柔性齿轮传动装置及使用该齿轮传动装置的工作机器制造方法及图纸

一种柔性齿轮传动装置(20，120，220，420)，包括齿圈(22，122， 222，422)，该齿圈围绕毂(26，129)定位并能够响应于所述齿轮传动 装置(20，120，220，420)上的转矩而移动和通过至少一个致动器(31， 52，152，252，452)朝着与所述毂(26，129)的共轴对准的方向偏压。 一种操纵传动机构(11，411)内空转齿轮(20，120，220，420)上载荷 的方法，包括响应于所述空转齿轮(20，120，220，420)上的转矩来 移动所述齿圈(22，122，222，422)。一种工作机器(8)，包括：具有 外壳(12，124)和安装在该外壳上的传动机构(11，411)的发动机(10， 410)，所述传动机构(11，411)包括曲轴齿轮(14，418)、凸轮机构(19， 419)和柔性空转齿轮传动装置(20，120，220，420)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的涉及柔性齿轮传动装置，并且更具体地涉及一种例如用在发动机传动机构中的柔性齿轮传动装置，其具有响应于齿轮传动装置上的转矩从共轴对准可移动的毂和齿圈。
技术介绍
由于沖击和振动的过度噪声，多年来，发出口卡嗒声的齿轮轮齿一直伴随着齿轮系统。通常，术语齿轮敲击振动指的是噪声现象，其中相邻齿轮的退出啮合的和受背面的轮齿沖击而迅速被迫啮合的轮齿产生听得到的噪声。齿轮敲击振动的大噪声不仅会使工作环境不舒适，而且轮齿之间的碰撞和齿轮系统的沖击会导致系统部件过早的磨损并承受过度的应力。另外，如齿轮相关领域技术人员所熟知的，假如啮合齿轮撞击，而非平稳地传递转矩，那么在某种意义上是浪费了能量。在内燃机环境中，通常利用一系列的齿轮或一种传动机构来为某些发动机部件提供动力，并提供某些齿轮之间理想的相对正时。在一个例子中，随着发动机曲轴旋转的曲柄传动装置可旋转地连接到凸轮机构，该凸轮机构又与 一 个或多个发动机凸轮相联接。一个或多个齿轮可操作地布置在曲柄和凸轮机构之间，以保持其间的相对正时，使得某些凸轮驱动的发动机功能，例如气门打开/关闭在某些发动机上，在运行期间曲柄和凸轮机构的动力特性可基本上通过传动机构传递有效扭矩。因此，在发动机运行期间，每个曲柄和凸轮机构经历脉冲式加速和减速是司空见惯的。汽缸点火会向曲轴并由此向曲柄传动装置施加转矩，而燃料喷射往往是向凸轮6轴并由此向凸轮机构施加转矩。在一些发动机系统中，由于机械致动的燃料喷射力，凸轮轴的转速可从其平均转速暂时地下降每分钟数百转。来自凸轮轴和曲轴的转矩沖量会影响独立的传动机构，或者它们可能增加或者可能减少。汽缸点火、燃料喷射及其它事件易于相对快速地连续进行，因此，对于本领域技术人员显而易见的是，在这些条件下的传动机构的动态特性会相当复杂。通过具有相当大零件惯性和反沖的相对刚性的传动机构传递能量或相邻的轮齿的分离，可能是具有极大峰值转矩的一系列动态事件，特别是当来自具有不同速度的不同齿轮碰撞的大的惯性时。在一些情况下，例如，本领域公知的空转齿轮在曲柄和凸轮机构之间的正时齿轮，会受到来自凸轮和曲柄传动装置中一个或两者的转矩冲击，在达到相对平稳运转之前，其会引起反复的强烈的卡塔声。上述传动机构可能是发动机系统最大的噪声产生部分。以上问题往往在重型压缩点火发动机中尤其严重，因为与轻载和/或火花点火发动机相比，它们势必会在更大的运行工况范围内经历齿轮撞击。另外，随着更高峰值汽缸压力和更高的喷射压力，已经提出了降低压縮点火发动机中的某些气态排放物的期望，结果带来了发动机传动机构中甚至更大的沖击载荷。除了减小磨损、降低机器应力以及改善能量浪费的明显优势外，某些法规越来越关注机器运行中传动机构所发出噪声的高低问题。因此，存在许多处理齿轮系统中过度噪声的动机。如上所述，多年来已经认识到与过度齿轮噪声相关的问题。因此，工程师们试图通过各种方式来探寻这样的噪声问题，其中一个方式就是通过增加传动机构和其相连部件的质量惯性矩，从而降低对有关扰动转矩的敏感度。例如，这已经通过增加齿轮本身的重量，和/或通过为凸轮和曲柄轴设置摆锤来实现。使发动机和/或传动机构部件增加重量存在明显缺陷，包括增加了整个系统重量、尺寸以及费用。另外一个方法是向传动才几构中引入柔性(compliance)。一般说来，柔性齿轮通过允许 一 个或多个齿轮来削弱其对冲击载荷的反应，在传动机构中提供了降低的刚性或者松紧度。在特定齿轮可能会通过转矩沖力急剧加速或者减速的情况下，柔性会使得齿轮逐渐调整其自身转动以适应沖击荷载。这样，柔性齿轮可允许相邻的齿轮比非柔性齿轮在更多的时间里保持啮合，从而减小了过度磨损、机械应变以及听得见的噪声。在一种柔性齿轮设计中，由两个紧密连接的共轴齿轮构成的剪式齿轮具有一定的转动柔性，可用来在两个或者多个齿轮间传递转矩或保持正时。在通常的设计中，剪式齿轮传动装置中前面一个齿轮元件与第一齿轮啮合，并且剪式齿轮的后齿轮元件与第二齿轮啮合。剪式齿轮相应的前后齿轮元件的轮齿是彼此活动的，这样，相邻的轮齿对被认为以类似于 一把剪刀的操作来运动，由此得名。尽管这样一种引进了前后齿轮之间的转动柔性的设计可以具有某些优点，但是该系统往往非常昂贵且复杂。从授予Matouka等人的美国专利No.5170676(以下称为Matouka)中已知另 一种利用转动柔性的齿轮设计。Matouka图示了用在传动机构中的转矩限制器，即当超过齿轮上的某转矩值时，在毂和齿圈之间允许相对运动，即转动柔性。Matouka利用了弹簧，在齿圏和毂能够从一个相对位置向另一个位置转动地滑行之前，其必须能够克服弹簧的弹力。尽管Matouka可以应用在某些系统中，但是其设计并非没有缺陷。
技术实现思路
本专利技术涉及上面提出的 一个或多个问题或缺陷。一方面，本专利技术提供了一种齿轮传动装置，包括限定了第一轴的毂，和围绕所述毂定位的齿圏。所述齿圏限定了第二轴，并且所述齿圈能够响应于所述齿轮传动装置上的转矩在垂直于所述第一轴的方向上移动。至少一个致动器联接在所述毂和所述齿圈之间，并能够朝着与所述毂的共轴对准的方向偏压所述齿圏。另一方面，本专利技术提供了一种工作机器，包括具有外壳和安装在该外壳上的传动机构的发动机。所述传动机构包括曲轴齿轮、凸轮机构和具有可旋转地安装在所述外壳上的毂并限定了轴的柔性空转齿轮传动装置。所述空转齿轮传动装置还包括齿圈，该齿圏能够与所述曲轴齿轮和所述凸轮机构啮合，并能够响应于所述空转齿轮传动装置上的来自所述曲轴齿轮和所述凸轮机构中的至少一个的转矩相对于所述轴移动。又一方面，本专利技术提供了一种操纵发动机系统的传动机构中的空转齿轮上的载荷的方法。该方法包括以下步骤通过至少一个另外的齿轮向第一齿轮施加转矩，所述第一齿轮是空转齿轮；通过设置在所述空转齿轮的齿圈和毂之间的至少 一 个致动器偏压齿圈和毂朝向共轴关系。该方法还包括相对于响应所述空转齿轮上的所述转矩沿着垂直于所述轴的方向上克服偏压移动所述齿圈的步骤。附图说明图1是根据本专利技术的发动机系统的工作机器的示意图2是根据本专利技术的柔性齿轮传动装置的分解图3a是根据本专利技术的柔性齿轮传动装置的正视立体图3b是图3a的柔性空转齿轮传动装置的后视立体图4是根据本专利技术的柔性齿轮传动装置的替代实施方式的立体图5是根据本专利技术的柔性齿轮传动装置的另一种实施方式的立图6是沿着图3a中的线6-6所截取的柔性空转齿轮传动装置的一部分的截面图7是根据本专利技术的另 一 种实施方式的发动机系统的示意图；图8是根据本专利技术又一种实施方式的空转齿轮传动装置的透视的剖面侧;规图。具体实施例方式参照图1,示出了工作机器8中的发动机系统10，该发动机系 统包括发动机12，例如直列式压缩点火发动机，以及安装在该发动 机12上的传动机构11。传动机构11可包括曲轴齿轮18、凸轮机构 19和空转齿轮传动装置20。曲轴齿轮18通常与曲轴(未示出)相联接， 该曲轴又与活塞杆相联接，从而以传统方式旋转。凸轮机构19通过 空转齿轮传动装置20与曲轴齿轮18可旋转地相联接，以保持它们 之间理想的正时。空转齿轮传动装置20包括齿圏22和限定轴C的 彀26。尽管所示发动机系统IO具有单个空转齿轮传动装置，但是依 据发动机的设计，在其它实施方式中可能会用到多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种齿轮传动装置（２０，１２０，２２０，４２０），包括：　限定了第一轴的毂（２６，１２９，２２９）；　围绕所述毂（２６，１２９，２２９）设置并限定了第二轴的齿圈（２２，１２２，２２２，４２２），所述齿圈（２２，１２２，２２２，４ ２２）能够响应于所述齿轮传动装置（２０，１２０，２２０，４２０）上的转矩在垂直于所述第一轴的方向上移动；和　至少一个致动器（３１，５２，１５２，２５２，４５２），其联接在所述毂（２６，１２９，２２９）和所述齿圈（２２，１２２，２２２， ４２２）之间，并能够朝着与所述毂（２６，１２９，２２９）共轴对准的方向偏压所述齿圈（２２，１２２，２２２，４２２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.7.27 US 11/493,9821、一种齿轮传动装置(20，120，220，420)，包括限定了第一轴的毂(26，129，229)；围绕所述毂(26，129，229)设置并限定了第二轴的齿圈(22，122，222，422)，所述齿圈(22，122，222，422)能够响应于所述齿轮传动装置(20，120，220，420)上的转矩在垂直于所述第一轴的方向上移动；和至少一个致动器(31，52，152，252，452)，其联接在所述毂(26，129，229)和所述齿圈(22，122，222，422)之间，并能够朝着与所述毂(26，129，229)共轴对准的方向偏压所述齿圈(22，122，222，422)。2、 根据权利要求1所述的齿轮传动装置(20, 120， 220, 420), 其特征在于，所述至少一个致动器(31, 52, 152， 252， 452)包括偏 压弹簧(52， 152， 252, 452)。3、 根据权利要求2所述的齿轮传动装置(20, 120, 220)，其特 征在于，所述齿圈(22, 122, 222)被固定以与所述毂(26, 129, 229) 一起旋转。4、 根据权利要求3所述的齿轮传动装置(20， 120, 220)，还包括毂组件(27),其包括所述毂(26)和围绕所述毂(26)间隔开并包括 所述至少一个致动器(31， 52)的多个致动器(31, 52)，每个所述致动 器(31， 52)都包括与滑块(50a, 50b， 50c， 50d)相联接的偏压弹簧(52)， 所述滑块(50a, 50b, 50c, 50d)能够相对于所述穀(26)活动；圏组件(25)，其包括所述齿圏(22)，所述圏组件(25)包括与每个 所述致动器(31, 52)的所述滑块(50a， 50b, 50c, 50d)抵接的至少一 个才妻触面(41);其中，所述圈组件(25)还包括围绕所述齿圏(22)间隔开并包括所 述至少一个接触面(41)的多个衬垫(40a, 40b, 40c, 40d)，每个所述 衬垫(40a， 40b， 40c, 40d)分别对准相应的所述滑块(50a， 50b， 50c,250d)。5、 根据权利要求2所述的齿轮传动装置(420 ),其中 所述毂是第 一毂部分(426a),所述齿圈(422)能够围绕所述第 一毂部分(426a)旋转，所述齿轮传动装置(420)还包括毂组件，所述毂组件 包括所述第 一 敎部分(426a)和能够与所述齿圈(422)—起相对于所述 第 一毂部分(426a)移动的第二毂部分(426b);所述第一毂部分(426a)限定所述第一轴，所述第一毂部分和第二 穀部分(426a， 426b)能够彼此配合且能够在抵接的第一位置和分离的 第二位置之间运动，并且其中所述至少一个致动器(452)能够朝向所 述第二位置偏压所述第一毂部分和第二毂部分(426a， 426b),在所述 第二位置，所述齿圏(422)与所述第 一毂部分(426a)共轴对准；所述至少一个致动器(452)的所述偏压弹簧(452)与液压致动的补 偿活塞(458)相联接；和所述第一毂部分(426a)限定至少一个流体腔(459)，其中所述液压 致动的补偿活塞(4 5 8)包括暴露于所述至少 一 个流体腔(4 5 9)的流体 压力下的压力面(457);所述齿轮传动装置(420)还包括至少 一 个能够与所述齿圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·布罗索维斯克，A·J·韦伯，S·A·索布尔，T·L·阿特韦尔，J·R·德克，C·V·斯特里莱特奇，D·V·斯通，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：US