具有可變彈簧力的順應(yīng)性齒輪組件的制作方法
【專利摘要】一種順應(yīng)性齒輪組件(24)包括：輪轂子組件(30)，其包括第一輪轂部件(42)和第二輪轂部件(52)，其中第一輪轂部件(42)限定了第一軸線，而第二輪轂部件(52)可相對于第一輪轂部件(42)在垂直于第一軸線的受控方向上移動。齒圈(28)可轉(zhuǎn)動地安裝在輪轂子組件(30)上并限定齒圈旋轉(zhuǎn)軸線，齒圈(28)被聯(lián)接成與第二輪轂部件(52)一起在偏壓位置與平移后的中間停止位置之間移動，在所述偏壓位置齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線同軸，在所述平移后的中間停止位置齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線平行而不同軸。彈簧部件(40)被聯(lián)接在第一輪轂部件(42)和第二輪轂部件(52)之間，朝向偏壓位置偏壓第二輪轂部件(52)，并提供隨著第二輪轂部件(52)移向平移后的中間停止位置而增加的可變彈簧力。
【專利說明】具有可變彈簧力的順應(yīng)性齒輪組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般地涉及順應(yīng)性齒輪組件，并且更具體地說，涉及一種使用具有可變彈簧力的彈簧部件提供齒圈相對于輪轂部件的平移的順應(yīng)性齒輪組件。還可以提供平移運(yùn)動的阻尼。

【背景技術(shù)】
[0002]齒輪系可包括用于傳輸扭矩和速度的多個(gè)齒輪，例如驅(qū)動齒輪、惰輪和從動齒輪。齒輪系被用在發(fā)動機(jī)應(yīng)用中，并且根據(jù)特定的發(fā)動機(jī)應(yīng)用可包括曲柄齒輪，所述曲柄齒輪通過一個(gè)或多個(gè)惰輪與凸輪齒輪驅(qū)動地聯(lián)接。從曲軸齒輪傳遞到凸輪齒輪的扭矩和速度可被用于閥門的開閉以及燃料噴射。這樣，可能需要相對剛性的的齒輪系來保持凸輪齒輪致動事件相對于發(fā)動機(jī)曲柄角度被適當(dāng)定時(shí)。然而，曲柄齒輪和凸輪齒輪在發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間的動態(tài)活動可以很顯著，并因此，可給予顯著的沖擊扭矩通過齒輪系。這些沖擊扭矩可導(dǎo)致相鄰的齒輪齒嚙合脫節(jié)并且迅速強(qiáng)制恢復(fù)嚙合或?qū)е卤趁孑嘄X的沖擊，從而可以導(dǎo)致過度的噪音并可以導(dǎo)致齒輪系部件的過早磨損。
[0003]一些工程師們嘗試通過將阻尼器(諸如擺式阻尼器和粘性阻尼器)組裝進(jìn)齒輪系來解決這類問題。另一種方法是將順應(yīng)性引入到齒輪系中。一般而言，順應(yīng)性齒輪使得齒輪系的剛度降低或松弛，使一個(gè)或多個(gè)齒輪衰減其對沖擊負(fù)載的響應(yīng)。在特定齒輪由于扭矩沖擊可通過其他方式被急劇加速或減速時(shí)，順應(yīng)性將允許齒輪更為循序漸進(jìn)地調(diào)整其旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)沖擊負(fù)載。因此，順應(yīng)性齒輪可以衰減沖擊負(fù)載，減少過度的磨損、機(jī)械應(yīng)變和可聽噪聲。
[0004]發(fā)明人米勒的美國專利N0.2，992，532提出了一種控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用液壓動力來積極調(diào)整惰輪齒圈的旋轉(zhuǎn)軸線。具體地，米勒提出了使用一種響應(yīng)于扭矩的波動時(shí)經(jīng)受壓力變化的液壓系統(tǒng)。隨著控制系統(tǒng)的壓力變化，齒圈的旋轉(zhuǎn)軸線主動地移位。例如，作為扭矩的波動隨著時(shí)間的推移而下降的結(jié)果，控制系統(tǒng)的壓力降低，促使惰齒輪齒更緊密地與驅(qū)動齒輪齒嚙合，以減少齒分離現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，米勒提出了一種主動移位齒圈旋轉(zhuǎn)軸線的控制系統(tǒng)，而不是一種被動地響應(yīng)超過預(yù)定閾值扭矩的順應(yīng)性齒輪系統(tǒng)。雖然有各種另選的替代方案解決動態(tài)齒輪系活動的負(fù)面影響，但仍然存在對解決方案的持續(xù)需求，尤其是在發(fā)現(xiàn)以前未被識別的問題時(shí)。
[0005]本公開的目的是解決上面提出的問題或議題中的一個(gè)或更多個(gè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)方面，一種順應(yīng)性齒輪組件包括輪轂子組件，該輪轂子組件包括第一輪轂部件和第二輪轂部件，其中第一輪轂部件限定了延伸穿過第一輪轂部件的相對面的第一軸線，并且第二輪轂部件可相對于第一輪轂部件在垂直于第一軸線的受控方向上移動。齒圈可轉(zhuǎn)動地安裝在輪轂子組件上并限定齒圈旋轉(zhuǎn)軸線，所述齒圈被聯(lián)接成與第二輪轂部件一起在偏壓位置與平移后的中間停止位置之間移動，在偏壓位置上齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線同軸，在平移后的中間停止位置上齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線平行但不同軸。彈簧部件被聯(lián)接在第一輪轂部件和第二輪轂部件之間，并朝向偏壓位置偏壓第二輪轂部件。彈簧部件提供隨著第二輪轂部件移向平移后的中間停止位置而增加的可變彈簧力。
[0007]在另一個(gè)方面,一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括:發(fā)動機(jī)缸體、附接到發(fā)動機(jī)缸體一端的支撐殼體和安裝到支撐殼體或發(fā)動機(jī)缸體的齒輪系。齒輪系包括驅(qū)動齒輪、從動齒輪以及聯(lián)接在驅(qū)動齒輪和從動齒輪之間的順應(yīng)性齒輪組件。順應(yīng)性齒輪組件包括輪轂子組件、齒圈和彈簧部件。輪轂子組件包括第一輪轂部件與第二輪轂部件，其中第一輪轂部件限定延伸穿過第一輪轂部件的相對面的第一軸線，并且第二輪轂部件可相對于第一輪轂部件在垂直于第一軸線的受控方向上移動。齒圈，其可轉(zhuǎn)動地安裝在輪轂子組件上并限定齒圈旋轉(zhuǎn)軸線，被聯(lián)接成與第二輪轂部件一起在偏壓位置與平移后的中間停止位置之間移動，在偏壓位置上齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線同軸，在平移后的中間停止位置上齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線平行但不同軸。彈簧部件被聯(lián)接在第一輪轂部件和第二輪轂部件之間，朝向偏壓位置偏壓第二輪轂部件，并提供隨著第二輪轂部件移向平移后的中間停止位置而增加的可變彈簧力。
[0008]在另一方面，提供了一種使用包括順應(yīng)性齒輪組件的齒輪系來傳遞扭矩的方法。順應(yīng)性齒輪組件包括輪轂子組件、齒圈和彈簧部件。輪轂子組件包括第一輪轂部件與第二輪轂部件，其中第一輪轂部件限定延伸穿過第一輪轂部件的相對面的第一軸線，并且第二輪轂部件可相對于第一輪轂部件在垂直于第一軸線的受控方向上移動。齒圈，其可轉(zhuǎn)動地安裝在輪轂子組件上并限定齒圈旋轉(zhuǎn)軸線，被聯(lián)接成與第二輪轂部件一起在偏壓位置與平移后的中間停止位置之間移動，在偏壓位置上齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線同軸，在平移后的中間停止位置上齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線平行但不同軸。彈簧部件被聯(lián)接在第一輪轂部件和第二輪轂部件之間，朝向偏壓位置偏壓第二輪轂部件，并提供隨著第二輪轂部件移向平移后的中間停止位置而增加的可變彈簧力。該方法包括以下步驟:利用彈簧部件的初始預(yù)載力保持第二輪轂部件的偏壓位置，并且當(dāng)?shù)诙嗇灢考幱谄珘何恢脮r(shí)，利用順應(yīng)性齒輪組件，從驅(qū)動齒輪向從動齒輪傳輸?shù)谝慌ぞ?。該方法還包括傳送大于第一扭矩的第二扭矩給順應(yīng)性齒輪組件，并通過利用第二扭矩克服彈簧部件的初始預(yù)載力將第二輪轂部件移動到平移后的中間停止位置。利用彈簧部件的大于初始預(yù)載力的增大彈簧力，限制第二輪轂部件移動超過平移后的中間停止位置。這樣，當(dāng)?shù)诙嗇灢考幵谄揭坪蟮闹虚g停止位置時(shí)，利用順應(yīng)性齒輪組件限制將第二扭矩從輸入齒輪傳遞到輸出齒輪。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是根據(jù)本公開的包括齒輪系的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
[0010]圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的圖1的齒輪系的順應(yīng)性齒輪組件的分解圖；
[0011]圖3是圖2的順應(yīng)性齒輪組件剖視圖；
[0012]圖4是圖2的順應(yīng)性齒輪組件的剖視圖，所示順應(yīng)性齒輪組件處于停止位置；
[0013]圖5是根據(jù)本公開的一個(gè)方面的圖2的順應(yīng)性齒輪組件的剖視圖，示出了阻尼流體的供應(yīng)通道；
[0014]圖6是根據(jù)本公開的另一個(gè)方面的圖2的順應(yīng)性齒輪組件在組裝過程中的一個(gè)階段的劑視圖；
[0015]圖7是根據(jù)本公開的另一個(gè)方面的圖2的順應(yīng)性齒輪組件在組裝過程中的另一個(gè)階段的剖視圖；以及
[0016]圖8是根據(jù)本公開的另一個(gè)方面的彈簧力與位移的對應(yīng)關(guān)系曲線圖，描繪了圖2的順應(yīng)性齒輪組件的可變彈簧力。

【具體實(shí)施方式】
[0017]參考圖1，圖中不出了根據(jù)本公開的一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10的不意圖。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10可包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)12，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)12可以是四沖程壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)(如此設(shè)定是為了進(jìn)行說明，而非進(jìn)行限制)；并且可包括發(fā)動機(jī)缸體14，該發(fā)動機(jī)缸體14限定了多個(gè)燃燒室或汽缸(圖中未示出)。內(nèi)燃發(fā)動機(jī)12可以是任何類型的發(fā)動機(jī)(例如，內(nèi)燃、汽油、柴油、氣體燃料、天然氣、丙烷等)，可以是具有任何數(shù)量的汽缸、任何類型的燃燒室的任何尺寸的(例如，圓柱形、旋轉(zhuǎn)火花點(diǎn)火、壓縮點(diǎn)火、四沖程和二沖程等)，并且可以是任何構(gòu)型的(例如，“V”型串聯(lián)、輻射狀等)。
[0018]內(nèi)燃發(fā)動機(jī)12可包括發(fā)動機(jī)殼體16和安裝到發(fā)動機(jī)殼體16或發(fā)動機(jī)缸體14的齒輪系18。齒輪系18可包括驅(qū)動齒輪20,該齒輪限定了驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)軸線A1并具有如箭頭R1所示的旋轉(zhuǎn)方向。惰輪22，其也可被稱為順應(yīng)性齒輪組件24，可與驅(qū)動齒輪20聯(lián)接并嚙合。從動齒輪26可與順應(yīng)性齒輪組件24嚙合，并且可具有從動齒輪旋轉(zhuǎn)軸線A2。順應(yīng)性齒輪組件24可包括可繞輪轂子組件30旋轉(zhuǎn)的齒圈28，并且可具有齒圈旋轉(zhuǎn)軸線A3,該軸A3可以在箭頭T1所示的受控平移方向上移動，以響應(yīng)于特定的扭矩應(yīng)用，此類應(yīng)用在本文中將有詳細(xì)描述。具體說來，齒圈旋轉(zhuǎn)軸線A3可以沿著垂直于旋轉(zhuǎn)軸線A3的方向，橫跨距離D1，朝著A4所示的位置移動。如圖所示，受控平移方向T1可大致平行于與順應(yīng)性齒輪組件24和從動齒輪26兩者的節(jié)圓相切的線P:。
[0019]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，將要討論順應(yīng)性齒輪組件24的示例性實(shí)施例。順應(yīng)齒輪組件24大體可包括輪轂子組件30、齒圈28和彈簧部件40。輪轂子組件30可包括第一輪轂部件42，該第一輪轂部件42限定了延伸穿過第一輪轂部件42相對的兩個(gè)面44和46的第一軸線A5。具體說來，第一輪轂部件42可包括短軸48，該短軸適合用于直接或間接地將順應(yīng)性齒輪組件24安裝到發(fā)動機(jī)殼體16，該發(fā)動機(jī)殼體16也通常稱為支撐殼體。例如，短軸48可包括用于將短軸48固定在相對于支撐殼體16的靜止位置上的安裝凸出部50，例如圓柱形安裝凸出部?；蛘?，短軸48可以被支撐在固定到發(fā)動機(jī)殼體16或發(fā)動機(jī)缸體14的獨(dú)立安裝結(jié)構(gòu)上。
[0020]輪轂子組件30還可包括第二輪轂部件52，該第二輪轂部件52如下文將更詳細(xì)地描述的，可相對于第一輪轂部件42或短軸48在垂直于第一軸線A5的受控方向上移動。再參見圖1，第二輪轂部件52可以沿著箭頭T1所指的方向移動。返回參見圖2，第二輪轂部件52可包括圓形齒輪體54，其中齒圈28可相對于圓形齒輪體54旋轉(zhuǎn)，并且因此可以與第二輪轂部件52 —起移動。例如，可使用襯套或其他類似部件將齒圈28安裝到輪轂子組件30。
[0021]還參見圖3，彈簧部件40可被聯(lián)接在第一輪轂部件42和第二輪轂部件52之間。具體地說，彈簧部件40，其可以是非螺旋狀彈簧部件，可包括被接收在短軸48的第一彈簧孔58內(nèi)的第一疊層錐狀盤簧56，如貝氏彈簧或墊圈。根據(jù)本示例性實(shí)施例，短軸48還可限定接收第二疊層錐狀盤簧62的第二彈簧孔60，其中第一彈簧孔58和第二彈簧孔60都是沿著垂直于第一軸線A5的軸線A6定向的。各自的墊片64和66可以被定位在彈簧孔58、60的端壁68、70與第一、第二疊層錐狀盤簧56、62之間?；钊?2和74也可在各自的彈簧孔58、60內(nèi)移動，并且可具有第一端部76、78和第二端部82、84，所述第一端部76、78接觸滑塊80，所述第二端部82、84接觸所述第一、第二疊層錐狀盤簧56、62中各自的那個(gè)。如下文將要更詳細(xì)地說明的那樣，滑塊80可聯(lián)接在第一輪轂部件42和第二輪轂部件52之間，并可被配置為將彈簧部件40 (其可包括疊層錐狀盤簧56、62)的偏壓力傳輸?shù)降诙嗇灢考?2。
[0022]活塞72和74，連同端壁68和70、限定了彈簧孔58和60的側(cè)壁86和88以及塞90和92，可以限定出流體腔94和96，流體腔94和96可以容納用于阻尼第二輪轂部件52運(yùn)動的阻尼液。例如，并且參見圖5，發(fā)動機(jī)缸體14可限定多個(gè)流體通路(圖中未示出)，所述多個(gè)流體通路沿著支撐殼體16或其他安裝結(jié)構(gòu)中設(shè)置的流體供應(yīng)管線98a和10a供應(yīng)阻尼流體，所述流體供應(yīng)管線98a和10a與短軸48中設(shè)置的流體供應(yīng)管線98b和10b流體連接。流體供應(yīng)管線98b和10b可以在各自的流體腔94和96中最終打開。雖然沿著供應(yīng)管線98a和10a或98b和10b定位的止回閥(圖中未示出)可以令阻尼流體以受控的方式供應(yīng)進(jìn)入流體腔94和96，但活塞72、74與相應(yīng)的彈簧孔58、60之間的徑向間隙可提供阻尼流體流出流體腔94、96的唯一出口路徑。具體地說，徑向間隙可以令阻尼流體以受控的方式從流體腔94和96滲漏出去。應(yīng)當(dāng)理解，可選擇徑向間隙以提供期望的阻尼效果。根據(jù)具體實(shí)施例，可提供約60微米的徑向間隙。然而，應(yīng)當(dāng)理解，，可以選擇受控滲漏的量以提供特定應(yīng)用所需的阻尼，所述受控滲漏可以替代地使用孔或其它已知的裝置提供。
[0023]返回到圖2，可設(shè)置蓋板102，其可以被定位在齒圈28和輪轂子組件30的第一軸線側(cè)處；還可以設(shè)置背板104，其可以被定位在齒圈28和輪轂子組件30的第二軸線側(cè)處。根據(jù)本示例性實(shí)施例，可以設(shè)置一組螺栓106，其穿過形成于蓋板102中的開口 108、形成于短軸48中的開口 110以及形成于背板104中的開口 112?？赏ㄟ^穿過蓋板102的中心開口116和短軸48的中心開口 118來接收中心螺栓114。中心螺栓114可延伸穿過短軸48的安裝突出部50，并且可被固定在形成于支撐殼體16中的安裝孔(圖中未示出)內(nèi)，以便將順應(yīng)性齒輪組件24安裝在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)12。當(dāng)正確地裝配和安裝時(shí)，穿過背板104的開口120以流體方式連接流體供應(yīng)管線98a和10a與流體供應(yīng)管線98B和100b。盡管未在本文中詳細(xì)討論，但也可以設(shè)置潤滑供應(yīng)管線，用于供應(yīng)潤滑油給順應(yīng)性齒輪組件24的某些部件。
[0024]如上所述，滑塊80可以將第一疊層錐狀盤簧56和第二疊層錐狀盤簧62的結(jié)合偏壓力傳輸?shù)降诙嗇灢考?2。具體地說，如圖3中所示，疊層錐狀盤簧56和62可通過與活塞72和74以及滑塊80接觸，朝著齒圈旋轉(zhuǎn)軸線線A3與第一軸線A5同軸的偏壓位置，偏壓圓形齒輪體54，并因此偏壓齒圈28。在偏壓位置，活塞72和74、滑塊80、圓形齒輪體54和齒圈28按照箭頭T2所示的方向被推進(jìn)，并可提供在滑塊80與短軸48之間設(shè)置間隙或間隔，大體顯示為122。間隙或間隔122可對應(yīng)于如上所述的平移距離D1并且可基于齒輪系18的所期望剛度進(jìn)行選擇。例如，根據(jù)一些實(shí)施例，可期望小于一毫米的撓曲度。
[0025]響應(yīng)于克服了第一疊層錐狀盤簧56和第二疊層錐狀盤簧62的偏壓力的扭矩負(fù)載，第二輪轂部件52可由圖3的偏壓位置朝向硬停止位置移動，如圖4所示。具體地說，大于疊層錐狀盤簧56和62的偏壓力或預(yù)載力的扭矩負(fù)載可以促使齒圈28、圓形齒輪體54、滑塊80以及活塞72和74按照箭頭T1所示的平移方向移動。該移動，如果足夠克服偏壓力，將壓縮或撓曲疊層錐狀盤簧56和62，并按照箭頭T1所示的方向移動齒圈旋轉(zhuǎn)軸線A3。因此，齒圈旋轉(zhuǎn)軸線A3可以平移穿過多個(gè)平移后停止位置，使得它與第一軸線A5平行但不同軸，并且也可提供在短軸48和圓形齒輪體54之間、在短軸48的與滑塊80相反的一側(cè)上的間隙或間隔124。
[0026]此外，阻尼流體可通過吸收能量并將其釋放為熱量來消散扭矩峰值(即，大于偏壓力的沖擊扭矩)。應(yīng)當(dāng)理解，第二輪轂部件52可移動穿過處于偏壓位置與硬停止位置之間的無限范圍的平移后的中間停止位置。根據(jù)硬停止位置，齒圈旋轉(zhuǎn)軸線A3與第一軸線A5之間的間隙或間隔124與距離可對應(yīng)于平移距離Dp根據(jù)一些實(shí)施例，滑塊80和短軸48之間的接觸可防止彈簧部件40發(fā)生完整的撓曲。
[0027]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6，示出了在示例性裝配過程中的一個(gè)階段。具體地說，在順應(yīng)性齒輪組件24的組裝過程中可使用緊固件130和132來將第一疊層錐狀盤簧56和第二疊層錐狀盤簧62保持在理想的撓曲狀態(tài)。如圖所示，緊固件130和132可被接收在各自活塞72和74的螺紋孔134和136內(nèi)，使得緊固件130和132可以隨著活塞72和74在增加疊層錐狀盤簧56和62的壓縮度的方向上轉(zhuǎn)動，以及在減少疊層錐狀盤簧56和62的壓縮度的另一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動。在短軸48與圓形齒輪體54和滑塊80被組裝在一起后，可移除緊固件130和132，并可插入塞90和92，如圖7所示。然而，如果在組裝過程中活塞72和74使用其他另選裝置壓縮，則緊固件130和132可取消不用。
[0028]第一疊層錐狀盤簧56和第二疊層錐狀盤簧62可被選擇并被布置成提供期望的可變彈簧力。如圖所示，疊層56和62中的每個(gè)可包括在圖中以串平行的構(gòu)型示出的十二個(gè)單獨(dú)的錐狀盤簧，如貝氏墊圈或彈簧。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可使用錐狀盤簧的其他替代布置或其他可以提供可變彈簧力的替換部件，如橡膠部件。此外，雖然圖中示出了兩個(gè)疊層錐狀盤簧，但可使用任何數(shù)量的部件或疊層。
[0029]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖8的曲線圖140，示出了疊層錐狀盤簧56和62提供的示例性可變彈簧力。具體地說，曲線圖140描繪了位移(也被全文稱為壓縮或撓曲)142(單位:毫米)與彈簧力144(單位:牛頓)之間的對應(yīng)關(guān)系。如圖146所示，當(dāng)卷簧可提供線性的或恒定的彈簧速率(即，只對彈簧力提供微小的或額定的增加，特別是在相對短的位移內(nèi))時(shí)，本文所公開的順應(yīng)性齒輪組件24的彈簧部件140 (其可以是卷簧或嵌套式卷簧之外的任何部件)可提供可變彈簧力148。如本文所述的疊層錐狀盤簧56和62所提供的可變彈簧力148，在相當(dāng)短的位移距離內(nèi)提供了相當(dāng)顯著的力的增加。具體地說，可變彈簧力148可以被設(shè)置成初始預(yù)載力，例如2000牛頓，其隨著彈簧部件40 (其可以包括疊層錐狀盤簧56和62)被朝著一毫米的撓曲距離(可對應(yīng)于距離D1)壓縮而朝著6500牛頓不斷增加。因此，根據(jù)一些實(shí)施例，當(dāng)?shù)诙嗇灢考?2被從圖3的偏壓位置移向圖4的硬停止位置時(shí)，撓曲彈簧部件40所需的力可比加倍更多。
[0030]工業(yè)實(shí)用性
[0031]本公開發(fā)現(xiàn)了使用齒輪系來傳輸扭矩和速度在任何機(jī)器和/或發(fā)動機(jī)中的潛在用途。此外，本公開適用于包括惰齒輪的齒輪系，該齒輪系承受來自惰齒輪所嚙合的驅(qū)動齒輪和/或從動齒輪的沖擊扭矩負(fù)載。再此外，本公開適用于一種順應(yīng)性齒輪組件，其可被聯(lián)接在驅(qū)動齒輪與從動齒輪之間來衰減相對較廣范圍內(nèi)速度與負(fù)載的沖擊扭矩負(fù)載。
[0032]總體參照圖1-8, —種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)12可包括發(fā)動機(jī)殼體16和齒輪系18,齒輪系被安裝到發(fā)動機(jī)殼體16或發(fā)動機(jī)缸體14。齒輪系18可包括順應(yīng)性齒輪組件24，該順應(yīng)性齒輪組件24與驅(qū)動齒輪20及從動齒輪26相嚙合，以將扭矩從驅(qū)動齒輪20傳輸?shù)綇膭育X輪26。順應(yīng)性齒輪組件24可大體包括輪轂子組件30，該輪轂子組件包括第一輪轂部件42和第二輪轂部件52，其中第一輪轂部件42限定第一軸線A5,第二輪轂部件52可相對于第一輪轂部件42在垂直于第一軸線A5的受控平移方向T1上移動。齒圈28可繞輪轂子組件30轉(zhuǎn)動，并可隨著第二輪轂部件52 —起移動。彈簧部件40，其可包括第一疊層錐狀盤簧56和第二疊層錐狀盤簧62，被聯(lián)接在第一輪轂部件42和第二輪轂部件52之間，并朝向偏壓位置偏壓第二輪轂部件52。根據(jù)如圖3所示的偏壓位置，齒圈旋轉(zhuǎn)軸線A3與第一軸線A5同軸。
[0033]第二輪轂部件52的偏壓位置可使用彈簧部件40的初始預(yù)載力來保持。當(dāng)?shù)诙嗇灢考?2處于偏壓位置時(shí)，第一扭矩(其可以代表平均扭矩且可能不足以克服彈簧部件40的預(yù)載力)可利用順應(yīng)性齒輪組件24從驅(qū)動齒輪20被傳輸?shù)綇膭育X輪26。然而，相應(yīng)于第二扭矩(其可以代表大于第一扭矩的沖擊扭矩負(fù)載)被傳遞到順應(yīng)性齒輪組件24，可通過利用第二扭矩克服彈簧部件40的初始預(yù)載力將第二輪轂部件52移動到平移后的中間停止位置，如圖4所示。要阻尼第二輪轂部件52的這種運(yùn)動，可以使用活塞72和74、流體室94和96所提供的阻尼液，以及受控滲漏，受控滲漏可以通過被設(shè)置在活塞72和74與對應(yīng)彈簧孔58和60之間的徑向間隙來實(shí)現(xiàn)。
[0034]根據(jù)硬停止位置，以及偏壓位置與硬停止位置之間的平移后的中間停止位置的范圍，齒圈旋轉(zhuǎn)軸線A3可以被平移，使得它與第一軸線A5平行但不同軸?？墒褂脧椈刹考?0的大于初始預(yù)載力的被增大了的彈簧力來限制第二輪轂部件52超過平移后的中間停止位置的任何位置的移動。例如，第二扭矩可足以克服初始預(yù)載力，但不足以克服在更大的位移上產(chǎn)生的增大的彈簧力。因此，當(dāng)?shù)诙嗇灢考?2處于平移后的中間停止位置時(shí)，可使用順應(yīng)性齒輪組件24來限制第二扭矩從驅(qū)動齒輪20到從動齒輪26的傳輸。
[0035]本文所公開的順應(yīng)性齒輪組件提供了一種用于減少通過齒輪系施加的沖擊扭矩或扭矩峰值的裝置。具體地說，順應(yīng)性齒輪組件可被平移以衰減其對沖擊扭矩負(fù)載的響應(yīng)，從而減少了本可能發(fā)生的過量噪音和磨損。根據(jù)一些實(shí)施例，順應(yīng)性齒輪組件可以實(shí)現(xiàn)降低1-6分貝的發(fā)動機(jī)聲功率。相較于傳統(tǒng)的順應(yīng)性齒輪，在更寬范圍的扭矩和速度上提供了這些優(yōu)點(diǎn)。具體地說，本公開的順應(yīng)性齒輪組件包括的彈簧部件具有比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)減小了的預(yù)載力，該預(yù)載力隨著彈簧部件被壓縮而顯著增加以處理或響應(yīng)寬范圍的扭矩和速度。此外，扭矩峰值可利用彈簧腔內(nèi)提供的阻尼流體被吸收并轉(zhuǎn)化成熱量。另一方面，使用卷簧的那些傳統(tǒng)設(shè)計(jì)吸收扭矩峰值并最終將能量釋放回到齒輪系。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解的是，上面的描述僅僅旨在舉例說明，而非旨在以任何方式限制本公開的范圍。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在仔細(xì)研讀附圖、公開內(nèi)容和所附的權(quán)利要求后獲得本公開的其他方面。
【權(quán)利要求】
1.一種順應(yīng)性齒輪組件(24)，包括: 輪轂子組件(30)，該輪轂子組件(30)包括第一輪轂部件(42)和第二輪轂部件(52)，其中所述第一輪轂部件(42)限定延伸穿過所述第一輪轂部件(42)的相對面(44、46)的第一軸線，并且所述第二輪轂部件(52)相對于所述第一輪轂部件(42)在垂直于所述第一軸線的受控方向上是可移動的； 齒圈(28)，該齒圈(28)可轉(zhuǎn)動地安裝在所述輪轂子組件(30)上并限定齒圈旋轉(zhuǎn)軸線，其中所述齒圈(28)被聯(lián)接成與所述第二輪轂部件(52) —起在偏壓位置與平移后的中間停止位置之間移動，在所述偏壓位置所述齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與所述第一軸線同軸，在所述平移后的中間停止位置所述齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與所述第一軸線平行但不同軸；以及 彈簧部件(40)，該彈簧部件(40)被聯(lián)接在所述第一輪轂部件(42)和所述第二輪轂部件(52)之間，并朝向所述偏壓位置偏壓所述第二輪轂部件(52)，其中所述彈簧部件(40)提供隨著所述第二輪轂部件(52)朝向所述平移后的中間停止位置移動而增加的可變彈簧力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順應(yīng)性齒輪組件(24)，還包括包含圍繞著所述彈簧部件(40)的阻尼流體的流體腔(94、96)和用于壓縮所述阻尼流體以阻尼所述第二輪轂部件(52)運(yùn)動的可移動部件(72、74)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的順應(yīng)性齒輪組件(24)，其中，當(dāng)所述第二輪轂部件(52)被從所述偏壓位置朝向硬停止位置移動時(shí)，所述可變彈簧力加倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的順應(yīng)性齒輪組件(24)，其中，所述第一輪轂部件(42)包括短軸(48)，所述短軸(48)適合用于將所述順應(yīng)性齒輪組件(24)安裝到支撐殼體(16)，并且所述第二輪轂部件(52)包括圓形齒輪體(54)，其中所述齒圈(28)相對于所述圓形齒輪體(54)是可旋轉(zhuǎn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的順應(yīng)性齒輪組件(24)，其中，所述彈簧部件(40)包括被布置成提供所述可變彈簧力的第一疊層錐狀盤簧(56)。
6.一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(12),包括: 發(fā)動機(jī)缸體(14)； 支撐殼體(16)，該支撐殼體(16)附接到所述發(fā)動機(jī)缸體(14)的一端；以及 齒輪系(18)，該齒輪系(18)被安裝到所述支撐殼體(16)或所述發(fā)動機(jī)缸體(14)，并且包括驅(qū)動齒輪(20)、從動齒輪(26)以及聯(lián)接在所述驅(qū)動齒輪(20)和所述從動齒輪(26)之間的順應(yīng)性齒輪組件(24)； 其中，所述順應(yīng)性齒輪組件(24)包括: 輪轂子組件(30)，該輪轂子組件(30)包括第一輪轂部件(42)和第二輪轂部件(52)，其中所述第一輪轂部件(42)限定延伸穿過所述第一輪轂部件(42)的相對面(44、46)的第一軸線，并且所述第二輪轂部件(52)相對于所述第一輪轂部件(42)在垂直于所述第一軸線的受控方向上是可移動的； 齒圈(28)，該齒圈(28)可轉(zhuǎn)動地安裝在所述輪轂子組件(30)上并限定齒圈旋轉(zhuǎn)軸線，其中所述齒圈(28)被聯(lián)接成與所述第二輪轂部件(52) —起在偏壓位置與平移后的中間停止位置之間移動，在所述偏壓位置所述齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與所述第一軸線同軸，在所述平移后的中間停止位置所述齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與所述第一軸線平行但不同軸；以及 彈簧部件(40)，該彈簧部件(40)被聯(lián)接在所述第一輪轂部件(42)和所述第二輪轂部件(52)之間，并朝向所述偏壓位置偏壓所述第二輪轂部件(52)，其中所述彈簧部件(40)提供隨著所述第二輪轂部件(52)朝向所述平移后的中間停止位置移動而增加的可變彈簧力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(12)，其中，所述順應(yīng)性齒輪組件(24)還包括包含圍繞著所述彈簧部件(40)的阻尼流體的流體腔(94、96)和用于壓縮所述阻尼流體以阻尼所述第二輪轂部件(52)運(yùn)動的可移動部件(72、74)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(12)，其中，所述受控方向與所述順應(yīng)性齒輪組件(24)和所述從動齒輪(26)兩者的節(jié)圓相切的線大致平行。
9.一種使用包括順應(yīng)性齒輪組件(24)的齒輪系(18)來傳遞扭矩的方法，其中，所述順應(yīng)性齒輪組件(24)包括輪轂子組件(30)，該輪轂子組件(30)包括第一輪轂部件(42)和第二輪轂部件(52)，其中所述第一輪轂部件(42)限定延伸穿過所述第一輪轂部件(42)的相對面(44、46)的第一軸線，并且所述第二輪轂部件(52)相對于所述第一輪轂部件(42)在垂直于所述第一軸線的受控方向上是可移動的；其中所述順應(yīng)性齒輪組件(24)還包括齒圈(28)，該齒圈(28)可轉(zhuǎn)動地安裝在輪轂子組件(30)上并限定齒圈旋轉(zhuǎn)軸線，其中所述齒圈(28)被聯(lián)接成與所述第二輪轂部件(52) —起在偏壓位置與平移后的中間停止位置之間移動，在所述偏壓位置上所述齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與第一軸線同軸，在所述平移后的中間停止位置上所述齒圈旋轉(zhuǎn)軸線與所述第一軸線平行但不同軸；其中所述順應(yīng)性齒輪組件(24)還包括彈簧部件(40)，該彈簧部件(40)被聯(lián)接在所述第一輪轂部件(42)和所述第二輪轂部件(52)之間并提供可變彈簧力，所述方法包括如下步驟: 利用所述彈簧部件(40)的初始預(yù)載力保持所述第二輪轂部件(52)的所述偏壓位置；當(dāng)所述第二輪轂部件(52)處于所述偏壓位置時(shí)，利用所述順應(yīng)性齒輪組件(24)將第一扭矩從驅(qū)動齒輪(20)傳輸?shù)綇膭育X輪(26)； 傳送大于所述第一扭矩的第二扭矩到所述順應(yīng)性齒輪組件(24)； 通過利用所述第二扭矩克服所述彈簧部件(40)的所述初始預(yù)載力將所述第二輪轂部件(52)移動到所述平移后的中間停止位置； 利用所述彈簧部件(40)的大于所述初始預(yù)載力的增大彈簧力，限制所述第二輪轂部件(52)移動超過所述平移后的中間停止位置；以及 當(dāng)所述第二輪轂部件(52)處于所述平移后的中間停止位置時(shí)，利用所述順應(yīng)性齒輪組件(24)限制所述第二扭矩從所述驅(qū)動齒輪(20)到所述從動齒輪(26)的傳遞。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括利用阻尼流體來阻尼所述第二輪轂部件(52)的移動。
【文檔編號】F16H57/023GK104395645SQ201380034374
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】B·J·墨菲, A·K·錢 申請人:卡特彼勒公司