CN109281724B - 凸轮轴调节器和内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及凸轮轴调节器和内燃机。凸轮轴调节器包括定子和转子，转子能够沿第一方向相对于定子转动到第一极限位置处并且沿与第一方向相反的第二方向相对于定子转动到第二极限位置处，在第一极限位置和第二极限位置处，多个叶片中的至少一者与相应凸起部相抵靠，轮毂开设有多个第一通道，多个第一通道从轮毂的径向内表面延伸到轮毂的径向外表面，每个叶片的第一方向侧设置有相应第一通道，并且当转子沿第一方向转动到距第一极限位置小于第一预定角度的范围内时，多个第一通道中的至少一个第一通道被相应凸起部密封并且多个第一通道中其余的第一通道未被相应凸起部密封。本发明的凸轮轴调节器能够在确保转子相对于定子顺利地转动的同时消除碰撞噪音。

Description

凸轮轴调节器和内燃机

技术领域

本发明涉及凸轮轴调节器和包括该凸轮轴调节器的内燃机。

背景技术

凸轮轴调节器是用于调节内燃机的曲轴与凸轮轴之间的相位的组件。图1是根据现有技术的凸轮轴调节器的示意图。如图1所示，凸轮轴调节器1’包括定子10’和转子20’。

定子10’包括环形部11’和沿环形部11’的径向向内突起的多个凸起部12’。每个凸起部12’的两个角部13’处均设置有缺口14’。

转子20’容纳在定子10’内，并且转子20’包括轮毂21’和多个叶片22’。轮毂21’具有中心孔23’，叶片22’沿轮毂21’的径向向外凸起。每个叶片22’位于两个相邻的凸起部12’之间，并且叶片22’与相邻的凸起部12’之间形成压力室30’。轮毂21’具有从轮毂21’的径向内表面24’延伸到轮毂的径向外表面25’的多个通道26’。

通过使压力介质经由多个通道26’流入或流出相应压力室，转子20’能够沿相反的两个方向在两个极限位置之间相对于定子10’转动。其中，在极限位置处，至少一个叶片22’与相应凸起部12’相抵靠。然而，在现有技术的凸轮轴调节器中，当转子转动到极限位置处时，通常会产生碰撞噪音。

发明内容

本发明的目的在于提供能够降低甚至消除碰撞噪音的凸轮轴调节器和包括该凸轮轴调节器的内燃机。

本发明的一方面提供了一种凸轮轴调节器，其包括：定子，其包括环形部和多个凸起部，凸起部沿环形部的径向向内凸起；以及转子，其容纳在定子内并且包括轮毂和多个叶片，轮毂具有中心孔，叶片沿轮毂的径向向外凸起，其中，每个叶片位于两个相邻的凸起部之间，其中，转子能够沿第一方向相对于定子转动到第一极限位置处并且沿与第一方向相反的第二方向相对于定子转动到第二极限位置处，在第一极限位置和第二极限位置处，多个叶片中的至少一者与相应凸起部相抵靠，轮毂开设有多个第一通道，多个第一通道从轮毂的径向内表面延伸到轮毂的径向外表面，每个叶片的第一方向侧设置有相应第一通道，并且当转子沿第一方向转动到距第一极限位置小于第一预定角度的范围内时，多个第一通道中的至少一个第一通道被相应凸起部密封并且多个第一通道中其余的第一通道未被相应凸起部密封。

根据本发明的优选实施例，轮毂还开设有多个第二通道，多个第二通道从轮毂的径向外表面向轮毂的径向内表面延伸，每个叶片的第二方向侧设置有相应第二通道，并且当转子沿第二方向转动到距第二极限位置小于第二预定角度的范围内时，多个第二通道中的至少一个第二通道被相应凸起部密封并且多个第二通道中其余的第二通道未被相应凸起部密封。

根据本发明的优选实施例，当转子沿第一方向转动到距第一极限位置小于第一预定角部的范围内时，未密封其余的第一通道的凸起部中的至少一者在与相应第一通道相对应的角部处设置有第一缺口，并且当转子沿第二方向转动到距第二极限位置小于第二预定角部的范围内时，未密封其余的第二通道的凸起部中的至少一者在与相应第二通道相对应的角部处设置有第二缺口。

根据本发明的优选实施例，当转子沿第一方向转动到距第一极限位置小于第一预定角部的范围内时，密封至少一个第一通道的凸起部在与相应第一通道相对应的角部处未设置有第一缺口，并且当转子沿第二方向转动到距第二极限位置小于第二预定角部的范围内时，密封至少一个第二通道的凸起部在与相应第二通道相对应的角部处未设置有第二缺口。

根据本发明的优选实施例，第一缺口和第二缺口在凸起部的沿凸轮轴调节器的轴向的整个长度上贯通凸起部。

根据本发明的优选实施例，至少一个第一通道与相应叶片之间的距离大于其余的第一通道与相应叶片之间的距离，并且至少一个第二通道与相应叶片之间的距离大于其余的第二通道与相应叶片之间的距离。

根据本发明的优选实施例，当转子沿第一方向转动到第一极限位置处时，与至少一个第一通道相对应的叶片抵靠相应凸起部，并且当转子沿第二方向转动到第二极限位置处时，与至少一个第二通道相对应的叶片抵靠相应凸起部。

根据本发明的优选实施例，至少一个第一通道的数量为1或2，并且至少一个第二通道的数量为1或2。

根据本发明的优选实施例，第一预定角度与第二预定角度相等。

本发明的另一方面提供了一种内燃机，其包括：燃烧室；由燃烧室驱动的曲轴；用于控制燃烧室的凸轮轴；和根据以上实施例所述的用于将转动能量从曲轴传递到凸轮轴的凸轮轴调节器。

根据本发明的实施例的凸轮轴调节器和内燃机，能够在确保转子相对于定子顺利地转动的同时降低凸轮轴调节器的碰撞噪音。

附图说明

图1是根据现有技术的凸轮轴调节器的示意图。

图2是根据本发明的实施例的内燃机的示意图。

图3是根据本发明的第一实施例的凸轮轴调节器的示意图。

图4是根据本发明的第一实施例的凸轮轴调节器的示意图。

图5是根据本发明的第二实施例的凸轮轴调节器的示意图。

图6是根据本发明的第二实施例的凸轮轴调节器的示意图。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。

图2示出了具有凸轮轴调节器的内燃机的示意图。如图2所示，内燃机包括燃烧室1，燃烧室1可以通过阀门2打开和关闭。阀门2通过与其相对应的凸轮轴3上的凸轮4来控制。此外，驱动曲轴5的往复活塞6容纳在燃烧室1中。曲轴5的转动能在该曲轴5的轴向端部通过驱动装置7传递至凸轮轴调节器8。根据本发明的实施例，驱动装置7可以为链条或皮带。

凸轮轴调节器8分别沿轴向安放在其中一个凸轮轴3上，并且用于吸收驱动装置7的转动能并将转动能输送给凸轮轴3。凸轮轴调节器8可以按时延迟或加速凸轮轴3相对于曲轴5的转动，以便改变凸轮轴3相对于曲轴5的相位。

发明人发现在现有技术的凸轮轴调节器1’中，由于定子10’的每个凸起部12’的两个角部13’均设置有缺口14’，因此当转子20’例如沿逆时针方向将要转动到极限位置处时，沿逆时针方向看位于相应叶片22’前方的所有提前压力室P1’、P2’、P3’、P4’、P5’均经由相应缺口14’与相应通道25’连通。这导致这些提前压力室P1’、P2’、P3’、P4’、P5’中的压力介质顺利地从相应通道26’中流出，从而转子20’较快地转动。因此，当转子相对于定子转动到极限位置时，会产生碰撞噪音。

基于以上发现，发明人对现有技术的凸轮轴调节器进行了改进，并且获得了本发明的凸轮轴调节器。

<第一实施例>

图3和图4示出了根据本发明的第一实施例的凸轮轴调节器的示意图。如图3和图4所示，凸轮轴调节器8包括定子10和转子20。

定子10包括环形部11和多个凸起部T1、T2、T3、T4、T5。凸起部从环形部11径向向内凸起并沿环形部11的周向排列，并且凸起部具有弧形的端表面12。通孔13在凸起部的沿凸轮轴调节器8的轴向的整个长度上延伸，螺栓14分别穿过通孔13，以将盖(未示出)固定在定子10上，从而使凸轮轴调节器8密封。

转子20容纳在定子10中并且包括轮毂21和多个叶片22。定子10的凸起部的端表面12紧密地抵靠转子20的轮毂21的径向外表面23。轮毂21具有阶梯形的中心孔24，并且凸轮轴3能够插入该中心孔24中。多个叶片22环绕轮毂21的周向设置并沿轮毂21的径向向外凸起。每个叶片22位于两个相邻的凸起部之间，并且转子20的叶片22紧密地抵靠定子10的环形部11的内表面15。由此，叶片22与相邻的凸起部之间形成压力室，这些压力室在凸轮轴调节器8的周向上由定子10的凸起部和转子20的叶片22形成边界，并且在凸轮轴调节器8的径向上由定子10的环形部11和转子20的轮毂21形成边界。

轮毂21具有从轮毂21的径向外表面23延伸到轮毂21的径向内表面25的多个第一通道Ca1、Ca2、Ca3、Ca4、Ca5和多个第二通道Cb1、Cb2、Cb3、Cb4、Cb5。每个叶片22的逆时针方向(即，第一方向)侧设置有相应的第一通道，并且每个叶片22的顺时针方向(即，第二方向)侧设置有相应的第二通道。压力介质能够通过第一通道和第二通道流入或流出压力室。根据本发明的实施例，压力介质为用于传递能量的介质，并且可以为液体介质或气体介质。液体介质例如可以为矿物油、乳化液和合成型液压油，气体介质例如可以为空气。

在压力室中产生受控压力的情况下，转子20能够沿逆时针方向相对于定子10转动到第一极限位置处，并且沿顺时针方向转动到第二极限位置处。在第一和第二极限位置处，至少一个叶片22与相应凸起部相抵靠。

以逆时针方向为例，图3和图4示出转子20沿逆时针方向相对于定子10转动时的两个位置。在图3所示的位置，凸起部T1、T2、T3、T4、T5邻近与其相对应的叶片22，并且凸起部T5开始密封相应的第一通道Ca5。在图4所示的位置(即，第一极限位置)，凸起部T1、T2、T5与相应的叶片22相抵靠，并且凸起部T3、T4未与相应的叶片22相抵靠。

如图3和图4所示，凸起部T1、T2、T3各者的两个角部16处均设置有缺口17，而凸起部T4、T5各者的两个角部16处均未设置缺口17。在转子20从图3所示的位置转动到图4所示的位置的过程中(也就是说，当转子20相对于定子10转动到距第一极限位置第一预定角度(未示出)(下文将进行详述)的范围内时)，凸起部T5始终密封相应的第一通道Ca5。这导致与凸起部T5相对应的提前压力室P5被密封，使得提前压力室P5内的压力介质无法顺利地从相应的第一通道Ca5流出。故，转子20沿逆时针方向相对于定子10的转动减缓，从而降低甚至消除碰撞噪音。

与此同时，在转子20从图3所示的位置转动到图4所示的位置的过程中，凸起部T1、T2、T3、T4未密封相应的第一通道Ca1、Ca2、Ca3、Ca4。该构造能够防止以下情况的发生：如果所有的第一通道均被相应凸起部密封，则当处于第一极限位置处(如图4所示)的转子20意欲沿顺时针方向转动时，压力介质无法通过第一通道流入相应压力室中，从而无法驱动转子20沿顺时针方向转动。

由上可知，在参照图3和图4所示的实施例中，部分第一通道Ca5被密封和其余第一通道Ca1、Ca2、Ca3、Ca4未被密封的凸轮轴调节器8能够在确保转子20沿顺时针顺利地转动的同时，减缓转子20沿逆时针方向相对于定子10的转动速度，从而降低甚至消除凸轮轴调节器的碰撞噪音。此外，与现有技术相比，根据本实施例的凸轮轴调节器只需将至少一个凸起部的角部设置为不具有缺口，即可实现上述目的，因而结构简单并且不会带来额外的成本。

上文主要对转子20沿逆时针方向转动时的情况进行了描述。然而，上述阐述、推理和结论也同样适用于转子20沿顺时针方向转动时的情况。应当理解，类似地，当转子20沿顺时针方向相对于定子10转动到距第二极限位置第二预定角度(下文将进行详述)的范围内时，部分第二通道被相应的凸起部密封并且其余第二通道未被相应的凸起部密封。为简洁起见，不再进行赘述。

根据本发明的实施例，第一预定角度可以为适当的角度。具体而言，第一预定角度不能太小，以防无法与第一通道Ca5连通的提前压力室P1中的压力介质较少，导致不能起到减缓转动速度和降低碰撞噪音的作用。第一预定角度不能太大，以防无法与第一通道Ca5连通的提前压力室P1中的压力介质较多，导致阻碍甚至停止转子20相对于定子10的转动。第一预定角度可以根据技术人员的经验或技术人员所做的实验来确定。

根据本发明的实施例，第二预定角度可以以与第一预定角度相同的思路来确定。优选地，第一预定角度和第二预定角度可以相同。

根据本发明的实施例，每个凸起部T1、T2、T3的两个角部16处的缺口17可以在相应凸起部T1、T2、T3的沿凸轮轴调节器8的轴向的整个长度上延伸。在一示例中，每个凸起部T1、T2、T3的两个角部处设置倒圆角以形成缺口。在另一示例中，从凸轮轴调节器8的轴向观察时，每个凸起部的横截面大致呈矩形。然而，只要确保当转子20沿逆时针或顺时针方向将要转动到极限位置处时，缺口使相应提前压力室与相应第一通道或第二通道相连通，缺口也可以仅在相应凸起部的部分长度上延伸。优选地，每个凸起部T1、T2、T3的两个角部16处的缺口17可以构造为相同的形状。

根据本发明的实施例，被密封的第一通道的数量可以根据所需阻尼的大小来确定。如果所需阻尼越大，则被密封的第一通道的数量可以越大。然而，被密封的第一通道的数量不能太多，以使转子20相对于定子10顺利地转动。如果所需阻尼越小，则被密封的第一通道的数量可以越小。优选地，被密封的第一通道的数量为1或2。

<第二实施例>

图5和图6示出根据本发明的第二实施例的凸轮轴调节器的示意图。第二实施例与第一实施例的凸轮轴调节器大致相同，区别主要在于如下方面。在第一实施例中，每个凸起部T1、T2、T3的两个角部16处设置有缺口17，而每个凸起部T4、T5的两个角部16处未设置缺口。在第二实施例中，每个凸起部T1、T2、T3、T4、T5的两个角部16处均设置有缺口17。此外，在第一实施例中，所有第一通道与相应叶片22之间的距离大致相等，并且所有第二通道与相应叶片22之间的距离大致相等。然而，在第二实施例中，第一通道Ca5与相应叶片22之间的距离大于第一通道Ca1、Ca2、Ca3、Ca4各者与相应叶片22之间的距离，并且第二通道Cb5与相应叶片22之间的距离大于第二通道Cb1、Cb2、Cb3、Cb4各者与相应叶片22之间的距离。

图5和图6示出转子20沿逆时针方向相对于定子10转动时的两个位置。在图5所示的位置(转子20距第一极限位置第一预定角度)，凸起部T5开始密封相应的第一通道Ca5。在图6所示的位置(即，第一极限位置)，凸起部T1、T2、T4与相应的叶片22相抵靠，并且凸起部T3、T5未与相应的叶片22相抵靠。

与第一实施例相类似地，在参照图5和图6所示的第二实施例中，部分第一通道Ca5被密封和其余第一通道Ca1、Ca2、Ca3、Ca4未被密封的凸轮轴调节器8能够在确保转子20沿顺时针顺利地转动的同时，减缓转子20沿逆时针方向相对于定子10的转动速度，从而降低甚至消除凸轮轴调节器8的碰撞噪音。此外，与现有技术相比，根据本实施例的凸轮轴调节器只需增加至少一个通道至相应叶片22之间的距离，即可实现上述目的，因而结构简单并且不会带来额外的成本。

上文主要对转子20沿逆时针方向转动时的情况进行了描述。然而，上述阐述、推理和结论也同样适用于转子20沿顺时针方向转动时的情况。为简洁起见，不再进行赘述。

如上所述，根据第一实施例和第二实施例的凸轮轴调节器，当转子20沿逆时针方向转动到距第一极限位置小于第一预定角度的范围内时，部分第一通道被相应凸起部密封并且其余第一通道未被相应凸起部密封，并且当转子20沿顺时针方向转动到距第二极限位置小于第二预定角度的范围内时，部分第二通道被相应凸起部密封并且其余第二通道未被相应凸起部密封。以这种构造，在确保转子20沿相反的两个方向相对于定子10顺利地转动的同时，减缓转子20的转动速度，从而降低凸轮轴调节器8的碰撞噪音。

<其他实施例>

在图3至图6中分别示出了转子相对于定子的一个转动位置的情形。然而，应当理解，存在转子相对于定子的转动位置的其他可能性。

在以上实施例中，描述了当转子沿相反的两个方向相对于定子转动时，降低碰撞噪音的实施例。然而，应当理解，本发明并不限于此。也可以仅在转子沿一个方向相对于定子转动时降低碰撞噪音。

应当理解，以上实施例中所述的技术手段可以相结合使用。例如，在凸轮轴调节器中，一部分通道的角部处未设置缺口，并且一部分通道距相应叶片之间的距离增大。例如，如图6所示，附加地将凸起部T1的两个角部处设置为不具有缺口，使得第一通道Ca1、Ca5分别被相应凸起部T1、T5密封。

在以上实施例中，第一方向为逆时针方向并且第二方向为顺时针方向。然而，应当理解，该示例并不旨在限制。第一方向可以为顺时针方向并且第二方向可以为逆时针方向。

在以上第一实施例中，描述了凸起部T4、T5的角部处未设置缺口。然而，应当理解，该示例并不旨在限制。凸轮轴调节器也可以构造为其他位置或其他数量的凸起部的两个角部处未设置缺口。例如，凸起部T1、T5的两个角部处未设置缺口，并且凸起部T2、T3、T4的两个角部处设置缺口。

在以上第一实施例中，描述了在凸起部的两个角部处均设置缺口。然而，应当理解，本发明并不限于此。也可以只在凸起部的一个角部处设置缺口。

根据本发明的实施例，当转子转动到第一极限位置或第二极限位置处时，与相应凸起部抵靠的叶片的数量为三个。然而，应当理解，本发明并不限于此，与相应凸起部抵靠的叶片也可以为其他数量。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种凸轮轴调节器，其包括：

定子，其包括环形部和多个凸起部，所述凸起部沿所述环形部的径向向内凸起；以及

转子，其容纳在所述定子内并且包括轮毂和多个叶片，所述轮毂具有中心孔，所述叶片沿所述轮毂的径向向外凸起，其中，每个叶片位于两个相邻的凸起部之间，其中，

所述转子能够沿第一方向相对于所述定子转动到第一极限位置处并且沿与所述第一方向相反的第二方向相对于所述定子转动到第二极限位置处，在所述第一极限位置和所述第二极限位置处，所述多个叶片中的至少一者与相应凸起部相抵靠，

所述轮毂开设有多个第一通道，所述多个第一通道从所述轮毂的径向内表面延伸到所述轮毂的径向外表面，每个叶片的第一方向侧设置有相应第一通道，并且

当所述转子沿所述第一方向转动到距所述第一极限位置小于第一预定角度的范围内时，所述多个第一通道中的至少一个第一通道被相应凸起部密封并且所述多个第一通道中其余的第一通道未被相应凸起部密封，在所述转子继续转动至所述第一极限位置过程中，所述至少一个第一通道始终被相应凸起部密封。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器，其中，

所述轮毂还开设有多个第二通道，所述多个第二通道从所述轮毂的径向外表面向所述轮毂的径向内表面延伸，每个叶片的第二方向侧设置有相应第二通道，并且

当所述转子沿所述第二方向转动到距所述第二极限位置小于第二预定角度的范围内时，所述多个第二通道中的至少一个第二通道被相应凸起部密封并且所述多个第二通道中其余的第二通道未被相应凸起部密封。

3.根据权利要求2所述的凸轮轴调节器，其中，

当所述转子沿所述第一方向转动到距所述第一极限位置小于所述第一预定角度 的范围内时，未密封所述其余的第一通道的凸起部中的至少一者在与相应第一通道相对应的角部处设置有第一缺口，并且

当所述转子沿所述第二方向转动到距所述第二极限位置小于所述第二预定角度 的范围内时，未密封所述其余的第二通道的凸起部中的至少一者在与相应第二通道相对应的角部处设置有第二缺口。

4.根据权利要求3所述的凸轮轴调节器，其中，

当所述转子沿所述第一方向转动到距所述第一极限位置小于所述第一预定角度 的范围内时，密封所述至少一个第一通道的凸起部在与相应第一通道相对应的角部处未设置有所述第一缺口，并且

当所述转子沿所述第二方向转动到距所述第二极限位置小于所述第二预定角度 的范围内时，密封所述至少一个第二通道的凸起部在与相应第二通道相对应的角部处未设置有所述第二缺口。

5.根据权利要求4所述的凸轮轴调节器，其中，

所述第一缺口和所述第二缺口在所述凸起部的沿所述凸轮轴调节器的轴向的整个长度上贯通所述凸起部。

6.根据权利要求2所述的凸轮轴调节器，其中，

所述至少一个第一通道与相应叶片之间的距离大于所述其余的第一通道与相应叶片之间的距离，并且

所述至少一个第二通道与相应叶片之间的距离大于所述其余的第二通道与相应叶片之间的距离。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的凸轮轴调节器，其中，

当所述转子沿所述第一方向转动到所述第一极限位置处时，与所述至少一个第一通道相对应的叶片抵靠相应凸起部，并且

当所述转子沿所述第二方向转动到所述第二极限位置处时，与所述至少一个第二通道相对应的叶片抵靠相应凸起部。

8.根据权利要求2至6中任一项所述的凸轮轴调节器，其中，

所述至少一个第一通道的数量为1或2，并且所述至少一个第二通道的数量为1或2。

9.根据权利要求2至6中任一项所述的凸轮轴调节器，其中，

所述第一预定角度与所述第二预定角度相等。

10.一种内燃机，其包括：

燃烧室；

由所述燃烧室驱动的曲轴；

用于控制所述燃烧室的凸轮轴；和

根据权利要求1至9中任一项所述的用于将转动能量从所述曲轴传递到所述凸轮轴的凸轮轴调节器。

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