電動馬達驅(qū)動的簡易行星凸輪相位器的制造方法
【專利說明】電動馬達驅(qū)動的簡易行星凸輪相位器發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于動態(tài)調(diào)整凸輪軸相對于發(fā)動機曲軸的相位角或旋轉(zhuǎn)關(guān)系以提高內(nèi)燃發(fā)動機燃油效率的行星齒輪組件。
[0002]置量
[0003]當前生產(chǎn)中存在許多不同裝置來實現(xiàn)發(fā)動機凸輪軸的相位調(diào)整。例如，見美國專利申請公開號2010/0064997 ;美國專利申請公開號2004/0206322 ;美國專利號7，506, 623 ；美國專利號7，047，923 ;美國專利號6，971，352 ;美國專利號6，138，622 ;美國專利號6，129，061 ;美國專利號5，680，837 ;美國專利號5，361，736 ;美國專利號5，327，859 ;美國專利號4，850，427 ;以及德國專利號DE4110195。盡管這些裝置中的每一個似乎都適于執(zhí)行預(yù)期功能，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些裝置具有高的總成本和/或大的間隙尺寸。令人希望的是提供一種具有較小間隙尺寸且總成本較低的凸輪相位器。
[0004]SM
[0005]在此披露了一種用于動態(tài)調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動機凸輪軸相對于發(fā)動機曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的凸輪相位器。凸輪鏈輪可以由連接到一個主動鏈輪上的無限循環(huán)動力傳輸構(gòu)件驅(qū)動，該主動鏈輪被安裝用于與該發(fā)動機曲軸一起旋轉(zhuǎn)。該凸輪相位器可以包括一個行星齒輪傳動系，該行星齒輪傳動系具有一個位于中心的可連接用于與該凸輪鏈輪一起旋轉(zhuǎn)的太陽輪。一個環(huán)形齒輪可以可連接用于與該凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)，并且多個行星齒輪可以由一個嚙合接合在該太陽輪與該環(huán)形齒輪之間的載體支撐。一個相位調(diào)整齒輪可以被連接用于與該載體一起旋轉(zhuǎn)。該太陽輪可以驅(qū)動這些行星齒輪旋轉(zhuǎn)，從而致使該環(huán)形齒輪被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。該相位調(diào)整齒輪的旋轉(zhuǎn)運動可以可調(diào)節(jié)地改變該凸輪軸相對于該曲軸的凸輪相位。
[0006]一個帶有固定載體的簡易行星齒輪組以一個比值驅(qū)動該凸輪軸，這個比值乘以該發(fā)動機曲柄鏈輪與該相位器輸入鏈輪之間的比值導(dǎo)致一個總的組合比值0.5:1。一個電動馬達可以被安排成使得該電動馬達可以可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動該載體以實現(xiàn)所期望的凸輪相位調(diào)整。一個傳感器可以被提供用于向該電動馬達的一個控制器提供反饋信號，以測量該凸輪鏈輪相對于該凸輪軸的當前位置，以便確定是否需要進行任何凸輪相位調(diào)整。該相位調(diào)整齒輪可以是一個蝸輪。該太陽輪、環(huán)形齒輪以及這些行星齒輪可以具有斜齒。
[0007]在此披露了一種用于組裝和用于動態(tài)調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動機的凸輪軸相對于發(fā)動機曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的方法。一個凸輪鏈輪可以由連接到一個主動鏈輪上的無限循環(huán)動力傳輸構(gòu)件驅(qū)動，該主動鏈輪被安裝用于與發(fā)動機曲軸一起旋轉(zhuǎn)。該方法可包括組裝一個行星齒輪傳動系，該行星齒輪傳動系具有一個位于中心、可連接用于與該凸輪鏈輪一起旋轉(zhuǎn)的太陽輪。一個環(huán)形齒輪可以可連接用于與該凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)，并且多個行星齒輪可以由一個嚙合接合在該太陽輪與該環(huán)形齒輪之間的載體支撐。一個相位調(diào)整齒輪可以被連接用于與該載體一起旋轉(zhuǎn)。該太陽輪可以驅(qū)動這些行星齒輪旋轉(zhuǎn)，從而致使該環(huán)形齒輪被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。該相位調(diào)整齒輪的旋轉(zhuǎn)運動可以可調(diào)節(jié)地改變該凸輪軸相對于該曲軸的凸輪相位。
[0008]對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言在結(jié)合以下附圖來閱讀用于實踐本發(fā)明所考慮的最佳模式的說明時，本發(fā)明的其他應(yīng)用將變得清楚。
[0009]附圖的簡要說明
[0010]此處的說明參照了附圖，其中貫穿這幾個視圖以相似的參考數(shù)字指代相似的部分，并且在附圖中:
[0011]圖1是一個電動馬達驅(qū)動的簡易行星凸輪相位器的一個透視圖；并且
[0012]圖2是圖1的電動馬達驅(qū)動的簡易行星凸輪相位器的一個截面視圖。
[0013]詳細說曰月
[0014]現(xiàn)在參見圖1至圖2，一個凸輪相位器10可以動態(tài)調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動機的凸輪軸24相對于一個發(fā)動機曲軸34的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。一個凸輪鏈輪20可以由連接到一個主動鏈輪36上的一個無限循環(huán)動力傳輸構(gòu)件38驅(qū)動，該主動鏈輪被安裝用于與該發(fā)動機曲軸34 —起旋轉(zhuǎn)。該凸輪相位器可以包括一個行星齒輪系統(tǒng)或傳動系12，該行星齒輪系統(tǒng)或傳動系具有一個位于中心、被連接用于與該凸輪鏈輪20 —起旋轉(zhuǎn)的太陽輪14。一個環(huán)形齒輪18可以被連接用于與該凸輪軸24 —起旋轉(zhuǎn)，并且多個行星齒輪16a、16b可以由一個嚙合接合在太陽輪14與環(huán)形齒輪18之間的載體22支撐。一個相位調(diào)整齒輪26可以被連接用于與該載體22 —起旋轉(zhuǎn)。太陽輪14可以驅(qū)動這些行星齒輪16a、16b旋轉(zhuǎn)，從而致使該環(huán)形齒輪18被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。該相位調(diào)整齒輪26的旋轉(zhuǎn)運動可以可調(diào)節(jié)地改變該凸輪軸24相對于該曲軸34的凸輪相位。
[0015]該凸輪鏈輪20可以被安裝用于相對于一個凸輪軸軸線旋轉(zhuǎn)并且因此以小于1:1的第一傳動比而與該待驅(qū)動的主動鏈輪36可驅(qū)動地相連接。該行星齒輪傳動系12可以可驅(qū)動地連接在該凸輪鏈輪20與該凸輪軸24之間，用于以大于0.5:1的第二傳動比驅(qū)動該凸輪軸24。該第一傳動比與該第二傳動比的乘積可以等于一個總的組合傳動比0.5:1。換言之，該主動鏈輪36與凸輪鏈輪20的傳動比可以小于1: 1，并且該載體22保持靜止時太陽輪14與環(huán)形齒輪18的行星齒輪比可以大于0.5:1，使得該主動鏈輪36與凸輪鏈輪20的傳動比同該行星齒輪比的乘積可以等于一個總的組合傳動比0.5:1。
[0016]一個電動馬達28可以被連接用于旋轉(zhuǎn)該相位調(diào)整齒輪26。該電動馬達28可以驅(qū)動該相位調(diào)整齒輪26旋轉(zhuǎn)運動，從而改變該載體22的角度位置，導(dǎo)致該凸輪軸24相對于該曲軸34的凸輪相位改變。一個傳感器30可以被提供用于向該電動馬達28的一個控制器32提供反饋信號，以測量該凸輪鏈輪24相對于該凸輪軸24的當前位置，以便確定是否需要進行任何凸輪相位調(diào)整。如果需要凸輪相位調(diào)整，則通過該載體22的旋轉(zhuǎn)運動，在前進或減速方向上該電動馬達28由該控制器32驅(qū)動以便向期望的位置移動凸輪相位，從而導(dǎo)致該多個行星齒輪16a、16b相對旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動該環(huán)形齒輪18和該連接的凸輪軸24以實現(xiàn)該凸輪軸24相對于該曲軸34的凸輪相位調(diào)整。
[0017]應(yīng)該認識到可以提供該行星齒輪傳動系12的各種不同構(gòu)型。通過舉例而非限制的方式，該相位調(diào)整齒輪26可以形成為一個蝸輪。應(yīng)該進一步認識到，為減少噪聲，該太陽輪14、該環(huán)形齒輪18以及該多個行星齒輪16a、16b都可以形成為具有斜齒輪齒。
[0018]一個帶有固定載體22的簡易行星齒輪組12能以一個比值來驅(qū)動該凸輪軸24，該比值乘以該發(fā)動機曲柄鏈輪36與該相位器輸入凸輪鏈輪20之間的比值導(dǎo)致一個總比值0.5:1ο 一個電動馬達28可以被安排成使得該電動馬達28可以可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動該載體22以實現(xiàn)所期望的凸輪相位調(diào)整。
[0019]可以通過一種簡單的方式實現(xiàn)所期望的相位調(diào)整，該方式還可以減少該行星齒輪系統(tǒng)12所需的隙徑。減少隙徑可以允許車輛中的引擎蓋輪廓較低，從而允許車輛款式和可能改進的空氣動力學有較大的自由度。正常情況下，凸輪軸24以發(fā)動機曲軸34的速度的一半進行旋轉(zhuǎn)。在沒有凸輪相位器時這可以通過使該凸輪鏈輪20具有兩倍于發(fā)動機鏈輪36的齒來實現(xiàn)。通過舉例而并非限制的方式，發(fā)動機鏈輪36可以具有十九(19)個齒，這樣就要求該凸輪鏈輪20具有三十八(38)個齒驅(qū)動該凸輪軸24以實現(xiàn)所希望的傳動比。通過使用一個行星齒輪組12，該凸輪鏈輪20的齒的數(shù)量可以被減少至二十(20)個齒，這樣得出了
0.95:1的傳動比。通過使用一個行星齒輪組12，其中該環(huán)形齒輪18具有七十六(76)個齒，這些行星齒輪16a、16b中的每一個都具有十八(18)個齒，并且該太陽輪14具有四十(40)個齒，該載體22保持靜止時該太陽輪14與該環(huán)形齒輪18的行星減速比是0.526316:1。當這個比值乘以該鏈輪比0.95:1時，結(jié)果正好是該凸輪軸24的期望速度0.5:1。如果該載體22可以由一個高比值蝸桿相位調(diào)整齒輪26旋轉(zhuǎn)，則該載體22的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致該輸入凸輪鏈輪20與該凸輪軸24的相位調(diào)整角度發(fā)生變化。
[0020]該輸入凸輪鏈輪20可以包括該太陽輪14相對于該凸輪鏈輪20的花鍵連接或其他可旋轉(zhuǎn)的固定聯(lián)接。該太陽輪14可以由一個卡扣環(huán)(未編號)軸向固位。該輸入凸輪鏈輪20和太陽輪14通過軸承40、42而相對于該輸出板44可旋轉(zhuǎn)地定位。軸承42還通過三個卡扣環(huán)(未編號)使該輸入凸輪鏈輪20與該輸出板44以及該滾珠軸承42外圈上的該輸出板44的推力表面保持軸向關(guān)系。該載體22可以被固定在該相位調(diào)整蝸輪26上并且通常被固持在固定位置。該太陽輪14可以驅(qū)動多個行星齒輪16a、16b，從而導(dǎo)致這些行星齒輪16a、16b圍繞軸承46上的行星齒輪軸旋轉(zhuǎn)。這些行星齒輪16a、16b相對于該輸入凸輪鏈輪20在相反的方向上驅(qū)動該環(huán)形齒輪14。
[0021]該輸出板44可以被軸向地且在旋轉(zhuǎn)意義上被固定到該環(huán)形齒輪14上并且由螺栓48而螺栓連接到該凸輪軸24上。因此，該環(huán)形齒輪14和輸出板44作為一個單元而與該凸輪軸24 —起旋轉(zhuǎn)。由于這個行星齒輪組12是一個動態(tài)齒輪組并且齒輪齒相嚙合會產(chǎn)生噪聲，該環(huán)形齒輪14的齒、這些行星齒輪16a、16b的齒以及該太陽輪14的齒可以形成為斜齒以減少噪聲。一個電動馬達28可以被間接地固定到發(fā)動機氣缸體上并且通過齒輪嚙合而連接到該蝸桿相位調(diào)整齒輪26上。當該電動馬達28驅(qū)動該相位調(diào)整蝸輪26時，該載體22的角度位置發(fā)生變化，這導(dǎo)致該輸入凸輪鏈輪20與該凸輪軸24之間的相位調(diào)整變化。一個傳感器30可以被用作一個電機控制器32的反饋，以測量該凸輪鏈輪20相對于該凸輪軸24的當前位置，以便確定在任何位置需要及時做出哪些調(diào)整(如果存在)以便實現(xiàn)最優(yōu)的發(fā)動