[发明专利]模块化电致动凸轮轴相位器

说明书

一种凸轮轴相位器(10,110,310)，用于可控地改变内燃机(20)的曲柄轴和凸轮轴(24)之间的相位关系，包括可连接到曲柄轴并具有沿着轴线(48)从中延伸穿过的外壳孔(44)的外壳(16,116,316)。后盖(50)附连到该外壳(16,116,316)的一个轴端，而前盖(52)附连到该外壳(16,116,316)的另一个轴端。可连接到凸轮轴(24)的输出轮毂(22)同轴地布置在外壳(16,116,316)内并轴向地捕获在后盖(50)与前盖(52)之间。谐波齿轮驱动单元(12)可操作地布置在外壳(16,116,316)与输出轮毂(22)之间并连接到旋转的致动器(14)，该旋转的致动器(14)致使谐波齿轮驱动单元(12)旋转从而由旋转的致动器(14)致动的谐波齿轮驱动单元(12)的旋转致使外壳(16,116,316)与输出轮毂(22)之间相对旋转。

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求保护于2014年2月25日申请的美国临时专利申请序列号61/944112以及于2015年2月13日申请的美国专利申请序列号14/621799的权利，在此通过引用将上述文献的全部发明包含在本文中。

技术领域

本发明涉及一种使用电机和谐波齿轮驱动单元来改变内燃机的曲柄轴与凸轮轴之间的相位关系的凸轮轴相位器；具体地，涉及一种本质上是模块化的这种凸轮轴相位器。

背景技术

用于改变内燃机中的燃气阀的时序的凸轮轴相位器已众所周知。由链、带或者齿轮装置从内燃机的凸轮轴驱动第一元件(通常被称为链轮元件)。第二元件(通常被称为凸轮轴板)安装于内燃机的凸轮轴端部。机动车制造商所使用的通用类型的凸轮轴相位器被称为叶轮式凸轮轴相位器。美国专利号7421989示出了一种典型的叶轮式凸轮轴相位器，该叶轮式凸轮轴相位器通常包括多个向外延伸的在转子上的叶轮并穿插有多个向内延伸的在定子上的叶片，在叶轮与叶片之间形成了交替的推进室和延迟室。根据内燃机控制模块，机油通过多端口的机油控制阀提供到推进室或延迟室，从而改变转子相对于定子的角位置，并且因此按照能够满足当前的或预期的内燃机操作条件的要求改变凸轮轴相对于曲柄轴的角位置。

尽管叶轮式凸轮轴相位器有效并且相对便宜，它们确实存在不足，例如，在低的引擎转速下由于低的油压运行缓慢，在低的引擎温度下由于高的机油粘稠度运行缓慢，由于该机油泵被用于致动叶轮式凸轮轴相位器，对用于润滑内燃机的机油泵的油泵容量的要求增加，以及由叶轮式凸轮轴相位器提供的相位权限总量被相邻的叶轮与叶片之间的空间量限制并且可能不足以提供预期的相位权限量。由于至少这些原因，汽车制造业正在开发电驱动的凸轮轴相位器。

正在开发的一种电驱动凸轮轴相位器使用由电机驱动的谐波齿轮驱动单元改变凸轮轴相对于曲柄轴的角位置。在Kimus等人的美国专利申请公开号US2012/0312258A1中示出了这种凸轮轴相位器的一个示例。尽管Kimus等人的凸轮轴相位器可能有效，适应不同的引擎设计可能需要凸轮轴相位器的多个元件的显著变化。

需要的是一种使一种或多种前述缺点最小化或者消除的电驱动凸轮轴相位器。

发明内容

简单地说，提供了一种用于可控地改变内燃机的曲柄轴与凸轮轴之间的相位关系的凸轮轴相位器。该凸轮轴相位器包括可连接到曲柄轴并具有沿着轴线从中延伸穿过的外壳孔的外壳。后盖附连到该外壳的一个轴端，而前盖附连到该外壳的另一个轴端。可连接到凸轮轴的输出轮毂同轴地设置在外壳内并轴向地捕获在后盖与前盖之间。谐波齿轮驱动单元可操作地设置在外壳与输出轮毂之间并连接到旋转的致动器，该旋转的致动器致使谐波齿轮驱动单元旋转从而由旋转的致动器致动的谐波齿轮驱动单元的旋转致使外壳与输出轮毂之间相对旋转。通过使外壳孔延伸穿过外壳，同时后盖附连到外壳一个轴端，而前盖附连到外壳的另一个轴端，凸轮轴相位器可通过提供不同设计的外壳来容易地适应多种引擎构造，该不同设计的外壳能够适应各种引擎构造同时允许其他元件对各种引擎构造保持不变。

附图说明

将参照附图对本发明做进一步描述，其中：