CN116104880A - 用于电驱动凸轮轴相位器的转矩限制转子联轴器 - Google Patents

用于电驱动凸轮轴相位器的转矩限制转子联轴器 Download PDF

Info

Publication number
CN116104880A
CN116104880A CN202211360587.8A CN202211360587A CN116104880A CN 116104880 A CN116104880 A CN 116104880A CN 202211360587 A CN202211360587 A CN 202211360587A CN 116104880 A CN116104880 A CN 116104880A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
output shaft
assembly
motor output
electrically actuated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211360587.8A
Other languages
English (en)
Inventor
C·M·麦克洛伊
D·斯凯尔斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Inc
Original Assignee
BorgWarner Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BorgWarner Inc filed Critical BorgWarner Inc
Publication of CN116104880A publication Critical patent/CN116104880A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/22—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means actuated by rotary motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/40—Methods of operation thereof; Control of valve actuation, e.g. duration or lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
    • F16D43/202—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
    • F16D43/21—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members
    • F16D43/213—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces
    • F16D43/215—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure with friction members with axially applied torque-limiting friction surfaces with flat friction surfaces, e.g. discs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L2013/10—Auxiliary actuators for variable valve timing
    • F01L2013/103—Electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/12—Fail safe operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/03—Auxiliary actuators
    • F01L2820/032—Electric motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

一种电致动可变凸轮轴正时(VCT)组件，该组件包括用于控制该VCT组件的电动机，该电动机具有转子和电动机输出轴；变速箱组件，该变速箱组件具有联接至该电动机输出轴上的输入端和被配置为与内燃机的凸轮轴联接的输出端；和联接至所述电动机输出轴的转矩限制组件，所述转矩限制组件防止所述电动机输出轴相对于所述转子的角位移，并且包括弹簧，所述弹簧将所述转子可释放地啮合到所述电动机输出轴，以防止所述转子相对于所述电动机输出轴的角位移处于或低于转矩极限，并且允许所述转子相对于所述电动机输出轴的角位移高于所述转矩极限。

Description

用于电驱动凸轮轴相位器的转矩限制转子联轴器
技术领域
本申请涉及电动机，更具体地，涉及用于电驱动可变凸轮轴正时(VCT)装置(也称为电驱动凸轮轴相位器)的电动机。
背景技术
内燃机包括凸轮轴，该凸轮轴打开和关闭调节发动机的燃烧室内的燃料和空气的燃烧的阀。阀的打开和关闭相对于各种事件被仔细地定时，诸如燃料喷射和燃烧进入燃烧室以及活塞相对于上止点(TDC)的位置。凸轮轴通过连接这些元件的驱动构件(诸如皮带或链条)由曲轴的旋转驱动。过去，在曲轴的旋转和凸轮轴的旋转之间存在固定的关系。然而，内燃机越来越多地使用改变凸轮轴旋转相对于曲轴旋转的相位的凸轮轴相位器。在一些实现中，可变凸轮轴正时(VCT)装置-凸轮轴相位器-可以由相对于曲轴旋转提前或延迟阀的打开/关闭的电动机致动。
电致动凸轮轴相位器可包括电动机和具有输入端和输出端的变速箱。变速箱的输出端可以连接到凸轮轴，而输入端可以连接到电动机的输出轴。该电动机可以包括输出轴，该输出轴与该电动机的转子和该变速箱的输入端联接。在操作期间，电致动凸轮轴相位器可具有操作范围或凸轮轴相对于曲轴的角位移。
发明内容
在一种实现中，电致动可变凸轮轴正时(VCT)组件包括用于控制该VCT组件的电动机，该电动机具有转子和电动机输出轴；变速箱组件，该变速箱组件具有联接至该电动机输出轴上的输入端和被配置为与内燃机的凸轮轴联接的输出端；和联接至该电动机输出轴的转矩限制组件，该转矩限制组件防止该电动机输出轴相对于该转子的角位移，并且包括弹簧，该弹簧将该转子可释放地啮合到该电动机输出轴，以防止该转子相对于该电动机输出轴的角位移处于或低于转矩极限，并且允许该转子相对于该电动机输出轴的角位移高于该转矩极限。
在另一种实现中，电致动VCT组件包括用于控制该VCT组件的电动机，该电动机具有转子和电动机输出轴；变速箱组件，该变速箱组件具有联接至该电动机输出轴上的输入端和被配置为与内燃机的凸轮轴联接的输出端；和转矩限制组件，该转矩限制组件包括具有径向向外延伸的凸缘的转子板，该凸缘具有被轴向偏置成与该转子的轴向面可释放地啮合的轴向表面，其中该转子板与该电动机输出轴联接，使得该转子板维持在该转子相对于该电动机输出轴的固定的相对角位置中。
在又一种实现中，一种电致动VCT组件包括用于控制该VCT组件的电动机，该电动机具有转子和电动机输出轴；变速箱组件，该变速箱组件具有联接至该电动机输出轴上的输入端和被配置为与内燃机的凸轮轴联接的输出端；和联接至该电动机输出轴的转矩限制组件，该转矩限制组件防止该电动机输出轴相对于该转子的角位移并且包括固定到该转子的转子板，其中该转子板包括一个或多个摩擦表面，这些摩擦表面将该转子可释放地啮合到该电动机输出轴上以防止该转子相对于该电动机输出轴的角位移处于或低于一个转矩极限并且允许该转子相对于该电动机输出轴的角位移高于该转矩极限。
附图说明
图1是描绘电致动VCT组件的实现的分解图；
图2是描绘电致动VCT组件的一部分的实现的分解图；
图3是描绘转矩限制组件的实现的截面视图；
图4是描绘转矩限制组件的一部分的实现的轮廓图；
图5是描绘转矩限制组件的实现的截面视图；
图6是描绘转矩限制组件的实现的截面视图；
图7是描绘转矩限制组件的实现的截面视图；以及
图8是描绘转矩限制组件的实现的透视图。
具体实施方式
电致动可变凸轮轴正时(VCT)组件-有时称为凸轮轴相位器-使用控制凸轮轴相对于曲轴的角位置的电动机。电动机通常驱动变速箱组件，该变速箱组件将电动机输出轴的角运动通过变速箱组件的输入端传递到最终与凸轮轴联接的变速箱组件的输出端。电动机输出轴还可以与转子连接，该转子由电动机内部的定子容纳。当电流被电动机接收时，转子被感应为相对于定子有角度地移动。在操作过程中，该电致动凸轮轴相位器可以具有该凸轮轴相对于该曲轴的授权范围或角位移范围。当电致动凸轮轴相位器接近该范围的一端时，包括在该相位器中的机械止挡件可以防止凸轮轴相对于曲轴的角位移超出该范围。当电致动凸轮轴相位器到达并且啮合这些止挡件时，转矩的显著增加可以通过变速箱组件传递到电动机输出轴和电动机。如果转矩足够大，则电致动凸轮轴相位器的部件可能被损坏。当电致动凸轮轴相位器达到授权范围的极限并且啮合这些止挡件时释放和/或释放这些负载的特征可以帮助保持该相位器的功能。
在转子与电动机输出轴之间的转矩限制组件可以防止该电动机轴与该转子之间的角位移低于限定的转矩极限并且允许该电动机轴与该转子之间的角位移处于或高于该限定的转矩极限，该限定的转矩极限在该凸轮轴相位器到达并且啮合限制该授权范围的止挡件时可以达到或超过。在一些实现中，转矩限制组件可以包括转子板和轴向弹簧。转子板可以以防止板相对于轴的角位移的方式固定到电动机输出轴。转子板可具有径向向外延伸的凸缘，该凸缘具有可释放地啮合转子的轴向面的轴向表面。该转子板的轴向表面可以包括多个表面特征部，这些表面特征部被成形为符合包括在该转子的轴向面上的其他成形特征部。该轴向弹簧可以在轴旋转轴线的方向上将该转子板偏置成与该转子的轴向面啮合。当电动机在授权范围内控制电致动凸轮轴相位器时，由弹簧偏置成与转子啮合的转子板可保持电动机输出轴相对于转子的角位置。当达到转矩极限时，转子板的轴向表面可相对于转子的轴向面角位移，以限制可从变速箱组件传递到电动机的转矩量。一旦施加到电动机输出轴的转矩下降到转矩极限以下，弹簧可再次将转子板偏压回与转子啮合，以防止转子板相对于转子的角位移，从而防止电动机输出轴相对于转子的角位移。
图1-2示出了电致动凸轮轴相位器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，并且这些部件可以一起工作以使凸轮轴相对于曲轴角位移，从而提前和延迟发动机气门的打开和关闭。除其他可能的因素之外，相位器10可以具有不同的设计和构造，这取决于其中相位器的应用以及它所工作的曲轴和凸轮轴。例如，在图1-2所示的实施例中，相位器10包括链轮12、行星齿轮组件14、内板16和电动机20。
链轮12接收来自发动机曲轴的旋转驱动输入并绕轴线X1旋转。正时链或正时皮带可以环绕链轮12并且环绕凸轮轴，使得凸轮轴的旋转经由该链或皮带转化为链轮12的旋转。用于在链轮12与凸轮轴之间传递旋转的其他技术是可能的，诸如齿轮传动气门系。沿着外表面，链轮12具有一组齿22，用于与正时链条、正时皮带或另一部件配合。在不同的示例中，该组齿22可以包括三十八个单独的齿、四十二个单独的齿，或围绕链轮12的圆周连续跨越的一些其他数量的齿。如图所示，链轮12具有从该组齿22轴向跨越的壳体24。壳体24是围绕行星齿轮组件14的部件的圆柱形壁。
在此呈现的实施例中，行星齿轮组件14包括太阳齿轮26、行星齿轮28、第一环齿轮30和第二环齿轮32。太阳齿轮26由电动机20驱动以绕轴线X1旋转。太阳齿轮26与行星齿轮28啮合，并且在其外部具有成组齿34以用于使直接的齿到齿与行星齿轮28相啮合。在不同的示例中，该组齿34可以包括二十六个单独的齿、三十七个单独的齿，或围绕太阳齿轮26的圆周连续跨越的一些其他数量的齿。圆柱形裙部36从该组齿34跨越。如上所述，太阳齿轮26是外部正齿轮，但也可以是其他类型的齿轮。
当处于使发动机的凸轮轴处于提前角位置和延迟角位置的中间时，行星齿轮28围绕它们各自的旋转轴线X2旋转。当不前进或减速时，行星齿轮28与太阳齿轮26和与环齿轮30、32一起绕轴线X1旋转。在这里给出的实施例中，总共有三个分立的行星齿轮28，它们相对于彼此类似地设计和构造，但也可以有其他数量的行星齿轮，诸如两个或四个或六个。然而，在很多情况下，每个行星齿轮28可以与第一环齿轮30和第二环齿轮32都啮合，并且每个行星齿轮可以沿其外部具有一组齿38，用于与环齿轮直接齿对齿啮合。在不同的示例中，齿38可以包括二十一个单独的齿，或围绕每个行星齿轮28的圆周连续跨越的一些其他数量的齿。为了将行星齿轮28保持在适当的位置并支撑它们，可以设置承载组件40。承载组件40可以具有不同的设计和构造。在附图所示的实施例中，承载组件40包括位于一端的第一承载板42、位于另一端的第二承载板44，和用作旋转行星齿轮28的轮毂的汽缸46。行星销或螺栓48可与承载组件40一起使用。
第一环形齿轮30接收来自链轮12的旋转驱动输入，使得第一环形齿轮30和链轮12在操作中一起围绕轴线1旋转。第一环齿轮30可以是链轮12的整体延伸部，即，第一环齿轮30和链轮12可以一起形成整体结构。第一环齿轮30具有环形形状、与行星齿轮28啮合，并且在其内部具有一组齿50，用于与行星齿轮28直接齿对齿啮合。在不同的示例中，这些齿50可以包括80个单独的齿，或围绕第一环齿轮30的圆周连续跨越的一些其他数量的齿。在这里给出的实施例中，第一环齿轮30是内部正齿轮，但也可以是其他类型的齿轮。
第二环齿轮32将旋转驱动输出绕轴线X1传递到发动机的凸轮轴。在该实施例中，第二环齿轮32通过板16驱动凸轮轴的旋转。第二环齿轮32和板16可以以不同的方式连接在一起，包括通过切口和接片互连、压配合、焊接、粘附、螺栓连接、铆接或通过另一种技术。在这里未示出的实施例中，第二环齿轮32和板16可以是彼此的整体延伸部分，以形成整体结构。与第一环齿轮30类似，第二环齿轮32具有环形形状、与行星齿轮28啮合，并且在其内部具有一组齿52，用于与行星齿轮直接齿对齿啮合。在不同的示例中，这些齿52可以包括七十七个单独的齿，或围绕第二环齿轮32的圆周连续跨越的一些其他数量的齿。相对于彼此，第一环齿轮30和第二环齿轮32之间的齿数可以相差所提供的行星齿轮28的数量的倍数。因此，例如，齿50可以包括八十个单独的齿，而齿52可以包括七十七个单独的齿—在该示例中，三个行星齿轮28的三个单独的齿的差异。在具有六个行星齿轮的另一示例中，齿50可包括70个单独的齿，而齿52可包括82个单独的齿。满足该关系通过在操作中在第一环齿轮30和第二环齿轮32之间赋予相对旋转运动和相对旋转速度来提供前进和减速能力。在这里给出的实施例中，第二环齿轮32是内部正齿轮，但也可以是其他类型的齿轮。板16包括中心孔54，中心螺栓56穿过该中心孔54以将板16固定地附接到凸轮轴。此外，板16还通过卡环58固定到链轮12，卡环58将行星齿轮组件14轴向限制在链轮12和板16之间。该组件包括可用于限制输入端相对于输出端的授权范围或角位移的机械止挡件18。
两个环齿轮30、32一起构成用于行星齿轮组件14的拼合环齿轮构造。然而，电控凸轮轴相位器的其他实现可以与转矩限制组件一起使用。例如，行星齿轮组件14可以包括偏心轴和与第一环齿轮和第二环齿轮一起使用的复合行星齿轮，或者可以使用谐波驱动***。
转到图3，示出了转矩限制组件60a的实施方式。组件60a包括转子板62a和轴向弹簧64。转子板62a可以使用轴66的花键外表面固定到电动机输出轴66，该花键外表面啮合转子板62a的内径68。内径68可包括与轴66的花键外表面一致的径向向内的齿。花键外表面和径向向内的齿的组合可以防止电动机输出轴66相对于转子板62a的角位移。电动机20的转子70可以包括紧密地符合电动机输出轴66的外表面74的内径72。内径72和外表面74可相对于彼此自由移动以允许转子70相对于电动机输出轴66的角位移。转子板62a可以具有远离轴旋转轴线(x)径向向外延伸的一个或多个凸缘76。凸缘76可具有面向转子70的轴向面80的轴向表面78，该轴向面可释放地啮合轴向面80。轴向表面78可包括轴向延伸的凸缘齿82，其与形成在转子70的轴向面80上的相应的轴向延伸的转子齿84啮合，如图4所示。转子板62a的一个或多个凸缘76和转子70的轴向面80可以被配置为用于将这些齿82实施为Hirth联接器或面-花键连接的部件以提供转矩棘爪。然而，应当理解，在转子板62a和转子70上实现转矩极限的表面特征部的其他实现是可能的。例如，激光蚀刻的表面可以应用于凸缘的轴向表面和转子的轴向面，使得当这些表面被偏置成彼此啮合时，这些表面可以防止转子板相对于电动机输出轴的角位移，但允许在转矩极限处或以上的角位移。
电动机输出轴66可以由电动机轴承94支撑，该电动机轴承可以在转子板62a的相对侧上轴向间隔开。轴向弹簧64可定位成啮合电动机轴承94的轴向面和转子板62a的一部分。在该实现中，轴向弹簧64是螺旋弹簧。然而，术语“弹簧”应广义地解释为偏置构件，且应了解，可使用其他类型的偏置构件来实施轴向弹簧。例如，片簧可替代地用于实现轴向弹簧。或者在另一种实现中，轴承可以被压配合到该电动机输出轴上以防止该轴承相对于该轴的角位移；该实施方式中的转子板可以实施为Belleville垫圈，其可以固定到轴承的内座圈。
图5描绘了转矩限制组件60b的另一实现。组件60b包括具有一体的轴向弹簧的转子板62b。径向向外延伸的凸缘76'可以包括预弯曲部，该预弯曲部将凸缘76'偏置成与转子70的轴向面80啮合。转子板62b可固定到电动机输出轴66以防止板62b相对于轴66的角位移。在该实现中，转子板62b可以通过花键固定到电动机输出轴66上，或者这两个部件可以压配合或焊接在一起。
图6描绘了转矩限制组件60c的又一实现。组件60c可包括轴向弹簧64c，其被实现为贝氏垫圈或锥形弹簧垫圈。转子70可包括固定到转子70的轴向面80上的摩擦板106。摩擦板106可以由具有比转子材料更高的摩擦系数的材料制成。间隔件108可轴向地定位在转子70和电动机轴承94之间，以帮助转子70与定子对准，或提供转子70可啮合的摩擦表面。轴向弹簧64c可以啮合摩擦板106和电动机轴承94的轴向面110。由弹簧64c施加在摩擦板106和电动机轴承94上的轴向力可以限定转矩极限，超过该转矩极限，转子70将相对于电动机输出轴66角位移。在一些实现中，电动机轴承94的轴向面110可以包括相对于电动机轴承94的其他外表面具有增大的摩擦系数的表面。当施加到电动机输出轴66的转矩水平升高到阈值以上时，弹簧64c可以相对于摩擦板106移动，并且转子70可以相对于轴66角位移。一旦施加到电动机输出轴66的转矩水平下降到阈值以下，弹簧64c可以再次防止轴66相对于转子70的角位移。
图7描绘了转矩限制组件60d的另一实施方式。组件60d包括轴向弹簧64d、转子70d和锥形摩擦垫片112。轴向弹簧64d可实现为贝氏垫圈或锥形弹簧垫圈。转子70d可以包括在转子70d的轴向面80a上的摩擦板106。轴向弹簧64d可以啮合摩擦板106和电动机轴承94的轴向面110。由弹簧64d施加在摩擦板106和电动机轴承94上的轴向力可以部分地限定转矩阈值，高于该转矩阈值，转子70将相对于电动机输出轴66角位移。转子70d的另一轴向面80b可包括锥形特征部116。锥形特征部116可具有摩擦系数高于轴向面80b的其他区域的锥形或截头锥形表面。锥形摩擦垫片112可具有紧密配合到锥形特征部116中并由其接纳的对应表面。与锥形特征部116啮合的锥形摩擦垫片112的表面还可以包括增大的摩擦系数并且部分地限定转矩阈值。锥形摩擦垫片112可具有与电动机轴承94的轴向面110邻接并啮合的轴向面118。由弹簧64d施加在摩擦板106和锥形摩擦垫片112上的轴向力可以共同限定转矩极限，超过该转矩极限，转子70d将相对于电动机输出轴66角位移。当施加到电动机输出轴66的转矩水平升高到阈值以上时，弹簧64c可以相对于摩擦板106移动和/或转子70d可以相对于锥形摩擦垫片112移动；转子70d可相对于轴66角位移。一旦施加到电动机输出轴66的转矩水平下降到阈值以下，弹簧64d就可以再次防止轴66相对于转子70的角位移。
转到图8，示出了转矩限制组件60e的另一实现。组件60e包括转子板62e和转子70e。在该实现中，转子板62e可以成形为啮合形成在转子70e中的槽114，以防止板62e相对于转子70e角位移。转子板62e可包括内径，该内径具有与电动机输出轴66啮合的摩擦系数增大的表面。附加地或可替代地，转子70e的轴向面80可啮合电动机轴承94的轴向面，电动机轴承94中的任一者可包括摩擦表面。转子70e可以转动并通过转子板62e将转矩传递到电动机输出轴66。当施加到电动机输出轴66的转矩水平升高到阈值以上时，转子板62e的内径的摩擦表面和/或转子70e与电动机轴承94之间的摩擦表面可相对于彼此移动，从而允许电动机轴66相对于转子70e的角位移。一旦施加到电动机输出轴66的转矩水平下降到阈值以下，内径和/或转子70e和电动机轴承94的摩擦表面可再次防止轴66相对于转子70e的角位移。
应当理解，前面是对本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于在此公开的特定实施例，而是仅由所附权利要求书来限定。此外，包含在前面的描述中的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明的范围或对权利要求书中使用的术语的定义的限制，除非上文明确限定了术语或短语。本领域的技术人员将容易理解各种其他实施例以及对所公开的实施例的各种改变和修改。所有这样的其他实施例、改变和修改旨在落入所附权利要求的范围内。
如在本说明书和权利要求中所使用的，术语“举例来说(e.g.)”、“比如(forexample)”、“例如(for instance)”、“诸如(such as)”和“如(like)”，以及动词“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包含(including)”和他们的其他动词形式，当与一个或多个部件或其他项目的列表结合使用时，每个都解释为开放式的，这意味着该列表不被视为排除其他附加部件或项目。除非在需要不同解释的上下文中使用，否则其他术语将使用其最广泛的合理含义来解释。

Claims (15)

1.一种电致动可变凸轮轴正时(VCT)组件，包括：
电动机，被配置为用于控制所述VCT组件，所述电动机包括转子和电动机输出轴；
变速箱组件，包括联接至所述电动机输出轴上的输入端，和被配置为联接至内燃机的凸轮轴上的输出端；和
联接至所述电动机输出轴的转矩限制组件，被配置为：
将所述转子可释放地联接至所述电动机输出轴以便在施加到所述电动机输出轴上的转矩小于或等于转矩极限时防止所述转子相对于所述电动机输出轴的角位移，并且
当施加到所述电动机输出轴的转矩大于所述转矩极限时，使所述转子与所述电动机输出轴分离，以允许所述转子相对于所述电动机输出轴的角位移。
2.根据权利要求1所述的电致动VCT组件，其中所述转矩限制组件包括转子板。
3.根据权利要求2所述的电致动VCT组件，其中所述转子板包括具有齿的棘爪。
4.根据权利要求1所述的电致动VCT组件，其中所述转矩限制组件包括轴向弹簧，所述轴向弹簧被配置为朝向所述转子偏压所述转子板，以便能够将所述转子可释放地联接至所述电动机输出轴。
5.根据权利要求1所述的电致动VCT组件，其中所述转矩限制组件包括被配置为啮合所述转子中的锥形凹口的锥形摩擦垫片。
6.根据权利要求1所述的电致动VCT组件，其中所述电致动VCT组件还包括：所述转矩限制组件包括施加在所述转子的轴向面上的摩擦板。
7.根据权利要求1所述的电致动VCT组件，其中所述转矩限制组件包括被配置为啮合电动机轴承的轴向面的弹簧。
8.一种电致动可变凸轮轴正时(VCT)组件，包括：
电动机，被配置为用于控制所述VCT组件，所述电动机包括转子和电动机输出轴；
变速箱组件，包括联接至所述电动机输出轴上的输入端，和被配置为联接至内燃机的凸轮轴上的输出端；以及
一种转矩限制组件，包括：
转子板，联接至所述电动机输出轴上使得所述转子板相对于所述电动机输出轴维持固定的角位置，所述转子板包括径向向外延伸的凸缘，所述凸缘具有轴向表面，所述轴向表面被轴向地偏置成与所述转子的轴向面可释放地啮合。
9.根据权利要求8所述的电致动VCT组件，其中所述转矩限制组件还包括轴向弹簧。
10.根据权利要求8所述的电致动VCT组件，其中所述转子板还包括一体式弹簧。
11.根据权利要求8所述的电致动VCT组件，其中所述电致动VCT组件还包括施加到所述转子的所述轴向面上的摩擦板。
12.一种电致动可变凸轮轴正时(VCT)组件，包括：
电动机，被配置为用于控制所述VCT组件，所述电动机包括转子和电动机输出轴；
变速箱组件，包括联接至所述电动机输出轴上的输入端，和被配置为联接至内燃机的凸轮轴上的输出端；和
转矩限制组件，包括固定到所述转子上的转子板，所述转子板包括一个或多个摩擦表面，所述摩擦表面被配置为：
将所述转子可释放地联接至所述电动机输出轴以便在施加到所述电动机输出轴上的转矩小于或等于转矩极限时防止所述转子相对于所述电动机输出轴的角位移，并且
当施加到所述电动机输出轴的转矩大于所述转矩极限时，使所述转子与所述电动机输出轴分离，以允许所述转子相对于所述电动机输出轴的角位移。
13.根据权利要求12所述的电致动VCT组件，其中所述转子包括与所述转子板啮合的一个或多个槽，以便防止所述转子相对于所述转子板的角位移。
14.根据权利要求12所述的电致动VCT组件，其中所述一个或多个摩擦表面施加于所述转子板的内径或所述电动机输出轴的外径。
15.根据权利要求12所述的电致动VCT组件，其中所述一个或多个摩擦表面施加于电动机轴承的轴向表面或所述转子板的轴向表面。
CN202211360587.8A 2021-11-09 2022-11-02 用于电驱动凸轮轴相位器的转矩限制转子联轴器 Pending CN116104880A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/522304 2021-11-09
US17/522,304 US11454140B1 (en) 2021-11-09 2021-11-09 Torque-limiting rotor coupling for an electrically-actuated camshaft phaser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116104880A true CN116104880A (zh) 2023-05-12

Family

ID=83365752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211360587.8A Pending CN116104880A (zh) 2021-11-09 2022-11-02 用于电驱动凸轮轴相位器的转矩限制转子联轴器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11454140B1 (zh)
CN (1) CN116104880A (zh)
DE (1) DE102022129129A1 (zh)

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942338A (en) 1974-03-04 1976-03-09 Excel Corporation Torque limiting coupling
JPS51124409U (zh) 1975-04-04 1976-10-08
DE2638538A1 (de) 1976-08-24 1978-03-02 Siemens Ag Elektrische maschine
JPS5439801A (en) 1977-09-05 1979-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Armature of double insulation construction and manufacture thereof
FR2497018A1 (fr) 1980-12-24 1982-06-25 Paris & Du Rhone Montage antivibratoire pour rotor de machine electrique tournante, notamment d'alternateur de vehicule automobile
NL8400311A (nl) 1984-02-02 1985-09-02 Philips Nv Electromotor.
US4687392A (en) 1984-04-17 1987-08-18 Bidwell Robert E Torque limiting fastener
US5684348A (en) 1996-02-28 1997-11-04 Main; Louis Automatic damping and transient supressing improvement in synchronous motors and generators
US6443846B1 (en) 2000-12-22 2002-09-03 Edscha North America Spare tire carrier torque-limiting slip mechanism
DE10126340A1 (de) 2001-05-30 2002-12-12 Siemens Ag Elektrische Maschine mit trägheitsarmen Läufer
US6608421B1 (en) 2002-01-29 2003-08-19 General Electric Company Controlled compliance rotor winding support block
JP3865702B2 (ja) 2003-03-06 2007-01-10 株式会社デンソー バルブタイミング可変装置搭載車両のエンジン保護装置
US20090120388A1 (en) 2007-11-14 2009-05-14 Jongmin Lee Electro-hydraulic hybrid camshaft phaser
US8083596B1 (en) 2007-11-26 2011-12-27 Holmed Corporation Torque limiter
US8708830B2 (en) 2009-05-04 2014-04-29 Robert M. Jones Break away spline misalignment coupling
US8555836B2 (en) * 2010-12-10 2013-10-15 Delphi Technologies, Inc. Electric drive camshaft phaser with torque rate limit at travel stops
DE102011004071A1 (de) 2011-02-14 2012-08-16 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg 3-Wellen-Verstellgetriebe mit integrierter Überlastkupplung
FR3011291B1 (fr) 2013-10-02 2015-10-16 Thermodyn Turbomachine a accouplement torsible integre a au moins un arbre menant et/ou mene
JP5873523B2 (ja) 2014-04-25 2016-03-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関のバルブタイミング制御装置
WO2016036529A1 (en) 2014-09-04 2016-03-10 Borgwarner Inc. Engine variable camshaft timing phaser with planetary gear assembly
JP7161917B2 (ja) * 2018-10-31 2022-10-27 株式会社ミクニ 位相変更ユニット及びバルブタイミング変更装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022129129A1 (de) 2023-05-11
US11454140B1 (en) 2022-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2574745B1 (en) Harmonic drive camshaft phaser with a harmonic drive ring to prevent ball cage deflection.
US8555836B2 (en) Electric drive camshaft phaser with torque rate limit at travel stops
US8322318B2 (en) Harmonic drive camshaft phaser with phase authority stops
EP2539556B1 (en) Electrical camshaft phaser with energy recovery
EP2386732B1 (en) Harmonic drive camshaft phaser with a compact drive sprocket
US10006321B2 (en) Engine variable camshaft timing phaser with planetary gear set
US8516982B2 (en) Harmonic drive camshaft phaser and method for using
US9810108B2 (en) Engine variable camshaft timing phaser with planetary gear assembly
US8800513B2 (en) Axially compact coupling for a camshaft phaser actuated by electric motor
US9534513B2 (en) Camshaft phaser actuated by an electric motor
US8726865B2 (en) Harmonic drive camshaft phaser using oil for lubrication
US11821342B2 (en) Systems and methods for controlled relative rotational motion
US10648375B2 (en) Eccentric gears with reduced bearing span
US10557385B2 (en) Engine variable camshaft timing phaser with planetary gear assembly
CN116104880A (zh) 用于电驱动凸轮轴相位器的转矩限制转子联轴器
US11965439B1 (en) Variable camshaft timing sun gear cushion ring
US11542842B2 (en) Electrically-actuated camshaft phasers with tapered features
US11454141B1 (en) Torque limited variable camshaft timing assembly
CN117967421A (zh) 扭矩限制扭转万向节

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination