CN103671705A - 发动机平衡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发动机平衡装置。在齿轮所传递的振动转矩的振幅大于静态转矩的振幅的设备中，在较大地容许齿隙的情况下，缓冲齿面碰撞时的齿轮打击冲击，并且，维持齿轮与齿轮轴之间的同轴度精度，从而降低齿轮的齿轮打击噪音及啮合噪音，因而不会产生因轮齿的一端接触等而造成的齿面损伤，齿轮不会由于轴向的变动载荷而脱落，从而可靠性高。在发动机平衡装置中，具备齿轮对，该齿轮对具备驱动齿轮(3)以及驱动轴(1)与从动齿轮(4)，并通过使驱动齿轮(3)以及从动齿轮(4)啮合而形成，驱动齿轮(3)与驱动轴(1)嵌合，该发动机平衡装置具备对驱动齿轮(3)与驱动轴(1)进行弹性固定的固定具。

Description

发动机平衡装置
技术领域
本发明涉及一种用于降低发动机平衡装置的振动及噪音的振动降低机构，尤其涉及一种降低利用斜齿轮等平行轴齿轮要素而构成的发动机平衡装置的振动的齿轮固定方法。
背景技术
在乘用车等中搭载的大多的原动机为往复式发动机，而在四汽缸柴油发动机等汽缸数较少而爆发力较大的发动机中，以其爆发的周期发生发动机振动，从而对乘员带来不悦感，因此有时在发动机的底部装配有被称为平衡装置的振动降低装置。
在该装置中，在旋转轴上的偏心位置设置配重，并利用通过使该轴旋转而产生的惯性力来消除振动。例如在四冲程四汽缸发动机中，发动机输出轴(曲轴)每次旋转会爆发两次，因此若利用齿轮等使曲轴的旋转加速，并以曲轴的两倍的速度使上述的配重轴旋转，则能够降低发动机振动。为了抑制配重轴的振摆回转振动，在多数的情况下，平衡装置由平行放置的两根配重轴构成，并使相位一致的配重相互向相反方向旋转，从而相对于由两根轴的中心线形成的平面而得到法线方向的惯性力。为了使两个配重的相位一致，使用啮合振动较小的斜齿轮。
使上述的配重轴旋转所需的转矩为与齿轮以及轴承的粘性摩擦损失、流体损失、加减速相伴的绕着轴的惯性转矩等，其大小与使车辆行驶所需的力相比基本上较小。另一方面，每当发动机爆发时在正反方向上产生较大的转矩变动，因此当反方向转矩变动超过上述的配重旋转转矩时，传递载荷的齿轮的齿面分离，而向载荷相反面碰撞，产生所谓的齿轮打击声。此时产生的冲击载荷从轴承经由齿轮箱、发动机支架而向车室传播，从而使车室内壁振动，因此乘员有时将其识别成噪音。
为了抑制这种齿轮打击声，以往考虑到将齿轮的负荷相反侧齿面的间隙即齿隙控制在较小值，以使齿面碰撞时的惯性力不会增大，或者使用了在轴向上将齿轮分为两部分并通过利用弹簧进行预压而将对方齿夹入从而使齿面不会分离的、所谓的剪刀式齿轮等。然而，配合近年来的多样化的发动机系统而使平衡装置的安装位置不同于以往而进行变更时，由于热变形、加工尺寸偏差的重叠等的影响而造成齿轮的组装精度降低，其结果为，有时会使齿隙的精度维持变得困难。而且，由于对产品的严格的成本要求，构造复杂而昂贵的剪刀式齿轮的应用也变得困难。
对于以上的问题，例如提出了如日本特开2011-169269(专利文献1)所示的构造。即，将齿轮分为内侧部件与外侧部件，且在两者之间设置用于增加内部摩擦阻力并且使振动衰减的振动衰减部件。而且记载了如下内容：通过设置为这种结构，利用振动衰减部件使内部摩擦阻力增加并且使振动衰减，从而避免齿轮打击声。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开2011-169269号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
像平衡装置那样，在齿轮所传递的振动转矩的振幅大于静态转矩的振幅的设备中，当齿隙较大时，由于直到齿面碰撞为止空走的区间变长，因此齿轮打击冲击增大。为了缓和这种情况需要在齿与轴之间设置冲击吸收要素。
另一方面，在上述的现有技术的结构中，齿轮的内侧部件与外侧部件完全分离，在两者之间设置有刚性较低的振动衰减部件，从而不容易维持齿轮的齿面与齿轮轴的同轴度精度。其结果为，造成齿轮产生中心距离变动及轮齿的一端接触，从而不仅可能造成齿轮的啮合噪音增大，还可能造成由于随着啮合引起的局部的应力的增加而发生齿面损伤。而且，当齿轮为斜齿轮时，由于在啮合位置产生随着转矩变动的轴向的变动载荷，因此存在外侧部件脱落的可能性。
本发明的目的在于提供一种齿轮装置，该齿轮装置在齿轮所传递的振动转矩的振幅大于静态转矩的振幅的设备中，在较大地容许齿隙的情况下，缓冲齿面碰撞时的齿轮打击冲击，并且，维持齿轮与齿轮轴之间的同轴度精度，从而降低齿轮的齿轮打击噪音及啮合噪音，因而不会产生因轮齿的一端接触等而造成的齿面损伤，齿轮不会由于轴向的变动载荷而脱落，从而可靠性高。
【用于解决课题的手段】
为了解决上述课题，例如采用了权利要求书所记载的结构。
具体而言，一种齿轮对，具备驱动齿轮以及驱动轴、与从动齿轮，并通过使所述驱动齿轮以及所述从动齿轮啮合而形成，所述齿轮对的特征在于，所述驱动齿轮与所述驱动轴嵌合，所述齿轮对具备对所述驱动齿轮与所述驱动轴进行弹性固定的固定具。
或者，一种发动机平衡装置，具备齿轮对，所述齿轮对具备驱动齿轮以及驱动轴与从动齿轮，并通过使所述驱动齿轮以及所述从动齿轮啮合而形成，所述发动机平衡装置的特征在于，所述驱动齿轮固定在所述驱动轴上，在所述驱动轴上嵌设有传递齿轮，所述驱动齿轮与所述传递齿轮利用固定具而弹性连结。
【发明效果】
通过设置为上述结构，即使在较大地容许齿隙的情况下，也可以通过齿轮与齿轮轴之间的嵌合面上产生的摩擦衰减，来缓冲齿面碰撞时的齿轮打击冲击，从而齿轮打击声低。而且，由于两者嵌合，因而能够维持较高的同轴度精度，并维持较低的啮合噪音，并且不会产生因轮齿的一端接触等而造成的齿面损伤。而且，由于具备将两者弹性固定的固定具，因此不会由于轴向的变动载荷而造成齿轮脱落。通过进行如上设置，可以提供肃静且可靠性高的齿轮装置。
附图说明
图1为本发明的实施例1中的发动机平衡装置的结构图的示例。
图2为本发明中的齿轮固定具的结构图的示例。
图3为本发明中的齿轮固定具的其他的结构图的示例。
图4为本发明中的齿轮固定具的其他的结构图的示例。
图5为本发明的实施例2中的发动机平衡装置的结构图的示例。
【符号说明】
1…驱动轴，2…从动轴，3…驱动齿轮，4…从动齿轮，5…驱动齿轮轴承，6…重度齿轮轴承，7…套筒，8…钢球，9…固定销，12…凸缘，13…驱动轴配重，14…从动轴配重，15…传递齿轮，16…输入齿轮，17…输入轴，18…齿轮箱，19…弹簧销，50…平衡装置。
具体实施方式
以下，利用附图说明实施例。
(实施例1)
在本实施例中，对于如下的设备结构进行说明，该设备结构在用于取得配重的同步的齿轮的基础上，还具备用于传递动力的传递齿轮。
图1为本实施例的平衡装置的结构图的示例。平衡装置50安装在未图示的发动机缸体的底部，从未图示的曲轴导出的动力传递至与输入轴17在同轴上设置的输入齿轮16。另一方面，在平衡装置50中，驱动轴1与驱动齿轮3嵌合，并被驱动齿轮轴承5a、5b转动支承，从动轴2与从动齿轮4嵌合，并被从动齿轮轴承6a、6b转动支承，在各个轴上驱动轴配重13以及从动轴配重14设置在从旋转中心偏离的位置，驱动齿轮3与从动齿轮4相互啮合，从而形成平衡装置。另外，在驱动轴1上隔着套筒7而嵌装有传递齿轮15，驱动齿轮3与传递齿轮15通过固定销9而连结。传递齿轮15与输入齿轮16啮合。输入齿轮16、传递齿轮15、驱动齿轮3、从动齿轮4全部为斜齿轮，为了得到驱动轴配重13与从动轴配重14的同步，将驱动齿轮3与从动齿轮4的齿数设为相同。而且，驱动齿轮3相对于驱动轴1被热压配合，从动齿轮4相对于从动轴2被热压配合，从而实质上与轴一体，驱动轴1与套筒7、以及套筒7与传递齿轮15被实施压入。驱动齿轮3与从动齿轮4之间的齿隙被设定得较小，而输入齿轮16与传递齿轮15之间的齿隙较大。固定销9由硬度和韧性优异的合金钢形成，并被牢固压入驱动齿轮3、传递齿轮15来防止传递齿轮15的脱落。
在如上的结构中，当输入齿轮16随着未图示的曲轴的旋转而旋转时，与其啮合的传递齿轮15旋转，与该传递齿轮15同轴设置的驱动齿轮3以及驱动轴1旋转，从而使驱动轴配重13旋转。此外，通过使与驱动齿轮3啮合的从动齿轮4旋转，从而使与该从动齿轮4同轴设置的从动轴2以及从动轴配重14旋转。由于发动机的爆发周期与驱动轴配重13、从动轴配重14的转动同步，而且两配重的转动方向不同，因此平衡装置50不会产生振摆回转振动，可以缓和发动机的爆发振动。
此处，当随着发动机的爆发而对输入齿轮16输入了速度变动时，由于输入齿轮16与传递齿轮15之间的齿隙较大，因此在两者的齿面上产生的齿轮打击冲击较大。另一方面，传递齿轮15与驱动齿轮3之间扭转刚性设定得较低，在两者之间主要产生扭转方向的相对位移。虽然该相对位移并非在驱动轴1与套筒7、以及套筒7与传递齿轮15之间产生宏观的滑动这种程度的较大的位移，而局限于使接触区域的一部分偏移的程度，然而通过在它们之间产生的摩擦衰减来缓冲齿轮打击冲击，从而传递至驱动齿轮3的冲击力变小。其结果为，从驱动轴1传递至驱动齿轮轴承5a、5b的冲击力变小，从而经由发动机支架而向车室传播的齿轮打击声变小。而且，驱动轴1与套筒7、以及套筒7与传递齿轮15相互被压入，因此两者的同轴度精度较高，而不会发生如下的情况，即，传递齿轮15偏心而产生噪音、或相对于输入齿轮16产生轮齿的一端接触而发生齿面损伤。
图2为本实施例中的传递齿轮15与驱动齿轮3的结合部的放大图。与驱动轴1的阶梯部1a抵接且相对于该阶梯部1a而被热压配合的驱动齿轮3实质上与驱动轴1成为一体。另一方面，相对于驱动轴1而被压入的套筒7、以及相对于套筒7而被压入的传递齿轮15在微观观察时相对位移被容许，因此通过在嵌合部产生的摩擦衰减可以衰减冲击力。传递齿轮15与固定销9、以及固定销9与驱动齿轮3被实施牢固压入，从而对于在齿轮的啮合部产生的轴向载荷也具有足够的抗拔力，另一方面，以容许在传递齿轮15与驱动轴1之间产生略微的相对位移的方式对其弯曲刚性进行了调节。此外，由于弯曲刚性较低，因此即使其固定孔略微偏移也能够组装。套筒7在与驱动齿轮3抵接侧的端面外周部具有凸部，在传递齿轮15的嵌合部以与套筒7的凸部啮合的方式设置有凹部，套筒7不能单独拔出。优选套筒7由青铜那样的富于自润滑性的材料形成，而且也提高了通过将多个套筒7以同心状重叠而得到的衰减效果，然而作为最低廉的结构，也可以省略套筒7。
图3表示驱动轴1中的阶梯部1a’位于传递齿轮15侧时的结构例。套筒7以及传递齿轮15向驱动轴1的阶梯部1a’抵接并被压入，以将它们与阶梯部1a’夹紧的方式热压配合有驱动齿轮3。通过设置为这种结构，能够省略固定销，从而能够降低制造成本。对于套筒7与传递齿轮15、以及驱动齿轮3，在相互抵接的侧面穿入小孔，并插入钢球8。由于钢球8与小孔线接触，因此通过调节球的直径能够调节接触刚性，从而能够将传递齿轮15与驱动齿轮3之间的扭转刚性设定成最优值。
图4为代替图3中的钢球8而设置弹簧销19的结构例。通过本结构，能够进一步降低传递齿轮15与驱动齿轮3之间的扭转刚性。该情况下，可以设置为如下的结构，即，减小驱动轴1与套筒7的过盈量，以使驱动轴1与套筒7以及传递齿轮15在宏观观察时也容许相对位移。在该情况下，需要进行如下的加工，然而能够得到更大的振动衰减效果，所述加工为，通过由烧结合金来形成套筒7并含浸润滑油从而提高自润滑性，或者以分散固体润滑剂的方式进行加工以使嵌合部不会磨损。
(实施例2)
图5为省略了本实施例的传递齿轮时的发动机平衡装置的结构图的示例。输入齿轮16与驱动齿轮3直接啮合，驱动轴1与套筒7、套筒7与驱动齿轮3被实施压入，将固定销9牢固压入在驱动轴1上一体形成的凸缘12、以及在驱动齿轮3上设置的小孔，来防止两者的分离。由于其他的结构、作用与实施例1相同，因此省略说明。通过设置为这种结构，能够省略一个齿轮，从而不仅能够构成低廉的系统而且能够减小机体尺寸。

Claims (5)

1.一种发动机平衡装置，具备齿轮对，所述齿轮对具备驱动齿轮以及驱动轴与从动齿轮，并通过使所述驱动齿轮以及所述从动齿轮啮合而形成，
所述发动机平衡装置的特征在于，
所述驱动齿轮与所述驱动轴嵌合，
所述发动机平衡装置具备对所述驱动齿轮与所述驱动轴进行弹性固定的固定具。
2.一种发动机平衡装置，具备齿轮对，所述齿轮对具备驱动齿轮以及驱动轴与从动齿轮，并通过使所述驱动齿轮以及所述从动齿轮啮合而形成，
所述发动机平衡装置的特征在于，
所述驱动齿轮固定在所述驱动轴上，
在所述驱动轴上嵌设有传递齿轮，
所述驱动齿轮与所述传递齿轮利用固定具而弹性连结。
3.如权利要求1或2所述的发动机平衡装置，其特征在于，
所述固定具设置成销状。
4.如权利要求1或2所述的发动机平衡装置，其特征在于，
该固定具设置为钢球。
5.如权利要求1或2所述的发动机平衡装置，其特征在于，
该固定具设置为弹簧销。
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