專利名稱：用于活塞式發(fā)動機(jī)的齒輪和平衡軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于活塞式發(fā)動機(jī)的帶有齒輪的平衡軸，其具有支承部 (Lagerstelle)、齒輪段和不平衡段(Unwuchtabschnitt)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的活塞式發(fā)動機(jī)中使用平衡軸，以便補(bǔ)償產(chǎn)生的發(fā)動機(jī)的振動和不平衡。 通過平衡軸減少或補(bǔ)償在單缸活塞式發(fā)動機(jī)或多缸活塞式發(fā)動機(jī)中出現(xiàn)的自由的慣性力和自由的慣性力矩。常見的是，這些平衡軸實(shí)施為鍛造件。鍛造件為半成品，在該半成品上鍛制用于驅(qū)動平衡軸的齒輪，使得齒輪與平衡軸相連接?？商娲氖?，齒輪也能夠通過壓配合或其它軸轂連接扭轉(zhuǎn)止動地與平衡軸連接。這同樣也適用于在平衡軸上的不平衡質(zhì)量 (Unwuchtmassen) 0這些不平衡質(zhì)量也能夠鍛制或通過壓配合固定。在一些實(shí)施方式中，不平衡質(zhì)量也借助于機(jī)器元件固定。也已知的是，不平衡質(zhì)量焊接在平衡軸上。現(xiàn)有技術(shù)中，支承部和齒部，即軸的齒輪，未經(jīng)淬火。在一些情況下，整個(gè)軸也進(jìn)行表面淬火(einsatzgeh&tet)、滲氮或氮碳共滲。但是在多數(shù)情況下，熱處理作為感應(yīng)淬火 (Induktionsharten)來實(shí)施。在鍛造的平衡軸中，平衡軸的齒輪在任何情況下都進(jìn)行淬火。由鑄鐵制成的平衡軸也是已知的，在所述平衡軸中，由鋼制成的齒輪被熱壓套裝 (aufgeschrumpft)。該實(shí)施方式的支承部可選地進(jìn)行感應(yīng)淬火。由鋼制成的齒輪大多進(jìn)行表面淬火，在一些情況下，齒部也進(jìn)行感應(yīng)淬火。此外，為了降低內(nèi)置發(fā)動機(jī)的摩擦功率，平衡軸在滑動軸承中的目前主要應(yīng)用的支承方式越來越多地通過滾動支承完全地或部分地被替代。在此，不僅在平衡軸殼體內(nèi)而且也直接在缸曲軸箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)平衡軸的滾動支承。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述原因，本發(fā)明的目的是，推薦一種改進(jìn)的平衡軸，所述平衡軸的成本低， 并且尤其在與滾動軸承相結(jié)合中適合使用于活塞式發(fā)動機(jī)。該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的用于活塞式發(fā)動機(jī)的平衡軸得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的用于活塞式發(fā)動機(jī)的平衡軸具有由具有球墨的鑄鐵制成的齒輪，并且具有至少一個(gè)支承部，平衡軸支承在所述支承部上。在軸的至少一個(gè)齒輪段上，齒輪扭轉(zhuǎn)止動地與平衡軸連接。在至少一個(gè)不平衡段上設(shè)置有不平衡塊(Unmicht)。與到目前為止已知的平衡軸相比，在已知的平衡軸中采用由滲碳鋼或調(diào)質(zhì)鋼借助相應(yīng)的適當(dāng)?shù)臒崽幚睚X輪，根據(jù)本發(fā)明使用由具有球墨的鑄鐵制成的具有權(quán)利要求17的特征的齒輪。根據(jù)本發(fā)明，鑄鐵具有的材料特性是，具有如權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的化學(xué)組分以及組織構(gòu)造，其在下面還將更詳細(xì)地說明。特別優(yōu)選的是，使用不進(jìn)行齒部的感應(yīng)淬火的齒輪。 在使用中，平衡軸的齒輪與曲軸上的齒輪或與設(shè)置在平衡軸和曲軸之間的中間齒輪配合。雖然在大多數(shù)情況下平衡軸在內(nèi)燃機(jī)中無負(fù)載地工作，盡管在一些情況下驅(qū)動油泵或水泵，但是仍然產(chǎn)生作用在平衡軸上的數(shù)量級可觀的短時(shí)間的轉(zhuǎn)矩和力。內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)不均勻性(DrehungleichfSrmigkeit)連同平衡軸自身的慣性引起該轉(zhuǎn)矩。有時(shí)候出現(xiàn)負(fù)載峰值，所述負(fù)載峰值尤其對平衡軸的齒輪產(chǎn)生影響并且有時(shí)非常高。在 優(yōu)選的實(shí)施形式中，由具有球墨的鑄鐵制成的齒輪通過壓配合或通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它的軸轂連接固定在平衡軸上。因此，平衡軸和齒輪為兩個(gè)在制造過程期間組合而成的獨(dú)立的元件。因此，平衡軸能夠由與齒輪不同的其他材料組成。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，壓配合理解為機(jī)械的連接技術(shù)，在機(jī)械的連接技術(shù)中，在組合后產(chǎn)生壓配合，并且力配合地傳遞縱向力和橫向力。軸轂連接理解為如下連接方式，在所述連接方式中，將轉(zhuǎn)矩和功率傳遞到輪轂上，但是軸向力、橫向力和彎曲力矩如其一樣通過齒輪的斜齒部而引起。優(yōu)選的是，平衡軸由鋼或由具有例如至少0. 5%的高的碳比例的滾動軸承鋼制造。 這種平衡軸優(yōu)選通過滑動支承，尤其優(yōu)選通過滾動支承安裝。支承部可以在支承在滾動軸承中時(shí)被感應(yīng)淬火。因此在使用滾動軸承時(shí)，所述滾動軸承的滾動體直接在平衡軸軸頸(支承部)上運(yùn)動，使用鋼作為具有感應(yīng)淬火的滾道的軸材料是必不可少的。滾道為軸的與滾動軸承的滾動體接觸的外表面或側(cè)表面。在這種情況下，使用具有球墨的鑄鐵作為甚至具有感應(yīng)淬火的滾道的軸材料是不耐用的。有利的是，不平衡塊借助于已知的連接技術(shù)通過形狀配合或可選地力配合地安裝在平衡軸的不平衡段上。優(yōu)選的是，不平衡塊在軸上一體地模制。在優(yōu)選的實(shí)施形式中，平衡軸和齒輪由相同的材料制造。兩者都由具有球墨的鑄鐵組成。對于兩個(gè)元件而言，材料性質(zhì)能夠具有下述優(yōu)選的特性。優(yōu)選的是，平衡軸的支承部由球墨鑄鐵未經(jīng)淬火地實(shí)施。特別優(yōu)選的是，整個(gè)平衡軸未經(jīng)淬火。在優(yōu)選的實(shí)施形式中，平衡軸和齒輪構(gòu)成一體。兩者由鑄鐵制成。在一體的平衡軸制造(初成型)時(shí)，齒輪也直接一起鑄制。省去了隨后的工序，如齒輪的焊接或熱壓套裝。此夕卜，在具有齒輪的平衡軸的一體的(一件式的)實(shí)施形式中，也省去了在各個(gè)構(gòu)件的接合處的精確加工。在本發(fā)明的范圍內(nèi)確定，該平衡軸能夠以相對少的工序制造。同時(shí)可能的是， 實(shí)現(xiàn)軸的非常高的精度，尤其是包含齒輪的功能重要的部分區(qū)域的非常高的精度。因此，對于初成型而言僅產(chǎn)生低的費(fèi)用。同時(shí)可知，這樣的平衡軸具有高的慣性，所述慣性特別適合應(yīng)用在活塞式發(fā)動機(jī)中。在優(yōu)選的實(shí)施形式中，在平衡軸的齒輪段內(nèi)的齒輪未經(jīng)淬火。因此在制造時(shí)也省去了淬火過程，這使齒輪并且因此使平衡軸總體上成本非常低。在本發(fā)明的范圍內(nèi)確定，在使用未經(jīng)淬火的球墨鑄件時(shí)，齒輪和/或平衡軸的功能和耐用性與基本結(jié)構(gòu)的選擇極其有關(guān)。也確定，借助鑄鐵的組分的適當(dāng)選擇能夠?qū)崿F(xiàn)高的斷裂伸長率和高的斷裂韌性以及良好的磨損特性。具有合適的結(jié)構(gòu)的齒輪即便在直接由曲軸進(jìn)行驅(qū)動時(shí)也能經(jīng)受住出現(xiàn)的負(fù)載或負(fù)載峰值。鑄鐵的合適的成分具有2. 90至3. 80 質(zhì)量百分比的碳成分。優(yōu)選碳成分為3. 20至3. 70質(zhì)量百分比，其中3. 35至3. 65質(zhì)量百分比的碳成分是被歸為特別優(yōu)選的。合適的結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量成分為1.5至3. 5質(zhì)量百分比的硅，優(yōu)選2. 2至3. 5質(zhì)量百分比，并且特別優(yōu)選2. 5至3. 3質(zhì)量百分比。硅成分能夠額外地或與碳成分無關(guān)地被選擇。
此外證明有利的是，使用的鑄鐵具有最高為0. 015質(zhì)量百分比的硫成分。硫成分優(yōu)選低于0. 01質(zhì)量百分比。在鑄鐵中的鎂成分應(yīng)該在0. 025至0. 07質(zhì)量百分比之間，優(yōu)選在0. 025和0. 05質(zhì)量百分比之間。銅成分應(yīng)該大于0. 5質(zhì)量百分比，最好在0. 5和1. 1 質(zhì)量百分比之間的范圍內(nèi)。為了產(chǎn)生齒輪和/或平衡軸的合適的磨損特性，在鑄鐵中借助球墨形成確定的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的范圍內(nèi)可知，微結(jié)構(gòu)的珠光體(Perlit)成分為至少60%。該結(jié)構(gòu)的鐵素體 (Ferrit)成分為最高40%。為了實(shí)現(xiàn)特別高的耐磨強(qiáng)度，鑄鐵的微結(jié)構(gòu)優(yōu)選具有80%至90% 的珠光體成分，并且優(yōu)選具有10%至20%的鐵素體成分。因此能夠設(shè)定齒輪和/或平衡軸的200至300HB的硬度值。優(yōu)選在沿構(gòu)件的側(cè)表面的垂直方向具有至少4mm的距離內(nèi)(邊緣距離彡4mm)，可達(dá)到的硬度HB最好在240至290HB的范圍內(nèi)。在此，概念“合適的磨損特性”理解為材料構(gòu)造，其抗拉強(qiáng)度為最低600N/mm2，最好為至少700N/mm2。所謂的屈服極限Rpa2為至少380 N/mm2，優(yōu)選為至少440N/mm2。在此，斷裂伸長率為至少4%，優(yōu)選為至少8%至10%，但是任何情況下優(yōu)選不大于12%。在鑄鐵內(nèi)部的石墨構(gòu)造和分布可視為其它的影響因素。石墨顆粒以及其在形狀和尺寸上的分布應(yīng)該符合EN ISO標(biāo)準(zhǔn)945-1994的等級VI/6，或者更精細(xì)。因此，鑄鐵的結(jié)構(gòu)優(yōu)選實(shí)施為，使得石墨顆粒的最大尺寸小于0.12mm。特別優(yōu)選的是，尺寸小于0. 08mm。如果在鑄鐵中的球墨顆粒的最大尺寸最高為0. 06mm，那么能夠再次改善齒輪的特性。在此，優(yōu)選盡可能均勻的分布。這樣的結(jié)構(gòu)質(zhì)量特別用于在工作時(shí)在齒部(齒輪)和支承部上出現(xiàn)的高的滑動速度，尤其是在發(fā)動機(jī)中使用的油同時(shí)出現(xiàn)高溫和低粘度值時(shí)是特別重要的。根據(jù)本發(fā)明的齒輪和/或平衡軸的特征是大于8%的斷裂伸長率。這個(gè)力求達(dá)到的斷裂伸長率可通過鑄鐵的有針對性的化學(xué)組分來實(shí)現(xiàn)。在此，優(yōu)選在鑄鐵中存在最高0. 5 質(zhì)量百分比的錳成分。特別優(yōu)選的是，錳成分在0.15和0.3質(zhì)量百分比之間。附加的或可替代的是，將在鑄鐵中的磷成分限制到最高0. 05質(zhì)量百分比。最高0. 03質(zhì)量百分比的質(zhì)量成分是優(yōu)選的。通過有針對性的化學(xué)組分達(dá)到的相對于“一般的”(非合金的)鑄鐵提高了的斷裂和伸長值尤其有助于相對低的耐用性參數(shù)，這在齒輪中為齒根交變彎曲強(qiáng)度 (ZahnfuBbiege-Wechselfestigkeit) (sFe)以及持久滾動強(qiáng)度(sHlim)。在平衡軸工作期間出現(xiàn)的沖擊負(fù)載導(dǎo)致在齒輪的齒上的變形，所述變形基本上由齒的彎曲變形和由于齒面的赫茲壓扁導(dǎo)致的變形組成。根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)的材料的高的斷裂伸長值，尤其是結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求8的齒部的未經(jīng)淬火的實(shí)施方式，以特別的方式允許達(dá)到在齒的彎曲變形和齒面的赫茲壓扁方面的要求。在假定相同的齒根交變彎曲強(qiáng)度和持久滾動強(qiáng)度的情況下(根據(jù)文獻(xiàn)中的參考值)，這些機(jī)理導(dǎo)致齒部的較高的傳遞能力。利用鑄鐵的上述基本結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)的機(jī)械特性在合適地設(shè)計(jì)齒輪的齒部的情況下也允許了平衡軸在高性能汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)中的使用，所述高性能汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)具有例如70kW/l (千瓦/升)的單位功率。因此，平衡軸的齒輪優(yōu)選具有高齒部 (Hochverzahnung)。這理解為齒輪的各個(gè)齒構(gòu)成為，使得齒廓相對于一般實(shí)施方式明顯提高。通常齒廓高度在齒根高系數(shù)(英語dedendum factor)方面大于1.25，并且在齒頂高系 -G1^i吾addendum factor)方面大于 1. O0
除了平衡軸的齒輪的直齒部，在所述直齒部中，齒面平行于齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線延伸， 斜齒部也證明尤其是有利的。該齒部具有相對于齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線預(yù)給的角度，所述角度不為零并且優(yōu)選在5°和40°之間。齒輪的斜齒部借助更均勻的齒嚙合剛性走向在平衡軸上起到阻尼作用，使得附加地使出現(xiàn)的負(fù)載峰值衰減。在本發(fā)明中重要的是，平衡軸的至少一個(gè)齒輪未經(jīng)淬火。該實(shí)施類型與至今為止構(gòu)成的平衡軸是矛盾的，在所述平衡軸中，例如通過表面淬火或感應(yīng)淬火設(shè)置齒輪的耐磨強(qiáng)度非常大的值。結(jié)合本發(fā)明，概念齒輪也包含鏈輪。與平衡軸連接的未經(jīng)淬火的鏈輪同樣為形狀配合地起作用的驅(qū)動元件，其與“一般的”齒輪相反，通過纏繞它的鏈條驅(qū)動，并且不直接與驅(qū)動的驅(qū)動元件嚙合。同樣也在活塞式發(fā)動機(jī)中的平衡軸驅(qū)動中采用鏈傳動(形狀配合的包絡(luò)傳動)。根據(jù)本發(fā)明的活塞式發(fā)動機(jī)具有曲軸和由曲軸驅(qū)動的平衡軸，所述平衡軸具有 支承部，平衡軸支承在所述支承部上；齒輪段，在所述齒輪段上，齒輪例如通過壓配合或其它軸轂連接扭轉(zhuǎn)止動地與平衡軸連接。平衡軸具有不平衡段，所述不平衡 段載有不平衡塊， 所述不平衡塊可選地一體地在軸上模制，或者借助于一個(gè)或多個(gè)機(jī)器元件連接。軸的齒輪由具有球墨的鑄鐵制造。軸本身優(yōu)選地不由具有球墨的鑄鐵制造，而是由鋼組成，并且適用于在滾動軸承中的支承。在滑動支承的情況下，平衡軸能夠可選地由鋼材料或鑄鐵材料組成，并且能夠可選地對平衡軸的支承部實(shí)施淬火或非淬火。如果平衡軸支承在滾動軸承內(nèi)， 并且滾動體與支承表面直接接觸，那么該軸必須以合適的鋼實(shí)施，并且支承部總是進(jìn)行淬火。齒輪總是由具有球墨的鑄鐵組成并且不進(jìn)行淬火。在具有如權(quán)利要求16的特征的根據(jù)本發(fā)明的活塞式發(fā)動機(jī)中，具有根據(jù)本發(fā)明的齒輪的平衡軸可以安裝成，使得齒輪與在發(fā)動機(jī)的曲軸上加工的齒部嚙合，或者與設(shè)置在曲軸上的齒輪嚙合?？商娲氖牵X輪也能夠與第二平衡軸的齒輪嚙合，或者借助于鏈條與曲軸的齒輪配合。


下面借助于在附圖中示出的優(yōu)選的實(shí)施形式詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中示出的特性能夠單獨(dú)地或組合地使用，以便提供本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。所述實(shí)施形式不作為在權(quán)利要求中限定的主題的共性的限制。附圖示出
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的平衡軸； 圖2示出平衡軸的可替代的實(shí)施形式； 圖3示出借助于輪鏈的平衡軸驅(qū)動； 圖4示出借助于兩個(gè)齒輪對的平衡軸驅(qū)動； 圖5示出借助于鏈傳動的平衡軸驅(qū)動；
圖6示出借助于輪鏈通過中間輪和輔助組件驅(qū)動輪的平衡軸驅(qū)動； 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的平衡軸的完整地構(gòu)成的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式由鋼，尤其是由具有至少0. 5%的碳成分的滾動軸承鋼制成的根據(jù)本發(fā)明的平衡軸1包含三個(gè)支承部2、3、4，三個(gè)不平衡段7、8、9和一個(gè)齒輪段10，在所述齒輪段內(nèi)設(shè)置有齒輪5。齒輪5通過壓配合或其它軸轂連接扭轉(zhuǎn)止動地與平衡軸1連接。為了清楚起見，支承部4和齒輪5作為部分剖切示出。平衡軸1在三個(gè)支承部2、3、4處支承在支承殼內(nèi)。通過支承件4確保平衡軸1的軸向定位。由圖1可 獲悉，通過壓配合扭轉(zhuǎn)止動地與軸連接的齒輪5具有齒部11，所述齒部構(gòu)成為斜齒部，即各個(gè)齒的齒面相對于平衡軸1的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜預(yù)先確定的角度，最好是傾斜大于0°至45°之間的角度。在圖2中示出由具有球墨的鑄鐵制成的平衡軸101的可替代的實(shí)施方式，在所述平衡軸中，齒輪110與軸101為一體。一體的平衡軸101包含三個(gè)支承部102、103、104，三個(gè)不平衡段105、106、107和具有兩個(gè)一體地模制的齒輪110、111的兩個(gè)齒輪段108、109。 齒輪110、111同樣由鑄鐵組成，并且優(yōu)選未經(jīng)淬火。平衡軸101和齒輪110、111優(yōu)選具有相同的材料性質(zhì)和相同的材料組分。平衡軸101在三個(gè)支承部102、103、104處支承在支承殼內(nèi)。中間的支承部103由兩個(gè)凸肩112、113限定。在支承部103處的兩個(gè)凸肩112、113 確保平衡軸101的軸向定位，并且用作軸向軸承。在齒輪110和第二支承部103之間以及在第二支承部103和后面的支承部102之間，平衡軸101在一側(cè)分別具有肋部114、115。分別具有不平衡塊106a、107a的不平衡段 106、107相對于肋部114、115設(shè)置。具有不平衡塊105a的后面的不平衡段105連接在支承部102上，并且與定心孔116形成平衡軸101的一端。因此，不平衡塊105a、106a、107a在平衡軸101的大約180°的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成。在所示實(shí)施例中，在齒輪段108上連接有圓柱形的軸段117。該軸段延伸至前面的第一支承部104，在所述第一支承部上設(shè)置有具有齒輪111 (驅(qū)動的鏈輪)的另一個(gè)齒輪段109，并且同時(shí)形成平衡軸101的另一端。優(yōu)選的是，在這里示出的平衡軸101由具有球墨的鑄鐵制成，其中鑄鐵優(yōu)選具有上述材料性質(zhì)。由圖2可獲悉，平衡軸101的一體地模制的齒輪108具有齒部122，所述齒部構(gòu)成為斜齒部123，即各個(gè)齒的齒面相對于平衡軸101的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜預(yù)先確定的角度，最好是傾斜大于0°至45°之間的角度。在圖3中示出包括活塞式發(fā)動機(jī)(四缸直列式發(fā)動機(jī))的曲軸13和兩個(gè)平衡軸la、 Ib的軸布置12。曲軸13具有多個(gè)設(shè)置在曲柄臂15之間的連桿軸頸14。曲柄臂15中的一個(gè)相對于曲軸13旋轉(zhuǎn)對稱的設(shè)置。該曲柄臂15a載有與平衡軸Ia的齒輪IOa處于嚙合的曲軸齒輪16。曲軸齒輪16的齒部16a同樣為斜齒部，所述斜齒部與平衡軸Ia的齒輪IOa的斜齒部17處于嚙合。平衡軸Ia的齒輪IOa直接與曲軸13的曲軸齒輪16嚙合。曲軸齒輪16通常由經(jīng)感應(yīng)淬火的調(diào)質(zhì)鋼或經(jīng)表面淬火的滲碳鋼組成。齒輪IOa和IOb通過壓配合或其它軸轂連接扭轉(zhuǎn)止動地與平衡軸la、Ib連接。齒輪10a、10b的材料為具有球墨的鑄鐵。使用的材料由于其性質(zhì)必須符合在齒的彎曲變形和齒面的赫茲壓扁方面的要求，齒的彎曲變形和齒面的赫茲壓扁由于由曲軸13的旋轉(zhuǎn)不均勻性結(jié)合平衡軸la、lb的慣性而出現(xiàn)的負(fù)載峰值而出現(xiàn)。以這種方式，使轉(zhuǎn)矩峰值衰減，并且因此可靠地防止曲軸齒輪16和平衡軸Ia的齒輪IOa的損壞。平衡軸Ia同樣能夠由鑄鐵或鋼組成。
因?yàn)槠胶廨SIa的齒輪IOa與曲軸齒輪16嚙合，所以平衡軸Ia稱為傳動平衡軸。 同時(shí)，在該布置中，第一平衡軸Ia的齒輪IOa與第二平衡軸Ib的齒輪IOb處于嚙合，使得第二“從動”平衡軸Ib由第一平衡軸Ia驅(qū)動。因此，該第二平衡軸稱為從動平衡軸。在相應(yīng)的平衡軸Ia和Ib上的兩個(gè)齒輪IOa和IOb具有斜齒部17、18，所述斜齒部，——優(yōu)選還有曲軸齒輪16的齒部16a——，構(gòu)成為高齒部。在所示實(shí)施例中設(shè)置在曲軸13下方的平衡軸la、lb具有高度偏移。這可實(shí)現(xiàn)由三個(gè)齒輪10a、10b、16組成的節(jié)省空間的輪鏈(即具有兩個(gè)以上的在一個(gè)平面內(nèi)的齒輪的輪布置)，其中曲軸齒輪16僅與傳動平衡軸Ia的齒輪IOa處于連接，而該曲軸齒輪也與平衡軸Ib的齒輪IOb處于嚙合。高度偏移的平衡軸在一些應(yīng)用中除了質(zhì)量力外還針對性地用于額外地部分地減少發(fā)動機(jī)交變轉(zhuǎn)矩。在優(yōu)選的實(shí)施形式中，齒輪10a、10b通過滾銑和隨后的滾動研磨制造。以這種方式能夠產(chǎn)生需要的精確性。可替代的是，齒輪17、18的齒部也通過滾銑和隨后的滾動研磨產(chǎn)生。特別優(yōu)選的是，齒輪的齒部能夠通過所謂的成型銑形成。在此，在預(yù)銑或粗銑后的附加的工序中進(jìn)行精銑，使得能夠達(dá)到需要的精度和高的精確性。圖4示出與圖2中類似的軸布置，但是具有的區(qū)別是，由三個(gè)齒輪組成的輪鏈通過兩個(gè)輪對10a、10b、10c、16替代。附加的齒輪IOc同樣通過壓配合連結(jié)在傳動平衡軸Ia上， 并且與平衡軸Ib的齒輪IOb嚙合。兩個(gè)齒輪IObUOc也稱為同步級。概念“同步級”理解為傳動比為1:1的齒部。在圖5中示出根據(jù)圖1的根據(jù)本發(fā)明的平衡軸的另一個(gè)應(yīng)用。圖5示出平衡軸的通過同樣應(yīng)用于活塞式發(fā)動機(jī)的鏈傳動20的驅(qū)動。與平衡軸1形狀配合或力配合連接的鏈輪21通過纏繞鏈輪21的鏈22由設(shè)置在曲軸13上的鏈輪23驅(qū)動。在圖6中說明了根據(jù)本發(fā)明的平衡軸la、lb的另一應(yīng)用。圖6示出用于活塞式發(fā)動機(jī)的輔助組件和凸輪軸的齒輪驅(qū)動。描述基于清楚性的原因部分地在沒有配屬的軸的情況下進(jìn)行。曲軸齒輪24用作為用于中間輪25的驅(qū)動輪，所述中間輪設(shè)置在曲軸齒輪24和平衡軸Ia的齒輪IOa之間。此外，曲軸齒輪24與中間輪26嚙合，所述中間輪驅(qū)動(未示出)輔助組件的齒輪 27、28。第二平衡軸Ib的齒輪IOb的驅(qū)動從曲軸齒輪24開始經(jīng)由齒輪26、28的輪鏈進(jìn)行。因此，平衡軸的驅(qū)動也能夠通過與曲軸齒輪16、24嚙合的其它齒輪來進(jìn)行。那么， 驅(qū)動的曲軸齒輪16、24的位置能夠根據(jù)設(shè)想設(shè)置在用于輔助組件和閥傳動件的驅(qū)動的輪傳動的內(nèi)部，或者設(shè)置在曲柄臂15上。在圖7中示出根據(jù)圖1的根據(jù)本發(fā)明的平衡軸1的另一應(yīng)用。圖7示出相同直徑的圓柱形的軸29，不平衡塊30借助于機(jī)器元件31固定在所述軸上。平衡軸1在三個(gè)位置借助于支承件2、3、4支承，所述支承件構(gòu)成為滾動軸承42、43、44。支承件部分剖切地示出。 為了吸收它們的不平衡力，兩個(gè)滾動軸承42、43位于不平衡塊30的兩側(cè)，所述滾動軸承構(gòu)成為兩個(gè)滾針軸承45、46。由具有球墨的鑄鐵制成的(優(yōu)選未經(jīng)淬火的)齒輪5通過壓配合在前端處在平衡軸1上被固定。由于斜齒部11而出現(xiàn)的軸向力由支承件4的球軸承47吸收，所述支承件軸向裝配在齒輪5的后面。
權(quán)利要求
1.用于活塞式發(fā)動機(jī)的平衡軸(1)，具有齒輪(5)，并且具有-支承部(2)，在所述支承部上所述平衡軸(1)在支承件中被支承；-齒輪段(10)，在所述齒輪段上齒輪(5)扭轉(zhuǎn)止動地與所述平衡軸固定；-不平衡段(8)，在所述不平衡段(8)內(nèi)設(shè)置有不平衡塊，其中所述齒輪(5)由具有球墨的鑄鐵制造。
2.如權(quán)利要求1所述的平衡軸，其特征在于，所述齒輪(5)通過壓配合或其它軸轂連接固定在所述平衡軸(1)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的平衡軸，其特征在于，所述平衡軸(1)借助所述支承部(2) 通過滑動支承或優(yōu)選通過滾動支承被支承。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述平衡軸(1)由鋼制造。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述平衡軸(1)由與所述齒輪(5)相同的材料制造。
6.如權(quán)利要求5所述的平衡軸，其特征在于，所述平衡軸(1)和所述齒輪(5)構(gòu)成為一體。
7.如權(quán)利要求5或6所述的平衡軸，其特征在于，所述平衡軸(1)未經(jīng)淬火。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述齒輪(5)具有未經(jīng)淬火的齒部(11)。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述齒輪(5)和/或所述平衡軸(1)由鑄鐵組成，所述鑄鐵具有2. 9至3. 8質(zhì)量百分比的碳成分，優(yōu)選3. 20至3. 70質(zhì)量百分比的碳成分，并且特別優(yōu)選3. 35至3. 65質(zhì)量百分比的碳成分，并且/或者具有1. 5至 3. 5質(zhì)量百分比的硅成分，優(yōu)選2. 2至3. 5質(zhì)量百分比的硅成分，并且特別優(yōu)選2. 5至3. 3 質(zhì)量百分比的硅成分。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述齒輪(5)和/或所述平衡軸(1)由鑄鐵組成，所述鑄鐵具有低于0. 5質(zhì)量百分比的錳成分，優(yōu)選0. 15至0. 3質(zhì)量百分比之間的錳成分，并且/或者具有最高0. 05質(zhì)量百分比的磷成分，優(yōu)選最高0. 03質(zhì)量百分比的磷成分。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述齒輪(5)和/或所述平衡軸(1)由鑄鐵組成，所述鑄鐵具有0. 5至1. 1質(zhì)量百分比的銅成分。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述齒輪(5)和/或所述平衡軸(1)由鑄鐵組成，所述鑄鐵具有微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)具有至少60%的珠光體成分，優(yōu)選 80%至90%的珠光體成分，并且具有最高40%的鐵素體成分，優(yōu)選10%至20%的鐵素體成分。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述齒輪(5)和/或所述平衡軸(1)由鑄鐵組成，所述鑄鐵包含球墨顆粒，并且其結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為，球墨顆粒的最大尺寸小于0. 12mm，優(yōu)選小于0. 08mm，特別優(yōu)選小于0. 06mm。
14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的平衡軸，其特征在于，所述齒輪(5)具有齒部 (11)，所述齒部(11)構(gòu)成為高齒部，并且具有至少1.25的齒根高系數(shù)和至少1.0的齒頂高系數(shù)。
15.用于活塞式發(fā)動機(jī)的平衡軸(1)的齒輪，其中所述平衡軸(1)具有齒輪段(10)，在所述齒輪段內(nèi)所述齒輪(5 )扭轉(zhuǎn)止動地與所述平衡軸(1)固定，并且所述齒輪(5 )由具有球墨的鑄鐵制造，所述鑄鐵具有如權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的化學(xué)組分以及組織構(gòu)造。
16.活塞式發(fā)動機(jī)，具有曲軸和由所述曲軸驅(qū)動的平衡軸，尤其是如權(quán)利要求1所述的平衡軸(1)，其特征在于，所述平衡軸(1)包含-支承部(2)，在所述支承部上支承所述平衡軸(1);-齒輪段(10)，在所述齒輪段上齒輪(5)扭轉(zhuǎn)止動地與所述平衡軸(1)連接； -不平衡段(8)，所述不平衡段(8)載有不平衡塊， 其中所述齒輪(5)由具有球墨的鑄鐵制造。
全文摘要
一種用于活塞式發(fā)動機(jī)的平衡軸，包括支承部(2)，所述平衡軸支承在所述支承部上；齒輪段(10)，在所述齒輪段上，齒輪(5)通過壓配合或另一個(gè)軸轂連接扭轉(zhuǎn)止動地與該平衡軸連接；不平衡段(8)，其具有連接成一體的不平衡塊，或者具有借助于機(jī)器元件(31)或通過另一個(gè)軸轂連接固定在該不平衡段上的不平衡塊(30)。在滑動支承的情況下，平衡軸(1)能夠可選地由鋼材料或鑄鐵材料組成，并且能夠可選地對平衡軸的支承部實(shí)施淬火或非淬火。如果平衡軸支承在滾動軸承內(nèi)，并且滾動體與支承表面直接接觸，那么該平衡軸必須以合適的鋼構(gòu)成，并且支承部總是進(jìn)行淬火。齒輪(5)總是由具有球墨的鑄鐵組成并且不進(jìn)行淬火。
文檔編號C22C37/04GK102216481SQ200980145838
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者特里施曼 J., 納格勒 R. 申請人:米特克汽車股份公司