传动系统中的齿轮机构技术方案

本发明专利技术公开了一种用在传动系统中的齿轮机构，其包括一个与曲轴工作联接的曲轴齿轮，以及一个第一从动齿轮，其通过一套阻尼机构与一第一平衡轴相联接，其中的阻尼机构能允许从动齿轮与平衡轴之间产生相对转动。该阻尼机构包括一个摩擦阻尼器，当第一从动齿轮和一个中间齿轮之间的相对转动在一个预定的转动相位或转角内时，该摩擦阻尼器产生出摩擦力，其中的中间齿轮固定到第一平衡轴上；阻尼机构还包括一个或多个橡胶挡块，当第一从动齿轮与第一平衡轴之间的相对转动超过预定的转动相位或转角时，橡胶挡块发生弹性变形而产生弹性力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术背景1.本专利
本专利技术涉及一种用在传动系统中的齿轮机构，其中的传动系统适于用作内燃机的配重平衡装置。2.对现有技术的描述如本领域中所公知的那样在内燃机的平衡装置中，在一平衡轴上设置了一非平衡配重，该平衡轴通过一套齿轮机构与曲轴实现工作联接，由此将曲轴的转动力传递到该平衡轴上。在这样的平衡装置中，平衡轴与曲轴同步转动，这样就能抵消由发动机活塞往复运动所产生的惯性力，相应地，就能减小发动机的振动。由于内燃机中的燃烧爆发是间歇性的，所以从曲轴传递到平衡轴的转动力幅值也不是恒定或固定的，而通常是波动的。本专利技术人已经证实转动力幅值波动的各阶频率分量中，由曲轴每转两圈爆发燃烧一次所引起的基频的二阶分量、以及由于曲轴扭振而被放大的六阶分量要相对强于基频分量(一阶分量)，其中，基频是由曲轴的转动速度确定的。平衡装置所接收到的转动力中包括上述的各个频率分量，因而在齿轮机构中也会出现振动，尤其是在各个齿轮的啮合部分上。这些振动会产生噪音，并降低齿轮的耐久寿命。因而，现有技术中提出了这样的一种平衡装置在从曲轴到平衡轴的转动力传递路径中间置一套阻尼机构，以衰减转动力中的振动分量，其中的阻尼机构例如是一个弹簧或多个弹簧。为了能利用该阻尼机构有效地衰减转动力波动中的高频分量—例如基频的六阶分量，(一个或多个)弹簧的弹簧常数必须被设定成相当低的数值，以降低由该平衡装置所组成的振动系统的固有频率。但是，如果仅是将弹簧常数设定成很低的数值(而不采取其它措施)，则如果从曲轴传来的转动力突然增大时，弹簧的变形量就会过大，其中例如在发动机加速时就会出现转动力突然增大的情况。这样，就会由该变形而造成阻尼机构的损坏。此外，弹簧的特性也会由于所谓的压彻(深度变形)或类似现象而基本丧失，这样，该阻尼机构也就再不能正确地发挥作用了。考虑到上述的情况，工程人员设计了其阻尼机构具有非线形特性的平衡装置，例如在日本专利公开文件昭60-192145中就公开了一种这样的平衡装置。图22中的剖面结构表示了一示例性平衡装置上的一个主要部件。如图22所示，该平衡装置包括与一平衡轴(图中未示出)工作联接的一转动轴100，以及一个基本为圆筒形的齿轮110，其套装在转动轴100的外周面上，并与曲轴(图中未示出)工作联接。转动轴100的外周面上制有多个径向突出的驱动块102。齿轮110的内周面上也制有多个径向突出的驱动块112，并使这些驱动块112位于驱动轴100上对应驱动块102之间。在转动轴100的各个驱动块102与齿轮110的对应驱动块112之间形成了多个阻尼室，且在各个阻尼室120中布置了弹性元件130。此外，各个弹性元件130和对应驱动块102、112之间存在间隙132。在这种结构的平衡装置中，由驱动块102、112和弹性元件130组成了阻尼机构。下面将描述该阻尼机构的工作过程，随着转动轴100相对于齿轮110的转动，间隙132就会变小，驱动块102、112就会抵接到对应的弹性元件130上。如果转动轴100相对于齿轮110进一步地转动，弹性体130就会发生弹性变形，由此就能根据相对运动的程度而产生相应的弹性力。该弹性力(更确切来讲，是由该弹性力所产生的扭矩)的作用就是抵抗转动轴100与齿轮110之间的相对转动。参见图23，图中的实线代表转动轴100与齿轮110之间的相对转动角θr与弹性力(扭矩)T之间的关系。图中的双点划线代表在一个对比实例中，相对转角θr与弹性力T之间的关系。在其中的对比实例中，是提供一种用在传动系统中的齿轮机构，该机构能有利地防止或减少由于对高频和低频分量作出响应而发生共振的现象。为实现上述目的，本专利技术举例性地提供了一种用在传动系统中的齿轮机构，其包括相互同轴设置的一个第一转动件和一个第二转动件；以及一套间置在这两个转动件之间的阻尼机构，其中的阻尼机构包括一个阻尼元件，其能产生阻尼力来限制第一、第二转动件之间的相对转动；以及至少一个弹性元件，其主要是在第一、第二转动件之间的相对转角超出某一预定转角时发生弹性变形，从而向两转动件施加与它们的相对转动方向相反的作用力。上述的齿轮机构可应用在这样的结构中其包括一个第一齿轮，其与一第一转动轴工作联接，并与一设置在第二转动轴上的第二齿轮啮合，其中的第二齿轮构成了所说的一个转动件，而第二转动轴则形成另一个转动件。对于具有上述结构的齿轮机构，弹性元件的弹性力主要是在两个同轴布置转动件(在上述应用条件中即为第二齿轮和第二转动轴)之间的相对运动超过预先预定转角时产生的。因而，无须显著降低弹性元件的弹簧常数，就能降低包括该齿轮机构的振动系统的固有频率。结果就是转动力波动中的高频分量得到了衰减，同时避免了对阻尼机构功能的损害和恶化。在另一方面，如果这两个同轴布置的转动件之间的相对转动在设定转动相位或转角范围内，阻尼元件产生的阻尼力能限制两转动件之间的相对转动。因而，可增强该阻尼机构的阻尼性能，同时还能衰减转动力波动中的低频分量。这样，即使在传向根据本专利技术的齿轮机构的转动力中既包括低频振动分量、又包括高频振动分量的条件下，也能有利地防止由于高频分量和低频分量而出现共振的情况，同时也不会对阻尼机构的功能带来任何损害或恶化。在本专利技术的一个优选形式中，所说阻尼元件包括一个位于两个转动件之间的摩擦阻尼元件，从而其能随着两转动件的相对转动而产生摩擦力形式的阻尼力。未设置间隙132，且只是通过将弹性元件130的弹性常数设置得较小来降低振动系统的固有频率。如图23中的实线所示，当相对转角θr在一个设定相位或转角范围内时(θr＜θ1)，弹性元件130不发生弹性变形，由此，弹性力T为零。因而，通过在各个驱动块102、112和对应的弹性元件130之间形成间隙132，就可以形成一个不产生弹性力T的相对转动相位区间。从而无需显著地减小弹性元件130的弹簧常数，就能降低由该平衡装置构成的振动系统的固有频率。当转动轴100与齿轮110之间的相对转动超过该预定转角时(θr＞θ1)，弹性力T随相对转角θr的增加而增大。相比于对比实例的情况，相对转角θr被限定在较小的数值内(θmax1＜θmax2)—甚至在弹性力T变得非常大的情况下(T＝Tmax)，也就是说，甚至在曲轴传递到平衡装置的转动力变得非常大的情况下。因而，弹性元件130就不会出现变形过度的情况。这样，对于这种平衡装置，当曲轴传递来的转动力迅速增大时—例如当发动机加速时，在不会对阻尼机构的功能造成任何损害和恶化的前提下，就能将转动力波动中的高频分量衰减掉。这种具有非线性特性的阻尼机构肯定能降低由平衡装置构成的振动系统的固有频率，并能衰减转动力波动中的高频分量，同时还避免了对该阻尼机构功能造成损害和恶化。但是，振动系统固有频率的降低会产生如下的问题固有频率会被降低成等于某一频率值，而该频率值又接近于转动力波动中的低频分量，例如接近发动机基频的二阶分量。结果就是该平衡装置就会响应于转动力波动中的低频分量而发生共振。因而，就无法避免由共振现象产生的振动。上述的问题不仅会出现在如上的内燃机平衡装置中，而且普遍存在于用齿轮传递转动力的传动系统齿轮机构中。本专利技术概述本专利技术是在考虑了上述情形的前提下提出的。因而本专利技术的目的对于具有上述构造的齿轮机构，阻尼力的大小不会随两个转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用在传动系统中的齿轮机构，其包括：同轴设置的一个第一转动件和一个第二转动件（３１；３０，３２）；以及一套间置在这两个转动件之间的阻尼机构，其特征在于：所说阻尼机构包括一个阻尼元件（５４），其产生阻尼力来限制第一、第二转动件（３１；３０，３２）之间的相对转动；以及至少一个弹性元件（５５），其主要是在第一、第二转动件之间的相对转角超出某一预定转角时发生弹性变形，从而向两转动件（３１；３０，３２）施加与它们的相对转动方向相反的弹性力。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀田祐司，堀弘平，石川诚，细井启志，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]