基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構的製作方法

2023-05-15 12:24:21

基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構的製作方法
【專利摘要】本發明設計一種基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構，該機構通過電機-減速器驅動的方式調節凸輪軸轉角，從而實現配氣相位的連續調節。控制機構採用步進電機或伺服電機作為動力，經過兩極減速器驅動凸輪軸轉動，以放大驅動轉矩。減速器採用兩級行星齒輪減速器或一級圓柱齒輪減速器和一級行星齒輪減速器構成的兩級減速器。為了提高控制的機構的響應速度，機構採用大步進角的步進電機，經兩極減速後不會影響控制精度。該執行機構與現有的電液式執行機構相比具有控制精度高的優點。
【專利說明】基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發動機連續可變配氣相位控制系統的執行機構。
【背景技術】
[0002]傳統發動機的配氣相位是固定不變的，而最佳的配氣相位是隨著發動機的工況的變化而變化的，因此固定不變的配氣相不能滿足發動機在多種工況對配氣正時的需求，即不能滿足發動機在各種工況下對動力性、經濟性和排放性要求。可變氣門配氣相位控制系統的作用是通過改變氣門開啟和關閉時刻，在發動機運轉工況範圍內提供最佳的配氣正時，使發動機動力性和經濟性得到綜合提高，同時可在一定程度上改善了廢氣排放。發動機可變配氣正時調節機構主要有兩大類，一類是基於凸輪軸調相原理的可變配氣相位機構，另一類是無凸輪軸的氣門調節機構，驅動方式有電磁閥式、電液驅動式、電氣驅動式等。基於凸輪軸調相原理的配氣正時調節機構，具有結構簡單、成本低以及不需要對發動機進行大的改動的優點，得到廣泛應用，如日本本田公司的「智能可變氣門正時和氣門升程電子控制系統1-VTEC」，豐田公司的「智能可變氣門正時系統(VVT-1 )」，德國大眾的液壓調節器式可變配氣機構等，這些機構的控制方式都採用的是電控液壓驅動的方式，由於液壓取自發動機的潤滑油，而發動機潤滑油的壓力是隨發動機轉速的變化而變化的，因此要實現精確控制的難度較大，使控制系統的控制精度還不夠高。本發明設計一種基於行星齒輪機構的電機-齒輪減速器驅動的執行機構，來提高系統的控制精度。

【發明內容】

[0003]本發明設計一種基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構，該機構通過電機-齒輪減速器驅動的方式調節凸輪軸轉角，從而實現配氣相位的連續調節。控制機構採用步進電機或伺服電機作為動力，經過兩極減速器驅動凸輪軸轉動。為了提高控制的機構的響應速度，機構採用大步進角的步進電機，經兩極減速後可以保證控制精度。該執行機構與現有的電液式執行機構相比具有控制精度高的優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0005]圖1為採用雙排行星齒輪減速器的基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構示意圖
圖2為第一級減速器採用一對圓柱齒輪的基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構結構示意圖。
【具體實施方式】
[0006]具體實現方案為:以步進電機作為動力，通過兩級行星齒輪減速器實現凸輪軸的驅動即相角的調整，如圖1所示，後行星排的齒圈與發動機凸輪軸的鏈輪或帶輪製成一體或通過機械連接，行星架通過花鍵與凸輪軸連接，太陽輪與前一排行星減速器的行星架通過短軸連接。前行星減速器的齒圈通過螺釘與鏈輪或帶輪罩蓋固定，太陽輪與固定在鏈輪或帶輪罩蓋上的步進電機的輸出軸連接。前行星減速器的行星架上焊有一個限位銷，與鏈輪或帶輪罩蓋上的圓弧軌道配合，使前減速器的行星架只能在一定的角度能轉動，即後太陽輪在一定角度內轉動，從而保證凸輪軸只在一定轉角範圍內轉動(保證可靠性與安全性)，從而實現配氣相位在一定範圍內的連續調節。一般配氣相位調整的角度(曲軸轉角)為20 — 30°。採用兩級減速器的目的是對步進電機的輸出轉矩進行放大，從而保證可以驅動凸輪軸轉動，即實現配氣相位的連續調節。
[0007]圖2為另一種方案，第一級減速器採用一對圓柱齒輪。步進電機的輸出軸直接連接第一級圓柱齒輪減速器的小齒輪，大齒輪通過一根小軸與第二級行星齒輪減速器的太陽輪連接。大齒輪上焊有一個限位銷，與鏈輪或帶輪罩蓋上的圓弧軌道配合，使大齒輪只能在一定的角度內轉動，即保證凸輪軸在一定角度內轉動。
[0008]進一步的，步進電機可以通過伺服電機來替代，以獲得更高的控制精度，但成本會上升。
【權利要求】
1.一種基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構，其特徵在於，包括步進電機，兩極行星齒輪減速器。
2.如權利I要求所述的一種基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構，其特徵在於，步進電機採用大步進角式，以提高響應速度，步進角的大小依據總的傳動比和凸輪轉角控制精度而定。
3.如權利I要求所述的一種基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構，其特徵在於，第一級行星齒輪減速器可以由一對圓柱齒輪減速器替代。
4.如權利I要求所述的一種基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構，其特徵在於，後行星排的齒圈與發動機凸輪軸的鏈輪或帶輪製成一體或通過機械連接，行星架通過花鍵與凸輪軸連接，太陽輪與前一級減速器的輸出連接。
5.如權利I要求所述的一種基於行星齒輪機構的發動機可變配氣相位執行機構，其特徵在於，通過限位機械機構(銷子和軌道)限制凸輪軸的調節範圍。
【文檔編號】F01L1/34GK103982262SQ201410230244
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優先權日:2014年5月28日
【發明者】李春芾, 李豔琴, 李欣書 申請人:李春芾