CN108798819B - 一种电动相位调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动相位调节装置，包括电机和相位器，相位器包括壳体、从动齿轮、输出轮、支撑架和浮动盘，所述壳体由曲轴驱动，所述从动齿轮设置于壳体内部，从动齿轮的从动齿部与壳体的驱动齿部相互啮合，输出轮设置于壳体的腔体内部且可绕壳体轴线旋转，浮动盘设置在从动齿轮与输出轮之间，所述支撑架设置于壳体内部，径向偏心支撑所述从动齿轮。本发明涉及使用电机和相位器，动态调节内燃机凸轮轴相对于曲轴的相位角，以调节发动机气门打开和关闭的时刻，实现提高内燃机燃油效率。采用本装置不仅可减小轴向尺寸和重量，而且可提高该相位调节装置的效率，同时，还可降低该相位调节装置的工作噪音，并延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于汽车零部件技术领域，特别涉及一种电动相位调节装置。
背景技术
一直以来，一般公知通过油压调节凸轮轴相对曲轴的相位角。例如中国专利申请号201010212448.1、201210171339.9、201320598850.7、201320879275.8、201610380597.6等。尽管这些装置已经成熟地应用在发动机上，但是已经发现这些装置存在响应速度较慢、相位平稳性较差的问题，而且工作受油温，油压的影响。
在现有的电动相位调节装置中，相位调节多采用同向减速机构，即电机相对壳体的转动方向与相位调节方向一致。实际工作时，相位后调时阻力矩较前调时需求较小，同向相位调节装置达到预设调节速度时，需要电机的输出功率较大，造成调节装置的效率低。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种不仅可减小轴向尺寸和重量，而且可提高工作效率的电动相位调节装置，减小电机功率的装置。
本发明的技术方案是这样实现的：一种电动相位调节装置，包括：电机和相位器，所述电机的电机轴的旋转运动经相位器减速后，控制发动机凸轮轴相对于曲轴的相位；所述相位器包括：壳体、从动齿轮、输出轮、支撑架和浮动盘；其特征在于：所述壳体与发动机曲轴同步旋转；所述从动齿轮设置于壳体内部，其从动齿部与壳体的驱动齿部相互啮合；所述输出轮设置于壳体内部，并与所述发动机凸轮轴刚性连接，且可绕壳体轴线旋转；所述浮动盘设置在从动齿轮与输出轮之间，所述浮动盘可分别相对于从动齿轮和输出轮径向滑动，且所述从动齿轮、浮动盘和输出轮同步旋转；所述支撑架设置于壳体内部，可绕壳体轴线偏心旋转，且所述支撑架在径向支撑所述从动齿轮；所述电机轴驱动支撑架旋转时，所述从动齿轮围绕支撑架做行星运动，其自转通过浮动盘传递给输出轮。
本发明所述的电动相位调节装置，其所述壳体外部可通过链条或皮带与发动机曲轴同步旋转，其内部设置有腔体和驱动齿部，所述腔体形成内部环形支撑面，用于支撑所述输出轮，所述内部环形支撑面与驱动齿部轴向相邻，并与壳体的轴向重合。
本发明所述的电动相位调节装置，其所述壳体包括链轮、驱动齿圈和前盖板，所述链轮、驱动齿圈和前盖板通过连接件锁紧组合在一起；所述驱动齿圈内部形成驱动齿部，在所述链轮上设置有至少一个链轮限位凸台。
本发明所述的电动相位调节装置，其所述从动齿轮包括从动齿部和从动轴承，在所述从动齿轮一侧端面设置从动齿轮凸台，所述从动齿轮凸台与浮动盘配合，用于传递从动齿轮的旋转运动。
本发明所述的电动相位调节装置，其所述从动齿轮包括从动齿部和从动轴承，在所述从动齿轮一侧端面设置有从动齿轮槽口，所述从动齿轮槽口与浮动盘配合，用于传递从动齿轮的旋转运动。
本发明所述的电动相位调节装置，其所述输出轮一侧端面与发动机凸轮轴刚性连接在一起，且在该端面设置有至少一个输出轮限位凸台，所述输出轮的另一侧端面设置有输出轮凸台，所述输出轮凸台与浮动盘配合，用于接受来自从动齿轮的旋转运动。
本发明所述的电动相位调节装置，其所述输出轮一侧端面与发动机凸轮轴刚性连接在一起，且在该端面设置有至少一个输出轮限位凸台，所述输出轮的另一侧端面设置有输出轮槽口，所述输出轮槽口与浮动盘配合，用于接受来自从动齿轮的旋转运动。
本发明所述的电动相位调节装置，其在所述输出轮与发动机凸轮轴连接的端面上设置有油道，在所述发动机凸轮轴上设置有与油道连通的凸轮轴油孔，在所述输出轮上设置有与油道连通的输出轮油孔，润滑油由凸轮轴油孔进入，流经油道，并通过输出轮油孔进入相位器。
本发明所述的电动相位调节装置，其所述壳体的链轮上的链轮限位凸台设置在输出轮限位凸台之间，所述相位器的可调角度由链轮限位凸台角度α和两个输出轮限位凸台之间角度β确定，当所述电机失效时，发动机仍可运转。
本发明所述的电动相位调节装置，其所述支撑架包括中心轴、支撑架轴承和偏心套，所述偏心套的内圆面与外圆面的轴心线彼此平行不重合，所述支撑架轴承设置在中心轴与偏心套之间，所述偏心套可相对于中心轴偏心旋转。
本发明所述的电动相位调节装置，其在所述浮动盘设有十字分布的槽口，分别可以与所述从动齿轮凸台和输出轮凸台间隙配合，且可径向自由滑动。
本发明所述的电动相位调节装置，其在所述浮动盘设有十字分布的分支，分别可以与所述从动齿轮槽口和输出轮槽口间隙配合，且可径向自由滑动。
本发明涉及使用电机和行星减速器，动态调节内燃机凸轮轴相对于曲轴的相位角，以调节发动机气门打开和关闭的时刻，实现提高内燃机燃油效率，采用本装置不仅可减小轴向尺寸和重量，而且可提高该相位调节装置的效率，同时，还可降低该相位调节装置的工作噪音，并延长使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的拆分示意图。
图3和图4是本发明中壳体的结构示意图。
图5和图6是本发明中从动齿轮的两种实施案例的结构示意图。
图7是本发明中输出轮油道的结构示意图。
图8和图9是本发明中输出轮的两种实施案例的结构示意图。
图10是本发明中支撑架的结构示意图。
图11和图12是本发明中浮动盘的两种实施案例的结构示意图。
图13是本发明中相位器可调角度确定的示意图。
图14是本发明齿轮啮合示意图。
附图标记：1为电机，2为相位器，3为发动机凸轮轴，4为电机轴，401为凸轮轴油孔，5为壳体，501为链轮，502为驱动齿圈，503为前盖板，504为腔体，505为驱动齿部，506为链轮限位凸台，6为从动齿轮，601为从动齿部，602为从动轴承，603为从动齿轮凸台，604为从动齿轮凸台平面，605为从动齿轮槽口，7为输出轮，701为输出轮限位凸台，702为输出轮凸台，703为输出轮凸台平面，704为油道，705为输出轮油孔，706为输出轮槽口，8为支撑架，801为中心轴，802为支撑架轴承，803为偏心套，9为浮动盘，901为浮动盘槽口，902为浮动盘槽口，903为浮动盘分支，904为浮动盘分支，11为中央螺栓。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和2所示，一种电动相位调节装置，包括电机1和相位器2，所述电机1的电机轴4的旋转经相位器2减速后，控制发动机凸轮轴3相对于曲轴的相位，所述相位器2包括壳体5、从动齿轮6、输出轮7、支撑架8和浮动盘9，所述从动齿轮6设置于壳体5内部，所述从动齿轮6的从动齿部601与壳体5的驱动齿部505相互啮合，所述输出轮7设置于壳体5的腔体504内部且可绕壳体5轴线旋转，所述浮动盘9设置在从动齿轮6与输出轮7之间，所述浮动盘9可分别相对于从动齿轮6和输出轮7在径向上滑动，且所述从动齿轮6、浮动盘9和输出轮7同步转动，所述支撑架8设置于壳体5内部，所述支撑架8的中心轴801轴线与输出轮7轴线重合，并通过连接件螺钉11与输出轮7连接在一起，所述电机轴3驱动支撑架8旋转时，所述从动齿轮6围绕支撑架8做行星运动，其自转通过浮动盘9传递给输出轮7。
如图3和4所示，所述壳体5外部为链轮结构，其内部设置有腔体504和驱动齿部505，所述腔体504形成内部环形支撑面，所述内部环形支撑面与驱动齿部505轴向相邻且轴向重合，并与壳体5的轴向重合，在本实施例中，为了方便加工和装配，所述壳体5包括链轮501、驱动齿圈502和前盖板503，所述链轮501、驱动齿圈502和前盖板503通过连接件507锁紧组合在一起，所述链轮501外周形成链轮结构，所述驱动齿圈502内部形成驱动齿部505，在所述链轮501上设置有链轮限位凸台506。
如图5所示，所述从动齿轮6的其中一种实施案例：包括从动齿部601和从动轴承602，在所述从动齿轮6一侧端面设置有至少两个从动齿轮凸台603，所述从动齿轮凸台603与浮动盘9上的槽口配合，用于传递从动齿轮6的旋转运动，其中，所述从动齿轮凸台603为两个，且均匀的分布在从动齿轮6同一侧端面上，在本实施例中，为了方便从动齿轮凸台加工及提高精度，所述从动齿轮凸台603由销钉镶嵌在从动齿轮6端面部组成，为了防止销钉因接触应力过大而变形，在所述从动齿轮凸台603上对称地加工为两个从动齿轮凸台平面604。
如图6所示，所述从动齿轮6的其中一种实施案例包括：从动齿部601和从动轴承602，在所述从动齿轮6一侧端面设置有至少两个从动齿轮槽口605，所述从动齿轮槽口605与浮动盘9配合，用于传递从动齿轮6的旋转运动。
如图8所示，所述输出轮7的其中一种实施案例：输出轮7一侧端面与发动机凸轮轴4刚性连接在一起，且在该端面设置有两个输出轮限位凸台701，所述输出轮7的另一侧端面设置有至少两个个输出轮凸台702，所述输出轮凸台702与浮动盘9上的槽口配合，用于接受来自从动齿轮6的扭矩，其中，所述输出轮凸台702为两个，且均匀分布在输出轮7同一侧端面上，为了方便输出轮凸台的加工，所述输出轮凸台702由销钉镶嵌在输出轮7端面部组成，为了防止销钉因接触应力过大而变形，在所述输出轮凸台702对称地加工为两个输出轮凸台平面703。
如图9所示，所述输出轮7的其中一种实施案例：输出轮7的另一种实施案例的特征在于：所述输出轮7一侧端面与发动机凸轮轴4刚性连接在一起，且在该端面设置有至少一个输出轮限位凸台701，所述输出轮7的另一侧端面设置有至少两个输出轮槽口706，所述输出轮槽口706与浮动盘9配合，用于接受来自从动齿轮6的旋转运动。
如图7所示，在本实施例中，为了使相位器得到有效润滑并减少发动机的机油消耗，在所述输出轮7与发动机凸轮轴4连接的端面上设置有油道704，在所述发动机凸轮轴4上设置有与油道704连通的凸轮轴油孔401，在所述输出轮7上设置有与油道704连通的输出轮油孔705，润滑油由凸轮轴油孔401进入，流经油道704，并通过输出轮油孔705进入相位器2。
如图13所示，所述链轮501上的链轮限位凸台506设置在两个输出轮限位凸台701之间，所述相位器2的可调角度由链轮限位凸台506角度α和两个输出轮限位凸台701之间角度β确定，当所述电机1失效时，发动机仍可运转。
如图10所示，所述支撑架8包括中心轴801、支撑架轴承802和偏心套803，所述偏心套803的内圆面与外圆面的轴心线彼此平行不重合，所述支撑架轴承802设置在中心轴801与偏心套803之间，所述偏心套803可相对于中心轴801偏心旋转。
如图11所示，在所述浮动盘9其中的一种实施案例包括：浮动盘9的外圆周设置有与从动齿轮6上设置的从动齿轮凸台603对应配合的两个从动齿轮槽口901，所述从动齿轮凸台603插入从动齿轮槽口901，在所述浮动盘9的内圆周上设置有与输出轮7上设置的输出轮凸台702对应配合的两个输出轮槽口902，所述输出轮凸台702插入输出轮槽口902，所述从动齿轮槽口901和输出轮槽口902在浮动盘9上呈十字状布置且均匀分布。
如图12所示，在所述浮动盘9其中的一种实施案例包括：浮动盘（9）设有十字分布的四个分支（903,904），分别可以与所述从动齿轮槽口（605）和输出轮槽口（706）间隙配合，且可径向自由滑动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电动相位调节装置，包括：
电机(1)和相位器(2)，所述电机(1)的电机轴(4)的旋转运动经相位器(2)减速后，控制发动机凸轮轴(3)相对于曲轴的相位；
所述相位器(2)包括：壳体(5)、从动齿轮(6)、输出轮(7)、支撑架(8)和浮动盘(9)；其特征在于：所述壳体(5)与发动机曲轴同步旋转；所述从动齿轮(6)设置于壳体(5)内部，其从动齿部(601)与壳体(5)的驱动齿部(505)相互啮合；所述输出轮(7)设置于壳体(5)内部，并与所述发动机凸轮轴(3)刚性连接，且绕壳体(5)轴线旋转；所述浮动盘(9)设置在从动齿轮(6)与输出轮(7)之间，所述浮动盘(9)分别相对于从动齿轮(6)和输出轮(7)径向滑动，且所述从动齿轮(6)、浮动盘(9)和输出轮(7)同步旋转；所述支撑架(8)设置于壳体(5)内部，能够绕壳体(5)轴线偏心旋转，且所述支撑架(8)在径向支撑所述从动齿轮(6)；所述电机轴(4)驱动支撑架(8)旋转时，所述从动齿轮(6)围绕支撑架(8)做行星运动，其自转通过浮动盘(9)传递给输出轮(7)；
所述从动齿轮(6)包括从动齿部(601)和从动轴承(602)，在所述从动齿轮(6)一侧端面设置从动齿轮凸台(603)，所述从动齿轮凸台(603)与浮动盘(9)配合，用于传递从动齿轮(6)的旋转运动；
在所述浮动盘(9)设有十字分布的槽口(901，902)，分别与所述从动齿轮凸台(603)和输出轮凸台(702)间隙配合，且能够径向自由滑动；
所述支撑架(8)包括中心轴(801)、支撑架轴承(802)和偏心套(803)，所述偏心套(803)的内圆面与外圆面的轴心线彼此平行不重合，所述支撑架轴承(802)设置在中心轴(801)与偏心套(803)之间，所述偏心套(803)相对于中心轴(801)偏心旋转。
2.根据权利要求1所述的电动相位调节装置，其特征在于：所述壳体(5)外部通过链条或皮带与发动机曲轴同步旋转，其内部设置有腔体(504)和驱动齿部(505)，所述腔体(504)形成内部环形支撑面，用于支撑所述输出轮(7)，所述内部环形支撑面与驱动齿部(505)轴向相邻，并与壳体(5)的轴向重合。
3.根据权利要求2所述的电动相位调节装置，其特征在于：所述壳体(5)包括链轮(501)、驱动齿圈(502)和前盖板(503)，所述链轮(501)、驱动齿圈(502)和前盖板(503)通过连接件(507)锁紧组合在一起；所述驱动齿圈(502)内部形成驱动齿部(505)，在所述链轮(501)上设置有至少一个链轮限位凸台(506)。
4.根据权利要求2所述的电动相位调节装置，其特征在于：所述输出轮(7)一侧端面与发动机凸轮轴(3)刚性连接在一起，且在该端面设置有至少一个输出轮限位凸台(701)，所述输出轮(7)的另一侧端面设置有输出轮凸台(702)，所述输出轮凸台(702)与浮动盘(9)配合，用于接受来自从动齿轮(6)的旋转运动。
5.根据权利要求4所述的电动相位调节装置，其特征在于：在所述输出轮(7)与发动机凸轮轴(3)连接的端面上设置有油道(704)，在所述发动机凸轮轴(3)上设置有与油道(704)连通的凸轮轴油孔(401)，在所述输出轮(7)上设置有与油道(704)连通的输出轮油孔(705)，润滑油由凸轮轴油孔(401)进入，流经油道(704)，并通过输出轮油孔(705)进入相位器(2)。
6.根据权利要求5所述的电动相位调节装置，其特征在于：所述壳体(5)的链轮(501)上的链轮限位凸台(506)设置在输出轮限位凸台(701)之间，所述相位器(2)的可调角度由链轮限位凸台(506)角度α和两个输出轮限位凸台(701)之间角度β确定，当所述电机(1)失效时，发动机仍能够运转。
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