由电动机致动的凸轮轴相位器制造技术

提供一种凸轮轴相位器(10)，该凸轮轴相位器用于可控地改变在内燃机(18)中的曲柄轴和凸轮轴(22)之间的相位关系，该内燃机(18)包括用于支承凸轮轴(22)的凸轮轴轴承(94)，并且该内燃机(18)限定安装孔(80)，该安装孔用于将凸轮轴相位器(10)安装于内燃机(18)。凸轮轴相位器(10)包括壳体(42)，该壳体具有设置在该壳体(42)内的齿轮驱动单元(12)。齿轮驱动单元(12)包括输入齿轮构件(26)和输出齿轮构件(28)，以使得该输入齿轮构件(26)能附连于曲柄轴并且使得该输入齿轮构件(26)附连于电动机(14)的输出轴(38)。该输出齿轮构件(28)能附连于凸轮轴(22)，以使得该输入齿轮构件(26)由电动机(14)引导的转动产生曲柄轴和凸轮轴(22)之间的相对转动。凸轮轴相位器(10)设置在安装孔(80)和凸轮轴轴承(94)之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利申请的交叉引用本申请要求2014年1月16日提交的美国临时专利申请系列号61/928,049以及在2015年1月13日提交的美国专利申请系列号14/595,265的权益，这些申请的全部内容以参见的方式纳入本文。
本专利技术涉及一种用于改变内燃机的凸轮轴和曲柄轴之间的相位关系的凸轮轴相位器，更具体地涉及这样一种凸轮轴相位器，该凸轮轴相位器由电动机致动，甚至更具体地涉及这样一种凸轮轴相位器，该凸轮轴相位器使用由电动机致动的谐波齿轮驱动单元，以改变内燃机的曲柄轴和凸轮轴之间的相位关系。专利技术背景用于改变内燃机中燃烧阀的正时的凸轮轴相位器是众所周知的。通常称为链轮元件的第一元件由来自内燃机的凸轮轴的链条、皮带或齿轮机构驱动。通常称为凸轮轴板的第二元件安装于内燃机的凸轮轴的端部。由机动车辆制造商的凸轮轴相位器的通常类型称为叶片型凸轮轴相位器。美国专利7,421,989示出一种典型的叶片型凸轮轴相位器，该凸轮轴相位器在转子上包括多个向外延伸的叶片，这些向外延伸的叶片与定子上的多个向内延伸的凸耳穿插，从而在叶片和凸耳之间形成交替的超前和滞后腔室。根据发动机控制模块，发动机油经由多端口油控制阀供给至超前或滞后腔室，以根据需要改变转子相对于定子的角位置，并且由此改变凸轮轴相对于曲柄轴的角位置，来满足当前的或预期的发动机操作条件。虽然叶片型凸轮轴相位器是有效的并且相对低廉的，但这些叶片型凸轮轴相位器会遭受如下缺点：例如由于低油压而以较低的发动机速度进行
慢速操作、由于高的油粘度而以较低的发动机温度进行慢速操作、由于同一泵用于致动叶片型凸轮轴相位器因而对于用于润滑内燃机的油泵需要增大的油泵容量以及由叶片型凸轮轴相位器提供的总的相位授权量受到相邻的叶片和凸耳之间的空间量限制并且可能无法足以提供期望的相位授权量。至少出于这些原因，汽车行业正开发电驱动的凸轮轴相位器。正开发的一种类型电驱动凸轮轴相位器使用由电动机致动的谐波齿轮驱动单元，以改变凸轮轴相对于曲柄轴的角位置。此种凸轮轴相位器的一种示例在Kimus等人的美国专利申请公开号US 2012/0312258 A1以及David等人的美国专利No.8,516,983中示出，这些文献的全部内容以参见的方式纳入本文。虽然Kimus等人和David等人的凸轮轴相位器可能是有效的，但所披露的凸轮轴相位器通过将这些凸轮轴相位器螺接于凸轮轴的轴向端部来安装于凸轮轴。一些内燃机使用固定有正时链轮的凸轮轴，该凸轮轴由来自凸轮轴的链条驱动。该正时链轮可轴向地定位在支承该凸轮轴的凸轮轴轴承之间。Kimus等人和David等人的凸轮轴相位器并不适用于此种凸轮轴、正时链轮以及凸轮轴轴承结构，这是因为将Kimus等人和David等人的凸轮轴相位器螺接于凸轮轴的轴向端部并不允许凸轮轴相位器的用以将链条连接于凸轮轴相位器的对应链轮的合适定位。因此，会需要对内燃机进行重大的重设计以安装Kimus等人和David等人的凸轮轴相位器。为了实现此种重设计可能会是费时并且昂贵的。需要的是一种将上述缺点中的一个或多个减到最少或消除上述缺点中的一个或多个的凸轮轴相位器。
技术实现思路
简而言之，提供一种凸轮轴相位器，用以可控地改变内燃机中曲柄轴和凸轮轴之间的相位关系。该内燃机包括用于支承凸轮轴的凸轮轴轴承，并且该内燃机限定安装孔，用以将凸轮轴相位器安装于内燃机。凸轮轴相位器包括壳体，该壳体具有设置在该壳体内的齿轮驱动单元。齿轮驱动单元包括输入齿轮构件和输出齿轮构件，以使得该输入齿轮构件能附连于曲柄轴并且使得该输入齿轮构件附连于电动机的输出轴。该输出齿轮构件能
附连于凸轮轴，以使得该输入齿轮构件由电动机引起的转动导致曲柄轴和凸轮轴之间的相对转动。凸轮轴相位器设置在安装孔和凸轮轴轴承之间。附图的简要说明将参考附图来进一步描述本专利技术，其中：图1是根据本专利技术的凸轮轴相位器的轴向剖视图；图2是图1的一部分的放大图；以及图3是沿着图2中的剖线3-3剖取的剖面图。具体实施方式参照图1和2，根据本专利技术的凸轮轴相位器10包括：谐波齿轮驱动单元12；示作电动机14的转动致动器，该转动致动器操作地连接于谐波齿轮驱动单元12并且可以是直流电动机；输入链轮16，该输入链轮操作地连接于谐波齿轮驱动单元12并且能由内燃机18的曲柄轴(未示出)驱动；输出毂20，该输出毂附连于谐波齿轮驱动单元12并且联接于内燃机18的曲柄轴22，从而以一对一的关系随着凸轮轴22转动；以及偏置弹簧24，该偏置弹簧操作地设置在输出毂20和输入链轮16之间。谐波齿轮驱动单元12包括：外部第一花键26，该外部第一花键可以是下文描述的圆形花键或动态花键；外部第二花键28，该外部第二花键与外部第一花键26相对(动态的或圆形)并且共轴地定位成邻近于外部第一花键26；挠性花键30，该挠性花键相对于外部第一花键26和外部第二花键28径向地向内设置并且具有向外延伸的齿轮齿，这些齿轮齿设置成用于同时接合外部第一花键26和外部第二花键28两者上的向内延伸的齿轮齿；以及波发生器32，该波发生器相对于挠性花键30径向地向内设置并且接合该挠性花键。挠性花键30是非刚性的环，该环在比圆形花键略小的节圆直径上具有外部齿。挠性花键30装配在波发生器32之上并且由该波发生器弹性地偏转。圆形花键(外部第一花键26或外部第二花键28)是具有内部齿的刚性
环，这内部齿横贯波发生器32的长轴与挠性花键30的齿啮合。该圆形花键可用作输入构件。动态花键(无论是外部第一花键26还是外部第二花键28中并非是圆形花键的那个)是刚性环，该刚性环具有与挠性花键30同样多齿数的内部齿。动态花键随着挠性花键30一起转动并且可用作输出构件。动态花键或者圆形花键可通过在其外直径处的倒角来识别，以使得圆形花键区别于动态花键。波发生器32是支承椭圆形轴承的椭圆形钢盘的组件，该组合限定波发生器插塞。挠性的轴承保持器围绕椭圆形轴承并且接合挠性花键30。波发生器插塞的转动导致在挠性花键30中产生转动波(实际上是与盘的椭圆长轴的相对两个端部相对应的两个隔开180°的波)。在谐波齿轮驱动单元12的组装过程中，挠性花键30的向外延伸齿沿着波发生器32的椭圆长轴并且在该椭圆长轴附近、与圆形花键和动态花键的向内延伸齿啮合。动态花键具有与挠性花键30相同的齿数，从而波发生器32的转动在该动态花键和挠性花键之间的每次回转时不会导致净转动。然而，圆形花键具有比动态花键略少的齿轮齿，因此在波发生器插塞的转动期间该圆形花键会转动经过动态花键，从而在该圆形花键和波发生器之间限定传动比(例如，50:1的传动比意指圆形花键经过动态花键一转对应于波发生器32的50转)。因此，谐波齿轮驱动单元12是高传动比齿轮变速器；也就是说，外部第一花键26和外部第二花键28之间的角相位关系对于波发生器32每次回转改变2％。当然，对于本领域技术人员显而易见的是，圆形花键反而也可具有比动态花键略多的齿，在此种情形中，所描述的转动关系反转。波发生器32包括联接适配器34，该联接适配器安装于该波发生器或者与该波发生器一体地形成。联接件36安装于电动机14的电动机轴38并且通过销40而销接于该电动机轴。当期望改变外部第一花键26和外部第二花键28本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸轮轴相位器(10)，所述凸轮轴相位器用于可控地改变在内燃机(18)中的曲柄轴和凸轮轴(22)之间的相位关系，所述内燃机(18)具有用于支承所述凸轮轴(22)的凸轮轴轴承(94)，所述内燃机(18)限定安装孔(80)，所述安装孔用于将所述凸轮轴相位器(10)安装于所述内燃机(18)，所述凸轮轴相位器(10)包括：壳体(42)；齿轮驱动单元(12)，所述齿轮驱动单元设置在所述壳体(42)内，且所述齿轮驱动单元(12)具有输入齿轮构件(26)和输出齿轮构件(28)，所述输入齿轮构件(26)能附连于所述曲柄轴并且附连于电动机(14)的输出轴(38)，且所述输出齿轮构件(28)能附连于所述凸轮轴(22)，以使得所述输入齿轮构件(26)由所述电动机(14)引起的转动在所述曲柄轴和所述凸轮轴(22)之间产生相对转动；其中，所述凸轮轴相位器(10)设置在所述安装孔(80)和所述凸轮轴轴承(94)之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.16 US 61/928,049;2015.01.13 US 14/595,2651.一种凸轮轴相位器(10)，所述凸轮轴相位器用于可控地改变在内燃机(18)中的曲柄轴和凸轮轴(22)之间的相位关系，所述内燃机(18)具有用于支承所述凸轮轴(22)的凸轮轴轴承(94)，所述内燃机(18)限定安装孔(80)，所述安装孔用于将所述凸轮轴相位器(10)安装于所述内燃机(18)，所述凸轮轴相位器(10)包括：壳体(42)；齿轮驱动单元(12)，所述齿轮驱动单元设置在所述壳体(42)内，且所述齿轮驱动单元(12)具有输入齿轮构件(26)和输出齿轮构件(28)，所述输入齿轮构件(26)能附连于所述曲柄轴并且附连于电动机(14)的输出轴(38)，且所述输出齿轮构件(28)能附连于所述凸轮轴(22)，以使得所述输入齿轮构件(26)由所述电动机(14)引起的转动在所述曲柄轴和所述凸轮轴(22)之间产生相对转动；其中，所述凸轮轴相位器(10)设置在所述安装孔(80)和所述凸轮轴轴承(94)之间。2.如权利要求1所述的凸轮轴相位器(10)，其特征在于，所述壳体(42)包括安装管(56)，所述安装管从所述内燃机(18)的所述安装孔(80)轴向地伸出以及轴向地延伸到所述安装孔(80)中，以使得所述凸轮轴相位器(10)由所述安装孔(80)支承并且使得所述安装管(56)能够在所述安装孔(80)内自由地转动。3.如权利要求2所述的凸轮轴相位器(10)，其特征在于，所述安装管(56)和所述安装孔(80)限定轴颈轴承交界部(82)。4.如权利要求3所述的凸轮轴相位器(10)，其特征在于，所述轴颈轴承交界部(82)由来自所述内燃机(18)的油润滑。5.一种凸轮轴相位器(10)，所述凸轮轴相位器用于可控地改变在内燃机(18)中的曲柄轴和凸轮轴(22)之间的相位关系，所述内燃机(18)具有用于支承所述凸轮轴(22)的凸轮轴轴承(94)，所述内燃机(18)限定安装孔(80)，所述安装孔用于将所述凸轮轴相位器(10)安装于所
\t述内燃机(18)，所述凸轮轴相位器(10)包括：壳体(42)，所述壳体具有纵向轴线(48)；谐波齿轮驱动单元(12)，所述谐波齿轮驱动单元设置在所述壳体(42)内，且所述谐波齿轮驱动单元(12)包括外部第一花键(26)、外部第二花键(28)、挠性花键(30)、波发生器(32)以及转动致动器(14)，所述外部第二花键轴向地邻近于所述外部第一花键(26)并且设置在所述壳体(42)内，所述挠性花键轴向地设置在所述外部第一花键(26)和所述外部第二花键(28)内，所述波发生器径向地设置在所述挠性花键(30)内，而所述转动致动器(14)能连接于所述波发生器(32)，以使得所述转动致动器(14)的转动在所述外部第一花键(26)和所述外部第二花键(28)之间产生相对转动，其中，所述外部第一花键(26)固定于所述壳体(42)以防止所述外部第一花键和所述壳体之间的相对转动；以及输出毂(20)，所述输出毂轴向地邻近于所述谐波齿轮驱动单元(12)而可转动地径向设置在所述壳体(42)内，并且所述输出毂能转动地联接于所述凸轮轴(22)并固定于所述外部第二花键(28)以防止所述输出毂和所述外部第二花键之间的相对转动；其中，所述凸轮轴相位器(10)设置在所述安装孔(80)和所述凸轮轴轴承(94)之间。6.如权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·大卫，P·齐默思，E·鲍尼赫，
申请(专利权)人：德尔福技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US