[发明专利]具有可变弹簧力的顺应性齿轮组件

说明书

技术领域

本公开一般地涉及顺应性齿轮组件，并且更具体地说，涉及一种使用具有可变弹簧力的弹簧部件提供齿圈相对于轮毂部件的平移的顺应性齿轮组件。还可以提供平移运动的阻尼。

背景技术

齿轮系可包括用于传输扭矩和速度的多个齿轮，例如驱动齿轮、惰轮和从动齿轮。齿轮系被用在发动机应用中，并且根据特定的发动机应用可包括曲柄齿轮，所述曲柄齿轮通过一个或多个惰轮与凸轮齿轮驱动地联接。从曲轴齿轮传递到凸轮齿轮的扭矩和速度可被用于阀门的开闭以及燃料喷射。这样，可能需要相对刚性的的齿轮系来保持凸轮齿轮致动事件相对于发动机曲柄角度被适当定时。然而，曲柄齿轮和凸轮齿轮在发动机运行期间的动态活动可以很显著，并因此，可给予显著的冲击扭矩通过齿轮系。这些冲击扭矩可导致相邻的齿轮齿啮合脱节并且迅速强制恢复啮合或导致背面轮齿的冲击，从而可以导致过度的噪音并可以导致齿轮系部件的过早磨损。

一些工程师们尝试通过将阻尼器(诸如摆式阻尼器和粘性阻尼器)组装进齿轮系来解决这类问题。另一种方法是将顺应性引入到齿轮系中。一般而言，顺应性齿轮使得齿轮系的刚度降低或松弛，使一个或多个齿轮衰减其对冲击负载的响应。在特定齿轮由于扭矩冲击可通过其他方式被急剧加速或减速时，顺应性将允许齿轮更为循序渐进地调整其旋转，以适应冲击负载。因此，顺应性齿轮可以衰减冲击负载，减少过度的磨损、机械应变和可听噪声。

发明人米勒的美国专利No.2,992,532提出了一种控制系统，该控制系统采用液压动力来积极调整惰轮齿圈的旋转轴线。具体地，米勒提出了使用一种响应于扭矩的波动时经受压力变化的液压系统。随着控制系统的压力变化，齿圈的旋转轴线主动地移位。例如，作为扭矩的波动随着时间的推移而下降的结果，控制系统的压力降低，促使惰齿轮齿更紧密地与驱动齿轮齿啮合，以减少齿分离现象的出现。因此，米勒提出了一种主动移位齿圈旋转轴线的控制系统，而不是一种被动地响应超过预定阈值扭矩的顺应性齿轮系统。虽然有各种另选的替代方案解决动态齿轮系活动的负面影响，但仍然存在对解决方案的持续需求，尤其是在发现以前未被识别的问题时。

本公开的目的是解决上面提出的问题或议题中的一个或更多个。

发明内容

在一个方面，一种顺应性齿轮组件包括轮毂子组件，该轮毂子组件包括第一轮毂部件和第二轮毂部件，其中第一轮毂部件限定了延伸穿过第一轮毂部件的相对面的第一轴线，并且第二轮毂部件可相对于第一轮毂部件在垂直于第一轴线的受控方向上移动。齿圈可转动地安装在轮毂子组件上并限定齿圈旋转轴线，所述齿圈被联接成与第二轮毂部件一起在偏压位置与平移后的中间停止位置之间移动，在偏压位置上齿圈旋转轴线与第一轴线同轴，在平移后的中间停止位置上齿圈旋转轴线与第一轴线平行但不同轴。弹簧部件被联接在第一轮毂部件和第二轮毂部件之间，并朝向偏压位置偏压第二轮毂部件。弹簧部件提供随着第二轮毂部件移向平移后的中间停止位置而增加的可变弹簧力。

在另一个方面，一种内燃发动机包括：发动机缸体、附接到发动机缸体一端的支撑壳体和安装到支撑壳体或发动机缸体的齿轮系。齿轮系包括驱动齿轮、从动齿轮以及联接在驱动齿轮和从动齿轮之间的顺应性齿轮组件。顺应性齿轮组件包括轮毂子组件、齿圈和弹簧部件。轮毂子组件包括第一轮毂部件与第二轮毂部件，其中第一轮毂部件限定延伸穿过第一轮毂部件的相对面的第一轴线，并且第二轮毂部件可相对于第一轮毂部件在垂直于第一轴线的受控方向上移动。齿圈，其可转动地安装在轮毂子组件上并限定齿圈旋转轴线，被联接成与第二轮毂部件一起在偏压位置与平移后的中间停止位置之间移动，在偏压位置上齿圈旋转轴线与第一轴线同轴，在平移后的中间停止位置上齿圈旋转轴线与第一轴线平行但不同轴。弹簧部件被联接在第一轮毂部件和第二轮毂部件之间，朝向偏压位置偏压第二轮毂部件，并提供随着第二轮毂部件移向平移后的中间停止位置而增加的可变弹簧力。