一种变齿隙齿轮及使用其的齿轮传动方法技术

本发明专利技术涉及在链或齿带传动系统中的一种变齿隙齿轮及使用其的齿轮传动方法，通过改变齿轮的齿隙使得齿轮齿受到的最大接触力被分摊到邻近的齿轮齿上，从而减小了部分齿轮齿和链或齿带的过度磨损，并延长了链或齿带传动系统的寿命；通过使用本发明专利技术提供的齿轮传动方法，能够让变齿隙齿轮和变载荷传动件更优的配合，进一步达到减小齿轮和链或齿带磨损的效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及在链或齿带传动系统中的，通过改变齿轮的齿隙使得齿轮齿受到的最大接触力被分摊到邻近的齿轮齿上，从而减小了部分齿轮齿和链或齿带的过度磨损，并延长了链或齿带传动系统的寿命；通过使用本专利技术提供的齿轮传动方法，能够让变齿隙齿轮和变载荷传动件更优的配合，进一步达到减小齿轮和链或齿带磨损的效果。【专利说明】
本专利技术涉及一种齿轮，具体而言，涉及一种变齿隙齿轮。
技术介绍
在现有技术中，链条或齿型带的齿距都是等间距的，与其啮合的齿轮的齿隙设计也是等间距的，这种设计也广泛应用于发动机凸轮轴、机油泵、高压燃油等变载荷驱动中。 图1不出了一种直列四缸发动机凸轮轴紧边链条的张力分别在100rpm和3000rpm时的变化曲线，由图中可以看出，在以发动机凸轮轴中，随着曲轴转角的变化，加载于发动机凸轮轴紧边链条的张力也在发生周期性变化，并且峰值和谷值差别较大。由于齿轮与链条的最大接触力较大，从而会使齿轮与链条的磨损加剧；另外，由于链条与齿轮的接触力较大，产生拍击或撞击的噪音也较大。 另外，链条或齿型带在受拉力情况下会发生一定的微量延伸变形，从而导致啮合的齿轮齿受力不均匀，大部分受力会集中在首先啮合的有效齿轮上，然后迅速衰减。这会导致部分齿轮齿受到过度磨损，从而严重影响寿命。具体将结合图2到图4予以说明。 图2和图3模拟了一种直列四缸发动机曲轴正时齿轮在3000rpm的曲轴旋转过程中的受力，其中该齿轮旋转方向如图2中箭头所示。由图3可知，随着链节在链条上的位置不同，其在曲轴旋转过程中的受力大小也会发生变化。通过观察可知，距离齿轮与链条的紧边切点更近的链节，在曲轴旋转过程中将受到更高的接触力峰值。根据作用力与反作用力的原理，可知与该链节啮合的相应的齿轮齿也会受到更高的接触力峰值。因此，在紧边切点附近相啮合的链条链节与齿轮齿将会受到更严重的磨损，从而影响使用寿命。 图4模拟了一种直列四缸发动机曲轴正时齿轮与凸轮轴齿型带的受力，其中该齿轮旋转方向如图中箭头所示。通过模拟发现其受力情况与链传动类似。齿型带的紧边在紧边张力Fl的作用下，使齿轮齿在与齿型带的紧边切点的切入口处受到的接触力突然变大，然后逐渐减小。其中在紧边切点附近，齿轮齿受到的接触力最大。齿型带的松边在张力F2的作用下，使齿轮齿在松边切点附件的接触力有所增加，但变化程度不及紧边的变化程度大。如果张力Fl和F2恒定，那么所有齿轮齿在依次通过紧边切点时，每个齿轮齿都会与齿型带存在相同的最大接触力NI，从而导致磨损也相同，不会存在个别齿轮齿过渡磨损。但在实际上驱动凸轮轴的齿型带张力Fl为周期变化的力。当Fl处于峰值时，紧边切点附近的齿轮齿的接触力达到最大值；当Fl减小时,紧边切点附近的齿轮齿的接触力也减小。因此，所有齿轮齿依次通过紧边切点时，受到的接触力并不相等。周期变化的张力Fl导致齿轮齿接触力也周期变化，这将导致某些齿轮齿会过度磨损；同样，接触力也反作用到齿型带上，导致齿型带某些齿也过度磨损，严重影响了使用寿命，并产生较大啮合噪音。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种变齿隙齿轮及一种使用其的齿轮传动方法，以避免现有技术中存在的齿轮在变载荷传动中易出现的接触力过大的问题。 为了解决上述问题，根据本专利技术的第一个方面，提供一种变齿隙齿轮，包括:设于齿轮圆周上的齿隙变化段和常规齿隙段，齿隙变化段上的相邻齿轮齿之间的变化齿隙大于齿轮的相邻齿轮齿之间常规齿隙。 进一步地，齿隙变化段包括齿隙增大段和齿隙减小段；齿隙增大段上的相邻齿轮齿之间具有增大齿隙，多个增大齿隙逐渐增大；齿隙减小段上的相邻齿轮齿之间具有减小齿隙，多个减小齿隙逐渐减小；齿隙增大段中具有最大增大齿隙的一侧靠近齿隙减小段中具有最大减小齿隙的一侧。 进一步地，还包括设于齿隙增大段和齿隙减小段之间的齿隙稳定段，齿隙稳定段上的相邻齿轮齿之间具有稳定齿隙，多个稳定齿隙保持不变。 进一步地，稳定齿隙接近齿隙增大段中最大的增大齿隙或齿隙减小段的中最大的减小齿隙。 进一步地，增大齿隙为Lun ； Lun-L0+D ( λ Flmax/N+ λ 2Flmax/N+......+ 入 nFlmax/N) (? ^ N)；其中，N为齿隙增大段的齿数；n为增大齿隙段齿的序号；U为常规齿隙的值；D为与齿轮配合的链条节距或齿形带齿距；Flmax为最大张力；λ ^iwn为与齿轮配合的链条或齿形带在张力nFlmax/N下的延伸率。 进一步地,减小齿隙为Lum ； Lum-L0+D ( λ Flmax/M+ λ 2Flmax/M+......+ 入(M+:l-m) Flmax/M) (ill ^ M)；其中，M为齿隙减小段的齿数;m为减小齿隙段齿的序号；1^为常规齿隙的值；D为与齿轮配合的链条节距或齿形带齿距；Flmax为最大张力；入 (M+1-m) Flmax/M 为与齿轮配合的链条或齿形带在张力(M+l-m) Flmax/N下的延伸率。 进一步地，齿轮包括多段齿隙增大段和多段齿隙减小段，齿隙增大段和齿隙减小段的段数分别为驱动齿轮的发动机缸数的一半。 根据本专利技术的另一个方面，还提供一种齿轮传动方法，使用了前述的变齿隙齿轮，还包括与变齿隙齿轮啮合的变载荷传动件，其中:当加载于变载荷传动件上的力在峰值和阈值之间变化时，使变载荷传动件的紧边与变齿隙齿轮上的齿隙变化段啮合；阈值为加载于变载荷传动件上的力在增大期间持续的相位度数所对应的设定值。 根据本专利技术的另一个方面，还提供一种齿轮传动方法，使用了前述的变齿隙齿轮，还包括与变齿隙齿轮啮合的变载荷传动件，其中:当加载于变载荷传动件上的力在从阈值向峰值增大的范围内时，使变载荷传动件的紧边与变齿隙齿轮上的齿隙增大段啮合；当加载于变载荷传动件上的力在从峰值向阈值减小的范围内时，使变载荷传动件的紧边与变齿隙齿轮上的齿隙减小段啮合；阈值为加载于变载荷传动件上的力在增大期间持续的相位度数所对应的设定值。 进一步地，变载荷传动件为链条或齿型带。 根据本专利技术的变齿隙齿轮，由于改变了齿轮的齿隙，使其与变载荷部件啮合并传动时，能够减小齿轮与变载荷驱动件的最大接触应力，并使变载荷驱动件的最大拉力相对均匀地作用在多个齿上，减少了接触力，有效延长了齿轮与变载荷驱动件的使用寿命，并减小了噪音。另一方面，根据本专利技术的齿轮传动方法，在齿轮与变载荷驱动件哨合并传动时，通过调整齿轮上齿隙增大段、齿隙减小段及普通齿轮段与变载荷驱动件的啮合位置，更优地实现了减小齿轮与变载荷驱动件的最大接触应力，并使变载荷驱动件的最大拉力相对均匀地作用在多个齿上的效果。 【专利附图】【附图说明】 如下为本专利技术的附图:图1是直列四缸发动机凸轮轴紧边链条的张力变化曲线图；图2是直列四缸发动机曲轴正时齿轮啮合示意图；图3是图2所示的曲轴正时齿轮在曲轴旋转过程中的受力曲线图；图4是曲轴正时齿轮驱动凸轮轴齿型带传动的示意图；图5是根据本专利技术的实施例一的变齿隙齿轮的示意图；图6是根据本专利技术的实施例二的变齿隙齿轮的示意图；以及图7是采用本专利技术的实施例一的变齿隙齿轮作为图2所示直列四缸发动机曲轴正时齿轮在曲轴旋转过程中的受力曲线图。 【具体实施方式】 如图5所示，根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变齿隙齿轮，其特征在于，包括：设于齿轮圆周上的齿隙变化段和常规齿隙段，所述齿隙变化段上的相邻齿轮齿之间的变化齿隙大于所述齿轮的相邻齿轮齿之间常规齿隙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王京堂，张小虎，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31