CN109322720B - 电控相位器缓冲止动件 - Google Patents

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Abstract

可变凸轮轴正时装置调整凸轮轴与曲轴之间的相位，并且包括：第一环形齿轮，第一环形齿轮被配置为连接到凸轮轴并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；与第一环形齿轮轴向间隔开的第二环形齿轮，该第二环形齿轮被配置为从曲轴接收旋转输入并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；行星齿轮组件，该行星齿轮组件包括一个或多个行星齿轮，该行星齿轮被配置为由电动机旋转并且通过行星齿轮接合第一环形齿轮和第二环形齿轮；以及缓冲止动件，该缓冲止动件被配置为在行星齿轮组件与附接到链轮或凸轮轴板的行星齿轮止动件之间传输能量。

Description

电控相位器缓冲止动件
技术领域
本申请涉及电控凸轮轴相位器(ePhaser)，并且更具体地涉及用于电控凸轮轴移相器的止动件。
背景技术
内燃机(ICE)通常使用可变凸轮轴正时来控制凸轮轴相对于曲轴的相对角位置。使用凸轮轴相位器来实现可变凸轮轴正时，该凸轮轴相位器相对于曲轴的角位置改变凸轮轴的角位置，以提前、滞后或维持凸轮轴与曲轴之间的相对角位置。相对角位置也可被称为凸轮轴与曲轴之间的“相位”。凸轮轴与曲轴之间的相对角位置差的大小被机械地限制在特定的角度范围(也称为权限范围)内。并且凸轮轴相位器通常使用位于链轮和凸轮轴上的机械止动件来增强这些限制。
机械止动件已用于液压受控凸轮轴相位器以及频率增加的电控凸轮轴相位器。然而，电控凸轮轴相位器中使用的一些机械止动件可能会导致结合。具体地，安装在链轮和凸轮轴上的机械止动件可能会导致电控凸轮轴相位器偶尔结合。以减少电控凸轮轴相位器结合机会的方式配置机械止动件将会很有帮助。
发明内容
在一个实施例中，可变凸轮轴正时装置调整凸轮轴与曲轴之间的相位，并且包括第一环形齿轮，第一环形齿轮被配置为连接到凸轮轴并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；与第一环形齿轮轴向间隔开的第二环形齿轮，该第二环形齿轮被配置为从曲轴接收旋转输入并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；行星齿轮组件，该行星齿轮组件包括一个或多个行星齿轮，该行星齿轮被配置为由电动机旋转并且通过行星齿轮接合第一环形齿轮和第二环形齿轮；以及缓冲止动件，该缓冲止动件被配置为在行星齿轮组件与附接到链轮或凸轮轴板的行星齿轮止动件之间传输能量。
在另一个实施例中，调整凸轮轴与曲轴之间的相位的可变凸轮轴正时装置包括第一环形齿轮，第一环形齿轮被配置为连接到凸轮轴并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；与第一环形齿轮轴向间隔开的第二环形齿轮，该第二环形齿轮被配置为从曲轴接收旋转输入并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；行星齿轮组件，该行星齿轮组件包括一个或多个行星齿轮，其与第一环形齿轮和第二环形齿轮接合并且从第一环形齿轮和第二环形齿轮径向向内定位；具有输出轴的电动机，该输出轴使行星齿轮组件旋转并且通过使第一环形齿轮相对于第二环形齿轮进行角移位来控制凸轮轴与曲轴之间的相位调整；以及缓冲止动件，该缓冲止动件由行星齿轮组件承载并且与电动机的输出轴隔离，其中该缓冲止动件在与可变凸轮轴正时装置的行星齿轮止动件接合时吸收旋转能量。
在又另一个实施例中，调整凸轮轴与曲轴之间的相位的可变凸轮轴正时装置包括第一环形齿轮，第一环形齿轮被配置为连接到凸轮轴并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；与第一环形齿轮轴向间隔开的第二环形齿轮，该第二环形齿轮被配置为从曲轴接收旋转输入并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；行星齿轮组件，该行星齿轮组件被配置为由电动机旋转并且包括接合第一环形齿轮和第二环形齿轮的一个或多个行星齿轮；以及缓冲止动件，该缓冲止动件机械地连接到链轮或凸轮轴板并且通过行星齿轮从行星齿轮组件吸收旋转能量。
附图说明
图1是描绘电动凸轮轴相位器的实施方案的分解视图；
图2是描绘电动凸轮轴相位器的实施方案的一部分的分解视图；并且
图3是描绘电动凸轮轴相位器的实施方案的横截面视图；
图4是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的实施方案的透视图；
图5A是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的透视图；
图5B是图5A中所示的缓冲止动件的实施方案的轮廓图；
图6是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的透视图；
图7A到7B是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的轮廓图；
图7C是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的轮廓图；
图7D是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的轮廓图；
图8是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的轮廓图；
图9A是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的轮廓图；
图9B是图9A中所示的缓冲止动件的透视图；
图10A是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的横截面视图；
图10B是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的横截面视图；
图10C是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的横截面视图；
图10D是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的横截面视图；
图11A是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的轮廓图；
图11B是图11A中所示的缓冲止动件的截面图；
图11C是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的轮廓图；
图11D到11E是缓冲止动件连同电动凸轮轴相位器的一部分的另一个实施方案的轮廓图；
图12是描绘电动凸轮轴相位器的实施方案的一部分的分解视图；并且
图13是电动凸轮轴相位器的实施方案的一部分的轮廓图。
具体实施方式
电动凸轮轴相位器包括位于链轮与凸轮轴之间的一个或多个缓冲机械止动件。电动凸轮轴相位器通常是指使用电动机调整的凸轮轴相位器。这些电动凸轮轴定位器可受益于缓冲机械止动件，当凸轮轴相位器接近并且最终达到其权限范围内的最大角度调整量时，该缓冲机械止动件吸收能量。过去，电动凸轮轴相位器可调整凸轮轴相对于曲轴的相位，直到存在最大量的相对角度差或相位，此时固定的机械止动件防止凸轮轴与曲轴之间发生进一步的角移位。例如，电动凸轮轴相位器可包括具有向内环形齿轮的曲轴链轮、具有单独的向内环形齿轮的凸轮轴板以及具有各自与环形齿轮接触的多个行星齿轮的行星齿轮组件。环形齿轮具有不同数量的齿轮齿，使得行星齿轮组件的行星齿轮相对于环形齿轮的旋转导致曲轴链轮相对于凸轮轴板的相对旋转。
在操作期间，电动凸轮轴相位器的电动机使行星齿轮组件旋转，以维持或改变凸轮轴与曲轴之间的相对角位置。如果电动机的输出轴使行星齿轮组件以与凸轮轴相同的速度旋转，则凸轮轴与曲轴之间的现有相位可保持，并且行星齿轮组件与环形齿轮之间不会发生相对运动。然而，电动机输出轴的转速相对于凸轮轴的转速的增加在行星齿轮组件与环形齿轮之间产生相对角运动。一个环形齿轮相对于另一个环形齿轮的不同数量的齿轮齿导致凸轮板相对于曲轴链轮在一个旋转方向或另一个旋转方向上进行角移位，从而使凸轮轴与曲轴之间的相位提前或滞后。如果电动机的输出轴以比凸轮轴更快或更慢的速率旋转比预定时间量长的时间，则行星齿轮组件将与位于曲轴链轮或凸轮轴板上的机械止动件碰撞，以防止曲轴与凸轮轴之间发生进一步角移位。虽然固定的机械止动件可限制电动凸轮轴相位器的范围，但是调用这种限制伴随着可能给电动凸轮轴相位器施加应力的相位器部件的直接碰撞。
可将一个或多个缓冲止动件与行星齿轮组件相结合，而非允许电动凸轮轴相位器的部件经由机械止动件直接相互碰撞。与直接作用在链轮与电动凸轮轴相位器的凸轮轴板之间的类似缓冲止动件相比，将缓冲止动件定位在行星齿轮组件上来代替凸轮轴或曲轴链轮可增加链轮与凸轮轴板之间的总体刚度。另外，位于行星齿轮组件上的缓冲止动件受益于行星齿轮组件的行星齿轮与环形齿轮之间的传动比的机械优点。这种机械优点可减少缓冲止动件所使用的力的量，以使凸轮轴相位器的一部分停止角旋转，因为停止发生在较长的行程弧内，由此扩大相同工作量发生凸轮轴相位器减速的距离量。
参考图1到3示出了可结合一个或多个缓冲止动件的凸轮轴相位器10的实施例。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将旋转从发动机的曲轴传递到发动机的凸轮轴，并且可一起工作以使凸轮轴相对于曲轴发生角移位，以提前和滞后发动机阀打开和关闭。相位器10可具有不同的设计和构造，这取决于其中其中采用相位器的应用以及曲轴和与曲轴一起工作的凸轮轴以及其它因素。在图1到3中所呈现的实施例中，例如，相位器10包括链轮12、行星齿轮组件14和凸轮轴板或板16。
链轮12从发动机曲轴接收旋转驱动输入并且围绕轴线X1旋转。正时链条或正时皮带可围绕链轮12和围绕曲轴，使得曲轴的旋转经由链或皮带转化为链轮的旋转。用于在链轮12与曲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具有一组齿18，其用于与正时链、正时皮带或另一个部件配合。在不同的示例中，该组齿18可包括围绕链轮12的圆周连续跨越的三十八个单独的齿、四十二个单独的齿或者某个其它数量的齿。如所说明，链轮12具有从该组齿18轴向跨越的壳体20。壳体20是包围行星齿轮组件14的一部分的圆柱形壁。
行星齿轮止动件13可包括在链轮12的向内表面上以限制凸轮轴与曲轴之间的角移位。行星齿轮止动件13是范围限制元件的一种实施方案。行星齿轮止动件13接合缓冲止动件并且防止凸轮轴与曲轴之间在提前方向和滞后方向上发生进一步角移位。然而，行星齿轮止动件13可以许多不同的方式实施。例如，行星齿轮止动件可移动，而非作为从链轮12径向向内延伸的固定突起存在。例如，在一个实施方案中，行星齿轮止动件可为如下元件：装配到凸轮轴环形齿轮的凹穴中使得行星齿轮止动件移动以接合包括在行星齿轮组件上的元件。在一个实施方案中，行星齿轮止动件可围绕轴线枢转或者可径向向内或径向向外滑动以接合或脱离行星齿轮组件14。美国专利申请号15/635,281中描述了各种不同的行星齿轮止动件，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
在这里呈现的实施例中，行星齿轮组件14包括行星齿轮24。太阳齿轮22由电动机23驱动以围绕轴线X1旋转。太阳齿轮22与行星齿轮24接合并且在其外部具有一组齿32，其使得与行星齿轮24直接齿对齿啮合。在不同的示例中，该组齿32可包括围绕太阳齿轮22的圆周连续横跨的二十六个单独的齿、三十七个单独的齿或者某个其它数量的齿。呈圆柱形的裙部34从该组齿32跨越。如上所述，太阳齿轮22是外部正齿轮，但是也可为其它类型的齿轮。
当处于将发动机的凸轮轴置于提前和滞后的角位置中间时，行星齿轮24围绕它们单独的旋转轴线X2旋转。当不提前或滞后时，行星齿轮24与太阳齿轮22和环形齿轮26、28围绕轴线X1一起旋转。在这里呈现的实施例中，总共有三个分立的行星齿轮24，这些行星齿轮24相对于彼此被类似地设计和构造，但是可存在其它数量的行星齿轮，诸如一个、两个、四个或六个。在一些实施方案中，行星齿轮可由偏心轴承载。然而，很多情况下，行星齿轮24中的每一个都可分别与链轮12和板16所包括的第一环形齿轮26和第二环形齿轮28接合。每个行星齿轮24都可沿着其外部具有一组齿60，其使得与环形齿轮26、28直接齿对齿啮合。在不同的示例中，齿60可包括围绕每个行星齿轮24的圆周连续横跨的二十一个单独的齿或者某个其它数量的齿。为了将行星齿轮24保持就位并支撑它们，可提供行星架组件62。行星架组件62可具有不同的设计和构造。在附图中呈现的实施例中，行星架组件62包括在一侧上的第一行星架板64、在另一侧上的第二行星架板66以及用作用于旋转的行星齿轮24的轮毂的圆柱体68。行星销或螺栓70可与行星架组件62一起使用。
第一环形齿轮26从链轮12接收旋转驱动输入，使得第一环形齿轮26和链轮12在操作中围绕轴线X1一起旋转。第一环形齿轮26可为链轮12的整体延伸部-即，第一环形齿轮26和链轮12可一起形成单体结构。第一环形齿轮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，其用于使得与行星齿轮24直接齿对齿啮合。在不同的示例中，齿72可包括围绕第一环形齿轮26的圆周连续横跨的八十个单独的齿或者某个其它数量的齿。在这里呈现的实施例中，第一环形齿轮26是内部正齿轮，但是也可为另一种类型的齿轮。
第二环形齿轮28将旋转驱动输出围绕轴线X1传输到发动机的凸轮轴。在该实施例中，第二环形齿轮28经由板16驱动凸轮轴的旋转。第二环形齿轮28和板16可以不同的方式连接在一起，这些方式包括通过切口-突片互连、按压配合、焊接、粘接、螺栓连接、铆接或另一种技术。在这里未说明的实施例中，第二环形齿轮28和板16可为彼此的整体延伸部以形成单体结构。与第一环形齿轮26相同，第二环形齿轮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，其用于使得与行星齿轮直接齿对齿啮合。在不同的示例中，齿74可包括围绕第二环形齿轮28的圆周连续横跨的七十七个单独的齿或者某个其它数量的齿。相对于彼此，第一环形齿轮26与第二环形齿轮28之间的齿数可相差所提供的行星齿轮24的数量的倍数。因此，例如，齿72可包括八十个单独的齿，而齿74可包括七十七个单独的齿-在该示例中三个行星齿轮24的三个单独齿的差。在具有六个行星齿轮的另一个示例中，齿72可包括七十个单独的齿，而齿74可包括八十二个单独的齿。满足该关系通过在操作中赋予第一环形齿轮26与第二环形齿轮28之间的相对旋转移动和相对转速来提供提前和滞后能力。在这里呈现的实施例中，第二环形齿轮28是内部正齿轮，但是也可为另一种类型的齿轮。板16包括中心孔76，中心螺栓78穿过中心孔76以将板16固定地附接到凸轮轴。另外，板16还通过卡环80固定到链轮12，该卡环80将行星齿轮组件14轴向约束在链轮12与板16之间。
两个环形齿轮26、28一起构成用于凸轮轴相位器10的开口环形齿轮结构。然而，应当理解的是，其它凸轮轴相位器设计可与缓冲止动件一起使用。例如，凸轮轴相位器可使用偏心轴、复合行星齿轮和两个环形齿轮来实现。或者凸轮轴相位器可包括两个以上的环形齿轮。例如，凸轮轴相位器10可包括用于总共三个环形齿轮的附加的第三环形齿轮。在这里，第三环形齿轮也可如同第二环形齿轮28一样将旋转驱动输出传输到发动机的凸轮轴，并且可具有与第二环形齿轮相同数量的单独的齿。
转到图4，示出了凸轮轴相位器10的一个实施例的一部分连同由行星齿轮组件14承载的缓冲止动件400的实施例。该实施例中的缓冲止动件400附接到由行星齿轮组件14使用的行星架组件62并且包括多个弯曲梁402、404以及接合部分406。缓冲止动件400和其弯曲梁402、404可由柔性材料制成，该柔性材料响应于旋转力而允许一定量的变形。例如，缓冲止动件400可由弹性体材料制成。但是替代地，柔性材料可为金属(例如，钢)，使得缓冲止动件400由该金属冲压、成形或组装。在该实施方案中，缓冲止动件400包括第一弯曲梁402和第二弯曲梁404，第一弯曲梁402和第二弯曲梁404彼此间隔开并且经由上横梁408和下横梁410连接。总体上，缓冲止动件400的元件可吸收旋转能量，同时保持接合部分406与行星齿轮止动件13接触。当行星齿轮组件14相对于链轮12和板16旋转时，缓冲止动件400连同组件14一起旋转，并且接合部分406可接合止动件13，这防止链轮12(曲轴)与板16(凸轮轴)之间发生进一步的相对角位移。当行星齿轮组件14在第一方向或第二方向上旋转时，接合部分406可接合止动件13。当接合部分406接合止动件13时，缓冲止动件400经由弯曲梁402、404吸收能量，因为这些元件可变形以吸收旋转能量。
转到图5a到5b，示出了凸轮轴相位器10的一部分连同由行星齿轮组件14承载的缓冲止动件500的另一个实施例。在这里，缓冲止动件500具有的直径大于行星架组件62并且刚性地附接到行星齿轮组件14。并且缓冲止动件500具有允许从行星架组件62径向向外安装在行星齿轮组件14与链轮12或板16之间的厚度。缓冲止动件500包括环形部分502以及接合部分504。在该实施例中，缓冲止动件500在与一个或多个行星齿轮24附近的位置处附接到第一行星架板64。缓冲止动件500可由弹性体材料制成，当负载施加到接合部分504时，该弹性体材料允许一定量的柔性和变形。缓冲止动件500的环形部分502可吸收旋转能量，同时保持接合部分504与止动件13接触。当行星齿轮组件14相对于链轮12和板16旋转时，缓冲止动件500连同组件14一起旋转，并且接合部分504可接合止动件13，从而防止链轮12(曲轴)与板16(凸轮轴)之间发生进一步的相对角位移。当行星齿轮组件14在第一方向或第二方向上旋转时，接合部分504可接合止动件13。当接合部分504接合止动环时，缓冲止动件500通过变形吸收能量。
图6描绘了凸轮轴相位器10的一部分连同由行星齿轮组件14承载的缓冲止动件600的另一个实施例。缓冲止动件600可包括柔性或刚性止动板602和柔性装置604，该柔性装置604吸收由行星止动件606施加在链轮环12上的行星齿轮24上的能量。行星齿轮24可各自包括行星止动件606，其附接到齿轮24并且围绕行星齿轮24的旋转轴线旋转。行星止动件606可大致上为圆形并且在沿着行星止动件的外边缘的一个位置处包括突起608。如上文所讨论，电动机23可以使行星齿轮组件14以与凸轮轴相同的转速旋转，以保持凸轮轴相对于曲轴的角位置。当凸轮轴相对于曲轴的相位改变时，电动机23可以使其输出轴相对较慢或较快的速率旋转，由此在链轮12与板16之间产生相对角旋转移动。当发生这种情况时，行星齿轮24也会旋转，并且行星止动件606也会旋转，直到突起608与顺应性止动板602接合。
当固定到行星齿轮24的至少一个行星止动件606旋转成与顺应性止动板602接合并且将能量传输到顺应性装置604时，行星齿轮24上的行星止动件606限制链轮12与板16之间的相对角移位。顺应性止动板602可在一端处固定到链轮12，而在另一端处固定到顺应性装置604。当行星止动件旋转成与顺应性止动板602接合时，板602可偏转并且在该过程中吸收由行星齿轮组件14传输的至少一些旋转能量，同时还将该能量的一部分传输到顺应性装置604。顺应性止动板602可以各种方式实施，诸如通过使用金属或塑料突片或棒来实施。顺应性装置604可固定到链轮12和顺应性止动板602。在一个实施例中，顺应性装置604可为偏置元件，诸如叶簧或螺旋弹簧。或者在另一个元件中，顺应性装置604可为弹性体材料，其在该顺应性装置吸收能量时变形。
图7a到7b描绘了凸轮轴相位器10的一部分连同由行星齿轮组件14承载的缓冲止动件700的另一个实施例。图7a示出了行星架组件62的一部分，而图7b描绘了行星架组件62以及链轮12的一部分的轮廓图。第一行星架板64和第二行星架板66通过与板64、66垂直的弹簧杆702连接。当凸轮轴和曲轴达到相对角移位的极限时，偏置构件704可由弹簧杆702承载并且与行星齿轮止动件13接合以吸收能量。行星齿轮止动件13可使用本文所述的任何一种配置来实施。偏置构件704可为环绕弹簧杆702的扭转弹簧，其具有固定到第二行星架板66的第一端706和位于第一行星架板64的外边缘710上方的第二端708。当行星齿轮组件14达到凸轮轴与曲轴之间的最大相对角移位的极限时，第二端708接合行星齿轮止动件13并且将旋转的行星齿轮组件14的动能传输到偏置构件704。当组件14停止旋转时，这加载偏置构件704，减缓行星齿轮组件14的旋转在一段时间内分散力。弹簧杆702的第二端708可从一个旋转方向接近并接触行星齿轮止动件13。图7c示出了缓冲止动件750的另一个实施例，其中偏置构件704相对于图7a到7b中所示的实施例铰接90度并且从弹簧杆702径向向外定位。第一端706在从第二端708径向向内的点处附接到第二行星架板66中的开口。
图7d描绘了凸轮轴相位器10的一部分以及图7a到7b中所示的缓冲止动件700'的另一个实施例。在该实施例中，使用固定或可枢转的连接将楔块712附接到偏置构件704的第二端708。楔块712搁置在第二行星架板64的外边缘710上，并且当行星齿轮组件14达到凸轮轴与曲轴之间的最大相对角移位的极限时，楔块712枢转地接合行星齿轮止动件13并且将旋转的行星齿轮组件14的动能传输到偏置构件704。当偏置构件704压缩时，由于楔块712围绕第二端708枢转，该楔块的相对平坦表面714保持与行星齿轮止动件13持续接触。楔块712的底表面716可包括与第一行星架板66的外边缘710的轮廓匹配的弯曲形状。
转到图8，示出了缓冲止动件800的实施例以及行星架板62。缓冲止动件800包括第一端802、第二端804和偏置构件806。第一端802可固定在行星架组件62的外边缘808处，并且第二端804可延伸到行星架组件62上与外边缘808相对的点810，使得第二端804可接合行星齿轮止动件13。偏置构件旋转中心812定位成与行星架旋转中心814间隔开。在该实施例中，偏置构件旋转中心812定位成比行星架旋转中心814更远离第二端804。偏置构件806然后具有不等长度的臂，使得第一端802与偏置构件旋转中心812之间的距离小于第二端804与偏置构件旋转中心812之间的距离。随着第二端804接合行星齿轮止动件13并且围绕偏置构件旋转中心812旋转，第二端804径向远离外边缘808移动，从而改进了与止动件13的接触。行星齿轮止动件13可从任一旋转方向接近第二端804，使得缓冲止动件800可吸收能量，而不管行星齿轮组件14在一个旋转方向上还是在另一旋转方向上旋转。
图9a到9b描绘了包括缓冲止动件900的第一行星架板64的实施例的不同视图。图9a是第一行星架板64和缓冲止动件900的轮廓图，而图9b是第一行星架板64和缓冲止动件900的透视图。缓冲止动件900包括位于第一行星架板64的侧面904上的片簧902。片簧902可为大致上平坦元件，其相对于侧面904垂直地或大致上垂直地定位，径向地延伸超出第一行星架板64或轴向地延伸超出第二行星架板66以接合行星齿轮止动件13。片簧902可通过各种类型的紧固件(诸如铆钉、螺钉或楔子)保持在那里。第一凸缘908和第二凸缘910垂直于侧面904固定并且限定容纳片簧902的狭槽912。狭槽912为L形以用于容纳L形片簧902。当组装缓冲止动件900时，L形片簧902可插入到狭槽912中，并且所得到的组件可快速、准确且可重复地精确地提供暴露在狭槽912之外的正确数量的片簧902。这种实施方案提供了许多益处，诸如制造经济且相对简单，同时提供缓冲止动件900的不同方面的能力以改变止动件900提供的刚度或缓冲量。
可通过片簧902的厚度以及从第一行星架板64的边缘906径向向外延伸的片簧的量来改变片簧902的缓冲性能。从边缘906进一步延伸的相对较薄的片簧902提供比不从边缘906延伸得远的相对较厚的片簧902更多的缓冲。第一凸缘908和/或第二凸缘910可分别包括第一表面914和第二表面916。第一表面914可倾斜，使得第一凸缘908的厚度在从更靠近第一行星架板64的内径918的点朝向更接近第一行星架板64的外径920的点移动时减小。并且第二表面916可以类似的方式倾斜。第一表面914和第二表面916的倾斜量可取决于片簧902需要多少偏转而改变。第一表面914与第二表面916之间的相对关系可为恒定的或平坦的，使得表面914、916彼此平行。或者在另一个实施例中，第一表面914与第二表面916之间的相对关系可为曲线的，使得每个表面914、916为抛物线。并且在又另一个实施例中，第一表面914与第二表面916之间的相对关系可为渐进的，使得表面914、916之间的距离在径向向外点处更大并且在径向向内点处更短。也可增加一个表面相对于另一个表面的斜率，使得在一个旋转方向上发生相对于另一个旋转方向不对称量的缓冲。例如，第一表面914可具有比第二表面916更大的斜率。即，第一凸缘908可比第二凸缘910更窄。或者，第一表面914与限定狭槽912的一部分的第一凸缘908的剩余部分的偏离角度可大于第二表面916与限定狭槽912的另一部分的第二凸缘910的剩余部分之间的偏离角度。以此方式，第一表面914允许片簧902比第二表面916更多地偏转。术语“缓冲”或这种缓冲的量可意指力被吸收的角距离。角距离越大，缓冲止动件提供的缓冲就越多。缓冲性能还可通过斜面的存在和设计来限定，斜面允许弹簧在负载下改变负载的有效长度。
转向图10a到10d，示出了缓冲止动件的不同实施方案。在这里，缓冲止动件可被实施为图1中所示或在该应用的其它地方描述的行星齿轮止动件13的一部分。图10a描绘了包括缓冲止动件1000的行星齿轮止动件13的一个实施方案的横截面视图，其中第一缓冲元件1002和第二缓冲元件1004垂直于止动件13的接触表面分别延伸穿过第一开口1006和第二开口1008。缓冲元件1002、1004的一部分可具有增大的直径1010，使得第一缓冲元件1002的第一肩部1012和第二缓冲元件1004的第二肩部1014各自接合行星齿轮止动件13的内表面1016。偏置元件1018同时将第一肩部1012和第二肩部1014偏置成与内表面1016接触。
缓冲止动件1000被配置为在两个不同的角度方向上缓冲行星齿轮组件14。在第一方向上，当已经达到凸轮轴与曲轴之间的角移位的极限时，第一缓冲元件1002接触行星齿轮组件14的一部分。第一缓冲元件1002然后可相对于第一开口1006滑动，使得第一肩部1012不再与内表面1016接触。这压缩了从行星齿轮组件14吸收旋转力的偏置元件1018。在第二方向上，当已经达到凸轮轴与曲轴之间的角移位的极限时，第二缓冲元件1004接触行星齿轮组件14的一部分。第二缓冲元件1004然后可相对于第二开口1008滑动，使得第二肩部1014不再与内表面1016接触。这压缩了从行星齿轮组件14吸收旋转力的偏置元件1018。图10b描绘了具有图10a中所示的类似布置但是包括液压导管1102的缓冲元件1100的另一个实施方案，该液压导管接收和吸收从第一缓冲元件1002和第二缓冲元件1004传输的力。
图10c到10d描绘了缓冲元件的不同实施方案的轮廓图。在图10c中，缓冲元件1200包括装配在行星齿轮止动件13上的片簧1202。片簧1202被成形为挤压行星齿轮止动件13的外部并且防止缓冲元件1200与止动件13之间的相对移动。在该实施方案中，缓冲元件在四个点处接触行星齿轮止动件13。另外，片簧1202包括第一偏置表面1204和第二偏置表面1206，它们各自从行星齿轮组件14吸收力，如以上更详细地描述的。图10d描绘了缓冲止动件1300的实施方案，其中该止动件包括弹性体材料。缓冲止动件1300可被包覆模制到链轮12上或者插入到链轮12中并且优选地以压缩方式使用加载弹性体材料的加强构件或壳体。
图11a到11d示出了缓冲元件的其它实施例。图11a是缓冲止动件1100和行星架组件62的轮廓图，而图11b是弹簧的横截面。缓冲止动件1100包括从缓冲止动件1100的一侧延伸到缓冲止动件1100的另一侧的多个开口1102、1104。开口1102、1104中的每一个都容纳弹簧1106、1108。突起1110位于缓冲止动件1100的外表面上。缓冲止动件1100被构造为可围绕枢轴1112相对于行星架组件62旋转的分离元件。当缓冲止动件1100连同行星齿轮组件14一起在一个方向上旋转使得突起1110接触止动件13时，弹簧1106被压缩并且吸收行星齿轮组件14的旋转能量。缓冲止动件1100然后围绕枢轴1112相对于行星架组件62旋转。并且，当缓冲止动件1100连同行星齿轮组件14一起在另一个方向上旋转使得突起1110接触止动件13时，弹簧1108被压缩并且吸收行星齿轮组件14的旋转能量。缓冲止动件1100然后围绕枢轴1112相对于行星架组件62在相反方向上旋转。
图11c描绘了附接到行星架组件62的缓冲止动件1120。扭转弹簧1122可使用第一弹簧螺栓1124和第二弹簧螺栓1126保持抵靠第一行星架板64的表面。扭转弹簧1122可包括第一端1126和第二端1128，它们从行星架组件62径向向外延伸以选择性地接合止动件13。当行星齿轮组件14旋转并且达到凸轮轴与曲轴之间的角移位的极限时，第一端1126或第二端1128可接触止动件13并且将旋转力从行星架组件14传输到扭转弹簧1122。
图11d到11e描绘了以压缩状态(图11c)和松弛状态(图11d)附接到行星架组件62的第一行星架板64的缓冲止动件1150。缓冲止动件1150包括扭转弹簧1152，该扭转弹簧1152在第一点1154处附接到行星架组件62并且在第二点1156处附接到缓冲止动件1150。突起1158位于缓冲止动件1150的外表面上。当缓冲止动件1150连同行星齿轮组件14一起在一个方向上旋转使得突起1152接触止动件13时，扭转弹簧1152被压缩并且吸收行星齿轮组件14的旋转能量。缓冲止动件1150围绕枢轴1160旋转。并且，当缓冲止动件1150连同行星齿轮组件14一起在另一个方向上旋转使得突起1158接触止动件13时，扭转弹簧1152被压缩并且吸收行星齿轮组件14的旋转能量。缓冲止动件1150围绕枢轴1160在不同方向上旋转。
图12到13描绘了使用附接到行星架104的止动件102的凸轮轴相位器100的另一个实施例。相位器100具有开口环形齿轮行星传动装置，其包括具有行星齿轮齿112、114、116的行星齿轮106、108、110、具有太阳齿轮齿120的居中太阳齿轮118，以及包括链轮环形齿轮122和凸轮轴环形齿轮124的开口环形齿轮。太阳齿轮118具有用于容纳输出轴(未示出)的孔126。行星齿轮106、108、110通过行星架104保持在一起。行星架104具有第一板128和第二板130。每个行星齿轮106、108、110通过销132、134、136连接到构成行星架104的第一板128和第二板130，行星齿轮106、108、110围绕该销旋转。行星架104具有用于容纳太阳齿轮118的居中孔138。太阳齿轮齿120与行星齿轮齿106、108、110对准并接合。行星架104通过保持环142和垫圈144轴向地保持就位，该保持环142和垫圈144容纳在凸轮轴环形齿轮124的居中凸缘148中的狭槽146内。
行星架104和相关行星齿轮106、108、110被容纳在限定凸轮轴环形齿轮124的孔152的内径150中。凸轮轴环形齿轮124具有用于容纳第一弹簧偏置枢转棘爪154的第一孔152和用于容纳第二弹簧偏置枢转棘爪158的第二孔156。第一弹簧偏置枢转棘爪154和第二弹簧偏置枢转棘爪158包括棘爪160、弹簧162和上面有棘爪160在枢转的销164。枢转棘爪154、158具有棘爪160容纳在环形齿轮122、124内的第一位置和棘爪160在销164上枢转的第二位置，使得棘爪160的至少一部分存在于凸轮轴环形齿轮124的内径150中并且可在行星架104旋转时干涉行星架104的行程。弹簧162将棘爪160朝向链轮环形齿轮122偏置。在凸轮轴环形齿轮124的内径150上还存在一组齿环齿166。
凸轮轴环形齿轮124被由链轮环形齿轮122的内径170形成的孔168容纳。链轮环形齿轮122的外周具有链轮齿178。链轮环形齿轮122的内径170的一部分包含环形齿轮齿172。凸轮机构174在链轮环形齿轮122的内径170上。凸轮机构174沿着链轮环形齿轮122的内径间隔开一定的间隔。环形齿轮122、124具有不同数量的齿166、172，其中齿数差为行星齿轮106、108、110的数量的倍数。环形齿轮齿166、172具有多种轮廓以允许环形齿轮122、124与行星齿轮106、108、110适当啮合。行星齿轮106、108、110围绕太阳齿轮118并在环形齿轮122、124内旋转，使得行星齿轮106、108、110沿着内摆线曲线行进，该内摆线曲线是由小圆(行星齿轮)上的固定点在更大圆(环形齿轮)内滚动的轨迹而生成的曲线。
当相位器100处于如图13中所示的提前停止位置时，行星架104上的止动件102与第一弹簧偏置枢转棘爪154接合。在行星架104的止动件102与第一弹簧偏置枢转棘爪154接合之后，行星齿轮110不能再在相同的方向上旋转，而只能在相反的方向上旋转。因此，相位器100保持在表示最大提前状态的位置。
发动机曲轴(未示出)通过正时链(未示出)旋转地接合并通过链轮176旋转地接合到链轮环形齿轮122，并且发动机凸轮轴旋转地接合到凸轮轴环形齿轮124。电动机(未示出)通过输出轴(未示出)与太阳齿轮118旋转地接合。当太阳齿轮118通过电动机以与环形齿轮122、124中的任何一个相同的速度旋转时，因为两个环形齿轮122、124一致地旋转，所以保持恒定的凸轮相位位置。当通过电动机以不同于环形齿轮122、124的速度驱动太阳齿轮118时，一个环形齿轮相对于另一个环形齿轮的稍微不同的速度引起凸轮相移功能。以此方式获得非常高的数值比，并且凸轮轴的相位与曲轴和凸轮轴的标称旋转关系相比为正或负。
在该实施方案中，凸轮轴环形齿轮124包括在环形齿轮124的第一孔152内的第一弹簧偏置棘爪154，其限制相位器100在第一方向上行进到第一停止位置(提前)。在该位置中，第一弹簧偏置棘爪154通过链轮176所包括的凸轮机构174向内推向行星架14。棘爪160向内移动确保第一弹簧偏置棘爪152与行星架104上的止动件102接合，并且停止凸轮轴环形齿轮124在顺时针方向上的任何进一步旋转，并且停止行星齿轮(未示出)在顺时针方向上的任何进一步旋转，并且停止行星架104在逆时针方向上的任何旋转。行星架板104上的端部止动件102可被实施为上面讨论的一个缓冲止动件，包括但不限于图4、5a到5b、7a到7d、8、9a到9b、10a到10d和11a到11d中所示的缓冲止动件。
应当理解的是，前述内容是对本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅由下面的权利要求限定。另外，除非术语或措词在上面进行了明确限定，否则包括在前述描述中的声明涉及特定实施例，并且不能解释为限定本发明的范围或限定权利要求书中所使用的术语。对所公开的实施例的各种其它实施例和各种改变和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。所有这些其它实施例、改变和修改旨在落入所附权利要求的范围内。
如本说明书和权利要求中所使用，术语“例如(e.g.)”、“例如(for example)”、“例如(for instance)”、“诸如”和“等”以及动词“包括(comprising)”、“具有”、“包括(including)”和它们的其它动词形式在结合一个或多个部件或其它项目的列表使用时，各自被解释为开放式，意指该列表不应被视为排除其它、另外的部件或项目。其它术语除非它们用于要求有不同解释的上下文中否则是使用它们的最广泛的合理含义来解释。

Claims (30)

1.一种调整凸轮轴和曲轴之间的相位的可变凸轮轴正时装置，包括：
第一环形齿轮，所述第一环形齿轮被配置为连接到所述凸轮轴并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；
与所述第一环形齿轮轴向间隔开的第二环形齿轮，所述第二环形齿轮被配置为从所述曲轴接收旋转输入并且围绕所述中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；
行星齿轮组件，所述行星齿轮组件包括一个或多个行星齿轮，所述行星齿轮被配置为由电动机旋转并且通过所述行星齿轮接合所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮；以及
缓冲止动件，所述缓冲止动件被配置为在所述行星齿轮组件与附接到链轮或凸轮轴板的行星齿轮止动件之间传输能量。
2.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述行星齿轮止动件相对于所述中心轴线径向向内和径向向外移动。
3.根据权利要求2所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述行星齿轮止动件围绕枢轴移动。
4.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置，进一步包括行星架组件，所述行星架组件被配置为连同所述行星齿轮组件一起由所述电动机旋转，其中所述缓冲止动件包括突起和多个开口，每个开口容纳至少一个弹簧，所述弹簧经由所述突起吸收所述行星齿轮组件与所述行星齿轮止动件之间的能量，并且其中所述缓冲止动件附接到所述行星架组件并且相对于所述行星架组件围绕枢轴成角度地移位。
5.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件由所述行星齿轮组件承载并且进一步包括由上横梁和下横梁连接的第一弯曲梁和第二弯曲梁。
6.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件包括直径大于行星架组件直径的环形部分。
7.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件包括偏置构件，所述偏置构件具有在行星架板的外边缘上方的端部。
8.根据权利要求7所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件进一步包括搁置在所述行星架板的外边缘上的楔块。
9.根据权利要求7所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件进一步包括围绕轴线枢转的楔块。
10.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件包括固定在行星架组件的外边缘处的第一端和延伸到所述行星架组件上的相对点的第二端。
11.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件包括连接所述行星齿轮组件的第一行星架板和第二行星架板的弹簧杆和从所述弹簧杆径向向外定位从而接合所述第一行星架板或所述第二行星架板中的至少一个的偏置构件。
12.根据权利要求1所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件进一步包括附接到所述行星齿轮组件的片簧。
13.根据权利要求12所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述片簧进一步包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面平行于所述第二表面。
14.根据权利要求12所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述片簧进一步包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面相对于所述第二表面为曲线的。
15.根据权利要求12所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述片簧进一步包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面相对于所述第二表面逐渐远离。
16.根据权利要求12所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述片簧进一步包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面和所述第二表面彼此不对称。
17.根据权利要求12所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述行星齿轮组件包括接合所述片簧的第一凸缘和第二凸缘。
18.一种调整凸轮轴和曲轴之间的相位的可变凸轮轴正时装置，包括：
第一环形齿轮，所述第一环形齿轮被配置为连接到所述凸轮轴并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；
与所述第一环形齿轮轴向间隔开的第二环形齿轮，所述第二环形齿轮被配置为从所述曲轴接收旋转输入并且围绕所述中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；
行星齿轮组件，该行星齿轮组件包括一个或多个行星齿轮，其与所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮接合并且从所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮径向向内定位；
具有输出轴的电动机，所述输出轴使所述行星齿轮组件旋转并且通过使所述第一环形齿轮相对于所述第二环形齿轮进行成角度移位来控制所述凸轮轴与所述曲轴之间的相位调整；以及
缓冲止动件，所述缓冲止动件由所述行星齿轮组件承载并且与所述电动机的所述输出轴隔离，其中所述缓冲止动件在与所述可变凸轮轴正时装置的行星齿轮止动件接合时吸收旋转能量。
19.根据权利要求18所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件进一步包括由上横梁和下横梁连接的第一弯曲梁和第二弯曲梁。
20.根据权利要求18所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述行星齿轮止动件相对于所述中心轴线径向向内和径向向外移动。
21.根据权利要求18所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述行星齿轮止动件围绕枢轴移动。
22.根据权利要求18所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件包括直径大于行星架组件直径的环形部分。
23.根据权利要求18所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件包括具有在行星架板的外边缘上方的端部的偏置构件。
24.根据权利要求23所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件进一步包括搁置在所述行星架板的外边缘上的楔块。
25.根据权利要求18所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件包括固定在行星架组件的外边缘处的第一端和延伸到所述行星架组件上的相对点的第二端。
26.根据权利要求18所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述缓冲止动件包括连接所述行星齿轮组件的第一行星架板和第二行星架板的弹簧杆和从所述弹簧杆径向向外定位从而接合所述第一行星架板或所述第二行星架板中的至少一个的偏置构件。
27.一种调整凸轮轴和曲轴之间的相位的可变凸轮轴正时装置，包括：
第一环形齿轮，所述第一环形齿轮被配置为连接到所述凸轮轴并且围绕中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；
与所述第一环形齿轮轴向间隔开的第二环形齿轮，所述第二环形齿轮被配置为从所述曲轴接收旋转输入并且围绕所述中心轴线旋转，具有多个径向向内齿轮齿；
行星齿轮组件，所述行星齿轮组件被配置为由电动机旋转并且包括接合所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮的一个或多个行星齿轮；以及
缓冲止动件，所述缓冲止动件机械地连接到链轮或凸轮轴板并且通过行星齿轮从所述行星齿轮组件吸收旋转能量。
28.根据权利要求27所述的可变凸轮轴正时装置，进一步包括选择性地接合所述缓冲止动件的行星齿轮止动件。
29.根据权利要求28所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述行星齿轮止动件相对于所述中心轴线径向向内和径向向外移动。
30.根据权利要求29所述的可变凸轮轴正时装置，其中所述行星齿轮止动件围绕枢轴移动。
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