CN101876362A - 一种抑制齿轮拍击噪声的结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抑制齿轮拍击噪声的结构，属于机械技术领域。它解决了现有通过刚性摩擦来抑制齿轮拍击噪声所引起的磨损大，使用寿命短，齿轮正常传动时的效率低等问题。本抑制齿轮拍击噪声的结构，设于由相互啮合的两个齿轮组成的齿轮副之间，其特征在于，所述相互啮合的两个齿轮的同一侧面上分别固接有与其各自同轴的摩擦轮，且两摩擦轮在所述两个齿轮的节圆公切面上相互挤压接触，两摩擦轮的挤压面边缘由非金属材料制成。本发明通过两摩擦轮之间的柔性摩擦来消除两个齿轮的线速度差，由此来抑制齿轮拍击噪声，柔性摩擦的磨损小，发热量低，且在齿轮正常传动时，两个摩擦轮之间不会发生滑动，因此不会影响齿轮的传动效率。

Description

一种抑制齿轮拍击噪声的结构

技术领域

本发明涉及一种齿轮变速器，严格地说是一种抑制齿轮变速器所产生的齿轮拍击噪声的结构，属于机械技术领域。

背景技术

随着人们对汽车舒适性要求的提高，汽车的振动噪声问题越来越受到厂家的重视。而变速器的振动噪声是汽车噪声的重要组成部分之一，如何控制变速器工作时的噪声是所有变速器厂家都在努力研究的方向。变速器工作时产生的振动噪声主要是由齿轮发出的，变速器正常工作时只有其中一对齿轮传递动力，其它齿轮副称为非承载齿轮副。非承载齿轮副中有一个齿轮是没有与轴刚性连接的，它与轴之间通过滚针轴承连接，可以相对轴自由转动，而这对齿轮副中的另一个齿轮则必定与轴刚性连接(如与轴制成一体或者通过花键连接到轴上)的。与轴刚性连接的齿轮的转速会随着发动机转速的波动而波动，而与它相啮合另一个齿轮是能自由转动的。由于齿轮之间存在一定的间隙，当两个齿轮中的一个齿轮转速一直在波动时，另一个自由的齿轮就会出现相对于波动齿轮来回振动拍击的现象，这种自由齿轮与波动齿轮之间来回拍击碰撞的现象就会引起变速器嗒嗒的声音，即拍击噪声。

从拍击噪声的来源可以看出，拍击现象出现的两个必要条件是：其中一个齿轮的波动，另一个齿轮的自由转动以及这两个相互啮合的齿轮之间的间隙(齿轮侧隙)。齿轮的波动是由发动机的特性引起的，只要是内燃机，转速波动是不可避免的；自由转动的齿轮在变速器中是普遍存在的，在常见的机械变速器中是不可缺少的；齿轮的侧隙是保证齿轮安装、润滑和正常运转的必要条件，因此也不可避免。

要消除齿轮的拍击噪声，就必须防止自由齿轮在波动齿轮之间来回碰撞，如果自由齿轮的轮齿始终只有一个齿面与波动齿轮接触，使齿轮侧隙始终保持一个固定的值，这样就不会产生拍击噪声了。目前就有一种利用上述的原理来抑制拍击噪声的，其具体结构是：有一对由从动齿轮和主动齿轮组成的齿轮副，在从动齿轮的一个端面安装一个厚度较薄的薄片齿轮，薄片齿轮与从动齿轮贴合在一起，并通过同轴的一个弹簧将薄片齿轮压在从动齿轮上，薄片齿轮与从动齿轮可以相对转动，但由于从动齿轮与薄片齿轮之间有压力，因此，薄片齿轮相对从动齿轮的运动需要克服它们之间的摩擦力。薄片齿轮比从动齿轮多1个齿，薄片齿轮和从动齿轮均与主动齿轮相啮合。当主动齿轮转动时，从动齿轮和薄片齿轮就会有不同的角速度，且薄片齿轮的角速度总是稍小于从动齿轮的角速度，这样薄片齿轮就会通过摩擦力使从动齿轮具有延后转动的趋势，由于齿轮副之间是有间隙的，从动齿轮原本可以相对于主动齿轮自由转动一个小角度的，但是由于薄片齿轮的作用，使得从动齿轮始终受到一个使其延后转动的力，从而使薄片齿轮始终保持受力齿面与主动齿轮的齿面贴合，最终达到抑制齿轮拍击噪声的目的。

但是在传动(不论是正常传动还是非正常传动)过程中，薄片齿轮不仅始终与主动齿轮相啮合，又与从动齿轮相互摩擦从而使从动齿轮延后转动，因此，薄片齿轮与主动齿轮和从动齿轮之间都存在刚性摩擦，由于薄片齿轮厚度小，机械强度低，所以使用寿命短，并且薄片齿轮的损坏与脱落会导致整个变速箱齿轮的损坏，这种情况已经受到惨痛的教训，且薄片齿轮与从动齿轮之间的摩擦力较大，造成大量的能量损失，发热量高，从而影响变速器的工作环境。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点，而提供一种通过柔性摩擦来抑制齿轮的拍击噪声，并在齿轮正常传动时，不会造成因能量损失而影响齿轮的传动效率的抑制齿轮拍击噪声的结构。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种抑制齿轮拍击噪声的结构，设于由相互啮合的两个齿轮组成的齿轮副之间，其特征在于，所述相互啮合的两个齿轮的同一侧面上分别固接有与其各自同轴的摩擦轮，且两摩擦轮在所述两个齿轮的节圆公切面上相互挤压接触，两摩擦轮的挤压面边缘由非金属材料制成。

本抑制齿轮拍击噪声的结构，分别在相互啮合的两个齿轮的同一侧面上安装摩擦轮，且两个摩擦轮在两个齿轮的节圆公切面上相互挤压接触，即两个摩擦轮的传动比与两个齿轮的传动比相同，因此，当两个齿轮正常传动时，两个摩擦轮之间不会发生相对滑动，两个齿轮具有相同的线速度；当变速器齿轮在发动机转速波动的影响下，发生瞬时线速度差并出现拍击现象时，两个摩擦轮之间会产生相对滑动或者具有相对滑动的趋势，这时，两个摩擦轮之间将产生摩擦力阻止这一现象的发生。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述的两个摩擦轮均由刚性材料制成且呈圆盘状的环形支架和套接在所述的环形支架上的套圈组成，所述两个环形支架与所对应的齿轮相固接，所述两个套圈采用非金属材料制成。环形支架由刚性材料制成，有利于保证摩擦轮与对应齿轮的同轴度，环形支架上的套圈由非金属材料制成，有利于产生较大的摩擦力来克服两个齿轮的相对滑动，并且非金属材料的弹性变形大，磨损率低，使用寿命长。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述的套圈由橡胶材料或者塑料材料制成。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述的套圈由丁基橡胶或者丙烯酸酯橡胶或者聚硫橡胶或者丁腈橡胶或者硅橡胶制成。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述的套圈由聚氨酯或者聚氯乙烯或者环氧树脂制成。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述两个齿轮的一个侧面上分别具有环形槽，所述两个环形支架的一个侧面分别具有环形卡条，所述的环形卡条卡接于对应的环形槽内并通过螺钉相固定。齿轮与环形支架固定可靠。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述的套圈与对应的环形支架通过硫化连接。所谓的硫化即用硫磺作为交联剂进行交联，该连接方式可靠性高，可防止套圈相对环形支架发生轴向位移，保证两个套圈的圆周表面完全相互挤压。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述相互啮合的两个齿轮为外啮合，所述两个套圈均套接在对应的环形支架外。此时，两个套圈的外圆周表面均为挤压面。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述相互啮合的两个齿轮为内啮合，位于内圈的齿轮上的套圈固定套接在对应的环形支架外，位于外圈的齿轮上的套圈固定套接在对应的环形支架内。两个齿轮内啮合时，两个套圈安装成一内一外的形式，即内圈的齿轮上的套圈位于外圈的齿轮上的套圈内，这样，内套圈的外圆周表面与外套圈的内圆周表面相挤压。

在上述抑制齿轮拍击噪声的结构中，所述相互啮合的两个齿轮均是直齿轮或者斜齿轮或者人字齿轮。

与现有技术相比，本抑制齿轮拍击噪声的结构在相互啮合的两个齿轮的同一侧各自安装摩擦轮，通过两摩擦轮在两个齿轮的节圆公切面上相互挤压接触来消除两个齿轮的线速度差，从而抑制由线速度差造成的齿轮拍击噪声，本结构构造简单，成本低，加工工艺成熟(如环形支架与套圈的硫化连接)，免维护；并且由于两个摩擦轮的直径比值与两个齿轮的节圆直径比值相同，即传动比相同，因此，当两个齿轮正常传动时，两个摩擦轮之间不会发生相对滑动，就不会因摩擦力做功而造成能量损失，也就不会影响齿轮的传动效率；当变速器齿轮在发动机转速波动的影响下，发生瞬时线速度差并出现拍击现象时，两个摩擦轮之间将产生摩擦力阻止这一现象的发生；此外，两摩擦轮的挤压面边缘由非金属材料制成，因此两摩擦轮之间所产生的摩擦为柔性摩擦，不仅摩擦力大，并且磨损小，使用寿命长；本结构不仅适用于汽车领域，还适用于其它采用齿轮传动作为变速器的机械设备中，具有极其普遍的推广意义。

附图说明

图1是本发明适用于外啮合的两个齿轮的结构示意图；

图2是图1的A局部放大示意图；

图3是本发明适用于内啮合的两个齿轮的结构示意图；

图4是图3的B局部放大示意图。

图中，1、2齿轮；1a、2a环形槽；3、4摩擦轮；3a、4a环形支架；3b、4b套圈；3c、4c环形卡条；5螺钉；M、N挤压区。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1、图2所示，两个齿轮1、2处于外啮合状态，在齿轮1、2的右侧分别通过螺钉5固定连接一个摩擦轮，且两个摩擦轮3、4分别由一个环形支架和套接在环形支架内的套圈组成，套圈3b、4b通过硫化的方式附着在所对应的环形支架3a、4a的外圆周表面上，两个套圈3b、4b的外圆周表面相互挤压接触，在实际制造时，应使两个套圈3b、4b的外径分别比对应齿轮1、2的节圆直径大0.6毫米～1.2毫米，即要保证两个套圈有一定的挤压区(如图2中的挤压区M)，正是由于这个挤压区，当两个齿轮1、2的线速度不相等时，两个摩擦轮3、4之间将形成摩擦力，阻碍齿轮副产生线速度差异现象的发生。这里再说明一下“节圆”，“节圆”的概念不同于“分度圆”，当两个齿轮啮合时才会形成节圆，而单个齿轮只有分度圆一说，但是当两个齿轮标准安装时，两个齿轮的节圆与各自的分度圆相同，否则，这两者就不相同。

为了缩小体积，可在齿轮1、2的安装侧面上分别开一个与该齿轮同心的环形槽1a、2a，在环形支架3a、4a的一侧分别固连一环形卡条3c、4c，将环形卡条3c、4c置于对应的环形槽1a、2a内，再通过螺钉5相固定。

实施例二

本实施例与实施例一的区别仅在于两个齿轮的啮合状态不同，因而，为了保证两个套圈仍能挤压接触，所以套圈的安装位置有所不同。

如图3、图4所示，本实施例中的两个齿轮1、2处于内啮合状态，分别固定在两个齿轮1、2上的摩擦轮3、4也呈内外安装的形式，摩擦轮3为外摩擦轮，它由环形支架3a和套接在环形支架3a内圆周表面的套圈3b组成；摩擦轮4为内摩擦轮，它由环形支架4a和套接在环形支架4a外圆周表面的套圈4b组成，套圈3b的内圆周表面与套圈4b的外圆周表面相互挤压接触，从而形成挤压区N，在设计挤压区时，应使套圈3b的内径比齿轮1的节圆直径小0.6毫米～1.2毫米，使套圈4b的外径比齿轮2的节圆直径大0.6毫米～1.2毫米。

当然，相互啮合的两个齿轮1、2可以是相匹配的直齿轮、斜齿轮、人字齿轮等。

套圈与环形支架的连接除了采用硫化粘接方式外，还可采用机械式连接，如在环形支架上开一个与套圈相配合的安装槽，直接将套圈装入安装槽内。

Claims (10)

1.一种抑制齿轮拍击噪声的结构，设于由相互啮合的两个齿轮(1、2)组成的齿轮副之间，其特征在于，所述相互啮合的两个齿轮(1、2)的同一侧面上分别固接有与其各自同轴的摩擦轮(3、4)，且两摩擦轮(3、4)在所述两个齿轮(1、2)的节圆公切面上相互挤压接触，两摩擦轮(3、4)的挤压面边缘由非金属材料制成。

2.根据权利要求1所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述的两个摩擦轮(3、4)均由刚性材料制成且呈圆盘状的环形支架和套接在所述的环形支架上的套圈组成，所述两个环形支架(3a、4a)与所对应的齿轮相固接，所述两个套圈(3b、4b)采用非金属材料制成。

3.根据权利要求2所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述的套圈(3b、4b)由橡胶材料或者塑料材料制成。

4.根据权利要求3所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述的套圈(3b、4b)由丁基橡胶或者丙烯酸酯橡胶或者聚硫橡胶或者丁腈橡胶或者硅橡胶制成。

5.根据权利要求3所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述的套圈(3b、4b)由聚氨酯或者聚氯乙烯或者环氧树脂制成。

6.根据权利要求3所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述两个齿轮(1、2)的一个侧面上分别具有环形槽(1a、2a)，所述两个环形支架(3a、4a)的一个侧面分别具有环形卡条(3c、4c)，所述的环形卡条(3c、4c)卡接于对应的环形槽(1a、2a)内并通过螺钉(5)相固定。

7.根据权利要求3所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述的套圈(3b、4b)与对应的环形支架(3a、4a)通过硫化连接。

8.根据权利要求3所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述相互啮合的两个齿轮(1、2)为外啮合，所述两个套圈(3b、4b)均套接在对应的环形支架(3a、4a)外。

9.根据权利要求3所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述相互啮合的两个齿轮(1、2)为内啮合，位于内圈的齿轮上的套圈固定套接在对应的环形支架外，位于外圈的齿轮上的套圈固定套接在对应的环形支架内。

10.根据权利要求1-9任一条所述的抑制齿轮拍击噪声的结构，其特征在于，所述相互啮合的两个齿轮(1、2)均是直齿轮或者斜齿轮或者人字齿轮。

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