專利名稱：非同步帶傳動(dòng)凸輪軸相移裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
簡要地講，本公開涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸相位裝置，特別地，涉及非同步帶 傳動(dòng)凸輪軸相位裝置。
背景技術(shù)：
凸輪軸相移裝置用于內(nèi)燃機(jī)以改變閥門時(shí)序以改善燃料消耗并改善廢氣質(zhì)量。 當(dāng)前的凸輪軸相移裝置能夠?qū)﹂y門操作定時(shí)序以用于最大的舒適性和/或最高轉(zhuǎn)矩以及 最高性能。當(dāng)今使用的凸輪軸相移裝置是由曲軸通過同步帶或者鏈傳動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。正 (positive)/同步接合傳動(dòng)裝置(也就是齒形帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng))的使用主要是由于在曲軸 和凸輪軸之間嚴(yán)格的時(shí)序要求。但是，與正接合傳動(dòng)裝置相關(guān)的成本高于非正接合傳動(dòng)裝 置例如稱作非同步帶的平帶或者V帶傳動(dòng)系統(tǒng)的成本。期望地，具有一種凸輪軸相移裝置，其適于通過簡單的非正/非同步帶傳動(dòng)而被 驅(qū)動(dòng)用于包裝和成本節(jié)省，但仍是可調(diào)節(jié)的以實(shí)現(xiàn)和保持期望的閥門時(shí)序，同時(shí)能夠簡單 且高精度地進(jìn)行電控。

發(fā)明內(nèi)容
帶傳動(dòng)凸輪軸相移裝置包括可操作地連接到輸入軸和輸出軸的非同步帶和行星 齒輪鏈。輸入軸經(jīng)由非同步帶連接到曲軸，輸出軸連接到凸輪軸。凸輪軸相移裝置進(jìn)一步包 括傳感器和控制器，通過其輸入和輸出軸的位置以及凸輪軸和曲軸的位置被檢測和跟蹤。 如果在曲軸和凸輪軸之間的位置的期望的關(guān)系變?yōu)椴煌降?，如同通過超出容差帶的誤差 信號(hào)所能確定的一樣，那么，糾正或者補(bǔ)償通過齒輪鏈?zhǔn)┘拥捷敵鲚S。本公開的凸輪軸相移 裝置包括足夠的轉(zhuǎn)換速率以實(shí)現(xiàn)對(duì)由非同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)的操作引起的凸輪軸和曲軸之間 的相對(duì)角位置的不匹配進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。本公開在前面提出的特征和優(yōu)點(diǎn)以及在此的優(yōu)選實(shí)施例將從下面參照附圖的描 述的閱讀而變得更加明顯。


附圖形成說明書的一部分，其中圖1是非同步帶傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置的示意圖，示意性地示出內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)部部件、其相關(guān)的皮帶輪(pulley)和非同步帶；圖2是根據(jù)本公開構(gòu)造的并實(shí)施本公開的凸輪軸相移裝置的示意性視圖；圖3示出輸入軸、輸出軸和相移裝置的截面視圖4示出根據(jù)本公開構(gòu)造的并實(shí)施本公開的相移裝置的分解視圖；圖5示出圖4的相位移裝置的部件的另一分解視圖；圖6示出根據(jù)本公開構(gòu)造的并實(shí)施本公開的相移裝置的截面視圖；以及圖7是控制輸出軸相對(duì)于輸入軸的期望的角位置的凸輪軸相移裝置的基于扭矩 控制結(jié)構(gòu)的示意性視圖。相同的附圖標(biāo)記在整個(gè)附圖中表示相同的部分或部件。應(yīng)當(dāng)理解，附圖是用于示 出本公開提出的構(gòu)思，而并非要限制本公開。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)描述通過例子而非以限定的方式示出本發(fā)明。該說明書使得本領(lǐng)域技 術(shù)人員能夠?qū)嵤┖褪褂帽竟_，并描述本公開的數(shù)個(gè)實(shí)施例、適應(yīng)性改變、變化、替代和使 用，其包括當(dāng)前被認(rèn)為是實(shí)施本公開的最佳模式。參照附圖，用于內(nèi)燃機(jī)E的傳動(dòng)裝置示意性地示出為10(圖1)。傳動(dòng)裝置包括曲 軸12和曲軸皮帶輪14 ；空調(diào)壓縮機(jī)16和壓縮機(jī)皮帶輪18 ；動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵20和泵皮帶輪22 ； 水泵24和泵皮帶輪26 ；交流發(fā)電機(jī)28和交流發(fā)電機(jī)皮帶輪30 ；張緊器32和張緊皮帶輪 34 ；輸入軸36及其相關(guān)皮帶輪38和非同步帶40。非同步帶40可操作地連接相關(guān)的皮帶 輪14、18、22、26、30、34和38，其中曲軸12經(jīng)由其皮帶輪14驅(qū)動(dòng)非同步帶40。轉(zhuǎn)到圖2-6，輸入軸36在輸入軸36的端部耦合輸入皮帶輪38。輸出軸42在輸出 軸42的端部耦合凸輪軸44。再者，本公開的機(jī)電相移裝置，總的示出為46，被示出為位于 內(nèi)燃機(jī)E的凸輪軸44的端部。相移裝置46包括總的示出為48行星齒輪鏈；總的示出為50 的電機(jī)；傳感器51和與輸入軸36和輸出軸42可操作地連接的相關(guān)的目標(biāo)輪47、49以及發(fā) 動(dòng)機(jī)控制單元ECU。行星齒輪鏈48圍繞輸入軸36和輸出軸42共軸地對(duì)齊，行星齒輪鏈48包括輸入 恒星齒輪52形式的第一分支、輸出恒星齒輪54形式的第二分支以及承載器56形式的控制 分支。齒輪鏈48還包括第一行星齒輪58和第二行星齒輪60。如現(xiàn)有技術(shù)已知的，第一行 星齒輪58可包括一套第一行星齒輪，第二行星齒輪60可包括一套第二行星齒輪。最佳地， 一套第一行星齒輪和一套第二行星齒輪60在承載器56中均勻地間隔開。輸入恒星齒輪52與第一套行星齒輪58嚙合，輸出恒星齒輪54與第二套行星齒輪 60嚙合。第一套行星齒輪的每個(gè)行星齒輪58與第二套行星齒輪的相應(yīng)的行星齒輪60耦合 并因此與其作為一個(gè)單元轉(zhuǎn)動(dòng)。行星齒輪58、60—起形成行星齒輪對(duì)以圍繞公共軸以相同 的角速度旋轉(zhuǎn)。行星齒輪對(duì)由一套行星軸62 (圖2)通過軸承64支撐。承載器56通過軸 承68支撐在殼體66中。在一個(gè)實(shí)施例(圖4-6)中，行星齒輪58、60基本一致地形成并集成為單一齒輪 70。單一齒輪70具有分別與行星齒輪58、60相關(guān)的第一齒輪端部72和第二齒輪端部74。 圖6示出定位為180度隔開的一套單一齒輪70。輸入軸36在一個(gè)端部處連接到輸入皮帶輪38并在另一端部處連接到輸入恒星齒 輪52。輸入軸36通過軸承64支撐在殼體66中。輸出軸42在一個(gè)端部處連接到輸出恒星 齒輪54并在另一端部耦合到凸輪軸44。輸出軸42通過軸承64支撐在殼體66中。如現(xiàn) 有技術(shù)中已知的，第一和第二恒星齒輪52、54可以分別與輸入軸36和輸出軸42—體形成。如所示的，電機(jī)50包括轉(zhuǎn)子76和定子78。轉(zhuǎn)子76配合在承載器56上以建立牢固的機(jī)械 連接，以使得承載器56與轉(zhuǎn)子76作為一個(gè)單元旋轉(zhuǎn)。如所示的，定子78安裝到殼體66。為了提高支撐剛度，輸入軸36與輸出軸42可延伸超過輸入恒星齒輪52和輸出恒 星齒輪54，其通過軸承80 (圖2) —個(gè)駕在另一個(gè)上面。當(dāng)希望二軸36、42之間的相移時(shí)， 輸入軸36被允許關(guān)于輸出軸42旋轉(zhuǎn)。最佳地，為了防止二軸36、42之間過度的角位移，總 體示出為82(圖1、4-6)的角位置限制裝置被用來提供在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的機(jī)械止停。限制裝置82可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合輸入恒星齒輪52和輸出恒星齒輪54。參照?qǐng)D4_6，在 一個(gè)實(shí)施例中，限制裝置82包括定位在輸入恒星齒輪52的表面86上的縫槽84，并包括從 輸出恒星齒輪54的另一表面90凸出的延伸部88以使得延伸部88可滑動(dòng)地接合縫槽84。 在一個(gè)實(shí)施例中，延伸部88包括從輸出恒星齒輪54凸出的銷。在軸36、42的旋轉(zhuǎn)過程中， 延伸部56在相對(duì)縫槽84內(nèi)可滑動(dòng)地往復(fù)以使得縫槽84限制延伸部56的行進(jìn)運(yùn)動(dòng)以防止 軸36、42之間的過度的角位移。在操作過程中，曲軸12經(jīng)由蛇形帶40通過曲軸皮帶輪14和輸入皮帶輪38驅(qū)動(dòng) 輸入軸36。輸入軸36通過齒輪鏈48順次驅(qū)動(dòng)輸出軸42。傳感器51經(jīng)由目標(biāo)輪47、49監(jiān) 測輸入軸36與輸出軸42的角速度和位置。傳感器51然后將軸信息傳達(dá)給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單 元 ECU。在一個(gè)實(shí)施例中，有效蠕動(dòng)速率，其定義為關(guān)于曲軸皮帶輪14的節(jié)線速度的節(jié)線 速度損失的百分?jǐn)?shù)，在下面表示為“ Y ”。輸入軸皮帶輪38的節(jié)徑與曲軸皮帶輪14的節(jié)徑 比在下面表示為“ Ψ ”。曲軸12的角速度與輸入軸36的角速度比表示為
ψ
ψ iS' ---
l~r (i)如果標(biāo)稱有效蠕動(dòng)速率為Y = Ytl么優(yōu)化選取曲軸12和輸入軸36的皮帶輪尺 寸為使得產(chǎn)生的根據(jù)等式(1)的角速度比Ψ大致接近2。換句話說，輸入軸36與曲軸12的 皮帶輪直徑比設(shè)定為ψ。= 2 (I-Y0) (2)為了保證曲軸12和凸輪軸44之間的同步，承載器56的角速度根據(jù)輸入軸36或 者輸出軸42的角速度設(shè)定以緊緊地保持以下關(guān)系% — 2~24 或者敬,φ-φ-h⑶
φ-Iik其中ω。=承載器56的角速度；ω sl =輸入軸36的角速度；(Os2 =輸出軸42的角速度；ib =差分齒輪鏈48的基礎(chǔ)齒輪比，其定義為
—Ns、:Nn、一 N .N”、
"si⑷其中，
Nsl, Ns2 =第一和第二恒星齒輪52、54各自的齒數(shù)；以及Npl、Np2 =第一和第二行星齒輪58、60各自的齒數(shù)。對(duì)于圖6的實(shí)施例，Npl、Np2 = 第一和第二行星齒輪端部72、74各齒數(shù)。φ=曲軸12與輸入軸36的角速度比，其通過以下等式與蠕動(dòng)速率相關(guān)
<formula>formula see original document page 9</formula>將等式(5)代回等式(3)并關(guān)于Y對(duì)(ω。/(Osl)求導(dǎo)，得到
<formula>formula see original document page 9</formula> 在其標(biāo)稱值Y。處速度比(ω。/cosl)對(duì)蠕動(dòng)速率的敏感度為 <formula>formula see original document page 9</formula>
對(duì)于ib = 0. 96，Y。= 1%，<formula>formula see original document page 9</formula>
因?yàn)閅的變化一般由低頻部件確定，由帶40的蠕動(dòng)引起的輸出軸42的任何速度 變化的補(bǔ)償可以通過控制承載器56實(shí)現(xiàn)。數(shù)個(gè)控制結(jié)構(gòu)可以用于實(shí)現(xiàn)輸出軸42裝置關(guān)于 曲軸12的位置的期望角位姿。例如，承載器56的速度能夠用作控制變量用于閉環(huán)速度控 制以保持由等式(3)確定的速度關(guān)系，控制器可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU和電機(jī) 50?？刂破髋渲脼榻邮沼砂l(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作信號(hào)并接收來自耦合到輸 入軸36和輸出軸42的位置傳感器51的信號(hào)并對(duì)其響應(yīng)以產(chǎn)生和發(fā)送指令信號(hào)到電機(jī)50 以指令電機(jī)50來通過承載器56控制行星齒輪鏈48以調(diào)整凸輪軸12和曲軸44之間的相 移角度。圖4示出用于實(shí)現(xiàn)輸出軸42的期望的角位置的另一控制結(jié)構(gòu)。特別地，圖4示出 基于扭矩控制結(jié)構(gòu)，總的示出為92，其示出用于本公開的凸輪軸相移裝置46以用于實(shí)現(xiàn)輸 出軸42關(guān)于曲軸12的位置的期望的角位置。主控制變量為凸輪軸角度，其限定為凸輪軸 44關(guān)于曲軸12的位置的角位置。基于控制扭矩的控制結(jié)構(gòu)92包括可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī) E和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元96 (EOT)的控制器94?；诳刂破?4從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元96接收的信息，控制器94產(chǎn)生扭矩指令信號(hào) 98，例如電壓信號(hào)。接收到的信息包括，但不限于凸輪軸相移設(shè)置點(diǎn)(參考)；從角位置傳 感器信號(hào)測量的實(shí)際凸輪軸相移角；凸輪軸轉(zhuǎn)矩負(fù)載和凸輪軸角位置。在操作過程中，實(shí)際凸輪軸相移角度與參考值進(jìn)行比較以產(chǎn)生差分(誤差)信號(hào)。 差分或者誤差信號(hào)然后饋送到控制器94的比例-積分-微分(PID)補(bǔ)償器100以產(chǎn)生反 饋扭矩信號(hào)102。該反饋扭矩信號(hào)102相應(yīng)地能夠用于產(chǎn)生扭矩指令信號(hào)98以命令電機(jī) 50來控制以調(diào)節(jié)凸輪軸相角以使得輸入到PID補(bǔ)償器100或者超前/滯后補(bǔ)償器的誤差信 號(hào)降低為可接受的水平。通過這樣做，期望的凸輪相移得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于基于扭矩控制結(jié)構(gòu) 92，補(bǔ)償器100可包括比例-微分補(bǔ)償器(PD)、超前/滯后補(bǔ)償器或者超前補(bǔ)償器。
在發(fā)動(dòng)機(jī)E的運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)會(huì)經(jīng)受干擾，因?yàn)樵陂y門升程情形中凸輪軸 扭矩作為凸輪相角的函數(shù)而變化。為了改進(jìn)系統(tǒng)對(duì)參考輸入的響應(yīng)并提高對(duì)干擾的穩(wěn)定 性，期望使用前饋方案來補(bǔ)償任何已知的干擾。因此，控制器94可進(jìn)一步包括前饋分支或 者塊104用于處理和計(jì)算預(yù)計(jì)的扭矩干擾。從預(yù)定的扭矩干擾產(chǎn)生得到的前饋扭矩信號(hào) 106前饋到PID補(bǔ)償器100 (或者超前/滯后補(bǔ)償器)，并與其結(jié)合，從而形成扭矩指令信號(hào) 98。預(yù)計(jì)扭矩干擾，其還稱為前饋扭矩，從兩個(gè)分量確定，即Tni stati。和Ti&i。ti。n。Tni static由三個(gè)分支的齒輪傳動(dòng)的摩擦靜態(tài)平衡條件計(jì)算得到。Ti&i。ti。n是對(duì)于當(dāng)前凸輪軸扭 矩負(fù)載克服摩擦力矩所需的分量。Tni fti。ti。n的符號(hào)通過承載器56和輸入軸36 (或者輸出 軸42)之間的相對(duì)速度確定。對(duì)于公開的凸輪軸相移裝置A的構(gòu)型，前饋扭矩計(jì)算為<formula>formula see original document page 10</formula>其中T。 是凸輪軸扭矩負(fù)載，其是凸輪軸的相角的函數(shù)。凸輪相角可以由解析式表示，或者表示為查詢表。函數(shù)sgn(ν)表示承載器56和輸 入軸36之間的相對(duì)速度ν的符號(hào)。函數(shù)f (Team)表示摩擦力矩Ti&i。ti。n的量值(magnitude)。 在操作過程中，<formula>formula see original document page 10</formula>可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和速度的函數(shù)而通過測功試驗(yàn)(dynamometer test)確定。校準(zhǔn)后的測試數(shù)據(jù)能因此存在板上存儲(chǔ)器件(未示出)上用于實(shí)時(shí)訪問。在正常操作(非相移情形)期間，控制結(jié)構(gòu)92自動(dòng)控制電機(jī)速度ω。以使得由等 式⑶確定的速度關(guān)系得以保持。在凸輪移動(dòng)相移情形期間，控制器94調(diào)節(jié)電機(jī)速度ω。 以使得凸輪相角在一小段時(shí)間內(nèi)改變以在移動(dòng)事件結(jié)束后實(shí)現(xiàn)期望的凸輪相角因?yàn)榭梢栽诓怀霰竟_的范圍下對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行很多變化，所以意在地，所有 包含在上面的描述中的或者在附圖中示出的主題應(yīng)當(dāng)解釋為示例性的，而非限定性意義上 的。
權(quán)利要求
一種內(nèi)燃機(jī)中的相移裝置，該內(nèi)燃機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、曲軸、凸輪軸，該相移裝置耦合所述曲軸和所述凸輪軸用于所述曲軸和所述凸輪軸之間的相移角度控制，所述相移裝置包括可操作地連接到所述曲軸的非同步帶；可操作地連接到所述非同步帶的輸入軸，所述輸入軸具有耦合到所述輸入軸端部的第一恒星齒輪；耦合到所述凸輪軸的輸出軸，所述輸出軸具有耦合到所述輸出軸端部的第二恒星齒輪；行星齒輪鏈，其圍繞所述第一恒星齒輪和第二恒星齒輪共軸地對(duì)齊，所述行星齒輪鏈包括承載器和行星齒輪，該行星齒輪具有分別接合所述第一恒星齒輪和所述第二恒星齒輪的第一齒輪端部和第二齒輪端部，所述行星齒輪鏈聯(lián)合以通過所述承載器的第一軸承和第二軸承圍繞公共軸旋轉(zhuǎn)；可操作地連接到所述承載器的電機(jī)；和可操作地連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和所述電機(jī)的控制器，所述控制器配置為接收由所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作信號(hào)以及接收來自耦合到所述輸入軸和所述輸出軸的位置傳感器的信號(hào)，并對(duì)其響應(yīng)而配置為產(chǎn)生和發(fā)送指令信號(hào)到所述電機(jī)以命令所述電機(jī)通過所述承載器控制所述行星齒輪鏈以調(diào)節(jié)所述凸輪軸和所述曲軸之間的相移角度。
2.如權(quán)利要求1所述的相移裝置，進(jìn)一步包括在與所述第一恒星齒輪相對(duì)的所述輸入 軸的端部處連接到所述輸入軸的輸入軸皮帶輪，并包括連接到所述曲軸的曲軸皮帶輪，其 中所述非同步帶可操作地連接到所述曲軸皮帶輪和所述輸入軸皮帶輪。
3.如權(quán)利要求2所述的相移裝置，其中，所述非同步帶的蠕動(dòng)速率表示為“Y”;所述曲 軸皮帶輪的節(jié)徑與所述輸入軸皮帶輪的節(jié)徑比表示為“ Ψ ”；所述曲軸的角速度與所述輸入軸的角速度比表示為"φ”，其通過以下等式表示<formula>formula see original document page 2</formula>
4.如權(quán)利要求3所述的相移裝置，其中，所述行星齒輪鏈的齒輪比“ib”由以下等式表示<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Nsl, Ns2 =所述第一和第二恒星齒輪各自的齒數(shù)； Npl, Np2 =所述第一和第二齒輪端部各自的齒數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的相移裝置，其中，所述控制器命令所述電機(jī)控制所述行星齒輪 鏈以使得所述承載器的角速度ω。被控制以根據(jù)以下等式保持關(guān)于輸入軸的角速度COsl的 關(guān)系<formula>formula see original document page 2</formula>
6.如權(quán)利要求4所述的相移裝置，其中，所述控制器命令所述電機(jī)控制所述行星齒輪鏈以使得所述承載器的角速度ω。被控制以根據(jù)以下等式保持關(guān)于所述輸出軸的角速度 ω32的關(guān)系<formula>formula see original document page 3</formula>
7.如權(quán)利要求3所述的相移裝置，其中，所述行星齒輪包括第一行星齒輪和第二行星 齒輪以使得所述第一行星齒輪嚙合所述第一恒星齒輪并且所述第二行星齒輪嚙合所述第 二恒星齒輪。
8.如權(quán)利要求7所述的相移裝置，其中，所述行星齒輪鏈的齒輪比“ib”由以下等式表示<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Nsl, Ns2 =所述第一和第二恒星齒輪各自的齒數(shù)； Np1、Np2 =表示所述第一和所述第二行星齒輪各自的齒數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的相移裝置，其中，所述控制器命令所述電機(jī)以控制所述行星齒 輪鏈以使得所述承載器的角速度ω。被控制來根據(jù)以下等式保持關(guān)于所述輸入軸的角速度 ω3 的關(guān)系<formula>formula see original document page 3</formula>
10.如權(quán)利要求2所述的相移裝置，其中，所述曲軸與所述輸入軸的角速度比表示為 "φ”，并通過以下等式與蠕動(dòng)速率相關(guān)<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Y =有效蠕動(dòng)速率，其定義為關(guān)于曲軸皮帶輪的節(jié)線速度的節(jié)線速度損失百分?jǐn)?shù)；并且Y0 =所述非同步帶的預(yù)定標(biāo)稱蠕動(dòng)速率。
11.如權(quán)利要求1所述的相移裝置，其中，所述控制器包括前饋塊，該前饋塊配置為處 理施加到所述內(nèi)燃機(jī)的預(yù)計(jì)的扭矩干擾。
12.如權(quán)利要求11所述的相移裝置，其中，所述前饋分支的輸出Tffwt^g據(jù)以下等式確定<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Tr^static算自三分支齒輪傳動(dòng)的摩擦靜態(tài)平衡條件； Tr^friction是對(duì)于當(dāng)前凸輪軸扭矩負(fù)載克服摩擦力矩所需的分量； Tvcam=凸輪軸扭矩負(fù)載；以及 f (Tcam) ＝ Trq_friction 白勺里值。
13.在內(nèi)燃機(jī)中，一種控制凸輪軸和曲軸之間的相移角度的方法，該方法包括連接非同步帶到所述曲軸和輸入軸，該輸入軸具有耦合到所述輸入軸端部的第一恒星齒輪端部；圍繞所述輸入軸和耦合到所述凸輪軸的輸出軸對(duì)齊行星齒輪鏈，所述輸出軸具有耦合 到所述輸出軸的端部的第二恒星齒輪；使所述行星齒輪鏈的第一行星齒輪與第一恒星齒輪嚙合，并將所述行星齒輪鏈的第二 行星齒輪與第二恒星齒輪嚙合，所述第一和第二行星齒輪聯(lián)合以通過所述行星齒輪鏈的承 載器圍繞公共軸旋轉(zhuǎn)；可操作地連接電機(jī)到所述承載器；以及命令所述電機(jī)通過所述承載器控制所述行星齒輪鏈以調(diào)節(jié)所述凸輪軸和所述曲軸之 間的相移角度。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，控制所述電機(jī)包括命令所述電機(jī)控制所述行星 齒輪鏈以使得所述承載器的角速度ω。被控制以根據(jù)下面的等式維持關(guān)于所述輸入軸的角 速度《sl的關(guān)系<formula>formula see original document page 4</formula>其中，所述非同步帶的蠕動(dòng)速率表示為“ Y ” ；所述曲軸皮帶輪的節(jié)徑與所述輸入軸皮帶輪的 節(jié)徑比表示為“ ψ，，;以及所述曲軸的角速度與所述輸入軸的角速度比表示為“φ’’，其表示為 以下等式<formula>formula see original document page 4</formula>其中，所述行星齒輪鏈的齒輪比“ib”通過以下等式表示<formula>formula see original document page 4</formula>其中，Nsl, Ns2 =所述第一和第二恒星齒輪各自的齒數(shù)；以及Npl, Np2 =所述第一和第二齒輪端部各自的齒數(shù)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，控制所述電機(jī)包括命令所述電機(jī)控制所述行星 齒輪鏈以使得所述承載器的角速度ω。被控制以根據(jù)以下等式保持關(guān)于所述輸出軸的角速 度"s2<formula>formula see original document page 4</formula>其中所述非同步帶的蠕動(dòng)速率表示為“ Y ”;所述曲軸皮帶輪的節(jié)徑與所述輸入軸皮帶 輪的節(jié)徑比表示為“ Ψ ”;以及所述曲軸的角速度與所述輸入軸的角速度比表示為“φ’’，其由 以下等式表示<formula>formula see original document page 4</formula>其中，所述行星齒輪鏈的齒輪比“ib”表示為以下等式<formula>formula see original document page 5</formula>其中，Nsl, Ns2 =所述第一和第二恒星齒輪各自的齒數(shù)；以及 Npl, Np2 =所述第一和第二齒輪端部各自的齒數(shù)。
16.在內(nèi)燃機(jī)中，一種控制內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的相移角度的方法，該方法包括連接非同步帶到所述曲軸和輸入軸，該輸入軸具有耦合到所述輸入軸端部的第一恒星 齒輪端部；圍繞所述輸入軸和耦合到所述凸輪軸的輸出軸對(duì)齊行星齒輪鏈，該輸出軸具有耦合到 所述輸出軸的端部的第二恒星齒輪；將所述行星齒輪鏈的第一行星齒輪與所述第一恒星齒輪嚙合，且將所述行星齒輪鏈的 第二行星齒輪與所述第二恒星齒輪嚙合，所述第一和第二行星齒輪聯(lián)合以通過所述行星齒 輪鏈的承載器圍繞公共軸旋轉(zhuǎn)；可操作地連接電機(jī)到所述承載器； 接收所述凸輪軸的角位置信號(hào)；比較凸輪軸相位信號(hào)和由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元提供的參考信號(hào)；以及 基于比較的凸輪軸信號(hào)產(chǎn)生扭矩指令信號(hào)，其中所述扭矩指令信號(hào)命令所述電機(jī)調(diào)節(jié) 所述凸輪軸和所述曲軸之間的相移角度。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述扭矩指令信號(hào)表示為“Tffwd”并由以下等式 確定Tffwd Trq—g;tatic+Trq_fricition (丄、) Tcam+Sgn (V) f (Tcgm)其中Tr^static算自三分支齒輪傳動(dòng)的摩擦靜態(tài)平衡條件； Tr^friction是對(duì)于當(dāng)前凸輪軸扭矩負(fù)載克服摩擦力矩所需的分量； τ。 =凸輪軸扭矩負(fù)載；以及 f (Tcam) — Trq_friction 白勺里值。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機(jī)E的非同步凸輪軸相移裝置46。內(nèi)燃機(jī)E包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU、凸輪軸42和曲軸12。非同步相移裝置46位于曲軸12和凸輪軸42之間用于控制凸輪軸42和曲軸12之間的相移角度。相移裝置46包括經(jīng)由非同步帶40耦合到曲軸12的輸入軸36。相移裝置46還包括耦合到凸輪軸44的輸出軸42；圍繞輸入軸36和輸出軸42共軸地對(duì)齊并與其結(jié)合的行星齒輪鏈48；和通過承載器56耦合到行星齒輪鏈48的電機(jī)50?？刂破骺刹僮鞯剡B接到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU，其中控制器配置為接收由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作信號(hào)并從耦合到輸入軸36和輸出軸42的位置傳感器51接收信號(hào)。響應(yīng)所述信號(hào)，控制器產(chǎn)生和傳送扭矩指令信號(hào)到電機(jī)50以指令電機(jī)50通過承載器56控制行星齒輪鏈48以調(diào)節(jié)凸輪軸42和曲軸12之間的相移角度。
文檔編號(hào)F01L1/02GK101821484SQ200880110953
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者唐納德·倫波斯基, 艾小蘭 申請(qǐng)人:美國光洋軸承有限責(zé)任公司