本发明提供了一种气缸盖,所述气缸盖具有顶面、底面、进气侧面、排气侧面、前端面和后端面,所述顶面上分布有凸轮轴安装座和摇臂支座安装凸台,所述前端面与所述后端面之间具有贯通的回油道,所述气缸盖中一体铸造有圆弧形管状件,所述圆弧形管状件与所述回油道连通,并且所述圆弧形管状件的一端在所述摇臂支座安装凸台上开口,所述圆弧形管状件的圆心与所述凸轮轴安装座的轴孔的圆心重合。本发明同时提供了上述气缸盖的制造方法。本发明具有加工简单、精度高、冷却效果好的优点。
1.一种气缸盖,所述气缸盖具有顶面、底面、进气侧面、排气侧面、前端面和后端面,所述顶面上分布有凸轮轴安装座和摇臂支座安装凸台,所述前端面与所述后端面之间具有贯通的回油道,其特征在于,所述气缸盖中一体铸造有圆弧形管状件,所述圆弧形管状件与所述回油道连通,并且所述圆弧形管状件的一端在所述摇臂支座安装凸台上开口,所述圆弧形管状件的圆心与所述凸轮轴安装座的轴孔的圆心重合。
2.根据权利要求1所述的气缸盖,其特征在于,所述圆弧形管状件的另一端与所述进气侧面之间具有间隔。
3.根据权利要求2所述的气缸盖,其特征在于,所述间隔位置分布有水套腔室。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的气缸盖,其特征在于,所述圆弧形管状件的外壁具有凸棱或者尖突。
5.一种气缸盖的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:将圆弧形管状件预埋在铸模中;浇注铸造材料并冷却,使所述圆弧形管状件被铸造在所述气缸盖中,并使所述圆弧形管状件一端在所述气缸盖的摇臂支座安装凸台上开口,所述圆弧形管状件的圆心与所述凸轮轴安装座的轴孔的圆心重合;加工回油道,使所述回油道与所述圆弧形管状件连通。
6.根据权利要求5所述的气缸盖的制造方法,其特征在于,铸造完成后,对所述圆弧形管状件的开口进行机加工。
7.根据权利要求6所述的气缸盖的制造方法,其特征在于,铸造完成后,对所述圆弧形管状件的开口进行机加工将所述开口处的材料及其附近的铸造材料同时切除,使所述开口成锥形。技术领域
本发明涉及发动机领域,具体涉及一种其中铸造有圆弧形管状件作为润滑油道的气缸盖及其制造方法。
背景技术
在汽车工业的发展过程中,如何实现发动机的小型化、紧凑化一直是设计人员不断追求的目标。在中国专利申请号:96192117.X、申请日:1996-10-16、发明名称“内燃机的摇臂组件”的发明专利中,公开了一种内燃机,气门摇臂通过摇臂支座安装到气缸盖上,而安装摇臂支座紧固到缸盖上时,需要在缸盖上铸造出摇臂支座安装凸台。并且,为了给气门摇臂提供润滑,在摇臂支座和摇臂支承垫上设置了润滑油道。在中国专利申请号:201220401277.1、申请日:2012-8-14、发明名称“顶置凸轮轴缸盖”的实用新型专利中,进一步公开了气缸盖的回油道向摇臂支座安装凸台供油的润滑油道结构。由于发动机的结构已经很紧凑,为了避让周围的水套等结构,回油道只能位于凸轮轴安装座的下方,出于加工方便的考虑,摇臂支座安装凸台采用斜油孔与回油道贯通。但是,斜油孔也限制了发动机的进一步小型化,存在改进空间。在中国专利申请号:201310134760.7、申请日:2013-4-18、发明名称“一种气缸盖及顶置凸轮轴发动机”的发明专利申请中,发明人提出利用从摇臂支座安装凸台开始竖直向下延伸的第一直油孔和从进气侧面开始水平延伸的第二直油孔来与回油道连通,取代通常采用的斜油孔,从而实现发动机的进一步小型化。但是,第一直油孔与第二直油孔是通过机加工形成的,这就需要在加工过程中经历从气缸盖顶部钻孔和从进气侧面钻孔两道工序,一方面两次钻孔加工精度要求高,否则会造成两孔不能连通使气缸盖成为废品,或者即使连通但由于两孔轴线异面而非相交而使两孔错位连通,阻碍油液向摇臂支座安装凸台的流动;另一方面,两个直油孔的相交位置处附近仍然存在无法设计水套的空间,存在着进一步改进的空间。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺点,在进一步实现发动机的小型化的同时使气缸盖的加工更简单、为冷却水套的布置提供更大的空间从而实现更好的冷却效果。为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种气缸盖,所述气缸盖具有顶面、底面、进气侧面、排气侧面、前端面和后端面,所述顶面上分布有凸轮轴安装座和摇臂支座安装凸台,所述前端面与所述后端面之间具有贯通的回油道,所述气缸盖中一体铸造有圆弧形管状件,所述圆弧形管状件与所述回油道连通,并且所述圆弧形管状件的一端在所述摇臂支座安装凸台上开口,所述圆弧形管状件的圆心与所述凸轮轴安装座的轴孔的圆心重合。优选地,所述圆弧形管状件的另一端与所述进气侧面之间具有间隔。优选地,所述间隔位置分布有水套腔室。优选地,所述圆弧形管状件的外壁具有凸棱或者尖突。一种气缸盖的制造方法,包括以下步骤:将圆弧形管状件预埋在铸模中;浇注铸造材料并冷却,使所述圆弧形管状件被铸造在所述气缸盖中,并使所述圆弧形管状件一端在所述气缸盖的摇臂支座安装凸台上开口,所述圆弧形管状件的圆心与所述凸轮轴安装座的轴孔的圆心重合;加工回油道,使所述回油道与所述圆弧形管状件连通。优选地,铸造完成后,对所述圆弧形管状件的开口进行机加工。优选地,铸造完成后,对所述圆弧形管状件的开口进行机加工将所述开口处的材料及其附近的铸造材料同时切除,使所述开口成锥形。本发明在气缸盖的铸造过程中将圆弧形管状件预埋在铸模中,从而使圆弧形管状件被铸造在气缸盖中形成从摇臂支座安装凸台到回油道的油路,无需再进行水平钻孔和垂直钻孔,节省了工序,加工更简单,并且能够保证油路是贯通的而无需考虑钻孔的机加工精度的影响。而且,圆弧形管状件的圆心与凸轮轴安装座的轴孔的圆心重合,使得整个圆弧形管状件的轮廓线均能够倾向于与凸轮旋转轨迹相切,从而能够最大限度地为布置水套腔室提供空间,在实现发动机的进一步小型化的同时提高冷却效果。并且,管状件的圆弧形状有利于气缸盖的铸造材料与管状件之间的应力分布,不会造成应力集中。进一步地,圆弧形管状件的一端与进气侧面之间具有间隔,这不仅节省了在进气侧面进行封堵的工序,而且为实现气缸盖水套在更大范围内的布置提供了空间。进一步地,间隔位置分布有水套腔室能够提高水套冷却效果。进一步地,圆弧形管状件的外壁上的凸棱或者尖突能够使圆弧形管状件与铸造材料的连接更加紧密。进一步地,铸造完成后,对圆弧形管状件的开口进行机加工,能够消除开口附近的肉瘤、粘砂、多余材料等,从而避免润滑油道被封堵影响供油效果,同时使摇臂支座安装凸台的表面更光滑,保证摇臂支座的安装精度。进一步地,铸造完成后,对圆弧形管状件的开口进行机加工将开口处的材料及其附近的铸造材料同时切除,使所述开口成锥形,不仅能够消除开口附近的肉瘤、粘砂、多余材料等,从而避免润滑油道被封堵影响供油效果,同时使摇臂支座安装凸台的表面更光滑,保证摇臂支座的安装精度,而且消除了铸造过程中铸造材料与L形管状件的端部的开口处的应力集中,提高受力能力。
附图说明
接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明,其中:图1是一种顶置凸轮轴发动机的气缸盖的俯视图;图2是本发明的实施例的发动机的立体图,并且发动机上的部分组件被省略;图3是沿图1的A-A线的剖视图,表明了现有技术一的润滑油道结构;图4是类似图3的沿图1的A-A线的剖视图,表明了现有技术二的润滑油道结构;图5示意性示出了现有技术二中第一直油孔与第二直油孔错位仅部分连通的情况;图6是本发明的实施例的圆弧形管状件的主视图;图7是类似图3的沿图1的A-A线的剖视图,表明了本发明的实施例的润滑油道结构;图8是本发明与现有技术进行对照的原理示意图。上图标记说明:顶面1、进气侧面2、排气侧面3、前端面4、后端面5、凸轮轴安装座6、摇臂支座安装凸台7、回油道8、斜油孔9、第一直油孔10、第二直油孔11、水套腔室12、凸轮轴13、摇臂支座14、底面15、进气摇臂16、进气门17、排气摇臂18、排气门19、圆弧形管状件20、第一端21、第二端22、凸棱23、轴孔61。
具体实施方式
结合图1和图2,气缸盖具有顶面1、朝向气缸体(未示出)并与其连接的底面15、分布有进气口的进气侧面2、分布有排气口的排气侧面3、朝向正时轮系的前端面4和与前端面4相对的后端面5。本领域普通技术人员应当理解,前端面4和后端面5是相对正时轮系的位置定义的,当然也能够采用其它的定义方式,例如将前、后端面的定义位置互换。在顶面1上,分布有凸轮轴安装座6,并且在其附近分布有摇臂支座安装凸台7。凸轮轴13安装在凸轮轴安装座6的轴孔61内,摇臂支座14安装在摇臂支座安装凸台7上,摇臂支座14上安装有进气摇臂16和排气摇臂8。凸轮轴13通过旋转驱动进气摇臂16以驱动一对进气门17,同时凸轮轴13驱动排气摇臂18以驱动一对排气门19。回油道8从前端面4开始延伸直到后端面5,从而在前、后端面之间贯通整个气缸盖,作为气缸润滑油路的一部分。参考图3,由于需要避让水套12等周边结构,回油道8的加工位置可选择性很小,基本位于摇臂支座安装凸台7的斜下方靠近进气侧面2的位置。在现有技术一中,为了向气门摇臂(包括进气摇臂和排气摇臂)组件提供润滑,一般采用从摇臂支座安装凸台7上钻斜油孔9的方式连通到回油道8,这样只需一次钻孔既可,加工方便。参考图4,与图3不同的是,在现有技术二中,从摇臂支座安装凸台7开始竖直向下钻出第一直油孔10,然后从进气侧面2开始水平钻第二直油孔11,第一直油孔10与第二直油孔11相交连通,并且在加工过程中使第二直油孔11与回油道8连通,从而使回油道8中的油液能够经由第二直油孔11、第一直油孔10到达摇臂支座安装凸台7,进一步进入气门摇臂。采用两个直油孔来取代斜油孔能够使得凸轮轴13上的凸轮的旋转轨迹(未示出)进一步切向两个直油孔,使得发动机的结构更加紧凑和小型化。但是,如果不能很好地控制加工精度的话,在钻第一直油孔10和第二直油孔11时很可能因错位而不能够连通使气缸盖成为废品,或者两者仅部分连通(如图5所示)。另外,即使凸轮的旋转轨迹与两个直油孔均相切,图4中所表示出的B部分的位置处仍无法设计铸造出水套腔室,因为如果在该处设计水套腔室的话,则必须同时避让回油道8、第一直油孔10和第二直油孔11,这使得水套设置十分复杂。并且即使在B部分的位置处设计了水套腔室,由于水套腔室是在铸造过程中产生的,而回油道8、第一直油孔10和第二直油孔11是在铸造完成后再加工,因此加工时很容易穿透B部分处的腔室造成油液混合,因此实际上是难以实现的,很容易造成废品增多。参考6,圆弧形管状件20具有第一端21和第二端22,第一端21处为开口端。在气缸盖的铸造过程中,圆弧形管状件20作为预埋件置于铸模中,然后向铸模中浇注铸造材料,例如铝合金、铸铁等。铸造材料冷却后,圆弧形管状件20作为气缸盖的一部分被铸造于其中。由于整个管状件20为圆弧形,因此能够避免或者降低圆弧形管状件20周围的铸造材料在冷却过程中由于应力集中而产生裂纹。为了增加与铸造材料连接的紧密性,优选圆弧形管状件20的外壁上具有多条凸棱23,本领域普通技术人员能够很容易地想象,凸棱23能够是环形、曲线形等多种形状,或者以麻点状的尖突取代凸棱,均能起到良好的连接效果。参考图7,圆弧形管状件20被铸造在气缸盖中后成为气缸盖的一部分,第一端21在摇臂支座安装凸台7上开口。然后加工出回油道8,使圆弧形管状件20与回油道8连通,以向摇臂支座14并进一步向进气摇臂16和排气摇臂18提供润滑。而且圆弧形管状件20的圆心与凸轮轴安装座6的轴孔61的圆心重合,均为C,这样能够使图5中的B部分径向远离圆心C,换言之使B部分处于圆弧形管状件20的相对圆心的外侧,因此水套腔室12能够扩展到B部分的位置而无需考虑避让圆弧形管状件,在铸造过程中水套腔室既与圆弧形管状件20(或者说是圆弧形的润滑油道)一起成型,降低了设计、加工难度。并且圆弧形管状件20的圆心与凸轮轴安装座6的轴孔61的圆心重合意味着能够最大限度地利用现有空间布置水套腔室,从而获得良好的冷却效果。由于圆弧状管状件20本身就是一个贯通的构件,因此不会产生直油孔错位的现象。在本实施例中,第二端22恰好终结于回油道8处,与进气侧面2之间具有间隔S,既圆弧形管状件20在进气侧面2处并无开口,这样省略了封堵工序,而且,间隔S的位置处能够加工出减重坑,或者在铸造时在此处布置水套腔室12。为了获得更好的水套冷却效果,优选在间隔S处布置水套腔室12。当然,本领域普通技术人员能够很容易地想象,出于加工精度等原因,第二端22也能够继续向着进气侧面2延伸甚至到达进气侧面2处,但出于上述原因考虑这是不具有优势的,因此并非本发明的优选方案。铸造出的毛坯件经常会出现粘砂、肉瘤等铸造缺陷,从而部分甚至全部封堵住第一端21处的开口,影响油液流通,同时影响摇臂支座安装凸台的表面光滑度,进而影响进气摇臂和排气摇臂的安装精度,影响配气精度。因此,铸造完成后,优选在第一端21的开口处进行切削机加工,例如钻、锪、铣等,以消除铸造缺陷,保证开口不被封闭,并使摇臂支座安装凸台的表面更加光滑,提高安装精度。在对开口进行机加工时,既能够通过钻孔仅切除开口处的肉瘤、粘砂等多余材料,也能够通过锪锥形孔来同时切除圆弧形管状件20在开口处的部分材料和而开口附近的部分铸造材料。在铸造中,圆弧形管状件20的材料与铸造材料的物理性质不同,因此在两种材料急剧过渡的边缘处容易产生应力集中,因此优选圆弧形管状件20的第一端21在摇臂支座安装凸台7上的开口被切削成锥形,这样,仅靠一次切削机加工,既能够起到消除圆弧形管状件20与气缸盖铸造材料之间的应力集中,又能消除开口附近的粘砂、肉瘤等铸造缺陷从而利于油液流出和提高安装精度。参考图8,其原理性表明了与现有技术相比本发明的实施例所具有的优势。为了简单清晰,在图8中所有油道均以直线或者曲线表示。在设计时,为了使结构紧凑,凸轮轴13上的凸轮的旋转轨迹(在本文中以轴孔61替代示出)倾向于与润滑油道相切。在现有技术一条件下,利用斜油孔9(以虚线表示)作为润滑油道,则凸轮轴安装座6的轴孔61(此时以虚线表示)的圆心位于C1处。而在现有技术二中,采用第一直油孔10和第二直油孔11作为润滑油道后,则凸轮轴安装座6的轴孔61(此时以实线表示)的圆心能够被移至C2处,从而能够降低气缸盖的宽度(或者高度,或者两者兼有),但是,此时B部分被第一直油孔10、第二直油孔11、回油道8和轴孔61的轮廓线所包围,全部为铸造材料所填充,很难利用该位置布置水套腔室12。在本发明中,采用了圆弧形管状件20后,由于润滑油道为与轴孔61同心的圆弧形,因此圆弧形管状件20基本上全部与轴孔61相切,所包围的空间很小,从而避让出更多的空间来布置水套腔室12,从而提高了气缸盖的冷却效果,同时实现了发动机的小型化。虽然本发明是结合以上实施例进行描述的,但本发明并不被限定于上述实施例,而只受权利要求的限定,本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化,但并不离开本发明的实质构思和范围。