扭矩受限的可变凸轮轴正时组件的制作方法

1.本技术涉及可变凸轮轴正时，并且更具体地，涉及电动可变凸轮轴正时组件。


背景技术：

2.车辆可以包括执行各种车辆功能的电机，包括，例如，相对于曲轴的角度位置调整一个或多个凸轮轴的角位置，或调整乘客或驾驶员座椅的位置。电机可用于操作凸轮轴相位器以相对于曲轴推进或减缓凸轮轴的正时。凸轮轴相位器可包括由电机驱动的变速箱。限制凸轮轴相位器的权限范围的机械止动件可以包括在变速箱中。当凸轮轴相位器到达所述范围的末端时，变速箱的移动可相对突然地停止并且可对电机的输出轴施加相对大的扭矩。这一相对较大的扭矩可能会对凸轮轴移相器造成不必要的应力，这将有助于减少这种应力。


技术实现要素：

3.在一个实施方式中，电动变量的可变凸轮轴正时(vct)组件包括变速箱组件，其包括输入端；电机，其具有转子、定子和与变速箱组件输入端联接的电机轴，其中，电机轴包括电机轴外表面上的蚀刻，当变速箱组件施加在电机轴上的扭矩量保持在或低于确定的扭矩值时，蚀刻可释放地啮合转子的中心孔。
4.在另一个实施方式中，电动vct组件包括第一环形齿轮，其配置为从曲轴接收旋转输入；第二环形齿轮配置为联接到凸轮轴；变速箱组件，可与第一环形齿轮和第二环形齿轮联接，以将第一环形齿轮相对于第二环形齿轮成角度移动，并具有输入端；电机，其具有转子、定子和与变速箱组件的输入端联接的电机轴，其中，电机轴包括电机轴外表面上的蚀刻物，其可释放地啮合转子的中心孔。
附图说明
5.图1是描绘电动可变凸轮轴正时(vct)组件的实施方式的分解图；
6.图2是描绘与电动vct组件一起使用的变速箱组件的实施方式的分解图；并且
7.图3是描绘电动vct组件的实施方式的横截面图；
8.图4是描绘与电动vct组件一起使用的电机的实施方式的横截面图；
9.图5是描绘与电机一起使用的转子和电机轴的实施方式的透视图；
10.图6是描绘与电机一起使用的转子和电机轴的实施方式的透视图；
11.图7是描绘具有蚀刻的电机轴的实施方式的透视图；
12.图8是描绘具有蚀刻的电机轴的另一个实施方式的透视图；
13.图9是描绘转子的实施方式的轮廓图；并且
14.图10是描绘转子的实施方式的轮廓图。
具体实施方式
15.电动可变凸轮轴正时(vct)组件可包括电机，其具有转子和定子，电机具有包括蚀刻的外表面的电机轴。蚀刻可沿着电机轴的外表面的轴向长度延伸并且可通过激光烧蚀产生。所述电动vct组件或凸轮轴相位器可包括变速箱，其具有联接到凸轮轴的输出端和联接到电机的电机轴的输入端。电机轴可以控制凸轮轴相对于曲轴的角度位置或相位。变速箱可包括机械止动件，其限制凸轮轴相对于曲轴的角位移。在组装期间，电机轴及其蚀刻的外表面可强制装配到转子的中心孔径中，从而在电机轴与转子之间产生限定量的摩擦阻力。该蚀刻可机械地变形中心孔径的表面，从而产生限定的摩擦阻力。
16.该限定的摩擦阻力可被选择以产生扭矩值，在该扭矩值或低于该扭矩值时，电机轴不会相对于转子发生角位移，例如，当相位器改变凸轮轴相对于曲轴的相位时，在正常工作期间会发生这种情况。然而，当凸轮轴相对于曲轴成角度地位移以使得凸轮轴相位器的机械变速箱联接止动件时，变速箱在电机轴上施加的扭矩量可上升到高于确定的扭矩值，从而允许转子与轴之间的相对角旋转。一旦施加在电机轴上的扭矩降到确定的扭矩值以下，激光蚀刻的外表面可再次防止电机轴与转子之间的角位移。这种功能可以重复，其中蚀刻的外表面相对于轴保持转子，而施加在轴上的扭矩低于阈值极限，并且允许轴与变速箱之间的相对角移动一遍又一遍地高于该极限。不同轴向长度的蚀刻和/或烧蚀图案可以改变确定的扭矩值。
17.相对于图1至图3示出电动vct组件10(也称为电动凸轮轴相位器)的实施例。相位器10是多件机构，其具有一起工作以从发动机的曲轴传递旋转到发动机的凸轮轴的部件，并且可以一起工作以相对于曲轴成角度地位移凸轮轴以用于推进和减缓发动机的阀门打开和关闭。相位器10可具有不同的设计和构造，这取决于，除其他可能的因素外，相位器采用的应用以及其工作的曲轴和凸轮轴。在图1至图3中呈现的实施例中，例如，相位器10包括链轮12、行星齿轮组件14和凸轮轴板或板16。
18.链轮12接收来自发动机的曲轴的旋转驱动输入并且围绕轴线x1旋转。正时链或正时皮带可以绕链轮12和曲轴环绕，使得曲轴的旋转转化为链轮通过链条或皮带旋转。用于在链轮12与曲轴之间传递旋转的其他技术是可能的。沿着外表面，链轮12具有用于与正时链、与正时带或与另一部件配合的一组齿18。在不同示例中，该组齿18可包括围绕链轮12的圆周连续跨越的38个单独的齿、42个单独的齿或一些其他数量的齿。如图所示，链轮12具有从该组齿18轴向跨越的外壳20。外壳20是围绕行星齿轮组件14的部分的圆柱形壁。
19.行星齿轮止动件13可包括在链轮12的面向内部的表面上以限制凸轮轴与曲轴之间的角位移。行星齿轮止动件13是范围限制元件的一种实施方式。行星齿轮止动件13联接缓冲止动件，并且防止凸轮轴与曲轴之间在推进方向和减缓方向上的进一步角位移。然而，行星齿轮止动件13可以若干不同的方式实现。例如，行星齿轮止动件可移动，而不是作为从链轮12径向向内延伸的固定突起存在。例如，在一个实施方式中，行星齿轮止动件可以是配合到凸轮轴环形齿轮的凹腔中的元件，使得行星齿轮止动件移动以啮合包括在行星齿轮组件上的元件。在一个实施方式中，行星齿轮止动件可围绕轴线枢转或可径向向内或径向向外滑动以啮合或脱离行星齿轮组件14。各种不同的行星齿轮止动件在美国专利申请号15/635,281中得以描述，其全部内容以引用的方式并入本文。
20.在此处呈现的实施例中，行星齿轮组件14包括行星齿轮24。太阳齿轮22由电机23
驱动以围绕轴线x1旋转。太阳齿轮22与行星齿轮24啮合，并且在其外部具有一组齿32，使其直接啮合行星齿轮24。在不同示例中，该组齿32可包括围绕太阳齿轮22的圆周连续跨越的26个单独的齿、37个单独的齿或一些其他数量的齿。呈圆柱体形状的裙部34从该组齿32跨越。如所描述，太阳齿轮22是外部正齿轮，但可以是另一种类型的齿轮。电机23包括定子和转子(未示出)。转子可以以下文将更详细讨论的方式联接到电机轴100。电流可以通过包括在定子的绕组来接收，以诱导转子相对于定子的旋转运动。转子的旋转运动与电机轴100相连。键102可联接到电机轴100的远端。键102至可被成形为啮合太阳齿轮22并且将旋转运动从电机轴100传输到行星齿轮组件14。
21.行星齿轮24在将发动机的凸轮轴带入推进和减缓的角度位置中时围绕其单独的旋转轴线x2旋转。当不推进或减缓时，行星齿轮24和太阳齿轮22和环形齿轮26、28围绕轴线x1一起旋转。在此处呈现的实施例中，总共有三个离散行星齿轮24，其相对于彼此类似地设计和构造，但是可能存在其他量的行星齿轮，诸如一个、两个、四个或六个。无论有多少个，行星齿轮24中的每一个都可以分别与链轮12和板16包括的第一环形齿轮26和第二环形齿轮28联接。每个行星齿轮24可具有沿其外部的一组齿60，以便与环形齿轮26、28直接啮合。在不同示例中，齿60可包括21个单独的齿，或围绕行星齿轮24中的每一个的圆周连续跨越的某一其它量的齿。为了将行星齿轮24保持在适当位置并支撑它们，可提供载体组件62。载体组件62可具有不同的设计和构造。在附图中呈现的实施例中，载体组件62包括一侧上的第一载体板64、另一侧上的第二载体板66以及用作旋转行星齿轮24的轮毂的气缸68。行星销钉或螺栓70可与载体组件62一起使用。应当理解，行星齿轮组件的其他实施方式是可能的，诸如使用偏心轴和复合行星齿轮或使用谐波驱动的另一种齿轮。通过联轴器将一个环形齿轮和一个行星齿轮附接到凸轮轴上的实施方式也是可能的。
22.第一环形齿轮26接收来自链轮12的旋转驱动输入，使得第一环形齿轮26和链轮12围绕轴线x1一起旋转。第一环形齿轮26可以是链轮12的整体延伸，也就是说，第一环形齿轮26和链轮12可以一起形成整体结构。第一环形齿轮26具有环形形状，与行星齿轮24啮合，并且在其内部具有一组齿72，使其与行星齿轮24直接啮合。在不同示例中，齿72可包括围绕第一环形齿轮26的圆周连续跨越的80个单独齿或一些其他数量的齿。在此处呈现的实施例中，第一环形齿轮26是内正齿轮，但可以是另一种类型的齿轮。
23.第二环形齿轮28围绕轴线x1向发动机的凸轮轴传输旋转驱动输出。在这个实施例中，第二环形齿轮28经由板16驱动凸轮轴的旋转。第二环形齿轮28和板16可以不同的方式连接在一起，包括通过切割和突片互连、压装、焊接、粘附、螺栓连接、铆接或通过另一种技术。在本文未示出的实施例中，第二环形齿轮28和板16可以是彼此的整体延伸以形成整体结构。与第一个环形齿轮26一样，第二个环形齿轮28具有环形，与行星齿轮24啮合，在其内部有一组齿74，用于与行星齿轮直接啮合。在不同示例中，齿74可包括77个单独的齿，或围绕第二环形齿轮28的圆周连续跨越的某一其他数量的齿。相对于彼此，第一环形齿轮26与第二环形齿轮28之间的齿数可以与提供的行星齿轮24的数目的倍数不同。因此，例如，齿72可包括80个单独的齿，而齿74可包括77个单独的齿，在此示例中，三个行星齿轮24相差三个单独的齿。在具有六个行星齿轮的另一个示例中，齿72可包括70个单独的齿，而齿74可包括82个单独的齿。通过在运行中的第一环形齿轮26和第二环形齿轮28之间传递相对旋转运动和相对旋转速度，满足此关系可提供推进和减缓能力。在此处呈现的实施例中，第一环形齿
轮28是内正齿轮，但可以是另一种类型的齿轮。板16包括中心孔76，中心螺栓78穿过中心孔以将板16固定地附接到凸轮轴。此外，板16还利用卡环80紧固到链轮12，卡环80轴向地约束链轮12与板16之间的行星齿轮组件14。
24.两个环形齿轮26、28一起构成用于凸轮轴相位器10的分离环形齿轮构造。然而，应理解，其他凸轮轴相位器设计可与缓冲止动件一起使用。例如，凸轮轴相位器可以使用偏心轴、复合行星齿轮和两个环形齿轮来实现。或者凸轮轴相位器可以包括两个以上的齿圈。例如，凸轮轴相位器10可包括用于总共三个环形齿轮的另外第三环形齿轮。在此，第三环形齿轮还可以像第二环形齿轮28一样将旋转驱动输出传输到发动机的凸轮轴，并且可以具有与第二环形齿轮相同数量的单独齿。
25.图4中示出电机23的横截面视图。电机23被示出为具有转子104、定子106以及机械地被迫进入转子104的中心孔108中的电机轴100。已经沿着轴100的轴向长度在电机轴100的外表面上进行蚀刻110。蚀刻110邻接并联接转子104的中心孔径108。蚀刻110可以是电机轴100的表面积的一部分，该部分相对于轴100的剩余表面积具有不同的摩擦系数。蚀刻110可通过在与转子104组装之前在限定量的时间内将激光施加到表面积的所需部分来产生。激光的施加可通过熔融电机轴100的外表面来改变表面积的部分的摩擦系数。在一个实施方式中，激光器可以在限定的时间段内将激光束施加到电机轴100的表面。激光束的能量和施加持续时间可受电机轴100的材料和待蚀刻的电机轴100的表面积的部分的形状影响。
26.具有蚀刻110和转子104的电机轴100在图5中示出处于预装配状态并且在图6中示出为组件。电机轴100可机械地压入转子104的中心孔108中，直到蚀刻110沿着旋转轴线(x)与转子104轴向对准。蚀刻110经由中心孔108联接转子104，从而抵抗电机轴100相对于转子104的角位移。蚀刻110的摩擦系数可根据使电机轴100相对于转子104成角度位移所需的扭矩量而增加或减少。
27.电机轴100的表面积的部分上的蚀刻可以不同的方式来成形，以控制使电机轴100相对于转子104成角度位移所需的扭矩量。在一些实施方式中，电机轴100的表面积部分可以包括在轴向延伸的表面积中增加的图案。转到图7，蚀刻110a被示为三角形花键116，其围绕电机轴100的圆周增加圆周宽度，从首先插入中心孔108的轴100的远端112向电机23移动。三角花键可延伸电机轴100的轴向长度(y)并且包括多个蚀刻点114，这些蚀刻点114共同形成三角形形状。
28.例如，一个蚀刻点114a可以定位在蚀刻110a的开始处，位于沿着旋转轴(x)的轴向位置，并且具有越来越大的周向宽度的附加点114a可放置在距离远端112越来越远的轴向位置。然后，两个点114b可以沿着旋转轴(x)定位在远离远端112和点114a的轴向点上。当附加点114b被放置成远离电机轴100的表面上的远端112时，两个点114b可增加周向宽度。蚀刻110a朝向远端112的较窄宽度可在插入到与中心孔108联接之后有助于在蚀刻110a与转子104之间产生更强的粘结。当电机轴100被压入中心孔108中以使得蚀刻110a联接转子材料时，蚀刻110a最靠近远端112的部分扰动其联接的转子104的材料，诸如点114a。然而，基于电机轴100相对于转子104的轴向移动，后续更宽蚀刻110a(诸如点114b)联接先前未被蚀刻110a的另一部分(诸如点114a)扰动的新鲜转子材料。
29.图8中示出了蚀刻110b的另一个实施方式。蚀刻110b包括沿着电机轴100的轴向长度(y)延伸的相对均匀长度的矩形花键118。矩形花键118可包括延伸电机轴100的轴向长度
(y)的一部分的多个均匀成形点114。第一组矩形花键118可沿着电机轴100的第一轴向区段(y1)轴向延伸，并且第二组矩形花键118可沿着电机轴100的第二轴向区段(y2)轴向延伸。第一组矩形花键118可相对于旋转轴线(x)从第二组矩形花键118成角度地位移。
30.转向图9和图10，示出具有非圆形中心孔108a的转子104a的实施方式。非圆形中心孔108a可允许孔108a或孔弹性变形或弯曲，以便于将电机轴100装配到转子104a中。与使用圆形中心孔的压装组件相比，非圆形中心孔108a还可以在组装后帮助调节电机轴100和转子104a之间的压力或力。在一个实施方式中，可以使用多个突起120来创建非圆性，这些突起向内径向地向旋转轴(x)延伸，并沿径向向内朝向蚀刻110和电机轴100的外表面的孔径表面圆周间隔。
31.应当理解，前述内容是对本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅由以下权利要求限定。此外，上述描述中包含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中使用的术语的定义的限制，除非上文明确定义了术语或短语。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对于本领域技术人员将变得显而易见。所有此类其他实施例、变更和修改均旨在属于所附权利要求的范围内。
32.本说明书和权利要求书中使用的术语“例如”“例如(e.g)”“例如(for example)”“诸如(such as)”“如(for instance)”和“等(like)”以及动词“包含(comprising)”“有(having)”“包括(including)”及其其他动词形式，当与一个或多个部件或其他项目的列表一起使用时，都应被解释为开放式，这意味着该列表不应被视为排除其他、额外的部件或项目。除非在需要不同解释的上下文中使用，否则其他术语应使用其最广泛的合理含义进行解释。

技术特征：
1.一种电动可变凸轮轴正时(vct)组件，其包括：变速箱组件，所述变速箱组件可以改变，被配置为改变凸轮轴相对于曲轴的角度位置，所述变速箱组件包括输入端；和电机，所述电机包括转子、定子和联接到所述输入端的电机轴，其中，所述电机轴的外表面包括蚀刻，所述蚀刻被配置为当经由所述变速箱组件施加在所述电机轴上的扭矩量小于或等于预定扭矩值时，在所述转子的中心孔径处将所述电机轴可释放地联接到所述转子，并且所述蚀刻还被配置为当施加在所述电机轴上的所述扭矩量大于所述预定扭矩值时，将所述电机轴与所述转子分离。2.根据权利要求1所述的电动vct组件，其中，所述蚀刻形成多个三角形花键。3.根据权利要求1所述的电动vct组件，其中，所述蚀刻形成多个矩形花键。4.根据权利要求1所述的电动vct组件，其中，所述蚀刻包括多个点。5.根据权利要求3所述的电动vct组件，其中，所述多个矩形花键包括第一组矩形花键和从所述第一组矩形花键成角度位移的第二组矩形花键。6.根据权利要求1所述的电动vct组件，其中，所述中心孔径是非圆形中心孔径。7.根据权利要求6所述的电动vct组件，其中所述非圆形中心孔径包括一个或多个径向向内延伸的突起。8.根据权利要求1所述的电动vct组件，其中，所述变速箱组件还包括多个行星齿轮和与多个行星轮啮合的太阳齿轮。9.一种电动可变凸轮轴正时(vct)组件，其包括：第一环形齿轮，所述第一环形齿轮被配置为从曲轴接收旋转输入；第二环形齿轮，所述第二环形齿轮被配置为联接到凸轮轴；变速箱组件，所述变速箱组件被配置为联接所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮，以便使所述第一环形齿轮相对于所述第二环形齿轮成角度位移，所述变速箱组件包括输入端；和电机，所述电机包括转子、定子和联接到所述输入端的电机轴，其中，所述电机轴的外表面包括蚀刻，所述蚀刻被配置为可释放地联接所述转子的中心孔径。10.根据权利要求9所述的电动vct组件，其中，所述蚀刻形成多个三角形花键。11.根据权利要求9所述的电动vct组件，其中，所述蚀刻形成多个矩形花键。12.根据权利要求9所述的电动vct组件，其中，所述蚀刻包括多个点。13.根据权利要求11所述的电动vct组件，其中，所述多个矩形花键包括第一组矩形花键和从所述第一组矩形花键成角度位移的第二组矩形花键。14.根据权利要求9所述的电动vct组件，其中，所述中心孔径是非圆形中心孔径。15.根据权利要求14所述的电动vct组件，其中，所述非圆形中心孔径包括一个或多个径向向内延伸的突起。

技术总结
一种电动可变凸轮轴正时(VCT)组件包括变速箱组件，其包括输入端；电机，其具有转子、定子和与变速箱组件的输入端联接的电机轴，其中，所述电机轴包括在电机轴的外表面上的蚀刻，当经由变速箱组件施加在电机轴上的扭矩量小于或等于预定扭矩值时，蚀刻可释放地将电机轴联接到转子的中心孔径处，并且蚀刻还被配置为当在电机轴上施加的扭矩量大于预定扭矩值时，将电机轴与转子脱离。将电机轴与转子脱离。将电机轴与转子脱离。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：博格华纳公司
技术研发日：2022.11.04
技术公布日：2023/5/12