[发明专利]用于发动机的配重平衡齿轮

说明书

公开了用于发动机的配重平衡齿轮。用于发动机的齿轮系设置有主动齿轮和从动齿轮。主动齿轮由多个塑料片和多个金属片的层叠结构形成，其中，所述塑料片和所述金属片彼此交替。从动齿轮由另外的多个塑料片和另外的多个金属片的另一层叠结构形成，其中，所述塑料片和所述金属片彼此交替。所述齿轮系可设置为与发动机曲轴和相关的平衡轴一起使用。还提供了一种形成所述齿轮的方法。

技术领域

多种实施例涉及齿轮，诸如用于发动机的配重平衡轴上的配重平衡齿轮。

背景技术

车辆通常使用相互啮合的齿轮，以传递车辆中的扭矩或功率并且操作各种车辆系统或部件。车辆设置有内燃发动机和传动系统，它们中的每一个可包括相互啮合的齿轮。平衡轴或配重平衡轴可以与内燃发动机一起使用，以消除发动机中由发动机运行产生的不平衡载荷。包括相互啮合的齿轮的齿轮系通常用于例如将旋转从曲轴传递至平衡轴。

在传统的发动机和配重平衡轴系统中，相互啮合的齿轮由金属齿轮提供；然而，这些齿轮可提供有限的阻尼，并且材料的刚度特性可导致或者产生音调噪声(啸叫)、敲击声或其他的噪声、振动和不平顺性(noise vibration and harshness，HVH)。齿轮间的相互作用可导致通常被称为齿轮啸叫(gear whine)的噪声。齿轮啸叫主要归因于两个齿轮的啮合的轮齿之间的传动误差，并且可取决于若干因素(包括扭矩载荷、齿轮设计、轮齿轮廓、轮齿的总数量、接触的轮齿的数量、齿轮质量和惯性)。齿轮啸叫可在高扭矩激励的情况下增大，并且还可以在各种阶次或谐波下进一步增大。金属齿轮可导致在相互啮合的齿轮轮齿处的高接触力(归因于齿轮啮合频率)并且引起啸叫。此外，由齿轮侧隙引起的齿轮轮齿分离以及施加到齿轮系的扭矩或载荷的脉动可导致敲击噪声。基于高水平的扭矩波动，用于形成相互啮合的齿轮的诸如塑料的替代材料可受到限制。例如，在发动机上使用配重平衡轴时，扭矩峰值可高到150N·m，而替代材料可能不具有用于这些应用的充分的耐久性。

发明内容

在实施例中，一种发动机系统设置有曲轴齿轮和平衡齿轮，所述曲轴齿轮结合到发动机曲轴以与发动机曲轴一起旋转，所述平衡齿轮结合到平衡轴以与平衡轴一起旋转。平衡齿轮和曲柄齿轮处于啮合接合状态。平衡齿轮由多个第一材料层和多个第二材料层形成，其中，所述多个第一材料层和所述多个第二材料层彼此交替以形成层叠结构。

在另一实施例中，用于发动机的齿轮系设置有主动齿轮和从动齿轮。主动齿轮由多个塑料片和多个金属片的层叠结构形成，其中，所述多个金属片和所述多个塑料片彼此交替。从动齿轮由另外的多个塑料片和另外的金属片的另一层叠结构形成，其中，所述另外的多个塑料片和所述另外的多个金属片彼此交替。

根据本发明的一个实施例，其中，主动齿轮的多个塑料片设置为n+1片，主动齿轮的多个金属片设置为n片；并且，其中，从动齿轮的另外的多个塑料片设置为n+1片，从动齿轮的另外的多个金属片设置为n片。

根据本发明的一个实施例，其中，主动齿轮的多个金属片与从动齿轮的另外的多个金属片接合。

根据本发明的一个实施例，其中，主动齿轮的多个塑料片设置为n片，主动齿轮的多个金属片设置为n片；并且，其中，从动齿轮的另外的多个塑料片设置为n片，而从动齿轮的另外的多个金属片设置为n片。

根据本发明的一个实施例，其中，主动齿轮的多个金属片与从动齿轮的另外的多个塑料片接合。

根据本发明的一个实施例，其中，多个塑料片的每一片和另外的多个塑料片的每一片具有第一厚度；其中，多个金属片的每一片和另外的多个金属片的每一片具有第二厚度；并且，其中，第二厚度比第一厚度小。

根据本发明的一个实施例，其中，主动齿轮的多个塑料片的每一片和多个金属片的每一片共享共同的外周边；并且，从动齿轮的另外的多个塑料片的每一片和另外的多个金属片的每一片共享共同的外周边。