本發(fā)明屬于電動(dòng)相位器(e-相位器)的領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明屬于具有消隙行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)相位器。

背景技術(shù)：

在閉環(huán)動(dòng)力傳輸系統(tǒng)中，可變凸輪正時(shí)(VCT)是相對(duì)于其操作地連接到的曲軸來測(cè)量凸輪軸的角位移或相位角，然后通過改變相位角以便響應(yīng)對(duì)于動(dòng)力增加或減小的需求來調(diào)整各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)特性的系統(tǒng)。通常，存在有其中此類發(fā)動(dòng)機(jī)特性的理想值是對(duì)照它們現(xiàn)有值來進(jìn)行測(cè)量并且響應(yīng)于任何變化在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)改變的反饋回路。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，現(xiàn)代汽車通常具有一個(gè)或多個(gè)電子控制單元(ECU)，其不斷地分析從發(fā)動(dòng)機(jī)的不同零部件或從汽車的其他零部件輸送給它們的數(shù)據(jù)，這些零部件例如排氣傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器。然后，響應(yīng)于這些數(shù)據(jù)，發(fā)出控制信號(hào)。例如，就VCT系統(tǒng)而言，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)或外界條件發(fā)生改變時(shí)，相應(yīng)地調(diào)整凸輪軸與曲軸之間的角位移。

VCT系統(tǒng)包括凸輪定相控制裝置(有時(shí)被稱為相位器)并且可包括控制閥、控制閥致動(dòng)器和控制電路。VCT是指當(dāng)有需要時(shí)控制和改變傳動(dòng)軸與一個(gè)或多個(gè)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣閥和排氣閥的凸輪軸之間的角關(guān)系(“相位”)的過程。電動(dòng)相位器(e-相位器)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來控制和改變傳動(dòng)軸與一個(gè)或多個(gè)凸輪軸之間的角關(guān)系。響應(yīng)于輸入信號(hào)，電動(dòng)相位器將凸輪軸調(diào)整到提前或延遲發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)。

Choi等人的于2007年8月2日公布的標(biāo)題為“用于汽車的可變傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向設(shè)備(Variable Gear Ratio Steering Apparatus for Automobiles)”的美國專利申請(qǐng)公布號(hào)2007/0179011公開了可變傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向設(shè)備，其包括連接至 方向盤的輸入軸、與輸入軸同軸形成的且同時(shí)包圍輸入軸的太陽齒輪、與太陽齒輪進(jìn)行外嚙合的第一對(duì)行星齒輪、與太陽齒輪進(jìn)行外嚙合的第二對(duì)行星齒輪、聯(lián)接至輸入軸同時(shí)將第一對(duì)行星齒輪連接起來的第一行星架、適于相對(duì)于輸入軸旋轉(zhuǎn)且同時(shí)將第二對(duì)行星齒輪連接起來的第二行星架、與第一對(duì)行星齒輪和第二對(duì)行星齒輪進(jìn)行內(nèi)嚙合的環(huán)形齒輪以及連接至環(huán)形齒輪的輸入軸。第二行星架插入到第一行星架中，同時(shí)由壓縮裝置支撐，以便第二行星架可相對(duì)于輸入軸旋轉(zhuǎn)以減少齒隙。

Showalter的于2014年6月19日公布的標(biāo)題為“開環(huán)齒輪行星式凸輪相位器(Split Ring Gear Planetary Cam Phaser)“的專利WO2014/092963公開了一種用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的凸輪相位器。凸輪相位器可以包括具有開環(huán)齒輪的行星齒輪系統(tǒng)，開環(huán)齒輪包括通過無限循環(huán)動(dòng)力傳輸構(gòu)件由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)的鏈輪環(huán)形齒輪以及可連接用于與凸輪軸旋轉(zhuǎn)的凸輪軸環(huán)形齒輪。太陽齒輪可布置成與開環(huán)齒輪同心，并且多個(gè)行星齒輪可嚙合接合在太陽齒輪與開環(huán)齒輪之間。凸輪軸環(huán)形齒輪可具有不同數(shù)量的齒，其以對(duì)應(yīng)于行星齒輪數(shù)量的倍數(shù)的值大于或小于鏈輪環(huán)形齒輪，從而使每一個(gè)行星齒輪在接合位置處齒對(duì)齊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的電動(dòng)相位器包括電動(dòng)機(jī)和行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括太陽齒輪、行星齒輪、由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)的鏈輪環(huán)形齒輪、與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)的凸輪軸環(huán)形齒輪、行星架、杠桿臂和載荷產(chǎn)生器。杠桿臂可旋轉(zhuǎn)地附接至至少一個(gè)行星齒輪并且在行星架上定位成與太陽軸線離軸的樞軸點(diǎn)處可樞轉(zhuǎn)地附接至行星架。載荷產(chǎn)生器聯(lián)接至行星架并且將扭轉(zhuǎn)載荷施加至杠桿臂以減少在開環(huán)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒隙。凸輪軸環(huán)形齒輪齒和鏈輪環(huán)形齒輪齒的數(shù)量之間的差為行星齒輪數(shù)量的倍數(shù)。

在一些實(shí)施例中，行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為開環(huán)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括太陽齒輪、多個(gè)行星齒輪、鏈輪環(huán)形齒輪、凸輪軸環(huán)形齒輪、行星架、杠桿臂和 載荷產(chǎn)生器。太陽齒輪由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來繞太陽軸線旋轉(zhuǎn)，并且包括多個(gè)太陽齒輪齒。行星齒輪設(shè)置在太陽齒輪的周圍，而且每個(gè)行星齒輪包括多個(gè)保持行星齒輪與太陽齒輪嚙合接合的行星齒。鏈輪環(huán)形齒輪由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)，并且包括多個(gè)保持鏈輪環(huán)形齒輪與行星齒輪嚙合接合的鏈輪環(huán)形齒輪齒。凸輪軸環(huán)形齒輪可與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)，并且包括多個(gè)保持凸輪軸環(huán)形齒輪與行星齒輪嚙合接合的凸輪軸環(huán)形齒輪齒。行星架可繞著太陽軸線旋轉(zhuǎn)，并且可旋轉(zhuǎn)地容納多個(gè)行星齒輪中的至少一個(gè)第一行星齒輪。杠桿臂可旋轉(zhuǎn)地附接至多個(gè)行星齒輪中的至少一個(gè)第二行星齒輪，并且在行星架上定位成與太陽軸線離軸的樞軸點(diǎn)處可樞轉(zhuǎn)地附接至行星架。載荷產(chǎn)生器聯(lián)接至行星架并且將扭轉(zhuǎn)載荷施加至杠桿臂以減少在開環(huán)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒隙。凸輪軸環(huán)形齒輪齒和鏈輪環(huán)形齒輪齒的數(shù)量之間的差為行星齒輪數(shù)量的倍數(shù)，從而在行星齒輪中的每一個(gè)的接合位置處提供齒對(duì)齊。

在一些實(shí)施例中，行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為固定太陽行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括太陽齒輪、多個(gè)行星齒輪、環(huán)形齒輪、行星架、杠桿臂和載荷產(chǎn)生器。太陽齒輪由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)來繞太陽軸線旋轉(zhuǎn)，并且包括多個(gè)太陽齒輪齒。行星齒輪設(shè)置在太陽齒輪的周圍，而且每個(gè)行星齒輪包括多個(gè)保持行星齒輪與太陽齒輪嚙合接合的行星齒。環(huán)形齒輪由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)，并且包括多個(gè)保持環(huán)形齒輪與行星齒輪嚙合接合的環(huán)形齒輪齒。行星架可繞著太陽軸線旋轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)地容納多個(gè)行星齒輪中的至少一個(gè)第一行星齒輪，并且聯(lián)接來與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)。杠桿臂可旋轉(zhuǎn)地附接至多個(gè)行星齒輪中的至少一個(gè)第二行星齒輪，并且在行星架上定位成與太陽軸線離軸的樞軸點(diǎn)處可樞轉(zhuǎn)地附接至行星架。載荷產(chǎn)生器聯(lián)接至行星架并且將扭轉(zhuǎn)載荷施加至杠桿臂以減少在固定太陽行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒隙。

在一些實(shí)施例中，一種減少電動(dòng)相位器中的齒隙以動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的方法包括：經(jīng)由聯(lián)接至行星架的載荷產(chǎn)生器，將扭轉(zhuǎn)載荷施加至可旋轉(zhuǎn)地附接至多個(gè)行星齒輪中的至少一個(gè)第二行星齒輪上且在行星架上定位成與太陽軸線離軸的樞軸點(diǎn)處可樞轉(zhuǎn)地附接至行星架的杠桿臂，以減少在行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒隙。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的行星傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性主視圖。

圖2示出了電動(dòng)相位器的示意圖，其包括沿線2-2的圖1的行星傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性截面圖。

圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的另一行星傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性主視圖。

圖4示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中具有鏈條張緊器式消隙機(jī)構(gòu)的行星傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性主視圖。

圖5示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中具有四個(gè)行星的行星傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性主視圖。

圖6示出了本發(fā)明的一個(gè)固定太陽實(shí)施例中行星傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性主視圖。

圖7示出了電動(dòng)相位器的示意圖，其包括沿線7-7的圖6的行星傳動(dòng)系統(tǒng)的示意性截面圖。

具體實(shí)施方式

電動(dòng)相位器動(dòng)態(tài)地調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。電動(dòng)相位器包括由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的行星傳動(dòng)系統(tǒng)。該行星傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)選地為開環(huán)行星傳動(dòng)系統(tǒng)，該開環(huán)行星傳動(dòng)系統(tǒng)具有由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)的鏈輪環(huán)形齒輪以及與太陽齒輪同心并且連接至凸輪軸的凸輪軸環(huán)形齒輪。該行星傳動(dòng)系統(tǒng)還包括位于中央的太陽齒輪，多個(gè)與太陽齒輪接合的行星齒輪以及連接至行星齒輪中的至少兩個(gè)行星齒輪的至少一個(gè)行星架。至少兩個(gè)行星齒輪彼此相對(duì)負(fù)載，以減小行星傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒隙。電動(dòng)機(jī)優(yōu)選地為無刷直流電動(dòng)機(jī)。

雖然通過使用高精度研磨齒輪可以顯著地減小齒隙以及噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度(NVH)，但是，這往往會(huì)使齒輪的制造變得異常昂貴。在此 采用齒輪負(fù)載來借助制造成本更便宜且精度更低的齒輪來減小齒隙以及NVH。

單環(huán)行星系統(tǒng)與開環(huán)行星系統(tǒng)之間的主要區(qū)別之一在于開環(huán)行星系統(tǒng)中的環(huán)與行星之間齒隙的顯著性。真實(shí)圓周負(fù)載能夠去除單環(huán)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的除了行星軸與行星齒輪之間的軸承間隙之外的所有齒隙。相比之下，真實(shí)圓周負(fù)載能夠去除開環(huán)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的大多數(shù)齒隙，而不是全部齒隙，這是因?yàn)辇X寬度在兩個(gè)環(huán)形齒輪之間沒有完美地匹配。

采用單環(huán)行星系統(tǒng)，行星齒輪的向外徑向移動(dòng)僅去除了行星齒輪至環(huán)形齒輪接口處的齒隙，但是增加了太陽齒輪至行星齒輪接口處的齒隙。采用開環(huán)行星系統(tǒng)，初始試驗(yàn)表明：徑向載荷似乎去除了環(huán)與行星之間的齒隙，并且高比值不會(huì)向行星齒輪增加足以引起行星齒輪至太陽齒輪接口處的卡嗒聲的力矩。

近來的試驗(yàn)已經(jīng)表明了，減小行星齒輪至環(huán)形齒輪接口處的齒隙能夠?qū)㈤_環(huán)齒輪行星傳動(dòng)系統(tǒng)中的NVH調(diào)高至可接受的水平。

在凸輪軸環(huán)形齒輪與鏈輪環(huán)形齒輪之間存在有齒數(shù)差，其可被行星齒輪的數(shù)量整除，從而使每一個(gè)行星齒輪在嚙合位置處齒對(duì)齊。當(dāng)太陽齒輪以與凸輪軸不同的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于齒差異而導(dǎo)致凸輪軸環(huán)形齒輪以與鏈輪環(huán)形齒輪稍微不同的速度移動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，行星傳動(dòng)系統(tǒng)具有三個(gè)行星齒輪，并且在凸輪軸環(huán)形齒輪與鏈輪環(huán)形齒輪之間存在三個(gè)齒數(shù)的差，以便使環(huán)形齒輪之間的定相分辨率最大化。

對(duì)于其中太陽齒輪具有x個(gè)齒、鏈輪環(huán)形齒輪具有y個(gè)齒并且凸輪軸環(huán)形齒輪具有z個(gè)齒的開環(huán)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而言，太陽齒輪相對(duì)于鏈輪環(huán)形齒輪前進(jìn)(1+y/x)/(1-y/z)圈，從而使得凸輪軸環(huán)形齒輪相對(duì)于鏈輪環(huán)形齒輪前進(jìn)一圈。

在一些實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)連接至太陽齒輪以驅(qū)動(dòng)與行星齒輪相關(guān)的太陽齒輪。當(dāng)電動(dòng)機(jī)以與鏈輪環(huán)形齒輪相同的速度旋轉(zhuǎn)太陽齒輪時(shí)，在曲軸與凸輪軸之間保持恒定的相位位置。在這些條件下，行星齒輪組件作為在太陽齒輪與行星齒輪之間或行星齒輪與環(huán)形齒輪之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的單 元旋轉(zhuǎn)，這使得摩擦損耗最小化。相對(duì)于鏈輪環(huán)形齒輪/凸輪軸環(huán)形齒輪/凸輪軸調(diào)整電動(dòng)機(jī)速度以相對(duì)于曲軸調(diào)整凸輪軸的相位。

在一些實(shí)施例中，凸輪軸環(huán)形齒輪具有比鏈輪環(huán)形齒輪更多的齒。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以比凸輪軸的速度更快的速度旋轉(zhuǎn)太陽齒輪時(shí)，相位器沿前進(jìn)方向移動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)以比凸輪軸的速度更慢的速度旋轉(zhuǎn)太陽齒輪時(shí)，相位器沿延遲方向移動(dòng)。

在其他實(shí)施例中，鏈輪環(huán)形齒輪具有比凸輪軸環(huán)形齒輪更多的齒。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以比凸輪軸的速度更快的速度旋轉(zhuǎn)太陽齒輪時(shí)，相位器沿延遲方向移動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)以比凸輪軸的速度更慢的速度旋轉(zhuǎn)太陽齒輪時(shí)，相位器沿前進(jìn)方向移動(dòng)。

鏈輪環(huán)形齒輪、凸輪軸環(huán)形齒輪、行星齒輪以及太陽齒輪布置在優(yōu)選地具有高數(shù)值齒輪比的行星齒輪傳動(dòng)連接中，從而能在電動(dòng)機(jī)的相對(duì)低的傳動(dòng)扭矩需求下實(shí)現(xiàn)精確定相角調(diào)整。鏈輪環(huán)形齒輪優(yōu)選地通過鏈輪和無限循環(huán)動(dòng)力傳輸鏈由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且凸輪軸環(huán)形齒輪優(yōu)選地連接成與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)。

行星齒輪可以相對(duì)于彼此以許多不同方式中的任意一種負(fù)載，以減少行星傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒隙。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)行星齒輪的負(fù)載是在相對(duì)于至少一個(gè)其他行星齒輪的圓周方向上。齒輪優(yōu)選地部分沿徑向且部分沿圓周方向相對(duì)于彼此負(fù)載，使得齒輪不具有齒隙，這是由于行星齒抵靠齒的一側(cè)負(fù)載。可選地，齒輪齒可以僅沿圓周方向或僅沿徑向加載，以減少或消除齒隙。

負(fù)載可以通過能夠產(chǎn)生力的任何裝置來提供。在一些實(shí)施例中，載荷以機(jī)械方式產(chǎn)生，優(yōu)選地是通過彈簧力。在其他實(shí)施例中，載荷以液壓方式產(chǎn)生。在另外其他實(shí)施例中，載荷以電磁方式產(chǎn)生。負(fù)載向行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供了比傳統(tǒng)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更低的齒隙。載荷產(chǎn)生器的強(qiáng)度優(yōu)選地足以在電動(dòng)相位器的所有運(yùn)行條件下提供比作用在載荷產(chǎn)生器上的系統(tǒng)的力更大的載荷。

在一些實(shí)施例中，在不需要時(shí)能夠關(guān)掉載荷，這是因?yàn)榕c不具有載荷 但具有齒隙的裝置相比，當(dāng)齒輪間存在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，向裝置增加載荷會(huì)降低行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率。這一點(diǎn)在其中載荷的存在更為明顯且對(duì)NVH降低的需求更小的高速下特別有利。在一些實(shí)施例中，例如，在齒隙以及因齒隙而引起的噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度處于最低水平或并不顯著的條件下，在電動(dòng)相位器的運(yùn)行過程中關(guān)掉電磁輻射載荷。在一些實(shí)施例中，當(dāng)處于或高于預(yù)定發(fā)動(dòng)機(jī)速度時(shí)，關(guān)掉載荷，而當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定發(fā)動(dòng)機(jī)速度時(shí)，再次開啟載荷。在一些實(shí)施例中，預(yù)定發(fā)動(dòng)機(jī)速度為約3000rpm。

盡管載荷優(yōu)選地消除了行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒隙，但是，載荷可以替代地僅僅對(duì)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)造成阻尼，從而降低NVH并且能夠利用具有較高容許度的齒輪。

在一些實(shí)施例中，選擇負(fù)載來降低或消除行星齒輪與環(huán)形齒輪之間的齒隙。在其他實(shí)施例中，選擇負(fù)載來降低或消除行星齒輪與太陽齒輪之間的齒隙。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，行星齒輪負(fù)載的樞軸點(diǎn)定位來偏離太陽齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線的中心，從而使得在載荷旋轉(zhuǎn)行星齒輪和樞軸臂時(shí)，對(duì)載荷存在有徑向分量和圓周分量。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，樞軸的位置選擇來使得在齒輪齒處的分離力主要對(duì)樞軸點(diǎn)起反作用，由此將所需的彈簧力最小化。

參見圖1，開環(huán)齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10包括具有行星齒輪齒18，20，22的行星齒輪12，14，16、具有太陽齒輪齒26的位于中心的太陽齒輪24以及包括鏈輪環(huán)形齒輪30和凸輪軸環(huán)形齒輪32的開環(huán)齒輪。環(huán)形齒輪30和32具有不同數(shù)量的齒34和36，其中，齒的數(shù)量上的差為行星齒輪12，14，16的數(shù)量的倍數(shù)。環(huán)形齒輪齒34，36具有允許環(huán)形齒輪30和32與行星齒輪12，14，16正確嚙合的輪廓。兩個(gè)行星齒輪12，14通過行星架38相互之間保持固定的關(guān)系。

彈簧40的一端附接在行星架38，而另一端附接在杠桿臂42。第三行星齒輪16安裝于杠桿臂42的另一端，杠桿臂42可樞轉(zhuǎn)地安裝于端部之間的樞軸點(diǎn)44處的行星架38上。彈簧40在杠桿臂42上提供了扭矩，其在第三行星齒輪16上提供了部分沿徑向46且部分沿圓周方向48的載荷。 對(duì)于圖1中所示的布置，彈簧40優(yōu)選地為拉伸螺旋彈簧，用以使第三行星齒輪16的齒22朝向環(huán)形齒輪30，32的齒34，36偏置并且消除第三行星齒輪16與環(huán)形齒輪30，32之間的齒隙。由于彈簧40的另一端聯(lián)接至行星架38，因此，彈簧40也在行星架38上推進(jìn)以施加部分沿圓周方向48且部分沿徑向46的載荷，用以使行星齒輪12，14朝向環(huán)形齒輪30，32的齒34，36偏置并且消除行星齒輪12，14與環(huán)形齒輪30，32之間的齒隙。在圖1中所示的布置的一個(gè)替代實(shí)施例中，彈簧40為壓縮螺旋彈簧，用以使行星齒輪12，14，16的齒朝向太陽齒輪24的齒偏置并且消除行星齒輪12，14，16與太陽齒輪24之間的齒隙。

參見圖2，借助定時(shí)鏈條52，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸50通過鏈輪54可旋轉(zhuǎn)地接合到鏈輪環(huán)形齒輪30上，且發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸56可旋轉(zhuǎn)地接合到凸輪軸環(huán)形齒輪32上。電動(dòng)機(jī)58經(jīng)由輸出軸60與太陽齒輪24可旋轉(zhuǎn)地接合。當(dāng)太陽齒輪24通過電動(dòng)機(jī)58以與任一環(huán)形齒輪30，32相同的速度圍繞其軸線62旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于兩個(gè)環(huán)形齒輪30，32都一致地旋轉(zhuǎn)，恒定的凸輪相位位置得以保持。當(dāng)太陽齒輪24通過電動(dòng)機(jī)58以不同于環(huán)形齒輪30，32的速度驅(qū)動(dòng)時(shí)，其中一個(gè)環(huán)形齒輪與另一個(gè)環(huán)形齒輪間稍微不同的速度將產(chǎn)生凸輪相位偏移功能。用這種方式，得到了非常高的數(shù)值比率，并且，凸輪軸56通過曲軸50到凸輪軸56的名義旋轉(zhuǎn)關(guān)系的或加或減來調(diào)整相位。

凸輪相位器優(yōu)選地用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整凸輪軸56與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸50的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，進(jìn)而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料效率。傳感器64和65(其中一個(gè)傳感器64位于曲軸50上且另一個(gè)傳感器65位于凸輪軸56上)優(yōu)選地用作對(duì)電動(dòng)機(jī)控制器66的反饋以測(cè)量凸輪軸56相對(duì)于曲軸50的當(dāng)前位置，進(jìn)而確定在任何時(shí)間點(diǎn)上需要進(jìn)行何種調(diào)整(如果有的話)來實(shí)現(xiàn)最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

參見圖3，開環(huán)齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)110包括具有行星齒輪齒18，20，22的行星齒輪12，14，16、具有太陽齒輪齒26的位于中央的太陽齒輪24以及包括鏈輪環(huán)形齒輪30和凸輪軸環(huán)形齒輪32的開環(huán)齒輪。載荷產(chǎn)生器140的一端附接至行星架38，并且另一端附接至杠桿臂42。第三行星齒輪 16安裝于杠桿臂42的另一端，其可樞轉(zhuǎn)地安裝于端部之間的樞軸點(diǎn)44處的行星架38上。載荷產(chǎn)生器140在杠桿臂42上提供了扭矩，從而在第三行星齒輪16上提供了部分沿徑向46且部分沿圓周方向48的載荷。載荷產(chǎn)生器140可以是能夠產(chǎn)生載荷的任何裝置，并且可以基于以機(jī)械方式產(chǎn)生的力、以電磁方式產(chǎn)生的力或者以液壓方式產(chǎn)生的力。對(duì)于在圖3中示出的布置而言，載荷產(chǎn)生器140優(yōu)選地在杠桿臂42的端部上拉動(dòng)以使行星齒輪16的齒朝向環(huán)形齒輪30，32的齒偏置并且消除行星齒輪12，14，16與環(huán)形齒輪30，32之間的齒隙。在圖3中所示的布置的可替代實(shí)施例中，載荷產(chǎn)生器140在杠桿臂42的端部上推進(jìn)以使行星齒輪16的齒朝向太陽齒輪24的齒偏置并且消除行星齒輪12，14，16與太陽齒輪24之間的齒隙。

參見圖4，開環(huán)齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)210包括：具有行星齒輪齒18，20，22的行星齒輪12，14，16、具有太陽齒輪齒26的位于中央的太陽齒輪24以及包括鏈輪環(huán)形齒輪30和凸輪軸環(huán)形齒輪32的開環(huán)齒輪。載荷產(chǎn)生器240附接至行星架38并且將載荷施加至在安裝第三行星齒輪16的位置與在樞軸點(diǎn)44處將行星架38安裝至杠桿臂242的位置之間的杠桿臂242的中央部分。載荷產(chǎn)生器240包括活塞241，活塞241與在杠桿臂242上的延伸部243接觸以在杠桿臂242上提供扭矩，從而在第三行星齒輪16上提供部分沿徑向46且部分沿圓周方向48的的載荷。載荷產(chǎn)生器240可以是能夠產(chǎn)生載荷的任何裝置，并且可以基于機(jī)械力、電磁力或液壓力。在一些實(shí)施例中，載荷產(chǎn)生器240是類似于拉緊鏈條用液壓活塞的液壓活塞。在其他實(shí)施例中，載荷產(chǎn)生器240是壓縮螺旋彈簧。對(duì)于圖4中所示的布置而言，載荷產(chǎn)生器240優(yōu)選地在杠桿臂242上推進(jìn)以使行星齒輪16的齒22朝向環(huán)形齒輪30，32的齒34，36偏置并且消除行星齒輪12，14，16與環(huán)形齒輪30，32之間的齒隙。在圖4中所示的布置的替代實(shí)施例中，載荷產(chǎn)生器240在杠桿臂242拉動(dòng)以使行星齒輪16的齒22朝向太陽齒輪24的齒26偏置并且消除行星齒輪12，14，16與太陽齒輪24之間的齒隙。

雖然開環(huán)齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)選地包括剛好三個(gè)行星齒輪，但是，開環(huán)齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以替代地包括不同數(shù)量的行星齒輪。圖5示出了具 有如下部件的開環(huán)齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)310：具有行星齒輪齒320，322，324，326的四個(gè)行星齒輪312，314，316，318、具有太陽齒輪齒329的位于中央的太陽齒輪328以及包括鏈輪環(huán)形齒輪330和凸輪軸環(huán)形齒輪332的開環(huán)齒輪。環(huán)形齒輪330，332具有不同數(shù)量的齒334，336，其中，齒334，336的數(shù)量的差是行星齒輪312，314，316，318的數(shù)量的倍數(shù)。環(huán)形齒輪齒334，336具有允許環(huán)形齒輪330，332與行星齒輪312，314，316，318正確地嚙合的輪廓。兩個(gè)行星齒輪312，314通過行星架338相互之間保持固定的關(guān)系。另外兩個(gè)行星齒輪316，318通過杠桿臂342相互之間保持固定的關(guān)系。

載荷產(chǎn)生器340的一端附接至行星架338，而另一端附接至杠桿臂342的一端。第三行星齒輪316和第四行星齒輪318安裝至杠桿臂342，杠桿臂342在端部與行星齒輪316，318的安裝件之間的樞軸點(diǎn)344處可樞轉(zhuǎn)地安裝至行星架338。載荷產(chǎn)生器340在杠桿臂342上提供了扭矩，其在行星齒輪316，318上提供了部分沿徑向46且部分沿圓周方向48的載荷。載荷產(chǎn)生器340可以是能夠產(chǎn)生載荷的任何裝置，并且可以基于以機(jī)械方式產(chǎn)生的力、以電磁方式產(chǎn)生的力或者以液壓方式產(chǎn)生的力。對(duì)于在圖5中所示的布置而言，載荷產(chǎn)生器340優(yōu)選地在杠桿臂342的端部上拉動(dòng)以使行星齒輪316，318的齒324，326朝向環(huán)形齒輪330，332的齒334，336偏置并且消除行星齒輪316，318與環(huán)形齒輪330，332之間的齒隙。由于載荷產(chǎn)生器340的另一端聯(lián)接至行星架338，因此，載荷產(chǎn)生器340也在行星架338上推進(jìn)以施加部分沿圓周方向48且部分沿徑向46的載荷，從而使行星齒輪312，314朝向環(huán)形齒輪330，332的齒334，336偏置并且消除行星齒輪312，314與環(huán)形齒輪330，332之間的齒隙。在圖5中所示的布置的替代實(shí)施例中，載荷產(chǎn)生器340在杠桿臂342的端部上推進(jìn)以使行星齒輪316，318的齒324，326朝向太陽齒輪328的齒329偏置并且消除行星齒輪316，318與太陽齒輪328之間的齒隙。

在其他實(shí)施例中，開環(huán)齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有六個(gè)行星齒輪，其中三個(gè)位于行星架上，而另外三個(gè)位于通過載荷產(chǎn)生器偏置的杠桿臂上。

雖然以上已經(jīng)將行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)描述為開環(huán)齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，但是， 上述齒隙減小設(shè)計(jì)中的任一種設(shè)計(jì)可以替代地應(yīng)用于固定太陽行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在這些實(shí)施例中，太陽保持固定以維持當(dāng)前定相。采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽齒輪，以便相對(duì)于曲軸調(diào)整凸輪軸的相位。為了在延遲方向上移動(dòng)相位器，電動(dòng)機(jī)使太陽齒輪在與凸輪軸相反的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。為了在前進(jìn)方向上移動(dòng)相位器，電動(dòng)機(jī)使太陽齒輪在與凸輪軸相同的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)優(yōu)選地是有刷直流電動(dòng)機(jī)。

參見圖6，固定太陽行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)410包括具有行星齒輪齒18，20，22的行星齒輪12，14，16、具有太陽齒輪齒426的位于中央的太陽齒輪424以及具有環(huán)形齒輪齒434的環(huán)形齒輪430。環(huán)形齒輪齒434具有允許環(huán)形齒輪430與行星齒輪12，14，16正確地嚙合的輪廓。兩個(gè)行星齒輪12，14通過行星架438相互之間保持固定的關(guān)系。

彈簧40的一端附接至行星架438，而另一端附接至杠桿臂42。第三行星齒輪16安裝在杠桿臂42的另一端處，杠桿臂42在端部之間的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)44處可樞轉(zhuǎn)地安裝到行星架438。彈簧40在杠桿臂42上提供了扭矩，其在第三行星齒輪16上提供部分沿徑向46且部分沿圓周方向48的載荷。對(duì)于圖6中所示的布置而言，彈簧40優(yōu)選地為拉伸螺旋彈簧以將第三行星齒輪16的齒朝向環(huán)形齒輪430的齒偏置并且消除第三行星齒輪16與環(huán)形齒輪430之間的齒隙。由于彈簧40的另一端聯(lián)接到行星架438，因此，彈簧40也在行星架438上推動(dòng)以施加部分沿圓周方向48且部分沿徑向46的載荷，從而使行星齒輪12，14朝向環(huán)形齒輪430的齒434偏置并且消除行星齒輪12，14與環(huán)形齒輪430之間的齒隙。在圖6中所示的布置的替代實(shí)施例中，彈簧40是壓縮螺旋彈簧以將行星齒輪12，14，16的齒18，20朝太陽齒輪424的齒426偏置并且消除行星齒輪12，14，16與太陽齒輪424之間的齒隙。

參見圖7，借助定時(shí)鏈條52，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸50通過鏈輪54可旋轉(zhuǎn)地接合到環(huán)形齒輪430上，且發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸56可旋轉(zhuǎn)地接合到行星架438上。電動(dòng)機(jī)58經(jīng)由輸出軸60與太陽齒輪24可旋轉(zhuǎn)地接合。當(dāng)太陽齒輪424保持靜止時(shí)，恒定的凸輪相位位置得以維持。當(dāng)太陽齒輪424由電動(dòng)機(jī)58驅(qū)動(dòng)時(shí)，行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生凸輪相移功能。

凸輪相位器優(yōu)選地用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整凸輪軸56與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸50的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，進(jìn)而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料效率。傳感器64和65(其中一個(gè)傳感器64位于曲軸50上且另一個(gè)傳感器65位于凸輪軸56上)優(yōu)選地用作對(duì)電動(dòng)機(jī)控制器66的反饋以測(cè)量凸輪軸56相對(duì)于曲軸50的當(dāng)前位置，進(jìn)而確定在任何時(shí)間點(diǎn)上需要進(jìn)行何種調(diào)整(如果有的話)來實(shí)現(xiàn)最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

因此，應(yīng)當(dāng)理解，這里所述的本發(fā)明的實(shí)施例僅僅是說明本發(fā)明的原理的應(yīng)用。對(duì)所說明實(shí)施例的細(xì)節(jié)的引用并不旨在限制權(quán)利要求書的范圍，權(quán)利要求書自身敘述了被視作是本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的特征。