CN101469764A - 定时链传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种减小张力波动的影响而实现链条小型轻量化并且防止链条的振动噪音且提高系统安静性的定时链传动装置。定时链传动装置具有驱动链轮、从动链轮、架设于两链轮之间并传递旋转力的链条，链轮(170)的链轮齿(171)在该链轮(170)的整周上被设定为不等间隔的节距。

Description

定时链传动装置
技术领域
本发明涉及使驱动链轮和从动链轮的相位以规定的关系同步地进行旋转驱动的定时链传动装置，具体而言，涉及减轻定时链的张力波动影响并减少振动和噪音的机构。
背景技术
以往，在通常的DOHC型即在气缸盖具有驱动进排气门的两个凸轮轴的发动机中，定时链传动装置500如图5所示构成为，通过在驱动链轮550、从动链轮560、从动链轮570上架设的链条CH传递动力，在链条CH的舒缓侧的从动链轮560和驱动链轮550之间配置有舒缓侧的链条导轨54，该链条导轨54与张紧器T联动，并与循环运转的链条CH滑动接触而提供适当的张力，并且具有防止运转中的链条CH的振动、横振的滑动功能。
另外，在链条CH的张紧侧的从动链轮570和驱动链轮550之间，采用由将运行轨道引导限制为规定跨长(从动链轮570的啮合脱离点至驱动链轮550的啮合起始点的轨道长度)的张紧侧的链条导轨510构成的导向机构。
该舒缓侧的链条导轨540通过安装螺栓、安装销等轴支承构件P可摆动地安装在发动机的机体E的内壁上，通过张紧器T使舒缓侧的链条导轨540的导靴部分向链条CH施力。另外，张紧侧的链条导轨510通过安装螺栓、安装销等固定构件Q固定设置在发动机的机体E的内壁上，对循环运转的链条CH的运行轨道进行引导限制(例如参照专利文献1)。
在这种定时链传动装置的设计中，在用于驱动与左右的凸轮轴联结的进排气门的驱动机构的凸轮轴上作用的负载转矩的周期波动，与凸轮轴和曲轴的旋转同步地出现。
另外，该波动是导致曲轴旋转速度或速度波动的重要原因，会在循环运转的链条CH的张紧侧发生周期性的负载波动。
例如在直列4缸的情况下，凸轮轴的每一次旋转产生4周期的负载波动，而在直列6缸的情况下，凸轮轴的每一次旋转产生6周期的负载波动。即，在曲轴和凸轮轴上产生与驱动进排气门时的负载转矩波动对应的张力波动。因此，在上述这种现有的定时链传动装置500中，由于是在循环运转的链条CH的张紧侧配置对运行轨道进行引导限制的张紧侧的链条导轨510，因此存在该张力波动的峰值过大的可能，从而必须采用能够容许该最大张力的拉伸强度较大的链条，这会导致定时链传动装置重量增大，并且会由于大张力而产生噪音，从而妨碍小型轻量化和低噪音的实现。
为了解决上述问题，已知有可以使链轮与负载转矩的周期波动同步而成为非圆形状，或者改变齿根半径来防止张力波动的峰值过大的技术(例如专利文献2、专利文献3)。
但是，在使用非圆形的链轮或齿根半径变化的链轮的情况下，会随着链轮的旋转在链条上产生垂直运行方向的力和位移，因此导致链条的振动噪音和与链条导轨的接触噪音增大。
专利文献1：特开2003-214504号公报(第2页第2段，图11)
专利文献2：特开2007-506043号公报(第6至9页，图1、8、9)
专利文献3：特开2003-184996号公报(第5页、第6页，图2、3)
发明内容
本发明为了解决上述现有技术问题而做出，即本发明目的在于提供一种实现链条小型轻量化并且提高系统安静性的定时链传动装置，特别是提供一种减轻与驱动进排气门时的负载转矩波动对应的张力波动的影响并防止链条的振动噪音的定时链传动装置。
为了解决上述课题，本发明之一是定时链传动装置，其具有驱动链轮、从动链轮、架设于两链轮之间并传递旋转力的链条，使上述驱动链轮和从动链轮的相位以规定的关系同步地进行旋转驱动，上述驱动链轮或从动链轮中任意一方或双方链轮的链轮齿，在该链轮的整周上设定为不等间隔的节距。
为了进一步解决上述课题，本发明之二在本发明之一的定时链传动装置的基础上，上述链轮齿的节距被设定为以与上述负载波动同步的相位在周向上周期性增减的节距。
为了进一步解决上述课题，本发明之三在本发明之一或二的定时链传动装置的基础上，上述驱动链轮设置在发动机曲轴上，上述从动链轮设置在驱动发动机的进排气门的凸轮轴上，上述负载波动是上述凸轮轴的负载波动。
本发明之一的定时链传动装置具有驱动链轮、从动链轮、架设于两链轮之间并传递旋转力的链条，使上述驱动链轮和从动链轮的相位以规定的关系同步地进行旋转驱动，上述驱动链轮或从动链轮中任意一方或双方链轮的链轮齿，在该链轮的整周上设定为不等间隔的节距，从而使链条从链轮齿脱离的相位变化并且改变处于链轮之间的链条张紧区间的链条的实际长度，因此能够使张力变化并吸收负载波动，而不会产生链条运行方向以外的位移和力，能够使定时链传动装置整体成为可动部分少，结构简化且小型轻量的装置，并且能够减轻振动和噪音等。
本发明之二的定时链传动装置，在本发明之一的定时链传动装置的效果基础上，由于上述链轮齿的节距被设定为以与上述负载波动同步的相位周期性增减的节距，因此能够使链条从链轮齿脱离的相位与负载波动最适当地同步变化，从而能够可靠地吸收负载波动，从而减轻链条上作用的最大张力，实现链条的小型轻量化并且延长其寿命，还能够减轻因张力波动引起的振动和噪音等。
本发明之三的定时链传动装置，在本发明之一或二的定时链传动装置的效果基础上，由于上述驱动链轮设置在发动机曲轴上，而上述从动链轮设置在驱动发动机的进排气门的凸轮轴上，上述负载波动是上述凸轮轴的负载波动，因此特别是在具有要求小型轻量化和安静性的凸轮轴的发动机中，能够有效地消除与凸轮轴的负载波动相伴产生的张力波动的影响，并且使定时链传动装置整体成为可动部分少，结构简化且小型轻量的装置，并且能够减轻振动和噪音等，实现发动机整体的小型轻量化。
附图说明
图1是本发明一个实施例的定时链传动装置的链轮的链轮齿的概略图。
图2是图1所示的本发明一个实施例的定时链传动装置的动作说明图。
图3是表示图2所示的动作时的链轮齿相位与负载的关系图。
图4是图1所示的本发明一个实施例的定时链传动装置与现有例的实验结果比较图。
图5是现有定时链传动装置的概略图。
符号说明如下：
170...从动链轮(张紧侧)；171...链轮齿齿；500...定时链传动装置；510...张紧侧的链条导轨；540...舒缓侧的链条导轨；550...驱动链轮；560...从动链轮(舒缓侧)；570...从动链轮(张紧侧)；CH...链条；K...啮合脱离点；T...张紧器；Q...固定构件；E...发动机的机体。
具体实施方式
本发明的定时链传动装置具有驱动链轮、从动链轮、在两链轮之间架设而传递旋转力的链条，使上述驱动链轮和从动链轮的相位以规定的关系同步地进行旋转驱动，上述驱动链轮或从动链轮中任意一方或双方链轮的链轮齿，在该链轮的整周上设定为不等间隔的节距，能够通过张紧器等使张力变化或者吸收负载波动，不会产生链条运行方向以外的力，能够使定时链传动装置整体成为一种可动部分少、结构简化小型轻量的装置，并且能够减少振动和噪音等，只要能够获得这样的效果，则对其具体实施方式没有限制。
实施例
以下参照附图对本发明的定时链传动装置进行说明。
图1是本发明一个实施例的定时链传动装置的链轮的链轮齿的概略图。图2是图1所示的本发明一个实施例的定时链传动装置的动作说明图。图3是表示图2所示的动作时的链轮齿相位与负载的关系图。图4是图1所示的本发明一个实施例的定时链传动装置与现有例的实验结果的比较图。
本发明一个实施例的定时链传动装置适用于直列4缸的DOHC发动机，凸轮轴每旋转一周产生4周期的负载波动，除了链条的张紧侧的从动链轮的链轮齿的节距以外，其它结构与图5所示的现有例完全相同。
链条CH的张紧侧的从动链轮170构成为，与凸轮轴每旋转1周的4周期的负载波动同步地，其链轮齿171的相位变化也重复4周期，如图1所示，以链轮齿171的节距最大的Pmax的部分，以及节距最小的Pmin的部分以45度的间隔交替的方式使节距周期性地增减。
因此在链轮170旋转时，链条CH的啮合脱离点的链轮齿171的相位，与链轮齿为等节距的情况相比，周期性地超前或延迟。
另外，在图1中为了进行说明而对链轮齿171的节距最大的Pmax的部分，以及节距最小的Pmin的部分的节距进行放大图示，但是在链条CH的张紧侧的从动链轮170与驱动链轮之间的链轮张紧区间的距离为300mm左右的直列4缸DOHC发动机中，实际节距相对于通常的节距宽度增减0.2mm左右即可，不会因节距的变化而影响链条CH的啮合。
参照图2对具有上述结构的链条CH的张紧侧的从动链轮170的链轮齿171的相位及其动作进行说明。
如图2(a)至图2(d)所示，在张紧侧的从动链轮170上架设链条CH而沿着图中顺时针方向传递旋转。链条CH在啮合脱离点K从张紧侧的从动链轮170脱离。
另外，为了对张紧侧的从动链轮170的链轮齿171进行说明，将节距最大的部分Pmax以白色块示意性表示，而节距最小的部分Pmin以黑色块示意性表示，具体的齿形则省略图示。另外，在本实施例中，节距按照正弦波曲线状变化。
首先，图2(a)的状态表示在张紧侧的从动链轮170的Pmax经过啮合脱离点K而随后Pmin将到达啮合脱离点K的途中，从图2(d)的状态起，位于啮合脱离点K的齿的节距逐渐变窄而相位延迟速度减缓，是相当于标准节距的链轮齿位于啮合脱离点K的状态，比标准宽的节距的齿全部通过啮合脱离点，是在啮合脱离点K相位延迟最大的状态。
接着，图2(b)的状态，从图2(a)的状态起，处于啮合脱离点K的齿的节距逐渐变窄而相位超前速度加快，节距最小的Pmin位于啮合脱离点K，是在啮合脱离点K相位超前速度最快的状态。
图2(c)的状态表示在张紧侧的从动链轮170的Pmin经过啮合脱离点K而随后Pmax将到达啮合脱离点K的途中，从图2(b)的状态起，位于啮合脱离点K的齿的节距逐渐变宽而相位超前速度减缓，成为相当于标准节距的链轮齿位于啮合脱离点K的状态，比标准窄的节距的齿全部通过啮合脱离点，是在啮合脱离点K相位超前最大的状态。
图2(d)的状态，从图2(c)的状态起，处于啮合脱离点K的齿的节距逐渐变宽而相位延迟速度加快，节距最大的Pmax位于啮合脱离点K，是在啮合脱离点K相位延迟速度最快的状态。
这样，一边重复图2(a)至图2(d)的状态一边周期性地产生相位的超前和延迟，从而能够使处于链条CH的张紧侧的从动链轮170和驱动链轮之间的链条张紧区间的链条CH的实际长度周期性地变化。
接着，参照图3对链条CH的张紧侧的从动链轮170的链轮齿171的相位和负载波动的关系进行说明。
这里，图3中的a点至d点分别与图2(a)至图2(d)的状态对应。
首先，在a点，在啮合脱离点K上的相位延迟最大的状态下，处于链条张紧区间的链条CH为实际长度为最短状态，从a点到其后的c点，相位超前，处于链条张紧区间的链条CH的实际长度逐渐增大。
该区间是通过使链条CH的实际长度增大而能够减轻负载增大引起的张力增大的区间。
另外，b点是在啮合脱离点K相位超前速度最快的点，因此链条CH的实际长度的增大速度也最高，在这里使负载最大的点同步，从而能够极有效地减轻负载增大引起的张力增大。
其后，在c点，在啮合脱离点K上的相位最大超前的状态下，处于链条张紧区间的链条CH实际长度为最长状态，从c点到其后的a点，相位延迟，处于链条张紧区间链条CH的实际长度逐渐缩短。
该区间是难以减轻负载增大引起的张力增大的区间，特别是d点是在啮合脱离点K相位延迟速度最快的点，链条CH的实际长度的减小速度也最高，因此最难减轻张力的增大，使负载最小的点与该d点同步。
这样，就能够提供如下一种定时链传动装置，即、使链条CH的张紧侧的从动链轮170的链轮齿171的相位与负载波动以最适当的相位关系同步，从而能够有效地吸收负载波动，且不会产生链条运行方向以外的位移和力，能够减轻链条上作用的最大张力，使链条小型轻量化，并且能够使定时链传动装置整体成为可动部分少，结构简化且小型轻量的装置，进而能够防止因链条的振动产生的噪音，这种定时链传动装置的效果非常显著。
图4作为一个例子，以图表示出了在直列4缸发动机中，从动链轮170的链轮齿171为40齿的情况下的标准链轮与本发明实施例的设定为不等间隔的节距的链轮的峰值张力(单位：kN)的实验测定结果。
在本实验例中，考虑到在曲轴转速低的区域，凸轮轴的负载波动由于其它构成要素(例如凸轮轴自身的扭转和链条导轨的挠曲等)也周期性地追随负载波动，可以通过这些要素吸收负载波动，标准链轮与本发明实施例的设定为不等间隔的节距的链轮的峰值张力基本相同。
但是，在曲轴转速高的区域，其它构成要素已经无法周期性地追随负载波动，仅本发明实施例的链轮齿的周期性的超前和延迟可以周期性地追随负载波动，并吸收负载波动，使峰值张力不会上升。
能够发挥上述本发明的显著效果的转速，取决于发动机的形式和尺寸以及其它构成要素的尺寸和配置等各种条件，也有转速比本实验例低的情况。
另外，通常在提高发动机性能和实现小型轻量化时，在高转速时经久耐用是重要的课题，而根据本发明，转速越高效果越显著，其效果尤为突出。
另外，在本实施例中，虽然将链轮齿171的相位的超前和延迟以及从动链轮的负载波动设为正弦波曲线形式的周期波动，但即使在实际的负载波动不是正弦波曲线的情况下，只要以在负载最高的旋转角位置使得啮合脱离点K上的相位的超前速度为最快的方式设定适宜的链轮齿171的相位的超前和延迟的曲线即可。
另外，在本实施例中，整周被设定为不等间隔的节距的链轮是从动链轮，但是也可以将驱动链轮设定为整周不等间隔的节距，或者将从动链轮和驱动链轮都设定为整周不等间隔的节距。
在将驱动链轮设定为整周不等间隔的节距的情况下，链条张紧区间处于链条运行方向后方，相当于从动链轮的啮合脱离点的点即啮合起始点上的相位的超前和延迟与Pmax和Pmin的关系，被设定为与从动链轮的啮合脱离点的情况完全相反。
另外，对于周期性负载波动以外的各种振动和噪音，也可以通过在链轮的整周上设定为不等间隔的节距，伴随链轮的旋转而使处于链条张紧区间的链条的实际长度变化，从而不产生链条运行方向以外的位移和力地使张力变化，来防止伴随共振或共鸣产生的振动和噪音等，其效果非常显著。

Claims (3)

1.一种定时链传动装置，其具有驱动链轮、从动链轮、架设于两链轮之间并传递旋转力的链条，使上述驱动链轮和从动链轮的相位以规定的关系同步地进行旋转驱动，其特征在于，
上述驱动链轮或从动链轮中任意一方或双方链轮的链轮齿，在该链轮的整周上设定为不等间隔的节距。
2.根据权利要求1所述的定时链传动装置，其特征在于，上述链轮齿的节距被设定为以与上述负载波动同步的相位在周向上周期性增减的节距。
3.根据权利要求1或2所述的定时链传动装置，其特征在于，
上述驱动链轮设置在发动机曲轴上，上述从动链轮设置在驱动发动机的进排气门的凸轮轴上，
上述负载波动是上述凸轮轴的负载波动。
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