CN104131853A - 凸轮轴调节器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器包括定子（70）、相对于所述定子（70）具有旋转自由度的转子（10），所述转子（10）的主体中设有槽（50），复位弹簧（30）完全容纳在所述槽（50）中，所述复位弹簧（30）的第一端压靠在所述槽（50）的端壁上、相对的第二端连接在相对于所述定子（70）是固定的定位件上，当所述转子（10）相对于所述定子（70）转动时所述复位弹簧（30）能够对所述转子（10）产生回复力。根据本发明的凸轮轴调节器，不仅在轴向和径向上均能显著节约空间，而且易于制造和装配，并提高了产品的使用寿命。

Description

凸轮轴调节器

技术领域

本发明涉及一种凸轮轴调节器，尤其是一种复位弹簧容纳在转子的槽中的凸轮轴调节器。

背景技术

凸轮轴调节器用于调节内燃发动机中凸轮轴与曲轴之间的相对角度。换言之，凸轮轴调节器用于将换气阀的开启时间和关闭时间相对于曲轴调节至较早或较晚的时间点，以便对内燃发动机燃烧室中的燃烧过程进行有利的干预。通过复位弹簧对调节过程进行强制控制，以使得例如在液压腔中的压力不足时能够确保转子相对于定子处于确定的优选位置。

现有技术中通常使用平面螺旋形弹簧（也称为平面涡卷弹簧、盘簧，指的是在一个平面内从内向外具有增大的半径的弹簧）作为凸轮轴调节器的复位弹簧。如图1所示，这类凸轮轴调节器通常具有平面螺旋形弹簧1、前盖2、弹簧支架3以及用以固定平面螺旋形弹簧1的一端的定位螺栓4。例如，EP1865158A2中公开了一种使用平面螺旋形弹簧作为复位弹簧的凸轮轴调节器，其中为了安装平面螺旋形弹簧，转子主体的中央部分被加工出比较复杂的结构。更为重要的是，这种平面螺旋形弹簧比较重，而且尤其在径向上占据了较大的空间。图2示意性地示出了公知的使用扭力弹簧1’作为复位弹簧的凸轮轴调节器。这种扭力弹簧也比较重，而且尤其在轴向上占据了较大的空间。复位弹簧占据较大的空间会使得凸轮轴调节器的设计受到限制，而且会进一步限制用于电磁阀（如OCV）的空间，难以实现凸轮轴调节器的轻量化和小型化。

为了解决这些问题，现有技术中已提出对定子和转子之间的液压腔所占据的空间进行复用的设计，也就是将复位弹簧设计到液压腔所占据的空间中。

例如，US6450138B1公开了一种阀门正时调节装置，其中定子的凸起部的侧壁上开有凹槽，转子叶片的侧壁上开有凹槽，用于保持复位弹簧的保持构件分别接合在定子和转子叶片上的凹槽中，复位弹簧的两端分别安装在保持构件中。这样，复位弹簧被设置在液压腔中。

另外，US7703426B2公开了一种凸轮轴调节器，其中复位弹簧布置在液压腔中，从而已用于液压腔的空间能够同时被用于安装复位弹簧。

这种设计虽能节约一定的空间，但其制造及装配均依然比较复杂。而且，弹簧元件直接位于液压腔中，如果弹簧元件损坏，损坏的弹簧元件碎片可能会直接掉落在液压腔中，这会加剧转子和定子的磨损，从而影响整个装置的寿命。更为重要的是，内燃发动机总体趋势正变得更小、更轻，这对凸轮轴调节器在体积和重量上的要求更加苛刻。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在轴向和径向上均能显著节约空间并且易于制造和装配的凸轮轴调节器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种凸轮轴调节器，包括定子、相对于定子具有旋转自由度的转子，转子的主体中设有槽，复位弹簧完全容纳在槽中，复位弹簧的第一端压靠在所述槽的端壁上、相对的第二端连接在相对于定子是固定的定位件上，当转子相对于定子转动时复位弹簧能够对转子产生回复力。

优选地，复位弹簧的轴线与转子的轴线正交。

优选地，所述定位件为实心的销。

凸轮轴调节器可包括固定地安装于定子上的链轮或皮带轮，销可以固定地连接到链轮或皮带轮上。例如，链轮或皮带轮可具有用于安装销的销孔。

凸轮轴调节器还可包括固定地安装于定子上的端盖，端盖具有用于安装销的销孔，销可以固定地连接到该端盖的销孔中。

优选地，槽可具有两个端壁和两个侧壁，其中两个侧壁平行于转子的主体的外圆周面，例如分别形成圆弧段。此外，两个端壁可优选设计为分别沿径向分布。

另外，槽可以是在转子的轴向上不贯通的盲槽，也可以是在转子的轴向上贯通的通槽。

根据本发明的技术方案，复位弹簧可以选用弯曲弹簧、波形弹簧或者弹簧组合。弹簧组合优选可以是多个弹簧，如弯曲弹簧的组合。

此外，设置在转子中的槽和相应的复位弹簧的数目可以为1至10个，优选为3个。由于可以设置多个槽及相应多个弹簧，使得复位弹簧的规格可以相对较小地选择，但却能提供与现有技术中使用一个较大规格的涡卷弹簧或扭簧所能提供的相同的回复力，从而也减轻了凸轮调节器总质量。

在转子中设有三个槽的情况下，其中两个槽优选沿直径方向对置设置，而另一槽相对这两个槽居中布置，即分别与这两个沿直径对置的槽形成90°的夹角。此外，在沿直径与此相对居中布置的槽对置的侧上还可以设有挖空部，从而使得转子的质量分布更为均匀。其它与转子叶片分布配合的使转子质量分布均匀的槽分布方案也是可行的。

根据本发明的凸轮轴调节器结构上大大节约了空间，而且易于制造和装配，并提高了可靠性，从而还能延长产品的使用寿命。

附图说明

下面结合附图进一步描述根据本发明的凸轮轴调节器的具体实施例，其中：

图1至图2示出了现有技术中几种不同构造的凸轮轴调节器；

图3是示出根据本发明一具体实施例的凸轮轴调节器的立体图；

图4是示出根据本发明一具体实施例的凸轮轴调节器的内部构造的主视图；

图5示出了根据本发明一具体实施例的凸轮轴调节器中使用的一种复位弹簧；

图6示出了根据本发明一具体实施例的凸轮轴调节器中使用的带有槽的转子；以及

图7示出了根据本发明一具体实施例的凸轮轴调节器中使用的带有销孔的链轮。

具体实施方式

图3和图4示意性示出了根据本发明一具体实施例的凸轮轴调节器100。凸轮轴调节器100包括定子70、相对于定子70具有一定旋转自由度的转子10。转子10中具有槽50，复位弹簧30能够完全容纳在槽50中。复位弹簧30的第一端31压靠在槽50端壁上，相对的第二端32连接在相对于所述定子70是相对固定的定位件上，例如为实心的销20上，当然也可以是其他结构的定位结构。复位弹簧30的第二端32可以以弯钩形的头部钩挂或锁定在销20上。复位弹簧30的第二端32与实心的销20的连接可以是固定连接，也可以是非固定的连接，例如形状配合的连接，优选钩挂连接。这里，销20相对于定子70是相对固定的部件，从而使得复位弹簧30能够对转子10产生回复力。需要指出的是，本发明中可以使用普通的螺旋弹簧，而不使用在转子径向上占据较大空间的平面螺旋弹簧，或在转子轴向上占据较大空间的扭力弹簧，因而能够显著节约凸轮轴调节器的空间。此外，普通的螺旋弹簧同时还具有质量轻和成本低的优点。图5示出了一种适用于本发明的螺旋弹簧30。

此外，在本实施例中，复位弹簧30的不与销20连接的第一端31不固定在槽50的端壁上。然而也可以设计使得复位弹簧30的不与销20连接的第一端31固定在槽50的端壁上。

图6具体示出了图3和图4中的转子10。从图6中可以看出，转子10包括转子主体11和位于转子主体外侧的转子叶片12。示例性地，槽50形成于转子10的主体11中。优选地，槽50沿着圆周方向分布于转子10中。而且槽50优选地具有两个端壁51、52和两个侧壁53、54，其中两个侧壁53、54大致平行于转子主体的外圆周面。相应地，复位弹簧30优选为与槽50的形状相适应的弯曲弹簧，例如，如图5所示。另外，本领域普通技术人员可以理解的是，本发明中的复位弹簧30也可以选用波形弹簧或者弹簧组合。从图4中可以看出，在装配好的状态下，根据本发明的技术方案中，复位弹簧30的轴线优选地与转子10的轴线基本上正交。

接着，具体描述销20相对于定子70固定的问题。本领域普通技术人员公知的是，凸轮轴调节器一般包括链轮式和皮带轮式两种类型。本发明中以链轮式凸轮轴调节器为例，图7示出了根据本发明一具体实施例的凸轮轴调节器中可以使用的带有销孔60的链轮40。众所周知，链轮在装配状态下相对于定子是固定的。因此，只需将销20固定地连接到链轮40上即可。这例如可以通过在链轮40上相应设置销孔60，然后将销20固定到销孔60中来实现。而对于皮带轮式凸轮轴调节器，则可将销20以类似的方式相应地固定连接到皮带轮上。

另外，凸轮轴调节器还可包括固定地安装于定子上的端盖。作为一种选择，销20也可以固定地连接到端盖上。例如，在端盖上设置有销孔，销20固定到销孔中。

当发动机开始工作时，凸轮轴调节器紧跟着开始工作。转子10随同凸轮轴转动，而定子70以及相对固定地装配于定子70上的端盖、链轮或皮带轮则保持不动，因而复位弹簧30会被压缩并对转子10产生回复力。

此外，还需指出的是，本发明中，槽50可以是在转子10的轴向上不贯通的盲槽，也可以是在转子10的轴向上贯通的通槽。当槽50是盲槽时，销20与转子10的槽50开口所对的那一侧的端盖、链轮或者皮带轮相固定地连接。当槽50是通槽时，销20可以与转子10的两侧的端盖和/或链轮或者皮带轮相固定地连接。当然，也可以在转子10中向两侧分别设置盲槽。无论采用哪种设计，本发明中的复位弹簧30均被保持在转子10的槽50中，这样即使复位弹簧30损坏，其碎片也会被继续保持在槽50中，而绝不会散落到例如液压腔中，因而不会对其它部件乃至整个装置造成损坏，因而可以提高产品的使用寿命。

根据具体应用需求，可以在转子10中设置不同数目的槽50和相应的复位弹簧30，例如可以为1至10个，优选为3个。

虽然已经参照特定实施例具体地示出和描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员应明白，在不脱离本发明的教导的情况下，可对本发明的实施例在形式和细节上做出各种改变。因而，本发明的范围由权利要求书限定，并且包括落入权利要求等同物的范围内的所有变化。

Claims (10)

1.凸轮轴调节器，包括定子（70）、相对于所述定子（70）具有旋转自由度的转子（10），其特征在于，所述转子（10）的主体中设有槽（50），复位弹簧（30）完全容纳在所述槽（50）中，所述复位弹簧（30）的第一端压靠在所述槽（50）的端壁上、相对的第二端连接在相对于所述定子（70）是固定的定位件上，当所述转子（10）相对于所述定子（70）转动时所述复位弹簧（30）能够对所述转子（10）产生回复力。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述复位弹簧（30）的轴线与所述转子（10）的轴线正交。

3.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述定位件是销，优选为实心的销（20）。

4.根据权利要求3所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述凸轮轴调节器还包括固定地安装于所述定子（70）上的链轮（40）或皮带轮，所述销（20）固定地连接到所述链轮（40）或皮带轮上。

5.根据权利要求4所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述链轮（40）或皮带轮具有销孔（60），所述销（20）安装于所述销孔（60）中。

6.根据权利要求3所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述凸轮轴调节器还包括固定地安装于所述定子（70）上的端盖，所述端盖具有销孔，所述销（20）固定地连接到所述端盖的销孔中。

7.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述槽（50）具有两个端壁和两个侧壁，其中所述两个侧壁平行于所述转子（10）的主体的外圆周面。

8.根据权利要求1-7之一所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述槽（50）是在所述转子（10）的轴向上不贯通的盲槽或者是在所述转子（10）的轴向上贯通的通槽。

9.根据权利要求8所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述复位弹簧（30）是弯曲弹簧、波形弹簧或者弹簧组合。

10.根据权利要求8所述的凸轮轴调节器，其特征在于，设置在所述转子（10）中的所述槽（50）和相应的所述复位弹簧（30）的数目为1至10个，优选为3个。