[发明专利]凸轮轴调节器

说明书

技术领域

本发明涉及一种凸轮轴调节器，尤其是一种复位弹簧容纳在转子的槽中的凸轮轴调节器。

背景技术

凸轮轴调节器用于调节内燃发动机中凸轮轴与曲轴之间的相对角度。换言之，凸轮轴调节器用于将换气阀的开启时间和关闭时间相对于曲轴调节至较早或较晚的时间点，以便对内燃发动机燃烧室中的燃烧过程进行有利的干预。通过复位弹簧对调节过程进行强制控制，以使得例如在液压腔中的压力不足时能够确保转子相对于定子处于确定的优选位置。

现有技术中通常使用平面螺旋形弹簧（也称为平面涡卷弹簧、盘簧，指的是在一个平面内从内向外具有增大的半径的弹簧）作为凸轮轴调节器的复位弹簧。如图1所示，这类凸轮轴调节器通常具有平面螺旋形弹簧1、前盖2、弹簧支架3以及用以固定平面螺旋形弹簧1的一端的定位螺栓4。例如，EP1865158A2中公开了一种使用平面螺旋形弹簧作为复位弹簧的凸轮轴调节器，其中为了安装平面螺旋形弹簧，转子主体的中央部分被加工出比较复杂的结构。更为重要的是，这种平面螺旋形弹簧比较重，而且尤其在径向上占据了较大的空间。图2示意性地示出了公知的使用扭力弹簧1’作为复位弹簧的凸轮轴调节器。这种扭力弹簧也比较重，而且尤其在轴向上占据了较大的空间。复位弹簧占据较大的空间会使得凸轮轴调节器的设计受到限制，而且会进一步限制用于电磁阀（如OCV）的空间，难以实现凸轮轴调节器的轻量化和小型化。

为了解决这些问题，现有技术中已提出对定子和转子之间的液压腔所占据的空间进行复用的设计，也就是将复位弹簧设计到液压腔所占据的空间中。

例如，US6450138B1公开了一种阀门正时调节装置，其中定子的凸起部的侧壁上开有凹槽，转子叶片的侧壁上开有凹槽，用于保持复位弹簧的保持构件分别接合在定子和转子叶片上的凹槽中，复位弹簧的两端分别安装在保持构件中。这样，复位弹簧被设置在液压腔中。

另外，US7703426B2公开了一种凸轮轴调节器，其中复位弹簧布置在液压腔中，从而已用于液压腔的空间能够同时被用于安装复位弹簧。

这种设计虽能节约一定的空间，但其制造及装配均依然比较复杂。而且，弹簧元件直接位于液压腔中，如果弹簧元件损坏，损坏的弹簧元件碎片可能会直接掉落在液压腔中，这会加剧转子和定子的磨损，从而影响整个装置的寿命。更为重要的是，内燃发动机总体趋势正变得更小、更轻，这对凸轮轴调节器在体积和重量上的要求更加苛刻。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在轴向和径向上均能显著节约空间并且易于制造和装配的凸轮轴调节器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种凸轮轴调节器，包括定子、相对于定子具有旋转自由度的转子，转子的主体中设有槽，复位弹簧完全容纳在槽中，复位弹簧的第一端压靠在所述槽的端壁上、相对的第二端连接在相对于定子是固定的定位件上，当转子相对于定子转动时复位弹簧能够对转子产生回复力。

优选地，复位弹簧的轴线与转子的轴线正交。

优选地，所述定位件为实心的销。

凸轮轴调节器可包括固定地安装于定子上的链轮或皮带轮，销可以固定地连接到链轮或皮带轮上。例如，链轮或皮带轮可具有用于安装销的销孔。

凸轮轴调节器还可包括固定地安装于定子上的端盖，端盖具有用于安装销的销孔，销可以固定地连接到该端盖的销孔中。

优选地，槽可具有两个端壁和两个侧壁，其中两个侧壁平行于转子的主体的外圆周面，例如分别形成圆弧段。此外，两个端壁可优选设计为分别沿径向分布。

另外，槽可以是在转子的轴向上不贯通的盲槽，也可以是在转子的轴向上贯通的通槽。

根据本发明的技术方案，复位弹簧可以选用弯曲弹簧、波形弹簧或者弹簧组合。弹簧组合优选可以是多个弹簧，如弯曲弹簧的组合。

此外，设置在转子中的槽和相应的复位弹簧的数目可以为1至10个，优选为3个。由于可以设置多个槽及相应多个弹簧，使得复位弹簧的规格可以相对较小地选择，但却能提供与现有技术中使用一个较大规格的涡卷弹簧或扭簧所能提供的相同的回复力，从而也减轻了凸轮调节器总质量。

在转子中设有三个槽的情况下，其中两个槽优选沿直径方向对置设置，而另一槽相对这两个槽居中布置，即分别与这两个沿直径对置的槽形成90°的夹角。此外，在沿直径与此相对居中布置的槽对置的侧上还可以设有挖空部，从而使得转子的质量分布更为均匀。其它与转子叶片分布配合的使转子质量分布均匀的槽分布方案也是可行的。