本发明涉及一种齿轮传动装置，包括：具有第一齿轮的第一轴、尤其是曲轴；具有第二齿轮的第二轴、尤其是平衡轴，其中，第一齿轮构成为分体式齿轮布置结构，所述第一齿轮包括第一齿轮部分和第二齿轮部分，其中，第一齿轮部分与第二齿轮部分经由至少一个弹性连接元件连接。
背景技术：
平衡轴在内燃机中已知用于减少由于自由的惯性力和惯性力矩引起的振动。平衡轴通常由曲轴来驱动，为此曲轴经由齿轮与平衡轴作用连接。为了在此减少在平衡轴与曲轴之间相互啮合的齿部的噪声形成，以及为了吸收振动，从现有技术中已知分体式齿轮(也称为解耦的齿轮)，其中，这两个部分经由橡胶弹性的连接元件(也成为橡胶带或套筒弹簧)连接。对此可以示例性地参考来自申请人的at514590b1或at517484b1或在其中引用的现有技术。
技术实现要素：
本发明的目的是，改进在具有曲轴和平衡轴的齿轮传动装置中的噪声降低。
本发明的目的借助开头提及的齿轮传动装置来实现，其中，第二齿轮构成为分体式齿轮布置结构，所述第二齿轮包括第一齿轮部分和第二齿轮部分，其中，所述第一齿轮部分与第二齿轮部分经由至少一个弹性连接元件连接。
尽管在曲轴或平衡轴上设置仅一个分体式齿轮布置在降低噪声、尤其是减少爆震方面提供了令人满意的结果，但是由于系统仍然存在一定量的噪声背景。借助使用第二分体式齿轮布置结构，能够实现在此明显改进nvh特性(噪声振动粗糙度)。借助另一分体式齿轮布置结构，能够减小在两个齿轮的齿轮部分之间的弹性或弹性体的连接元件的机械负载。目前，尤其是在三缸马达的情况下，通常将分体式齿轮布置结构设置在曲轴上，因为在此由于曲轴的较强的激励，阻尼效果较大。但是相反，较强的激励也引起分体式齿轮布置结构的较高的机械负载，尤其是弹性或弹性体连接元件的更高的机械负荷。所述系统设计还需要平衡轴的相应的设计，这又引起：必须使用非常硬的弹性或弹性体连接元件。通过在第二齿轮中也使用弹性或弹性体连接元件，能够减小连接元件的负载。因此能够改变系统的固有频率，由此较少发生伴随1.5阶的振动共振带来的问题或者完全不发生这种问题。1.5阶的振动对目前常见的用于具有分体式齿轮布置结构的三缸马达的系统提出显著的机械要求。通过经由改变1.5阶的振动的频率来避免该问题，能够减少连接元件的剪切力或负载以及热负荷。通过使用较软的弹性或弹性体的连接元件，能够总体上改变系统特性，如这借助仅一个分体式齿轮布置结构是不可能的那样。这又再引起齿轮传动装置的改进的nvh特性。此外，通过将分体式齿轮布置结构设置在两个轴上，能够在两个方向上减小所产生的、因系统引起的噪声、如敲击声或齿轮嘎嘎声，因为通过橡胶带阻塞了固体声在两个轴中的传播路径，亦即噪声最初源于第一轴(曲轴)和第二轴(平衡轴)。
当第一齿轮与第二齿轮直接啮合时，能够实现结构上简单的设置方式。
但是另一方面，根据齿轮传动装置的另一实施变型方案可以规定，在第一齿轮和第二齿轮之间设置有第三齿轮，所述第三齿轮与第一和第二齿轮啮合。
为了进一步系统性改进关于齿轮的机械负载或齿轮传动装置的nvh特性，在此，根据齿轮传动装置的另一实施变型方案可以规定，将中间齿轮构成为分体式齿轮布置结构，所述中间齿轮包括第一齿轮部分和第二齿轮部分，其中，所述第一齿轮部分与所述第二齿轮部分经由至少一个弹性连接元件连接。
为了进一步改进nvh特性可以规定，所述第一齿轮的连接元件比所述第二齿轮的连接元件具有更高的抗扭刚度。
根据齿轮传动装置的另一实施变型方案可以规定，第一齿轮的扭转刚度如此高，使得系统频率至少近似等于第一轴的第一扭转固有频率。因此能够改进齿轮传动装置的可负荷性。借助该实施变型方案，所述齿轮传动装置也可以用作为用于第一轴、尤其是曲轴的扭转振动的减振设备。因此能够完全省去附加的(曲)轴减振器或者至少减小其尺寸。
附图说明
为了更好地理解本发明，借助下述附图更详细地阐述本发明。
在此分别以极度简化的示意图示出：
图1示出齿轮传动装置；
图2以侧剖视图示出分体式齿轮；
图3以侧剖视图示出分体式齿轮的一个实施变型方案中的局部；
图4示出齿轮传动装置的一个实施变型方案；
图5以侧剖视图示出分体式齿轮的一个实施变型方案中的局部。
具体实施方式
开始要注意的是，在不同地描述的实施形式中，相同的部件设有相同的附图标记或相同的构件名称，其中在整个说明书中包含的公开内容能够根据意义转用于具有相同的附图标记或相同的构件名称的相同部件。在说明书中选择的方位说明，例如上方、下方、侧面等与刚刚描述的以及示出的附图有关，并且所述方位说明在方位改变的情况下根据意义转用于新的方位。
在图1中示意性地示出齿轮传动装置1的第一实施变型方案。所述齿轮传动装置包括至少一个设置在第一轴3上的第一齿轮2和至少一个设置在第二轴5上的第二齿轮4，并且所述第二齿轮与第一齿轮2啮合。为此，第一齿轮2在径向外周上具有端齿6。第二齿轮4在径向外周上具有端齿7。所述第一和第二端齿6、7例如可以构成为直齿或斜齿。
优选地，齿轮传动装置1用在内燃机中、尤其是用在三缸内燃机中。在此，所述第一轴3可以是曲轴，而第二轴5可以是平衡轴。
还可能的是，设有至少一个另外的用于辅助机组、例如油泵的齿轮。该另外的齿轮优选可以与设置在第一轴3、尤其是曲轴上的第一齿轮2啮合。但是也可能的是，该另外的齿轮与第二齿轮4啮合。
同样可以设置有附加的齿轮。这些附加的齿轮和在上一段中提及的另外的齿轮优选在齿轮传动装置1的该实施变型方案中没有分开，即没有解耦。
第一齿轮2构成为分体式齿轮布置结构，所述第一齿轮包括第一齿轮部分8和第二齿轮部分9。这两个齿轮部分8、9经由至少一个连接元件10相互连接。第一齿轮2也可以由这两个齿轮部分8、9和所述至少一个连接元件10构成。
第二齿轮4也构成为分体式齿轮布置结构，所述第二齿轮包括第一齿轮部分11和第二齿轮部分12。这两个齿轮部分11、12经由至少一个连接元件13相互连接。第二齿轮4也可以由这两个齿轮部分11、12和所述至少一个连接元件13构成。
优选的是，齿轮部分8、9、11、12由金属材料形成、尤其是由金属烧结材料形成、例如由烧结钢形成。但是，所述齿轮部分8、9、11、12也可以由浇铸的金属材料或锻造的金属材料构成。也可能的是，第一齿轮部分8、11也可以由与第二齿轮部分9、12不同的(金属)材料形成。所述齿轮部分8、9、11、12中的一个或多个可以部分地或全部由塑料(聚合材料)构成。
在图2中以侧视图和剖视图示出第一齿轮2的一个实施变型方案。
在此处要注意的是，第一齿轮2和第二齿轮4可以相同地构成。因此，除非另有说明，否则在本说明书中的实施方案也可以转用于第二齿轮4。因此，为了简单起见，在本说明书中仅有意地叙述第一齿轮2，使得本领域技术人员关于第一齿轮的实施方案针对第二齿轮4一起阅读。
在根据图2的第一齿轮2的实施变型方案中，连接元件10套筒状地构成，所述连接元件沿径向方向观察设置在第一齿轮部分8与第二齿轮部分9之间。
因为第一齿轮2的划分在该实施变型方案中仅沿轴向方向构成，所以第一齿轮部分8也可以称为齿毂部分，而第二齿轮部分9也可以称为齿圈。
连接元件10弹性地构成。尤其是，连接元件10至少部分地、优选全部地由至少一种橡胶弹性材料构成，尤其是有弹性体构成。所述弹性体例如可以选自包括(x)nbr((羧化的)丙烯腈-丁二烯橡胶)、hnbr(氢化丁腈橡胶)、硅橡胶(vmq)、nr(天然橡胶)、epdm(乙烯-丙烯-二烯橡胶)、cr(氯丁橡胶)、sbr(丁苯橡胶)、乙烯丙烯酸酯橡胶(aem)及其混合物的组或选自由这些材料组成的组。
“至少部分地”是指：在连接元件中、例如在加强元件中例如可以嵌入例如由金属、塑料、天然纤维等构成的纤维和/或线。
连接元件10可以通过硫化到所述齿轮部分8、9上而与两个齿轮部分8、9连接。但是，所述连接元件也可以以其它方式与这两个齿轮部分连接、例如通过粘合来连接，必要时使用底漆或增附剂来连接。
如从图2中可见的那样，连接元件10可以具有与第一和/或第二齿轮部分8、9相同的轴向宽度。但是也存在下述可能性：所述连接元件10具有另一轴向宽度，例如沿轴向方向在一侧或两侧突出于第一和/或第二齿轮部分8、9。
但是，第一齿轮2也可以具有附加的划分，所述附加的划分在图3中示出，所述图3示出第一齿轮2的另一实施变型方案中的局部。在这种情况下，根据图3的第一齿轮2优选设置在第一轴3(图1)上、尤其是曲轴上。但是，第一齿轮2也可以设置在第二轴5上、尤其是平衡轴上。此外，第二齿轮4在齿轮布置结构1的该实施变型方案中优选构成为没有该附加的在图3中示出的划分，例如对应于根据图2的第一齿轮2的实施变型方案。
第一齿轮2在根据图3的该实施变型方案中再次如也在其它实施变型方案中那样与轴3抗扭地连接。仅出于完整性的目的应当注意的是，第二齿轮4也与轴5(两者均在图1中示出)抗扭地连接。
第一齿轮2除了在轴向方向上的划分也具有在径向方向上的划分，由此第一齿轮2可以用于啮合的端齿6、7(两者均在图1中示出)。
通过在径向方向上的划分，第一齿轮2具有尤其是金属的主齿轮部分14和能够沿周向方向相对于主齿轮部分扭转的、尤其是金属的齿轮部分15。
主齿轮部分14在端侧具有端齿6的第一部分。可扭转的齿轮部分15在端侧具有端齿6的第二部分。如在图1中以虚线示出的那样，端齿6的第二部分在轴向方向上未设置成与主齿轮14的端齿6的第一部分对齐。
主齿轮部分14还通过沿轴向方向划分具有第二齿轮部分9，所述第二齿轮部分在此对于可扭转的齿轮部分5用作为齿毂，所述齿毂设置在第二齿轮部分9上。
可扭转的齿轮部分15借助至少一个未进一步示出的弹簧元件、例如ω弹簧沿周向方向相对于主齿轮部分14预紧。为此，在主齿轮部分14和可扭转的齿轮部分15的彼此朝向的表面上存在相应的凸轮，弹簧元件支撑在所述凸轮上。例如在at507071b1的图1中示出这种布置。
在该处要提及的是，除了使用ω弹簧以外还存在其它可能性将可扭转的齿轮部分15相对于主齿轮部分14预紧，例如借助于弹性体弹簧元件等。因此，第一齿轮2不限于ω弹簧对此的应用或布置。
第一齿轮2还包括第一齿轮部分8和弹性或弹性体的连接元件10，如这已经关于根据图2的第一齿轮2的实施方案实施形式描述的那样。因此应参考关于图2的相应的实施方案。
如从图3中可见的并且已经在上文提及的那样，所述连接元件10在轴向方向上具有比这两个齿轮部分8、9更大的宽度，使得所述连接元件在两侧上突出于这两个齿轮部分。所述连接元件10的端部区域还可以具有比连接元件10的中心区域更大的直径，使得所述连接元件10的用于这两个齿轮部分8、9的接触面至少近似u形地构成，如这在图3中示出的那样。所述连接元件10可以总体上具有h形的横截面。因此，连接元件10可以与两个齿轮部分8、9中的至少一个、尤其是两个在相应的接触区域中部分重叠地设置。
在此处要提及的是，所述连接元件10沿轴向方向优选(在齿轮传动装置1的所有实施方案实施形式中)沿相同的方向观察至少在第一和/或第二齿轮部分8、9的整个宽度上延伸、尤其是连续地延伸。如这同样在图3中可见的那样。优选地，所述连接元件10至少具有与所述齿轮部分8、9的如下宽度相对应的宽度，该宽度沿相同方向观察具有最大的宽度。
借助该实施方案，为了释放齿轮传动装置1的啮合的齿轮2、4的间隙，可以补偿在-0.5mm至0.5mm范围内的轴线公差。
根据第一齿轮2的实施变型方案可以提出，第一和/或第二齿轮部分8、9的轴向外边缘、亦即在从径向面到轴向端面的过渡区域中的边缘设有倒圆部，以便因此能够实现与连接元件10更好的连接。尤其是，因此能够更好地防止：连接元件10在所述过渡区域中在负载的作用下断裂。
(多个)倒圆部的半径可以从0.1mm至2mm的范围中、尤其在0.4mm至1.5mm的范围中选择。
在图4中示意性地示出齿轮传动装置1的另一实施变型方案。所述齿轮传动装置1包括第一轴3、尤其是曲轴，第一齿轮2抗扭地设置在所述第一轴上。所述齿轮传动装置1还包括第二轴5、尤其是平衡轴，所述第二齿轮4抗扭地设置在第二轴上。
在齿轮传动装置1的所示出的实施变型方案中设置有分别具有一个第二齿轮的两个平衡轴5。但是也可以设有具有第二齿轮4的仅一个平衡轴或第二轴5。一个齿轮或两个第二齿轮可以根据本发明构成。因此，所有在图4中示出的并且相互啮合的齿轮可以根据本发明进行划分。
对于两个第二轴5、尤其是平衡轴的情况，可以规定：第一齿轮2与第二齿轮4之一直接相互啮合。在这种情况下，这两个齿轮2、4可以根据上述实施变型方案构成。然而，第二齿轮4也可以构成为常规的未划分的齿轮。
在根据图4的齿轮传动装置1的右侧部分中示出一个实施变型方案，其中，在第一齿轮2与第二齿轮4之间设置有第三齿轮16，即所谓的中间齿轮。所述第三齿轮16的齿部与第一和第二齿轮2、4的端齿6、7啮合。与第一齿轮2和第二齿轮4不同，第三齿轮16不是设置在轴上，而是经由支承件18，例如滚动支承件支承在轴17上。所述轴18例如抗扭地与发动机缸体19连接。
第三齿轮16通过齿轮布置结构形成，所述齿轮布置结构能从图5中更好地看到，图5以横剖视图示出第三齿轮16的实施变型方案的局部。
第三齿轮16包括固定齿轮20(或第一齿轮部分)和空套齿轮21(或第二齿轮部分)。固定齿轮20经由支承件18支承在轴17上。优选地，固定齿轮20具有齿毂部分22，所述齿毂部分沿径向方向向外邻接于支承件18，所述空套齿轮21可转动运动地设置在齿毂部分上。
固定齿轮20在其径向外周上具有第一端齿23。空套齿轮21在其外周上具有第二端齿24。固定齿轮20的第一端齿23和空套齿轮21的第二端齿24优选地至少近似地、尤其是精确地以相同的径向高度设置或构成，如在图5中可见的那样。齿轮传动装置1的第三齿轮16因此通过分体式齿轮形成。
固定齿轮20具有第一轴向端面25。空套齿轮14具有第二轴向端面26。在第三齿轮16的组装状态下，固定齿轮20的第一轴向端面25和空套齿轮21的第二轴向端面26彼此相邻地设置。
优选地，固定齿轮20的第一轴向端面25构成在固定齿轮20的(尤其是圆环形的并且优选为槽形的)凹部27中。但是也存在下述可能性：替选地或除此以外，空套齿轮21的第二轴向端面26构成在中间齿轮21的凹部中(在图5中未示出)。
不言而喻地，也存在构成不具有这样的凹部27的固定齿轮20和/或空套齿轮21的可能性，如这在图5中对于空套齿轮21示出的那样。
在固定齿轮20的第一轴向端面25与空套齿轮21的第二轴向端面26之间设置有至少一个弹性的或弹性体的连接元件28。经由该弹性连接元件28，所述固定齿轮20与空套齿轮21连接。所述弹性连接元件21为此在一侧与固定齿轮20的第一轴向端面25连接，并且在另一侧与空套齿轮21的第二轴向端面26连接。
关于弹性连接元件28(材料，联接到其它构件等上)，参考关于第一齿轮2的弹性连接元件10的实施方案。
为了改进至少一个弹性连接元件28的粘附，可以在固定齿轮20的第一轴向端面25和/或在空套齿轮21的第二轴向端面26中构成至少一个槽状凹部29，如这在图5中以虚线示出的那样。该槽状凹部29可以仅在分立的区域中构成，亦即不全面地构成或构成为圆环状的。优选地，所述至少一个槽状凹部29具有侧凹部。例如，沿垂直于第三齿轮16的轴向方向观察为燕尾形横截面。
如已经提及的那样，设置有至少一个弹性连接元件28。优选地，所述弹性连接元件环形或盘形地构成，使得所述弹性连接元件(与上述套筒弹簧不同)也可以称为盘形弹簧。但是也可能的是，设有多个弹性连接元件28，所述弹性连接元件仅在第三齿轮16的周长的部分区域上延伸。在这种情况下，多个弹性连接元件28优选设置为以相同的间距相对于彼此分布地设置在第三齿轮16的周长上。
固定齿轮20可以相对于空套齿轮21预紧。因此实现：固定齿轮20的第一端齿23沿齿轮布置结构12的周向方向相对于空套齿轮21的第二端齿24错开或扭转确定的或预先确定的角度量值。因此实现了无间隙地啮合到齿轮传动装置1的第一齿轮2的端齿6和/或第二齿轮4的端齿7中(图4)。这能够通过下述方式实现：空套齿轮21在装入或硫化所述至少一个弹性连接元件28之前沿周向方向相对于固定齿轮20扭转，并且在该位置中借助销等固定，所述销在将第三齿轮装入一个或所述齿轮传动装置1中之后再次被移除。
根据另一实施变型方案可以规定，所述弹性连接元件28朝向固定齿轮20的第一轴向端面25的方向和/或朝向空套齿轮21的第二轴向端面26的方向具有扩展的横截面，如这在图5中示出的那样。弹性连接元件28的中心区域30因此能够具有最小的横截面。
根据齿轮传动装置1的一个实施变型方案可以规定，所述固定齿轮20抵靠轴5的第二齿轮4，而空套齿轮21抵靠齿轮传动装置1的轴3的第一齿轮2。
根据齿轮传动装置1的另一实施变型方案可以规定，第一齿轮的连接元件具有比第二齿轮的连接元件更高的刚度。
此外，根据齿轮传动装置1的另一实施变型方案可以规定，第一齿轮的扭转刚度如此高，使得系统频率至少近似等于第一轴的第一扭转固有频率。
所述实施例示出齿轮传动装置1的可能的实施变型方案，其中，各个实施变型方案相互间的组合是可能的。
为清晰起见最后要指出，为了更好地理解齿轮传动装置1的结构，该齿轮传动装置或其组成部分非强制性地按比例示出。
附图标记列表：
1齿轮传动装置
2齿轮
3轴
4齿轮
5轴
6端齿
7端齿
8齿轮部分
9齿轮部分
10连接元件
11齿轮部分
12齿轮部分
13连接元件
14主齿轮
15齿轮部分
16齿轮
17轴线
18支承件
19发动机缸体
20固定齿轮
21空套齿轮
22齿毂部分
23端齿
24端齿
25端面
26端面
27凹部
28连接元件
29凹部
30中心区域
1.一种齿轮传动装置(1)，包括：具有第一齿轮(2)的第一轴(3)、尤其是曲轴；具有第二齿轮(4)的第二轴(5)、尤其是平衡轴，其中，第一齿轮(2)构成为分体式齿轮布置结构，所述第一齿轮包括第一齿轮部分(8)和第二齿轮部分(9)，其中，第一齿轮部分(8)与第二齿轮部分(9)经由至少一个弹性连接元件(10)连接，其特征在于，所述第二齿轮(4)也构成为分体式齿轮布置结构，所述第二齿轮包括第一齿轮部分(11)和第二齿轮部分(12)，其中，第一齿轮部分(11)与第二齿轮部分(12)经由至少一个弹性连接元件(13)连接。
2.根据权利要求1所述的齿轮传动装置(1)，其特征在于，所述第一齿轮(2)与第二齿轮(4)啮合。
3.根据权利要求1所述的齿轮传动装置(1)，其特征在于，在所述第一齿轮(2)与第二齿轮(4)之间设置有第三齿轮(16)，所述第三齿轮与第一齿轮(2)和第二齿轮(4)啮合。
4.根据权利要求3所述的齿轮传动装置(1)，其特征在于，所述第三齿轮(16)构成为分体式齿轮布置结构，所述第三齿轮包括第一齿轮部分和第二齿轮部分，其中，第一齿轮部分与第二齿轮部分经由至少一个弹性连接元件(28)连接。
5.根据权利要求1至4之一所述的齿轮传动装置(1)，其特征在于，所述第一齿轮(2)的连接元件(10)具有比第二齿轮(4)的连接元件(13)更高的刚度。
6.根据权利要求1至5之一所述的齿轮传动装置(1)，其特征在于，所述第一齿轮(2)的扭转刚度如此高，使得系统频率至少近似等于第一轴(3)的第一扭转固有频率。
技术总结