[发明专利]带齿隙控制的齿轮传动平衡轴装置

说明书

本申请要求2005年6月27日提出申请的美国临时专利申请第60/694,352号的优先权，该美国临时专利申请以引用方式特此结合于本文中。

背景

需要使用用于抵销旋转且往复运动的发动机质量的循环抖动力的平衡轴来使与发动机曲轴的角度定时关系保持大体固定。链条传动装置与齿轮组均能够实现此种功能，但二者在试图独自完成此种工作时均会引起发出声音问题。带齿皮带传动装置是可行的，但其一般不适合于应用要求。

“单独使用链条”的问题-具有为适应组件磨损寿命而通常所需的自动张力调整器的链条传动系统可令人非常满意地隔离对齿轮组形成挑战的工作中心距(在下文中称为“中心距”)变化，但会带来其自身的发出声音问题。分段链条与其链轮相啮合时的多边形运动或所谓的弦线作用是任何链条传动系统所固有的，在较小、齿数较低的链轮情形中，此种情形会加剧。随着径向位移及弦线作用的切向速度变化被压缩于不断缩小的时帧中，啮合扰动会以链条速度增大量的平方形式变得更加严重。单级2∶1升高比平衡轴链条传动系统(其链轮尺寸差别为2∶1)会因其相对“不够大”的从动链轮的高的弦线作用与和其大得多的驱动(曲轴)链轮相关的高链条速度相结合，而带来声音问题。链条啮合力会激励发动机结构，此常常导致发出声音。

“单独使用齿轮组”的问题-在将平衡轴装置与安装于曲轴上的传动齿轮相连接的直接传动齿轮组情形中，主要的工程设计挑战是对由差别热膨胀效应、容差累加及曲轴移动性施加于齿轮上的明显中心距变化量的管理。齿轮中心距变化的结果是配合齿之间齿隙或工作间隙的变化。

齿隙不足(受迫紧密啮合)会致使啮合噪声(或“呜呜声”)、以及因啮合齿相互楔在一起时施加大的悬臂弯曲载荷而引起的齿疲劳危险大大提高。而过大的齿隙值则能实现足够的齿距值，在曲轴的处处存在的扭矩加速度下，此会造成齿闭合冲击能量，该冲击能量大到足以克服油膜缓冲作用，结果造成讨厌的声音发出(或“格嗒声”)。

通过齿轮几何形状及工作对齐控制而使油膜缓冲作用最大化，所述工作对齐控制能确保具有高的有效总接触比值(相接触的齿的实际平均数量，在下文中称为“接触比”)。然而，在当前的低粘度油且高工作温度情况下，与过大齿隙相关的齿闭合能量可超过最佳油膜缓冲作用的能量吸收能力。仅仅与现代的发动机热效应相关的中心距变化便大到能引起齿隙变化，此会损害传统直接传动齿轮组在非常平常的热工作范围内的声学性能。

在啮合速度相对低的情形中，在包装空间及成本约束允许时，们已将剪式齿轮及所谓的游标齿轮用于防冲击传动系统中，但现代高速汽油发动机的曲轴不在此等情形之列。已知剪式齿轮的缺点包括啮合噪声、耐用性、且制造成本非常高。啮合噪声缘自于与并排成对(或“分裂式”)齿轮构件之间的弹性偏压相伴随的高的齿载荷，且由于因这些并排齿轮构件需要分享包装空间而使接触比降低，因而啮合噪声会加剧。耐用性问题是由为直接传递施加于齿轮组上的扭转振动的惯性扭矩而需要的异常高的切向齿载荷、加上由包装空间所决定的齿轮构件狭小性所造成。制造成本非常高则是因为将偏压齿轮构件相对于固定构件进行定位及进行径向跳动控制需要极高的精度、且高的切向齿载荷对材料性质提出了高的要求。

因此，需要提供实际可行且成本有效的方法及结构，以在宽广的工作温度范围内控制曲轴相对于平衡轴装置齿轮组的齿隙，而不会引起与复杂度、齿载荷、及剪式齿轮与游标齿轮传动装置所构成的包装空间分享相关的噪声、耐用性、及制造成本变差问题。

发明概要

因此，本文揭示利用至少一个运动控制装置来提供中间齿轮朝曲轴齿轮且优选地还有配合齿轮的适当轻的弹性偏压，其中所述至少一个运动控制装置同时利用弹性推动及滞后(或粘滞)阻尼、优选地与主发动机的润滑系统所提供的液压流体压力的捕获相结合，通过所述滞后或粘滞阻尼和/或流体捕获而使所述弹性偏压得到加强，以防止中间齿轮远离曲轴齿轮快速缩回或推斥。

附图中几个视图的简要说明

本发明的某些部件及部件布局可呈实体形式，在本说明书中详细说明且在附图中例示几个实施例，附图中：

图1是用于控制齿隙的装置的第一实施例；

图2是用于控制齿隙的装置的第二实施例；

图3是用于控制齿隙的装置的第三实施例；

图4是用于控制齿隙的装置的第四实施例；

图5是用于控制齿隙的装置的第五实施例；

图6是用于控制齿隙的装置的第六实施例；

图7是用于控制齿隙的装置的第七实施例；

图8是用于控制齿隙的装置的第八实施例，其在当前是优选实施例；