СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ПЕРЕДНЕЙ КРЫШКИ ДВИГАТЕЛЯ
SYSTEM (VERSIONS) AND METHOD OF MOUNTING ENGINE FRONT COVER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к креплению передней крышки двигателя, и к объединенным с крышкой конструктивным элементам, облегчающим установку крышки.
Уровень техники
Двигатели внутреннего сгорания могут иметь в своем составе передние крышки, которые крепятся к двигателю или к компоненту двигателя, такому как блок цилиндров или головка цилиндров. Для удобства крепления могут использоваться конструктивные выступы или крепежные выступы. К передней крышке могут прикрепляться вспомогательные агрегаты двигателя. Располагаемое пространство в двигателе и вокруг него может определять конструкцию и расположение указанных выступов, а также вспомогательных агрегатов.
Раскрытие изобретения
Система содержит два сопряженных компонента, представляющих собой двигатель и переднюю крышку. По меньшей мере на одном из двух сопряженных компонентов сформирован крепежный выступ, выполненный с возможностью приема резьбового крепежного элемента для соединения двух сопряженных компонентов. От первого из двух сопряженных компонентов отходит выступ, работающий на сжатие, для контакта со вторым из двух сопряженных компонентов. Размер выступа, работающего на сжатие, выбран по отношению к крепежному выступу так, чтобы в выступе, работающем на сжатие, создавалось сжимающее усилие, когда производится затяжка крепежного элемента с целью соединения двух сопряженных компонентов. У выступа, работающего на сжатие, могут быть определены номинальная высота и допуск на изготовление, выбранные так, чтобы создать натяг в месте контакта. У выступа, работающего на сжатие, в его верхней части может быть определено приемное отверстие, предназначенное для приема вспомогательного агрегата двигателя. Вспомогательным агрегатом может являться монтажная опора двигателя. Для контакта между выступом, работающим на сжатие, и одним из сопряженных компонентов может быть определен натяг, равный сжимающему усилию достаточному для создания однозначной фиксирующей нагрузки в месте контакта при условиях, когда работает двигатель. Может быть учтено сочетание допусков, выбранное для поддержания сжимающего усилия при условиях суммирования допусков. У передней крышки двигателя может быть определен выступ, работающий на сжатие, по существу в центральной зоне крышки. У передней крышки двигателя также может быть определен крепежный выступ, расположенный по существу у линии периметра крышки.
Устройство включает в себя переднюю крышку и двигатель. Передняя крышка содержит крепежный выступ и выступ, работающий на сжатие. Двигатель содержит резьбовое отверстие для приема крепежного элемента через крепежный выступ для соединения передней крышки с двигателем. Выступ, работающий на сжатие, находится в контакте с двигателем, когда передняя крышка и двигатель соединены друг с другом. Размер выступа, работающего на сжатие, выбран так, чтобы в месте контакта создавалась сжимающая нагрузка, когда производится затяжка крепежного элемента. У выступа, работающего на сжатие, могут быть определены номинальная высота и допуск на изготовление, выбранные так, чтобы создать натяг в месте контакта с двигателем, когда производится соединение передней крышки с двигателем. У выступа, работающего на сжатие, в его верхней части может быть выполнено приемное отверстие, предназначенное для приема вспомогательного агрегата двигателя, которым может являться монтажная опора двигателя. Для контакта между выступом, работающим на сжатие, и двигателем может быть определен натяг, равный сжимающему усилию достаточному для создания однозначной фиксирующей нагрузки в месте контакта при условиях, когда работает двигатель. Максимальный и минимальный размеры передней крышки и двигателя могут определять сочетание допусков, выбранное для поддержания сжимающего усилия при условиях суммирования допусков.
Способ содержит фиксацию крепежного элемента, пропущенного через крепежный выступ, сформированный по меньшей мере на одном из двух сопряженных компонентов. Способ также содержит приведение выступа, работающего на сжатие, и сформированного на первом из двух сопряженных компонентов, в сжимающий контакт с поверхностью второго из сопряженных компонентов. Сопряженные компоненты включают переднюю крышку и двигатель. Способ может также содержать крепление вспомогательного агрегата двигателя к приемному отверстию, расположенному в верхней части выступа, работающего на сжатие.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 в аксонометрии изображает двигатель и переднюю крышку двигателя, а также показывает совмещение выступов при сопряжении компонентов.
Фиг 2 в аксонометрии изображает двигатель, и переднюю крышку в проекции сзади.
Фиг. 3 в аксонометрии изображает переднюю крышку, когда она установлена на двигатель.
Фиг. 4 представляет частичный вид сбоку в разрезе по фиг. 3, и демонстрирует два выступа, работающих на сжатие и находящихся в контакте с поверхностью двигателя, а также крепежный выступ, сопряженный с двигателем.
Фиг. 5 изображает блок-схему алгоритма способа для создания сжимающих усилий между двумя сопряженными компонентами.
Осуществление изобретения
Ниже будут рассмотрены варианты осуществления настоящего изобретения. Однако, следует понимать, что рассматриваемые варианты являются лишь примерами, и что возможны другие варианты в различных иных формах. Чертежи могут быть выполнены не в масштабе; определенные элементы могут быть изображены в преувеличенном или преуменьшенном виде, чтобы показать подробности определенных компонентов. Поэтому, раскрытые конкретные конструктивные и функциональные детали следует воспринимать не как устанавливаемые ограничения, а лишь как иллюстрирующую основу для специалистов в данной области, объясняющую, как различным образом применять настоящее изобретение. Специалистам в данной области должно быть понятно, что различные отличительные признаки, которые иллюстрируются и раскрываются со ссылками на любые из чертежей, можно комбинировать с отличительными признаками, которые иллюстрируются посредством одного или более других чертежей, чтобы получить варианты осуществления изобретения, которые явным образом не изображены на чертежах или не раскрыты. Сочетания отличительных признаков, которые проиллюстрированы в описании и чертежах, образуют репрезентативную совокупность вариантов осуществления изобретения для его типичных применений. Впрочем, для конкретных случаев применения и осуществления изобретения были бы желательны комбинации и модификации отличительных признаков, отвечающих идее настоящего изобретения.
Выступы могут быть использованы в качестве точек крепления для сопряжения компонентов и деталей. В случае двигателя, крепежные выступы и/или конструктивные выступы могут быть использованы как вспомогательные средства при соединении или креплении двух сопряженных компонентов, таких как передняя крышка двигателя и сам двигатель. Крепежный выступ такого типа может иметь цилиндрическую форму, и может быть выполнен на одном из сопряженных компонентов. К примеру, крепежный выступ может проходить от крышки двигателя, и может содержать сквозное отверстие, в котором при желании может быть выполнена частичная резьба. Такое сквозное отверстие может быть предназначено для совмещения с резьбовым приемным отверстием в двигателе, так чтобы крепежный элемент, такой как винт или болт, мог крепить переднюю крышку к двигателю. Требуется, чтобы ответный компонент, который содержит ответное отверстие, располагал достаточным количеством материала, чтобы получить достаточную глубину приемного отверстия. Достаточную глубину может быть трудно получить в определенных местах двигателя из-за присутствия там других компонентов двигателя или присутствия других компонентов, которые окружают двигатель. Эти трудности могут накладывать ограничения на варианты использования крепежных выступов.
Для создания сжимающих нагрузок выступ, работающий на сжатие, может использоваться в сочетании с одним или более крепежными выступами. Работающий на сжатие выступ может быть выполнен на одном из сопряженных компонентов, и может быть предназначен для контакта с воспринимающей поверхностью другого - ответного компонента, когда крепежный выступ или выступы соединяют или скрепляют два сопряженных компонента. Сжимающая нагрузка может поддерживаться за счет надлежащего расположения выступов, работающих на сжатие, и крепежных выступов. Правильный выбор размеров выступа, работающего на сжатие, и воспринимающей поверхности может способствовать созданию сжимающих усилий. Работающие на сжатие выступы и крепежные выступы могут также способствовать снижению нежелательного шума и/или вибраций, вызываемых работой двигателя.
В автомобилях с приводом на передние колеса могут использоваться монтажные опоры двигателя/мотора, которые прикреплены к передней крышке двигателя и/или объединены с крышкой, чтобы поддерживать двигатель при поперечном расположении двигателя в автомобиле. Монтажные опоры могут использоваться для соединения двигателя с рамой, и могут быть выполнены из резины и металла. Металлическая часть может присоединяться к двигателю или передней крышке двигателя с одной стороны, и к раме, с другой стороны. Передняя крышка двигателя представляет собой оболочку, обычно выполненную из листового металла или литого алюминия, которая закрывает собой, например, цепь привода газораспределительного механизма или шестерни. При работе двигателя блок цилиндров двигателя и/или головка цилиндров могут создавать нежелательные вибрации и/или шум, которые могут передаваться на переднюю крышку двигателя. Резиновые части монтажных опор двигателя могут работать в качестве изоляторов, чтобы помогать удерживать двигатель на месте, и при этом поглощать вибрации и/или шум. Монтажная опора двигателя может быть объединена с крышкой двигателя посредством работающего на сжатие выступа или литого элемента, как будет рассмотрено ниже.
На фиг. 1 и 2 изображены передняя крышка 10 двигателя, а также сам двигатель 12, о которых можно говорить, как о сопряженных компонентах. Передняя крышка 10 двигателя может содержать один или более крепежных выступов 14, и один или более выступов 16, работающих на сжатие. Крепежный выступ 14 можно также называть конструктивным выступом. Как крепежный выступ 14, так и выступ 16, работающий на сжатие, могут быть выполнены на передней крышке 10 двигателя, например, путем литья. В ином варианте и/или дополнительно, при определенных условиях компоновки крепежные выступы 14 и выступы 16, работающие на сжатие, могут быть выполнены на двигателе 12, хотя их расположение на передней крышке 10 может быть предпочтительнее. Крепежный выступ 14 может содержать сквозное отверстие для приема крепежного элемента. Один или более крепежных выступов 14 могут быть дополнительно и/или как вариант расположены в областях передней крышки 10 двигателя, включая центральную зону и область периметра. Выступ 16, работающий на сжатие, может быть отлит в виде сплошного элемента, или в ином варианте может содержать приемную полость 22. К приемной полости 22 могут крепиться вспомогательные агрегаты двигателя 12, что будет рассмотрено ниже.
Двигатель 12 может содержать блок цилиндров, головку цилиндров, воспринимающие поверхности, приемные отверстия и иные компоненты. Блок цилиндров может содержать цилиндры двигателя 12. Головка цилиндров может быть болтами прикреплена к верхней стороне двигателя, при этом между ними может располагаться прокладка. Воспринимающие поверхности могут располагаться в разных местах двигателя 12 и могут иметь различные характеристики в зависимости от назначения. Например, воспринимающая поверхность 28 может располагаться по существу вблизи центральной зоны двигателя 12, и может представлять поверхность, расположенную вровень или по существу вровень с окружающей поверхностью двигателя 12. Воспринимающая поверхность 30 может располагаться вблизи центральной зоны или по существу в центральной зоне двигателя 12, и может представлять поверхность, слегка заглубленную по отношению к окружающей поверхности двигателя 12. Воспринимающие поверхности могут также располагаться на блоке цилиндров, головке цилиндров и/или они могут быть совмещены с соответствующим выступом, работающим на сжатие.
Приемные отверстия могут быть совмещены с соответствующим крепежным выступом, могут располагаться в различных местах на двигателе 12, и могут иметь различные характеристики в зависимости от назначения. Например, приемное отверстие 32 может быть расположено по существу в центральной зоне двигателя 12 или вблизи центральной зоны. Дополнительные приемные отверстия могут также быть расположены в местах, соответствующих крепежным выступам 14, которые могут быть расположены по периметру передней крышки 10 двигателя.
Согласно фиг. 3 и 4, один или более крепежных выступов 14 и один или более выступов 16, работающих на сжатие, могут помогать в фиксации и/или креплении передней крышки 10 двигателя к двигателю 12. Крепежные выступы 14 могут сопрягаться с соответствующими приемными отверстиями 32. В качестве примера, болт с резьбой такой, как крепежный элемент 34, может быть вставлен в крепежный выступ 14, и сопряжен с резьбовой частью приемного отверстия 32. Также имеются в распоряжении и другие крепежные элементы. Когда крепежный элемент 34 сопрягается с приемным отверстием 32, выступы 16, работающие на сжатие, могут вступать в контакт с воспринимающими поверхностями двигателя 12, например, с воспринимающей поверхностью 28 и воспринимающей поверхностью 30. За счет сочетания размеров выступов 16, работающих на сжатие, и соответствующих поверхностей 28 и 30 можно создавать в выступах 16 сжимающие усилия, когда производится фиксация крепежного элемента 34. Указанные сжимающие усилия представлены стрелками 36 в местах контакта выступов 16, работающих на сжатие, и соответствующих воспринимающих поверхностей 28 и 30. Как таковую, комбинацию размеров выступов, работающих на сжатие, и ответных поверхностей можно сочетать с крепежными выступами, чтобы создавать натяг в областях контакта, и таким образом создавать сжимающие усилия. Примеры комбинаций размеров могут включать допуски на станочную обработку и/или сочетания допусков, чтобы обеспечить, что при различных условиях работы могла действовать сжимающая нагрузка и/или однозначная фиксирующая нагрузка. Натяг может быть рассчитан на основе характеристик производства и станочной обработки сопряженных компонентов. Дополнительно, или как вариант, сочетание допусков может быть использовано для обеспечения того, чтобы сжимающие усилия между передней крышкой 10 двигателя и двигателем 12 сохранялись при различных сочетаниях допусков. Например, могут быть проверены максимальные и минимальные размеры каждого из сопряженных компонентов, чтобы гарантировать возникновение натяга в соответствии с характеристиками производства и станочной обработки.
Как говорилось выше, располагаемое пространство вокруг двигателя часто ограничено, что может создавать проблемы с установкой передних крышек, вспомогательных агрегатов двигателя и/или других компонентов. Это может особенно беспокоить, когда для крышки, вспомогательного агрегата и/или компонента требуется крепежный элемент для крепления к части двигателя, где нет достаточного количества материала для приемного отверстия или расточки. Например, согласно фиг. 4 двигатель 12 может содержать полость 38, которая в соседней зоне ограничивает располагаемую глубину под расточку. В данном случае может быть целесообразным сочетание типового крепежного элемента и крепежного выступа, однако, работающий на сжатие выступ 16 может помочь обеспечить требуемую конструктивную опору, и при этом не потребуется приемное отверстие в двигателе 12.
Кроме того, работающий на сжатие выступ 16 может также содержать резьбовое отверстие для приема крепежного элемента, чтобы обеспечить вариант для монтажа вспомогательных агрегатов двигателя и/или других компонентов. Как показано на фиг. 4, резьбовое отверстие 40 может быть расположено в верхней части работающего на сжатие выступа 16, чтобы принять крепежный элемент 42 и облегчить крепление вспомогательного агрегата 44 двигателя к передней крышке 10. В качестве другого примера, система 51 монтажной опоры двигателя может быть объединена с передней крышкой 10 двигателя. Система 51 монтажной опоры может обеспечивать одну или более конструктивных точек крепления для присоединения двигателя 12 к раме автомобиля (не показана). Например, сторона двигателя, относящаяся к системе 51, может содержать резьбовое отверстие 46, которое работает в качестве конструктивной точки крепления. Сторона системы 51, относящаяся к автомобилю, может содержать опору 50, которая может быть прикреплена к резьбовому отверстию 46 посредством крепежного элемента 48. Система 51 может поддерживать двигатель 12 при статических и динамических нагрузках, которые порождаются двигателем 12, и может способствовать ослаблению шума и вибрации, создаваемых двигателем 12, и передаваемых на раму автомобиля. Выступ 16, работающий на сжатие, который используется для поддержания системы 51 монтажной опоры двигателя, может быть особенно полезным для автомобилей с приводом на передние колеса, где такая объединенная конструкция может использоваться для поддержания двигателя 12 при поперечном расположении двигателя в автомобиле. Согласно другому примеру, система монтажной опоры двигателя и передняя крышка двигателя могут быть отлиты вместе, и при этом будут использоваться преимущества рассмотренных выше выступов, работающих на сжатие.
К примеру, крепежные выступы могут также соответствовать местам утечек для двигателя и трансмиссионного масла, вызванных наличием крепежного элемента и приемного отверстия. Поэтому, замена одного или более крепежных выступов на один или более выступов, работающих на сжатие, может устранить такие пути утечек. Общий вес двигателя также может быть уменьшен за счет сокращения количества крепежных элементов, необходимых для сборки. Меньшее количество крепежных элементов может также способствовать сокращению времени сборки. По сравнению с крепежными выступами, выступы, работающие на сжатие, могут также улучшать показатели шума, вибрации и неплавности (NVH, Noise, Vibration and Harshness), которые возникают при работе двигателя.
На фиг. 5 изображена блок-схема алгоритма 100 для осуществления рассматриваемого способа. Операция 102 заключается в подготовке двух сопряженных компонентов, например, передней крышки 10 двигателя и двигателя 12, блока цилиндров и головки цилиндров. В ходе операции 104 крепежный выступ 14, сформированный на первом из двух сопряженных компонентов, посредством крепежного элемента прикрепляют ко второму из двух сопряженных компонентов. Например, крепежный элемент 34 может быть вставлен в крепежный выступ 14 передней крышки 10 двигателя и состыкован с приемным отверстием 32 двигателя 12. Как говорилось выше, один или оба из двух сопряженных компонентов могут также содержать сформированный на них выступ 16, работающий на сжатие. В ходе операции 106, работающий на сжатие выступ 16 одного из сопряженных компонентов может быть приведен в подвергаемый сжатию контакт с поверхностью, например, с воспринимающей поверхностью 28 или 30 другого сопряженного компонента, когда производится затяжка крепежного элемента 34. Как таковые, и в ответ на соединение двух сопряженных компонентов, внутри выступа 16, работающего на сжатие, и в месте контакта выступа 16 и соответствующей воспринимающей поверхности могут быть созданы встречные сжимающие усилия. Как говорилось выше, двигатель 12 и переднюю крышку 10 двигателя в данном случае можно рассматривать, как сопряженные компоненты. Дополнительно, и/или как вариант, может требоваться фиксировать переднюю крышку 10 двигателя к блоку цилиндров и головке цилиндров. При таком варианте сопряженными компонентами можно считать блок цилиндров и головку цилиндров.
При посредстве алгоритма 100 можно использовать дополнительные конструкции и/или варианты конструкций крепежного выступа и выступа, работающего на сжатие. Например, работающий на сжатие выступ 16 может быть сформирован на двигателе 12, блоке цилиндров или головке цилиндров. В этих случаях воспринимающая поверхность может быть сформирована на передней крышке 10 двигателя. Согласно другому примеру, двигатель 12, блок цилиндров и головка цилиндров могут содержать крепежный выступ с резьбовой приемной полостью. В этих случаях передняя крышка 10 двигателя может содержать сквозное отверстие для пропускания крепежного элемента для стыковки с резьбовой приемной полостью крепежного выступа.
Несмотря на рассмотренные выше примеры вариантов осуществления изобретения, указанные варианты не имеют целью описать все возможные формы, охватываемые формулой изобретения. Слова, использованные в описании - это слова описания, а не ограничения, и следует понимать, что в рамках идеи и объема изобретения в него могут быть внесены различные изменения. Как говорилось выше, отличительные признаки различных вариантов осуществления изобретения можно комбинировать, чтобы получить дополнительные варианты осуществления изобретения, которые явным образом могут быть не раскрыты и не проиллюстрированы. Хотя о различных вариантах осуществления изобретения можно было бы говорить, как о вариантах, имеющих преимущество, или как о предпочтительных вариантах в сравнении с другими вариантами или реализациями существующего уровня техники в отношении одной или более требуемых характеристик, специалистам в данной области следует понимать, что одним или более отличительных признаков или одной или более характеристик можно поступиться, чтобы достичь общих отличительных характеристик системы, которые зависят от конкретной задачи применения или конкретной реализации. Такими отличительными характеристиками, помимо других возможных, могут являться стоимость, прочность, долговечность, затраты полного срока эксплуатации, конкурентоспособность, внешний вид, компоновка, габариты, эксплуатационная технологичность, вес, производственная технологичность, простота сборки, и т.п. Как таковые, варианты осуществления изобретения, о которых говорилось, как о менее предпочтительных по сравнению с другими вариантами или реализациями существующего уровня техники в отношении одной или более характеристик, не выходят за границы объема изобретения, и в них может существовать потребность для определенных задач применения.