[发明专利]用于活塞式发动机的齿轮和平衡轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于活塞式发动机的带有齿轮的平衡轴，其具有支承部(Lagerstelle)、齿轮段和不平衡段(Unwuchtabschnitt)。

背景技术

在现代的活塞式发动机中使用平衡轴，以便补偿产生的发动机的振动和不平衡。通过平衡轴减少或补偿在单缸活塞式发动机或多缸活塞式发动机中出现的自由的惯性力和自由的惯性力矩。

常见的是，这些平衡轴实施为锻造件。锻造件为半成品，在该半成品上锻制用于驱动平衡轴的齿轮，使得齿轮与平衡轴相连接。可替代的是，齿轮也能够通过压配合或其它轴毂连接扭转止动地与平衡轴连接。这同样也适用于在平衡轴上的不平衡质量(Unwuchtmassen)。这些不平衡质量也能够锻制或通过压配合固定。在一些实施方式中，不平衡质量也借助于机器元件固定。也已知的是，不平衡质量焊接在平衡轴上。

现有技术中，支承部和齿部，即轴的齿轮，未经淬火。在一些情况下，整个轴也进行表面淬火(einsatzgeh?rtet)、渗氮或氮碳共渗。但是在多数情况下，热处理作为感应淬火(Induktionsh?rten)来实施。在锻造的平衡轴中，平衡轴的齿轮在任何情况下都进行淬火。

由铸铁制成的平衡轴也是已知的，在所述平衡轴中，由钢制成的齿轮被热压套装(aufgeschrumpft)。该实施方式的支承部可选地进行感应淬火。由钢制成的齿轮大多进行表面淬火，在一些情况下，齿部也进行感应淬火。

此外，为了降低内置发动机的摩擦功率，平衡轴在滑动轴承中的目前主要应用的支承方式越来越多地通过滚动支承完全地或部分地被替代。在此，不仅在平衡轴壳体内而且也直接在缸曲轴箱内实现平衡轴的滚动支承。

发明内容

基于上述原因，本发明的目的是，推荐一种改进的平衡轴，所述平衡轴的成本低，并且尤其在与滚动轴承相结合中适合使用于活塞式发动机。

该目的通过具有权利要求1的特征的用于活塞式发动机的平衡轴得以实现。

根据本发明的用于活塞式发动机的平衡轴具有由具有球墨的铸铁制成的齿轮，并且具有至少一个支承部，平衡轴支承在所述支承部上。在轴的至少一个齿轮段上，齿轮扭转止动地与平衡轴连接。在至少一个不平衡段上设置有不平衡块(Unwucht)。

与到目前为止已知的平衡轴相比，在已知的平衡轴中采用由渗碳钢或调质钢借助相应的适当的热处理齿轮，根据本发明使用由具有球墨的铸铁制成的具有权利要求17的特征的齿轮。根据本发明，铸铁具有的材料特性是，具有如权利要求9至13中任一项所述的化学组分以及组织构造，其在下面还将更详细地说明。特别优选的是，使用不进行齿部的感应淬火的齿轮。

在使用中，平衡轴的齿轮与曲轴上的齿轮或与设置在平衡轴和曲轴之间的中间齿轮配合。虽然在大多数情况下平衡轴在内燃机中无负载地工作，尽管在一些情况下驱动油泵或水泵，但是仍然产生作用在平衡轴上的数量级可观的短时间的转矩和力。内燃机的旋转不均匀性(Drehungleichf?rmigkeit)连同平衡轴自身的惯性引起该转矩。有时候出现负载峰值，所述负载峰值尤其对平衡轴的齿轮产生影响并且有时非常高。

在优选的实施形式中，由具有球墨的铸铁制成的齿轮通过压配合或通过本领域技术人员已知的其它的轴毂连接固定在平衡轴上。因此，平衡轴和齿轮为两个在制造过程期间组合而成的独立的元件。因此，平衡轴能够由与齿轮不同的其他材料组成。

在本发明的范围内，压配合理解为机械的连接技术，在机械的连接技术中，在组合后产生压配合，并且力配合地传递纵向力和横向力。轴毂连接理解为如下连接方式，在所述连接方式中，将转矩和功率传递到轮毂上，但是轴向力、横向力和弯曲力矩如其一样通过齿轮的斜齿部而引起。

优选的是，平衡轴由钢或由具有例如至少0.5%的高的碳比例的滚动轴承钢制造。这种平衡轴优选通过滑动支承，尤其优选通过滚动支承安装。支承部可以在支承在滚动轴承中时被感应淬火。因此在使用滚动轴承时，所述滚动轴承的滚动体直接在平衡轴轴颈（支承部）上运动，使用钢作为具有感应淬火的滚道的轴材料是必不可少的。滚道为轴的与滚动轴承的滚动体接触的外表面或侧表面。在这种情况下，使用具有球墨的铸铁作为甚至具有感应淬火的滚道的轴材料是不耐用的。

有利的是，不平衡块借助于已知的连接技术通过形状配合或可选地力配合地安装在平衡轴的不平衡段上。优选的是，不平衡块在轴上一体地模制。

在优选的实施形式中，平衡轴和齿轮由相同的材料制造。两者都由具有球墨的铸铁组成。对于两个元件而言，材料性质能够具有下述优选的特性。