CN101819019B - 一种相位器锁止销轴向位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于相位检测领域的相位器锁止销轴向位置的检测装置，所述的相位器锁止销轴向位置检测装置包括相位器(1)，检测支架(2)，位移传感器(3)，滑环(4)，定子(5)，转子(6)，锁止装置(13)，所述的定子(5)与相位器(1)连接，检测支架(2)与定子(5)连接，位移传感器(3)与滑环(4)均安装在检测支架(2)上，所述的锁止装置(13)安装在定子(5)上，锁止装置(13)设置为与位移传感器(3)相对应的位置，位移传感器(3)与电源(11)连接。采用本发明的技术方案，能对相位器锁止销进行实时检测，并且检测数据反馈更加准确；本发明可直接安装在发动机台架上测试，且拆装简单。

Description

一种相位器锁止销轴向位置检测装置

技术领域

本发明涉及相位检测领域，更具体的说，是涉及一种相位器锁止销轴向位置的检测装置。

背景技术

随着人类社会的发展，资源的消耗日益增加，在汽车领域，人们一直在追求更加高效，节能的发动机，由此VVT技术运营而生，从而对VVT性能测试技术的要求不断提高。VVT技术的主要部件一相位器，其中研究锁止销工作性能对相位器工作的影响一直是个困扰技术人员的难点。这就要求有一套能够测试锁止销位置的的装置来解决这一难点。

相位器在工作过程中为保证初始状态的稳定等众多因素，需要在转子与定子之间设置锁止装置，而此装置又影响了相位器在工作过程中所反应的性能，如反应速度等。因此相位器的设计人员在研究相位器性能时，要了解相位器在工作过程中锁止销的实时状态是非常必要的。一般的检测装置需要在相位器的内部进行改造，破坏相位器的组成零部件，甚至有些检测装置需要在相位器上打孔走线再密封，这种做法大大的影响了相位器的本身性能，并且相位器工作在高温高压的环境下，再密封难度高。另有一些检测装置无法检测相位器在发动机上正常工作时锁止销的状态，只能检测静态性能(相位器本身不转动，只有定子与转子之间的小范围相位摆动)，这种检测的数据与相位器正常工作时的数据偏差较大，以上两种检测方式数据都有失真，数据价值不大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能对相位器锁止销进行实时检测，并且检测数据反馈更加准确的相位器锁止销轴向位置检测装置。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种相位器锁止销轴向位置检测装置，包括相位器，检测支架，位移传感器，滑环，定子，转子，锁止装置，所述的定子与相位器连接，检测支架与定子连接，所述的位移传感器与滑环均安装在检测支架上，所述的锁止装置安装在定子上，锁止装置设置为与位移传感器相对应的位置，位移传感器与电源连接。

所述的检测支架设置为“U”型结构，“U”型结构的检测支架的两端部固定安装在定子上，所述的位移传感器与滑环均安装在检测支架的支架底部位置上，所述的转子设置在定子内，锁止装置正常工作状态时，设置为通过锁止装置的锁止销锁止定子和转子的结构，锁止装置与控制油道连通；所述的油压增大时，锁止装置设置为定子和转子解锁的结构。

所述的锁止装置的锁止销设置为空腔结构，锁止销与锁止销腔相配合，锁止销的空腔设置压簧，压簧的另一端抵靠在锁止销腔的底部位置，锁止销的前端安装小磁钢。

所述的锁止销的锁止销前端设置出凹槽结构，所述的小磁钢安装在凹槽结构内。

所述的位移传感器采用霍尔位移传感器，所述的位移传感器设置为与锁止装置上的小磁钢位置相对应的结构。

所述的滑环采用的是3通道滑环(可同时连接出三条引线)，要求滑环最大转速能够满足3000转/分(如果要求更高转速的测试要选用能够满足转速的滑环。)滑环用强化胶粘贴检测支架中部的通孔内。

所述的小磁钢采用厚2mm，直径3mm的圆柱形强化磁钢，小磁钢设置为通过强化胶粘贴在锁止销前端的结构。

所述的检测支架采用铝质材料。

所述的检测装置坚固的安装在相位器上，通过密封螺栓紧固，所述的密封螺栓的拧紧扭矩不小于10NM，位移传感器的探头位置对准锁止销。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明的检测装置，能对相位器锁止销进行实时检测，并且检测数据反馈更加准确；本发明可直接安装在发动机台架上测试，且拆装简单，检测无需对相位器进行结构改造。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的检测装置的整体结构示意图；

图2为本发明的检测支架的安装结构示意图；

图3为检测支架的结构示意图；

图4为图1所示的检测装置的A部位的放大结构示意图；

图5为装置标定示意图；

图6为传感器信号与锁止销位置对应曲线图；

图7为台架试验PLC采集数据曲线图；

图中标记为：1、相位器；2、检测支架；3、位移传感器；4、滑环；5、定子；6、转子；7、锁止销；8、锁止销腔；9、小磁钢；10、压簧；11、电源；12、油压；13、锁止装置；14、端部；15、控制油道；17、锁止销前端；18、凹槽；19、密封螺栓；20、带轮；21、刻度尺；22、支架底部位置。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1、2所示，本发明为一种相位器锁止销轴向位置检测装置，包括相位器1，检测支架2，位移传感器3，滑环4，定子5，转子6，锁止装置13，所述的定子5与相位器1连接，检测支架2与定子5连接，所述的位移传感器3与滑环4均安装在检测支架2的支架底部位置22上，所述的锁止装置13安装在定子5上，锁止装置13设置为与位移传感器3相对应的位置，位移传感器3与电源11连接。

所述的检测支架2设置为“U”型结构，“U”型结构的检测支架2的两端部14固定安装在定子5上，所述的位移传感器3与滑环4均安装在检测支架2的底部位置，所述的转子6设置在定子5内，锁止装置13正常工作状态时，设置为通过锁止装置13的锁止销7锁止定子5和转子6的结构，锁止装置13与控制油道15连通；所述的油压增大时，锁止装置13设置为定子5和转子6解锁的结构。

所述的锁止装置13的锁止销7设置为空腔结构，锁止销7与锁止销腔8相配合，锁止销7的空腔设置压簧10，压簧10的另一端抵靠在锁止销腔16的底部位置，锁止销7的前端安装小磁钢9。

所述的锁止销7的锁止销前端17设置出凹槽结构18，所述的小磁钢9安装在凹槽结构18内。

所述的位移传感器3采用霍尔位移传感器，所述的位移传感器3设置为与锁止装置13上的小磁钢9位置相对应的结构。

所述的滑环4采用的是3通道滑环(可同时连接出三条引线)，要求滑环最大转速能够满足3000转/分(如果要求更高转速的测试要选用能够满足转速的滑环。)滑环4用强化胶粘贴检测支架2中部的通孔内。

所述的小磁钢9采用厚2mm，直径3mm的圆柱形强化磁钢，小磁钢9设置为通过强化胶粘贴在锁止销7前端的结构。

所述的检测支架2采用铝质材料，图3为检测支架的结构示意图。

所述的检测装置坚固的安装在相位器上，通过密封螺栓19紧固，所述的密封螺栓19的拧紧扭矩不小于10NM，位移传感器3的探头位置对准锁止销7。

本发明的检测装置，主要利用了霍尔原理，装置由小磁钢，霍尔式位移传感器，滑环，检测支架等构成。

小磁钢9：为了准确的检测锁止销7在相位器内位置，在装配时，要在锁止销7的底端镶入小磁钢9，图4为检测装置的小磁钢的安装结构示意图。

小磁钢9采用的是厚2mm，直径3mm的圆柱形强化磁钢，利用强化胶粘贴在锁止销7的前端，小磁钢9随锁止销7一起发生位移。

位移传感器3：位移传感器3采用霍尔式位移传感器，其利用霍尔原理，及通过霍尔探头的磁通量的不同而输出不同的信号。在本装置中，由于锁止销7的运动，带动了安装在锁止销7的前端的小磁钢9的移动，改变了霍尔式位移传感器3的探头的磁通量，从而检测出锁止销7的位置。

滑环4：安装滑环4的目的，是为了把传感器3的信号引入采集系统，当发动机台架在运行时，检测装置随相位器高速旋转，传感器也随之旋转，传感器的信号就需要借助滑环4引出，接到外部的采集装置。这就使检测装置既可用在相位器静态性能测试上，亦可直接安装在发动机台架上直接测试。测试时可满足凸轮轴最高转速不低于1500转/分钟，即曲轴最高转速不低于3000转/分钟，完全满足相位器台架实验要求，如果需要提高测试的转速，选择更换能满足更高转速的滑环4即可。

检测支架：检测支架是本检测装置的重要连接部件，保证相位器以及检测装置在转动时不会松动，如图3所示。

在高转速下进行测试时，由于检测装置受到巨大的离心力作用，为避免危险，要尽量缩小装置的重量，并且保证装置的重心尽量接近旋转圆心，因此检测支架采用密度较小的铝质材料加工，在整体安装完成后还要进行重心测量、修正。

本发明的检测装置的使用方法及安装方法：

本检测装置需要直流10V的外部电源11提供给霍尔位移传感器3，传感器输出信号为直流0-5V，利用模拟量采集设备进行信号采集。在相位器正常工作时，由于油压12的作用，相位器的定子5与转子6产生相对运动，从而改变配气相位。在相位器的定子5与转子6产生相对运动之前，固定定子5与转子6的锁止销7要先被油压12顶起脱销，油压12进入凹槽18的腔体内，克服压簧10的作用，顶起锁止销7，即锁止销7脱离定子5。安装在锁止销7前端的小磁钢9随之渐渐远离传感器3的探头，传感器3探测到的磁通量随之减小，输出信号随之增大，从而传感器3的输出信号与锁止销7位置对应，而相位器复位，锁止销7落座时，油压12进入锁止销腔8，加上压簧10的作用，使锁止销7落座，工作过程与脱销相反。

在装置初次使用前，要对装置进行标定，由于霍尔式位移传感器3的重复性好，在以后的使用无需进行二次标定，并且标定方法简单易行，如图5所示。

改变小磁钢9与霍尔探头的相对位置，记录相对位置与霍尔式位移传感器3的输出值对应关系，具体对应关系如图5所示。

由于本检测装置的被测物高速旋转，因此对安装要求比较严格，一定要确定检测装置坚固的安装在相位器1上，通过密封螺栓19拧紧，要求拧紧扭矩不小于10NM，传感器3的探头位置要对准锁止销7的位置，如图5所示。

图6为传感器信号与锁止销位置对应曲线图.

下文示例的图7采用的是西门子S7-224XP作为数据采集装置，相位器由锁止状态工作到最大偏转相位角度，并重复工作四次后的数据曲线截图。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种相位器锁止销轴向位置检测装置，包括相位器(1)，检测支架(2)，位移传感器(3)，滑环(4)，定子(5)，转子(6)，锁止装置(13)，其特征在于：所述的定子(5)与相位器(1)连接，检测支架(2)与定子(5)连接，所述的位移传感器(3)与滑环(4)均安装在检测支架(2)上，所述的锁止装置(13)安装在定子(5)上，锁止装置(13)设置为与位移传感器(3)相对应的位置，位移传感器(3)与电源(11)连接，其特征在于：所述的检测支架(2)设置为“U”型结构，“U”型结构的检测支架(2)的两端部(14)固定安装在定子(5)上，所述的位移传感器(3)与滑环(4)均安装在检测支架(2)的支架底部位置(22)上，所述的转子(6)设置在定子(5)内，锁止装置(13)正常工作状态时，设置为通过锁止装置(13)的锁止销(7)锁止定子(5)和转子(6)的结构，锁止装置(13)与控制油道(15)连通；所述的油压增大时，锁止装置(13)设置为定子(5)和转子(6)解锁的结构。

2.根据权利要求1所述的相位器锁止销轴向位置检测装置，其特征在于：所述的锁止装置(13)的锁止销(7)设置为空腔结构，锁止销(7)与锁止销腔(8)相配合，锁止销(7)的空腔设置压簧(10)，压簧(10)的另一端抵靠在锁止销腔(8)的底部位置，锁止销(7)的前端安装小磁钢(9)。

3.根据权利要求2所述的相位器锁止销轴向位置检测装置，其特征在于：所述的锁止销(7)的锁止销前端(17)设置出凹槽结构(18)，所述的小磁钢(9)安装在凹槽结构(18)内。

4.根据权利要求3所述的相位器锁止销轴向位置检测装置，其特征在于：所述的位移传感器(3)采用霍尔位移传感器，所述的位移传感器(3)设置为与锁止装置(13)上的小磁钢(9)位置相对应的结构。

5.根据权利要求4所述的相位器锁止销轴向位置检测装置，其特征在于：所述的滑环(4)采用的是3通道滑环，所述的滑环(4)采用最大转速满足3000转/分的滑环(4)。

6.根据权利要求5所述的相位器锁止销轴向位置检测装置，其特征在于：所述的小磁钢(9)采用厚2mm，直径3mm的圆柱形强化磁钢，小磁钢(9)设置为通过强化胶粘贴在锁止销(7)前端的结构。

7.根据权利要求6所述的相位器锁止销轴向位置检测装置，其特征在于：所述的检测支架(2)采用铝质材料。

8.根据权利要求7所述的相位器锁止销轴向位置检测装置，其特征在于：所述的检测装置坚固的安装在相位器上，通过密封螺栓(19)紧固，所述的密封螺栓(19)的拧紧扭矩不小于10N·m，位移传感器(3)的探头位置对准锁止销(7)。

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