轻量化发动机平衡轴齿轮及发动机平衡轴系统的制作方法

1.本实用新型涉及汽车发动机零部件，尤其是一种轻量化发动机平衡轴齿轮及发动机平衡轴系统。


背景技术：

2.常规发动机平衡轴系统结构包括四个部分：平衡轴齿轮、曲轴、曲轴齿圈和平衡轴。在发动机运行过程中，通过曲轴齿圈和平衡轴齿轮的啮合，使得平衡轴的配重产生的往复惯性力用于抵消发动机运转产生的往复惯性力，从而降低发动机的振动。
3.当前汽车发动机平衡轴齿轮系统，主要分为金属齿轮和热固性塑料齿轮两种。以金属齿轮和热固性塑料齿轮为基础的发动机平衡轴系统，均需要对材料进行机加工艺，才能生产制造出齿轮，存在生产效率低，制作成本高等缺陷。金属齿轮由于金属刚性的原因，无法有效吸收发动机的扭转振动，均采用内圈镶嵌橡胶或减震机构的方式，吸收发动机的扭振，结构复杂，成本高昂，可靠性差。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的一个技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种轻量化发动机平衡轴齿轮。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轻量化发动机平衡轴齿轮，包括齿轮本体，包括金属支撑部以及注塑成型在所述金属支撑部外周上的齿圈部，所述齿圈部由改性塑料注塑而成，所述金属支撑部自中间向外依次设置有轴孔段、轮辐段和嵌合面段，所述轮辐段为带中心孔的圆盘结构，所述中心孔前后边沿分别设有沿轴向延伸的凸边，所述轴孔段呈圆柱形管状结构，其前后端具有沿径向延伸包紧所述凸边的翻边，所述嵌合面段呈圆环结构，其设置在轮辐段的外周上，嵌合面段外周上均匀分布有若干凸起，所述齿圈部的内壁上设有与所述凸起相配合的凹槽。
6.齿轮本体设计为内部的金属支撑部和外部注塑齿圈部两部分组成，整体重量减轻，齿圈部由改性塑料注塑而成，使得齿轮本体具备高强度、耐磨及耐高温的功能；轴孔段前后端具有沿径向延伸包紧轮辐段中心孔前后边沿凸边的翻边，整体结构牢固性进一步提升，凸起可以提高嵌合面段与齿圈部的周向结合力。
7.进一步地限定，所述凸起呈半圆柱结构，且其两侧与嵌合面段外周面之间呈内凹的圆弧过渡。
8.凸起设置为半圆柱结构，一来保证强度，二来节省材料；凸起两侧与嵌合面段外周面之间呈内凹的圆弧过渡，使得齿圈部与嵌合面段更大的连接牢固性，增大锁止力。
9.进一步地限定，所述轮辐段的一半区域开设有对称分布的减重孔。
10.由于平衡轴的一半是实心的，所以实心部分没有开孔，一来为了节省成本，二来相当于配重块，减少齿轮本体的重量，二来平衡发动机运转产生的往复惯性力。
11.为了保证齿轮本体转动时的稳定性，更进一步地限定，所述减重孔呈腰型结构，且
设置有两个，两个减重孔对称分布。
12.进一步地限定，所述齿圈部上设有油孔。
13.本实用新型要解决的另一个技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种发动机平衡轴系统。
14.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发动机平衡轴系统，包括曲轴、曲轴齿圈和平衡轴，还包括如上述方案中的平衡轴齿轮，所述平衡轴齿轮安装在平衡轴的一端，所述曲轴齿圈安装在曲轴的一端，曲轴齿圈与平衡轴齿轮啮合，所述曲轴齿圈包括内部金属支撑段以及注塑成型在所述内部金属支撑段外周上的外部齿圈段。
15.将原有的曲轴齿圈和平衡轴齿轮的金属齿轮，更换成外部耐磨耐高温并且耐机油的热塑性材料齿圈＋内部金属支撑的齿轮，与原有的发动机平衡轴系统一致，可进行直接替换；可以采用注塑工艺生产制造齿轮，极大的提升了生产效率，降低了生产成本，由于塑料本身的减震吸震特性，无需采用内嵌减震机构方案，实现了结构简单，重量轻，噪音低等优势。
16.本实用新型的有益效果是：本实用新型和金属齿轮相比，从结构上更加简化轻盈，减轻了系统的整体重量；其次，由于更换了热塑性材料齿轮，减少了整体系统的工作噪音，减轻了震动；与原有的结构相比，取消了扭转减震结构，取消了机加生产工艺，采用嵌件注塑或直接注塑的方式生产齿轮，降低了系统的重量和生产成本，提高了生产效率，减小了运行噪音；和热固性齿轮相比，取消了机加工艺，可注塑直接成型，极大的降低了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
17.下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。
18.图1是本实用新型轻量化发动机平衡轴齿轮的结构示意图。
19.图2是图1中金属支撑部的结构示意图。
20.图3是图1中齿圈部的结构示意图。
21.图4是本实用新型发动机平衡轴系统的结构示意图。
22.图5是图4中曲轴齿圈的结构示意图。
23.图6是图5中内部金属支撑段的结构示意图。
24.图7是图5中外部齿圈段的结构示意图。
25.图中：1.齿轮本体，11.金属支撑部，12.齿圈部，111.轴孔段，112.轮辐段，113.嵌合面段，1111.翻边，1121.凸边，1131.凸起，11311.圆弧过渡，121. 凹槽，122.油孔，2.曲轴，3.曲轴齿圈，4.平衡轴，1
′
.平衡轴齿轮，31.内部金属支撑段，32.外部齿圈段，311.凸出部，321.内凹部。
具体实施方式
26.现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
27.如图1所示，一种轻量化发动机平衡轴齿轮，包括齿轮本体1，包括金属支撑部11以及注塑成型在金属支撑部11外周上的齿圈部12。
28.如图2所示，金属支撑部11自中间向外依次设置有轴孔段111、轮辐段112和嵌合面段113，轮辐段112为带中心孔的圆盘结构，中心孔前后边沿分别设有沿轴向延伸的凸边1121，轴孔段111呈圆柱形管状结构，其前后端具有沿径向延伸包紧凸边1121的翻边1111，嵌合面113段呈圆环结构，其设置在轮辐段112的外周上，嵌合面段113外周上均匀分布有若干凸起1131，凸起1131呈半圆柱结构，且其两侧与嵌合面段113外周面之间呈内凹的圆弧过渡11311；轮辐段112的一半区域开设有对称分布的减重孔1121，减重孔1121呈腰型结构，且设置有两个，两个减重孔1121对称分布。
29.金属支撑部11除采用常规金属，包括不锈钢、粉末冶金材料之外，还可采用高强度稀土铝合金材料制作，具有轻量化、高强度、易加工、耐腐蚀等特性。材料成分根据强度不同分为如下表1和表2中的两种：
30.表1元素znmgcnmn稀土包al成分/wt%6.0
‑
9.02.0
‑
3.00.3
‑
1.50.3
‑
1.00.5
‑
1.0余量
31.表2
[0032][0033]
如图3所示，齿圈部12由改性塑料注塑而成，齿圈部12的内壁上设有与凸起1121相配合的凹槽121。齿圈部12上设有油孔122。
[0034]
根据工作温度、发动机工作强度和缸数，带来的不同的平衡轴齿轮工作扭矩而选用成型齿圈部12的不同改性热塑性材料，这些改性热塑性材料为包括pa（聚酰胺）、ppa（聚邻苯二甲酰胺）、pps（聚苯硫醚）、pei（聚醚酰亚胺）、peek（聚醚醚酮）或torlon（聚酰胺
‑
酰亚胺）中的一种或几种，且添加了玻璃纤维、矿粉或碳纤维等改性剂制成的高强度、耐高温、耐磨的热塑性材料。
[0035]
如图4所示，一种发动机平衡轴系统，包括曲轴2、曲轴齿圈3和平衡轴4，还包括上述实施例1的平衡轴齿轮1
′
，平衡轴齿轮1
′
安装在平衡轴4的一端，曲轴齿圈3安装在曲轴2的一端，曲轴齿圈3与平衡轴齿轮1
′
啮合，如图5所示，曲轴齿圈3包括内部金属支撑段31以及注塑成型在内部金属支撑段31外周上的外部齿圈段32。
[0036]
如图6～7所示，内部金属支撑段31外周上设有与平衡轴齿轮1
′
上金属支撑部11的凸起1131结构相同的凸出部311，外部齿圈段32内侧壁上设有与平衡轴齿轮1
′
上齿圈部12的凹槽121结构相同的内凹部321。
[0037]
另外，曲轴齿圈3的内部金属支撑段31和平衡轴齿轮1
′
的金属支撑部11，可采用螺栓连接、热压装等方式，分别装配至曲轴2和平衡轴4上。
[0038]
上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。