复合凸轮托架的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种支撑与发动机气门相连接的凸轮轴的凸轮托架总成，并且更具体地涉及一种由碳纤维复合材料制成的凸轮托架和一种相关的装配方法。
【背景技术】
[0002]通常理解的是，内燃发动机具有进气气门和排气气门，进气气门和排气气门典型地与凸轮轴的凸轮凸角直接或间接相连接以控制气门的打开和关闭的正时。凸轮轴通常用形成凸轮托架的金属部件附接到汽缸盖，并且因此用单独的凸轮罩围住。通常理解的是，除其它原因之外，车辆的减轻的重量对增加的燃料效率是期望的。用来减轻发动机重量的先前尝试已包括用聚合物材料和重量轻的金属形成凸轮罩。
【发明内容】
[0003]根据本发明的一个方面，一种凸轮托架总成包括具有凸角的凸轮轴和凸轮托架。凸轮托架完全由碳纤维复合材料制成。凸轮托架还具有用于接合汽缸盖的下侧、具有支撑凸轮轴的半圆形轴承表面的上侧、和一系列线性孔，该孔在上侧和下侧之间延伸并与凸角的凸轮轴对准，用于凸角与汽缸盖上的气门相连接。
[0004]根据本发明的另一个方面，一种凸轮托架包括具有用于接合汽缸盖的第一侧的碳纤维复合材料的单件。该碳纤维复合材料的单件还具有包括用于支撑凸轮轴的轴承表面的相对的第二侧。一系列孔在第一侧和第二侧之间延伸并与凸轮轴的轴承表面线性对准，用于凸轮轴与汽缸盖上的气门相连接。
[0005]根据本发明的又一个方面，一种凸轮托架总成包括具有气门的汽缸盖和具有凸角的凸轮轴。凸轮托架具有与围绕气门接合的汽缸盖连接的第一侧和具有支撑凸轮轴的轴承表面的第二侧。一系列孔在第一侧和第二侧之间延伸，用于凸角与气门相连接。凸轮托架由使凸轮轴与汽缸盖隔绝的碳纤维复合材料制成。
[0006]本领域技术人员通过研究下面的说明书、权利要求、和附图，本发明的这些和其它方面、目的、和特征将被理解和领会。
【附图说明】
[0007]在附图中:
[0008]图1是根据本发明的一个实施例具有附接到汽缸盖的凸轮托架的凸轮托架总成的顶部透视图；
[0009]图2是图1中所示的凸轮托架总成的分解的顶部透视图，说明了远离汽缸盖分解的凸轮托架；
[0010]图3是图1中所示的凸轮托架总成的分解的顶部透视图，说明了远离凸轮托架分解的凸轮盖和燃料栗基座；
[0011]图4是从一端截取的凸轮托架的顶部透视图；
[0012]图5是从与图4中所述的一端相对的端截取的凸轮托架的顶部透视图；
[0013]图6是凸轮托架的俯视平面图；
[0014]图7是凸轮托架的底部透视图；
[0015]图8是具有凸轮轴和与之装配的凸轮盖的凸轮托架的俯视平面图；
[0016]图9是在图8的线IX-1X处截取的凸轮托架、凸轮轴、和凸轮盖的剖视图；
[0017]图10是在图8的线X-X处截取的凸轮托架、凸轮轴、和凸轮盖的剖视图，说明了凸轮轴的轴承和与汽缸盖上的气门相连接的凸轮轴；
[0018]图11是凸轮托架总成的分解的顶部透视图，说明了用于相关的凸轮轴的装配方法；以及
[0019]图12是凸轮托架的另一实施例的分解的顶部透视图，说明了用于相关的凸轮轴的装配方法。
【具体实施方式】
[0020]为了在此说明的目的，术语“上”，“下”，“右”，“左”，“后”，“前”，“竖直”，“水平”及其衍生词将如图1所示的取向与本发明相关。然而，应当理解到的是，本发明可以采用各种可供选择的取向，除非有相反的明确说明。还应当理解到的是，附图所示及以下说明书所说明的具体装置和过程仅是权利要求限定的本发明构思的示例性实施例。因此，关于此处公开的实施例的具体的尺寸和其他物理特征不应被认为是限制性的，除非权利要求中另有明确声明。
[0021]参照图1-12，附图标记10总体上代表凸轮托架总成，该凸轮托架总成包括汽缸盖12，汽缸盖12具有与凸轮轴18的多个凸轮凸角16相连接的一系列发动机气门14。凸轮托架总成10的凸轮托架20包括围绕气门14以密封接合的方式与汽缸盖12连接的第一侧22。凸轮托架20的第二侧24具有支撑凸轮轴18的半圆形轴承表面26。一系列孔28在凸轮托架20的第一侧和第二侧22、24之间延伸，用于凸轮轴18的多个凸轮凸角16与一系列发动机气门14相连接且根据用于车辆整个发动机要求操作相关的发动机。然而，可以预期的是，托架总成10也可以应用于不与车辆结合使用的发动机。本发明的凸轮托架20由碳纤维复合材料制成。碳纤维复合材料可以配置为使凸轮轴18与汽缸盖12隔绝，并且提供实质的重量减轻到相关的发动机的上部，除了典型地用于凸轮托架的金属的优势之外降低车辆重心。
[0022]现在参照图1中所示的实施例，凸轮托架总成10被示出具有附接到汽缸盖12的上部30的凸轮托架20，用于将发动机气门14围住且将凸轮轴18和相关的凸轮凸角16定位成一直线以与发动机气门14相连接。可以预期的是，汽缸盖12的上部30可以包括摇臂、进气气门和排气气门、气门弹簧、和可以被凸轮托架20隐藏的其它可想到的部件。尽管在此称为汽缸盖12的上部30，但是应当理解的是，汽缸盖12的附加实施例可以可选择地定向或旋转，比如在水平对置式发动机中，以将气门定位在汽缸盖12的下部或侧部上。
[0023]同样如在图1中所示的实施例中所示，凸轮托架20的第一侧22(图2)的下外围边缘32通常围绕汽缸盖12的上部30固定地附接以形成用于防止流体在其间泄漏的液体密封。在一个实施例中，液体密封可以通过围绕外围边缘32附接且在汽缸盖12和凸轮托架20之间压缩的垫圈34(图9)形成。还可以预期的是，液体密封可以通过可以设置在其间以提供防止液体和气体逸出的其它材料一一比如液态垫圈一一形成。
[0024]参照图2，所示的凸轮托架20的实施例还包括从外围边缘32向内的安装孔36(图4)，该安装孔36在第一和第二侧22、24之间延伸以允许螺纹紧固件38(图10)延伸穿过凸轮托架20且与汽缸盖12上的对应的紧固孔40螺纹接合，从而将凸轮托架20固定到汽缸盖12。安装孔36与紧固孔40对准以允许螺纹紧固件38(图10)的圆柱成形的杆42穿过安装孔36且接合螺纹紧固孔40。围绕安装孔36的凸轮托架20的材料具有包括足够质量的大小，以允许螺纹紧固件38(图10)的头部44邻接且压缩靠近安装孔36的凸轮托架20并且形成凸轮托架20和汽缸盖12之间的流体密封。在附加的实施例中，可以理解的是，安装孔36可以可选择地成形且设置在凸轮托架20上，比如沿外围边缘32的垫圈34的外部。还可以预期的是，螺纹紧固件38可以包括螺栓、螺钉、或将承受发动机的操作条件的其它可想到的紧固件或附接部件。
[0025]如图2中进一步所示，凸轮托架20与汽缸盖12分离从而还显示在汽缸盖12的上部30上的发动机气门14。所示的汽缸盖12的实施例包括发动机气门14的进气排46和排气排48，从而每个活塞缸具有来自进气排46的两个气门和来自排气排48的两个气门。可想到的是，在附加的实施例中，在汽缸盖12上可以有更多或更少的气门14且气门14可以可选择地设置、配置和以其他方式专用于来自所示的实施例的活塞缸。所示的汽缸盖12上的气门14与线性系列孔28(图6)对准，线性系列孔28在凸轮托架20的上侧和下侧24、22之间延伸，用于凸轮轴18的凸角16与汽缸盖12上的气门14相连接。具体地说，所示的实施例具有两个凸轮轴18，一个凸轮轴18用于气门14的每个排46、48同时凸轮轴18上的凸角16用于每个气门
14。因此，气门14在凸轮托架20中的孔28中向上延伸，并且设置有直接邻接凸轮轴18的凸角16的远端表面50。可想到的是，在气门14中可以具有滚动端面或汽门挺杆，并且在附加的实施例中，气门14可以附接到摇臂或以其它方式配置为与凸轮轴18的凸角16相连接。
[0026]现在参照3，凸轮托架20被示出与汽缸盖12(图2)分离，同时多个凸轮盖52远离凸轮托架20的上侧24分解，每个凸轮盖52具有用于直接接合凸轮轴18且支撑其旋转的半圆形轴承表面54。多个凸轮盖52与凸轮托架20的上侧24连接，每个凸轮盖52在凸轮轴18的相对侧上，以便半圆形轴承表面54拱悬于各自的凸轮轴18上并且对凸轮轴18提供上部支撑。在所示的实施例中，多个凸轮盖52从凸轮托架20单独地形成，并且多个凸轮盖52中的每个用紧固件56紧固到凸轮托架20的上侧24，紧固件56在每个凸轮轴18的相对侧上接合凸轮托架
20。如图所示，每个凸轮轴18包括将凸轮轴18固定抵靠凸轮托架20的轴承表面26的四个凸轮盖52。照此，多个凸轮盖52的端盖58附接在凸轮托架20的第一端60，以允许凸轮轴18上的外盘62在凸轮托架20的外部旋转。所示的凸轮盖52包括限定半圆形轴承表面54、具有臂部66的轴承衬套64，臂部66从半圆形轴承表面54的端部向外延伸以围绕用来附接凸轮盖52的紧固件