CN104179541A - 凸轮轴相位调节器及可变凸轮正时系统 - Google Patents

Abstract

一种凸轮轴相位调节器及可变凸轮正时系统，该调节器包括：定子，具有多个沿周向间隔排列、并沿径向向内延伸的凸台，相邻两个凸台之间形成有液压室；转子，可旋转地位于定子内，转子包括基体，以及多个沿周向间隔排列、并沿径向向外延伸的叶片，基体具有插槽，叶片固设于插槽内，叶片具有向凸台突出且凸伸入液压室内的凸起部。由于凸起部的尺寸及形状可以影响并决定凸轮轴相位调节器的转角范围，因此，在设计多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器时，只需要设计不同尺寸及形状的叶片即可，而原有的定子及转子的基体都可以作为标准件使用，这将大大降低凸轮轴相位调节器的设计成本及制造成本。

Description

凸轮轴相位调节器及可变凸轮正时系统

技术领域

本发明涉及一种凸轮轴相位调节器，以及一种包含该凸轮轴相位调节器的可变凸轮正时（Variable Camshaft Timing，简称VCT）系统。

背景技术

图1是现有一种凸轮轴相位调节器的局部剖面图，如图1所示，凸轮轴相位调节器包括：定子1，具有多个沿周向间隔排列、并沿径向向内延伸的凸台11，相邻两个凸台11之间形成有液压室12；转子2，可旋转地位于定子1内，转子2具有基体21，及多个沿周向间隔排列、并沿径向向外延伸的叶片22，叶片22固设于基体21的叶片槽（未标识）内，且叶片22凸出于叶片槽外并将液压室12分隔为两个压力室（未标识）。

图2是现有另一种凸轮轴相位调节器的局部剖面图，如图2所示，该凸轮轴相位调节器与上述现有凸轮轴相位调节器的区别在于：前者的叶片22与基体21为一体结构；而后者的叶片22嵌插在基体21的叶片槽内。

现有凸轮轴相位调节器的工作原理如下：通过压力介质管路向液压室12的其中一个压力室输送压力介质（一般为发电机油），同时从液压室12的另一个压力室流出压力介质，由于两个压力室内的压力介质压力不同，因此会驱使叶片22转动，进而带动转子2相对于定子1及曲轴（未图示）转动；由于转子2与凸轮轴（未图示）固定连接，因而能够调节凸轮轴相对于曲轴的相位位置，以使气门提前打开或延迟打开。

凸台11具有面向叶片22的第一侧壁11a，叶片22具有面向凸台11的第二侧壁22a。根据凸轮轴相位调节器的工作原理可知，当转子2转动到一定角度时，叶片22的第二侧壁22a会与凸台11的第一侧壁11a接触，并停止继续转动。当叶片22与凸台11接触时，凸台11未与叶片22接触的第一侧壁11a，和叶片22未与凸台11接触的第二侧壁22a之间的夹角A1，即为凸轮轴相位调节器转角（shifting angle）范围的最大值。

然而，不同类型的发动机，可能对凸轮轴相位调节器的转角范围要求不同。因此，就有必要针对多种不同类型的发动机来设计多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器。

根据凸轮轴相位调节器的工作原理可知，凸轮轴相位调节器的转角范围与液压室张角A2密切相关，而液压室张角A2等于相邻两个凸台11的两个相邻第一侧壁11a之间的夹角。因此，现有技术中是通过改变定子的液压室张角来调节凸轮轴相位调节器的转角范围，使得现有多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器中，采用的是相同的转子、不同的定子（即定子的液压室张角不同）。这样一来，可以将转子作为标准件、将定子作为非标准件，每当要设计一种新的凸轮轴相位调节器时，无需重新设计转子，但是需重新设计一种新的定子，这样无疑会增加凸轮轴相位调节器的成本。

因此，亟需提供一种新的凸轮轴相位调节器来解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的问题是：提供一种新的凸轮轴相位调节器，以降低凸轮轴相位调节器的成本。

为解决上述问题，本发明提供了一种凸轮轴相位调节器，包括：

定子，具有多个沿周向间隔排列、并沿径向向内延伸的凸台，相邻两个所述凸台之间形成有液压室；

转子，可旋转地位于所述定子内，所述转子包括基体，以及多个沿周向间隔排列、并沿径向向外延伸的叶片，所述基体具有插槽，所述叶片固设于所述插槽内；

所述叶片具有向所述凸台突出的凸起部，且所述凸起部凸伸入所述液压室内。

可选的，所述插槽为U型槽，且所述插槽沿转子的轴向贯穿基体。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

由于叶片具有向凸台突出的凸起部且凸起部凸伸入液压室内，而凸起部的尺寸及形状可以影响并决定凸轮轴相位调节器的转角范围，因此，在设计多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器时，只需要设计不同尺寸及形状的叶片即可，而原有的定子及转子的基体都可以作为标准件使用，这将大大降低凸轮轴相位调节器的设计成本及制造成本。

为解决上述问题，本发明还提供了另一种凸轮轴相位调节器，包括：

定子，具有多个沿周向间隔排列、并沿径向向内延伸的凸台，相邻两个所述凸台之间形成有液压室；

转子，可旋转地位于所述定子内，所述转子包括基体，以及多个沿周向间隔排列、并沿径向向外延伸的叶片；

至少所述叶片和所述凸台之一具有一个或一个以上的开口面向所述液压室的插槽，并且至少一个所述插槽内固设有凸伸入所述液压室的插件。

可选的，所述叶片与基体为一体结构。

可选的，所述插槽为T型槽，且所述插槽沿转子的轴向贯穿叶片或凸台。

可选的，每个所述叶片上的插槽为两个，且一个叶片上的两个插槽分别面向相邻的两个凸台。

可选的，每个所述叶片的两个插槽内均固设有所述插件。。

可选的，每个所述凸台上的插槽为两个，且一个凸台上的两个插槽分别面向相邻的两个叶片。

可选的，每个所述凸台的两个插槽内均固设有所述插件。

另外，本发明还提供了另一种可变凸轮正时系统，包括：如上所述的凸轮轴相位调节器。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

由于凸台和/或叶片设有开口面向液压室的插槽，且插槽内固设有凸伸入液压室的插件，而插件的尺寸及形状可以影响并决定凸轮轴相位调节器的转角范围，因此，在设计多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器时，只需要设计不同尺寸和形状的插件即可，而定子和转子都可以作为标准件使用，这将大大降低凸轮轴相位调节器的设计成本及制造成本。

进一步地，凸台和/或叶片可以设有两个或以上的插槽，在设计多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器时，只需要改变固定在凸台或叶片内的插件数量即可，而定子、转子及插件都可以作为标准件使用，这将大大降低凸轮轴相位调节器的设计成本及制造成本。

附图说明

图1是现有一种凸轮轴相位调节器的局部剖面图；

图2是现有另一种凸轮轴相位调节器的局部剖面图；

图3是本发明的实施例一中凸轮轴相位调节器的局部剖面图；

图4是图3所示凸轮轴相位调节器中叶片的结构示意图；

图5是本发明的实施例二中凸轮轴相位调节器的局部剖面图；

图6是图5所示凸轮轴相位调节器中叶片的结构示意图；

图7是本发明的实施例三中凸轮轴相位调节器的局部剖面图；

图8是本发明的实施例四中凸轮轴相位调节器的局部剖面图；

图9是本发明的实施例五中凸轮轴相位调节器的局部剖面图；

图10是本发明的实施例六中凸轮轴相位调节器的局部剖面图；

图11是图7至图10所示凸轮轴相位调节器中插件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

实施例一

如图3所示，本实施例的凸轮轴相位调节器包括：定子100，具有多个沿周向间隔排列、并沿径向向内延伸的凸台110，相邻两个凸台110之间形成有液压室120；转子200，可旋转地位于定子100内，结合图4所示，转子200具有基体210，以及多个沿周向间隔排列、并沿径向向外延伸的叶片220，基体210具有插槽（未标识），叶片220固设于插槽内，叶片220具有向凸台110突出的凸起部221，且凸起部221凸伸入液压室120内。

本实施例的凸轮轴相位调节器的工作原理如下：叶片220将液压室120分隔为两个压力室，通过压力介质管路向液压室120的其中一个压力室输送压力介质，同时从液压室120的另一个压力室流出压力介质，由于两个压力室内的压力介质压力不同，因此会驱使叶片220转动，进而带动转子200相对于定子100及曲轴（未图示）转动；由于转子200与凸轮轴（未图示）固定连接，因而能够调节凸轮轴相对于曲轴的相位位置，以使气门提前打开或延迟打开。

凸台110具有面向凸起部221的第一侧壁110a，凸起部221具有面向凸台110的第二侧壁220a。叶片220与凸台110接触时，凸台110未与叶片220接触的第一侧壁110a，和叶片220未与凸台110接触的第二侧壁220a之间的夹角B1，即为凸轮轴相位调节器转角范围的最大值。根据凸轮轴相位调节器的工作原理可知，凸轮轴相位调节器转角范围的最大值，不仅与液压室张角B2密切相关，还与叶片张角B3密切相关。而液压室张角B2等于相邻两个凸台110的两个相邻第一侧壁110a之间的夹角，叶片张角B3等于凸起部221的第二侧壁220a，和叶片220的另一个面向凸台110的侧壁（未标识）之间的夹角。

由于本实施例的凸轮轴相位调节器中叶片220的形状，与现有凸轮轴相位调节器中叶片22（结合图1所示）的形状不相同，因此，本实施例的凸轮轴相位调节器中叶片张角B3，与现有凸轮轴相位调节器中叶片张角A3（结合图1所示）不相同。在确保本实施例的凸轮轴相位调节器中液压室张角B2，与现有凸轮轴相位调节器中液压室张角A2（结合图1所示）相同的前提下，能够使得本实施例的凸轮轴相位调节器的转角范围，与现有凸轮轴相位调节器的转角范围不相同。也就是说，本实施例是通过改变叶片张角B3来改变凸轮轴相位调节器的转角范围，而叶片张角B3的改变可以通过改变叶片220的尺寸及形状来实现。

与现有技术相比，本实施例的凸轮轴相位调节器具有以下优点：由于叶片凸起部的尺寸及形状可以影响并决定凸轮轴相位调节器的转角范围，因此，在设计多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器时，只需要设计不同尺寸及形状的叶片即可，而原有的定子及转子的基体都可以作为标准件使用，这将大大降低凸轮轴相位调节器的设计成本及制造成本。

在本实施例中，凸起部221仅向一个凸台110突出，凸起部221的宽度（径向方向上的尺寸）较小，且沿径向凸起部221未延伸至液压室120的底壁120a，换言之，凸起部221未与液压室120的底壁120a接触。在其他实施例中，凸起部221也可向相邻两个凸台110均突出；另外，凸起部221的宽度也可较大一些。

在本实施例中，插槽为U型槽，且插槽沿转子200的轴向贯穿基体210。

实施例二

本实施例的凸轮轴相位调节器，与实施例一的凸轮轴相位调节器的区别在于：叶片的形状。在本实施例中，如图5和图6所示，叶片220的凸起部221沿径向向外延伸至液压室120的底壁120a，换言之，凸起部221与液压室120的底壁120a接触，且凸起部221向相邻两个凸台110均突出。

需说明的是，在实施例一和实施例二的技术方案中，叶片220上凸起部221的形状并不能仅仅局限于所给实施例，本领域技术人员在所给实施例的教导下可以作出相应调整或变更。

需强调的是，由于本实施例是在实施例一的基础上变换而来的，因此本实施例的技术方案仅仅描述了一些比较重要的区别之处，其它未详细说明的内容或可替换方案可参考实施例一，在本实施例中不再赘述。

实施例三

如图7所示，本实施例的凸轮轴相位调节器包括：定子100，具有多个沿周向间隔排列、并沿径向向内延伸的凸台110，相邻两个凸台110之间形成有液压室120；转子200，可旋转地位于定子100内，转子具有基体210，以及多个沿周向间隔排列、并沿径向向外延伸的叶片220，且叶片220与基体210为一体结构，叶片220具有一个或以上的开口面向液压室120的插槽300；结合图11所示，至少一个插槽300内固设有凸伸入液压室120的插件400。

在本实施例中，每个叶片220上的插槽300为两个，且一个叶片220上的两个插槽300分别面向相邻的两个凸台110。且一个叶片220上的两个插槽300中，仅有一个插槽300内固定有插件400。

本实施例的凸轮轴相位调节器的工作原理可以参考实施例一，在此不再赘述。

凸台110具有面向插件400的第一侧壁110a，插件400具有面向凸台110的第三侧壁400a。转子200沿顺时针转动到一定角度时，叶片220会与凸台110接触，凸台110未与插件400接触的第一侧壁110a，和插件400未与凸台110接触的第三侧壁400a之间的夹角B1，即为凸轮轴相位调节器转角范围的最大值。而现有凸轮轴相位调节器中，继续参照图2所示，凸轮轴相位调节器转角范围的最大值A1为：叶片22与凸台11接触时，凸台11的未与叶片22接触的第一侧壁11a，和叶片22的未与凸台11接触的第二侧壁22a之间的夹角。

在确保本实施例的凸轮轴相位调节器中液压室张角和叶片张角，与现有凸轮轴相位调节器中液压室张角和叶片张角均相同的前提下，能够使得本实施例的凸轮轴相位调节器的转角范围，与现有凸轮轴相位调节器的转角范围不相同。也就是说，本实施例是通过在叶片220的开口面向液压室的插槽300内，固设凸伸入液压室120内的插件400来改变凸轮轴相位调节器的转角范围，且通过改变插件400的尺寸和形状可以改变凸轮轴相位调节器的转角范围。

在其他实施例中，也可仅在叶片220上设置一个插槽300；另外，叶片220与基体210也可以不是一体结构。

在本实施例中，插槽300为T型槽，且插槽300沿转子的轴向贯穿叶片220。

实施例四

本实施例的凸轮轴相位调节器，与实施例三的凸轮轴相位调节器的区别在于：在本实施例中，如图8所示，每个叶片220的两个插槽内均固定有插件400；而在实施例三中，如图7所示，每个叶片220的两个插槽300中，仅有一个插槽300内固定有插件400。

本实施例的凸轮轴相位调节器的工作原理可以参考实施例一，在此不再赘述。根据凸轮轴相位调节器的工作原理可知，当转子200转动到一定角度时，叶片220上的插件400会与定子100的凸台110接触并停止继续转动。

可以根据凸轮轴相位调节器转角范围的要求，选择在转子200的每个叶片220上固定一个插件400（参考实施例三），或者，在转子200的每个叶片220上固定两个插件400（参考实施例四）。

实施例五

本实施例的凸轮轴相位调节器，与实施例三的凸轮轴相位调节器的区别在于：在本实施例中，如图9所示，插槽300设置在凸台110上，且插槽300的开口面向液压室120，每个凸台110上的两个插槽300中，仅有一个插槽300内固定有插件400。

本实施例的凸轮轴相位调节器的工作原理可以参考实施例一，在此不再赘述。

叶片220具有面向插件400的第二侧壁220a，插件400具有面向叶片220的第三侧壁400a。当转子200沿顺时针转动到一定角度时，叶片220会与凸台110接触，叶片220未与插件400接触的第二侧壁220a，和插件400未与叶片220接触的第三侧壁400a之间的夹角B1，即为凸轮轴相位调节器转角范围的最大值。而现有凸轮轴相位调节器中，继续参照图2所示，凸轮轴相位调节器转角范围的最大值A1为：叶片22与凸台11接触时，凸台11未与叶片22接触的第一侧壁11a，和叶片22未与凸台11接触的第二侧壁22a之间的夹角。

在确保本实施例的凸轮轴相位调节器中液压室张角和叶片张角，与现有凸轮轴相位调节器中液压室张角和叶片张角均相同的前提下，能够使得本实施例的凸轮轴相位调节器的转角范围，与现有凸轮轴相位调节器的转角范围不相同。也就是说，本实施例是通过在凸台1100的开口面向液压室的插槽300内，固设凸伸入液压室120内的插件400来改变凸轮轴相位调节器的转角范围，且通过改变插件400的尺寸和形状可以改变凸轮轴相位调节器的转角范围。

在其他实施例中，也可仅在凸台110上设置一个插槽300。

在本实施例中，插槽300为T型槽，且插槽300沿转子的轴向贯穿凸台110。

实施例六

本实施例的凸轮轴相位调节器，与实施例五的凸轮轴相位调节器的区别在于：在本实施例中，如图10所示，每个凸台110的两个插槽上均固定有插件400；而在实施例五中，如图9所示，每个凸台110的两个插槽300中，仅有一个插槽300内固定有插件400。

本实施例的凸轮轴相位调节器的工作原理可以参考实施例一，在此不再赘述。根据凸轮轴相位调节器的工作原理可知，当转子200转动到一定角度时，凸台110上的插件400会与叶片220接触并停止继续转动。

可以根据凸轮轴相位调节器转角范围的要求，选择在定子100的每个凸台110上固定一个插件400（参考实施例五），或者，在定子100的每个凸台110上固定两个插件400（参考实施例六）。

实施例七

本实施例的凸轮轴相位调节器，与实施例三至实施例六的凸轮轴相位调节器的区别在于：所述叶片具有一个或以上的开口面向液压室的插槽，所述凸台具有一个或以上的开口面向液压室的插槽，至少一个所述插槽内固设有凸伸入液压室的插件。在本实施例的技术方案中，可以根据凸轮轴相位调节器转角范围的要求，在凸台和/或叶片的插槽内固定一个或以上的插件。

本领域技术人员可以在上述实施例三至实施例六的教导下，很容易获得本实施例的技术方案，在此不再赘述。

与现有技术相比，上述实施例三至实施例七的凸轮轴调节器具有以下优点：由于插件的尺寸及形状可以影响并决定凸轮轴相位调节器的转角范围，因此，在设计多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器时，只需要设计不同尺寸和形状的插件即可，而将定子和转子作为标准件使用，这将大大降低凸轮轴相位调节器的设计成本及制造成本。

进一步地，凸台和/或叶片可以设有两个或以上的插槽，在设计多种不同转角范围的凸轮轴相位调节器时，只需要改变固定在凸台或叶片内的插件数量即可，而定子、转子及插件都可以作为标准件使用，这将大大降低凸轮轴相位调节器的设计成本及制造成本。

需说明的是，在上述实施例三至实施例七的技术方案中，凸轮轴相位调节器中插件的形状并不能仅仅局限于本发明所提供的实施例，本领域技术人员可以在所给实施例的教导下，根据凸轮轴相位调节器转角范围的具体要求作出相应调整或变更。

在上述实施例一至实施例七的技术方案中，当转子转动到一定角度时，叶片的凸起部与凸台、插件与凸台、或者叶片与插件会接触，为了防止两者接触时会造成部件的损坏，可使两者的接触为面与面的接触。

本发明的第一实施例和第二实施例的凸轮轴相位器的转子与叶片是两个单独的元件，而第三至第七实施例的凸轮轴相位器的转子与叶片是一体成型的，两者虽稍有不同，但是这两种凸轮轴相位器的转角范围的调整都是通过改变凸伸入液压室的单独形成的叶片或者安装在叶片中的插件的尺寸及形状来实现的。因此，上述实施例一至实施例七的技术方案属于同样的发明构思。

另外，本发明还提供了一种可变凸轮正时系统，它包括上述任一实施例中的凸轮轴相位调节器。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种凸轮轴相位调节器，包括：

定子，具有多个沿周向间隔排列、并沿径向向内延伸的凸台，相邻两个所述凸台之间形成有液压室；

转子，可旋转地位于所述定子内，所述转子包括基体，以及多个沿周向间隔排列、并沿径向向外延伸的叶片，所述基体具有插槽，所述叶片固设于所述插槽内；

其特征在于：所述叶片具有向所述凸台突出的凸起部，且所述凸起部凸伸入所述液压室内。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴相位调节器，其特征在于：所述插槽为U型槽，且所述插槽沿转子的轴向贯穿基体。

3.一种凸轮轴相位调节器，包括：

定子，具有多个沿周向间隔排列、并沿径向向内延伸的凸台，相邻两个所述凸台之间形成有液压室；

转子，可旋转地位于所述定子内，所述转子包括基体，以及多个沿周向间隔排列、并沿径向向外延伸的叶片；

其特征在于：至少所述叶片和所述凸台之一具有一个或一个以上的开口面向所述液压室的插槽，并且至少一个所述插槽内固设有凸伸入所述液压室的插件。

4.根据权利要求3所述的凸轮轴相位调节器，其特征在于：所述叶片与基体为一体结构。

5.根据权利要求3所述的凸轮轴相位调节器，其特征在于：所述插槽为T型槽，且所述插槽沿转子的轴向贯穿叶片或凸台。

6.根据权利要求3所述的凸轮轴相位调节器，其特征在于：每个所述叶片上的插槽为两个，且一个叶片上的两个插槽分别面向相邻的两个凸台。

7.根据权利要求6所述的凸轮轴相位调节器，其特征在于：每个所述叶片的两个插槽内均固设有所述插件。

8.根据权利要求3所述的凸轮轴相位调节器，其特征在于：每个所述凸台上的插槽为两个，且一个凸台上的两个插槽分别面向相邻的两个叶片。

9.根据权利要求8所述的凸轮轴相位调节器，其特征在于：每个所述凸台的两个插槽内均固设有所述插件。

10.一种可变凸轮正时系统，其特征在于，包括：如权利要求1至9任一项所述的凸轮轴相位调节器。