CN117795179A - 凸轮轴相位调节器 - Google Patents
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Abstract
一种凸轮轴相位调节器(10)，用于连接到凸轮轴以调节凸轮轴的转动相位，凸轮轴相位调节器(10)包括定子(1)、转子(2)和中央阀(3)，转子(2)同轴套设在定子(1)内并且能够相对于定子(1)旋转，中央阀(3)安装于转子(2)以控制转子(2)相对于定子(1)的旋转，其中，凸轮轴相位调节器(10)还包括适配器(4)，适配器(4)位于凸轮轴与转子(2)之间，并且允许来自凸轮轴的压力流体经由其流入到转子(2)内，适配器(4)与转子(2)抗扭连接。该凸轮轴相位调节器(10)，结构简单且易于装配。
Description
本申请涉及可变凸轮正时(Variable Camshaft Timing,简称VCT)的技术领域，特别是涉及一种凸轮轴相位调节器。
已知，可以根据内燃机的当前运行工况，通过改变曲轴与凸轮轴之间的相位来对换气阀的配气相位产生影响，由此实现有利的效果，如减少燃油消耗和有害物质的产生。这种能够调整曲轴与凸轮轴之间相位的装置称为凸轮轴相位调节器。
现有的凸轮轴相位调节器连接到凸轮轴，并且通常包括定子、转子、中央阀和单向阀，转子同轴地套设在定子内并且能够相对于定子旋转，中央阀安装于转子以控制转子相对于定子的旋转，单向阀设置在凸轮轴与中央阀之间以控制压力流体进入中央阀，单向阀通过挂钩连接到中央阀。但是，这种装配方式会使单向阀的尺寸受到限制，进而会影响经由单向阀流入中央阀的压力流体的流量。
发明内容
本申请的目的在于提供一种结构简单、装配容易且能够改善单向阀响应速度的凸轮轴相位调节器。
为了实现上述目的，本发明提供了一种凸轮轴相位调节器。该凸轮轴相位调节器连接到凸轮轴以调节凸轮轴的转动相位，该凸轮轴相位调节器包括定子、转子和中央阀，转子同轴套设在定子内并且能够相对于定子旋转，中央阀安装于转子以控制转子相对于定子的旋转，其中，凸轮轴相位调节器还包括适配器，适配器位于凸轮轴与转子之间，并且允许来自凸轮轴的压力流体经由其流入到转子内，适配器与转子抗扭连接。在凸轮轴与 转子之间设置适配器，可以实现以相对简单的方式调节凸轮轴相位调节器与凸轮轴之间必要的轴向位置。另外，可以使凸轮相位器通过更换适配器来与不同的凸轮轴相适配。这样，可以消除用于向凸轮轴提供凸轮相位器的必要的开发和组装步骤，由此能够简化凸轮轴相位调节器的制造成本。
根据本发明的实施例，适配器呈圆盘状并且经由螺栓或者通过焊接固定连接在转子上，圆盘状的中心设置有面向转子的圆柱形凹槽和面向凸轮轴的圆柱形凸台。适配器的这种结构可以使得转子与凸轮轴之间的装配定位更加简单，因此可以降低凸轮轴相位调节器的组装成本。
根据本发明的实施例，转子中形成有进油通道，适配器包括与进油通道对应设置的多个过油孔，多个过油孔周向间隔地分布于适配器上，并允许压力流体流经其中以流向转子的进油通道。因此，在组装时，只需使转子的进油通道和适配器的过油孔相互对准即可实现适配器与转子之间的装配定位，因此这种适配器便于整个系统的安装，并且精度要求较低，从而降低了凸轮轴相位调节器的组装成本。
根据本发明的实施例，适配器还包括单向阀，单向阀可动地安装在适配器与转子之间，以允许流经多个过油孔的压力流体流入转子内。因此，单向阀的设置能够使来自凸轮轴的压力流体在预定条件下经由适配器的过油孔流入凸轮轴相位调节器，同时也能够避免压力流体从凸轮轴相位调节器回流到凸轮轴中。
根据本发明的实施例，单向阀包括与适配器的多个过油孔形状适配且位置对应的多个阀芯部以及与多个阀芯部连接的本体，多个阀芯部分布于本体的周围。因此，当单向阀的上游的压力高于单向阀的下游的压力时，单向阀的阀芯部单向打开，以允许压力流体从凸轮轴通过单向阀而流入转子内，当单向阀的上游的压力小于或等于单向阀的下游的压力时，单向阀的阀芯部处于过油孔处并且堵住过油孔，以阻止压力流体从凸轮轴经由单向阀流入转子，并且也阻止压力流体从转子经由单向阀流向凸轮轴。此外，由于单向阀的阀芯部的数量是多个，而且这多个阀芯部对应于适配器的多个过油孔设置，这样可以使得单向阀的总开口面积增大，由此可以增大单向阀的流量，进而改善单向阀的响应速度。
根据本发明的实施例，单向阀容纳在形成于转子与适配器之间的空腔内，空腔的轴向尺寸大于单向阀的厚度。利用空腔的轴向尺寸大于单向阀的厚度的设计，单向阀的阀芯部以可轴向移动的方式设置在转子与适配器之间。
根据本发明的实施例，空腔由位于适配器上的第一凹部和位于转子上的第二凹部形成，多个过油孔设置于第一凹部，进油通道的入口设置于第二凹部。
根据本发明的实施例，第一凹部具有与本体的厚度基本相同的深度和与单向阀的形状匹配的轮廓；第二凹部仅对应于阀芯部的位置形成，且沿远离适配器的方向依次包括平台部和向远离适配器的方向渐细的锥形部。锥形部的设置显著地改善了从适配器的过油孔进入的压力流体的流体动力学性能。
根据本发明的实施例，适配器还包括过滤器，过滤器设置在单向阀与凸轮轴之间并且在压力流体的流动方向上设置在单向阀的上游。优选地，过滤器安装在适配器的远离转子的一侧。当然，过滤器可以安装在适配器的靠近转子的一侧，只要过滤器能对流入转子的压力流体起到过滤功能即可。在单向阀的上游设置过滤器，可以在压力流体流入凸轮轴相位调节器之前，去掉混杂在压力流体中的杂质，进而保证进入凸轮轴相位调节器的压力流体的质量，从而改善凸轮轴相位调节器的使用寿命。
根据本发明的实施例，过滤器包括与适配器的多个过油孔形状适配且位置对应的多个滤网部。由于滤网部仅针对适配器的过油孔设置，这样可以降低过滤器的制造成本。
下面将通过参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1示出了根据本申请的实施例的凸轮轴相位调节器的剖视示意图。
图2示出了根据本申请的实施例的凸轮轴相位调节器的立体分解示意图。
图3示出了根据本申请的实施例的适配器的立体示意图。
图4示出了根据本申请的实施例的凸轮轴相位调节器与凸轮轴未连接时的侧视示意图。
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了更好地理解本申请，下面结合图1至图4对本申请实施例进行描述。
如图1至图4所示，凸轮轴相位调节器10连接到凸轮轴，以调节凸轮轴的转动相位，进而控制气门的提前/延迟打开和关闭。例如，凸轮轴连接到凸轮轴相位调节器10的一侧，图中未示出。凸轮轴相位调节器10包括定子1、转子2、中央阀3和适配器4。转子2同轴地套设在定子1内，并且能够在中央阀3的驱动下而相对于定子1旋转。定子1和转子2可以共同形成第一液压室和第二液压室。第一液压室和第二液压室沿转子2的外周交替性分布，并且第一液压室和第二液压室之间没有形成流体连通。因 此，可以通过向第一液压室和第二液压室选择性地注入压力流体，来控制转子2相对于定子1的旋转。
如图1所示，转子2具有内部空腔21以及与内部空腔21流体连通的进油通道P。内部空腔21大体上设置在转子2的径向中心位置处，并且沿转子2的轴向延伸。内部空腔21大体上呈圆筒状。中央阀3以能够沿转子2的轴向移动的方式安装于转子2的内部空腔21中。
进油通道P大体上沿转子2的轴向延伸。进油通道P可以具有呈圆形、椭圆形、半圆形、矩形等剖面形状。进油通道P的入口设置在转子2与凸轮轴1连接的一侧并且能够允许来自凸轮轴1的压力流体进入，而进油通道P的出口暴露于转子2的内部空腔21处。因此，来自凸轮轴1的压力流体能够经由转子2的进油通道P流入到转子2的内部空腔21内。进油通道P的数目可以是多个，多个进油通道P沿转子2的周向间隔排列。优选地，多个进油通道P沿转子2的周向均匀地间隔排列。
适配器4设置在凸轮轴与转子2之间，并且允许来自凸轮轴的压力流体经由其流入到转子2内。适配器4与转子2抗扭连接。在本实施例中，适配器4具有四个安装孔41，可以通过将螺栓插入这四个安装孔41来使适配器4与转子2固定连接。另外，适配器4与转子2也可以通过其他方式连接，比如焊接，只要保证适配器4与转子2之间直接抗扭连接即可。
适配器4大体上呈圆盘状，并且包括轴向贯穿适配器4自身的过油孔42，过油孔42布置为对应于转子2的进油通道P并且与转子2的进油通道P流体连通。因此，来自凸轮轴的压力流体可以经过适配器4的过油孔42流入转子2的进油通道P并且进一步流到转子2的内部空腔21内。在本实施例中，过油孔42的数量为四个，这四个过油孔42沿适配器4的周向均匀间隔地阵列。但是，也可以设置其他数量的过油孔42，本发明对此不做限制。适配器4在圆盘状中心处设置有面向凸轮轴的圆柱形凸台43和面向转子2的圆柱形凹槽44，其中，圆柱形凹槽44可以用作中央阀3的底座。
由此，当来自凸轮轴的压力流体经由适配器4的过油孔42和转子2的进油通道P进入到转子2的内部空腔21中时，根据本发明的凸轮轴相位 调节器10可以借助于中央阀3在内部空腔21中的位置来选择性地使进油通道P与第一液压室和第二液压室流体连通，进而调节控制转子2相对于定子1的旋转。具体而言，当进油通道P与第一液压室流体连通时，压力流体将被注入到第一液压室中，由此迫使转子2朝向挤压第二液压室的方向转动。当进油通道P与第二液压室流体连通时，压力流体将被注入到第二液压室中，由此迫使转子2朝向挤压第一液压室的方向转动。可替换地，进油通道P也可以既不与第一液压室流体连通也不与第二液压室流体连通，这样可以保持转子2与定子1的位置不变。
继续参考图1和图2，适配器4包括单向阀5，单向阀5设置在适配器4的靠近转子2的一侧，并且可浮动地(即以可沿轴向移动的方式)设置在转子2与适配器4之间。具体而言，单向阀5具有本体51和连接于本体51的阀芯部52，其中，阀芯部52分布于本体51的周围，并且阀芯部52与适配器4的过油孔42形状适配且位置对应。单向阀5容纳在形成于转子2与适配器4之间的空腔A中。空腔A与适配器4的过油孔42流体连通并且与形成于转子2上的进油通道P流体连通。空腔A的轴向尺寸大于单向阀5的厚度。由此，当凸轮轴内的压力高于中央阀3内的压力时，单向阀5的阀芯部52可以在压力流体的推动下远离过油孔42，以使来自凸轮轴的压力流体从过油孔42通过单向阀5流入空腔A，接着经由进油通道P进入转子2。
在本实施例中，空腔A由位于适配器4上的第一凹部A1和位于转子2上的第二凹部A2形成。第一凹部A1具有与单向阀5适配的形状，且第一凹部A1的轴向尺寸大体上等于单向阀5的厚度。适配器4的过油孔42形成在第一凹部A1中。第二凹部A2具有与单向阀5的本体51的厚度基本相同的深度和与单向阀5的形状匹配的轮廓，而且，第二凹部A2仅对应于阀芯部52的位置形成，且沿远离适配器4的方向依次包括平台部和向远离适配器4方向渐细的锥形部。进油通道P的入口位于该锥形部处。锥形部的设置可以显著地改善从过油孔42进入空腔A内的压力流体的流体动力学性能。
因此，当凸轮轴内的压力高于空腔A内的压力时，单向阀5的阀芯部 52在压力流体的推动下离开过油孔42，以允许压力流体从凸轮轴通过单向阀5而流入空腔A并且进一步流入经由进油通道P进入转子2内，而当凸轮轴内的压力小于或等于空腔A内的压力时，单向阀5的阀芯部52处于过油孔42处并且堵住过油孔42，以阻止压力流体从凸轮轴流入空腔A，并且也阻止压力流体从空腔A流向凸轮轴。在本实施例中，过油孔42的数量为四个，对应地，阀芯部52的数量也为四个，四个阀芯部52均匀间隔地围绕本体51的周向分布。但是，也可以设置其他数量的阀芯部，本发明对此不做限制。
继续参考图1和图2，适配器4还包括过滤器6，过滤器6在压力流体的流通方向上设置在单向阀5的上游。具体地，过滤器6设置在单向阀5与凸轮轴之间，并且压装于适配器4。示例性地，过滤器6设置在适配器4的远离转子2的一侧。具体而言，适配器4的远离转子2的一侧形成有沟槽B，沟槽B具有与过滤器6适配的形状以便安装过滤器6。沟槽B的轴向尺寸大体上大于过滤器6的厚度。过滤器6安装在适配器4的沟槽B中。
过滤器6具有与单向阀5大体上相同的形状，即包括本体部61和连接于本体部61的滤网部62。过滤器6的本体部61套设在适配器4的圆柱形凸台43上，从而将过滤器6安装于适配器4。过滤器6的滤网部62分布于本体部61的周围，并且与适配器4的过油孔42形状适配且位置对应，因此来自凸轮轴的压力流体会先经过过滤器6的滤网部62再流入适配器4的过油孔42，这样可以保证进入凸轮轴相位调节器10的压力流体的质量。在本实施例中，适配器4的过油孔42的数量为四个，过滤器6的滤网部62的数量也相应地为四个，四个滤网部62均匀间隔地围绕本体部61的周向分布。但是，也可以设置其他数量的滤网部62，本发明对此不做限制。
因此，当凸轮轴内的压力高于转子2内的压力时，来自凸轮轴的压力流体会依次流经过滤器6的滤网部62和适配器4的过油孔42，接着推动单向阀5的阀芯部52远离过油孔42而流入到空腔A中，然后经由进油通道P进入到内部空腔21，以使借助于中央阀3在内部空腔21中的位置来 控制转子2相对于定子1的旋转角度，进而调节凸轮轴的转动相位。
通过上述实施例可知，在凸轮轴与转子2之间设置适配器4，可以实现以相对简单的方式调节凸轮轴相位调节器10与凸轮轴之间必要的轴向位置，而且这种连接方式便于凸轮轴与转子2之间的装配定位，因此简化了凸轮轴相位调节器10的安装过程。此外，适配器4能够将单向阀5和过滤器6集成在一起，因此可以简化整个系统的结构以便于装配，并且能够显著改善单向阀5对来自凸轮轴的压力流体的响应速度。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
- 一种凸轮轴相位调节器(10)，其连接到凸轮轴以调节所述凸轮轴的转动相位，所述凸轮轴相位调节器(10)包括定子(1)、转子(2)和中央阀(3)，所述转子(2)同轴套设在所述定子(1)内并且能够相对于所述定子(1)旋转，所述中央阀(3)安装于所述转子(2)以控制所述转子(2)相对于所述定子(1)的旋转，其中，所述凸轮轴相位调节器(10)还包括适配器(4)，所述适配器(4)位于所述凸轮轴与所述转子(2)之间，并且允许来自所述凸轮轴的压力流体经由其流入到所述转子(2)内，所述适配器(4)与所述转子(2)抗扭连接。
- 根据权利要求1所述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述适配器(4)呈圆盘状并且经由螺栓或者通过焊接固定连接在所述转子(2)上，所述圆盘状的中心设置有面向所述转子(2)的圆柱形凹槽和面向所述凸轮轴的圆柱形凸台。
- 根据权利要求1所述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述转子(2)中形成有进油通道(P)，所述适配器(4)包括与所述进油通道(P)对应设置的多个过油孔(42)，所述多个过油孔(42)周向间隔地分布于所述适配器(4)上，并允许所述压力流体流经其中以流向所述转子(2)的所述进油通道(P)。
- 根据权利要求3所述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述适配器(4)还包括单向阀(5)，所述单向阀(5)可动地安装在所述适配器(4)与所述转子(2)之间，以允许流经所述多个过油孔(42)的所述压力流体流入所述转子(2)内。
- 根据权利要求4述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述单向阀(5)包括与所述适配器(4)的所述多个过油孔(42)形状适配且位置对应的多个阀芯部(52)以及与所述多个阀芯部(52)连接的本体(51)，所述多个阀芯部(52)分布于所述本体(51)的周围。
- 根据权利要求4述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述单向阀(5)容纳在形成于所述转子(2)与所述适配器(4)之间的空腔(A)内，所述空腔(A)的轴向尺寸大于所述单向阀(5)的厚度。
- 根据权利要求6所述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述空腔(A)由位于所述适配器(4)上的第一凹部(A1)和位于所述转子(2)上的第二凹部(A2)形成，所述多个过油孔(42)设置在所述第一凹部(A1)，所述进油通道(P)的入口设置于第二凹部(A2)。
- 根据权利要求7所述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述第一凹部(A1)具有与所述本体(51)的厚度基本相同的深度和与所述单向阀(5)的形状匹配的轮廓；所述第二凹部(A2)仅对应于所述阀芯部(52)的位置形成，且沿远离所述适配器(4)的方向依次包括平台部和向远离所述适配器(4)方向渐细的锥形部。
- 根据权利要求4所述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述适配器(4)还包括过滤器(6)，所述过滤器(6)设置在所述单向阀(5)与所述凸轮轴之间，并且在所述压力流体的流动方向上设置在所述单向阀(5)的上游。
- 根据权利要求9所述的凸轮轴相位调节器(10)，其中，所述过滤器(6)包括与所述适配器(4)的所述多个过油孔(42)形状适配且位置对应的多个滤网部(62)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |