齒輪傳動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種齒輪傳動裝置，尤其是用于往復活塞式內燃機（9）的平衡軸傳動裝置，其中，平衡軸（11）能通過齒輪傳動裝置被驅動軸驅動，并且平衡軸在被驅動的狀態(tài)下受到離心力激勵的變形過程，至少一個齒輪（1）通過間隙分成內部部分（2）和外部部分（3），并且該間隙基本上無壓力地用與內部部分和/或外部部分相比較軟的材料（4）填充，使得通過較軟的材料的內部緩沖，基本上阻止或減少在內部部分與外部部分之間的由變形引起的力流和/或力脈沖，所述較軟的材料具有200N/mm～15000N/mm、尤其是500N/mm～1000N/mm的剛度。通過按本發(fā)明的齒輪傳動裝置顯著降低噪音發(fā)射。
【專利說明】齒輪傳動裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有權利要求1的前序部分所述特征的齒輪傳動裝置，尤其用于往復活塞式內燃機平衡軸傳動裝置。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代的車輛驅動裝置具有機械的分系統(tǒng)，所述分系統(tǒng)降低自由的慣性力和慣性矩在聲發(fā)射方面的影響。為此一個或多個不平衡物設置在平衡軸上。因此在平衡軸旋轉時產生的慣性力并且因此慣性矩抵制往復活塞式內燃機的曲柄連桿機構的慣性力和慣性矩。平衡軸例如通過齒輪反向于曲軸地被驅動。由于慣性力和/慣性矩的要降低的量級，得到平衡軸相對于曲軸的必要的轉速并且從而也得到在平衡軸與曲軸之間的傳動。
[0003]在載荷情況下即在往復活塞式內燃機的點火運行時，點火力作用到活塞上。通過連桿該點火力傳遞到曲軸上并且使該曲軸旋轉。但是曲軸不僅旋轉而且同時也繞豎軸或橫軸彎曲。曲軸的變形狀態(tài)(也稱作為曲柄臂的“呼吸”)導致安裝在曲軸上的用來驅動平衡軸的齒輪移動。曲軸的旋轉通過已經描述的齒輪級傳遞到平衡軸上。由于齒輪在曲軸上的徑向移動，徑向力和齒法向力傳遞到安裝在平衡軸上的齒輪上。因此平衡軸齒輪經歷移動軌跡，該移動軌跡以軸承力峰值的形式在平衡軸軸承上可見。因為曲軸箱也由能振動的連續(xù)體構成，所以該曲軸箱由于剛剛提及的軸承力曲線被激勵振動。曲軸箱的被激勵的振動形式的振幅會導致曲軸箱的各個模態(tài)的不同的振幅偏移，該曲軸箱本身又與圍繞的介質即周圍空氣處于相互作用，并且從而會導致對于人耳可感覺到的聲發(fā)射。
[0004]通常在這種平衡軸傳動裝置的聲學異常時采取如下措施:用于齒輪的斜齒；降低齒隙；減小齒模數(shù)。
[0005]用于減小齒隙的兩個例子由德國專利文件DE19955474C1和歐洲專利文件EP1705405B1已知。在兩個專利文件中分別描述一種借助于可松開的涂層調節(jié)彼此嚙合的齒輪副的旋轉齒隙的方法，該方法尤其用于往復活塞式內燃機的平衡軸的驅動齒輪?？伤砷_的涂層涂在齒間隙中，用于能彼此相對進給的齒輪副的間隙調節(jié)，該涂層在平衡軸傳動裝置運行時又與齒面松開并緊接著調節(jié)在摩擦副之間的最佳間隙。
[0006]但是所有上述補救措施通常僅能在相對高頻的噪音發(fā)射(齒輪呼鳴聲)的情況下采用。但是在三氣缸往復活塞式內燃機的情況下涉及相對低頻的激勵，其表現(xiàn)類似于氣缸的最大點火壓力。所以在此如在試驗中驗證的那樣，上述措施中沒有一個能在采用時實現(xiàn)必要的補救。
[0007]另外由德國公開文件1945264已知一種彈性的、齒圈相對于軸轉矩傳遞的支承。這種支承通過塑料層或者橡膠層實現(xiàn)，其特征在于，該塑料層或者橡膠層在施加全面的壓力下設置在齒圈與軸之間。
[0008]但是不利在于塑料層或橡膠層的非常昂貴的機械的張緊，該塑料層或橡膠層對于傳統(tǒng)方式的大批量采用不能表現(xiàn)出成本效率。
[0009]另外這種由DE1945264已知的齒輪不能用在開頭所述的問題中，因為對于每個成品齒輪必須實現(xiàn)兩個內部的齒輪部分(轂部)的選擇性的擰緊并且從而預緊，從而對于每種加載情況都能調節(jié)彈性體的確定的剛度。另外各作用到彈性體上的齒輪構件的棱邊尤其是在脈沖加載時導致張力峰值，該張力峰值必然通過形成裂紋在一段時間上毀壞彈性體。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的在于，提出一種措施，通過該措施能避免由于齒輪傳動裝置的力和/或力脈沖引起的低頻的和高頻的激勵，該齒輪傳動裝置尤其用于往復活塞式內燃機尤其是三氣缸往復活塞式內燃機的平衡軸傳動裝置。
[0011]該目的通過具有權利要求1的特征部分的特征的齒輪傳動裝置解決。由于脈沖從曲軸齒輪導入到平衡軸齒輪，直到導入到平衡軸的軸承位置中或者曲軸箱的結構中，并且從而導致聲發(fā)射，所以建議，采取解耦，即中斷上述的脈沖路徑。這能通過按本發(fā)明的分體的齒輪實現(xiàn)。在此，齒輪的齒圈通過相對于鋼較軟的材料例如一圈彈性體或類似物在齒輪的基體上引導。另外能提供對于平衡軸的必要的驅動力矩。盡管如此，支承力通過較軟材料例如彈性體的相對軟的徑向剛度降低了力峰值和脈沖峰值，并且從而不再導入到曲軸箱中。通過造成的相對小的支承力，實現(xiàn)聲發(fā)射的巨大的達到不再可感覺程度的降低?？煽康乇苊庥捎诙痰牧γ}沖引起的齒輪的各齒部的毀壞。
[0012]本發(fā)明的有利的進一步方案在從屬權利要求中描述。
[0013]優(yōu)選按權利要求2，較軟的材料是彈性體或者由金屬材料或復合材料構成的編織物或針織物，相應地通過所述材料由于按本發(fā)明的材料剛度能充分削弱力脈沖。
[0014]另外優(yōu)選按權利要求3，間隙具有齒輪直徑的2 %?30 %尤其是5 %?10 %的徑向厚度。在實際試驗中這種厚度范圍已經證實為尤其耐用的，因為能克制例如通過潤滑劑引起的不利的化學影響和溫度影響。
[0015]另外按權利要求4，較軟的材料力鎖合和/材料鎖合和/形鎖合地與內部的和外部的部分連接。從而在面向應用的情況下能采用最佳的錨固方法。
[0016]按權利要求5和6的實施例是被證實有利的實施形式。
[0017]通過按權利要求7的結構:內部的和/或外部的部分在面向較軟材料的側面上在軸向定心中具有三次拋物線形式的形狀，降低內部的張力集中并且使壽命最大化。另外避免較軟材料從齒輪構件上松開。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面借助于五個附圖中的實施例詳細解釋本發(fā)明。
[0019]圖1顯示具有曲柄連桿機構的示意描述的曲軸箱的俯視圖，
[0020]圖2顯示按本發(fā)明的齒輪的剖視圖，
[0021]圖3顯示按本發(fā)明的齒輪的俯視圖，
[0022]圖4以曲線圖的形式顯示對于現(xiàn)有技術的三氣缸往復活塞式內燃機的氣缸內部壓力曲線與配屬的齒法向力的計算結果，
[0023]圖5以曲線圖的形式顯示在采用按本發(fā)明的齒輪的情況下的圖4的計算。
【具體實施方式】[0024]下面相同的附圖標記適用于在附圖1至3中的相同的結構元件。
[0025]圖1顯示示意描述的曲軸箱9的俯視圖，其具有用于三氣缸往復活塞式內燃機的曲柄連桿機構，該曲柄連桿機構包括曲軸14和相配的連桿13和活塞12。另外設置平衡軸11，該平衡軸能通過按本發(fā)明的由曲軸14的兩個齒輪I構成的齒輪傳動裝置驅動。另外在曲軸14的端側上設置扭振減振器10。
[0026]圖2顯示用于驅動在圖1中描述的平衡軸11的按本發(fā)明的齒輪I的剖視圖。齒輪I具有內部部分2(轂部)，該內部部分能借助于中心孔6裝配到平衡軸和/和曲軸上。另外齒輪I具有外部部分3,該外部部分帶有齒部即所謂的齒圈。按本發(fā)明在內部部分2與外部部分3之間有間隙，該間隙用較軟的材料4例如彈性體填充。另外在齒輪I上設置不平衡重量5，該不平衡重量支持平衡軸的功能，但是在其它的實施例中也可以取消該不平衡重量。
[0027]在另外的實施例中較軟的材料也可以是由金屬材料或者復合材料構成的編織物或者針織物。
[0028]優(yōu)選間隙具有齒輪直徑的2%?30%尤其是5%?10%的徑向厚度。另外彈性體4優(yōu)選具有200N/mm?15000N/mm的剛度，尤其具有500N/mm?1000N/mm之間的剛度。優(yōu)選較軟材料4是娃樹脂材料。
[0029]優(yōu)選內部的和/或外部的部分在面向較軟材料的側面上在軸向定向中具有三次拋物線形式的形狀。
[0030]根據使用情況的不同，較軟的材料力鎖合和/或材料鎖合和/或形鎖合地與內部的和外部的部分連接。
[0031]圖3顯示圖2的齒輪I的俯視圖。在圖3中良好地可見內部部分2與外部部分3之間的間隙，較軟的材料4設置在該間隙中。對于一個圓弧部分，較軟的材料4通過不平衡重量5遮蓋。為了避免在外部部分3與不平衡重量5之間的傳聲，在不平衡重量5與外部部分3之間設置較小的軸向間隙。也就是說在本實施例中不平衡重量5僅固定在內部部分2上。
[0032]圖4和圖5分別以曲線圖的形式顯示三氣缸往復活塞式內燃機的氣缸內部壓力7的計算結果以及配屬的齒法向力8。該齒法向力作用到驅動齒輪I的齒部上。根據三氣缸內燃機的六次點火，Y軸描述-2000?2000 [N]的齒法向力，X軸描述0.69?0.78 [s]的時間過程。
[0033]在此，圖4顯示在采用按現(xiàn)有技術的齒輪的情況下的計算結果，圖5顯示在采用按本發(fā)明的齒輪I的情況下的結算結果。作為基礎的計算在此包括完整的多體動力學模型，其中曲軸14、曲軸箱和飛輪以及平衡軸11考慮為能振動的連續(xù)系統(tǒng)。
[0034]在圖4中借助于齒法向力8，齒法向力單義地相配到氣缸I的點火是可能的。但是對于按本發(fā)明構成的齒輪1，在圖5中得到相同的計算結果。但在此可見，從未解耦到解耦，齒法向力8顯著減少，即利用彈性體4從最大2200N減少到1000N。
[0035]如已經描述的那樣，齒輪I的按本發(fā)明的結構得到相對小的齒法向力8，這導致聲發(fā)射降低至不再可感覺到的。
[0036]在圖4和5中描述的計算結果也能通過借助于真實的三氣缸往復活塞式內燃機在試驗臺上的測量進行驗證。[0037]附圖標記列表
[0038]I齒輪
[0039]2內部部分
[0040]3外部部分
[0041]4軟的材料
[0042]5不平衡重量
[0043]6孔
[0044]7氣缸內部壓力
[0045]8齒法向力
[0046]9曲軸箱
[0047]10扭振減振器
[0048]11平衡軸
[0049]12活塞
[0050]13連桿
[0051]14曲 軸。
【權利要求】
1.齒輪傳動裝置， 尤其用于往復活塞式內燃機(9)的平衡軸傳動裝置，其中，平衡軸(11)能通過齒輪傳動裝置被驅動軸驅動，并且平衡軸(11)在被驅動的狀態(tài)下受到離心力激勵的變形過程， 其特征在于:至少一個齒輪(I)通過間隙分成內部部分(2)和外部部分(3)，并且該間隙基本上無壓力地用與內部部分(2)和/或外部部分(3)相比較軟的材料(4)填充，使得通過較軟的材料(4)的內部緩沖，基本上阻止或減少在內部部分(2)與外部部分(3)之間的由變形引起的力流和/或力脈沖，所述較軟的材料(4)具有200N/mm?15000N/mm、尤其是500N/mm ?10OON/mm 的剛度。
2.按權利要求1所述的齒輪傳動裝置，其特征在于:所述較軟的材料(4)是彈性體，或者是由金屬材料或復合材料構成的編織物或針織物。
3.按權利要求1或2所述的齒輪傳動裝置，其特征在于:所述間隙具有齒輪直徑的2%?30%、尤其是5%?10%的徑向厚度。
4.按權利要求1至3任一項所述的齒輪傳動裝置，其特征在于:所述較軟的材料(4)力鎖合地和/材料鎖合地和/形鎖合地與內部部分(2)和外部部分(3)連接。
5.按權利要求1至4任一項所述的齒輪傳動裝置，其特征在于:所述齒輪傳動裝置具有增速傳動比或減速傳動比或1:1的傳動比。
6.按權利要求1至5任一項所述的齒輪傳動裝置，其特征在于:所述齒輪傳動裝置是圓柱齒輪傳動裝置。
7.按權利要求1至6任一項所述的齒輪傳動裝置，其特征在于:所述內部部分(2)和/或外部部分(3 )在面向較軟材料(4 )的側面上在軸向定向中具有三次拋物線形式的形狀。
【文檔編號】F16H55/06GK103671822SQ201310337929
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權日:2012年9月7日
【發(fā)明者】A·阿布德爾法塔, T·辛德爾 申請人:寶馬股份公司