[实用新型]低噪音汽车正时传动带

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种正时带，特别涉及一种低噪音汽车正时传动带。

背景技术

随着汽车工业的不断发展，人们对汽车的驾乘舒适性要求越来越高，尤其对发动机的振动和噪音问题，要求越来越严格。汽车发动机是汽车的心脏，正时系统是发动机配气机构的重要组成部分，是保障发动机呼吸顺畅的重要因素之一。正时系统通过控制气门的开闭时刻，准确地实现定时开启和关闭相应的进气门和排气门，使充足的新鲜空气得以及时进入气缸，废气得以及时排出气缸，从而保证发动机具有正常、良好的动力输出表现。正时系统的传动件分为正时链条和正时传动带两种，但正时链条相对传统的正时皮带来说，由于链条与传动轮之间的磨损，其噪音一般稍大一些，严重时有点让人难以接受；而正时传动带已在发动机中应用很长时间，技术成熟，成本较低，噪音较小，尤其在噪音控制方面就显得更加明显，橡胶与金属的摩擦声响基本可被正时盖板和隔音材料挡在发动机舱内，驾驶舱基本不会听到扰人的杂音，发动机的正时传动带显得尤为重要，而且正时传动带油耗少、噪音低、成本低和维护方便等优点，深受驾乘和维修人员的喜欢，在现代家用用轿车市场得到了广泛的应用。

虽然使用现行的正时传动带，使发动机正时系统的噪音有了明显的降低，但是发动机在运转工作时，各个带轮之间正时传动带的带段，会产生一定的固有振动；另外，气缸活塞往复运动，会使发动机本身产生一定的扭转激振；再次，正时传动带运转工作时，在带体橡胶齿啮合进带轮的齿槽的瞬间，也会产生一定的激振。当发动机的扭转激振频率或者正时传动带的啮合激振频率，与正时传动带某带段的固有频率接近或者重合时，正时轮系就会产生共振，噪音现象明显会加强，汽车的驾乘舒适性会下降，而且极易造成正时系统失效，损坏发动机。所以，迫切需要一种能够改变正时传动带的固有频率，加大与带轮啮合频率和发动机激振频率的差距，消除共振现象，来降低发动机正时系统噪音的正时传动带。

现行的汽车正时传动轮系的缺陷：以国内一家主机厂1.8L、双凸轮发动机正时传动轮系图为例，具体结构如图1所示。此发动机正时系统工作时，由曲轴带轮1输出动力，通过正时传动带驱动凸轮轴带轮4、5进行工作，正时传动带是通过带齿与带轮槽之间的啮合，来实现动力的传递（曲轴正时啮合传动如图2所示）。在这样的情况下，整个正时系统产生的振动如下：

①带段振动：正时传动带在工作时，各个带段本身会产生一定的振动，振动的固有频率与正时带的带段长度、带体受到的张紧力、带体的重量有关，带段长度越小、带体受到的张紧力越大、带体的重量越小，振动频率越高；

②啮合激振：发动机在一定的转速下运转时，正时带齿在与带轮槽进行啮合，由于带轮槽的尺寸和槽间距是固定的，正时带的带齿的尺寸和齿间距也是固定的，因此，会产生一定频率的啮合激振，此啮合激振频率与带轮的转速和带轮的啮合齿数有关，发动机转速越大、带轮啮合齿数越多，振动频率越高，反之亦然； 

③发动机激振：汽车发动机在工作时，在一定的转速下，由于气缸活塞的往复运动，发动机本身也会产生一定的激励振动，振动的频率与发动机的转速有关，转速越高，激振频率越高，反之亦然。

当发动机在某一个转速下工作时，当啮合频率或发动机的激振频率，与正时皮带带段的固有频率相同或者接近时，皮带带段振动幅度会显著增加，形成共振现象，振动加剧，噪音加大，驾乘舒适度降低，更甚者会损坏发动机。

针对此正时轮系，根据发动机工况进行了计算，得出了正时皮带各带段的固有频率区域，以及由曲轴激励引起带段共振所需的发动机转速，由啮合激励引起带段共振所需的发动机转速，如图3左侧图表所示。从曲轴轮出发，沿逆时针方向，带段1的1阶固有频率在194Hz附近，2阶固有频率在388Hz附近，带段2的1阶固有频率在463Hz附近，带段3的1阶固有频率在444Hz附近，带段4的1阶固有频率在238Hz附近，2阶固有频率在477Hz附近，3阶固有频率在715Hz附近，带段5的1阶固有频率在132Hz附近，带段6的1阶固有频率在285Hz附近。通过专用的噪音测试设备，测得此正时轮系整体表现出的噪音的峰值点来源于750Hz频率成分，又进一步测得了发动机各带段噪音来源的频率分布，如图3和表1所示。从曲轴出发，沿逆时针方向，带段1的噪音主要频率在200Hz，带段2的噪音主要频率在500Hz，带段3的噪音主要频率在440Hz，带段4的噪音主要频率在750Hz，带段6的噪音主要频率在320Hz。图表分析结果和噪音实测结果非常接近，并判断出噪音来源主要基于两个正时凸轮间带段，即带段4的3阶振动引起的。

表1

实用新型内容