具有带有弹簧柔度和速度依赖性的带偏心销的分离式环架的制作方法

技术领域

本发明涉及电可变凸轮正时致动器或“相位器”(电相位器)的领域。更具体地，本发明涉及一种具有消隙行星驱动的电相位器。

相关技术说明

一种可变凸轮正时(VCT)系统测量凸轮轴相对于曲轴的角位移、或相位角，它被可操作地连接至该曲轴然后通过改变该相位角以便响应于动力增加或减小的需求来调整不同的发动机特性。通常，存在一种反馈回路，在其中这些发动机特性的期望的值是对照它们现有的值来进行测量，并且响应于任何变化在该发动机内部实现改变。为了实现这一点，现代汽车通常具有一个或多个电子控制单元(ECU)，该单元不断地分析输送给它们的来自发动机的不同零件或来自汽车的其它零件(诸如，举例而言，排气传感器、压力传感器和温度传感器)的数据。然后响应于这些数据发出控制信号。例如，关于VCT系统，当发动机或外部条件发生改变时，凸轮轴和曲轴之间的角位移相应地被调整。

VCT系统包括凸轮相位控制装置(有时被称为相位器)、控制阀、控制阀致动器和控制电路。VCT是指当期望时，控制并改变驱动轴和一个或多个凸轮轴之间的角度关系(“相位”)的过程，该一个或多个凸轮轴控制发动机的进气阀和排气阀。汽车凸轮轴相位器技术的当前状况为油压致动(OPA)凸轮相位器或凸轮扭矩致动(CTA)凸轮相位器，其中后者具有某些先进的特征，诸如，低油压快速操作和中间位置锁定特性。

很多汽车公司现在正致力于研发用于凸轮轴的电相位器(e-phaser)以在发动机起动之前或在发动机起动过程中提高致动速度和权限及操作范围。电相位器由电动机驱动以控制并改变驱动轴和一个或多个凸轮轴之间的角度关系。响应于输入信号，电相位器调整凸轮轴以提前或延迟发动机正时。

这些系统具有高比率齿轮系以借助于以凸轮速度旋转的电动机相对于曲轴定相凸轮轴。当电动机旋转地比凸轮轴快时，相位器在一个方向上相对于曲轴定相凸轮轴，且当电动机速度减慢时，凸轮轴-曲轴相位在相反的方向上移动。这些高比率齿轮系包括摆线式齿轮系、谐波齿轮系或一些其它类型的高比率周转齿轮系。

在2007年8月28日授予Berger的标题为“用于减少行星齿轮组中齿隙的系统和方法(System and Method for Reducing Backlash in a Planetary Gear Set)”的美国专利第7,261,667号公开了一种具有行星架的行星齿轮组，该行星架包括第一部分，该第一部分支撑至少一个正向扭矩承载行星齿轮，其至少一个齿接触相关联恒星齿轮和环齿轮的齿轮齿的驱动侧，以及第二部分，该第二部分支撑至少一个反向扭矩承载齿轮，其至少一个齿接触相关联恒星齿轮和环齿轮的齿轮齿的非工作侧。该架的第二部分相对于第一部分旋转地偏置，以减少或消除齿轮组的有效齿隙。

在2012年11月20日授予Schafer的标题为“具有由平行于行星旋转轴线布置的弹簧杆预加载的分离式行星齿轮的无齿隙行星齿轮单元(Backlash-free Planetary Gear Unit with Split Planet Gears,which are Preloaded by Spring Bars Arranged Parallel to the Planetary Axis of Rotation)”的美国第8,313,411号专利公开了一种行星齿轮单元，其包括恒星齿轮、内齿轮和与恒星齿轮和内齿轮啮合的至少一个行星齿轮。行星齿轮布置在行星架上使得其可绕行星旋转轴线旋转。带齿的行星齿轮具有垂直于行星旋转轴线定向的分离面，借助于该分离面，行星齿轮被分为第一行星副齿轮和第二行星副齿轮。第一行星副齿轮通过基本平行于行星旋转轴线布置在这两个行星副齿轮中的弹簧杆相对于第二行星副齿轮被预加载。多个弹簧杆布置在行星旋转轴线周围。

标题为“分离式环齿轮行星凸轮相位器(Split Ring Gear Planetary Cam Phaser)”且在2014年6月19日公开的Showalter的WO 2014/092963公开了一种用于动态地调整内燃机的凸轮轴相对于发动机曲轴的旋转关系的凸轮相位器。该凸轮相位器可包括行星齿轮系统，其具有分离式环齿轮，包括通过环形回路动力传输构件由发动机曲轴驱动的链轮环齿轮以及可连接以与凸轮轴一起旋转的凸轮轴环齿轮。恒星齿轮可与分离式环齿轮同心地定位，且多个行星齿轮可在恒星齿轮和分离式环齿轮之间啮合接合。凸轮轴环齿轮可具有与链轮环齿轮不同数目的齿(多于或少于)，其差值对应于多个行星齿轮的数目的倍数，以在每个行星齿轮的接合位置处使齿对准。

上述参考文献在此引入作为本文的参考。

技术实现要素：

电相位器的分离式环行星驱动包括至少一个行星齿轮调整器和至少一个负载产生器。负载产生器偏置行星齿轮调整器，使得该行星齿轮调整器在低转速下将力施加于行星齿轮以减少行星齿轮和环齿轮之间的齿隙。随着转速的增加，行星齿轮调整器累积的惯性产生与负载产生器的力对立的增大的力，促使行星齿轮调整器移动至少一个行星齿轮到至少一个行星齿轮不再减少齿隙的位置。在一些实施例中，行星齿轮调整器包括偏心销和延伸臂。在其它实施例中，行星齿轮调整器包括用于一对内外行星齿轮的枢轴支撑件。

在一些实施例中，分离式环行星驱动包括恒星齿轮、多个行星齿轮、链轮环齿轮、凸轮轴环齿轮、架、至少一个行星齿轮调整器以及至少一个负载产生器。恒星齿轮由电动机驱动以围绕恒星轴旋转，并且包括多个恒星齿轮齿。行星齿轮围绕恒星齿轮设置，其中每个行星齿轮包括多个行星齿轮齿，该行星齿轮齿维持行星齿轮与恒星齿轮啮合接合。链轮环齿轮由曲轴驱动并包括多个链轮环齿轮齿，该链轮环齿轮齿维持链轮环齿轮与行星齿轮啮合接合。凸轮轴环齿轮可随着曲轴一起旋转并且包括多个凸轮轴环齿轮齿，该凸轮轴环齿轮齿维持凸轮轴环齿轮与行星齿轮啮合接合。架 围绕恒星轴旋转并且可旋转地接收行星齿轮。行星齿轮调整器包括偏心销、一对销延伸部、和延伸臂。偏心销具有圆柱形状，并穿过多个行星齿轮的第一行星齿轮的中心延伸。一对销延伸部从偏心销的顶部和底部延伸出，并具有相对于偏心销的外圆柱表面的中心偏离中心的圆周表面。销延伸部可旋转地安装在架中，使得行星齿轮调整器相对于架是可旋转的，且相对于第一行星齿轮也是可旋转的。延伸臂从偏心销延伸出来。负载产生器联接至架上并且将扭矩负载施加至延伸臂上，以在架的低转速下将行星齿轮调整器维持在第一位置上，使得偏心销将第一行星齿轮推向链轮环齿轮和凸轮轴环齿轮，以减少在分离式环行星驱动中第一行星齿轮和凸轮轴环齿轮之间以及第一行星齿轮和链轮环齿轮之间的齿隙。凸轮轴环齿轮齿数与链轮环齿轮齿数之间的差是行星齿轮数的倍数，以在每个行星齿轮的接合位置处使齿对准。

在一些实施例中，行星齿轮包括多个内侧行星齿轮和多个外侧行星齿轮，并且行星齿轮调整器包括枢轴支撑件。内侧行星齿轮围绕恒星齿轮设置并包括多个内侧行星齿轮齿，该内侧行星齿轮齿维持内侧行星齿轮与恒星轮啮合接合。外侧行星齿轮各包括多个外侧行星齿轮齿，该外侧行星齿轮齿维持外侧行星齿轮与多个内侧行星齿轮、链轮环齿轮、和凸轮轴环齿轮中的一者相啮合接合。枢轴支撑件将多个内侧行星齿轮的第一内侧行星齿轮联接至多个外侧行星齿轮的第一外侧行星齿轮。枢轴支撑件可旋转地联接至架以相对于该架旋转。负载产生器联接至架上并且将扭矩负载施加至枢轴支撑件，以在架的低转速下将行星齿轮调整器维持在第一位置上，使得枢轴支撑件将第一内侧行星齿轮推向恒星齿轮且将第一外侧行星齿轮推向链轮环齿轮和凸轮轴环齿轮，以减少在分离式环行星驱动中第一内侧行星齿轮和恒星齿轮之间、第一外侧行星齿轮和凸轮轴环齿轮之间、以及第一外侧行星齿轮和链轮环齿轮之间的齿隙。

在一些实施例中，在用于动态地调整凸轮轴相对于内燃机的曲轴的旋转关系的电相位器中控制齿隙的方法包括通过联接至架的负载产生器将扭矩负载施加至延伸臂，使得负载产生器在架的低转速下将延伸臂维持在第一位置上。

在一些实施例中，电相位器可由行星齿轮减速器或调整器组成。行星齿轮减速器包括：可与多个行星齿轮一起旋转并通过销连接至行星齿轮的行星架、可与第二轴一起旋转的第二环齿轮，其中第二环齿轮包括维持第二环齿轮与每一行星齿轮的行星齿轮齿之间的啮合接合的多个第二环齿轮齿；可与第一轴一起旋转的第一环齿轮，其中第一环齿轮包括维持第一环齿轮与每一行星齿轮的行星齿轮齿之间的啮合接合的多个第一环齿轮齿；具有第一端、第二端和扭矩的弹簧，其中弹簧的第一端连接至行星架上，弹簧的第二端连接至第一环齿轮上，以在第一方向上驱动行星架；以及与行星架相接触以将扭矩施加至行星架上的电子制动器。在制动器的扭矩小于弹簧的扭矩时，弹簧在第一方向上旋转行星架，其旋转行星架的速度不同于第一和第二环齿轮的速度，从而导致第一环齿轮的速度不同于第二环齿轮的速度，这在第一方向上引起了凸轮相移函数。在制动器的扭矩大于弹簧的扭矩时，制动器使得行星架的拖曳和旋转速度不同于第一和第二环齿轮的速度，从而导致第一环齿轮的速度不同于第二环齿轮的速度，这在第二方向上导致了凸轮相移函数。

具有制动器的行星齿轮减速器可进一步包括偏心销、一对销延伸部和延伸臂。偏心销具有圆柱形形状，并延伸穿过多个行星齿轮的第一行星齿轮的中心。一对销延伸部从偏心销的顶部和底部延伸出，并具有相对于偏心销的外圆柱表面的中心偏离中心的圆周表面。销延伸部可旋转地安装在行星架中，使得行星齿轮调整器或减速器相对于行星架和第一行星齿轮是可旋转的。延伸臂从偏心销延伸出来。负载产生器连接至行星架上，并将扭矩负载施加至延伸臂上，以在行星架的低转速的情况下将行星齿轮减速器维持在第一位置上，使得偏心销将第一行星齿轮推向链轮环齿轮和凸轮轴环齿轮，以减少第一行星齿轮与凸轮轴环齿轮以及第一行星齿轮与链轮环齿轮之间的齿隙。凸轮轴环齿轮齿数与链轮环齿轮齿数之间的差为行星齿轮数的倍数，以在每一行星齿轮的接合位置处使齿对准。

附图说明

图1是示出了具有单个行星齿轮调整器的行星驱动系统的示意性前视 图。

图2是示出了包括图1的行星驱动系统沿着线2-2的示意性截面图的电相位器的示意图。

图3是示出了带有具有替换形状并处于收缩位置中的延伸臂的图1的行星驱动系统的行星架和行星齿轮的透视图。

图4是示出了图3的行星架、行星齿轮和行星齿轮调整器的透视图，其中延伸臂处于伸展位置中。

图5是示出了图1的行星驱动系统的行星齿轮调整器的示意性透视图。

图6是示出了图5的行星齿轮调整器的示意性俯视图。

图7是示出了在各行星齿轮上都具有行星齿轮调整器的行星驱动系统的示意性前视图。

图8是示出了具有成对的行星齿轮的行星驱动系统的一部分的示意性前视图。

图9是示出了具有电制动器的相位器的示意性透视图。

图10是示出了具有电制动器的相位器的分解透视图。

图11是示出了说明链轮壳体、环齿轮和形成作为可旋转组件并与盖板相接合以在链轮壳体内支撑行星齿轮组件的相位器链轮的电凸轮相位器的分解透视图。

图12a是示出了说明链轮壳体和单独从环齿轮、用于在链轮壳体内支撑行星齿轮组件的盖板和用于连接至恒星齿轮上的适配器中形成的相位器链轮的电凸轮相位器的剖视图。

图12b是示出了图12a所示的、描绘连接在凸轮轴与适配器之间的相位器组件的电凸轮相位器的平面图。

具体实施方式

在一个实施例中，分离式环齿轮系安装在凸轮轴上且当凸轮轴旋转时遭受凸轮轴的扭转。扭矩路径从一个环齿轮到行星齿轮和到其它环齿轮。由于振荡扭矩，当输入扭矩来回振荡时，这些齿轮系会具有噪声问题，造成两个环齿轮在行星齿轮上的加载和卸载。传统的用来减轻噪声问题的解决方案是制造非常精确的齿轮以及减小架的中心距离，以使得能够极大地减小环齿轮到行星齿轮的齿隙。这就意味着环齿轮的圆度必须保持非常严密，否则会发生结合。该方法会是昂贵的，因为这种精确齿轮和选择配合部件的成本会使得组件成本非常昂贵。

本文所描述的一个用于减小齿隙的优选的解决方案为将至少一个架销制作为偏心的，以使得它可与延伸臂一起旋转，以将行星齿轮中的一个行星齿轮推动进入环齿轮。在一些实施例中，物理止挡件限制了延伸臂的旋转或向外移动，以防止延伸臂接触任何一个环齿轮。该物理止挡件优选地从架延伸。这样设计，销可能被配置成用于与延伸臂一起旋转，该延伸臂在其端部具有弹簧且连接至架。弹簧迫使行星齿轮向外朝向环齿轮且减小与振荡扭矩相关联的齿隙噪声。

在许多应用中，由于齿隙的NYH(噪声-振动-声振粗糙度)仅仅是低速下的问题。由于较高速下齿隙而产生的相位器的噪声可被其它阀机构噪声淹没，因此，在较高速下，齿隙可能增加且对整体的噪声水平没有负面影响。在较高速下，可以移除力来减小摩擦损失，由于在高速下性能更是问题，因为需要更高的发动机速度。在测试中，已经发现，当发动机以2000RPM运行时，相位器的NVH不再是一个问题。减小的向外力降低了行星齿轮到环齿轮的摩擦阻力，且因而增加了在具有将行星齿轮偏置于环齿轮的固定力的系统上的致动速度。在一些实施例中，系统还允许减小维持在架上的销的位置公差，且提供了更低成本的解决方案。

在一些实施例中，质量块被用来对抗负载，其将迫使齿轮进入网格。延伸臂优选地设计成在其端部具有质量块，以使得当相位器的速度增加时，延伸臂的惯性渐增地阻止了负载产生器，其减小了行星齿轮在环齿轮上的向外力。在低旋转速度时，偏置力将延伸臂保持为更靠近于旋转轴，销将力施加在行星齿轮上的位置朝向与环齿轮的接合处，以减少行星齿轮 与环齿轮之间的齿隙。和传统的行星驱动销被支撑不能相对于架转动所不同的是，这些实施例中的销并不被支撑，以使得其能够相对于架转动。随着速度的增加，延伸臂上的负荷对抗负载产生器工作，以将延伸臂进一步远离架的旋转轴延伸，其造成销旋转，且由于销的偏心，位于行星齿轮上的销作用力将被减小。在一些实施例中，可以使用滚筒轴承来减小销相对于架的转动摩擦。弹簧和质量块优选地被设计，以使得它们在旋转速度的相关运行范围内彼此协同地工作。

在一些实施例中，低旋转速度是低于预定发动机速度的发动机速度，且高旋转速度是等于或大于预定发动机速度的发动机速度。在这样的实施例中，预定的发动机速度对应于发动机速度，在该发动机速度下，延伸臂具有足够的惯性来阻止弹簧且到达一点，在该点处，行星驱动调整器不再将行星齿轮向外朝向环齿轮移动以减少齿隙。为了增强效率，预定的发动机速度优选地为等于或低于车辆巡航速度的发动机速度，以使得在车辆的巡航速度下，行星驱动调整器并不会去调节行星齿轮。预定的发动机速度在车辆与车辆之间或系统与系统之间可以变化，但典型的值为1500RPM。

在一些实施例中，架被引导，且每个行星齿轮包括负载延伸臂，以减少行星齿轮与环齿轮之间的齿隙。

在其它实施例中，架不被引导，且位于一个行星齿轮上的单个负载延伸臂使得该行星齿轮朝向环齿轮偏置，且通过架使得剩下的行星齿轮朝向环齿轮偏置。

在本发明的精神之内，延伸臂的加载可以位于轴上或偏离轴。

本文描述的用于减少齿隙的备选优选解决方案是使用成对的行星齿轮，其中行星齿轮被加载弹簧来接合恒星和环齿轮，并减少行星齿轮与恒星以及行星齿轮与环齿轮之间的任何齿隙。内行星齿轮与恒星齿轮相接合。外行星齿轮接合内行星齿轮和环齿轮。枢轴支撑件将内行星齿轮联接至外行星齿轮上，并将成对的行星齿轮联接至架上。连接至内行星齿轮或外行星齿轮上的弹簧或弹簧和阻尼器可旋转地偏置这两个行星齿轮来减少行星齿轮与恒星之间以及行星齿轮与环齿轮之间的齿隙。

由于该成对的行星齿轮反转了传动装置相对于单个行星齿轮的旋转方向，因而在该实施例中，所有的行星齿轮都是成对的行星齿轮。

在一些实施例中，连接至枢轴支撑件上的质量块的功能与前面的实施例中的延伸臂上的质量块相似。行星齿轮对中的一个、一个以上或全部都可各自具有在本发明的精神范围内的质量块。在一些实施例中，物理止挡件限制延伸臂的旋转或向外移动，以阻止延伸臂或质量块与环齿轮中的任一个相接触。

电相位器动态地调整凸轮轴相对于内燃机的曲轴的旋转关系。电相位器包括由电动机驱动的行星驱动系统。行星驱动系统优选地为分离式环行星驱动系统，其具有由发动机曲轴驱动的链轮环齿轮以及与恒星齿轮同心并连接至凸轮轴上的凸轮轴环齿轮。行星驱动系统还包括设置在中心处的恒星齿轮、多个与恒星齿轮相接合的行星齿轮和至少一个连接到行星齿轮的至少两个的架。行星齿轮中的至少两个相对于彼此进行加载，以减少行星驱动系统中的齿隙。电动机优选地为无刷DC电动机。

凸轮轴环齿轮与链轮环齿轮之间具有齿数差，其可被行星齿轮的数量整除来在每个行星齿轮的接合位置上使齿对准。在恒星齿轮以不同于凸轮轴的速度进行旋转时，由于存在着齿数差，因而凸轮轴环齿轮会以稍微不同于链轮环齿轮的速度进行移动。在优选实施例中，行星驱动系统具有三个行星齿轮，且在凸轮轴环齿轮与链轮环齿轮之间具有三个齿数差，以最大化环齿轮之间的相位分辨率。

在一些实施例中，电动机连接至恒星齿轮上，以相对于行星齿轮驱动恒星齿轮。在电动机旋转恒星齿轮的速度与凸轮轴环齿轮相同时，曲轴与凸轮轴之间维持有恒定的相位。在这些条件下，行星齿轮组件旋转作为在恒星齿轮与行星齿轮或行星齿轮与环齿轮之间不具有相对移动的单元。对相对于链轮环齿轮/凸轮轴环齿轮/凸轮轴的电动机速度进行调整，得以调整凸轮轴相对于曲轴的相位。

在一些实施例中，凸轮轴环齿轮比链轮环齿轮的齿多。在这种实施例中，在电动机旋转恒星齿轮的速度大于凸轮轴的速度时，相位器在前进方向上移动。在电动机旋转恒星齿轮的速度小于凸轮轴的速度时，相位器在 延迟方向上移动。

在其他实施例中，链轮环齿轮比凸轮轴环齿轮的齿多。在这种实施例中，在电动机旋转恒星齿轮的速度大于凸轮轴的速度时，相位器在延迟方向上移动。在电动机旋转恒星齿轮的速度小于凸轮轴的速度时，相位器在前进方向上移动。

在一些实施例中，单个环齿轮可设有由低速电动机驱动的固定恒星齿轮。

在一些实施例中，电动机为制动器。

链轮环齿轮、凸轮轴环齿轮、行星齿轮和恒星齿轮以优选地具有高数值齿轮比的行星齿轮驱动连接的方式进行设置，以在对电动机的驱动扭矩要求相对较低的情况下允许进行精确的相位角调整。链轮环齿轮优选地由发动机曲轴通过链轮和环形回路动力传输链进行驱动，凸轮轴环齿轮优选地进行连接来与凸轮轴一起旋转。

参照图1，分离式环齿轮行星驱动器10包括各自具有行星齿轮齿18、20、22的行星齿轮12、14、16、设置在中心处的具有恒星齿轮齿26的恒星齿轮24以及包括链轮环齿轮30和凸轮轴环齿轮32的分离式环齿轮。具有链轮齿的链轮54从链轮环齿轮30径向地向外延伸。环齿轮30和32具有不同数量的齿34和36，其中齿数差是行星齿轮12、14、16的数量的倍数。环齿轮齿34和36具有允许环齿轮30、32与行星齿轮12、14、16正确地啮合的轮廓。行星齿轮12、14、16由行星架38维持成与彼此成固定旋转关系。

负载产生器44在一端处附接到行星架38并且在另一端处附接到延伸臂42。行星齿轮调整器包括延伸臂42和偏心销46。延伸臂42从周围安装有第一行星齿轮12的偏心销46延伸。在一些实施例中，负载产生器44是拉伸螺旋弹簧。负载产生器44将偏心销46的延伸臂42朝架38偏置以借助于在架30的低转速下的偏心销46在第一行星齿轮12上朝向环齿轮30、32提供负载，并且由于销46的偏心度，减少第一行星齿轮12与环齿轮30、32之间的齿隙。因为架38没有被引导，所以架38和其他行星齿 轮14、16装载在相反方向上以减少其他行星齿轮14、16与环齿轮30、32之间的齿隙。延伸臂42的远端处的质量块48由于惯性而在架的高转速下向负载产生器44提供相反力。行星齿轮12、14、16和行星架38上由于负载产生器44和偏心销46产生的力可能只在径向方向70上或可能在径向方向70和圆周方向72这两者上。

参考图2，曲轴50穿过带有曲轴链轮齿和正时链52的曲轴链轮51旋转地接合到穿过带有链轮齿的链轮54的链轮环齿轮30，且凸轮轴56旋转地接合到凸轮轴环齿轮32。电动机58借助于输出轴60与恒星齿轮24旋转地接合。当恒星齿轮24由电动机58以相同于环齿轮30、32中的任一个的速度绕其轴线62旋转时，因为环齿轮30、32一致地旋转，所以维持恒定的凸轮相位位置。当恒星齿轮24由电动机58以不同于环齿轮30、32的速度驱动时，一个环齿轮与另一个环齿轮的稍微不同的速度产生凸轮相移函数。通过这种方式，获得极高数值比，且凸轮轴56被定相成从曲轴50与凸轮轴56的公称旋转关系相加或减去。

凸轮相位器优选地用于动态地调整凸轮轴56与发动机曲轴50的旋转关系以改进发动机的燃料效率。传感器64、65(一个传感器64在曲轴50上且一个传感器65在凸轮轴56上)优选地用作电动机控制器66的反馈以测量凸轮轴56相对于曲轴50的当前位置以确定任何时刻需要何种调整(如果有的话)来实现最优发动机效率。

图3示出了在发动机中以低转速运行的位置处的图1的架38、行星齿轮12、14、16和行星驱动系统10的延伸臂82的示意三维透视图。为了清楚起见，图3中没有示出负载产生器44。图3中的延伸臂82是在收缩位置中。

随着架38的转速增加，延伸臂82的端部上的质量块88的惯性产生与负载产生器44的力相反的增加的力以使延伸臂82远离旋转轴移动到诸如图4中所示的位置。延伸臂82的这种移动将偏心销86旋转到其中偏心销86不再施加力于行星齿轮12上的位置以减少行星齿轮12与环齿轮30、32之间的齿隙。为了清楚起见，图4中没有示出负载产生器44。

图5和图6示出了带有从偏心销46延伸的延伸臂42的行星齿轮调整 器40。延伸臂42的远端处的质量块48中的孔49允许负载产生器44附接到延伸臂42。如图6中最佳地所见，偏心销46的顶部和底部处的销延伸部47相对于偏心销46偏离中心。销延伸部47安装到架38上的孔中。由于销延伸部47相对于偏心销46偏离中心，当延伸臂42移动导致偏心销46旋转时，偏心销46的中心和行星齿轮12的中心同时相对于架38移动。偏心度影响行星齿轮12的中心的移动量并且因此影响行星齿轮12与环齿轮30、32之间的齿隙被减少的程度。

图7示出了具有引导架138的分离式环齿轮行星驱动装置110。在这个实施例中，负载产生器44、114、124分别在一端处附接到行星架138并且分别在另一端处附接到延伸臂42、112、122。延伸臂42、112、122分别从周围安装有行星齿轮12、14、16的偏心销46、116、126延伸。在一些实施例中，负载产生器44、114、124是拉伸螺旋弹簧。负载产生器44、114、124将销46、116、126的延伸臂42、112、122朝架138偏置在架138的低转速下在行星齿轮12、14、16上朝向环齿轮30、32提供负载，并且由于销46、116、126的偏心度，减少行星齿轮12、14、16与环齿轮30、32之间的齿隙。延伸臂42、112、122中的每一个的远端处的质量块48、118、128由于惯性而以高转速向负载产生器44、114、124提供相反力。

从架138延伸的物理止挡件180限制延伸臂42的旋转或向外运动以防止延伸臂42接触环齿轮30、32中的任一个。物理止挡件180还可以用于防止在较高速度下系统中的齿隙过度增加，因为过量齿隙可以产生噪音或振荡。物理止挡件180被示为L状托架，但是用作物理障壁以限制延伸臂42的路径的任何形状可以在本发明的精神内使用。虽然物理止挡件180只被示出在一个延伸臂42上，但是所有延伸臂42、112、122优选地包括物理止挡件180。物理止挡件180可以与本文描述的任何实施例中的任何行星齿轮组件一起使用。

参考图8，分离式环行星齿轮驱动装置210包括分别具有行星齿轮齿218、219的多对行星齿轮212、213、具有恒星齿轮齿26的居中恒星齿轮24以及包括链轮环齿轮30和凸轮轴环齿轮32的分离式环齿轮。具有链轮 齿轮的链轮54从链轮环齿轮30径向地向外延伸。环齿轮30、32具有不同数量的齿34、36，其中齿数量的差是多对行星齿轮212、213的数量的倍数。环齿轮齿34、36具有允许环齿轮30、32与外行星齿轮213正确地啮合的轮廓。多对行星齿轮212、213是由行星架238维持为彼此成固定旋转关系。虽然图8只示出了分离式环行星齿轮驱动装置210的一部分，但是全部行星驱动装置优选地包括多对行星齿轮、最优选地三对行星齿轮。

每对行星齿轮212、213是由行星齿轮调整器进行弹簧负载以接合恒星齿轮24和环齿轮30、32，并且减少行星齿轮212、213与恒星齿轮24之间以及行星齿轮212、213与环齿轮30、32之间的任何齿隙。内行星齿轮212与恒星齿轮24接合。外行星齿轮213接合内行星齿轮213和环齿轮30、32。枢轴支撑件290将内行星齿轮212联接到外行星齿轮213并且可旋转地附接到架238。在一端处附接到内行星齿轮212且在另一端处附接到架238的负载产生器244(优选地弹簧或弹簧和阻尼器)旋转地偏置枢轴支撑件290以使两个行星齿轮212、213减少行星齿轮212、213与恒星齿轮24之间以及行星齿轮212、213与环齿轮30、32之间的齿隙。

行星齿轮调整器优选地包括枢轴支撑件290、负载产生器244、延伸臂242和质量块248。延伸臂242从枢轴支撑件290延伸，且质量块248位于延伸臂242的另一端处。负载产生器244在图8中的顺时针方向上偏置枢轴支撑件290以在架238的低转速下将内行星齿轮212朝恒星齿轮24偏置并且将外行星齿轮213朝环齿轮30、32偏置，这是由于该对行星齿轮212、213的定向角，减少了两者与恒星齿轮24和环齿轮30、32之间的齿隙。

延伸臂242的远端处的质量块248由于惯性而以高转速向负载产生器244提供相反力。随着架238的转速增加，延伸臂242的端部上的质量块248的惯性产生与负载产生器244的力相反的增加的力以使延伸臂242移动远离架238的旋转轴。延伸臂242的这种移动将枢轴支撑件290旋转到其中行星齿轮212、213不再减少齿隙的位置。

在优选实施例中，架238被引导且每对行星齿轮212、213具有行星 齿轮调整器。在替代实施例中，架238没有被引导，且至少一对(但并非全部)行星齿轮212、213具有行星齿轮调整器，其提供对分离式环行星齿轮驱动装置210中的所有行星齿轮对的齿隙的充分控制。在这些实施例中，无行星齿轮调整器的任何行星齿轮对优选地具有将内行星齿轮212非枢轴支撑件地联接到外行星齿轮213并且以预定定向附接到架238以将内行星齿轮212和外行星齿轮213维持为相对于彼此和相对于架238成预定定向。

图9至图10示出了具有制动器(而非电动机)的电相位器。相位器具有分离式环行星齿轮驱动装置或行星齿轮调整器10，其包括分别具有行星齿轮齿18、20、22的行星齿轮12、14、16、弹簧324以及包括链轮环齿轮30和凸轮轴环齿轮32的分离式环齿轮。具有链轮齿的链轮54从链轮环齿轮30径向地向外延伸。环齿轮30、32具有不同数量的齿34、36，其中齿轮数的差是行星齿轮12、14、16的数量的倍数。环齿轮齿34、36具有允许环齿轮30、32与行星齿轮12、14、16正确地啮合的轮廓。行星齿轮12、14、16是由行星架38维持为彼此成固定旋转关系。弹簧324的第一端324a与链轮环齿轮30上的突片30a接合，且另一端324b与行星架38的突片38a接合。弹簧324驱动行星架以在第一方向上旋转。

制动器325接地到前罩(未示出)。制动器优选地是螺线管并且具有制动器垫圈326。制动器垫圈326可在例如图10中指示的接触区域327处接触行星架38。

在相位器的运行期间，弹簧324驱动行星架38及环齿轮30和32在第一方向上旋转，并驱动行星齿轮12、14、16在第二方向上旋转。应当注意的是，如果环齿轮30与环齿轮32之间的齿数差被反转(环齿轮30上具有更多的齿)，则环齿轮32可在行星架38和环齿轮30沿着第一方向旋转时在第二方向上旋转。

在不旋转的制动器325应用至行星架38上，且扭矩小于弹簧324的扭矩时，弹簧324在第一方向上旋转行星架，且其旋转行星架38的速度稍微不同于环齿轮30和32的速度，从而导致一个环齿轮的速度稍微不同于另一个环齿轮的速度，这在第一方向上引起了凸轮相移函数。在这种实 施例中，在弹簧324旋转行星架38的速度快于凸轮轴的速度时，相位器在前进方向上移动。

在不旋转的制动器325应用至行星架38上，且扭矩大于弹簧324的扭矩时，制动器325的制动器垫圈326使得行星架38的拖曳和旋转速度不同于环齿轮30和32的速度，从而导致一个环齿轮的速度稍微不同于另一个环齿轮的速度，这引起了凸轮相移函数。在这种实施例中，在制动器325被应用时，行星架的旋转速度低于凸轮轴的速度，此时相位器在延迟方向上移动。

在不旋转的制动器325应用至行星架38上，且扭矩大约等于弹簧324的扭矩时，行星架38的旋转速度与环齿轮30和32中的任一个的速度相同。由于环齿轮30和32一致地旋转，因此维持恒定的凸轮相位位置。应当注意的是，制动器的扭矩可通过闭环控制器进行控制。

通过这种方式，得以获得非常高的数值比，且凸轮轴被定相成从曲轴与凸轮轴的公称旋转关系相加或减去。

负载产生器44可在一端上连接至图9～10的相位器的行星架38上，并在另一端上连接至上述图1和图3～6中所讨论的延伸臂42上。行星齿轮调整器或减速器可包括延伸臂42和偏心销46，并可从偏心销46延伸出来，其中第一行星齿轮12围绕着偏心销46进行安装。

可选地，图9～10所示的相位器的行星架38可通过从行星架38延伸出来的物理止挡件180进行引导(如图7～8所示)。

在另一实施例中，图9～10的相位器的行星齿轮12、14、16可由内行星齿轮212和外行星齿轮213进行替换，并可加载弹簧来减少行星齿轮与上述图8中所示的环齿轮30和32之间的齿隙。

图11和图12a～12b示出了另一实施例的电相位器。电凸轮相位器动态地调整内燃机的凸轮轴相对于发动机曲轴的角度位置。相位器可包括由连接至驱动链轮上的环形回路动力传输构件驱动的相位器链轮，其中驱动链轮被安装来与发动机曲轴一起旋转。电凸轮相位器可包括具有由相位器链轮驱动的环齿轮、连接至凸轮轴上的行星齿轮架和恒星齿轮的行星齿轮组 件。相位器链轮、行星齿轮架和恒星齿轮可绕着公共轴线旋转。架可支撑至少一个可操作地与环齿轮和恒星齿轮相接合的可旋转行星齿轮。恒星齿轮可交替地驱动至少一个可旋转行星齿轮相对于架的移动。由相位器链轮内的恒星齿轮驱动的架的旋转移动能够相对于曲轴可调整地改变凸轮轴的凸轮相位器位置。恒星齿轮可被固定来保持凸轮轴相对于曲轴的凸轮相位，并可通过电动机进行驱动，以提供用于改变凸轮相位的可调整角度位置。

现参照图11～12b，示出了用于通过凸轮轴432相对于曲轴的角度位置控制阀门开启和/或关闭的正时的电凸轮相位器430。凸轮轴432可通过与内燃机的曲轴的连接进行交替驱动。电凸轮相位器430可动态地调整凸轮轴432相对于曲轴的角度位置旋转关系。相位器链轮442可由连接至驱动链轮上的环形回路动力传输构件驱动，其中驱动链轮被安装来与发动机曲轴一起旋转。电凸轮相位器430可包括具有可绕着公共轴线旋转的环齿轮434、行星齿轮架436和恒星齿轮438的行星齿轮组件。架436可支撑至少一个在环齿轮434与恒星齿轮438之间啮合接合的可旋转行星齿轮440。如果需要的话，恒星齿轮438、环齿轮434和至少一个行星齿轮440可具有螺旋齿。相位器链轮442可驱动环齿轮434。恒星齿轮438可被固定来维持凸轮轴432相对于曲轴的角度凸轮相位，并可具有用于相对地改变凸轮轴432的角度位置旋转关系从而改变凸轮轴432相对于曲轴的相位的可调整角度位置。

如图11所示，电凸轮相位器430可包括链轮壳体444，其可绕公共轴线旋转以与行星齿轮组件一起旋转。链轮壳体444可连接至相位器链轮442以与其一起旋转。环齿轮434可形成链轮壳体444的主要部分以与其一起旋转。环齿轮434可一体地形成在链轮壳体444的内直径上。环齿轮434可与至少一个可旋转行星齿轮440接合。链轮壳体444、相位器链轮442和环齿轮434可制造且组装成单一整体式单个组件，以接合在电凸轮相位器430中。如图11所示，至少一个可旋转行星齿轮440可包括第一行星齿轮440a、第二行星齿轮440b和第三行星齿轮440c。行星齿轮架436可包括驱动凸缘482，其穿过链轮壳体444和相位器链轮442被连接以组装到 架连接器484，其具有多个螺钉486、中心螺栓464和一组螺钉488(在图12a中可最佳地看出)，用于附接至凸轮轴432。架连接器484可与凸轮轴432连接以与其一起旋转。架连接器484可通过架连接器484、中心螺栓464和一组螺钉488的连接可旋转地驱动凸轮轴432。架436可包括多个短轴487，其支撑第一行星齿轮440a、第二行星齿轮440b和第三行星齿轮440c以在其上旋转。多个行星齿轮440a、440b和440c与环齿轮434和恒星齿轮438互相啮合接合地连接。电凸轮相位器430可包括盖板446，其具有用于将盖板446附接至行星齿轮架436的多个孔490以将行星齿轮440a、440b和440c捕获在多个短轴487上。盖板446可封闭架436的开口端以包围行星齿轮组件。通过示例但非限制性地，盖板446可通过固定至多个短轴487的外端的多个环保持夹492固定至架436。如图12b的电凸轮相位器所示，通过示例但非限制性地，盖板446可通过延伸通过由盖板446限定的多个孔的多个螺栓492固定至架436。通过示例但非限制性地，电凸轮相位器30可包括用于支撑恒星齿轮438以相对于行星齿轮架436旋转的第一轴承435a，和用于支撑行星齿轮架以相对于链轮壳体444旋转的第二轴承435b。

如图12a至图12b进一步所示，电凸轮相位器430可包括连接至恒星齿轮438的连接器448。如图12a所示，连接器448可连接至电动机447。恒星齿轮438可由电动机447驱动进行旋转运动，从而改变架436的角度位置而引起凸轮轴432的凸轮相位位置相对于曲轴发生改变。可提供至少一个传感器449以将反馈信号供应至发动机控制单元或控制器451以指示曲轴相对于凸轮轴424的位置，从而确定是否需要通过恒星齿轮438进行的任何凸轮相位位置调整。如果需要凸轮相位位置调整，那么电动机447可由控制器驱动以使得凸轮相位位置通过恒星齿轮438的旋转运动朝着所期望位置在旋转方向(前进或是延迟)上移动，从而使得至少一个行星齿轮440的相对旋转驱动架436和所连接凸轮轴432中的一个。在操作中，内燃机的曲轴可旋转以通过链轮442驱动凸轮轴432，且电凸轮相位器430可通过恒星齿轮438的旋转来改变凸轮轴432相对于曲轴的相对角度位置。选择了位于链轮上的齿数与行星齿轮组件的齿轮数量的比例，使得当恒星齿轮438保持静止或处于固定位置时，至少一个行星齿轮440可围绕 恒星齿轮438旋转且相对地移动架436，使得凸轮轴432可以曲轴速度的一半以固定相位关系被正常驱动，如在四冲程周期发动机中是传统的。电动机447可在向前或相反的方向上被驱动以使得凸轮轴相位角前进或延迟，从而相对于曲轴的正时控制相关联内燃机阀的开启和关闭。为了当发动机处于操作状态时改变凸轮轴432相对于曲轴的相位关系，电动机447可通过控制器451在期望的方向上旋转，从而通过恒星齿轮438的旋转改变凸轮轴的角度位置。

负载产生器44可在一端附接至图11至图12b的相位器的行星架38，且在另一端附接至如上面在图1、图3至图6中所讨论的延伸臂42。行星齿轮调整器可包括延伸臂42和偏心销46且可从偏心销46延伸，第一行星齿轮12围绕偏心销46安装。

可选地，图11至图12b中所示的相位器的架38可利用从架延伸的物理止挡件180引导(如在图7至图8中)。

在另一实施例中，图11至图12b的相位器的行星齿轮440a、440b和440c每个可替换为内行星齿轮212和外行星齿轮213以及弹簧，其加载以减少恒星齿轮438和行星齿轮440a、440b和440c以及行星齿轮440a、440b和440c和环齿轮434之间的齿隙(如上面在图8中所述)。

在一些实施例中，行星齿轮对每个均具有相同数目的齿。在其它实施例中，行星齿轮的齿的数目互不相同用来为减少的操作NVH提供不同的频率。

尽管在附图中仅示意性地示出了恒星齿轮、行星齿轮和环齿轮的齿轮齿的形状，但是齿轮齿优选地被成形为具有轮廓，使得在低旋转速度下来自所述负载产生器的所述负载迫使所述啮合齿轮齿进入到彼此之中以减小或消除齿隙。在本发明的精神内可以使用实现这一功能的任何齿轮齿形状，包括本领域已知的那些形状。

因此，应当理解，本文所述的本发明的实施例仅是说明本发明的原理的应用。本文对所说明的实施例的细节的引用并不意在限制权利要求的范围，权利要求本身引述了那些被认为是本发明必需的特征。