CN106574523B - 具有行星齿轮组件的发动机可变凸轮轴正时相位器 - Google Patents

Abstract

发动机可变凸轮轴正时相位器(10)包括链轮(12)和行星齿轮组件(14)。链轮(12)接收来自发动机曲轴的旋转驱动输入。行星齿轮组件(14)包括两个或更多个齿圈(26，28)，多个行星齿轮(24)，太阳齿轮(22)以及卷绕弹簧(76)。齿圈(26，28)中的一个接收来自链轮(12)的旋转驱动输入，并且一个齿圈(26，28)将旋转驱动输出传递到发动机凸轮轴。太阳齿轮(22)与行星齿轮(24)接合。卷绕弹簧(76)经历膨胀和收缩作用，以允许提前和延迟发动机气门的打开和关闭，并且以阻止提前和延迟发动机气门的打开和关闭。

Description

具有行星齿轮组件的发动机可变凸轮轴正时相位器

本申请要求于2014年9月4日提交的美国临时申请序列号No.62/045,731的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于内燃发动机的可变气门正时(VVT)，并且更具体地涉及可变凸轮轴正时(VCT)相位器。

背景技术

可变气门正时(VVT)系统通常与内燃发动机-例如是汽车中可见的那些-一起用于控制进气门和排气门的打开和关闭。VVT系统可以帮助提高燃料经济性，减少废气排放，并提升发动机性能。一种类型的VVT系统采用可变凸轮轴正时(VCT)相位器。一般来说，VCT相位器相对于发动机曲轴动态地调节发动机凸轮轴的旋转，以便提前或延迟进气门和排气门的打开和关闭运动。

发明内容

在一个实施例中，发动机可变凸轮轴正时相位器包括链轮和行星齿轮组件。链轮接收来自发动机曲轴的旋转驱动输入。行星齿轮组件包括两个或更多个齿圈，多个行星齿轮，太阳齿轮以及卷绕弹簧。一个齿圈接收来自链轮的旋转驱动输入，并且一个齿圈将旋转驱动输出传递到发动机凸轮轴。行星齿轮中的每一个都与齿圈接合。太阳齿轮与行星齿轮中的每一个接合。卷绕弹簧具有一对端部，并且以一种方式与太阳齿轮相关联，以使得与端部中的一个靠接和卷绕弹簧的膨胀或收缩作用。当行星齿轮组件由电动机驱动时，与其中一个端部的靠接允许链轮和发动机凸轮轴之间的相对旋转，用于提前或延迟发动机气门打开和关闭。并且当行星齿轮组件由发动机凸轮轴反向驱动时，与其中一个端部的靠接阻止链轮和发动机凸轮轴之间的相对旋转，以避免提前或延迟发动机气门打开和关闭。

在另一个实施例中，发动机可变凸轮轴正时相位器包括链轮、两个或更多个齿圈、多个行星齿轮、太阳齿轮、套筒和卷绕弹簧。链轮接收来自发动机曲轴的旋转驱动输入。一个齿圈接收来自链轮的旋转驱动输入，并且一个齿圈将旋转驱动输出传递到发动机凸轮轴。行星齿轮中的每一个都与齿圈接合。太阳齿轮与行星齿轮中的每一个接合。套筒由电动机驱动。卷绕弹簧部分地或更多地围绕太阳齿轮定位并且部分地或更多地围绕套筒定位。当套筒由电动机驱动时，卷绕弹簧经历收缩作用，并且允许链轮和发动机凸轮轴之间的相对旋转以提前或延迟发动机气门的打开和关闭。并且当发动机凸轮轴反向驱动发动机可变凸轮轴正时相位器时，卷绕弹簧经历膨胀作用，并且链轮和发动机凸轮轴之间的相对旋转被阻止，以避免提前或延迟发动机气门打开和关闭。

在又一个实施例中，发动机可变凸轮轴正时相位器包括链轮、两个或更多个齿圈、多个行星齿轮、太阳齿轮、套筒和卷绕弹簧。链轮接收来自发动机曲轴的旋转驱动输入。一个齿圈接收来自链轮的旋转驱动输入，并且一个齿圈将旋转驱动输出传递到发动机凸轮轴。行星齿轮中的每一个都与齿圈接合。太阳齿轮与行星齿轮中的每一个接合并且具有第一壁和第二壁。套筒由电动机驱动。套筒具有面向太阳齿轮的第一壁的第一壁。套筒具有面向太阳齿轮的第二壁的第二壁。卷绕弹簧部分地或更多地围绕太阳齿轮定位，并且部分地或更多地围绕套筒定位。卷绕弹簧具有位于太阳齿轮和套筒的第一壁的对面之间的第一端部，并且具有位于太阳齿轮和套筒的第二壁的对面之间的第二端部。当套筒由电动机驱动时，套筒的第一壁或套筒的第二壁与卷绕弹簧的第一端部靠接。这导致卷绕弹簧的收缩作用并且允许链轮和发动机凸轮轴之间的相对旋转，用于提前或延迟发动机气门的打开和关闭。并且当发动机可变凸轮轴正时相位器经历反向驱动时，太阳齿轮的第一壁或太阳齿轮的第二壁与卷绕弹簧的第二端部靠接。这导致卷绕弹簧的膨胀作用并且阻止链轮和发动机凸轮轴之间的相对旋转，以避免提前或延迟发动机气门打开和关闭。

附图说明

图1是发动机可变凸轮轴正时相位器的实施例的顶视图；

图2是图1的发动机可变凸轮轴正时相位器的分解图；

图3是图1的发动机可变凸轮轴正时相位器的截面图，该截面图沿图4中的箭头3-3截取；

图4是图1的发动机可变凸轮轴正时相位器的截面图，该截面图沿图1中的箭头4-4截取；

图5是可用于图1的发动机可变凸轮轴正时相位器中的卷绕弹簧组件的实施例的分解图；

图6是可用于图5的卷绕弹簧组件中的卷绕弹簧的实施例的透视图；

图7是图4中由数字7表示的圆的放大图；以及

图8是图3中由数字8表示的圆的放大图。

具体实施方式

附图示出了可变凸轮轴正时相位器10(下文称为“相位器”)的实施例，该相位器(10)装配在内燃发动机中并且在发动机中控制进气门和排气门的打开和关闭。相位器10相对于发动机曲轴动态地调节发动机凸轮轴的旋转，以便提前或延迟进气门和排气门的打开和关闭运动。内燃发动机可能最常见于汽车中，但也可见于其它应用中。虽然下文更详细地描述，一般地，相位器10的卷绕弹簧膨胀或收缩以使相位器的齿轮处于锁定状态，在该锁定状态下，发动机的凸轮轴相对于发动机的曲轴保持在其角位置。锁定状态避免了被称为“反向驱动”的行为，其中来自进气门和排气门的扭矩迫使相位器的齿轮旋转。这些旋转是非计划的和不需要的，并且可能最终损害发动机的性能。此外，除非另有说明，本文中参考相位器10的大致圆形和环形和圆柱形部件使用术语轴向地、径向地、圆周地及其相关形式。

相位器10是具有多个部件的多件式机构，这些部件一起工作以从发动机的曲轴传递旋转，并将该旋转传递到发动机的凸轮轴，并且可以一起工作以相对于曲轴角度地移位凸轮轴，用于提前和延迟发动机气门打开和关闭。相位器10可以具有不同的设计和构造，除了其他可能的因素之外，根据其中使用相位器的应用以及与其一起工作的曲轴和凸轮轴。在图1-4所示的实施例中，例如，相位器10包括链轮12、行星齿轮组件14以及内板或板16。

链轮12接收来自发动机的曲轴的旋转驱动输入，并且绕轴线X₁旋转。正时链或正时皮带可围绕链轮12并且围绕曲轴环绕，使得曲轴的旋转经由链或皮带转变成链轮的旋转。用于在链轮12和曲轴之间传递旋转的其它技术也是可能的。在外部，链轮12具有一组齿18，用于与正时链，与正时皮带或与另一部件配合。在不同的实例中，齿组18可以包括围绕链轮12的圆周连续地延伸的三十八个单独的齿、四十二个单独的齿或者一些其它数量的齿。如图所示，链轮12具有从该组齿18轴向地延伸的壳体20。壳体20是围绕行星齿轮组件14的部件的圆柱形的壁。

在这里示出的实施例中，行星齿轮组件14包括太阳齿轮22、行星齿轮24、第一齿圈26、第二齿圈28和卷绕弹簧组件30。太阳齿轮22由电动机32(图3)驱动以便绕轴线X₁旋转。现在参考图2和图5，太阳齿轮22与行星齿轮24接合，并且在其外部具有一组齿34，使得与行星齿轮直接齿-齿啮合。在不同的实例中，齿组34可以包括围绕太阳齿轮22的圆周连续地延伸的二十六个单独的齿、三十七个单独的齿或者一些其它数量的齿。呈圆柱形的裙部36从齿组34延伸并且延伸至开口端38，该开口端38终止裙部的长度。如所描述的，太阳齿轮22是外部正齿轮，但是可以是另一种类型的齿轮。

在该实施例中，裙部36在其开口端38处具有突起和凹部轮廓。第一突起40和第二突起42通过第一凹部44和第二凹部46围绕开口端的圆周彼此分离。第一壁48、第二壁50、第三壁52和第四壁54部分地限定了突起40、42和凹部44、46。如可能在图5中最佳地示出的，第二壁50具有形成在其中的阶部56，并且第四壁54具有形成在其中的阶部58。

参考图2和图3，当在使发动机的凸轮轴处于提前和延迟角位置之间的中途时，行星齿轮24围绕其各自的旋转轴线X₂旋转。当不提前或延迟时，行星齿轮24围绕轴线X₁与太阳齿轮22和齿环26、28一起旋转。在这里示出的实施例中，总共具有三个彼此相似地设计和构造的离散的行星齿轮24，但是可以存在其它数量的行星齿轮，例如两个或四个或六个。然而，许多情况下，行星齿轮24中的每一个可以与第一和第二齿环26、28两者接合，并且每个行星齿轮在其外部可以具有一组齿60，用于与齿环形成直接的齿-齿啮合。在不同的实例中，齿60可以包括围绕行星齿轮24的每一个的圆周连续地延伸的二十一个单独的齿，或者一些其它数量的齿。为了将行星齿轮24保持在适当位置并支撑它们，可以提供承载组件62。承载组件62可具有不同的设计和结构。在图中所示的实施例中，承载组件62包括在一端的顶部或第一承载板64，在另一端的底部或第二承载板66以及用作旋转的行星齿轮24的轮毂的圆柱体68。螺栓(未示出)和垫圈70可以与承载组件62一起使用。

第一齿圈26接收来自链轮12的旋转驱动输入，使得第一齿圈和链轮在运行中围绕轴线X₁一起旋转。参考图2和图3，第一齿圈26可以是链轮12的整体延伸部，即，第一齿圈和链轮可以一起形成整体结构。在这里未示出的实施例中，第一齿圈26和链轮12可以是通过切口和突片互连、压入配合、焊接、粘合、螺栓连接、铆接或通过其它技术连接在一起的分立的结构。第一齿圈26具有环形形状，与行星齿轮24接合，并且在其内部具有一组齿72，用于与行星齿轮形成直接的齿-齿啮合。在不同的实例中，齿72可以包括围绕第一齿圈26的圆周连续地延伸的八十个单独的齿，或者一些其它数量的齿。在这里示出的实施例中，第一齿圈26是内部正齿轮，但是可以是另一种类型的齿轮。

第二齿圈28将旋转驱动输出绕轴线X₁传递到发动机的凸轮轴。仍然参考图2和图3，在该实施例中，第二齿圈28通过板16驱动凸轮轴的旋转。第二齿圈28和板16可以以不同的方式连接在一起，包括通过切口和突片互连、压入配合、焊接、粘合、螺栓连接、铆接或通过另一种技术。在这里未示出的实施例中，第二齿圈28和板16可以是彼此的整体式延伸以形成整体结构。与第一齿圈26类似，第二齿圈28具有环形形状，与行星齿轮24接合，并且在其内部具有一组齿74，用于与行星齿轮形成直接的齿-齿啮合。在不同的实例中，齿74可以包括围绕第二齿圈28的圆周连续地延伸的七十七个单独的齿，或者一些其它数量的齿。相对于彼此，第一和第二齿圈26、28之间的齿数可以相差所设置的行星齿轮24的数量的倍数。因此，例如，齿72可以包括八十个单独的齿，而齿74可以包括七十七个单独的齿-在该实例中三个单独的齿的差用于三个行星齿轮24。在具有六个行星齿轮的另一实例中，齿72可以包括七十个单独的齿，而齿74可以包括八十二个单独的齿。满足这种关系通过在操作中在第一和第二齿圈26、28之间施加相对旋转运动和相对旋转速度来提供提前和延迟能力。在这里示出的实施例中，第二齿圈28是内部正齿轮，但是可以是另一种类型的齿轮。

两个齿圈26、28一起构成用于行星齿轮组件14的开口齿圈结构。而且，行星齿轮组件14可以包括多于两个的齿圈。例如，行星齿轮组件14可以包括用于总共三个齿圈的附加的第三齿圈。这里，第三齿圈也可以像第二齿圈28那样将旋转驱动输出传递到发动机的凸轮轴，并且可以具有与第二齿圈相同数量的单独的齿。

卷绕弹簧组件30在使用中施加膨胀或收缩力，以使行星齿轮组件14的齿轮-即，太阳齿轮22、行星齿轮24和环形齿轮26、28-处于锁定状态。卷绕弹簧组件30可以具有不同的设计和结构，除了其它可能的影响之外，根据其在行星齿轮组件14内的部位和位置以及卷绕弹簧组件固定在一起的行星齿轮组件的部件。在图5-8所示的实施例中，例如，卷绕弹簧组件30包括卷绕弹簧76、套筒78和锁定环80。如可能在图8中最佳地示出的，在组装中，卷绕弹簧76围绕太阳齿轮22的裙部36和套筒78二者的外侧定位。在裙部36处，第一和第二突起40、42由卷绕弹簧76部分地围绕；并且在套筒78处，其突起(如下所述)被卷绕弹簧部分地包围。卷绕弹簧76在第一端部82和第二端部84之间以略微截顶的圆柱形形状卷绕。在该实施例中，第一和第二端部82、84相对于卷绕弹簧的圆柱形状沿径向向内突出。根据由端部82、84承受的力，与卷绕弹簧76的卷绕本体相比，它们的结构可以被加固和增强。当端部82、84中的一个被如图6中的箭头A所示朝向另一端部推动时，卷绕弹簧76沿径向向内收缩。当端部82、84中的一个被如图6中的箭头B所示远离另一端部推动时，卷绕弹簧76沿径向向外膨胀。在本实施例中用于形成卷绕弹簧76的线具有正方形的横截面轮廓，并且在匝之间没有间隔地缠绕数圈。其弹簧刚度可以由在相位器10的使用期间发射到卷绕弹簧76的力决定。在具体实例中，卷绕弹簧76可以呈现范围在大约0.055和0.067牛顿米/弧度(Nm/rad，角弹簧率)之间的弹簧刚度。在图中未示出的其他实施例中，端部82、84可以沿径向向外突出，线可以具有不同的横截面轮廓，并且在可能的许多修改中，卷绕弹簧76可以呈现其它弹簧刚度。

套筒78由电动机32(图3)驱动以绕轴线X₁旋转。现在参考图3和5，在该实施例中，套筒78具有在两端开口的圆柱形主体。一对狭槽86在一端限定在主体中，用于接收电动机32的销88。狭槽86和销88一起形成套筒78和电动机32之间的互连。销88从电动机32延伸，并且可以是其驱动轴的一部分或者可以构成其驱动轴。销88在附图中以稍微通用的表示示出；本领域技术人员将理解，销88在应用中可以采取许多设计和构造。与狭槽86相对，现在特别参考图5，套筒78在其开口端处具有大致对应于太阳齿轮22的轮廓的轮廓，使得套筒和太阳轮可以在组装中相互配合并且组装在一起。在这里的实施例中，套筒78具有匹配的突起和凹部轮廓，其中第一突起90和第二突起92通过第一凹部94和第二凹部96围绕开口端的圆周彼此分离。还参考图7，第一壁98、第二壁100、第三壁102和第四壁104部分地限定突起90、92和凹部94、96。第一壁98具有形成在其中的阶部106，并且第三壁102具有形成在其中的阶部108。

锁定环80围绕在卷绕弹簧76的周边定位，并且承受由卷绕弹簧施加在其上的膨胀力而不屈服。参考图5、7和8，锁定环80具有环形形状，其轴向长度大于卷绕弹簧76的轴向长度。其内表面110面对卷绕弹簧76，并且其外表面112面对第一承载板64。锁定环80可以固定到第一承载板64。为了在使用期间增加产生的摩擦，内表面或外表面110、112或两个表面可以是压花的或可以具有一些其它类型的表面特征。而且，在一些实施例中，锁定环80可以省略并且不需要提供，在这种情况下，卷绕弹簧76将对第一承载板64的面对的表面施加膨胀力。

板16直接连接到发动机的凸轮轴，并且通过其与第二齿圈28的连接而被驱动旋转。参考图2和3，板16和凸轮轴之间的连接可以以不同的方式进行，包括通过螺栓114。在该实施例中，板16具有第一套筒116、第二套筒118和凸缘120。第一套筒116是圆柱形壁，其部分地插入到太阳齿轮22的内部并且接收螺栓114。第一套筒116和太阳齿轮22可以彼此稍微间隔开，使得它们可以独立地旋转。第二套筒118可用于与发动机的凸轮轴的控制连接。并且凸缘120类似于盘并且径向地在外侧延伸以与第二齿圈28相接，以用于它们之间的连接。此外，可以在相位器10中设置卡环122，以帮助将部件保持在适当位置。

当使用时，相位器10将旋转从发动机曲轴传递到发动机凸轮轴，并且当由控制器命令时，可以成角度地移动凸轮轴至提前角位置和至延迟角位置。在没有凸轮轴提前或延迟的情况下，链轮12由发动机曲轴驱动沿第一方向(例如，顺时针或逆时针)和第一转速绕轴线X₁旋转。由于第一齿圈26与链轮12是一体的或以其它方式连接，所以第一齿圈也在第一方向上以第一转速旋转。同时，电动机32驱动套筒78和太阳齿轮22在第一方向上并且以第一转速绕轴线X₁旋转。在这些条件下，链轮12、太阳齿轮22、第一和第二环形齿轮26、28和板16全部一起沿第一方向并且以第一转速一致地旋转。此外，行星齿轮24围绕轴线X₁在第一方向和在第一旋转速度下一起旋转，并且不绕其各自的旋转轴线X₂旋转。换句话说，在链轮12、太阳齿轮22、行星齿轮24、环形齿轮26、28和板16之间没有相对旋转运动或相对旋转速度，而不使凸轮轴提前或延迟。由于缺乏这样的相对旋转运动和速度，可能会发生在齿轮之间的摩擦损失被最小化或完全消除。

在该实例中，为了提前发动机凸轮轴的角位置，电动机32在第一方向以比链轮12的第一旋转速度慢的第二旋转速度驱动套筒78和太阳齿轮22。这产生了太阳齿轮22和链轮12之间的相对旋转速度和相对旋转运动。并且因为第一和第二齿圈26、28具有相对于彼此不同数量的单独的齿，所以第一齿圈相对于第二齿圈旋转地移动。同时，行星齿轮24绕其各自的旋转轴线X₂旋转。以第二旋转速度驱动太阳齿轮22的精确持续时间将取决于发动机凸轮轴和链轮12之间的角位移的期望的程度。一旦实现期望的程度，电动机32将再次被命令以第一旋转速度驱动套筒78和太阳齿轮22。

相反，为了延迟发动机凸轮轴的角位置，电动机32在第一方向以比第一旋转速度更快的第三旋转速度驱动套筒78和太阳齿轮22。在太阳齿轮22和链轮12之间再次产生相对旋转速度和运动，并且第一齿轮26相对于第二齿轮28旋转地运动。如前所述，行星齿轮24绕其各自的旋转轴线X₂旋转。另外，在另一实例中，为了提前角位置，第二旋转速度可以比第一旋转速度快；并且为了延迟角位置，第三旋转速度可以比第一旋转速度慢；该功能取决于齿圈的齿数。

当以这种方式操作并且套筒78由电动机32驱动旋转时，卷绕弹簧76允许凸轮轴提前和延迟，或者至少不避免提前和延迟，因为太阳齿轮22可以以不同于链轮12的旋转速度被驱动。在组装中，太阳齿轮22和套筒78被放在一起，并且第一突起40被容纳在第二凹部96中，第二突起42被容纳在第一凹部94中，第一突起90被容纳在第一凹部44中，并且第二突起92被容纳在第二凹部46中。在突起40、42、90、92和凹部44、46、94、96的相对壁之间限定了间隙。也就是说，突起40、42、90、92具有比凹部96、94、44、46的圆周长度更小的圆周长度，使得在套筒78和太阳齿轮22之间在其相互配合处存在圆周间隔。这使套筒78和太阳齿轮22之间的相对圆周旋转的一定程度的限制量。参考图7，第一间隙122限定在第一壁48和第一壁98之间，第二间隙124限定在第二壁50和第二壁100之间，第三间隙126限定在第三壁52和第三壁102之间，并且第四间隙128限定在第四壁54和第四壁104之间。此外，在组装中，卷绕弹簧76的端部82、84位于两个间隙中。在图7中，第一端部82位于第二间隙124内，并且第二端部84位于第三间隙126内；端部可以位于其他间隙中。阶部56、58、106、108保持壁48、98、50、100、52、102、54、104之间的间隔，从而在相位器10的使用期间保持间隙122、124、126、128。以这种方式，壁48、98、50、100、52、102、54、104在使用期间不完全靠近端部82、84。然而，在其它实施例中，不需要提供阶部56、58、106、108，在这种情况下，壁48、98、50、100、52、102、54、104将在套筒78和太阳齿轮22旋转时夹紧端部82、84。

当电动机32驱动套筒78沿第一方向旋转或沿与第一方向相反的第二方向旋转时，套筒的壁可与卷绕弹簧76的第一端部82靠接或与第二端部84靠接，并且可以沿方向A朝向另一端部推动该端部。卷绕弹簧76可以响应地施加收缩力。例如，仍然参考图7，当套筒78被驱动沿方向C旋转时，第二壁100可以靠接第一端部82并且朝向第二壁50推动它。如果被推动，则一旦第二壁100与阶部56靠接，则推动停止。最初在旋转时，由于套筒78和太阳齿轮22之间的圆周间隔，当太阳齿轮不旋转时，套筒相对于太阳齿轮旋转。间隙124、128在圆周长度内减小，并且同时间隙122、126在圆周长度内相应地增加。一旦第二壁100沿方向C靠接阶部56并且第四壁104靠接阶部58，套筒78驱动太阳齿轮22随其旋转。卷绕弹簧76、套筒78和太阳齿轮22然后一起旋转，在它们之间没有相对旋转，而间隙122、124、126、128保持其圆周长度。在这些动作中，第二端部84不沿方向C被推动，而是保持位于第三间隙126中，不与第三壁52靠接。结果，卷绕弹簧76围绕下面的套筒78和太阳齿轮22并对其施加收缩力，并且这两者在方向C上一起旋转。收缩力还可以减小卷绕弹簧76和锁定环80之间的摩擦，以允许套筒78和太阳齿轮22旋转；情况不必总是如此，并且可能仅在第一位置处当卷绕弹簧和锁定环之间存在摩擦时才发生。如果第一端部82未被推动并且没有施加收缩力，则套筒78和太阳齿轮22仍然能够沿方向C一起旋转。相反，当套筒78被驱动以在方向D上旋转时，第三壁102可以靠接第二端84并且朝向第三壁52推动它。如果被推动，一旦阶部108与第三壁52靠接，则推动停止。类似的动作发生在如上所述的方向C上，并且第一端部82不沿方向D被推动。如前所述，卷绕弹簧76施加收缩力，并且套筒78和太阳齿轮22一起沿方向D旋转。如果不被推动，套筒78和太阳齿轮22仍然能够在方向D上一起旋转。

当行星齿轮组件14经历反向驱动时，卷绕弹簧76通过将行星齿轮组件带到锁定状态来阻止凸轮轴提前和延迟。由于在发动机的进气门和排气门打开和关闭运动中从其发射到发动机的凸轮轴的扭矩脉冲，发生反向驱动。已经观察到，在一些情况下，打开和关闭运动迫使行星齿轮组件14的齿轮相对于彼此旋转，并且因此提前或延迟相位器10。通过反向驱动的定相是不期望的，因为其发生通常是不受控制的。当处于锁定状态时，反向驱动不使相位器10提前链轮12、齿圈26、28、行星齿轮24、承载板64、66、太阳齿轮22和板16在锁定状态下一起一致地旋转，并且在它们之间没有相对旋转运动且没有相对旋转速度。缺少相对旋转运动和速度，相位器10不能提前或延迟。当在行星齿轮组件14的任何两个部件之间的相对旋转运动被阻止时建立锁定状态。

可以通过发射到发动机的凸轮轴的扭矩脉冲使太阳齿轮22旋转。发动机的凸轮轴将旋转传递到板16；第二齿圈28与板一起旋转；旋转然后被传递到行星齿轮24；并且行星齿轮将旋转传递到太阳齿轮22。当太阳齿轮22在第一方向或第二方向上旋转时，太阳齿轮的壁与卷绕弹簧76的第一端部82或第二端部84靠接，并在方向B上推动该端部远离另一端部。卷绕弹簧76响应地施加膨胀力。例如，再次参考图7，当太阳齿轮22被反向驱动以在方向E上旋转时，第二壁50靠接第一端部82并且将其朝向第二壁100推动。一旦阶部56与第二壁100靠接，则推动停止。与之前所述类似地，最初在旋转时，太阳齿轮22相对于套筒78旋转，而套筒不旋转。间隙124、128在圆周长度内减小，并且同时间隙122、126在圆周长度内相应地增加。在这些动作中，第二端部84不沿方向E被推动，而是保持位于第三间隙126中，不与第三壁102靠接。对第一端部82的推动导致卷绕弹簧76在锁定环80的内表面110处对其施加膨胀力。膨胀力在卷绕弹簧76和锁定环80之间产生摩擦，并且由此将太阳齿轮22和第一承载板64旋转地锁定在一起。行星齿轮组件14的这两个部件-即，太阳齿轮22和第一承载板64-之间的相对旋转运动被阻止，并且建立锁定状态。相反，当太阳齿轮22被反向驱动以在方向F上旋转时，第三壁52靠接第二端部84并且朝向第三壁102推动它。一旦阶部108与第三壁52靠接，则推动停止。类似的动作发生在如上所述的方向E上，并且第一端部82不沿方向F被推动。如前所述，卷绕弹簧76施加膨胀力，并且太阳齿轮22和第一承载板64被旋转地锁定在一起。

而且，相位器10可以具有不同于本说明书中详细描述和附图中所示的不同的设计和结构。例如，将行星齿轮组件14带到锁定状态可以以各种方式实现。不是将太阳齿轮22和第一承载板64旋转地锁定在一起，而是可以将太阳齿轮和板16旋转地锁定在一起。例如，该结构可以包括卷绕弹簧，其具有相对于卷绕弹簧的圆柱形形状径向向外突出的第一和第二端部。卷绕弹簧可与太阳齿轮和板相互作用，使得板在任一方向上的旋转将引起卷绕弹簧施加收缩力。收缩力然后将太阳齿轮22和板16旋转地锁定在一起。此外，突起和凹部互配可以执行其功能，而不必具有所示和所描述的矩形轮廓，并且可以具有不同的轮廓。

前述描述仅被认为是说明性的。所使用的术语旨在是描述性的词语的性质，而不是限制性的。鉴于描述，本领域技术人员将容易想到许多修改和变化。因此，前面的描述并不旨在将本发明限于上述实施例。因此，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (15)

1.一种发动机可变凸轮轴正时相位器（10），包括：

链轮（12），其接收来自发动机曲轴的旋转驱动输入；

行星齿轮组件（14），包括：

至少两个齿圈（26，28），所述至少两个齿圈（26，28）中的一个接收来自所述链轮（12）的旋转驱动输入，并且所述至少两个齿圈（26，28）中的另一个将旋转驱动输出传递到发动机凸轮轴；

与所述至少两个齿圈（26，28）接合的多个行星齿轮（24）；

与所述多个行星齿轮（24）接合的太阳齿轮（22）；以及

具有一对端部（82，84）的卷绕弹簧（76），所述卷绕弹簧（76）与所述太阳齿轮（22）相互关联，用于导致其与所述一对端部（82，84）中的一个端部的靠接以及所述卷绕弹簧（76）的膨胀或收缩作用；

其中，当所述行星齿轮组件（14）由电动机（32）驱动时，与所述一对端部（82，84）中的一个端部的靠接允许所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，用于提前或延迟发动机气门打开和关闭，并且当所述行星齿轮组件（14）由所述发动机凸轮轴反向驱动时，与所述一对端部（82，84）中的另一个端部的靠接阻止所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，以避免提前或延迟发动机气门打开和关闭。

2.根据权利要求1所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中，所述卷绕弹簧（76）的膨胀作用阻止所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，并且所述卷绕弹簧（76）的收缩作用允许所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转。

3.根据权利要求1所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中所述行星齿轮组件（14）还包括套筒（78），所述套筒（78）和所述太阳齿轮（22）通过突起-和-凹部互相配合来互相协同作用，当所述行星齿轮组件（14）由所述电动机（32）驱动时，所述套筒（78）由所述电动机（32）驱动并且在所述一对端部（82，84）中的所述一个端部和所述套筒（78）的壁之间的靠接允许所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，当所述行星齿轮组件（14）由所述发动机凸轮轴反向驱动时，在所述一对端部（82，84）中的所述另一个端部和所述太阳齿轮（22）的壁之间的靠接阻止所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转。

4.根据权利要求1所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中所述行星齿轮组件（14）还包括套筒（78），所述套筒（78）具有第一壁和第二壁，所述太阳齿轮（22）具有第一壁和第二壁，所述套筒（78）的第一壁面对所述太阳齿轮（22）的第一壁，所述套筒（78）的第二壁面对所述太阳齿轮（22）的第二壁，所述一对端部（82，84）中的所述一个端部位于所述第一壁对面之间，并且所述一对端部（82，84）中的另一个端部位于所述第二壁的对面之间。

5.根据权利要求4所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中，当所述行星齿轮组件（14）由所述电动机（32）驱动时，所述套筒（78）旋转，并且所述套筒（78）的第一壁或所述套筒（78）的第二壁与所述一对端部（82，84）中的所述一个端部靠接，并且导致所述卷绕弹簧（76）的收缩作用并且允许所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转。

6.根据权利要求4所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中，当所述行星齿轮组件（14）由所述发动机凸轮轴反向驱动时，所述太阳齿轮（22）的第一壁或者所述太阳齿轮（22）的第二壁与所述一对端部（82，84）中的另一个端部靠接，并且导致所述卷绕弹簧（76）的膨胀作用，并且阻止所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，以避免提前或延迟发动机气门的打开和关闭。

7.根据权利要求1所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），还包括至少部分地围绕所述卷绕弹簧（76）的周边定位的锁定环（80），所述锁定环（80）阻碍所述卷绕弹簧（76）的膨胀。

8.一种发动机可变凸轮轴正时相位器（10），包括：

链轮（12），其接收来自发动机曲轴的旋转驱动输入；

至少两个齿圈（26，28），所述至少两个齿圈（26，28）中的一个接收来自所述链轮（12）的旋转驱动输入，并且所述至少两个齿圈（26，28）中的另一个将旋转驱动输出传递到发动机凸轮轴；

多个行星齿轮（24），其与所述至少两个齿圈（26，28）接合；

太阳齿轮（22），其与所述多个行星齿轮（24）接合；

套筒（78），其由电动机（32）驱动；

卷绕弹簧（76），其至少部分地围绕所述太阳齿轮（22）并且至少部分地围绕所述套筒（78）定位；

其中，当所述套筒（78）由所述电动机（32）驱动时，所述卷绕弹簧（76）经历收缩作用，并且允许所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，以提前或延迟发动机气门打开或关闭，并且当所述发动机凸轮轴反向驱动所述发动机凸轮轴正时相位器（10）时，所述卷绕弹簧（76）经历膨胀作用，并且阻止所述链轮（12）和所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，以避免前进或延迟发动机气门打开或关闭。

9.根据权利要求8所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中所述卷绕弹簧（76）具有一对端部（82，84），所述卷绕弹簧（76）经由所述套筒（78）和所述一对端部（82，84）中的一个端部的靠接经历收缩作用，并且所述卷绕弹簧（76）经由所述太阳齿轮（22）和所述一对端部（82，84）中的另一个端部之间的靠接而经历膨胀作用。

10.根据权利要求8所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中所述太阳齿轮（22）和所述套筒（78）通过突起-和-凹部互相配合来互相协同作用，所述突起-和-凹部互相配合在所述太阳齿轮（22）和所述套筒（78）之间具有第一组相对的壁，并且在所述太阳齿轮（22）和所述套筒（78）之间具有第二组相对的壁，所述卷绕弹簧（76）具有位于所述第一组相对的壁之间的第一端部（82），并且具有位于所述第二组相对的壁之间的第二端部（84）。

11.根据权利要求10所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中在所述发动机可变凸轮轴正时相位器（10）的使用过程中，当所述第一组相对的壁互相靠接以接收所述卷绕弹簧（76）的所述第一端部（82）时，所述第一组相对的壁限定第一间隙，在所述发动机可变凸轮轴正时相位器（10）的使用过程中，当所述第二组相对的壁互相靠接以接收所述卷绕弹簧（76）的所述第二端部（84）时，所述第二组相对的壁限定第二间隙。

12.根据权利要求8所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中，当所述套筒（78）被驱动以沿第一圆周方向或第二圆周方向旋转时，所述套筒（78）靠接所述卷绕弹簧（76）的一对端部（82，84）中的一个端部，并且导致所述卷绕弹簧（76）的收缩作用，并且当所述太阳齿轮（22）沿第一圆周方向或第二圆周方向旋转时，所述太阳齿轮（22）靠接所述卷绕弹簧（76）的所述一对端部（82，84）中的另一个端部，并且导致所述卷绕弹簧（76）的膨胀作用。

13.根据权利要求8所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），其中所述太阳齿轮（22）具有第一和第二突起（40，42）以及第一和第二凹部（44，46），所述套筒（78）具有第一和第二突起（90，92）以及第一和第二凹部（94，96），所述太阳齿轮（22）的所述第一和第二突起（40，42）被容纳在所述套筒（78）的第一和第二凹部（94，96）中，所述套筒（78）的所述第一和第二突起（90，92）被容纳在所述太阳齿轮（22）的所述第一和第二凹部（44，46）中，所述卷绕弹簧（76）至少部分地位于所述太阳齿轮（22）和套筒（78）的所述第一和第二突起和凹部（40，42，90，92，44，46，94，96）周围。

14.一种发动机可变凸轮轴正时相位器（10），包括：

链轮（12），其接收来自发动机曲轴的旋转驱动输入；

至少两个齿圈（26，28），所述至少两个齿圈（26，28）中的一个接收来自所述链轮（12）的旋转驱动输入，并且所述至少两个齿圈（26，28）中的另一个将旋转驱动输出传递到发动机凸轮轴；

与所述至少两个齿圈（26，28）接合的多个行星齿轮（24）；

与所述多个行星齿轮（24）接合的太阳齿轮（22），所述太阳齿轮（22）具有第一壁和第二壁；

由电动机（32）驱动的套筒（78），所述套筒（78）具有面对所述太阳齿轮（22）的所述第一壁的第一壁，所述套筒（78）具有面对所述太阳齿轮（22）的所述第二壁的第二壁；以及

至少部分地围绕所述太阳齿轮（22）并且至少部分地围绕所述套筒（78）定位的卷绕弹簧（76），所述卷绕弹簧（76）具有位于所述太阳齿轮（22）和所述套筒（78）的第一壁的对面之间的第一端部（82），所述卷绕弹簧（76）具有位于所述太阳齿轮（22）和所述套筒（78）的第二壁对面之间的第二端部（84）；

其中，当由所述电动机（32）驱动所述套筒（78）时，所述套筒（78）的第一壁或者所述套筒（78）的第二壁与所述卷绕弹簧（76）的所述第一端部（82）靠接，并且导致所述卷绕弹簧（76）的收缩作用并允许所述链轮（12）与所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，以提前或者延迟发动机气门打开或关闭，并且当所述发动机凸轮轴正时相位器（10）经历反向驱动时，所述太阳齿轮（22）的所述第一壁或者所述太阳齿轮（22）的所述第二壁与所述卷绕弹簧（76）的所述第二端部（84）靠接，并且导致所述卷绕弹簧（76）的膨胀作用并阻止所述链轮（12）与所述发动机凸轮轴之间的相对旋转，以避免提前或者延迟发动机气门打开或关闭。

15.根据权利要求14所述的发动机可变凸轮轴正时相位器（10），还包括板（16），其接收来自所述至少两个齿圈（26，28）中的所述一个的旋转驱动输入并传递旋转驱动输出至所述发动机凸轮轴。