包括流体指示器，量油计配置为安装在所述管道中。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道具有在0. lksi和20， 000kai之间的弹性系数。
3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道具有在5， 000psi和40， 000psi之间的挠曲强度。
4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道至少部分地由弹性材料制成。
5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道由弹性塑性材料制成。
6. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道由聚合体材料制成或由基于尼龙 的聚合材料制成。
7. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道由金属材料制成。
8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机包括安装在V型设置中的多个汽 缸总成。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述流体回流通道从发动机上的凸轮盖延 伸通过发动机体到所述流体存储器，其中量油计配置为当插入在所述管道中时从凸轮盖延 伸通过发动机体到所述流体存储器，其中所述管道包括第一端和第二端，第二端包括固定 到发动机凸轮盖的紧固件。
10. —种在发动机中使用的流体水平测量系统，包括 发动机；在所述发动机中的通道，所述通道与流体存储器流体连通；配置为安装在所述通道中的管道，其特征在于，所述管道配置为允许流体通过通道；及 配置为插入管道的量油计，其中量油计的一端包括流体水平指示器。
专利摘要本实用新型涉及在车辆发动机中使用的流体水平测量系统。该流体水平测量系统包括配置为从发动机上部引导流体到流体存储器的流体回流通道；配置为安装在所述流体回流通道中的管道，所述管道以允许流体通过流体回流通道从发动机上部流到流体存储器的方式安装在所述流体回流通道中；及具有第一端和第二端的量油计，其中量油计的第一端包括流体指示器，量油计配置为安装在所述管道中。在本公开中包括的技术的一个优点在于设置流体水平测量系统路径在内部通过发动机，从而尽管发动机设计不同，但在部件之间实现更大的通用性。另外，流体水平指示器使用已有的排油回路；因此，不需要附加的通道或间隔以容纳流体水平测量系统。
文档编号F01M11/12GK201486621SQ20092016244
公开日2010年5月26日 申请日期2009年7月23日 优先权日2008年7月28日
发明者加里·大卫·利玛塔, 斯科特·凯里 申请人:福特环球技术公司