CN109661506B - 气缸盖罩模块及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气缸盖罩模块(100)和用于生产这种气缸盖罩模块(100)的方法，该气缸盖罩模块(100)用于布置在内燃机的气缸盖上，其中，气缸盖罩模块(100)包括罩体(110)和布置在其中的凸轮轴(210)，并且其中，罩体(110)具有开口(130)，轴承元件(300)压配合到开口(130)中。根据本发明，凸轮轴(210)可转动地安装在轴承元件(300)中，并且轴承元件(300)将罩体(110)的开口(130)与外部密封隔开。

Description

气缸盖罩模块及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种用于布置在内燃机的气缸盖上的气缸盖罩模块以及用于生产这种气缸盖罩模块的方法，该气缸盖罩模块具有罩体和布置在其中的凸轮轴，其中，罩体具有开口。

背景技术

为了降低机动车辆的内燃机在组装期间的组装成本并降低发动机组装过程期间的仓储和物流成本，供应商将已经完全组装的发动机模块直接递送到汽车制造商的组装线。这种发动机模块例如由其中安装有一个或多个凸轮轴的气缸盖罩模块构成。然后，在发动机组装过程中，仅将气缸盖模块紧固到发动机的气缸盖。

例如由DE 10 2010 045 047 A1已知用于组装用于机动车辆发动机的模块的方法，该模块具有至少一个气缸盖罩模块和安装在该气缸盖罩模块中的凸轮轴。

在相应的内燃机运行期间，这种气缸盖罩模块中的凸轮轴通常经受相对较高的应力(特别是弯曲应力)和力。期望改进气缸盖罩模块，使得凸轮轴能够承受这种较高的应力、弯曲应力和力。

发明内容

根据本发明，提出了一种用于布置在内燃机的气缸盖上的气缸盖罩模块以及用于生产这种气缸盖罩模块的方法。根据本发明的气缸盖罩模块和用于生产根据本发明的这种气缸盖罩模块的方法的实施例和益处将相应地从以下描述中显现出来。

气缸盖罩模块具有罩体和布置在其中的凸轮轴。罩体具有开口，轴承元件压配合在该开口中。凸轮轴可转动地安装在轴承元件中，优选安装在其一端。轴承元件将罩体的开口与外部密封隔开。特别地，开口通过轴承元件以油密和/或液密的方式密封。当然，罩体也可以具有若干这样的开口，这种类型的轴承元件压配合在每个开口中。

在本文中，术语“气缸盖罩模块”应当理解为指可以布置在内燃机的气缸盖上的组装式部件。术语“罩体”是指气缸盖罩模块的基体，在气缸盖罩模块的制造过程期间，诸如凸轮轴的其他元件被引入并固定在该基体中。罩体可以例如由塑料铸造或注塑成型。

气缸盖罩模块可以包括有利元件(诸如另外的轴承)，凸轮轴可转动地安装在该有利元件中。凸轮轴有利地包括管或支撑轴，多个凸轮布置在这些管或支撑轴上。除了凸轮之外，还可以在支撑轴上布置其他部件，诸如用于调节凸轮轴的转动角度的凸轮轴编码器轮(Nockenwellengeberrad)和/或用于驱动燃料泵和/或注射泵的泵凸轮。

当然，气缸盖罩模块也可以具有多个凸轮轴。轴承元件可以压配合到根据本发明的用于这些凸轮轴中的几个或所有凸轮轴的相应开口中。

在用于生产这种气缸盖罩模块的方法的过程中，凸轮轴被引入罩体中，并且尤其定向和固定在罩体中。轴承元件压配合到罩体的开口中，使得凸轮轴可转动地安装在轴承元件中，特别是安装在其一端上，并且轴承元件将罩体的开口与外部密封隔开。如下面进一步解释的，罩体的开口尤其用于在气缸盖罩模块的制造过程期间引导或精确地定向凸轮轴，例如通过所谓的定心或引导矛杆。

在传统的气缸盖罩模块中，在凸轮轴已经被定向和固定之后，例如仅通过插入到开口中的闭合罩来关闭开口。因此，凸轮轴的相应端部并未被安装，而是自由地悬在空中。在这种传统的气缸盖罩模块中，缺点在于凸轮轴不能承受在该端部处的任何相对较大的应力或弯曲应力。如果这种传统的气缸盖罩模块中的凸轮轴需要经受相对较大的力或应力，则将另外的轴承拧入罩模块中，或者最后的轴承被大大地延长，这可能导致整个气缸盖罩模块延长和重量增加以及设计空间增加。此外，通常不能通过插入闭合罩来确保气缸盖罩模块与外部紧密地封闭或密封隔开。

相反，在根据本发明的气缸盖罩模块中，轴承元件在制造过程中的低成本压配合实现了更好的质量和优点。可以确保凸轮轴的改进的安装，使得凸轮轴可以承受更大的力并经受更大的应力。同时，气缸盖罩模块与外部密封隔开。由于轴承元件与气缸盖罩模块之间的这种压配合以及相应的力锁合式连接，这两个元件彼此紧密地密封，使得没有流体(特别是没有油和/或水)并且没有异物能够进入气缸盖罩模块。此外，这种力锁合式连接不容易松开。

有利地，轴承元件包括用于可转动地安装凸轮轴的滑动轴承。轴承元件的内部有利地钻出孔并调节到滑动轴承的尺寸。由于滑动摩擦和相应的滑动阻力可以保持较低，并且所产生的热量可以有效地消散，因此这种滑动轴承特别适合于凸轮轴的安装。特别地，通过使用润滑流体，诸如适当的油，可以特别有效地安装凸轮轴。通过与气缸盖罩模块的油密和力锁合式连接来防止润滑流体的漏出。

优选地，轴承元件包括用于为滑动轴承供应润滑流体的端口。为此，轴承元件特别是在制造过程中以相应的方向进行定向或压配合。

优选地，轴承元件具有与罩体配合在一起的闭合表面。如果轴承元件被压入罩体中，则开口尤其由所述闭合表面来关闭，使得罩体具有封闭的壳体表面。根据特别优选的实施例，轴承元件被设计为滑动轴承座，滑动轴承的开口位于该滑动轴承座的一侧上，凸轮轴的端部被引入到该开口中。在与该开口相对的一侧上，滑动轴承座特别地具有闭合表面，该闭合表面与罩体配合在一起并将罩体密封。特别地，滑动轴承和闭合表面在滑动轴承座中彼此以一定间隔定位。

优选地，轴承元件至少部分地由铝制成。这样，轴承元件可以具有轻、紧凑、稳定和经济的结构。同样可以想到使用其他合适的材料，例如塑料。

根据一个有利实施例，凸轮轴在一端或在该端附近包括泵凸轮。该泵凸轮尤其用于致动燃料泵和/或注射泵。这种燃料泵尤其设置用于将燃料从燃料箱输送至内燃机的注射阀或注射泵。通过这种注射泵，燃料有利地在高压下通过注射阀输送到气缸的燃烧室或进气管中。通过在凸轮轴的端部布置这样的泵凸轮，产生相对较大的弯曲应力，该弯曲应力可以通过轴承元件得到有效补偿。当然，其他合适的部件也可以布置在凸轮轴的端部，诸如凸轮轴编码器轮。

有利地，通过将支撑轴和连接到支撑轴的部件(特别是凸轮以及泵凸轮和/或凸轮轴编码器轮)引入到罩体中并且将其在罩体中彼此连接，从而凸轮轴插入到罩体中。凸轮轴因此具有模块化设计，并且凸轮轴的各个模块化元件仅在气缸盖罩模块的制造过程中进行组装。因此，气缸盖罩模块可以以特别简单和灵活的方式来制造。

有利地，在制造过程期间，凸轮轴的支撑轴通过开口或通过相对的第二开口被引入到罩体中。另外的轴承(诸如滑动轴承)可以布置在第二开口中，支撑轴通过该轴承被引入到罩体中。如已经解释的，支撑轴或组装的凸轮轴可以例如通过定心或引导矛杆被引导穿过开口和/或还穿过第二开口。通过这种方式，凸轮轴可以在制造过程中被精确地引导穿过一个或多个开口，并且该开口可以在固定凸轮轴之后通过轴承元件被紧密地闭合。

根据一个优选实施例，气缸盖罩模块通过申请人开发的所谓Presta²方法来生产。例如在DE 10 2010 045 047 A1中公开了这种方法的详细描述。

优选地，连接到支撑轴的部件首先布置在罩体中。这些部件有利地具有通道开口，支撑轴可以被引导穿过该通道开口。特别地，这些部件布置在罩体中，使得它们的通道开口与罩体中的开口对准。为此，特别地，可以使用引导或定心矛杆。

有利地，例如通过液氮来冷却支撑轴。首先加热罩体和连接到支撑轴的部件。例如，可以将支撑轴冷却到低至-200℃的温度，可以将这些部件加热到高达+200℃的温度，并且特别是将罩体加热到45℃和65℃之间的温度。支撑轴因此收缩并且其直径变小。在该过程中，部件和罩体膨胀。

优选地，将冷却的支撑轴引入到加热的罩体中，并且优选地引导通过加热的部件中的通道开口。特别地，将支撑轴引入通过罩体中的开口或第二开口。例如，支撑轴可以设计成内部中空，并且其可以被推动通过定心矛杆。冷却并收缩的支撑轴可以特别容易地被引导到膨胀的罩体中并穿过膨胀的部件。

因此，优选加热支撑轴，并且优选冷却部件和罩体。这种加热和冷却可以主动地发生，但是也可以发生自动的温度均衡，直到支撑轴、罩体和部件已经达到室温。然后，支撑轴可以在罩体中精确地定向，特别是借助于定心矛杆通过开口，并且这些部件可以同样地相对于支撑轴定向。此后，可以例如通过将部件压配合到支撑轴上来将这些部件牢固地连接到支撑轴。

优选地，轴承元件压配合到开口中，使得凸轮轴可转动地安装在轴承元件中，并且轴承元件将罩体的开口与外部密封隔开。轴承元件也可以在制造过程中的更早时间压配合到开口中。例如，也可以在制造过程开始时将轴承元件压配合到开口中。此后，将部件布置在罩体中，并且加热罩体和部件。支撑轴被冷却，通过第二开口被引入到罩体中，并且被引导通过通道开口并进入轴承元件中。之后，冷却罩体和部件，并且加热支撑轴。

本发明的其他益处和实施例将从说明书和附图中显现。

当然，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提及且以下将进一步解释的特征不仅可以以给定的特定组合使用，而且也可以以其他组合或单独地使用。

借助于附图中的示例性实施例示意性地示出本发明，并且下面将参照附图描述本发明。

附图说明

图1以立体剖视图示意性地示出现有技术的传统气缸盖罩模块。

图2以立体剖视图示意性地示出根据本发明的气缸盖罩模块的一个优选实施例。

图3以立体剖视图示意性地示出根据本发明的气缸盖罩模块的优选实施例的一部分。

图4分别以剖视图示意性地示出现有技术的传统气缸盖罩模块的一部分(图4a)和根据本发明的气缸盖罩模块的优选实施例的一部分(图4b)。

具体实施方式

在图1至图4(b)中，相同的附图标记每次都表示相同或相似的元件，并且不再单独解释。

图1以立体剖视图示意性地示出表示为100'的现有技术的传统气缸盖罩模块。气缸盖罩模块100'设计为布置在内燃机(诸如机动车辆的内燃机)的气缸盖上。

气缸盖罩模块100'包括罩体110，第一凸轮轴210和第二凸轮轴220布置在罩体110中。凸轮轴210和220可转动地安装在布置于罩体110中轴承(例如设计为滑动轴承120)中。

凸轮轴各自210和220分别包括支撑轴211和221，多个部件(即凸轮212和222以及凸轮轴编码器轮213和223)连接到支撑轴211和221。在第一凸轮轴210的一端215布置有泵凸轮214，泵凸轮214能够驱动注射泵。

罩体110在靠近第一凸轮轴210的端部215的区域中具有开口130。通过该开口130，在气缸盖罩模块100'的制造过程中，可以相对于罩体110引导第一凸轮轴210。

在这种传统的气缸盖罩模块100'中，闭合罩插入该开口130中。然而，这种闭合罩可能无法确保气缸盖罩模块100'被紧密地闭合和完全地密封。

与此相反，图2以立体剖视图示出了根据本发明的气缸盖罩模块100的一个优选实施例。为了清楚起见，气缸盖罩模块100的罩体110仅部分示意性地示出。

如图2可见，轴承元件300布置在第一凸轮轴210的端部215上。该轴承元件300被压配合到罩体110的开口130中。

轴承元件300优选地设计为铝的滑动轴承座。轴承元件300在其内部包括滑动轴承310。为此目的在滑动轴承座的内部钻出孔，并根据该滑动轴承310的尺寸进行调整。第一凸轮轴210在端部215可转动地安装在轴承元件300中或轴承元件300的滑动轴承310中。

此外，轴承元件300或相应的滑动轴承座具有闭合表面320。当轴承元件300被压配合到罩体110的开口130中时，开口130被该闭合表面320关闭，并且罩体110尤其具有闭合的壳表面。因此，轴承元件300或闭合表面320密封罩体110的开口130。

当然，类似于以上描述，可以为罩体中的第二凸轮轴220设置相应的开口，并且轴承元件也可以压配合到该开口中。

图3以立体剖视图示意性地示出图2的气缸盖罩模块100的一部分。在图3中，第一凸轮轴210示出为具有布置在端部215处的支撑轴211和泵凸轮214。可以看到连接部140，泵凸轮214可以通过连接部140连接到注射泵。此外，图3示出具有滑动轴承310和闭合表面320的轴承元件300，闭合表面320压配合到开口130中。

图4a以剖视图示意性地示出图1的现有技术的传统气缸盖罩模块100'的一部分。可以看出，闭合罩150已插入传统气缸盖罩模块100'的罩体110的开口130中。在这种传统的情况下，第一凸轮轴210的端部215并未安装，而是自由地悬在空气中。这里，第一凸轮轴210通常不能承受任何相对较大的应力或力。然而，特别地，可能由泵凸轮214而产生相对较大的弯曲应力。

图4b以剖视图示意性地示出图2的根据本发明的气缸盖罩模块100的优选实施例的一部分，以供比较。如可以观察到的，端部215可转动地安装在轴承元件300的滑动轴承310中。因此，与图4a中的情况相比，第一凸轮轴210能够承受更大的应力，特别是由泵凸轮214引起的更大的弯曲应力。

附图标记表

100' 现有技术的气缸盖罩模块

100 根据本发明的一个优选实施例的气缸盖罩模块

110 罩体

120 轴承、滑动轴承

130 罩体的开口

140 与注射泵的连接部

150 闭合罩

210 第一凸轮轴

211 支撑轴

212 凸轮

213 凸轮轴编码器轮

214 泵凸轮

215 第一凸轮轴的端部

220 第二凸轮轴

221 支撑轴

222 凸轮

223 凸轮轴编码器轮

300 轴承元件

310 滑动轴承

320 闭合表面

Claims (8)

1.一种气缸盖罩模块(100)，其用于布置在内燃机的气缸盖上，其中，所述气缸盖罩模块(100)具有罩体(110)和布置在所述罩体(110)中的凸轮轴(210)，并且其中，所述罩体(110)具有开口(130)，

其特征在于，

轴承元件(300)压配合到所述开口(130)中，其中，所述凸轮轴(210)可转动地安装在所述轴承元件(300)中，并且其中，所述轴承元件(300)将所述罩体(110)的所述开口(130)与外部密封隔开；所述轴承元件(300)具有闭合表面(320)，所述闭合表面与所述罩体(110)配合在一起，使得所述罩体(110)具有封闭的壳体表面。

2.根据权利要求1所述的气缸盖罩模块(100)，其中，所述轴承元件(300)包括用于可转动地安装所述凸轮轴(210)的滑动轴承(310)。

3.根据权利要求2所述的气缸盖罩模块(100)，其中，所述轴承元件(300)包括用于为所述滑动轴承(310)供应润滑流体的端口。

4.根据前述权利要求1-3之一所述的气缸盖罩模块(100)，其中，所述轴承元件(300)至少部分地由铝制成。

5.根据前述权利要求1-3之一所述的气缸盖罩模块(100)，其中，所述凸轮轴(210)在一端(215)处包括泵凸轮(214)。

6.一种用于制造气缸盖罩模块(100)的方法，其中，凸轮轴(210)插入罩体(110)中，通过将支撑轴(211)和连接到所述支撑轴(211)的部件(212、213、214)引入到所述罩体(110)中并将其在所述罩体(110)中彼此连接来形成所述凸轮轴(210)，从而将所述凸轮轴(210)插入到所述罩体(110)中，

其特征在于，

轴承元件(300)压配合到所述罩体(110)的开口(130)中，使得所述凸轮轴(210)可转动地安装在所述轴承元件(300)中，并且所述轴承元件(300)将所述罩体(110)的所述开口(130)与外部密封隔开。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述凸轮轴(210)的所述支撑轴(211)通过所述开口(130)或通过与所述开口(130)相对的第二开口引入到所述罩体(110)中。

8.根据权利要求6或7所述的方法，

其中，首先冷却所述支撑轴(211)，并且其中，首先加热连接到所述支撑轴(211)的部件(212、213、214)和所述罩体(110)，

其中，将冷却的所述支撑轴(211)引入加热的所述罩体(110)中并且引导通过加热的所述部件(212、213、214)中的通道开口，

其中，加热所述支撑轴(211)，并且其中，冷却所述部件(212、213、214)和所述罩体(110)，并且

其中，将所述轴承元件(300)压配合到所述罩体(110)的所述开口(130)中，使得所述凸轮轴(210)可转动地安装在所述轴承元件(300)中，并且所述轴承元件(300)将所述罩体(110)的所述开口(130)与外部密封隔开。

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