CN109958488A - 用于车辆的凸轮轴单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的凸轮轴单元，其包括：凸轮轴齿轮，其轴联接至凸轮轴的一端；剪式齿轮，其在以凸轮轴作为同心轴的同时设置在凸轮轴齿轮的一侧，并对于凸轮轴齿轮相对地旋转；螺旋弹簧，其设置在所述凸轮轴齿轮和所述剪式齿轮之间，并且具有固定到凸轮轴齿轮的一侧表面的一端以及固定到剪式齿轮的另一侧表面的另一端；以及卡环，其安装在剪式齿轮的一侧表面处形成的凹槽中，并阻止剪式齿轮在轴向方向上分离。特别地，所述螺旋弹簧在根据凸轮轴齿轮的旋转弹性地恢复的同时，将凸轮轴齿轮的扭矩传递到剪式齿轮。

Description

用于车辆的凸轮轴单元

技术领域

本申请涉及一种用于车辆的凸轮轴单元。

背景技术

本节中的陈述仅提供涉及本申请的背景信息，并不会构成现有技术。

通常地，气门(其在适当的正时打开和关闭产生动力的发动机的燃烧室)由连接至曲轴的气门打开和关闭机构打开和关闭，并且发动机分为单顶置凸轮轴(以下称之为SOHC)发动机和双顶置凸轮轴(以下称之为DOHC)发动机。根据驱动气门的方式，在SOHC发动机中，所有的气门都由单个凸轮轴打开，而在DOHC发动机中，进气气门和排气气门分别由两个凸轮轴打开。

与SOHC发动机相比，为了操作每个汽缸的两个进气气门和两个排气气门，DOHC发动机具有复杂的结构，产生较大的噪声，并为了驱动各自的气门，会消耗更多的动力。然而，在DOHC发动机中，两个进气气门和两个排气气门安装在每个汽缸中，并分别由进气凸轮轴和排气凸轮轴同时操作，从而可以改善燃烧室的进气性能和排气性能。

如上所述，在DOHC发动机中，凸轮轴的一个(即，进气凸轮轴或排气凸轮轴)直接传递动力，而另一个凸轮轴接收从这一个凸轮轴传递的动力。为此目的，凸轮间驱动系统使用齿轮。然而，由于啮合特性，凸轮间驱动系统在通过改善齿间啮合来减少振颤噪声(该振颤噪声由于齿侧间隙不可避免地产生)方面是限制的，该齿侧间隙为驱动齿轮和从动齿轮之间的间隙。

因此，为了减少齿形齿轮间产生的齿侧间隙，凸轮间驱动系统使用凸轮轴齿轮和剪式齿轮，它们为使用剪式弹簧力的齿侧间隙补偿齿轮。

相关技术中使用的用于车辆的凸轮轴单元将参考图1详细描述。用于车辆的凸轮轴单元101包括：凸轮轴110、凸轮轴齿轮120、剪式齿轮130、以及波纹弹簧140、剪式垫圈145和卡环150；所述凸轮轴110具有形成在其圆周上的凸轮115；所述凸轮轴齿轮120和剪式齿轮130轴联接到凸轮轴110的一端，并与插置于它们之间的剪式弹簧135相对地旋转；所述波纹弹簧140、剪式垫圈145和卡环150依次组装，使得剪式齿轮130紧密地附接到凸轮轴齿轮120，以便将剪式齿轮130和凸轮轴齿轮120在轴向方向上保持在一起。

毂部121(凸轮轴110将要联接到该毂部121)从凸轮轴齿轮120的中央突出，并且在凸轮轴齿轮120的板表面上形成有销122(该销122将要联接到剪式齿轮130)。

通过剪式弹簧135的弹性力，剪式齿轮130保持其始终与固定到凸轮轴110的凸轮轴齿轮120接触的状态，从而齿侧间隙变得为“0”，因此，在驱动期间不产生振颤噪声。在这样的情况下，在剪式齿轮130的中央设置有联接部131(凸轮轴齿轮120的毂部121插入并联接到该联接部131)，并且在剪式齿轮130的板表面上形成有用于固定剪式弹簧135的销132。

波纹弹簧140具有波纹形状，其紧密地附接到联接部131的内表面，并在轴向方向上将剪式齿轮130朝向凸轮轴齿轮120按压。

剪式垫圈145联接到联接部131的内表面，并与波纹弹簧140一起用于在轴向方向上使剪式齿轮130朝向凸轮轴齿轮120紧密地附着。

卡环150用于固定波纹弹簧140和剪式垫圈145，使得联接到联接部131的波纹弹簧140和剪式垫圈145不从凸轮轴110分离。

然而，在根据相关技术的用于车辆的凸轮轴单元101中，许多零件组装到凸轮轴110，使得组装工时增加，从而增加制造成本。

被描述为相关技术的内容仅被提供用于帮助理解本申请的背景，而不应认为是相当于本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本申请提供一种用于车辆的凸轮轴单元，其利用数量减少的零件以降低制造成本。

在本申请的一个形式中，一种用于车辆的凸轮轴单元包括：凸轮轴齿轮，其轴联接至凸轮轴的一端；剪式齿轮，其在以凸轮轴作为同心轴的同时布置在凸轮轴齿轮的第一侧，并配置为相对于凸轮轴齿轮旋转；螺旋弹簧，其设置在所述凸轮轴齿轮和所述剪式齿轮之间，并且具有固定到凸轮轴齿轮的第一侧表面的第一端以及固定到剪式齿轮的第二侧表面的第二端；以及卡环，其安装在剪式齿轮的第一侧表面处形成的凹槽中，并配置为阻止剪式齿轮在轴向方向上分离。所述螺旋弹簧配置为根据凸轮轴齿轮的旋转将凸轮轴齿轮的扭矩传递到剪式齿轮。

在一种形式中，所述螺旋弹簧配置为在旋转方向上向剪式齿轮提供弹性力，使得剪式齿轮通过凸轮轴齿轮而旋转，并且所述螺旋弹簧配置为在轴向方向上向剪式齿轮提供弹性力，从而阻止剪式齿轮通过凸轮轴齿轮和剪式齿轮之间的相对运动而分离。

从所述凸轮轴齿轮的中央部朝向剪式齿轮可以突出有毂部，使得凸轮轴联接到所述毂部；所述毂部可以插入到形成有凹槽的剪式齿轮的联接部中；所述螺旋弹簧可以形成为包围所述毂部的外周缘表面。

在凸轮轴齿轮的表面和剪式齿轮的表面之间可以设置有定位销；并且所述凸轮轴齿轮的表面和所述剪式齿轮的表面彼此面对，并且设置有至少一个定位销；所述螺旋弹簧的第一端和第二端分别可以从螺旋弹簧的卷绕方向在径向方向上弯曲，并被所述定位销卡住且固定到所述定位销。

所述定位销可以设置在所述螺旋弹簧的两端(即，第一端和第二端)之间；所述螺旋弹簧可以设置为在所述螺旋弹簧的两端变得彼此靠近的方向上传递弹性力。

在一种形式中，在凸轮轴齿轮的表面和剪式齿轮的表面上分别一体形成有突出部，并且所述凸轮轴齿轮的表面和所述剪式齿轮的表面彼此面对；所述螺旋弹簧的第一端和第二端分别可以在径向方向上弯曲，并被所述突出部卡住且固定到所述突出部。

通过本文提供的说明，其它应用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体实施方式仅是旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本申请的保护范围。

附图说明

为了可以很好地理解本申请，现在参考所附附图，以给出的示例的方式来描述其各种形式，在这些附图中：

图1为示出相关技术中用于车辆的凸轮轴单元的分解立体图；

图2为示出本申请的一种形式的用于车辆的凸轮轴单元的分解立体图；以及

图3为图2示出的凸轮轴齿轮与螺旋弹簧组装的侧视图。

本文描述的附图仅用于说明的目的，而并不旨在以任何方式限制本申请的范围。

具体实施方式

下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本申请以及本申请的应用或用途。应当理解，贯穿说明书附图，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

图2为示出本申请的一种形式的用于车辆的凸轮轴单元的分解立体图。

参考图2，用于车辆的凸轮轴单元可以包括：凸轮轴齿轮20、剪式齿轮40、螺旋弹簧30以及卡环50；所述凸轮轴齿轮20轴联接到凸轮轴10的一端；所述剪式齿轮40在具有凸轮轴10作为同心轴的同时布置在凸轮轴齿轮20的一侧，并配置为相对于凸轮轴齿轮20旋转；所述螺旋弹簧30设置在凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40之间；所述卡环50安装在剪式齿轮40的一侧表面处形成的凹槽44中，并防止剪式齿轮40在轴向方向上分离。螺旋弹簧30具有固定到凸轮轴齿轮20的一侧表面的一端以及固定到剪式齿轮40的另一侧表面的另一端，因此螺旋弹簧30在根据凸轮轴齿轮20的旋转弹性地恢复的同时，将凸轮轴齿轮20的扭矩传递至剪式齿轮40。

凸轮轴齿轮20直接连接到凸轮轴10，但剪式齿轮40不直接连接到凸轮轴10。通过螺旋弹簧30，剪式齿轮40仅连接到凸轮轴齿轮20，并且凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40围绕同心的轴线旋转。

因此，剪式齿轮40用于在对于凸轮轴齿轮20相对地旋转的同时消除齿轮的齿侧间隙。

螺旋弹簧30将凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40连接在一起，并可以通过凸轮轴齿轮20的扭矩而变形，并且然后在弹性地恢复的时候将扭矩传递到剪式齿轮40，从而使剪式齿轮40对于凸轮轴齿轮20相对地旋转。

螺旋弹簧30在长度方向上从其一端以螺旋形状延伸，并到达其另一端。

基于这样的形状，螺旋弹簧30可以在旋转方向上向剪式齿轮40提供弹性力，使得剪式齿轮40通过凸轮轴齿轮20的旋转而相对地旋转，并且可在轴向方向上向剪式齿轮40提供弹性力，从而抑制或防止剪式齿轮40由于凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40之间在轴向方向上的相对运动而分离。

具体地，毂部24从凸轮轴齿轮20的中央部向剪式齿轮40突出，以便凸轮轴10联接到毂部24。毂部24插入到剪式齿轮40(在剪式齿轮40上形成凹槽44)的联接部46中，并且螺旋弹簧30形成为包围毂部24的外周缘表面。

也就是说，凸轮轴10联接到毂部24以直接连接到凸轮轴齿轮20，并且凸轮轴齿轮20的毂部24插入到剪式齿轮40的联接部46中。

螺旋弹簧30具有包围毂部24的外周缘表面的形状，以在旋转方向上提供弹性力并在轴向方向上提供弹性力。

例如，螺旋弹簧30的一端固定到凸轮轴齿轮20的一侧表面，并且螺旋弹簧30的另一端固定到剪式齿轮40的另一侧表面。因此，当凸轮轴齿轮20在一个方向上旋转时，螺旋弹簧30的一端与凸轮轴齿轮20一起在一个方向上旋转。

在此，由于螺旋弹簧30用弹性材料形成，螺旋弹簧的一端首先在一个方向上旋转，并且通过使螺旋弹簧30恢复到它的原始形状的弹性力，螺旋弹簧30的整个形状以微小的时间差在一个方向上旋转。

由于上述力的作用，剪式齿轮40对于凸轮轴齿轮20的旋转以微小的时间差相对地旋转从而消除齿侧间隙(其为驱动齿轮与从动齿轮之间的间隙)，进而减少或防止产生振颤噪声。螺旋弹簧取代了现有的剪式弹簧。

此外，螺旋弹簧30在轴向方向上传递弹性力，并且基本形成为这样的厚度，该厚度为：在凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40之间具有适当的距离的同时，凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40形成的厚度。

例如，当相对地旋转的时候，因剪式齿轮40变得靠近凸轮轴齿轮20而产生力，在这样的情况下，由于螺旋弹簧30的两端分别固定到凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40，螺旋弹簧30压缩，并且然后可以施加弹性力，防止在通过恢复力拉伸的时候，剪式齿轮40从它的原始位置脱离。

另一方面，当相对地旋转的时候，因剪式齿轮40变得远离凸轮轴齿轮20而产生力，在这样的情况下，由于螺旋弹簧30的两端分别固定到凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40，螺旋弹簧30拉伸，并且然后在通过恢复力再次压缩的时候，可以防止剪式齿轮40脱离。因此，螺旋弹簧30可以取代现有的波纹弹簧的作用。

在如图2所示的本申请的一种形式中，定位销22a和42a分别联接至凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40彼此面对的表面，并且，在卷绕方向上，螺旋弹簧30的一端和另一端可以在径向方向上弯曲，并分别被定位销22a和42a卡住且固定至定位销22a和42a。

在这种情况下，定位销22a和42a可设置在螺旋弹簧30的两端之间，并且螺旋弹簧30可设置为在螺旋弹簧30的两端变得彼此靠近的方向上传递弹性力。

当凸轮轴齿轮20、螺旋弹簧30和剪式齿轮40彼此组装时，单独的组装销插入到凸轮轴齿轮20中，并且在螺旋弹簧30拉伸使得螺旋弹簧30的两端变得彼此远离的状态下，螺旋弹簧30的一端和另一端分别被定位销22a和所述组装销卡住。在此情况下，组装销插入到比剪式齿轮40的定位销42a更远离凸轮轴齿轮20的定位销22a的点。

然后，剪式齿轮40布置为面对螺旋弹簧30，并且组装销随后移除以使得螺旋弹簧30的另一端被剪式齿轮40的定位销42a卡住，从而完成凸轮轴齿轮20、螺旋弹簧30和剪式齿轮40的组装。

因此，弹性恢复力可以持续地作用在螺旋弹簧30的两端彼此靠近的方向上。

也就是说，螺旋弹簧30通过简单的连接关系固定在凸轮轴齿轮20与剪式齿轮40之间，并将动力传递到剪式齿轮40，使得剪式齿轮40根据凸轮轴齿轮20的旋转相对地旋转，从而能够消除驱动齿轮与从动齿轮之间的齿侧间隙。

这里，定位销22a和42a分别插入并紧固到钻于凸轮轴齿轮20和螺旋弹簧30的插入孔中，以使得定位销22a和42a联接到相应的齿轮。

图3是示出图2的凸轮轴齿轮和螺旋弹簧联接到彼此的一种形式的侧视图。

在如图3所示的本申请的另一示例中，凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40制造为，使得突出部22b和42b在凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40彼此面对的表面上分别与凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40一体形成，并且，在卷绕方向上，螺旋弹簧30的一端和另一端可以在径向方向上弯曲，并分别被突出部22b和42b卡住且固定到突出部22b和42b。

突出部22b和42b设置在螺旋弹簧30的两端之间，并且螺旋弹簧30的两端在它们变得彼此靠近的方向上接收弹性力。

在这种情况下，省略了单独的定位销的制造和组装的过程，并且当凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40模制时，突出部22b和42b加工成分别与凸轮轴齿轮20和剪式齿轮40一体形成，这样可以减少制造和组装单独的零件所需的时间和成本。

根据具有上述结构的用于车辆的凸轮轴单元，由于减少了使用的内部零件的数量，从而可减少用于车辆的凸轮轴单元的制造成本、体积和重量。

尽管本申请已对具体的示例性实施方案进行说明和描述，对于本领域技术人员来说，显然可以对本申请进行各种改变和修改而不脱离本申请的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于车辆的凸轮轴单元，包括：

凸轮轴齿轮，其联接至凸轮轴的第一端；

剪式齿轮，其在以凸轮轴作为同心轴的同时布置在凸轮轴齿轮的第一侧，并配置为相对于凸轮轴齿轮旋转；

螺旋弹簧，其设置在所述凸轮轴齿轮和所述剪式齿轮之间，并且具有固定到凸轮轴齿轮的第一侧表面的第一端以及固定到剪式齿轮的第二侧表面的第二端，所述螺旋弹簧配置为根据凸轮轴齿轮的旋转将凸轮轴齿轮的扭矩传递到剪式齿轮；以及

卡环，其安装在剪式齿轮的第一侧表面处形成的凹槽中，并配置为阻止剪式齿轮在轴向方向上分离。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的凸轮轴单元，其中，所述螺旋弹簧配置为在旋转方向上向剪式齿轮提供弹性力，使得剪式齿轮通过凸轮轴齿轮而旋转，并且所述螺旋弹簧配置为在轴向方向上向剪式齿轮提供弹性力，从而阻止剪式齿轮通过凸轮轴齿轮和剪式齿轮之间的相对运动而分离。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的凸轮轴单元，其中，从所述凸轮轴齿轮的中央部朝向剪式齿轮突出有毂部，使得凸轮轴联接到所述毂部；

所述毂部插入到形成有凹槽的剪式齿轮的联接部中；

所述螺旋弹簧配置为包围所述毂部的外周缘表面。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的凸轮轴单元，其中，在凸轮轴齿轮的表面和剪式齿轮的表面之间设置有定位销；

所述凸轮轴齿轮的表面和所述剪式齿轮的表面彼此面对，并且设置有至少一个定位销；

所述螺旋弹簧的第一端和第二端分别在径向方向上弯曲，并被所述定位销卡住且固定到所述定位销。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的凸轮轴单元，其中，

所述定位销设置在所述螺旋弹簧的第一端和第二端之间；

所述螺旋弹簧设置为在所述螺旋弹簧的第一端和第二端变得彼此靠近的方向上传递弹性力。

6.根据权利要求3所述的用于车辆的凸轮轴单元，其中，在凸轮轴齿轮的表面和剪式齿轮的表面上分别一体形成有突出部，并且所述凸轮轴齿轮的表面和所述剪式齿轮的表面彼此面对；

所述螺旋弹簧的第一端和第二端分别在径向方向上弯曲，并被所述突出部卡住且固定到所述突出部。