具有绕轨道运转偏心齿轮的电动相位器制造技术

一种可变凸轮轴正时装置(10)，其包括：凸轮轴环形齿轮(22)，该凸轮轴环形齿轮具有多个径向向内面向的齿轮齿(24)，每个齿轮齿均具有渐开线齿轮齿廓；链轮环形齿轮(14)，该链轮环形齿轮与凸轮轴环形齿轮(22)轴向地隔开，且具有多个径向向内面向的齿轮齿(18)，每个齿轮齿具有渐开线齿轮齿廓；复合行星齿轮(26)，该复合行星齿轮具有凸轮轴行星齿轮(74)和链轮行星齿轮(72)，该凸轮轴行星齿轮和链轮行星齿轮各自径向地向外面向并且包括具有渐开线齿轮齿廓的多个径向向外面向的齿轮齿(76、78)；以及偏心轴(28)，该偏心轴将来自电动机(30)的旋转力连通至复合行星齿轮(26)，以使得凸轮轴环形齿轮(22)相对于链轮环形齿轮(14)相对地移位。

Electric Phaser with Eccentric Gear Running Around Track

A variable camshaft timing device (10) includes: a camshaft ring gear (22), which has multiple radial inward-facing gear teeth (24), each gear tooth has an involute gear profile; a sprocket ring gear (14), which is axially separated from the camshaft ring gear (22) and has multiple radial inward-facing gear teeth (18), each of which has an involute gear profile. Gear teeth have involute profile; compound planetary gear (26), which has camshaft planetary gear (74) and sprocket planetary gear (72). The camshaft planetary gear and sprocket planetary gear are radially outward-facing respectively and include multiple radially outward-facing gear teeth (76, 78) with involute gear profile; and eccentric shaft (28), which will be the future of the eccentric shaft. The rotating force from the motor (30) is connected to the compound planetary gear (26) to cause the camshaft ring gear (22) to move relative to the sprocket ring gear (14).

【技术实现步骤摘要】
具有绕轨道运转偏心齿轮的电动相位器
本申请涉及内燃机中的可变凸轮轴正时(VCT)，并且更具体地说涉及使用渐开线齿轮的电控凸轮轴相位器。
技术介绍
内燃机包括凸轮轴，这些凸轮轴打开和闭合阀，以调节燃料和空气在发动机的燃烧腔室内的燃烧。阀的打开和闭合相对于各个事件仔细地定时，这些事件例如燃料喷射到燃烧腔室中以及在燃烧腔室中燃烧，以及活塞相对于上死点(TDC)的位置。凸轮轴经由驱动构件而由曲柄轴的旋转驱动，该驱动构件连接诸如条带或链条的这些元件。在过去，在曲柄轴的旋转和凸轮轴的旋转之间存在固定关系。内燃机现在越来越使用凸轮轴相位器，这些凸轮轴相位器改变凸轮轴旋转相对于曲柄轴旋转的相位。存在各种不同的凸轮轴相位器设计。一些凸轮轴相位器依赖于液压流体，以调节凸轮轴相对于曲柄轴的角向位置，而另外一些由电动机致动，这些电动机使得阀的打开/闭合相对于曲柄轴旋转提前或延迟。由电动机致动的凸轮轴相位器能使用多个齿轮，以改变凸轮轴相对于曲柄轴的角向位置。例如，这些类型的凸轮轴相位器已使用谐波驱动或具有摆线齿轮齿的行星齿轮来实施，以改变凸轮轴和曲柄轴之间的角向位置。这些齿轮的摆线齿设计会影响电气致动凸轮轴相位器的性能。由多个齿轮所使用的齿轮齿设计会使得相位器的实施更具挑战性。例如，电气控制的凸轮轴相位器使用具有摆线齿轮齿的齿轮。但是，制造摆线齿轮齿包含极为精确的公差。并且，凸轮轴相位器齿轮的操作中心和该齿轮的名义中心之间距离的改变会导致齿尖干涉。因此，能改进由电气致动的或电控凸轮轴相位器中齿轮所使用的齿轮齿的设计。
技术实现思路
调节凸轮轴和曲柄轴之间相位的可变凸轮轴正时装置包括：第一环形齿轮，该第一环形齿轮构造成连接于凸轮轴并且绕中心轴线(x)旋转，且具有多个径向向内面向的齿轮齿，每个齿轮齿均具有渐开线齿轮齿廓；第二环形齿轮，该第二环形齿轮与第一环形齿轮轴向地隔开，且构造成接收来自曲柄轴的旋转输入并绕中心轴线(x)旋转，且具有多个径向向内面向的齿轮齿，每个齿轮齿均具有渐开线齿轮齿廓；复合行星齿轮，该复合行星齿轮具有凸轮轴行星齿轮和链轮行星齿轮，其各自径向地向外面向并且包括多个径向向外面向的齿轮齿，这些齿轮齿具有渐开线齿轮齿廓，其中，该凸轮轴行星齿轮接触第一环形齿轮，且该链轮行星齿轮接触第二环形齿轮；以及偏心轴，该偏心轴将来自电动机的旋转力连通至复合行星齿轮，以使得第一环形齿轮相对于第二环形齿轮相对地移位。附图说明图1是电气致动凸轮轴相位器的实施例的分解视图，该电气致动凸轮轴相位器具有带有渐开线齿轮齿廓的齿轮齿；图2是电气致动凸轮轴相位器的实施例的另一分解视图，该电气致动凸轮轴相位器具有带有渐开线齿轮齿廓的齿轮齿；图3是电气致动凸轮轴相位器的实施例的剖视图，该电气致动凸轮轴相位器具有带有渐开线齿轮齿廓的齿轮齿；图4是一部分电气致动凸轮轴相位器的实施例的轮廓视图，该电气致动凸轮轴相位器具有带有渐开线齿轮齿廓的齿轮齿；图5是具有渐开线齿轮轮廓的齿轮齿的实施例的轮廓视图；以及图6是由电气致动凸轮轴相位器使用的复合行星齿轮的实施例的剖视图。具体实施方式电气致动凸轮轴相位器包括偏心轴，该偏心轴使得与链轮环形齿轮和凸轮轴环形齿轮相接触的复合行星齿轮旋转。复合行星齿轮、链轮环形齿轮以及凸轮轴环形齿轮各自包括齿轮齿，该齿轮齿具有渐开线齿轮齿廓或形状。由凸轮轴相位器齿轮所使用的渐开线齿轮齿廓可通过允许凸轮轴相位器齿轮的操作中心偏离它们的名义中心来降低噪声、振动和刺耳声，而不会偏离齿轮传动的基本定律。渐开线齿轮齿具有压力角，该压力角相对较高以避免齿尖干涉。且此外，包括在环形齿轮上的渐开线齿轮齿和复合行星齿轮上的渐开线齿轮齿的数量之间的差值会相差多于一个的齿。在过去，电气致动凸轮轴相位器已使用偏心轴来实施，该偏心轴使得具有摆线齿轮齿的行星齿轮旋转，该行星齿轮改变凸轮轴和曲柄轴之间的角向位置。这些齿轮的摆线齿设计在实施上可能具有挑战性，并且在未经精确地机加工时会影响电气致动凸轮轴相位器的性能。在图1中示出电控凸轮轴相位器的实施例，使用电动机和偏心轴来控制该电控凸轮轴相位器。凸轮轴相位器10包括曲柄轴链轮12，该曲柄轴链轮连接于曲柄轴并且包括链轮环形齿轮14和链轮轴承16。链轮环形齿轮14包括一组向内面向的齿轮齿18，每个齿轮齿均具有渐开线齿轮轮廓。凸轮轴板20附连于凸轮轴，并且包括凸轮轴环形齿轮22，该凸轮轴环形齿轮包括单独的一组向内面向的齿轮齿24。凸轮轴环形齿轮22的齿轮齿24的每个也具有渐开线齿轮轮廓。复合行星齿轮26使用两组向外面向的齿轮齿，每个向外面向的齿轮齿均与凸轮轴环形齿轮22和链轮环形齿轮14接合。向外面向的齿轮齿各自具有渐开线齿轮轮廓。偏心轴28连接于曲柄轴链轮12或凸轮轴板20，以使得偏心轴28的一部分绕轴线(x)旋转。偏心轴28还沿着偏心轴线(ex)连接于复合行星齿轮26。曲柄轴链轮12和凸轮轴板20各自绕轴线(x)旋转。偏心轴28的一部分由电动机30根据期望定相绕轴线x旋转地驱动，以使得复合行星齿轮26绕偏心轴线ex旋转。操作电动机30以使得输出轴32以与曲柄轴链轮12相同的速度来旋转偏心轴28，从而维持凸轮轴相对于曲柄轴的现有角向位置。相对于曲柄轴链轮12旋转的速率来改变输出轴32旋转的速率改变凸轮轴相对于曲柄轴的角向位置(也称为“相位”)。例如，当输出轴32比曲柄轴链轮12更快地旋转时，偏心轴28使得复合行星齿轮26相对于链轮环形齿轮14和凸轮轴环形齿轮22旋转，由此使凸轮轴板20相对于曲柄轴链轮12移位，从而使得凸轮轴相对于曲柄轴的相位提前。并且当输出轴32比曲柄轴较慢地旋转时，偏心轴28使得复合行星齿轮26相对于链轮环形齿轮14和凸轮轴环形齿轮22旋转，由此使凸轮轴板20相对于曲柄轴链轮12移位，从而使得凸轮轴相对于曲柄轴的相位延迟。曲柄轴链轮12接收来自发动机的曲柄轴的旋转驱动输入并且绕轴线x旋转。诸如正时链条或正时条带的无端环式动力传递构件能围绕链轮12并且围绕曲柄轴环绕，以使得曲柄轴的旋转经由该构件转换为链轮12的旋转。用于在链轮12和曲柄轴之间传递旋转的其它技术也是可能的。沿着外表面，链轮12具有多个链轮齿34，用于与正时链条、与正时条带或者与其它部件匹配。如图所示，链轮12具有壳体36，该壳体从链轮齿34轴向地跨越。壳体36在壳体36内包括链轮环形齿轮14，该链轮环形齿轮从齿34轴向地且径向地向内隔开。链轮环形齿轮14包括多个向内面向的齿轮齿18和端板38，该端板至少部分地闭合链轮12的一个端部。端板38包括轴承开口40，该轴承开口大致与链轮轴承16直径相同。链轮轴承16在轴承开口40中由链轮12接纳，并且邻抵于轴承肩部44。链轮环形齿轮14的齿轮齿18可与链轮齿34和链轮轴承16轴向地偏移。壳体36还包括端部止挡部段46，该端部止挡部段是环形形状的，并且从链轮齿34朝向凸轮轴轴向地延伸。端部止挡部段46包括相对平滑的向内面向表面48以及止挡引导件50，该止挡引导件控制凸轮轴相位器10的权限范围。止挡引导件50包括端部止挡部段46的角向部段，该角向部段相对于部段46的其它部分具有减小的轴向长度。由凸轮轴板20承载的端部止挡件可由止挡引导件50限制在相对于曲柄轴链轮12的角向运动范围内。这会在下文进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变凸轮轴正时装置(10)，所述可变凸轮轴正时装置调节凸轮轴和曲柄轴之间的相位，且包括：凸轮轴环形齿轮(22)，所述凸轮轴环形齿轮构造成连接于所述凸轮轴并且绕中心轴线(x)旋转，且具有多个径向向内面向的齿轮齿(24)，每个齿轮齿均具有渐开线齿轮齿廓；链轮环形齿轮(14)，所述链轮环形齿轮与所述凸轮轴环形齿轮(22)轴向地隔开，并且构造成接收来自所述曲柄轴的旋转输入并绕所述中心轴线(x)旋转，且具有多个径向向内面向的齿轮齿(18)，每个齿轮齿具有渐开线齿轮齿廓；复合行星齿轮(26)，所述复合行星齿轮具有凸轮轴行星齿轮(74)和链轮行星齿轮(72)，所述凸轮轴行星齿轮和所述链轮行星齿轮各自径向地向外面向并且包括具有渐开线齿轮齿廓的多个径向向外面向的齿轮齿(76、78)，其中，所述凸轮轴行星齿轮(74)接触所述凸轮轴环形齿轮(22)，并且所述链轮行星齿轮(72)接触所述链轮环形齿轮(14)；以及偏心轴(28)，所述偏心轴将来自电动机(30)的旋转力连通至所述复合行星齿轮(26)，以使得所述凸轮轴环形齿轮(22)相对于所述链轮环形齿轮(14)相对地移位。

【技术特征摘要】
2017.09.08 US 62/5558221.一种可变凸轮轴正时装置(10)，所述可变凸轮轴正时装置调节凸轮轴和曲柄轴之间的相位，且包括：凸轮轴环形齿轮(22)，所述凸轮轴环形齿轮构造成连接于所述凸轮轴并且绕中心轴线(x)旋转，且具有多个径向向内面向的齿轮齿(24)，每个齿轮齿均具有渐开线齿轮齿廓；链轮环形齿轮(14)，所述链轮环形齿轮与所述凸轮轴环形齿轮(22)轴向地隔开，并且构造成接收来自所述曲柄轴的旋转输入并绕所述中心轴线(x)旋转，且具有多个径向向内面向的齿轮齿(18)，每个齿轮齿具有渐开线齿轮齿廓；复合行星齿轮(26)，所述复合行星齿轮具有凸轮轴行星齿轮(74)和链轮行星齿轮(72)，所述凸轮轴行星齿轮和所述链轮行星齿轮各自径向地向外面向并且包括具有渐开线齿轮齿廓的多个径向向外面向的齿轮齿(76、78)，其中，所述凸轮轴行星齿轮(74)接触所述凸轮轴环形齿轮(22)，并且所述链轮行星齿轮(72)接触所述链轮环形齿轮(14)；以及偏心轴(28)，所述偏心轴将来自电动机(30)的旋转力连通至所述复合行星齿轮(26)，以使得所述凸轮轴环形齿轮(22)相对于所述链轮环形齿轮(14)相对地移位。2.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置(10)，其中，包括在所述凸轮轴环形齿轮(22)上的齿轮齿(24)的数量和包括在所述凸轮轴行星齿轮(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·布朗，A·L·卡佩勒维奇，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国,US