外壳多向不对称表面及包括该表面的外壳罩和内燃发动的制造方法

文档序号:5143077阅读:134来源:国知局
外壳多向不对称表面及包括该表面的外壳罩和内燃发动的制造方法
【专利摘要】本发明涉及外壳多向不对称表面及包括该表面的外壳罩和内燃发动机。在一种实施例中,公开了外壳。外壳包括具有周边的不对称表面部分,该不对称表面部分包括绕该周边布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。在另一实施例中,公开了发动机前罩。发动机前罩包括绕曲轴孔同心布置的基本圆形不对称表面部分,该不对称表面部分包括绕该曲轴孔基本同心布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
【专利说明】外壳多向不对称表面及包括该表面的外壳罩和内燃发动机
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求2012年7月19日提交的美国临时专利申请序列号61/673,526的优先权,其全部内容并入本文以供参考。
【技术领域】
[0002]本发明涉及包括不对称表面部分的外壳,并且更具体地涉及包括不对称表面部分的外壳罩,并且甚至更具体地涉及包括不对称表面部分的发动机前罩以及利用这样的外壳和罩的内燃发动机。
【背景技术】
[0003]在前曲轴密封附近的发动机前罩的各种外壳和外壳罩(包括外表面或内表面或者这两种表面)包括平坦面板。这些平坦面板在发动机运转期间承受各种入射压力波,包括通过发动机油传播的压力波或通过空气间隙经发动机油传播的压力波,或者其组合。这些压力波能够产生“油罐(oil canning)”模式,其中由于入射压力波的原因,发动机本身的前罩变成噪音、振动或刺耳(NVH)的来源,或者罩以其他方式放大或增强发动机内源自其他来源且撞击到前罩的外表面或内表面上的入射压力波。
[0004]已经提出各种技术方案来解决这个问题,包括增加结构棱条以便增加前曲轴密封附近的发动机前罩的刚性;不过,由于发动机的这个区域非常拥挤并且可用于前罩的空间封装有限的事实,限制了使用这种方法的可能性。因此也限制了结合结构棱条来加强发动机前罩的可能性。NVH阻尼垫也已经被添加到发动机前罩以便解决这种问题,但是其衰减由于入射压力波所导致的所有“油罐”模式的能力是有限的,这是因为这些垫通常被设计成阻尼或衰减特定频率并且必须被应用到预定位置以便阻尼其设计所针对的频率。由于与制造NVH阻尼垫相关联的材料和人力成本以及由于安装它们所必须的人力,NVH阻尼垫还增加其所应用的前罩的成本。
[0005]因此,希望的是提供外壳,并且更具体地提供外壳罩,包括发动机前罩,其通过减少其所应用的装置(例如内燃发动机)的运转期间外壳导致NVH的倾向而具有改善的NVH性倉泛。

【发明内容】

[0006]在一种例性实施例中,公开了外壳。外壳包括具有周边的不对称表面部分,该不对称表面部分包括绕该周边布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
[0007]在另一示例性实施例中,公开了外发动机前罩。发动机前罩包括绕曲轴孔同心布置的基本圆形不对称表面部分,该不对称表面部分包括绕该曲轴孔基本同心布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
[0008]在又一示例性实施例中,公开了内燃发动机。内燃发动机包括具有被置于其内的可旋转曲轴的发动机缸体。内燃发动机还包括被密封地置于发动机缸体的前端上的发动机前罩,该前罩包括绕曲轴孔同心布置的基本圆形不对称表面部分,该不对称表面部分包括绕该曲轴孔基本同心布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
[0009]本发明还提供了以下技术方案。
[0010]方案1.一种外壳,所述外壳包括具有周边的不对称表面部分,所述不对称表面部分包括绕所述周边布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
[0011]方案2.根据方案I所述的外壳,其中所述外壳包括外壳罩。
[0012]方案3.根据方案2所述的外壳,其中所述外壳罩包括内燃发动机的前罩。
[0013]方案4.根据方案I所述的外壳,其中所述周边具有基本多边形或弯曲形状或其组

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[0014]方案5.根据方案I所述的外壳,其中所述周边是基本圆形的。
[0015]方案6.根据方案5所述的外壳,其中所述多个不对称表面区段被限定成基本扇形。
[0016]方案7.根据方案6所述的外壳,其中所述基本扇形各自具有不同的周向尺寸。
[0017]方案8.根据方案6所述的外壳,其中所述多个不对称表面区段被多个基本凸起棱条分隔开。
[0018]方案9.根据方案6所述的外壳,其中所述基本扇形的表面轮廓径向地、轴向地或周向地或其组合地彼此不同。
[0019]方案10.根据方案6所述的外壳,其中所述基本扇形的表面轮廓彼此的不同之处在于径向表面轮廓、周向表面轮廓或轴向表面轮廓中的至少两者。
[0020]方案11.根据方案6所述的外壳,其中所述基本扇形的表面轮廓具有不同的径向表面轮廓或轴向表面轮廓。
[0021]方案12.根据方案11所述的外壳,其中所述多个扇形中每个扇形的不同径向表面轮廓和轴向表面轮廓包括多个径向延伸的不对称表面起伏。
[0022]方案13.根据方案6所述的外壳,其中所述基本扇形的表面轮廓具有不同的径向表面轮廓、轴向表面轮廓和周向表面轮廓。
[0023]方案14.根据方案13所述的外壳,其中所述多个扇形中每个扇形的不同径向表面轮廓、轴向表面轮廓和周向表面轮廓包括多个周向延伸的不对称表面起伏。
[0024]方案15.根据方案I所述的外壳,其中所述多个表面区段的表面轮廓由多个连结的平坦平面多面体限定,每个多面体具有与其所连结的多面体不同的平面取向。
[0025]方案16.—种发动机前罩,所述发动机前罩包括绕曲轴孔同心布置的基本圆形不对称表面部分,所述不对称表面部分包括绕所述曲轴孔基本同心布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
[0026]方案17.根据方案16所述的发动机前罩,其中所述多个不对称表面区段被限定成基本扇形或者被基本凸起棱条分隔开。
[0027]方案18.根据方案17所述的发动机前罩,其中每个所述基本扇形具有不同的周向尺寸。[0028]方案19.根据方案16所述的发动机前罩,其中所述多个扇形中每个扇形的表面轮廓包括多个周向延伸的不对称表面起伏或者多个径向延伸的不对称表面起伏。
[0029]方案20.—种内燃发动机,所述内燃发动机包括:
发动机缸体,所述发动机缸体具有被置于其内的可旋转曲轴;和被密封地置于发动机缸体的前端上的发动机前罩,所述前罩包括绕曲轴孔同心布置的基本圆形不对称表面部分,所述不对称表面部分包括绕所述曲轴孔基本同心布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
[0030]当结合附图时从本发明的下述具体描述中将显而易见到本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]其他特征、优点和细节借助于示例方式显示于实施例的下述具体描述中,具体描述参考附图,附图中:
图1是如这里公开的外壳的外表面的示例性实施例的立体图;
图2是图1的外壳的内表面的立体图;
图3是如这里公开的外壳的外表面的第二示例性实施例的立体图;
图4是图3的外壳的内表面的立体图;
图5是如这里公开的外壳的外表面的第三示例性实施例的立体图;
图6是图5的外壳的内表面的立体图;
图7是如这里公开的外壳的外表面的第四示例性实施例的立体图;
图8是图7的外壳的内表面的立体图。
【具体实施方式】
[0032]下述描述实质上仅是示例性的并且不试图限制本公开、其应用或使用。应该理解,在所有附图中,对应附图标记指代相同或对应的零件和特征。
[0033]根据图1-8的不例性实施例,公开了外壳10。外壳10包括在外壳上的不对称表面40,与不包括不对称表面40的类似外壳相比,该外壳提供增加的结构刚性并且防止或显著减少面板共振,这导致由于该外壳造成的辐射噪音和NVH的减少。这里公开的外壳10与不具有不对称表面的类似外壳相比可以提供减少的重量,其中所述不具有不对称表面的类似外壳会需要增加的壁厚来提供刚性和阻尼性能的显著增加。这里公开的外壳10还可以使得能够在不添加NVH阻尼垫的情况下使用该外壳,这提供了成本减少以及强度和/或耐久性的增加,这是因为更结实的外壳更不易于受到与周期应力的施加(即疲劳和周期性裂纹的传播)有关的碰撞损坏和退化过程的影响。
[0034]外壳10可以包括任意适当外壳,特别是具有表面的外壳,该表面包括内表面11或外表面13 (或二者),其承受来自表面所暴露于的工作流体的入射压力波,特别是易受暴露于入射压力波的表面或表面一部分的共振和屈曲的影响的外壳10。外壳10可以具有任意适当形状或尺寸,并且可以用于任何应用。外壳10还可以包括外壳的一部分,例如罩或盖,其可以例如通过使用螺纹紧固件而被可拆卸地附接到外壳,该螺纹紧固件例如是螺栓12和相关联的螺母和/或螺纹(例如图1和图2)或非螺纹(例如图3和图4)轴套14。在一种实施例中,外壳10可以包括发动机前罩20,其被构造成可拆卸地附接到发动机缸体8的前部,其中前罩20和发动机缸体8包含内燃发动机I。
[0035]诸如发动机前罩20的外壳10包括具有周边32的不对称表面部分30 (或多个部分(图7和图8))。周边32限定不对称表面部分30的形状。周边32可以具有任意适当形状和尺寸。在一种实施例中,周边具有基本多边形(例如图5-8)或弯曲形状(例如图1-4)或其组合。多边形形状包括规则和不规则多边形这二者或其组合,包括三角形、矩形、五边形、六边形等形状。弯曲形状包括规则和不规则弯曲形状这二者或其组合,包括圆形、椭圆形、抛物线形、双曲线形等形状。多边形和弯曲形状的组合包括例如向外和向内(例如砂漏)弯曲的筒形形状。存在一些可以用于限定周边32和不对称表面部分30的形状的形状。如结合多边形和弯曲形状所使用的,术语“基本”旨在表达的是这些形状可以用于描述形状形式,即使该形式的一部分会被在表面内形成的其他特征(例如轴套55或其他凸起或凹陷(例如孔))中断,或者由于不对称表面部分30与外壳10的一条或更多条边缘的交叉而导致截断。术语“基本”包括例如如下情况,即周边32部分地由与外壳10的一条或更多条边缘34交叉的圆形或其他形式的弯曲弧形所限定。在图1和图2以及图3和图4的实施例中,周边32包括基本圆形形式。在图5和图6的实施例中,周边32包括部分圆形和部分多边形形式。在图7和图8的实施例中,周边32包括基本多边形形式。
[0036]不对称表面部分30限定不对称表面40。不对称表面40可以相对于任意固定参考(包括纵轴线42)被不对称地布置。不对称不是仅仅关于纵轴线42的两侧或多侧不对称,而是更加广泛的不对称。不对称表面部分30包括绕周边32布置的多个不对称表面区段50或节段。不对称表面区段50可以具有任意适当形状,并且可以绕周边32以任意适当方式布置。在图1-6的实施例中,不对称表面区段50 —同限定基本圆形不对称表面40,并且可以被描述成多个基本扇形或饼形区段。如结合扇形所使用的,术语“基本”意味着扇形或饼形区段可以不包括圆形开口 52,例如曲轴开口 54。
[0037]每个不对称表面区段50具有与其他表面区段50的表面轮廓或形状不同的表面轮廓或形状,包括由区段的尺寸差异所限定的形状差异。例如,在不对称表面区段50包括基本扇形的情况下,每个基本扇形可以具有不同的周向尺寸。也就是说,每个基本扇形沿周边32的弧长可以是不同的。这在图1和图2中被示出,其中限定不对称表面区段50的基本扇形由多个基本凸起棱条56分隔开。包括基本扇形的不对称表面区段50的表面轮廓可以径向地、轴向地或周向地或其组合地彼此不同。包括基本扇形的不对称表面区段50的表面轮廓可以在径向表面轮廓、周向表面轮廓或轴向表面轮廓中的至少两个方面彼此不同,并且因此可以被描述成包括多向不对称表面,因为它们包括沿一个以上方向延伸的表面轮廓的不对称变化。这可以包括沿三个方向的不对称变化,即轴向、径向以及周边方向或周向的变化。
[0038]例如,在图1-2和图5-6的实施例中,基本扇形的表面轮廓各自在不对称表面部分30的该扇形限定的部分上具有不同的径向表面轮廓和轴向表面轮廓。在一种实施例中,在诸如多个扇形的多个不对称表面区段50中的每个区段内的径向表面轮廓和轴向表面轮廓的这些差异包括多个径向延伸的不对称表面起伏51或波形样式,这是独特的或不同于其他扇形的,如图1-2和5-6所示。
[0039]在另一示例中,在图3和图4的实施例中,基本扇形的表面轮廓各自在不对称表面部分30的由该扇形限定的部分上具有不同的周向表面轮廓和轴向表面轮廓。在一种实施例中,在诸如多个扇形的多个不对称表面区段50中的每个区段内的周向表面轮廓和轴向表面轮廓的这些差异包括多个周向延伸的不对称表面起伏53或波形样式,这是独特的或不同于其他扇形的,如图3和4所示。
[0040]在又一示例中,在图7和图8的实施例中,通过多个连结的平坦平面多面体来限定多个不对称表面区段50的表面轮廓,每个多面体具有与其所连结的多面体不同的平面取向或方向、尺寸和形状(例如边数)。多面体可以被连结成提供包括多个多边形面的不对称表面轮廓。
[0041]诸如发动机前罩20的外壳10可以由任何适当材料制成,所述材料包括金属、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料及其组合或复合物。在一种实施例中,外壳10可以由包括铝或铝合金的金属形成,或者更具体地可以形成为铸铝部件。金属外壳10可以具有任意适当的预定厚度。在某些实施例中,外壳10的厚度可以是基本一致的厚度,并且不对称表面部分30可以被形成在外壳的内表面11上,并且由于基本一致的厚度的原因,可以作为负像(negative image)存在于外表面13上,即:在内表面上的凸弯曲表面轮廓使得在外表面13上形成对应的凹表面轮廓。类似地,不对称表面部分30可以形成在外壳的外表面13上,并且由于基本一致的厚度的原因,可以作为负像存在于内表面11上,即:在外表面13上的凸弯曲表面轮廓使得在内表面11上形成对应的凹表面轮廓。在一种实施例中,包括发动机前罩20的由铸铝或铝合金形成的外壳10可以具有大约2mm至大约8mm的厚度,并且更具体地大约3mm至大约6mm的厚度,且甚至更具体地大约3至大约4mm的厚度。外壳10还可以包括工程热塑性塑料,其包括工程热塑性复合物,例如工程热塑性纤维复合物,其中可以结合有强化纤维以作为连续纤维、不连续纤维、丝束、毡、机织物或无纺布等等。纤维可以由任意适当纤维材料制成,包括金属、聚合物、陶瓷、矿物、碳纤维材料等等。在一种实施例中,包括发动机前罩20的由工程塑料形成的外壳10可以具有大约2mm至大约5mm的厚度,并且更具体地大约2_至大约3_的厚度,且甚至更具体地大约2.5mm的厚度。
[0042]在不被理论限制的情况下,不对称表面区段50被构造成反射相干的入射波前(wave front,波阵面)并且产生不相干的波前。在另一方面,不对称表面区段50被构造成防止入射波前的共振或放大,并且防止在外壳10的内部或外部上产生“油罐”模式。
[0043]虽然已经参考示例性实施例描述了本发明,但是本领域技术人员将理解在不背离本发明范围的情况下可以做出各种改变,并且等价物可以替代其中的要素。此外,在不背离本发明的实质性范围的情况下可以做出许多改进以便适应于本发明教导的具体情况或内容。因此,意图在于本发明不限于所公开的具体实施例,而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。
【权利要求】
1.一种外壳,所述外壳包括具有周边的不对称表面部分,所述不对称表面部分包括绕所述周边布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
2.根据权利要求1所述的外壳,其中所述外壳包括外壳罩。
3.根据权利要求2所述的外壳,其中所述外壳罩包括内燃发动机的前罩。
4.根据权利要求1所述的外壳,其中所述周边具有基本多边形或弯曲形状或其组合。
5.根据权利要求1所述的外壳,其中所述周边是基本圆形的。
6.根据权利要求5所述的外壳,其中所述多个不对称表面区段被限定成基本扇形。
7.根据权利要求6所述的外壳,其中所述基本扇形各自具有不同的周向尺寸。
8.根据权利要求6所述的外壳,其中所述多个不对称表面区段被多个基本凸起棱条分隔开。
9.一种发动机前罩,所述发动机前罩包括绕曲轴孔同心布置的基本圆形不对称表面部分,所述不对称表面部分包括绕所述曲轴孔基本同心布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
10.一种内燃发动机,所述内燃发动机包括: 发动机缸体,所述发动机缸体具有被置于其内的可旋转曲轴;和 被密封地置于发动机缸体的前端上的发动机前罩,所述前罩包括绕曲轴孔同心布置的基本圆形不对称表面部分,所述不对称表面部分包括绕所述曲轴孔基本同心布置的多个不对称表面区段,每个不对称表面区段具有与其他表面区段的表面轮廓不同的表面轮廓。
【文档编号】F02F7/00GK103573464SQ201310304444
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2012年7月19日
【发明者】E.D.斯塔利, D.R.斯塔利 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司
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