[发明专利]同步传动装置及方法

说明书

本申请是申请号为02823458.8、发明名称为“具有非圆形驱动部件的同步传动装置及其运转和构造方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种同步传动装置、一种运转同步传动装置的方法和一种构造同步传动装置的方法。本发明涉及机械振动的消除或减少，特别是但不只是内燃机中的振动。

背景技术

诸如正时控制皮带系统这样的同步传动系统广泛应用于机动车辆中和工业应用中。在机动车辆中，采用例如正时控制皮带或同步链来驱动开合发动机进气阀和排气阀的凸轮轴。其它诸如水泵、燃油泵等的装置也可以由上述相同的皮带或链条驱动。

内燃机在其运转过程中会产生多种类型的机械振动，这些振动通常通过同步传动系统中的正时控制皮带或者同步链进行传递。进气阀、排气阀以及开合这些阀的凸轮轴形成一个很强的机械振动源。进气阀和排气阀的打开和闭合导致一种称作扭转振动的振动。当这些振动的频率接近传动装置的固有频率时，发生系统共振。共振时，扭转振动的振幅和张力的振幅达到其最大值。

作为柔性机械结构，正时控制皮带和同步链极易受机械振动的有害作用的影响。通过正时控制皮带或同步链传递的机械振动引起皮带张力或链条张力的波动，可能导致皮带或链条磨损的增加，从而使其寿命缩短。振动还可能引起同步误差，从而产生一些令人讨厌的噪音。

用于减少振动的传统技术包括增大皮带或者链条的张力，安装凸轮轴减振器。凸轮轴减振器通过一消振橡胶或硅树脂将惯性源与凸轮轴链轮连接。然而，增加皮带或链条的张力增大了噪声级，同时缩短了皮带或链条的使用寿命。由于造价和/或缺少空间，安装凸轮轴减振器也是一种不理想的解决方案。

在DE-A-195 20 508(Audi AG)中公开了一种用于内燃机的缠绕式皮带传动，正时控制皮带绕在两个和发动机的曲轴相连接的从动皮带轮上，一个驱动皮带轮和发动机的凸轮轴相连接。发明的一个目的在于抵消这种皮带传动中产生的扭转振动。建议提供一种附加扭转振动，通过该附加扭转振动可以把临界共振移至一个能被容许或不会发生的范围。在上述引用文献中由一个“不圆的”皮带轮产生扭转振动，该皮带轮作为凸轮轴皮带轮的组成部分示出。所示的不圆的皮带轮具有规则排列在皮带轮周围的四个突出部和四个缩进部。皮带轮外形的变化把扭转引入到从动皮带轮输入或输出范围处的正时控制皮带，叠加在内燃机的动态特性上，从而调整或者消除临界共振范围。一图示示出同步传动的扭转振动的曲线图，凸轮轴以度数为坐标而曲轴以转速为坐标。总振幅如图所示，图中还示出了主要的二阶振动和较小相关的四阶振动。给出一不圆的皮带轮偏心距大小的单独例子，但是没有说明在发动机型号、传动皮带型号及载荷类型给定的条件下，如何选择偏心距的大小和如何进行不圆的转动体相对于其它转动体的角度对准。如上所述，引用文献中的发明目的是抵消皮带传动中的扭转振动，但是并没有解决振动源的问题。

在1987年的日本实用新型JP 62-192077(专利公告号HEI 1-95538)(Hatano等/Mitsubishi公司)中公开了一种张力平衡传动装置，该传动装置通过一个诸如内燃机中的正时控制皮带这样的皮带传动装置把驱动皮带轮的转动传递给从动皮带轮。文中示出了一种正时控制皮带装置，该装置中，通过一个与内燃机的驱动轴相连的椭圆形正时控制皮带驱动链轮驱动凸轮轴的驱动轴的带齿皮带轮。该引用文献中启示，驱动皮带轮制成椭圆形，以便给传动皮带提供一个与由内燃机转动在皮带中产生的张力波动反相的张力波动。驱动皮带轮以在传动皮带上给定一个与已有的皮带的张力波动反相的张力波动的方式进行安装。椭圆形驱动链轮作为一种张力平衡装置，用于平衡传动皮带中的张力。一图示示出一个说明由气阀机构转矩产生的张力和由张力平衡装置(椭圆形驱动链轮)产生的张力的图表，所示的两个张力大小相等而相位相反。其中没有就如何确定椭圆形皮带轮偏心距的大小，及如何把驱动皮带轮的角位和由皮带驱动的凸轮轴皮带轮关联起来进行专门地阐述。另外，如1997年(Kubo/Mitsubishi公司)日本专利申请HEI 9-73581(专利公告号HEI10-266868)中所论述，随后在日本专利JP 62-192077中申请人确定以一个椭圆形链轮作为一个曲轴链轮使用存在许多困难和问题，因此不可取。

发明内容