CN108894840A - 一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，采用全新结构的转定子，配合形成无刮片的密封结构，转子叶片和定子叶片的撞击面上分别设计相互配合的凸台，形成缓冲区，降低转子转动时由撞击形成的振动和噪音；同时设计了一种带有长摆尾的腰型止动销孔，腰型止动销孔的底部设计一个圆形凹坑，腰型止动销孔的一侧设计长摆尾状的进油槽，圆形凹坑朝向进油槽的一侧设计开口，有利于进油导向，使止动销开启的过程留有跟随转子转动的角度余量，止动销在转到贴紧止动销孔的另一侧面之前，先完成整个上升行程，提高了开销的可靠性，同时限制了止动销其它方向的间隙，防止压力油从大间隙处进油，造成开销不顺畅。

Description

一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器

技术领域

本发明涉及凸轮轴相位调节器技术领域，特别是涉及一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器。

背景技术

凸轮轴相位调节器安装于发动机凸轮轴的前端，可根据发动机的转速调整凸轮轴和曲轴之间的相位，从而改变配气相位，来达到最佳的燃烧效率，提高发动机的燃油经济性。

现有技术中的凸轮轴相位调节器结构通常如图1所示，包括链轮1’、转子2’和定子3’等，转子2’与定子3’之间配合形成油腔，转子2’上设置有可上下移动的圆柱形止动销，定子3’上相应设置圆柱形的止动销孔6’，止动销孔6’的某一侧开有一小段进油槽与止动销孔的底部连通。在需要调节凸轮轴相位角度时，液压油充入转定子之间的油腔并从止动销孔6’一侧的进油槽进入止动销孔6’的底部将止动销从止动销孔6’中顶起，使转定子能够相对转动，从而实现对凸轮轴的相位调节；不工作时将油路切换对液压油卸压使止动销落入止动销孔6’中，转定子呈锁止状态。转子2’与定子3’圆柱面的接触处设有刮片4’和弹片5’的组合件，起到密封和刮油的作用。链轮1’与定子3’通过螺栓6’固定连接，链轮1’实现动力传递的同时起到对转定子端面的密封作用。发动机正常工作时，止动销会根据发动机的工况进行频繁的开启与锁止。

这种结构的凸轮轴相位调节器存在以下缺点：1、转定子的结构设计较为复杂，对转定子接触面的轮廓度要求较高，增加了生产加工工艺的难度；2、小型零部件较多，例如刮片和弹片，导致装配困难，工人极易产生疲劳，同时小型零部件数量多也易造成漏序，如没有及时发现，最终会影响产品的性能和正常使用；3、刮片和弹片组合件起到密封分隔油腔的作用，因此对刮片宽度和高度的精度要求比较高，对转子上与之配合的刮片槽的精度要求也比较高，因此若刮片与刮片槽在宽度方向的配合过松会造成窜油，工作油泄漏，过紧则会造成刮片径向微调动作不灵活，造成卡滞或者泄压；刮片的高度若比转子高度低会造成转定子间轴向端面处窜油，刮片的高度高于转子的高度则会造成卡滞、定子与链轮面配合面处密封不严，导致泄压；4、止动销安装在转子上，转子装入定子中会形成相应的压力腔，液压油充入压力室时，液压油会经止动销孔边上开的进油槽进入止动销孔的底部将止动销顶起，与此同时液压油也推动转子的叶片转动，也即止动销在上升的同时也随着转子一起转动，但此过程的时间非常短，因此在常规技术的止动销与止动销孔配合时，液压油瞬间高压地冲入压力腔中，止动销还未完全升起开启行程时止动销已随着转子转过一定的角度，此时止动销压在止动销孔一侧的壁面上，这样常常会导致止动销难以开启，即凸轮轴相位调节器失效。若止动销孔过大，即止动销与止动销孔间的间隙过大，会使止动销的四周同时进油，压力对消，也会导致止动销难以开启。

发明内容

为了克服上述常规技术的不足，本发明的目的是提供一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，转定子之间采用无刮片配合的方案，减少了细小零部件的数量、降低了成本，同时装配简单、生产效率高；同时本发明设计采用一种腰型的止动销孔，止动销孔的底部设计圆形的凹坑，止动销孔一侧设计长摆尾进油槽，能使液压油更迅速、顺利地进入止动销的底部，解决了止动销卡死的问题。

针对上述问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，包括链轮、转子及信号轮，所述链轮作为定子使用，所述转子位于链轮的中心并与链轮同心，所述链轮的中间中空且沿径向向内伸出多个扇形的链轮叶片，所述转子包括中心的轮毂及从轮毂处沿径向向外伸出的多个扇形的转子叶片，所述链轮叶片和转子叶片的数量相适应，所述链轮叶片的端面和转子轮毂的圆柱面形成贴合的配合面，所述转子叶片的端面和链轮的内圆柱面形成贴合的配合面，所述转子装入链轮后，转子叶片和链轮叶片相互交错形成封闭的油腔，所述链轮叶片远离中心的一端较大，靠近中心的一端较小，且所述链轮叶片的两侧面上还分别设有往外伸出的第一凸台，所述转子叶片远离中心的一端较大，靠近中心的一端较小，且所述转子叶片在远离中心处的两侧面上还分别设有往外伸出的第二凸台，所述轮毂叶片与转子叶片的侧面形成贴合的配合面，所述油腔的轴向两端面分别通过上盖板和下盖板密封，所述转子的轮毂中设置有沿轴向贯穿的主油孔和从轮毂圆柱面沿径向与所述主油孔连通的油道，所述油道分别与各油腔连通，所述转子内设置有可上下移动的止动销，所述下盖板上对应设置止动销孔，所述下盖板上对应设置一个腰型的止动销孔，所述止动销孔的底部设置有一个圆形凹坑，所述圆形凹坑的尺寸小于止动销的尺寸，所述止动销孔的一侧开设有长摆尾状的进油槽，所述圆形凹坑朝向所述长摆尾进油槽的一侧设置开口，所述长摆尾进油槽的一端连通止动销孔底部的圆形凹坑，另一端伸向转子油道的下方，所述轮毂、上盖板及下盖板之间通过螺丝穿装固定，所述转子的轮毂上设置有信号轮安装孔，所述信号轮上压入涡卷弹簧后通过定位销装入转子上的信号轮安装孔内，所述转子的轮毂上还设置有一个圆柱销孔，所述圆柱销孔内压入圆柱销实现与凸轮轴的动力传递。

优选的，所述转子上开设有止动销安装孔，所述止动销安装孔靠近上盖板的一端设置有堵头，所述堵头压入止动销安装孔内并与止动销安装孔形成过盈配合，所述止动销安装于所述止动销安装孔内，所述止动销与所述堵头之间设置有弹簧，所述弹簧处于预压缩状态。

优选的，所述转子内径向的油道分布在两个平行于转子端面的平面上，所述靠近上盖板一侧平面上的油道均通往转子叶片的右侧，所述靠近下盖板一侧平面上的油道均通往转子叶片的左侧。

优选的，所述止动销孔与下盖板端面的四周设置有光滑圆角。

优选的，所述止动销孔底部的圆形凹坑与止动销孔底面之间设置光滑圆角。

优选的，所述链轮中设置有五个形状大小均相同的链轮叶片，所述五个链轮叶片中有两个链轮叶片之间的夹角相对较大，其他相邻的两个链轮叶片之间的夹角均相同。

优选的，所述转子上设置有五个转子叶片，所述五个转子叶片中有一个转子叶片的圆弧角相对较大，其余四个转子叶片形状大小均相同，且相邻两个转子叶片之间的夹角也相同，所述较大的转子叶片位于夹角较大的两个链轮叶片之间。

优选的，所述止动销安装孔设置位于较大的转子叶片上。

优选的，所述止动销安装孔靠近上盖板一侧的端面上开设有排气槽，所述止动销在止动销安装孔中上下运动时，空气能沿着排气槽排出。

优选的，所述链轮叶片根部的两侧分别设置有沿轴向的排屑槽。

本发明的有益效果是：1、采用无刮片密封结构，省略了刮片、弹片等细小而精密的零件，降低了成本，简化了装配，大大提高了生产效率；2、用于形成油腔的链轮叶片和转子叶片外轮廓形状规则简单，便于生产加工且易实现动平衡，延长了产品的使用寿命；3、链轮叶片和转子叶片上的凸台结构设计有缓冲和降低噪音的作用；4、腰型的止动销孔，给止动销开启的过程留有跟随转子转动的角度余量，使止动销在转到贴紧止动销孔的另一面之前，先完成整个上升行程，提高了开销的可靠性，同时限制了止动销其它方向的间隙，防止压力油从大间隙处进油，造成开销不顺畅；5、止动销孔的长摆尾进油槽以及与进油槽连通的圆形凹坑，有利于进油导向，使压力油快速地填充到止动销的底部将止动销顶起，使开销动作先于转动动作，进一步保障了开销的可靠性。

附图说明

图1是常规技术中带刮片密封的凸轮轴相位调节器的结构示意图；

图2是本发明一较佳实施例的组件分解示意图；

图3是本发明实施例中链轮的结构示意图；

图4是本发明实施例中转子的结构示意图；

图5是本发明实施例中转子的立体图；

图6是本发明实施例中链轮与转子的配合示意图；

图7是本发明实施例中链轮与转子配合时贴合侧面的细节局部放大示意图；

图8是本发明实施例中下盖板的结构示意图；

图9是本发明实施例中止动销孔在结构总成中的位置示意图；

图10止动销的安装示意图；

附图中各部件的标记如下：1.长螺丝，2.上盖板，3.链轮，4.堵头，5.转子，6.弹簧，7.止动销，8.涡卷弹簧，9.定位销，10.信号轮，11.涡卷弹簧座，12.下盖板，121.止动销孔，13.圆柱销，14.链轮叶片，141.第一凸台，142.链轮叶片一，143.链轮叶片二，144.链轮叶片端面，15.转子叶片，151.第二凸台，152.转子叶片一，16.止动销安装孔，17.轮毂，18.定位销孔，19.排气槽，20.圆柱销孔，21.第一油道，22.第二油道，23.滞后腔，24.提前腔，25.短螺丝，26.圆形凹坑，27.长摆尾导油槽，28、排屑槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图2，本发明实施例包括：长螺丝1、短螺丝25、上盖板2、链轮3、堵头4、转子5、弹簧6、止动销7、涡卷弹簧8、定位销9、信号轮10、涡卷弹簧座11、下盖板12及圆柱销13，本结构的链轮3作为定子使用，所述转子5位于链轮3的中心并与链轮3同心，

请参阅图3，本实施例的链轮3的中间中空且沿径向向内伸出五个形状大小均相同的扇形链轮叶片14，链轮叶片14远离中心的一端较大，靠近中心的一端较小，且所述链轮叶片14的两侧面上还分别设有往外伸出的第一凸台141，其中链轮叶片一142与链轮叶片二143之间的夹角相对较大，其他相邻的两个链轮叶片14之间的夹角均相同，

请参阅图4，本实施例的转子5包括中心的轮毂17及从轮毂17处沿径向向外伸出的五个扇形的转子叶片15，转子叶片15远离中心的一端较大，靠近中心的一端较小，且所述转子叶片15在远离中心处的两侧面上还分别设有往外伸出的第二凸台151，所述五个转子叶片15中转子叶片一152的圆弧角相对较大，其余四个转子叶片15的形状大小均相同，且相邻两个转子叶片15之间的夹角也相同，

请参阅图6，转子5装入链轮3中后，转子叶片15和链轮叶片14相互交错形成封闭的油腔，其中转子叶片一152位于夹角较大的链轮叶片一142和链轮叶片二143之间，链轮叶片14的端面和转子轮毂17的圆柱面形成贴合的配合面，转子叶片15的端面和链轮3的内圆柱面形成贴合的配合面，轮毂叶片14与转子叶片15的侧面形成贴合的配合面，

请参阅图5，转子5的轮毂17中设置有沿轴向贯穿的主油孔和从轮毂17圆柱面沿径向与主油孔连通的油道，所述油道分别与各油腔连通，所述转子5内径向的油道分布在两个平行于转子端面的平面上，其中靠近上盖板2一侧平面上的第一油道21均通往转子叶片15的一侧，靠近下盖板12一侧平面上的第二油道22均通往转子叶片15的另一侧，其中与第一油道21连通的油腔为提前腔23，与第二油道22连通的油腔为滞后腔24，

请参阅图10，转子叶片一152上设置有止动销安装孔16，止动销安装孔16靠近上盖板2的一端设置有堵头4，所述堵头4压入止动销安装孔16内并与止动销安装孔16形成过盈配合，所述止动销安装孔16内安装有止动销7，止动销7与堵头4之间设置有弹簧6，所述弹簧6处于预压缩状态，止动销安装孔16靠近上盖板2一侧的端面上开设有排气槽19，止动销7在止动销安装孔16中上下运动时，空气能沿着排气槽19排出，使止动销7开销动作更为灵活，

请参阅图8-9，下盖板12上对应止动销7下方的位置设置一个腰型的止动销孔121，所述止动销孔121的底部设置有一个圆形凹坑26，圆形凹坑26的尺寸小于止动销7的尺寸，止动销孔121的一侧开设有长摆尾状的进油槽27，圆形凹坑26朝向长摆尾进油槽27的一侧设置开口，长摆尾进油槽27的一端连通止动销孔121底部的圆形凹坑26，另一端伸向第二油道22的下方，

请参阅图7，链轮叶片14根部的两侧分别设置有沿轴向的排屑槽28。

转子5装入链轮3中后，相互交错的叶片形成油腔，油腔的两端面分别通过上盖板2和下盖板12密封，两颗长螺丝1和三颗短螺丝25穿过上盖板2、链轮3拧紧在下盖板3上，这样就形成了转子5与链轮3之间的封闭油腔，转子5上的止动销7落入下盖板12的止动销孔121中，此状态为凸轮轴相位调节器的初始状态。涡卷弹簧8通过涡卷弹簧座11铆压在信号轮10上，信号轮10再通过定位销9压紧在转子的定位销孔18上，装入时还需将涡卷弹簧8旋卷到指定位置，使涡卷弹簧8勾挂在长螺丝1上，转子轮毂17靠近上盖板一侧的端面上还设置有一个圆柱销孔20，所述圆柱销孔20内压入圆柱销13实现与凸轮轴的动力传递。

本实施例工作原理为：凸轮轴相位调节器工作时，电控单元ECU控制系统的油路执行阀，根据发动机的需要，实时控制油路回路，转子5的轮毂17中的油道进排油相互切换，压力油从同一平面的油道进油时能更顺畅地经长摆尾进油槽27进入止动销孔121底部的圆形凹坑26内，压力油克服弹簧6的阻力将止动销7顶起，转子5相对于链轮3来回转动，以调节凸轮轴的相位。在压力油进入的瞬间，油压还是作用在转子叶片15的根部，此时力臂相对较小，转子5的转动角速度处于从零开始的加速过程，但此时压力油已经进入止动销孔121底部的圆形凹坑26中进行开销动作，在止动销7跟随转子5转动时，腰型的止动销孔121又给予了一定的转角余量，最大程度地避免了止动销7卡死在止动销孔121另一侧壁面的情况，大大提成了开销的可靠性。腰型的止动销孔121还限制了两个无关面的间隙，防止从四周窜油，从而降低开销动作的灵敏性。凸轮轴相位调节器工作时转子的叶片两侧面与链轮叶片的侧面相互撞击，容易产生噪音，对发动机的NVH性能造成不利的影响，而本发明的转子叶片15上的第二凸台152和链轮叶片15上的第一凸台141在转子叶片15与链路叶片14接近时，油液的反冲涡流形成了缓冲作用，减少了冲击的振动及噪音。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，包括链轮、转子及信号轮，所述链轮作为定子使用，所述转子位于链轮的中心并与链轮同心，其特征在于，所述链轮的中间中空且沿径向向内伸出多个扇形的链轮叶片，所述转子包括中心的轮毂及从轮毂处沿径向向外伸出的多个扇形的转子叶片，所述链轮叶片和转子叶片的数量相适应，所述链轮叶片的端面和转子轮毂的圆柱面形成贴合的配合面，所述转子叶片的端面和链轮的内圆柱面形成贴合的配合面，所述转子装入链轮后，转子叶片和链轮叶片相互交错形成封闭的油腔，所述链轮叶片远离中心的一端较大，靠近中心的一端较小，且所述链轮叶片的两侧面上还分别设有往外伸出的第一凸台，所述转子叶片远离中心的一端较大，靠近中心的一端较小，且所述转子叶片在远离中心处的两侧面上还分别设有往外伸出的第二凸台，所述轮毂叶片与转子叶片的侧面形成贴合的配合面，所述油腔的轴向两端面分别通过上盖板和下盖板密封，所述转子的轮毂中设置有沿轴向贯穿的主油孔和从轮毂圆柱面沿径向与所述主油孔连通的油道，所述油道分别与各油腔连通，所述转子内设置有可上下移动的止动销，所述下盖板上对应设置一个腰型的止动销孔，所述止动销孔的底部设置有一个圆形凹坑，所述圆形凹坑的尺寸小于止动销的尺寸，所述止动销孔的一侧开设有长摆尾状的进油槽，所述圆形凹坑朝向所述长摆尾进油槽的一侧设置开口，所述长摆尾进油槽的一端连通止动销孔底部的圆形凹坑，另一端伸向转子油道的下方，所述轮毂、上盖板及下盖板之间通过螺丝穿装固定，所述转子的轮毂上设置有信号轮安装孔，所述信号轮上压入涡卷弹簧后通过定位销装入转子上的信号轮安装孔内，所述转子的轮毂上还设置有一个圆柱销孔，所述圆柱销孔内压入圆柱销实现与凸轮轴的动力传递。

2.根据权利要求1所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述转子上开设有止动销安装孔，所述止动销安装孔靠近上盖板的一端设置有堵头，所述堵头压入止动销安装孔内并与止动销安装孔形成过盈配合，所述止动销安装于所述止动销安装孔内，所述止动销与所述堵头之间设置有弹簧，所述弹簧处于预压缩状态。

3.根据权利要求1所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述转子内径向的油道分布在两个平行于转子端面的平面上，所述靠近上盖板一侧平面上的油道均通往转子叶片的右侧，所述靠近下盖板一侧平面上的油道均通往转子叶片的左侧。

4.根据权利要求1所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述止动销孔与下盖板端面的四周设置有光滑圆角。

5.根据权利要求1所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述止动销孔底部的圆形凹坑与止动销孔底面之间设置光滑圆角。

6.根据权利要求1所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述链轮中设置有五个形状大小均相同的链轮叶片，所述五个链轮叶片中有两个链轮叶片之间的夹角相对较大，其他相邻的两个链轮叶片之间的夹角均相同。

7.根据权利要求6所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述转子上设置有五个转子叶片，所述五个转子叶片中有一个转子叶片的圆弧角相对较大，其余四个转子叶片形状大小均相同，且相邻两个转子叶片之间的夹角也相同，所述较大的转子叶片位于夹角较大的两个链轮叶片之间。

8.根据权利要求7所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述止动销安装孔设置位于较大的转子叶片上。

9.根据权利要求1所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述止动销安装孔靠近上盖板一侧的端面上开设有排气槽，所述止动销在止动销安装孔中上下运动时，空气能沿着排气槽排出。

10.根据权利要求1所述的一种无刮片密封的凸轮轴相位调节器，其特征在于，所述链轮叶片根部的两侧分别设置有沿轴向的排屑槽。