CN110617309A - 一种零齿隙相位调节器结构 - Google Patents

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CN110617309A CN201911015598.0A CN201911015598A CN110617309A CN 110617309 A CN110617309 A CN 110617309A CN 201911015598 A CN201911015598 A CN 201911015598A CN 110617309 A CN110617309 A CN 110617309A
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Abstract

本发明提供一种零齿隙相位调节器结构，包括壳体、支撑轴和主动齿轮，所述支撑轴包括中心轴、弹性元件和偏心套，中心轴与壳体形成相对转动的活动连接结构，偏心套与主动齿轮形成相对转动的活动连接结构，弹性元件设置在中心轴与偏心套之间，且偏心套与中心轴形成相对转动结构；中心轴上的第一外圆与第二外圆形成偏心距为e1的偏心结构，偏心套上的偏心套外圆与偏心套内孔形成偏心距为e2的偏心结构，壳体与主动齿轮形成偏心距为e的偏心结构，且e1+e2＞e。由于形成可变偏心距支撑轴结构，使相位调节器在工作过程中可根据其内部实际间隙来及时调节支撑轴偏心距，以消除齿轮间隙，具有提高相位控制精度、减小工作噪音等突出优点。

Description

一种零齿隙相位调节器结构
技术领域
本发明涉及相位调节器结构设计领域，尤其是涉及使用电机驱动的一种零齿隙相位调节器结构。
背景技术
传统的相位调节器是通过油压来调节凸轮轴相对于曲轴的相位角，尽管其已经成熟地应用在发动机上，但在实际工作中，这些传统的相位调节器的响应速度较慢、相位平稳性较差，而且工作受油温的影响较大。
现有的使用电机驱动的电动相位调节器采用负号机构单级行星减速原理，其具有几何尺寸小等优点。这种电动相位调节器包括电机和相位调节器两部分，其中的相位调节器是一种行星减速器，在相位调节器内部存在着齿轮啮合副、滑动摩擦副和滚动摩擦副等配合副。现有的电动相位调节器，其在实际使用过程中，存在着相位控制精度低，齿轮磨损快，而且相位调节器工作时会产生较大异常噪音，这些因素的累积，必然会降低相位调节器的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种零齿隙相位调节器结构，提高相位控制精度，减轻工作噪音。
本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种零齿隙相位调节器结构，包括壳体、支撑轴和主动齿轮，所述的支撑轴包括中心轴、弹性元件和偏心套，所述的中心轴与壳体之间形成相对转动的活动连接结构，所述的偏心套与主动齿轮之间形成相对转动的活动连接结构，所述的弹性元件设置在中心轴与偏心套之间，且偏心套与中心轴之间形成相对转动结构；所述中心轴上的第一外圆与第二外圆之间形成偏心距为e1的偏心结构，所述偏心套上的偏心套外圆与偏心套内孔之间形成偏心距为e2的偏心结构，所述的壳体与主动齿轮之间形成偏心距为e的偏心结构，且e1+e2＞e。
优选地，所述的弹性元件上形成第一连接引脚，所述的中心轴上形成轴向孔，所述的第一连接引脚与轴向孔之间形成卡合结构。
优选地，所述的弹性元件上形成第二连接引脚，所述的偏心套上形成径向缺口，所述的第二连接引脚与径向缺口之间形成卡合结构。
优选地，所述的偏心套与主动齿轮之间通过第二轴承形成相对转动的活动连接结构。
优选地，所述的偏心套套设于中心轴上。
优选地，所述的主动齿轮与从动齿轮之间形成啮合传动结构，所述的从动齿轮与驱动轮之间形成相对转动结构。
优选地，所述的主动齿轮上形成外齿，所述的从动齿轮上形成内齿，所述的主动齿轮与从动齿轮之间形成内啮合传动结构，且主动齿轮上的外齿齿数少于从动齿轮上的内齿齿数。
优选地，所述的壳体包括驱动轮和盖板，所述的盖板与驱动轮之间通过螺钉形成可拆卸的固定连接结构，且盖板与驱动轮之间形成轴向装配空间。
优选地，所述的驱动轮上形成限位台阶，所述的限位台阶与盖板之间形成轴向装配空间。
优选地，所述的中心轴与盖板之间通过第一轴承形成相对转动的活动连接结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过弹性元件与中心轴、偏心套相配合来使支撑轴成为弹性支撑轴结构，同时使中心轴的偏心距与偏心套的偏心距之和大于壳体与主动齿轮之间形成的偏心距，由此形成一种可变偏心距支撑轴结构，在相位调节器工作过程中，其中的弹性元件可用于传递来自电机输出的动能，也可吸收因碰撞而产生的能量，以减轻相位调节器和电机受到的冲击，尤其是减轻相位调节器在相位调节极限位置下的冲击，既有利于防止相位调节器和电机产生冲击破坏，还能减小工作噪音，同时，相位调节器还能根据其内部实际间隙来及时调节支撑轴偏心距，以消除齿轮间隙，从而实现提高相位控制精度、并减小工作噪音的目的。
附图说明
图1为本发明一种零齿隙相位调节器结构的构造剖视图。
图2为本发明一种零齿隙相位调节器结构的构造爆炸示意图。
图3为图1中的壳体的构造示意图。
图4为图1中的支撑轴的构造爆炸示意图。
图5为图4中的中心轴的三维结构示意图。
图6为图5所示的中心轴的剖视图。
图7为图4中的偏心套的三维结构示意图。
图8为图7所示的偏心套的剖视图。
图9为弹性元件扭转角度与凸轮轴峰值扭矩之间的关系图。
图中部品标记名称：1-电机，2-电机轴，3-驱动轮，4-主动齿轮，5-从动齿轮，6-中心轴，7-弹性元件，8-偏心套，9-连接板，10-第一轴承，11-盖板，12-螺钉，13-螺栓，14-壳体轴线，15-凸轮轴，16-第二轴承，17-主动齿轮轴线，31-限位台阶，61-轴向孔，62-第一外圆，63-第二外圆，71-第一连接引脚，72-第二连接引脚，81-径向缺口，82-偏心套外圆，83-偏心套内孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。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、图2所示的零齿隙相位调节器结构，主要包括壳体、支撑轴、主动齿轮4、从动齿轮5和连接板9，所述的壳体为中空腔体结构，优选采用如图3所示的中空腔体结构，具体包括驱动轮3和盖板11，所述的盖板11与驱动轮3之间通过螺钉12形成可拆卸的固定连接结构，且盖板11与驱动轮3之间形成轴向装配空间。所述支撑轴的结构如图4所示，包括中心轴6、弹性元件7和偏心套8，所述的弹性元件7设置在中心轴6与偏心套8之间，且偏心套8与中心轴6之间形成相对转动结构。具体地，所述的中心轴6与盖板11之间通过第一轴承10形成相对转动的活动连接结构，所述的偏心套8与主动齿轮4之间通过第二轴承16形成相对转动的活动连接结构，由此使得支撑轴分别与壳体、主动齿轮4形成相对转动的活动连接结构。
如图5、图6所示，所述中心轴6上的第一外圆62与第二外圆63之间形成偏心距为e1的偏心结构；如图7、图8所示，所述偏心套8上的偏心套外圆82与偏心套内孔83之间形成偏心距为e2的偏心结构，所述壳体的壳体轴线14相对于主动齿轮4的主动齿轮轴线17平行设置，即壳体轴线14与主动齿轮轴线17之间也形成偏心距为e的偏心结构，如图1所示，并且，所述中心轴6的偏心距e1与偏心套8的偏心距e2之和要大于壳体与主动齿轮4之间的偏心距e。
为保证弹性元件7的工作可靠性，通常，所述的弹性元件7上分别形成第一连接引脚71和第二连接引脚72，如图4所示；所述的中心轴6上形成轴向孔61，如图5、图6所示；所述的偏心套8上形成径向缺口81，如图7所示。所述的第一连接引脚71与轴向孔61之间形成卡合结构，所述的第二连接引脚72与径向缺口81之间形成卡合结构，由此通过弹性元件7将中心轴6与偏心套8连接而成一种弹性支撑轴结构，所述的偏心套8套设于中心轴6上，此时，所述的支撑轴径向偏心支撑主动齿轮4，其中的偏心套8可相对于中心轴6转动，并可通过弹性元件7进行复位。
所述的主动齿轮4、从动齿轮5、连接板9和支撑轴均位于壳体的中空腔内部，且连接板9位于盖板11与主动齿轮4之间，并通过连接板9将壳体的旋转运动传递给主动齿轮4。所述的主动齿轮4与从动齿轮5之间形成啮合传动结构，且主动齿轮4上的齿数少于从动齿轮5上的齿数，所述的从动齿轮5与凸轮轴15之间通过螺栓13形成固定连接结构，从而使得凸轮轴15与从动齿轮5可同步旋转。通常，如图3所示，所述的驱动轮3上形成限位台阶31，所述的限位台阶31与盖板11之间形成轴向装配空间，以便限制从动齿轮5和连接板9的轴向位移。
为了进一步减小零齿隙相位调节器结构的径向尺寸，并提高零齿隙相位调节器结构的工作可靠性，所述的主动齿轮4上形成外齿，所述的从动齿轮5上形成内齿，所述的主动齿轮4与从动齿轮5之间形成内啮合传动结构，且主动齿轮4上的外齿齿数少于从动齿轮5上的内齿齿数。
本发明的零齿隙相位调节器在工作时，如图1所示，由电机1通过电机轴2来驱动支撑轴，使支撑轴相对于壳体旋转，同时，所述的支撑轴径向支撑主动齿轮4，由主动齿轮4驱动与之啮合传动的从动齿轮5，所述的从动齿轮5相对于驱动轮3形成同轴转动结构，所述的驱动轮3通过链条或皮带与曲轴同步旋转，当支撑轴的转速与驱动轮3的转速不同时，即可控制凸轮轴15相对于曲轴的相位。所述弹性元件7上的第二连接引脚72相对于第一连接引脚71旋转θ角度时，如图4所示，弹性元件7所产生的扭矩为t，此扭矩t经相位器减速后小于凸轮轴峰值扭矩Tmax，如图9所示。
当相位调节器正常调节时，其中的弹性元件7用于传递来自电机1输出的动能；但是，当相位调节器发生碰撞时，通过弹性支撑轴结构可及时地吸收因碰撞而产生的能量，以减轻相位调节器和电机1遭受的冲击，有利于减小工作噪音，提高相位调节器和电机1的使用寿命。更重要的是，由于中心轴6的偏心距e1与偏心套8的偏心距e2之和大于壳体与主动齿轮4之间的偏心距e，使得相位调节器还能根据其内部实际间隙来及时调节支撑轴偏心距，以消除齿轮间隙，从而实现提高相位控制精度、并减小工作噪音的目的。
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，应当指出的是，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 (10)

1.一种零齿隙相位调节器结构，包括壳体、支撑轴和主动齿轮(4)，其特征在于：所述的支撑轴包括中心轴(6)、弹性元件(7)和偏心套(8)，所述的中心轴(6)与壳体之间形成相对转动的活动连接结构，所述的偏心套(8)与主动齿轮(4)之间形成相对转动的活动连接结构，所述的弹性元件(7)设置在中心轴(6)与偏心套(8)之间，且偏心套(8)与中心轴(6)之间形成相对转动结构；所述中心轴(6)上的第一外圆(62)与第二外圆(63)之间形成偏心距为e1的偏心结构，所述偏心套(8)上的偏心套外圆(82)与偏心套内孔(83)之间形成偏心距为e2的偏心结构，所述的壳体与主动齿轮(4)之间形成偏心距为e的偏心结构，且e1+e2＞e。
2.根据权利要求1所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的弹性元件(7)上形成第一连接引脚(71)，所述的中心轴(6)上形成轴向孔(61)，所述的第一连接引脚(71)与轴向孔(61)之间形成卡合结构。
3.根据权利要求1所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的弹性元件(7)上形成第二连接引脚(72)，所述的偏心套(8)上形成径向缺口(81)，所述的第二连接引脚(72)与径向缺口(81)之间形成卡合结构。
4.根据权利要求1所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的偏心套(8)与主动齿轮(4)之间通过第二轴承(16)形成相对转动的活动连接结构。
5.根据权利要求1所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的偏心套(8)套设于中心轴(6)上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的主动齿轮(4)与从动齿轮(5)之间形成啮合传动结构，所述的从动齿轮(5)与驱动轮(3)之间形成相对转动结构。
7.根据权利要求6所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的主动齿轮(4)上形成外齿，所述的从动齿轮(5)上形成内齿，所述的主动齿轮(4)与从动齿轮(5)之间形成内啮合传动结构，且主动齿轮(4)上的外齿齿数少于从动齿轮(5)上的内齿齿数。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的壳体包括驱动轮(3)和盖板(11)，所述的盖板(11)与驱动轮(3)之间通过螺钉(12)形成可拆卸的固定连接结构，且盖板(11)与驱动轮(3)之间形成轴向装配空间。
9.根据权利要求8所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的驱动轮(3)上形成限位台阶(31)，所述的限位台阶(31)与盖板(11)之间形成轴向装配空间。
10.根据权利要求8所述的一种零齿隙相位调节器结构，其特征在于：所述的中心轴(6)与盖板(11)之间通过第一轴承(10)形成相对转动的活动连接结构。
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