减小对置活塞式发动机中的噪声、振动和粗糙度制造技术

一种对置活塞式发动机(10)包括以下各项中的至少两项：具有齿隙减小装置的齿轮系(30、630)；粘性阻尼器(300)；以及离心摆式减振器(400)。对置活塞式发动机(10)可以包括两个曲轴(621、622)和连接曲轴(621、622)的齿轮系(30、630)。可以使用任何粘性阻尼器(300)和离心摆式减振器(400)来减轻发动机(10)中的曲轴(621、622)中的扭转速度波动，并且可以在发动机(10)中使用多个粘性阻尼器(300)和/或离心摆式减振器(400)。齿隙减小装置可以包括用于调节齿轮系(30、630)中的齿轮(36a、36b、37、39a、39b、660、661、662、663)相对于彼此的位置的装置以及一个或多个齿隙减小齿轮(500)中的任一个。

Reducing noise, vibration and roughness in opposed piston engines

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减小对置活塞式发动机中的噪声、振动和粗糙度相关申请本申请包含与以下悬而未决的美国专利申请的主题有关的主题：2016年6月8日提交的美国申请15/176,818，现在为美国专利No.9,958,057；2012年2月23日提交并公布为US2012/0285422的美国申请13/385,539；2013年4月8日提交并公布为US2014/0299109的美国申请13/858,943；2013年7月17日提交的美国申请13/944,787，现在为美国专利No.9,618,108；2013年11月7日提交并公布为US2015/0020629的美国申请14/074,618；2014年8月4日提交的美国申请14/450,747，现在为美国专利No.9,772,030；以及2016年4月29日提交并公布为美国2017/0314646的美国申请15/142,261。
本领域是减少内燃发动机中的噪声、振动和粗糙度(NVH)。更具体地，该领域涵盖通过齿轮游隙控制和减小发动机中曲轴的扭转振动的组合来减小对置活塞式发动机的齿轮系中的齿轮噪声和振动。
技术介绍
内燃发动机中的齿轮振动可以导致强烈的嗡嗡声，尖锐的脉冲噪声(例如，嘎嘎声)或两者兼有。这些噪声可以导致操作员和乘客在车辆中极度不适。发动机的嗡嗡声和嘎嘎声也增加了持续的杂音，使靠近运输路线令人不快。因此，与车辆有关的性能标准和环境法规越来越多地包括NVH限制。齿隙是通常存在于啮合齿轮中的间隙(例如，游隙)，以解决制造公差，防止齿轮在较高的工作温度下粘合以及解决在发动机操作期间可能存在的齿轮的其他变化。在对置活塞式发动机的齿轮系中，在扭矩反转期间，驱动齿轮运动成与啮合中的对应从动齿轮的两个侧面接触，从而产生齿轮嘎嘎声，尤其是在系统中存在过大的齿隙时。具有双曲轴的对置活塞式发动机的齿轮系固有地经历这样的事件，其中啮合的相邻齿轮的齿之间失去接触，从而产生嘎嘎声和振动。例如，在曲轴(即，曲柄前导部)之间提供相位差以便区分端口打开和关闭时间的情况下，齿轮系在发动机操作的每个周期中至少经历一次扭矩反转事件。当存在齿轮齿隙时，扭矩反转导致齿轮系发出嘎嘎声。对置活塞式发动机中的齿隙控制可以在齿轮系中的噪声控制、摩擦损失最小化和扭矩的有效传递之间取得平衡。常规的齿隙控制包括这样的方法和设备，其在发动机操作之前(例如，空转齿轮的运动、选择合适齿轮的使用)或可能另外在发动机的操作和变更之后固定发动机的齿隙。诸如美国专利5,979,259中所描述的常规类型的剪式齿轮被一个或多个扭转弹簧预先张紧，以在剪式齿轮与相邻齿轮之间的齿轮啮合中吸收齿隙。通过使用粘性阻尼器、离心摆式减振器或它们的组合，可以减轻，即减小或消除对置活塞式发动机的曲轴扭转速度的波动。在发动机中，为了最小化噪声、振动和粗糙度，可将齿隙减轻与曲轴扭转速度波动减小装置相结合。
技术实现思路
在下面描述的实施例中，提供了用于动态控制具有一个或多个曲轴的对置活塞式发动机中的噪声、振动和粗糙度的系统和方法。可以通过组合齿隙减小装置(例如，剪式齿轮或其他抗齿隙装置)、离心摆式减振器和粘性阻尼器中的至少两个来减轻在发动机操作期间由齿隙和/或曲轴扭转速度的波动引起的噪声、振动和损失。一些实施方式涉及对置活塞式内燃发动机，其包括齿轮系，该齿轮系具有将至少一个曲轴耦接到输出驱动器的齿轮的布置；以及齿轮系中的齿隙减小齿轮、至少一个曲轴上的离心摆式减振器和至少一个曲轴上的粘性阻尼器中的两个或更多个。在相关方面，一些实施方式提供了对置活塞式内燃发动机，其包括齿轮系，该齿轮系具有将至少一个曲轴耦接到输出驱动器的齿轮的布置以及用于减小齿隙的装置和/或用于曲轴扭转速度波动减轻的装置。以下特征可以以任何合适的组合存在于对置活塞式内燃发动机中。用于减轻曲轴扭转速度波动的装置可以包括粘性阻尼器、离心摆式减振器或任何等价物。在一些实施方式中，用于减轻曲轴扭转速度波动的装置可以包括粘性阻尼器和离心摆式减振器二者。发动机可以包括第一曲轴和第二曲轴，其中齿轮系包括附接到第一曲轴的第一曲柄齿轮和附接到第二曲轴的第二曲柄齿轮、至少一个空转齿轮和动力输出齿轮。用于减小齿隙的装置可以包括定位机构、剪式齿轮或其任何等价物。在一些方面，剪式齿轮在齿轮组件中可以具有两个或三个齿轮。在此类方面中，剪式齿轮可包括偏压弹簧、辊离合器和液压偏压装置中的任一个。另选地或另外地，齿隙减小装置可以包括至少一个空转齿轮。在另一个相关方面，在一些实施方式中提供了减少对置活塞式发动机中的噪声、振动和粗糙度的方法。该方法可以包括使用齿隙减小装置来减小齿轮系中的嘎嘎声，并且在对置活塞式内燃发动机的操作期间抑制曲轴扭转速度波动。在一些实施方式中，该方法可以包括在对置活塞式内燃发动机起动时接合齿隙减小装置。附图说明图1是对置活塞式发动机中的汽缸、活塞和齿轮系的布置的侧视图。图2A和图2B示出了对置活塞式发动机的实施例的示意图的侧视立体透视图，该对置活塞式发动机包括粘性阻尼器和离心摆式减振器。图3示出了用于在对置活塞式发动机中使用的粘性阻尼器的实施例的剖视图。图4A示出了用于在对置活塞式发动机中使用的离心摆式减振器的实施例。图4B示出了用于与图4A所示的离心摆式减振器一起使用的示例性减振器质量组件的分解图。图4C示出了用于在对置活塞式发动机中使用的离心摆式减振器的实施例。图4D示出了用于与图4C所示的离心摆式减振器一起使用的示例性减振器质量组件的分解图。图5示出了用于在对置活塞式发动机中使用的示例性齿隙减小齿轮。图6示出了用于在对置活塞式发动机中使用的齿轮系的实施例。图7是图6所示的齿轮系的剖视图。图8示出了用于减小对置活塞式发动机中的噪声、振动和粗糙度的方法。具体实施方式描述了用于动态控制对置活塞式发动机中的齿隙的专用齿轮、系统和方法。使用齿隙减小齿轮，可以减小齿轮系中至少两个相邻齿轮之间的齿隙量，并且同时可以在发动机操作期间抑制由于相邻齿轮的齿之间的接触损失(例如由于系统扭矩反转)而引起的噪声和嘎嘎声。在发动机正在操作时，至少两个相邻齿轮之间的间隙的调节可以是连续的，并且可以响应于发动机的变化(诸如温度或磨损)进行调节。图1示出了在对置活塞式发动机中的汽缸、活塞和曲轴的布置，该对置活塞式发动机具有相关联的齿轮系，该齿轮系可以包括齿隙减小齿轮。该图示出了三缸布置，但是这并不意图是限制性的；实际上，图1中描绘的基本架构适用于具有更少或更多汽缸的对置活塞式发动机。对置活塞式发动机10包括汽缸12，每个汽缸12包括排气端口14和进气端口16。优选地，汽缸包括衬套，该衬套固定地安装在形成于发动机框架或缸体18中的通道中。一对活塞(在该图中未示出)设置用于在每个汽缸12的缸膛中相对往复运动。对置活塞式发动机10包括互连的曲轴系统，该曲轴系统包括两个可旋转地安装的曲轴21和22以及将这些曲轴链接并将它们耦接到动力输出轴(“PTO轴”)的曲轴齿轮系30。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对置活塞式内燃发动机，包括：/n齿轮系，其包括将至少一个曲轴耦接到输出驱动器的齿轮布置；以及/n用于减小齿隙的装置，用于减轻曲轴扭转速度波动的装置，或用于减小齿隙的装置和用于减轻曲轴扭转速度波动的装置二者。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170602 US 62/514,3661.一种对置活塞式内燃发动机，包括：
齿轮系，其包括将至少一个曲轴耦接到输出驱动器的齿轮布置；以及
用于减小齿隙的装置，用于减轻曲轴扭转速度波动的装置，或用于减小齿隙的装置和用于减轻曲轴扭转速度波动的装置二者。


2.根据权利要求1所述的对置活塞式内燃发动机，其中所述用于减轻曲轴扭转速度波动的装置包括粘性阻尼器或离心摆式减振器，其中所述用于减轻曲轴扭转速度波动的装置在所述至少一个曲轴上。


3.根据权利要求1所述的对置活塞式内燃发动机，其中所述用于减轻曲轴扭转速度波动的装置包括粘性阻尼器和离心摆式减振器二者，其中所述用于减轻曲轴扭转速度波动的装置在所述至少一个曲轴上。


4.根据权利要求2或3所述的对置活塞式内燃发动机，其中所述发动机包括第一曲轴和第二曲轴，并且其中所述齿轮系包括附接到所述第一曲轴的第一曲柄齿轮、附接到所述第二曲轴的第二曲柄齿轮、至少一个空转齿轮和动力输出齿轮。


5.根据权利要求4所述的对置活塞式内燃发动机，其中所述用于减小齿隙的装置包括定位机构或剪式齿轮，所述剪式齿轮在齿轮组件中包括两个或三个齿轮。


6.根据权利要求5所述的对置活塞式内燃发动机，其中所述剪式齿轮包括以下各项中的任一项：偏压弹簧、辊离合器和液压偏压装置。


7.根据权利要求4至6中任一项所述的对置活塞式内燃发动机，其中所述用于减小齿隙的装置包括所述至少一个空...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·卡什亚普，A·B·萨哈拉布赫，J·M·凯斯勒，
申请(专利权)人：阿凯提兹动力公司，
类型：发明
国别省市：美国;US