一种集成信号盘的凸轮轴组件及位置测量装置的制作方法

本实用新型涉及车辆领域，特别是涉及一种集成信号盘的凸轮轴组件及位置测量装置。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，人民生活水平的显著提高，作为现代交通工具的汽车数量迅猛增加，这也加剧了道路的拥堵、大气的污染和环境的恶化。于是对汽车的油耗和排放提出了更高的要求，发动机中的VVT(可变气门正时)系统通过机油压力调节来实现对凸轮轴相位角度的提前和滞后，从而使得气门开启、关闭时间得以调节，以提高发动机动力性和经济性。

现有的发动机通常使用传统的机械式信号盘来检测凸轮轴的位置和角度。凸轮轴相位角度的调节需要精确检测到凸轮轴的实际工作角度，因此对凸轮轴的位置的监测提出了更高的要求。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是要提供一种集成信号盘的凸轮轴组件，能够精确地获取凸轮轴的位置。

本实用新型的另一个目的是要提供一种精确检测凸轮轴的位置的位置测量装置。

特别地，本实用新型提供了一种集成信号盘的凸轮轴组件，包括：

凸轮轴，具有沿轴向延伸的主轴；和

信号盘，其中部设有通孔且通过所述通孔过盈连接于所述主轴上，所述信号盘的表面设有用于模拟机械信号盘的齿顶齿槽且磁性不同的多个磁性区域。

可选地，所述磁性区域设置成相邻的所述磁性区域的磁极相反。

可选地，相邻的所述磁性区域分别用于模拟所述机械信号盘的齿顶和齿槽。

可选地，所述磁性区域通过在所述信号盘的表面注塑磁性橡胶形成。

可选地，所述信号盘呈圆环形，具有沿径向分布的内圆环面和外圆环面，以及沿轴向布置的两个侧面。

可选地，所述外圆环面上设置有所述多个磁性区域。

可选地，所述信号盘的侧面设有沿所述信号盘的轴向贯穿的定位孔，所述定位孔用于定位所述信号盘。

本实用新型还提供了一种用于凸轮轴的位置测量装置，包括位置传感器、电子控制单元和上述任一种凸轮轴组件，所述位置传感器感测所述凸轮轴组件的所述磁性区域的变化且将其转化成相应的电信号输出给所述电子控制单元，所述电子控制单元通过所述电信号获取所述凸轮轴的位置。

本实用新型的凸轮轴组件通过在凸轮轴上连接有磁性不同的多个磁性区域，在凸轮轴转动时通过磁性区域的变化来模拟机械信号盘的齿顶和齿槽，这种设有磁性区域的信号盘能够精确地反映凸轮轴的位置变化。

进一步地，通过将所述信号盘以过盈连接的方式装配在凸轮轴的主轴上，这种安装方式简单且不用破坏材料。

进一步地，本实施例中的信号盘相较于传统的机械式信号盘不需要冲压齿形，因此更能满足小型化和轻量化设计的要求。

本实用新型还提供了一种用于凸轮轴的位置测量装置，包括位置传感器、电子控制单元和上述的凸轮轴组件。所述位置传感器感测所述凸轮轴组件的所述磁性区域的变化且将其转化成相应的电信号输出给所述电子控制单元，所述电子控制单元通过所述电信号获取所述凸轮轴的位置。该位置测量装置只需要传感器能感应出信号盘上的磁性区域即可，因此可以将位置传感器设置在较远的区域，使得位置传感器的布置有更多的选择空间，有利于发动机内部零件的布置。并且本实施例的位置传感器可以使用更少的磁体，从而降低传感器成本。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的集成信号盘的凸轮轴组件的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的信号盘的结构示意图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的集成信号盘的凸轮轴组件的结构示意图。图2是根据本实用新型一个实施例的信号盘的结构示意图。如图1所示，本实用新型提供了一种集成信号盘的凸轮轴组件100，其一般性地可以包括凸轮轴10和信号盘20。凸轮轴10具有沿轴向延伸的主轴11。如图2所示，信号盘20的中部设有通孔21且通过通孔21过盈连接于主轴11上，信号盘20的表面设有用于模拟机械信号盘20的齿顶齿槽且磁性不同的多个磁性区域22。

本实施例中的凸轮轴组件100通过在凸轮轴10上连接有磁性不同的多个磁性区域22，在凸轮轴10转动时通过磁性区域22的变化来模拟机械信号盘20的齿顶和齿槽，这种设有磁性区域22的信号盘20能够精确地反映凸轮轴10的位置变化。

进一步地，通过将信号盘20以过盈连接的方式装配在凸轮轴10的主轴11上，这种安装方式简单且不用破坏材料。

通常设置在凸轮轴10上的信号盘20的尺寸较小，且信号盘20多为通过粉末冶金材料制成的实心件，而且信号盘20通常安装在凸轮轴10的中间位置，比较适合使用过盈连接。如果信号盘20尺寸过大或者是薄壁材料的，使用过盈连接可能会引起较大的变形。

进一步地，本实施例中的信号盘20相较于传统的机械式信号盘20不需要冲压齿形，因此更能满足小型化和轻量化设计的要求。

并且这种通过磁性区域22的设置来表示凸轮轴10位置的信号盘20，不会存在机械式信号盘20需要售后维护的问题，也不需要校准，使用更方便。

一个实施例中，如图2所示，多个磁性区域22设置成相邻的磁性区域22的磁极相反，即N极、S极相邻布置。可选地，相邻的磁性区域22分别用于模拟机械信号盘20的齿顶和齿槽。例如，N极用于模拟传统的机械信号盘20的齿顶，S极用于模拟传统的机械信号盘20的齿槽，在另一个实施例中，也可以用S极模拟传统的机械信号盘20的齿顶，N极模拟传统的机械信号盘20的齿槽。

另一个实施例中，磁性区域22通过在信号盘20的表面注塑磁性橡胶形成。该磁性橡胶依次划分为多个磁性区域22且相邻的两个磁性区域22的磁极相反。

一个实施例中，如图2所示，信号盘20呈圆环形，具有沿径向分布的内圆环面和外圆环面23，以及沿轴向布置的两个侧面24。

如图2所示，一个实施例中，外圆环面23上设置有多个磁性区域22。即在圆环形的信号盘20的外圆环面23上布满多个磁性区域22且相邻的两个磁性区域22的磁极相反。

另一个实施例中，如图2所示，信号盘20的侧面24设有沿信号盘20的轴向贯穿的定位孔25，定位孔25用于定位信号盘20。本实施例的信号盘20在安装时与相应的工装配合，通过定位孔25与工装的装配保证信号盘20安装在正确的位置，确定好信号盘20相对于凸轮轴10的位置，安装完成后可将工装拆去。

本实用新型还提供了一种用于凸轮轴的位置测量装置，包括位置传感器(未示出)、电子控制单元(未示出)和上述任一个实施例中的凸轮轴组件100(参见图1)。位置传感器感测凸轮轴组件100的磁性区域22的变化且将其转化成相应的电信号输出给电子控制单元，电子控制单元通过电信号获取凸轮轴10的位置。

凸轮轴10在转动时，其表面的磁性区域22也跟着转动，位置传感器通过感应磁性区域22的变化输出相对应的电信号，电信号的变化表示了凸轮轴10转动的角度变化，通过电子控制单元的计算能够实时或者凸轮轴10的位置，使得电子控制单元能够对凸轮轴10的位置进行精确的判断。

本实施例的凸轮轴组件100通过在凸轮轴10上连接有磁性不同的多个磁性区域22，在凸轮轴10转动时通过磁性区域22的变化来模拟机械信号盘20的齿顶和齿槽，这种设有磁性区域22的信号盘20能够精确地反映凸轮轴10的位置变化。

进一步地，该位置测量装置只需要传感器能感应出信号盘20上的磁性区域22即可，因此本实施例的位置测量装置位置可以将位置传感器设置在较远的区域，使得位置传感器的布置有更多的选择空间，有利于发动机内部零件的布置。并且本实施例的位置传感器可以使用更少的磁体，从而降低传感器成本。

进一步地，由于传统的机械信号盘20采用机械加工的方式，加工精度及误差对信号反馈有影响，角度信号精度很难提高，本实施例中的信号盘20的磁极信号不受加工精度和误差的影响，结合磁场信号的特性以及位置传感器精度的提高，能把角度信号精度提高到0.25°范围内。结合曲轴位置传感器采集的曲轴位置，能够确定发动机点火时刻和VVT调节角度，实现发动机最好的动力性和经济性。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。