分離的環(huán)齒輪行星式凸輪相位器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】分離的環(huán)齒輪行星式凸輪相位器發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于動(dòng)態(tài)調(diào)整凸輪軸相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的相位角或旋轉(zhuǎn)關(guān)系以提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率的行星齒輪組件。
背景
[0002]當(dāng)前生產(chǎn)中存在許多不同裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的這種調(diào)相。例如，見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2010/0064997 ;美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2004/0206322 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7，506, 623 ；美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7，047，923 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，971，352 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，138，622 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，129，061 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，680，836 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，361，736 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，327，859 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，850，427 ;以及德國(guó)專(zhuān)利號(hào)DE 4110195。盡管這些裝置中的每一個(gè)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/或高摩擦損失。令人希望的是提供一種具有較低摩擦損失且總成本較低的凸輪相位器。
MM
[0003]披露了一種用于動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的凸輪相位器。該凸輪相位器可以包括一個(gè)行星齒輪系統(tǒng)，該行星齒輪系統(tǒng)具有一個(gè)由該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)鏈輪和一個(gè)無(wú)限循環(huán)動(dòng)力傳輸構(gòu)件來(lái)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪、多個(gè)行星齒輪、以及一個(gè)位于中心的太陽(yáng)輪。該凸輪相位器還包括一個(gè)輸出側(cè)環(huán)齒輪，該輸出側(cè)環(huán)齒輪與該太陽(yáng)輪同心并且被連接到該凸輪軸上。與該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪相比，該輸出側(cè)環(huán)齒輪可以具有不同數(shù)量的齒(大于或少于)，這個(gè)值對(duì)應(yīng)于行星齒輪數(shù)量的倍數(shù)以在這些行星齒輪中每個(gè)行星齒輪的接合位置處提供齒對(duì)準(zhǔn)。
[0004]該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪可以由該輸出側(cè)環(huán)齒輪徑向地引導(dǎo)。一個(gè)電動(dòng)機(jī)可以被連接到該太陽(yáng)輪上以用于相對(duì)于這些行星齒輪驅(qū)動(dòng)該太陽(yáng)輪。該電動(dòng)機(jī)能以與該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪相等的速度旋轉(zhuǎn)以維持一個(gè)不變的相位位置，并且該電動(dòng)機(jī)速度從一個(gè)等值的改變會(huì)引起凸輪相位改變功能發(fā)生。該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪、該輸出側(cè)環(huán)齒輪、該多個(gè)行星齒輪、以及該太陽(yáng)輪限定了一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)連接，該行星齒輪傳動(dòng)連接具有一個(gè)高數(shù)值的傳動(dòng)比，從而允許在對(duì)該電動(dòng)機(jī)相對(duì)低的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩需求下實(shí)現(xiàn)精確的相位角調(diào)整。該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪和輸出側(cè)環(huán)齒輪限定了一個(gè)分離的環(huán)齒輪。這些行星齒輪可以由第一承載板和第二承載板支撐，這些承載板被該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪和輸出側(cè)環(huán)齒輪軸向地引導(dǎo)以用于將該多個(gè)行星齒輪在軸向方向上緊固。
[0005]一種用于動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的凸輪相位器可以包括一個(gè)行星齒輪系統(tǒng)，該行星齒輪系統(tǒng)具有一個(gè)分離的環(huán)齒輪，該分離的環(huán)齒輪包括一個(gè)有待由該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)鏈輪和一個(gè)無(wú)限循環(huán)動(dòng)力傳輸構(gòu)件來(lái)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪、以及一個(gè)可連接用于與該凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)的輸出側(cè)環(huán)齒輪。該行星齒輪系統(tǒng)可以具有與該分離的環(huán)齒輪處于同心位置的一個(gè)太陽(yáng)輪、以及嚙合接合在該太陽(yáng)輪與該分離的環(huán)齒輪之間的多個(gè)行星齒輪。
[0006]與驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪相比時(shí)，該輸出側(cè)環(huán)齒輪可以具有不同數(shù)量的齒(大于或少于)，這個(gè)值對(duì)應(yīng)于行星齒輪數(shù)量的倍數(shù)以在這些行星齒輪中每個(gè)行星齒輪的接合位置處提供齒對(duì)準(zhǔn)。該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪由該輸出側(cè)環(huán)齒輪徑向地引導(dǎo)。一個(gè)電動(dòng)機(jī)可以被連接到該太陽(yáng)輪上以用于相對(duì)于這些行星齒輪驅(qū)動(dòng)該太陽(yáng)輪。該電動(dòng)機(jī)能以與該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪相等的速度旋轉(zhuǎn)以維持一個(gè)不變的相位位置，其中該電動(dòng)機(jī)速度從一個(gè)等值的改變會(huì)引起凸輪相位改變功能發(fā)生。該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪、該輸出側(cè)環(huán)齒輪、該多個(gè)行星齒輪、以及該太陽(yáng)輪限定了一個(gè)行星齒輪傳動(dòng)連接，該行星齒輪傳動(dòng)連接具有一個(gè)高數(shù)值的傳動(dòng)比，從而允許在該電動(dòng)機(jī)相對(duì)低的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩需求下實(shí)現(xiàn)精確的相位角調(diào)整。這些行星齒輪可以由第一承載板和第二承載板支撐，這些承載板被該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪和輸出側(cè)環(huán)齒輪軸向地引導(dǎo)以用于將該多個(gè)行星齒輪在軸向方向上緊固。
[0007]—種用于組裝并且動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的方法可以包括:組裝一個(gè)行星齒輪系統(tǒng)，該行星齒輪系統(tǒng)具有一個(gè)分離的環(huán)齒輪，該分離的環(huán)齒輪包括一個(gè)有待由該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)鏈輪來(lái)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪、以及一個(gè)可連接用于與該凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)的輸出側(cè)環(huán)齒輪，該鏈輪與一個(gè)無(wú)限循環(huán)動(dòng)力傳輸構(gòu)件相接合；將該行星齒輪系統(tǒng)的太陽(yáng)輪置于與該分離的環(huán)齒輪的同心位置處；將多個(gè)行星齒輪通過(guò)嚙合接合而接合在該太陽(yáng)輪與該分離的環(huán)齒輪之間；并且提供該輸出側(cè)環(huán)齒輪，與驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪相比時(shí)，該輸出側(cè)環(huán)齒輪具有不同數(shù)量的齒(大于或少于)，這個(gè)值對(duì)應(yīng)于行星齒輪數(shù)量的倍數(shù)以在這些行星齒輪中每個(gè)行星齒輪的接合位置處提供齒對(duì)準(zhǔn)。
[0008]該行星齒輪系統(tǒng)組件可以作為一個(gè)單元與該鏈輪一起旋轉(zhuǎn)以使摩擦損失最小。連接到該太陽(yáng)輪上的電動(dòng)機(jī)能以與該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪相等的速度來(lái)驅(qū)動(dòng)以便維持一個(gè)不變的相位位置、或者能以一個(gè)不等于該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪的速度來(lái)驅(qū)動(dòng)以便產(chǎn)生一個(gè)相位改變功會(huì)K。
[0009]對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言在結(jié)合以下附圖來(lái)閱讀用于實(shí)踐本發(fā)明所考慮的最佳模式的說(shuō)明時(shí)，本發(fā)明的其他應(yīng)用將變得清楚。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0010]此處的說(shuō)明參照了附圖，其中貫穿這幾個(gè)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(gè)凸輪相位器的透視圖，其中該凸輪相位器一個(gè)端板被移除，該圖示出了一個(gè)置于內(nèi)部的行星齒輪組，該行星齒輪組具有一個(gè)分離的環(huán)齒輪、一個(gè)同心布置的太陽(yáng)輪和多個(gè)行星齒輪，這些行星齒輪嚙合接合在該太陽(yáng)輪與該分離的環(huán)齒輪之間；并且
[0012]圖2是圖1的凸輪相位器的截面視圖，其中當(dāng)與驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪相比時(shí)，該輸出側(cè)環(huán)齒輪具有不同數(shù)量的齒(大于或少于)，這個(gè)值對(duì)應(yīng)于行星齒輪數(shù)量的倍數(shù)以在這些行星齒輪中每個(gè)行星齒輪的接合位置處提供齒對(duì)準(zhǔn)。
詳細(xì)說(shuō)明
[0013]現(xiàn)在參見(jiàn)圖1至圖2，展示出了一個(gè)分離的環(huán)齒輪行星式凸輪相位器10。該凸輪相位器10可以包括一個(gè)行星齒輪組12，該行星齒輪組帶有一個(gè)中心布置的太陽(yáng)輪14、多個(gè)相同的行星齒輪16a、16b、16c以及一個(gè)分離的環(huán)齒輪18，該分離的環(huán)齒輪由兩個(gè)環(huán)齒輪(即一個(gè)驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪18a和一個(gè)輸出側(cè)環(huán)齒輪18b)來(lái)限定。這兩個(gè)環(huán)齒輪18a、18b各自相對(duì)彼此具有不同數(shù)量的齒，其中齒數(shù)量之差等于該行星齒輪組12中的行星齒輪16a、16b、16c的數(shù)量的倍數(shù)。這兩個(gè)環(huán)齒輪18a、18b的齒輪齒可以修正輪廓以便允許這些環(huán)齒輪18a、18b與這些行星齒輪16a、16b、16c正確地嚙合。這些行星齒輪16a、16b、16c可以通過(guò)一個(gè)行星式支架20a、20b來(lái)保持彼此處于固定的關(guān)系。通過(guò)一個(gè)正時(shí)鏈(未示出)，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(未示出)可以通過(guò)一個(gè)鏈輪22旋轉(zhuǎn)地接合到這兩個(gè)環(huán)齒輪中的一個(gè)環(huán)齒輪18a上，并且該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸24可以旋轉(zhuǎn)地接合到這兩個(gè)環(huán)齒輪中的另一個(gè)環(huán)齒輪18b。一個(gè)電動(dòng)機(jī)26可以旋轉(zhuǎn)地與該行星齒輪組12的太陽(yáng)輪14相接合。由于這兩個(gè)環(huán)齒輪18a、18b —致地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)該太陽(yáng)輪14由該電動(dòng)機(jī)26以與這些環(huán)齒輪18a、18b中任一個(gè)相同的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)以維持一個(gè)不變的凸輪相位位置。當(dāng)該太陽(yáng)輪14由該電動(dòng)機(jī)26以與這些環(huán)齒輪18a、18b不同的速度驅(qū)動(dòng)時(shí)，一個(gè)環(huán)齒輪相對(duì)另一個(gè)環(huán)齒輪略微不同的速度會(huì)引起凸輪相位轉(zhuǎn)換功能。以此方式可以獲得一個(gè)非常高數(shù)值的比率并且該凸輪軸可以從該曲軸相對(duì)于該凸輪軸24的標(biāo)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)關(guān)系中增加或減少相位。
[0014]該凸輪相位器10可以被用于動(dòng)態(tài)調(diào)整該凸輪軸24相對(duì)于該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率。該凸輪相位器10比先前已知的裝置相比以更低的摩擦損失和更低的整體成本實(shí)現(xiàn)了這個(gè)凸輪調(diào)相功能。該凸輪相位角的調(diào)整是利用該行星齒輪組12實(shí)現(xiàn)的，該行星齒輪組提供了一個(gè)高數(shù)值的比率(通過(guò)舉例而非限制的方式，例如在展示出的構(gòu)型中大約57: I)，這樣可以在該調(diào)整電動(dòng)機(jī)26的相對(duì)低的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)精確地調(diào)整該凸輪相位角。
[0015]當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并且該凸輪相位沒(méi)有被調(diào)整時(shí)，該整個(gè)凸輪相位器10組件作為一個(gè)單元旋轉(zhuǎn)，這使摩擦損失最小。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)并且該凸輪相位沒(méi)有被調(diào)整時(shí)，該調(diào)整電動(dòng)機(jī)26能以與該凸輪軸相等的速度來(lái)驅(qū)動(dòng)以便維持一個(gè)不變的凸輪相位位置。當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)并且該凸輪相位需要調(diào)整時(shí)，該調(diào)整電動(dòng)機(jī)26能以不等于該分離的環(huán)齒輪18的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)驅(qū)動(dòng)以便在前進(jìn)或后退方向引起凸輪相位轉(zhuǎn)換功能。
[0016]由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)的正時(shí)鏈可以與一個(gè)鏈輪22的齒相接合。通過(guò)舉例而非限制的方式，在所展示出的且說(shuō)明的構(gòu)型中，該發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄鏈輪上的齒數(shù)量可以是十九(19)并且該鏈輪22上的齒數(shù)量可以是三十八(38)，這產(chǎn)生一個(gè)比率使得該鏈輪22能以該發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄速度的一半來(lái)驅(qū)動(dòng)。如所展示出的，該行星齒輪組12組件可以具有一個(gè)單一的太陽(yáng)輪14和三個(gè)行星齒輪16a、16b、16c，這些行星齒輪可以與該太陽(yáng)輪14處于傳動(dòng)嚙合關(guān)系?？梢源嬖谂c該太陽(yáng)輪14同心的兩個(gè)分開(kāi)的環(huán)齒輪18a、18b。該鏈輪22可以具有形成在內(nèi)徑上的驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪18a的環(huán)齒輪齒并且可以由該輸出側(cè)環(huán)齒輪18b徑向地引導(dǎo)。該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪18a上的齒數(shù)量可以大于或小于該輸出側(cè)環(huán)齒輪18b上的齒數(shù)量，其中齒數(shù)量之差是行星齒輪16a、16b、16c的數(shù)量的倍數(shù)。以此方式，在這三個(gè)行星齒輪16a、16b、16c中的每個(gè)行星齒輪的嚙合位置處存在齒對(duì)準(zhǔn)。
[0017]通過(guò)舉例而非限制的方式，在所展示出的且說(shuō)明的構(gòu)型中，該驅(qū)動(dòng)側(cè)環(huán)齒輪18a可以具有七十(70)個(gè)內(nèi)齒并且該輸出側(cè)環(huán)齒輪18b可以具有六十七￠7)個(gè)齒。通過(guò)舉例而非限制的方式，在所展示出的且說(shuō)明的構(gòu)型中該太陽(yáng)輪可以具有二十六(26)個(gè)齒，而這些行星齒輪16a、16b、16c各自可以具有二^ (21)個(gè)齒。這種安排導(dǎo)致一個(gè)環(huán)齒輪相對(duì)于另一個(gè)