CN1853058A - 非圆形旋转部件 - Google Patents

Abstract

一种包括一个转子(11)的非圆形链轮部件，该转子(11)具有多个环绕着转子周边设置的齿(16)，每个齿具有一个齿冠(9)，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽(8)。齿冠位于一个形成了转子周边的弯曲包络线上。所述的周边具有一个非圆形的轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部(24，25)交替的突出部(22，23)。在每对相邻齿的齿冠(9)的中点(V)之间的距离基本上相同。每对相邻齿之间的齿槽(8)的轮廓基本上相同。在每个齿冠(9)的中点(V)和转子轴线(A)之间的距离绕着周边变化，从而形成了所述的非圆形轮廓。

Description

非圆形旋转部件

技术领域

本发明涉及一种特别地但并非排他地用于同步驱动装置中的非圆形旋转部件，以及一种构造这样一种部件的方法。该部件可包括一个可用来消除或减少机械振动——特别地但并非排他地为内燃机中的机械振动——的非圆形链轮部件。

背景技术

同步驱动系统——例如基于正时带的系统——广泛用于机动车和工业应用中。在机动车中，例如，正时带或链条用来驱动打开和关闭发动机进气阀和排气阀的凸轮轴。其他设备——例如水泵、油泵等——也可由同样的带或链条驱动。

内燃机在其工作过程中会产生多种类型的机械振动，并且这些振动通常通过同步驱动系统中的正时带或链条传递。通过进气阀和排气阀以及开闭这些进气阀和排气阀的凸轮轴产生一种特别强烈的机械振动源。进气阀和排气阀的开闭导致一种公知为扭转振动的振动类型。当这些振动的频率接近驱动器的固有频率时，会产生系统共振。在共振时，扭转振动和悬跨张力波动处于其最大值。

扭转振动导致带或链条的张力波动，这会增加磨损并且减少带或链条的寿命。扭转振动还会引起同步误差，并且产生不受欢迎的噪音量。

已知在这种驱动系统中提供非圆形链轮部件来试图减少或消除振动。在DE-A-195 20 508(奥迪公司)中，公开了一种用于内燃机的卷绕带驱动器，其中正时带卷绕着两个耦合到发动机的凸轮轴上的从动轮和一个耦合到发动机曲轴上的驱动轮。在引文中提出通过一个“不圆”滑轮来减少扭转振动，示出该滑轮形成了凸轮轴滑轮之一。所示出的不圆滑轮有绕着皮带轮规则设置的四个突出部和四个后缩部。

在1987年的日本实用新型JP 62-192077(专利公报No.HEI 1-95538)(Hatano et al/Mitsubishi)中，公开了一种张力均衡驱动设备，该设备例如通过一个位于内燃机内的正时带将驱动轮的旋转传递到一个从动轮上。示出了一个正时带装置，其中凸轮轴的驱动轴的有齿滑轮通过一个连接到内燃机的驱动轴的椭圆形正时带驱动链轮而驱动。在1997年的日本申请No.HEI 9-73581(专利公报No.HEI 10-266868)(Kubo/Mitsubishi)中，也有将椭圆形链轮用作曲柄链轮的情况。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种包括一个转子的旋转部件，该转子具有多个环绕着转子周边设置的齿，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了转子周边的弯曲包络线上，转子的周边具有非圆形轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部交替的突出部，其中在每对相邻齿冠的中点之间的距离基本上相同，每对相邻齿之间的齿槽的轮廓基本上相同，并且在每个齿冠中点和转子轴线之间的距离绕着周边变化而形成了所述的非圆形轮廓。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括一个转子的旋转部件，该转子具有多个环绕着转子周边设置的齿，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了转子周边的弯曲包络线上，转子的周边具有非圆形轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部交替的突出部，其中对于每个齿而言，在齿一侧的齿槽相对于齿另一侧的齿槽关于齿冠中点的取向绕着周边变化，以产生所述的非圆形轮廓。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括一个转子的旋转部件，该转子具有多个环绕着转子周边设置的齿，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了转子周边的弯曲包络线上，转子的周边具有非圆形轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部交替的突出部，其中齿冠的中点分别位于一个非正多边形相邻边的交点处，而多边形等长的边设置在一个非圆形结构上，多边形的两个相邻边的交点的位置V_n由下列公式给出：

$R_n=L+B\cos \left(2\mathrm{\π}\frac{n}{N}M\right)$

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参照交点计算起，

L＝从交点V_n到转子的中心A的平均距离，

B＝期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L与当取R_n的最大值或者取R_n的最小值时的实际距离R_n之间的差，

N＝在转子上所需的齿数，以及

M＝转子轮廓的突起部的数目。

虽然在所有方面，本发明用于其中需要非圆形旋转部件的多种形式的装置，本发明在同步驱动装置中有特定的应用，该同步驱动装置包括：一个具有多个啮合部的连续环形长形驱动结构；包括至少一个第一转子和一个第二转子的多个转子，该第一转子具有多个用于啮合长形驱动结构的啮合部的齿，且该第二转子具有多个用于啮合长形驱动结构的啮合部的齿；一个耦合到第二转子的旋转加载组件；该长形驱动结构绕着第一和第二转子而啮合，该第一转子设置成驱动该长形驱动结构而该第二转子设置成由该长形驱动结构驱动，该旋转加载组件在被旋转驱动时给出周期的波动扭转载荷。在这种装置中，所述第一和第二转子之一是根据上述本发明的非圆形旋转部件，并且设置成减少或基本上消除由旋转加载组件的波动扭转载荷所产生的振动。

应当理解，本发明可应用于不限于内燃机中的多种形式的同步驱动装置，并且当然可应用于与同步驱动装置不同的装置中。另外，非圆形轮廓可设置在驱动装置内的多个不同位置上。例如，非圆形轮廓可设置在第一转子(该转子驱动长形驱动结构)上，并且/或者设置在第二转子(该转子被长形驱动结构驱动)上，并且/或者可设置在一个第三转子上，例如一个被迫与连续环形长驱动结构接触的空转转子。

然而，当安装于内燃机中并且第一转子包括一个曲轴链轮时，本发明的实施例具有特定应用。在一些设置中内燃机是柴油发动机，并且旋转加载组件包括一旋转燃料泵。在其他设置中，内燃机可以是汽油发动机，并且旋转加载组件可以是凸轮轴组件。

应当理解，可提供许多不同形式的非圆形轮廓，例如一个大体椭圆形的轮廓或具有三个或四个绕转子规则设置的突出部。对轮廓的选择将取决于同步驱动装置的其他部件。可提供的例子包括如下，即：内燃机是一个四缸直列式内燃机并且曲轴链轮具有椭圆形的轮廓；内燃机是一种四缸直列式内燃机并且凸轮轴链轮具有大体矩形的轮廓；内燃机是一种四缸直列式内燃机，并且凸轮轴链轮具有大体矩形的轮廓并且曲轴链轮具有椭圆形轮廓；内燃机是一种三缸直列式内燃机并且凸轮轴链轮具有大体三角形的轮廓；内燃机是一个六缸直列式内燃机并且曲轴链轮具有大体三角形的轮廓；内燃机是一个六缸V6内燃机并且凸轮轴链轮具有大体三角形的轮廓；内燃机是一个八缸V8内燃机并且凸轮轴链轮具有大体三角形的轮廓；或者内燃机是一个两缸内燃机并且凸轮轴链轮具有椭圆形的轮廓。

在上述本发明的多数实施方式中，对于一个规则的非圆形轮廓，突出部和后缩部通常具有相同的大小。然而，根据情况可提供不规则的轮廓。此外，上面所指的突出部可构成主突出部而后缩部构成主后缩部，并且非圆形轮廓可包括比主突出部小的另外的次突出部。这些次突出部可适用于减少或基本上消除通过旋转加载组件产生的次阶波动扭转载荷而引起的振动，特别是例如通过旋转加载组件产生的第四阶波动扭转载荷而引起的振动。

在本发明的一个特别有用的形式中，提供了一个如上所述的同步驱动装置，并且具有如下特征，即：所述突出部构成了主突出部而所述后缩部构成了主后缩部，并且非圆形轮廓包括比主突出部小的另外的次突出部；所述非圆形旋转部件包括齿冠的中点，中点分别位于一个非正多边形相邻边的交点处，其等长的边布置在一个非圆形结构上，多边形的两个相邻边的交点V_n的位置由下列公式给出：

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参照交点计算起，

L＝从交点V_n到转子的中心A的平均距离，

B₂＝第一期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L与当取在主突出部处的Rn最大值或者取在主后缩部处的Rn最小值时的实际距离R_n之间的差，该第一不圆系数是为了减少或消除由旋转加载组件的二阶谐波产生的振动，

B₄＝第二期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L与当取在次突出部的R_n最大值或者取在次后缩部的R_n最小值时的实际距离R_n之间的差，该第二不圆系数是为了减少或消除由旋转加载组件的四阶谐波产生的振动，

N＝在转子上所需的齿数，以及

＝表示在第二和第四阶振动之间的期望的相位差的角。

应当理解，在本发明的特征是针对根据本发明的装置而提出的情况下，该特征也可以针对根据本发明构造非圆形旋转部件的方法提供，反之亦然。

具体地，根据本发明的另一方面，提供了一种构造旋转部件的方法，该旋转部件包括：一个具有多个环绕转子周边设置的齿的转子，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了转子周边的弯曲包络线上，转子的周边具有非圆形轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部交替的突出部；该方法包括如下步骤：

产生一个具有设置在非圆形轮廓上的等长边的非正多边形的模板，该多边形的两个相邻边的交点V_n的位置通过上述第一公式给出；

通过将齿冠的中点定位于非正多边形的边的交点处，产生绕转子周边定位的齿的轮廓；

以及构造旋转部件，以具有与所述齿的轮廓相对应的外周，所述齿通过参照非正多边形而产生。

根据本发明的另一方面，可提供一种构造旋转部件的方法，该旋转部件包括：一个具有多个环绕着转子周边的齿的转子，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了转子周边的弯曲包络线上，转子的周边具有非圆形轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与主后缩部交替的主突出部，并且该非圆形轮廓包括小于主突出部和主后缩部的另外的次突出部和次后缩部；该方法包括如下步骤：

产生一个具有设置在非圆形结构上的等长边的非正多边形的模板，该多边形的两个相邻边的交点V_n的位置通过上述第二公式给出；

通过将齿冠的中点定位于非正多边形的边的交点处，产生绕转子周边设置的齿的轮廓；以及

构造旋转部件，以具有与所述齿的轮廓相对应的外周，所述齿通过参照非正多边形而产生。

通过应用本发明、至少通过应用本发明的优选实施方式而产生许多优点。保持旋转部件上的齿槽形状恒定的重要性在于：其允许与驱动带的齿更好地配合。为了性能和耐久性，带和链轮彼此必须尽可能完美地配合。带的构造商多年来努力设计带齿轮廓的精确形状以及相配合的链轮齿轮廓。在非圆形链轮上形成等同的形状构成了一个挑战。提供了特定的公式，以提出一个提供链轮齿必须如何构造、定位和取向的几何指示的设计方案。在优选实施方式中，主要特征是齿槽宽度保持基本恒定而齿宽变化。然而，还有其他优选特征。为了使非圆形链轮有效地发挥作用以消除特定阶次的振动，从链轮中心的齿距以及齿的取向具有重要作用。

附图说明

现在将通过参考附图的示例描述本发明的实施方式，其中：

图1是体现本发明的非圆形链轮部件的示意图，该链轮部件可例如用于机动车的内燃机中；

图2是在体现本发明的、用于构造非圆形链轮部件的方法中所使用的非圆多边形模板的示意图；

图3是图1中的非圆形链轮部件的另一示意图，示出了链轮部件各个部分的尺寸；

图4是体现本发明的另一非圆形链轮部件的示意图，再一次示出链轮部件各个部分的尺寸，该链轮部件的轮廓大体为椭圆形，但是改进成包括另外的次突出部，从而给出了大体矩形的构形；

图5是图3中示出的链轮部件的周边的局部放大图；

图5a和5b以一个例示形式示出了在图5中示出的链轮部件的齿的显著放大的示意图，而图5c和5d以另一个可选形式示出了相应齿的类似的放大示意图；

图6示出了一个已知的圆形链轮部件的周边部分的类似图5的视图，用于对比目的；

图7是用于机动车内燃机的同步驱动装置的示意图，该同步驱动装置结合了一个体现本发明的非圆形链轮部件；

图8a至8d示出了在四缸和三缸发动机中体现本发明的曲轴链轮和凸轮轴链轮的不同结构；以及

图9a至9d示出了在六缸、八缸和两缸发动机中体现本发明的曲轴链轮和凸轮轴链轮的不同组合。

具体实施方式

图1是一个体现本发明的非圆形链轮部件的示意图，该链轮部件例如可用于机动车内燃机中。非圆形链轮部件10包括一个转子11，转子11具有多个环绕着转子11周边设置的齿16，每个齿具有一个齿冠9，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽8。齿冠位于一个形成了转子周边的弯曲包络线7上，转子的周边具有非圆形轮廓，该非圆形轮廓具有两个突出部22和23以及两个后缩部24和25。转子11具有一个轴线A，转子在运转时绕着该轴线转动。每个齿16的齿冠9的中点由标号字母V表示，每个中点分别地标以V1、V2、V3等直至V20。

构造一个具有非圆形轮廓的链轮部件是已知的。本发明涉及环绕周边的齿的设置方式以及齿的结构，以便以特别有利的方式获得所需的非圆形轮廓。在图1所示的实施例中——该实施例结合了多个优选特征，在每对相邻齿的齿冠9的中点V之间的距离设置成基本上相同。每对相邻齿之间的齿槽8的轮廓也基本相同。沿着转子的周边，每个齿冠9的中点V和转子11的轴线A之间的距离是变化的，以产生所需的非圆形轮廓。根据图1中结合的优选特征，对于每个齿16，在齿一侧的齿槽8相对于在齿另一侧的齿槽8关于齿冠中点V的取向沿着周边变化，以产生所述的非圆形轮廓。这在细节图5a至5d中显示得更清楚，下文将进行描述。

此外，关于图1中体现的优选特征，齿冠9的中点V分别位于图2所示的非正多边形27的相邻边的交点处，该多边形具有设置在非圆形结构——在此例中大致是椭圆形结构——上的等长的边28。多边形的两个相邻边的交点的位置V1、V2或V3(一般称为交点V_n)由下列公式给出：

$R_n=L+B\cos \left(2\mathrm{\π}\frac{n}{N}M\right)$

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参考交点开始计算，

L＝从交点V_n到转子中心A的平均距离，

B＝期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L与当取R_n的最大值或者取R_n的最小值时的实际距离R_n之间的差，

N＝转子上所需的齿数，以及

M＝极点——即转子轮廓的突出部——的数目(例如对于椭圆形是2，对于三角形是3，对于正方形是4等)。

这样，在图2中，顶点V1至V20表示图1所示的齿16的中点V1至V20的位置。点V1至V20之间的距离均相等(或基本上相等)，但是从这些点到多边形的中心A的距离变化。这样，点V1至V20形成了一个非正多边形，其所有边都相等但是没有内切于一个圆。

一个典型的非圆形链轮的计算例子可如下。从一个交点V_n至转子中心A的距离的公式如下：

$R_n=L+B\cos \left(2\mathrm{\π}\frac{n}{N}M\right)$

在一示例中可采取以下值：

L＝30.32mm(从交点V_n到中心A的平均距离)

B＝1.2mm(期望的不圆系数)

N＝20(转子上所需的齿数)

M＝2(突起部的数目)

利用这些数值产生如下结果：

R1	31.52	R11	31.52
				R2	31.29	R12	31.29
R3	30.69	R13	30.69
				R4	29.95	R14	29.95
R5	29.35	R15	29.35
				R6	29.12	R16	29.12
R7	29.35	R17	29.35
				R8	29.95	R18	29.95
R9	30.69	R19	30.69
				R10	31.29	R20	31.29

在上表中需要注意：

R1和R11比L长1.2mm。这表示图1中链轮的长轴。

R6和R16比L短1.2mm。这表示图1中链轮的短轴。

一种构造图1所示链轮部件的方法也体现在本发明中。这样一种方法可包括首先利用上面给出的公式生成一个如图2所示的非正多边形形式的模板。一旦计算了多边形的所有顶点，齿和齿槽的期望轮廓就置于点V1和V2，V2和V3等等之间。接下来生成具有相邻齿边的齿槽的轮廓。然后通过将齿冠的中点定位在非正多边形的各边的交点上而沿转子周边定位齿槽。每个齿和齿槽的轮廓设置成在每对相邻齿之间的齿槽的轮廓大体相同。通过改变在齿一侧的齿槽相对于在齿另一侧的齿槽的取向而获得所需的非圆形周边轮廓。然后通过参照齿的轮廓而构造链轮部件，其中所述齿的轮廓已经通过参照非正多边形而生成。

该方法可以构造这样的链轮：其中所有齿槽具有相等宽度(在某个特定的深度上测量)但齿将具有不同的宽度。该设置示于图3，其中每个齿槽的宽度在某个任选深度上恒等于4.06mm，而在所选的同一深度上每个齿的宽度在V1处的4.35mm和在V6处的4.55mm之间变化。

在一个应用此方法的特别实用的设置中，方程中的系数以如下方式获得。对于一个链轮部件的给定需求，齿数N、以及从轴线A至齿冠的平均距离L将根据所设想的链轮用途而限定。期望的不圆系数B也将根据所设想的链轮用途——例如根据使用中待减轻的振动形式——确定。

突出部或极点的数目M也将根据链轮所被设定的用途确定，例如对于椭圆轮廓突出部数目M是两个，对于三角形轮廓突出部数目M是三个，对于正方形突出部数目M是四个等等。例如在链轮部件用于汽车发动机的情况下，极点的数目必须配合发动机的结构。例如，两个极点(椭圆形)适于四缸直列式发动机的凸轮轴链轮，三个极点(三角形)适于三缸直列式发动机的曲轴链轮、或者一个六缸V6发动机的凸轮轴链轮。

现在将更详细地描述将恒定齿槽轮廓相对于顶点V1至V20定位以获得不同齿宽的方法。

图5是图3中所示的链轮部件的周边的局部放大图。为了对比目的，图6示出了一个已知的圆形链轮部件的周边的局部类似视图。图5a和5b以一个例示形式示出了在图5中示出的链轮部件的齿的显著放大示意图，而图5c和5d以另一个可选形式示出了同一齿的类似的放大示意图。在图5中，在一个给定深度上，各个齿的宽度从4.35mm变化至4.55mm，而每个齿槽在此深度上的宽度保持在4.06mm。在图6中示出，在一个圆形链轮部件上，齿宽将恒常保持在4.45mm并且齿槽宽度将恒常保持在4.05mm。

在图5a和5b中给出了所形成的齿的形状的一个特定示例。在图5b中，仅仅作为示例示出了具有中点V1的齿冠9，该齿具有基本上平坦的齿冠，齿冠在轮廓中示出为垂直于转子直径20的一个直线。在图5a中，以极其夸大的形式示出了恒定的齿槽形状的设置如何在中点V6处产生了一个位于齿冠上的凹痕。在中点V6的任一侧，平坦的齿冠部9略微朝向直径21倾斜，结果是，与图5b中4.35mm的齿宽相比，该齿宽略微地增加到4.55mm。

在图5c和5d中示出了恒定齿槽轮廓的的一个可选设置形式。这里通过示例示出，在中点V6处的齿冠一个平坦表面，其通过在图5c的轮廓中的直线示出，基本上垂直于直径21。如果转子的构造通过将该齿的中点设置在图2的多边形的点V6而开始，并且相同的恒定齿槽形状沿从V6至V1的轮廓设置，那么在中点V1处的结果示于图5d中。这里可见齿冠9在中点V1两侧的每半部都以略微小于90度的角度向直径20倾斜，从而这里出现了一个在中点V1处的微小的尖端或顶点。

这样，示于图5a和5b、5c和5d的两个例子中的每个例子所需的非圆形轮廓通过改变在齿一侧的齿槽相对于在齿的另一侧的齿槽相对于齿冠的中点的取向而获得。特别地，应当理解，参考图5a至5d描述的示例仅仅是可以提供的一种齿冠形式。在实际的例子中，齿冠的表面可以是圆滑的或平坦的，同时保持在齿的任一侧上齿槽的不同取向，以获得所需的非圆形轮廓。

现在将参考图7至9d描述多种同步驱动装置的示例，这些装置可以接合一个体现本发明的非圆形链轮部件。

图7是体现本发明的、用于机动车内燃机的同步驱动装置的示意图。该装置包括一个连续环形长形驱动结构10、第一转子11和第二转子12以及其他的转子13、14和17。连续环形长形驱动结构10由一个常规的正时带提供，该正时带具有齿15以及相间的齿槽，其构成了连续环形长形驱动结构的多个啮合部分。每个转子11和12由一个链轮来提供，该链轮具有多个齿16，这些齿16用来啮合正时带10的齿15之间的齿槽。链轮11耦合到内燃机的曲轴(未示出)上，而链轮12耦合到一个旋转加载组件(未示出)上，该旋转加载组件由内燃机的凸轮轴26构成。正时带10绕着第一转子11和第二12转子地啮合，第一转子11设置成驱动带10而第二转子设置成由带10驱动。转子14也具有齿16并且由一个驱动内燃机的其他构件——例如水泵——的链轮构成，并且转子13优选地用作一个带张紧装置，其支承在正时带10没有齿的一侧，用来以已知的方式张紧所述的带。转子17优选用作一个固定的惰轮，其支承在定时带10没有齿的一侧。

在同步驱动装置的一个已知形式中，曲轴链轮具有圆形轮廓。在此情况下，同步驱动装置易于振动，这种振动称为扭转振动，它由顶置凸轮轴打开和关闭内燃机的吸气阀和排气阀而产生。

根据示于图7的用于一个SOHC发动机的本发明实施方式，曲轴链轮11具有一个总体上由标号19指示的非圆形轮廓(如上所述)。在描述的具体实施方式中，非圆形轮廓19是如图1所示的具有长轴20和短轴21的椭圆。轮廓19具有两个突起部22和23以及两个后缩部24和25。

图8a至8d示出了用于四缸和三缸发动机的曲轴链轮和凸轮轴链轮的不同组合。图9a至9d示出了用于六缸、八缸和两缸发动机的曲轴链轮和凸轮轴链轮的不同组合。在每种情况下，一个或多个链轮部件可以具有一个如上文所述的体现本发明的形式。

现在将参考图4描述本发明的一个可选实施方式，其中链轮部件的非圆形轮廓大致是椭圆的，但是也包括位于转子周围的次突起部。在图4中，示出每个齿槽的宽度具有恒定的宽度4.07mm。示出每个齿的宽度这样变化：从在中点V1的最小值4.18mm、至在中点V4的最大值4.62mm并且在V6又下降到一个较小的值4.42mm。在转子的其余四分之三部分，重复了类似的模式。

当用于一个例如示于图7的内燃机的同步驱动装置时，图4所示的非圆形轮廓特别有用。除了两个主突起部22和23，还在中点V6和V16的区域处设置了两个另外的次突起部31和32。为实现这个目的，齿的中点V1和V20位于一个与图2所示不同的非圆多边形上，并且通过一个由图2的公式修改的修正公式提供。顶点V1至V20设置在一个由下列公式给出的非圆多边形上：

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参照交点计算起，

L＝从交点V_n到转子的中心A的平均距离，

B₂＝第一期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L与当取R_n

在主突出部处的R_n最大值或者取在主后缩部处的R_n最小值时的实际距离R_n之间的差，该第一不圆系数是为了减少或消除由旋转加载组件的二阶谐波产生的振动，

B₄＝第二期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L与当取在次突出部处的R_n最大值或者取在次后缩部处的R_n最小值时的实际距离R_n之间的差，该第二不圆系数是为了减少或消除由旋转加载组件的四阶谐波产生的振动，

N＝在转子上所需的齿数，以及

＝表示在二阶和四阶振动之间的期望相位差的角。

上面参考图1、2和3给出的第一公式允许构造一个非圆形链轮，其能够减少一个主阶扭转振动。许多发动机(例如柴油机)还会遇到更高阶次(谐波)。本发明的一个改进的实施方式允许同时消除或减少多阶的扭转振动。在此情况下，上面给出的第一公式的形式与参考图4给出的第二公式所示出的有些不同。例如，为了同时阻止四缸直列式发动机上的第二和第四阶振动，需要引入两个不圆系数B₁和B₂。B₂是期望的用于二阶振动的期望的不圆系数，而B₄是用于四阶的期望的不圆系数。角是在第二和第四阶之间的期望的相位差。

角是由傅立叶方程定义的谐波阶次之间的相位差。特别在第二方程中，它是在二阶和四阶之间的相位差。该角取决于发动机特性。例如，对于汽油机而言，与柴油机相比时该角通常是小的。

使用第二公式构造的非圆形链轮多数是椭圆形的，但是也可如图4中所示略微呈方形。通过在同一驱动装置中使用多于一个的非圆形链轮也能同时消除或减少多阶的扭转振动。例如对于四缸直列式发动机，使得凸轮轴链轮为方形并且也使曲轴链轮为方形，这将同时减少第二和第四阶次。

内燃机随不同的气缸数目具有多种不同结构——单个或两个凸轮轴、具有或没有油泵等。能够对一个基于所述设置的给定结构应用修改过的公式。例如，众所周知，四缸发动机主要产生二阶振动。这意味着M的值可选择成2(转子轮廓的突出部的数目)。在非典型构造情况下，发动机必须被测试，并且必须测量发动机振动以找出合适的公式。

重新参考图5，该图示出了不圆系数B的意义。从点V₁至链轮中心(点A)的距离由下列公式给出：

R₁＝L+B

从点V₆至链轮中心(点A)的距离由下列公式给出：

R₆＝L+B

应当指出，V₁处的齿的宽度为4.35mm(在给定的深度测量)，但是在V₆处的齿的宽度为4.5mm。

图6示出了规则的圆形链轮。在此链轮中，从点V_n至链轮中心(点A)的所有距离都相等，从而：

R_n＝L

在V₁处的齿与在V₆处的齿具有相同的宽度4.45mm。

Claims (22)

1、一种包括一个转子的旋转部件，该转子具有多个环绕着所述转子周边设置的齿，每个所述的齿都具有一个齿冠，并且每对相邻的所述齿之间具有一个齿槽，所述的齿冠位于一个形成了转子周边的弯曲包络线上，所述转子的周边具有一个非圆形的轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部交替的突出部，

其中每对相邻齿的齿冠的中点之间的距离基本上相同，每对相邻齿之间的齿槽的轮廓基本上相同，并且在每个齿冠中点和转子轴线之间的距离沿着周边变化而形成了所述的非圆形轮廓。

2、如权利要求1所述的旋转部件，其中对于每个齿而言，齿一侧的齿槽相对于齿另一侧的齿槽关于齿冠中点的取向沿着周边变化而产生所述的非圆形轮廓。

3、如上述权利要求中任一项所述的旋转部件，其中所述齿冠的中点分别位于一个非正多边形相邻边的交点处，且等长的边设置在一个非圆形构造上，所述多边形两个相邻边的交点V_n的位置由下列公式给出：

$R_n=L+B\cos \left(2\mathrm{\π}\frac{n}{N}M\right)$

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参照交点开始计算，

L＝从交点V_n到转子的中心A的平均距离，

B＝期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L和当取R_n的最大值或者取R_n的最小值时的实际距离R_n之间的差，

N＝所需转子上的齿数，以及

M＝转子轮廓的突出部的数目。

4、一种包括一个转子的旋转部件，该转子具有多个环绕着该转子周边设置的齿，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了所述转子的周边的弯曲包络线上，所述转子的周边具有一个非圆形的轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部交替的突出部，

其中对于每个齿而言，在齿一侧的齿槽相对于齿另一侧的齿槽关于齿冠中点的取向沿着周边变化而产生所述的非圆形轮廓。

5、一种包括一个转子的旋转部件，该转子具有多个环绕着该转子周边设置的齿，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了所述转子周边的弯曲包络线上，所述转子的周边具有一个非圆形轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部交替的突出部，

其中齿冠的中点分别位于一个非正多边形相邻边的交点处，其中等长的边设置在一个非圆形结构上，多边形的两个相邻边的交点V_n的位置由下列公式给出：

$R_n=L+B\cos \left(2\mathrm{\π}\frac{n}{N}M\right)$

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参照交点开始计算，

L＝从交点V_n到转子的中心A的平均距离，

B＝期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L和当取R_n的最大值或者取R_n的最小值时的实际距离R_n之间的差，

N＝所需转子上的齿数，以及

M＝转子轮廓的突出部的数目。

6、如上述权利要求中任一项所述的旋转部件，其中所述非圆形轮廓是一个大体为椭圆形的轮廓。

7、如权利要求1至5中任一项所述的旋转部件，其中所述非圆形轮廓具有三个绕所述转子规则地设置的突出部。

8、如权利要求1至5中任一项所述的旋转部件，其中所述非圆形轮廓具有四个绕所述转子规则地设置的突出部。

9、如上述权利要求中任一项所述的旋转部件，其中所述突出部构成了主突出部，并且所述后缩部构成了主后缩部，并且该非圆形轮廓包括小于所述主突出部的另外的次突出部。

10、一种同步驱动装置，其包括根据任一前述权利要求所述的旋转部件，该同步驱动装置包括：

一个具有多个啮合部分的连续环形的长形驱动结构；

多个转子，包括至少一个第一转子和一个第二转子，所述第一转子具有多个用于啮合所述长形驱动结构的啮合部的齿，并且所述第二转子具有多个用于啮合所述长形驱动结构的啮合部的齿；

一个耦合到所述第二转子的旋转加载组件；

该长形驱动结构绕着所述第一和第二转子啮合，该第一转子设置成驱动该长形驱动结构而该第二转子设置成由该长形驱动结构驱动，该旋转加载组件在被旋转驱动时给出周期性的波动扭转载荷；

其中，所述第一和第二转子之一是根据任一前述权利要求所述的旋转部件，并且设置成减少或基本上消除因所述旋转加载组件的波动扭转载荷而产生的振动。

11、如权利要求10所述的同步驱动装置，其中所述非圆形轮廓设置在所述的第一转子上。

12、如权利要求10所述的同步驱动装置，其中所述非圆形轮廓设置在所述的第二转子上。

13、如权利要求10所述的同步驱动装置，其中所述非圆形轮廓设置在一个第三转子上。

14、如权利要求13所述的同步驱动装置，其中所述第三转子包括一个空转转子，该空转转子被强迫与所述连续环形的长形驱动结构相接触，该第三转子具有多个用于啮合该长形驱动结构的啮合部分的齿。

15、如权利要求10至14中任一项所述的同步驱动装置，当其安装入一个内燃机时，所述第一转子包括一个曲轴链轮。

16、如权利要求15所述的同步驱动装置，其中所述内燃机是一种柴油机，并且所述旋转加载组件包括一个旋转油泵。

17、如权利要求15所述的同步驱动装置，其中所述内燃机是一种汽油机，并且所述旋转加载组件包括一个凸轮轴组件。

18、如权利要求10至17中任一项所述的同步驱动装置，其中所述连续环形的长形结构是一个有齿的带。

19、如权利要求10至17中任一项所述的同步驱动装置，其中所述连续环形的长形结构是一个驱动链。

20、如引用权利要求9时——除权利要求9引用了权利要求3或5时之外——的权利要求10至19中任一项所述的同步驱动装置，其中所述旋转部件具有齿冠的中点，该中点分别位于一个非正多边形的相邻边的交点处，其中该非正多边形的等长边设置在一个非圆形结构上，所述多边形的两个相邻边的交点Vn的位置由以下公式给出：

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参照交点开始计算，

L＝从交点V_n到转子的中心A的平均距离，

B₂＝第一期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L和当取R_n在主突出部处的最大值或者取R_n在主后缩部处的最小值时的实际距离R_n之间的差，该第一不圆系数是为了减少或消除因所述旋转加载组件的二阶谐波而产生的振动，

B₄＝第二期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L和当取R_n在次突出部处的最大值或者取R_n在次后缩部处的最小值时的实际距离R_n之间的差，该第二不圆系数是为了减少或消除因所述旋转加载组件的四阶谐波而产生的振动，

N＝所需转子上的齿数，以及

＝表示在第二和第四阶振动之间的期望的相位差的角度。

21、一种构造一个旋转部件的方法，该旋转部件包括：一个具有多个环绕着转子周边设置的齿的转子，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了该转子周边的弯曲包络线上，所述转子的周边具有一个非圆形的轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与后缩部交替的突出部；

该方法包括如下步骤：

产生一个具有设置在一个非圆形结构上的等长边的非正多边形的模板，该多边形的两个相邻边的交点V_n的位置通过下列公式给出：

$R_n=L+B\cos \left(2\mathrm{\π}\frac{n}{N}M\right)$

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参照交点开始计算，

L＝从交点V_n到转子的中心A的平均距离，

B＝期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L和当取R_n的最大值或者取R_n的最小值时的实际距离R_n之间的差，

N＝所需转子上的齿数，以及

M＝转子轮廓的突起部的数目；

通过将齿冠的中点定位于所述非正多边形的边的交点处而产生环绕所述转子周边设置的齿的轮廓；以及

构造该旋转部件而具有一个与所述齿的轮廓相对应的外周，所述的齿通过参照所述非正多边形而产生。

22、一种构造一个旋转部件的方法，该旋转部件包括：一个具有多个环绕着转子周边设置的齿的转子，每个齿具有一个齿冠，并且每对相邻齿之间具有一个齿槽，齿冠位于一个形成了所述转子周边的弯曲包络线上，该转子的周边具有一个非圆形的轮廓，该非圆形轮廓具有至少两个与主后缩部交替的主突出部，并且该非圆形轮廓包括小于所述主突出部和主后缩部的另外的次突出部和次后缩部；

该方法包括如下步骤：

产生一个具有设置在一个非圆形结构上的等长边的非正多边形的模板，该多边形的两个相邻边的交点V_n的位置通过下列公式给出：

其中：

R_n＝从交点V_n到转子中心A的距离，

n＝交点V_n的标号，该标号从n＝1处的参照交点开始计算，

L＝从交点V_n到转子的中心A的平均距离，

B₂＝第一期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L和当取R_n在主突出部处的最大值或者取R_n在主后缩部处的最小值时的实际距离R_n之间的差，

B₄＝第二期望的不圆系数，该系数定义为平均距离L和当取R_n在次突出部处的最大值或者取R_n在次后缩部处的最小值时的实际距离R_n之间的差，

N＝所需转子上的齿数，以及

＝为该旋转部件的特定应用而选择的一个恒定角度；

通过将齿冠的中点定位于该非正多边形的边的交点处而产生一个绕所述转子周边设置的齿的轮廓；以及

构造该旋转部件而具有一个与所述齿的轮廓相对应的外周，所述的齿通过参照所述非正多边形而产生。

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