凸轮轴调相器的制作方法

1.本发明涉及内燃机的技术领域，并且更具体地涉及用于内燃机的凸轮轴调相器。


背景技术：

2.为了获得内燃机的最佳燃烧效率，通常需要随着发动机的运行状态而改变燃烧室中的进气量，于是出现了可变气门正时技术。实现可变气门正时的主要部件是凸轮轴调相器。
3.图1a是示出了根据现有技术的凸轮轴调相器的立体图，并且图1b是示出了根据现有技术的凸轮轴调相器的剖视图。如图1a和图1b所示，凸轮轴调相器包括定子1'、转子2'、端盖3'和锁定销43'。
4.转子2'构造有锁定孔，锁定销43'容纳在锁定孔中。端盖3'中具有贯通孔，衬套32'嵌入贯通孔内并且衬套32'内形成有解锁腔31'。锁定孔可以伸入并抬离解锁腔31'。
5.转子2'设置在定子1'的径向内侧并且能够围绕轴向方向相对于定子1'旋转。转子2'和定子1'包围的环形空间内形成沿周向分布的多组油腔，多组油腔中的每一者均包括分隔开的第一油腔和第二油腔。转子2'中形成有与各个第一油腔分别对应的多个第一油路23'和与各个第二油腔分别对应的多个第二油路。端盖3'位于定子1'的轴侧并且与定子1'固定连接。
6.当需要解锁时，液压介质通过第一油路23'引入到第一油腔中，并且通过转子2'所包含的凹槽进入解锁腔31'中。锁定销43'同时向两个方向运动：一是随着转子2'的旋转运动向解锁腔31'的内壁的方向旋转；一是沿轴向方向运动，以实现解锁。
7.当解锁腔31'未充满液压介质时，无法建立足够的解锁压力。此时，轴向运动速度很低，甚至没有轴向运动。同时，液压介质进入第一油腔推动转子2'旋转，锁定销43'与衬套32'的内壁接触，摩擦增大。由此，锁定销43'不能顺利上移和解锁。如果锁定销43'不能在规定的时间解锁，则发生解锁故障。
8.当锁定销43'与衬套32'之间的锁定间隙过小时，锁定销43'与衬套32'快速接触，可能导致解锁失败，这是客户所不能接受的。但是，当为了保证顺利解锁而设置大的锁定间隙时，会导致发动机的噪音增加，正时精度低，这也是客户所不能接受的。
9.随着客户对凸轮轴调相器的计时精度的要求越来越高，减小锁定间隙以提高凸轮轴调相器的精度成为客户的痛点。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种提高解锁速度的凸轮轴调相器。
11.本发明提供了一种凸轮轴调相器，其包括：定子；转子，其设置在定子的径向内侧并且能够围绕轴向方向相对于定子旋转，转子构造有锁定孔和沿轴向方向的贯通中心孔；端盖，其位于定子的轴侧并且与定子固定连接，端盖构造有解锁腔；以及锁定组件，其具有锁定销，锁定销位于锁定孔中并且能够伸入解锁腔中并抬离解锁腔，其中，转子构造有液压
通道，当需要解锁时，液压介质从贯通中心孔直接通过液压通道引入到解锁腔中，使得锁定销抬离解锁腔，以允许转子相对于定子旋转。
12.根据本发明的实施例，转子和定子包围的环形空间内形成沿周向分布的多组油腔，多组油腔中的每一者均包括分隔开的第一油腔和第二油腔，转子中形成有与各个第一油腔分别对应的多个第一油路和与各个第二油腔分别对应的多个第二油路，当需要解锁时，多个第二油腔中的液压介质从相对应的第二油路中流出，其中，多个第一油路中的一者的一部分构成液压通道的一部分。
13.根据本发明的实施例，转子的面向端盖的表面形成有凹槽，凹槽构成液压通道的一部分。
14.根据本发明的实施例，转子内形成有解锁油路，解锁油路将一个油路与凹槽相连接，当需要解锁时，液压介质能够依次通过一个油路的一部分、解锁油路和凹槽引入到解锁腔中。
15.根据本发明的实施例，解锁油路构造为贯穿转子的轴向两侧的通孔。
16.根据本发明的实施例，解锁油路平行于轴向方向。
17.根据本发明的实施例，凹槽和/或解锁油路通过粉末冶金工艺与转子同时成型。
18.根据本发明的实施例，当转子相对于定子处于锁定位置时，第一油路的一者被定子阻断。
19.根据本发明的实施例，与多个第一油路的其余油路相比，第一油路的一者更靠近锁定孔。
20.根据本发明的实施例，锁定组件还包括支座和弹簧，支座容纳在锁定孔的底部，弹簧的一端抵接于支座，并且弹簧的另一端抵接于锁定销。
21.根据本发明的实施例，由于凸轮轴调相器的液压通道的容积很小，液压介质在到达解锁腔之前需要填充较小的容积，因此能够迅速充满解锁腔，从而建立压力，以实现快速解锁。
附图说明
22.图1a是示出了根据现有技术的凸轮轴调相器的剖视图。
23.图1b是示出了沿图1a的g-g线所截取的凸轮轴调相器的剖视图。
24.图2是示出了根据本发明的实施例的凸轮轴调相器的剖视图。
25.图3a是示出了根据本发明的实施例的凸轮轴调相器的转子的剖视图。
26.图3b是示出了根据本发明的实施例的凸轮轴调相器的转子的立体图。
具体实施方式
27.以下，将参考附图对本发明的具体实施例进行说明。根据本发明的凸轮轴调相器具有大致圆柱形的形状。在下文中，“轴向”、“径向”和“周向”分别是指凸轮轴调相器的轴向、径向和周向，除非另有明确说明。
28.图2是示出了根据本发明的实施例的凸轮轴调相器的剖视图，图3a是示出了根据本发明的实施例的凸轮轴调相器的转子的剖视图，并且图3b是示出了根据本发明的实施例的凸轮轴调相器的转子的立体图。如图2至图3b所示，凸轮轴调相器包括定子1、转子2、端盖
3和锁定组件4。
29.定子1包括圆筒状的定子本体11和从定子本体11朝向径向内侧凸出的多个凸起12。转子2位于定子1的轴向内侧内并且能够围绕轴向方向相对于定子1旋转。转子2包括圆筒状的转子本体21和从转子本体21朝向径向外侧凸出的多个叶片22。多个凸起12和多个叶片22在周向方向上交替布置，使得叶片22位于相邻的两个凸起12之间。转子2和定子1包围的环形空间被凸起12分隔成沿周向分布的多组(例如，四组)油腔，多个油腔中的每一者均包括被叶片22分隔开的第一油腔和第二油腔。叶片22的顶端设置有与定子本体11抵接的密封组件，以使得第一油腔和第二油腔彼此隔离。
30.端盖3位于定子1的轴侧并且与定子1固定连接，并且端盖3构造有解锁腔31。例如，端盖3呈圆盘形状。在一个实施例中，端盖3构造有沿与轴向方向平行的方向延伸的贯通孔。贯通孔中嵌设有衬套32，并且衬套的表面凹陷形成解锁腔31。
31.锁定组件4具有锁定销43。锁定销43位于叶片22的锁定孔内，并且能够伸入到解锁腔31中并抬离解锁腔31，从而锁定和释放定子1与转子2之间的旋转。
32.转子2构造有锁定孔。具体而言，转子2的叶片中构造有锁定孔。此外，转子2还构造有沿轴向方向的贯通中心孔。来自液压介质供应装置的液压介质可以被引入到转子2的贯通中心孔内。转子2还构造有液压通道。当需要解锁时，液压介质从贯通中心孔直接通过液压通道引入到解锁腔31中，使得锁定销43抬离解锁腔31，以允许转子2相对于定子1旋转。
33.根据本发明的实施例，由于凸轮轴调相器的液压通道的容积很小，液压介质在到达解锁腔31之前需要填充较小的容积，因此能够迅速充满解锁腔31，以建立压力，从而推动锁定组件4与解锁腔31断开啮合，实现快速解锁。由此，满足客户的开/停快速的解锁速度要求。
34.转子2中形成有与各个第一油腔分别对应的多个第一油路23和与各个第二油腔分别对应的多个第二油路。当需要解锁时，多个第二油腔中的液压介质从相对应的第二油路中流出。多个第一油路23的一者(下文中，成为特定油路)的一部分构成液压通道的一部分。具体而言，如图3b所示，第一油路23被解锁油路24(将在下文中详细描述)分隔成左部和右部，右部构成液压通道的一部分。
35.如图3a所示，转子2的面向端盖3的表面形成有凹槽25，凹槽25构成液压通道的一部分，并且凹槽25与解锁腔31相连通。
36.转子2中形成有解锁油路24，解锁油路24将特定油路与凹槽25相连接。当需要解锁时，液压介质能够从贯通中心孔依次通过特定油路的一部分、解锁油路24和凹槽25引入到解锁腔31中。
37.在一个实施例中，解锁油路24平行于轴向方向。然而，应当理解，解锁油路24的取向并不限于此。例如，解锁油路24也可以设计为与轴向方向倾斜地定向或者设计为曲线。解锁油路24构造为贯穿转子2的轴向两侧的通孔。以这种方式，便于在转子2中加工解锁油路24。
38.在一个实施例中，解锁油路24和/或凹槽25可以直接采用粉末冶金工艺与转子22同时成型。由此，无需额外成本。
39.在一个实施例中，与多个第一油路23中的其余者相比，特定油路更靠近锁定孔。在这种情况下，使得液压通道最短。
40.当转子2相对于定子1处于锁定位置时，特定油路被定子1阻断。由于从贯穿中心孔流入到特定油路中的液压介质不会进入到与该特定油路相对应的油腔中，因此解锁所需的液压介质会进一步减少，从而进一步提高解锁速度。
41.锁定组件4还包括支座41和弹簧42。支座41容纳在锁定孔的底部。弹簧42的一端抵接于该支座41，并且弹簧42的另一端抵接于锁定销43。
42.当转子2相对于定子处于锁定位置时，锁定销43与解锁腔31对准。在弹簧42的作用下，锁定销43能够部分地伸入解锁腔31中。这样，锁定组件4锁定转子2相对于定子1的旋转。当需要解锁时，液压介质可以从贯通中心孔通过液压通道(即，特定油路、解锁油路24和凹槽)流入解锁腔31中。液压介质对锁定销43施加压力来克服弹簧42的弹力，从而使得锁定组件4的锁定销43抬离解锁腔31，并缩回到转子2的锁定孔中。同时，多个第一油路的除特定油路之外的其余油路分别将液压介质引入相对应的第一油腔中，以提供转子2旋转的推动力。由此，转子2相对于定子1旋转。
43.凸轮轴调相器还包括密封盖5。密封盖5和端盖3分别位于定子1的轴向两侧，以用于对定子的轴向两侧进行密封。
44.根据本发明的实施例的凸轮轴调相器除了能够快速解锁之外，还具有如下优点：
45.1.减少了锁定销43与衬套32的内壁的接触和滑动，提高了解锁性能，减少了解锁失败的发生；
46.2.可以将凸轮轴调相器设计成更小的锁定间隙，以满足客户日益增长的计时精度要求；
47.3.通过设计更小的锁定间隙，可以减小锁定间隙的上限，从而降低锁定销43撞击衬套32的噪音；
48.4.与现有技术相比，本发明的凸轮轴调相器的转子2特定偏转一定角度。在锁定状态下，凸起12阻挡特定油路，使得滞留在相对应的第一油腔内的液压介质形成液压阻尼。由此，防止叶片22与凸起12发生机械冲击，从而进一步降低噪音。
49.如前所述，尽管说明书中已经参考附图对本发明的示例性实施例进行了说明，但是本发明不限于上述具体实施方式，本发明的保护范围应当由权利要求书及其等同含义来限定。
50.附图标记列表
51.1、1'定子
52.11、11'定子本体
53.12、12'凸起
54.2、2'转子
55.21、21'转子本体
56.22、22'叶片
57.23、23'第一油路
58.a'第一油腔
59.b'第二油腔
60.24解锁油路
61.25凹槽
62.3、3'端盖
63.31、31'解锁腔
64.32、32'衬套
65.4锁定组件
66.41支座
67.42弹簧
68.43、43'锁定销
69.5密封盖

技术特征：
1.一种凸轮轴调相器，其包括：定子(1)；转子(2)，其设置在所述定子(1)的径向内侧并且能够围绕轴向方向相对于所述定子(1)旋转，所述转子(2)构造有锁定孔和沿所述轴向方向的贯通中心孔；端盖(3)，其位于所述定子(1)的轴侧并且与所述定子(1)固定连接，所述端盖(3)构造有解锁腔(31)；以及锁定组件(4)，其具有锁定销(43)，所述锁定销(43)位于所述锁定孔中并且能够伸入所述解锁腔(31)中并抬离所述解锁腔(31)，其中，所述转子(2)构造有液压通道，当需要解锁时，液压介质从所述贯通中心孔直接通过所述液压通道引入到所述解锁腔(31)中，使得所述锁定销(43)抬离所述解锁腔(31)，以允许所述转子(2)相对于所述定子(1)旋转。2.根据权利要求1所述的凸轮轴调相器，其中，所述转子(2)和所述定子(1)包围的环形空间内形成沿周向分布的多组油腔，所述多组油腔中的每一者均包括分隔开的第一油腔和第二油腔，所述转子(2)中形成有与各个所述第一油腔分别对应的多个第一油路(23)和与各个所述第二油腔分别对应的多个第二油路，当需要解锁时，所述多个第二油腔中的所述液压介质从相对应的所述第二油路中流出，其中，所述多个第一油路(23)中的一者的一部分构成所述液压通道的一部分。3.根据权利要求2所述的凸轮轴调相器，其中，所述转子(2)的面向所述端盖(3)的表面形成有凹槽(25)，所述凹槽(25)构成所述液压通道的一部分。4.根据权利要求3所述的凸轮轴调相器，其中，所述转子(2)内形成有解锁油路(24)，所述解锁油路(24)将所述一个油路与所述凹槽(25)相连接，当需要解锁时，所述液压介质能够依次通过所述一个油路的一部分、所述解锁油路(24)和所述凹槽(25)引入到所述解锁腔(31)中。5.根据权利要求4所述的凸轮轴调相器，其中，所述解锁油路(24)构造为贯穿所述转子(2)的轴向两侧的通孔。6.根据权利要求4所述的凸轮轴调相器，其中，所述解锁油路(24)平行于所述轴向方向。7.根据权利要求4所述的凸轮轴调相器，其中，所述凹槽(25)和/或所述解锁油路(24)通过粉末冶金工艺与所述转子(2)同时成型。8.根据权利要求2所述的凸轮轴调相器，其中，当所述转子(2)相对于所述定子(1)处于锁定位置时，所述第一油路(23)的所述一者被所述定子(1)阻断。9.根据权利要求2所述的凸轮轴调相器，其中，与所述多个第一油路(23)的其余油路相比，所述第一油路(23)的所述一者更靠近所述锁定孔。10.根据权利要求2至9中任一项所述的凸轮轴调相器，其中，
所述锁定组件(4)还包括支座(41)和弹簧(42)，所述支座(41)容纳在所述锁定孔的底部，所述弹簧(42)的一端抵接于所述支座(41)，并且所述弹簧(42)的另一端抵接于所述锁定销(43)。

技术总结
本发明涉及凸轮轴调相器，其包括：定子；转子，其设置在定子的径向内侧并且能够围绕轴向方向相对于定子旋转，转子构造有锁定孔和沿轴向方向的贯通中心孔；端盖，其位于定子的轴侧并且与定子固定连接，端盖构造有解锁腔；以及锁定组件，其具有锁定销，锁定销位于锁定孔中并且能够伸入解锁腔中并抬离解锁腔，其中，转子构造有液压通道，当需要解锁时，液压介质从贯通中心孔直接通过液压通道引入到解锁腔中，使得锁定销抬离解锁腔，以允许转子相对于定子旋转。由于凸轮轴调相器的液压通道的容积很小，液压介质在到达解锁腔之前需要填充较小的容积，因此能够迅速充满解锁腔，以建立压力，从而实现快速解锁。而实现快速解锁。而实现快速解锁。


技术研发人员：李欣 菅宝玉
受保护的技术使用者：舍弗勒技术股份两合公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2023/9/22