一体式复合材料凸轮盖和托架以及装配方法
【技术领域】
[0001]本发明通常地涉及连接至汽缸盖用于封闭发动机气门的气门盖组件，并且更具体地，涉及由碳纤维复合材料制成的一体式(unitary)盖和托架以及装配气门盖组件的相关方法。
【背景技术】
[0002]通常理解的是，内燃发动机通常具有与凸轮轴的凸轮凸角直接或间接作用以控制气门打开和关闭正时的进气气门和排气气门。凸轮轴普遍连接至并装配在带有凸轮托架的汽缸盖上，其中凸轮托架在气门周围螺栓连接至汽缸盖。为了在装配之后封闭凸轮轴以及防止油泄露，凸轮盖通常连接在凸轮托架上方。通常可领会的是，除了其它原因，期望通过减小车辆重量来提高燃料经济性。之前用来减小发动机重量的尝试已经包括使用聚合物材料和轻质金属形成凸轮盖;然而，凸轮托架以及用于操作凸轮轴的相关部件具有通常不适应这种轻质凸轮盖材料的材料要求。此外，还期望车辆发动机更小并且可通过至少维持发动机的结构和操作功能的更少的步骤和部件进行装配。
【发明内容】
[0003]根据本发明的一个方面，气门盖组件包括由碳纤维复合材料制成的一体式盖和托架。该一体式盖和托架具有下侧，下侧带有与限定轴承表面的对齐孔口互连的一系列的腔以及用于连接至汽缸盖的外周边缘。多个凸轮凸角设置在一系列的腔中。此外，气门盖组件还包括凸轮轴，该凸轮轴可在轴承表面上旋转并且延伸通过对齐孔口以与凸轮凸角连接。
[0004]根据本发明的另一方面，用于封闭发动机气门的一体式盖和托架包括盖部和托架部。盖部具有外部表面，该外部表面具有整体形成的燃料栗基座和油填充口。托架部包括具有限定凸轮轴承的对齐孔口的一系列的竖直壁。盖部和托架部作为单一单元通过碳纤维复合材料一起整体地形成。
[0005]根据本发明的另一方面，一种装配的方法包括提供一种由碳纤维复合材料制成的整体式凸轮盖和托架。该整体式凸轮盖和托架具有下侧，该下侧带有与限定轴承表面的对齐孔口互连的一系列的腔。该方法还包括将凸轮凸角在一系列的腔内对齐的步骤。进一步地，该方法还包括将凸轮轴通过对齐孔口插入以与每个凸轮凸角连接并且因此限定用于连接至汽缸盖的气门盖组件。
[0006]在学习了以下的说明、权利要求书和附图之后，本领域中的技术人员将理解和领会本发明的这些和其他方面、目标和特征。
【附图说明】
[0007]在附图中:
[0008]图1为根据本发明的一个实施例的连接至汽缸盖的一体式盖和托架的俯视立体图；
[0009]图2为在图1中示出的一体式盖和托架的俯视立体图；
[0010]图3为与在图2中绘示的相反的一端的一体式盖和托架的俯视立体图；
[0011 ]图4为一体式盖和托架的仰视立体图；
[0012]图5为一体式盖和托架的仰视平面图；
[0013]图6从图5的线V1-VI截取的一体式盖和托架的横截面视图并且示出了凸轮轴承；
[0014]图7为一体式盖和托架的仰视立体图，其中该一体式盖和托架具有与其装配在一起的一对凸轮轴和相关联的凸轮凸角；
[0015]图8为装配有凸轮轴和凸轮凸角的一体式盖和托架的仰视平面图；
[0016]图9为从图8的线IX-1X截取的一体式盖和托架、凸轮轴和凸轮凸角的横截面视图；
[0017]图10为一体式盖和托架的仰视立体分解图，该对凸轮轴和相关联的凸轮凸角从该一体式盖和托架移除；
[0018]图11为一体式盖和托架的仰视立体分解图，该对凸轮轴和相关联的凸轮凸角部分地装配至该一体式盖和托架；
[0019]图12为具有集成的PCV系统的一体式盖和托架的另一个实施例的俯视立体分解图；以及
[0020]图13为在一体式盖和托架的另一个实施例上的装配好的PCV系统的俯视立体图。
【具体实施方式】
[0021 ] 为了本文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”以及它们的派生词应当涉及如在图1中定向的本发明的实施例。然而，应当理解，除非明确做出相反说明，否则本发明可假定各种可替代的定向。还应当理解，在附图中示出以及在以下的说明书中描述的具体装置和方法仅仅是在所附权利要求中限定的本发明概念的示例性的实施例。因此，涉及本文中公开的实施例的具体尺寸和其他物理特性不认为具有限制性，除非权利要求做出明确陈述。
[0022]参照图1至图13，参考标号10通常地指代用于连接至汽缸盖12以及封闭汽缸盖12上的发动机气门的一体式盖和托架。根据本发明的一个实施例，在安装在汽缸盖12上之前，可将一体式盖和托架10与凸轮轴14和多个凸轮凸角16装配以形成气门盖组件18，除了其它的优势，这可减低在发动机建造过程中的复杂性并且减少装配步骤。一体式盖和托架10可包括盖部20和托架部22，盖部20和托架部22通过碳纤维复合材料作为单一单元整体式地共同形成，消除了对通常用在分开的凸轮盖与凸轮托架之间的中间垫圈的需要，从而避免了相关问题。盖部20可具有外部表面24，外部表面24带有整体式形成的燃料栗基座26和油填充口 28。托架部22可包括一系列的竖直壁30，该一系列的竖直壁30在一体式盖和托架10的内部表面34上隔开并限定一系列的腔32。该一系列的竖直壁30可具有使一系列的腔32互相连接并且限定凸轮轴承38的对齐孔口 36。因此，多个凸轮凸角16可设置和定位在该一系列的腔32内并且凸轮轴14可延伸通过对齐孔口 36以与凸轮凸角16连接。凸轮轴14可因而在由对齐孔口 36限定的凸轮轴承38上旋转以根据车辆的整体发动机要求操作发动机气门。然而，应当理解，该一体式盖和托架10还可应用于发动机而不与车辆一同使用。
[0023]现在参照在图1中示出的实施例，该一体式盖和托架10连接至汽缸盖12的上部40用于封闭发动机气门以及将凸轮轴14与相关联的凸轮凸角16(图7)对齐地定位以直接或间接地与发动机气门作用。应当理解，汽缸盖12的上部40可包括摇臂、进气气门和排气气门、气门弹簧以及可被一体式盖和托架10隐藏的其他能够想到的部件。尽管本文中引用为汽缸盖12的上部40，然而应当理解，汽缸盖12的额外的实施例可被替代性地定向或旋转，例如在水平对置发动机中，将气门定位在汽缸盖12的下部或侧部上。
[0024]还如在图1中示出的实施例，整体式盖与托架10的托架部22的下外周边缘42通常固定地连接在汽缸盖12的上部40的周围以形成液体密封从而防止液体从其间泄露。在一个实施例中，可通过连接在外周边缘42的周围并且被压缩在汽缸盖12与一体式盖和托架10之间的垫圈形成液体密封。示出的一体式盖和托架1的实施例还包括盖安装凸台44，该盖安装凸台44与外周边缘42邻近地从盖部20的外部表面24整体式地向上突出以允许紧固件延伸通过从中心穿过盖安装凸台44形成的安装孔46并且与汽缸盖12接合，从而将一体式盖和托架10固定至汽缸盖12。盖安装凸台在示出的实施例中成形为圆柱形并具有足够的质量以允许紧固件压缩盖安装凸台44并且在一体式盖和托架10与汽缸盖12之间形成流体密封。然而，应当理解，在额外的实施例中，盖安装凸台44和相关联的安装孔46可被替代性地成形和布置在一体式盖和托架10上。还应当理解，紧固件可包括能够承受发动机的操作条件的螺栓和其他能够想到的连接部件。
[0025]如在图2至图3中所示，一体式盖和托架10从汽缸盖12上分离。该示出的实施例的一体式盖和托架10包括两个彼此以平行关系延伸并且与相关联的凸轮轴的旋转轴线对齐的纵向凸轮壳体48。纵向凸轮壳体48与加强构件50互连，其中加强构件50与整个一体式盖和托架10整体式形成。在示出的实施例中，加强构件50包括连接构件52和连接杆构件54，连接构件52在纵向凸轮壳体48之间正交地延伸，连接杆构件54横跨纵向凸轮壳体48之间的间距对角地延伸以连接连接构件52。如所示，每个连接构件52都包括具有相应的安装孔46的盖安装凸台44以相似地接收紧固件用于将一体式盖和托架10连接至汽缸盖12(图1)。一些示出的加强构件50还固定和互连纵向凸轮壳体48之间整体形成的轨道安装凸台56，以用于连接与凸轮轴大致平行对齐延伸的燃