阅读说明：本技术 用于内燃发动机系统的齿轮系 (Gear train for internal combustion engine system ) 是由 孙兵 于 2018-08-10 设计创作，主要内容包括：本申请涉及用于内燃发动机系统的齿轮系。齿轮系包括多个齿轮,以将旋转动力从发动机组件的曲轴传输到凸轮轴。该多个齿轮包括联接到曲轴的曲柄齿轮和联接到凸轮轴的凸轮齿轮。凸轮齿轮和曲柄齿轮之间的传动比被配置为2∶1。曲柄齿轮的纵向轴线和凸轮齿轮的纵向轴线之间的中心距离是约563mm。多个齿轮中的一个是复合凸轮惰齿轮,以允许特定分数的传动比。该多个齿轮都是高重合度正齿轮,以增加齿轮寿命。没有一个齿轮具有是发动机组件中汽缸的数量的倍数的齿数。(The present application relates to gear trains for internal combustion engine systems. The gear train includes a plurality of gears to transmit rotational power from a crankshaft of the engine assembly to the camshaft. The plurality of gears includes a crank gear coupled to the crankshaft and a cam gear coupled to the camshaft. The gear ratio between the cam gear and the crank gear is configured to be 2: 1. The center distance between the longitudinal axis of the crank gear and the longitudinal axis of the cam gear is about 563 mm. One of the plurality of gears is a compound cam idler gear to allow a particular fractional gear ratio. The plurality of gears are high contact ratio spur gears to increase gear life. None of the gears has a number of teeth that is a multiple of the number of cylinders in the engine assembly.)

用于内燃发动机系统的齿轮系

技术领域

本申请总体上涉及用于与内燃发动机一起使用的齿轮系。

背景技术

内燃发动机，例如柴油或汽油发动机，通常包括一个或更多个汽缸，该一个或更多个汽缸在发动机的操作循环(例如，四冲程循环)中接收燃料，经由在汽缸中往复运动的活塞压缩燃料或空气/燃料混合物，燃烧燃料并将废气排出汽缸。传统上，操作循环通过汽缸阀与活塞的运动同步地恰好在适当的时刻打开和关闭而被推进。例如，在四冲程循环发动机中，凸轮轴用于打开汽缸阀和关闭汽缸阀。凸轮轴可包括一系列凸轮，这些凸轮配置为在凸轮轴旋转期间打开和关闭汽缸阀。为获得内燃发动机的最佳功能，曲轴每旋转两次凸轮轴可旋转一次。使曲轴和凸轮轴同步的一种常见方式是通过利用传动装置(即皮带轮(pulley)、皮带、齿轮、链轮、链条等)使曲轴带动凸轮轴旋转。

对于每个发动机而言，曲轴和凸轮轴之间的竖直距离可以是独有的。某些中心距离长度，或者比通常大，或者比通常小，可能给制造商带来挑战，增加发动机组件的重量、成本，或者两者兼而有之。

发明内容

本文中描述的实施方案总体上涉及用于发动机组件的齿轮系，并且具体地，涉及构造成将旋转动力从发动机的曲轴传递到凸轮轴使得曲轴和凸轮轴之间的速度比为2∶1的齿轮系。

在第一组实施方案中，用于将旋转动力从发动机组件的曲轴传递到凸轮轴的齿轮系包括多个齿轮。该多个齿轮包括曲柄惰齿轮。该多个齿轮还包括构造成与曲柄惰齿轮啮合的曲柄齿轮。该曲柄齿轮构造成联接到曲轴。中间惰齿轮与曲柄惰齿轮啮合。凸轮齿轮(cam gear)构造成联接到凸轮轴。该多个齿轮还包括复合凸轮惰齿轮(compound camidler gear)，该复合凸轮惰齿轮包括与中间惰齿轮啮合的第一凸轮惰齿轮以及与凸轮齿轮啮合的第二凸轮惰齿轮。

在另一组实施方案中，用于将旋转动力从发动机的曲轴传递到凸轮轴的齿轮系包括多个齿轮。该多个齿轮包括曲柄惰齿轮。该多个齿轮还包括构造成与曲柄惰齿轮啮合的曲柄齿轮。该曲柄齿轮构造成联接到曲轴。中间惰齿轮与曲柄惰齿轮啮合。凸轮齿轮构造成联接到凸轮轴。该多个齿轮还包括复合凸轮惰齿轮，该复合凸轮惰齿轮包括与中间惰齿轮啮合的第一凸轮惰齿轮和与凸轮齿轮啮合的第二凸轮惰齿轮。该多个齿轮中的每一个具有3.0的法向模数和17.5°的法向压力角。

在另一组实施方案中，用于将旋转动力从发动机组件的曲轴传递到凸轮轴的齿轮系包括：

多个齿轮，所述多个齿轮包括：

曲柄惰齿轮；

曲柄齿轮，其构造成与所述曲柄惰齿轮啮合，所述曲柄齿轮构造成联接到所述曲轴；

中间惰齿轮，其与所述曲柄惰齿轮啮合；

凸轮齿轮，其构造成联接到所述凸轮轴；和

复合凸轮惰齿轮，所述复合凸轮惰齿轮包括：

第一凸轮惰齿轮，其与所述中间惰齿轮啮合；和

第二凸轮惰齿轮，其与所述凸轮齿轮啮合。

在一些实施方案中，所述多个齿轮的传动比配置成使得曲轴速度与凸轮轴速度的比是2∶1。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮的纵向轴线和所述凸轮齿轮的纵向轴线之间的竖直距离配置成在560-565毫米的范围内。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮的纵向轴线与所述凸轮齿轮的纵向轴线之间的竖直距离被配置为563毫米。

在一些实施方案中，所述多个齿轮中的每一个齿轮的齿轮齿数不是包括在所述发动机组件中的汽缸的数量的倍数。

在一些实施方案中，所述多个齿轮还包括与所述曲柄惰齿轮啮合的燃料泵齿轮，所述燃料泵齿轮构造成联接到所述发动机组件的燃料泵。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮和所述燃料泵齿轮之间的传动比是1∶1.696。

在一些实施方案中，所述多个齿轮还包括与所述曲柄惰齿轮啮合的空气压缩机齿轮，所述空气压缩机齿轮构造成联接到所述发动机组件的空气压缩机。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮和所述空气压缩机齿轮之间的传动比被配置为1∶1.182。

在一些实施方案中，所述第一凸轮惰齿轮的直径构造成大于所述第二凸轮惰齿轮的直径。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮和所述第一凸轮惰齿轮之间的传动比被配置为4∶3。

在一些实施方案中，所述第二凸轮惰齿轮和所述凸轮齿轮之间的传动比被配置为2∶3。

在一些实施方案中，所述齿轮系还包括：后置发动机动力输出(REPTO)齿轮；和REPTO惰齿轮，其构造成与所述REPTO齿轮以及所述曲柄惰齿轮啮合。

在一些实施方案中，所述REPTO惰齿轮和所述REPTO齿轮相对于所述曲柄齿轮和所述中间惰齿轮定位在平面之外。

在一些实施方案中，所述多个齿轮中的每一个构造成具有3.00的法向模数和17.5°的法向压力角。

在一些实施方案中，所述多个齿轮中的每一个构造成具有在1.0至1.4范围内的齿顶高系数和在1.2至1.8范围内的齿根高系数。

在一些实施方案中，所述多个齿轮被构造成高重合度正齿轮。

在又一组实施方案中，用于将旋转动力从发动机组件的曲轴传递到凸轮轴的齿轮系包括：

多个齿轮，所述多个齿轮包括：

曲柄惰齿轮；

曲柄齿轮，其构造成与所述曲柄惰齿轮啮合，并且所述曲柄齿轮构造成联接到所述曲轴；

中间惰齿轮，其构造成与所述曲柄惰齿轮啮合；

凸轮齿轮，其构造成联接到所述凸轮轴；和

复合凸轮惰齿轮，所述复合凸轮惰齿轮包括：

第一凸轮惰齿轮，其构造成与所述中间惰齿轮啮合；和

第二凸轮惰齿轮，其构造成与所述凸轮齿轮啮合；

其中所述多个齿轮中的每一个构造成具有3.00的法向模数和17.5°的法向压力角。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮的纵向轴线和所述凸轮齿轮的纵向轴线之间的竖直距离被配置为在560-565毫米的范围内。

在一些实施方案中，所述竖直距离被配置为563mm。

在一些实施方案中，所述多个齿轮中的每一个齿轮的齿轮齿数构造成不是包括在所述发动机组件中的汽缸的数量的倍数。

在一些实施方案中，所述多个齿轮还包括构造成与所述曲柄惰齿轮啮合的燃料泵齿轮，所述燃料泵齿轮构造成联接到所述发动机组件的燃料泵。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮和所述燃料泵齿轮之间的传动比被配置为1∶1.696。

在一些实施方案中，所述多个齿轮还包括空气压缩机齿轮，所述空气压缩机齿轮构造成与所述曲柄惰齿轮啮合，所述空气压缩机齿轮构造成联接到所述发动机组件的空气压缩机。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮和所述空气压缩机齿轮之间的传动比被配置为1∶1.182。

在一些实施方案中，所述第一凸轮惰齿轮的直径大于所述第二凸轮惰齿轮的直径。

在一些实施方案中，所述曲柄齿轮和所述第一凸轮惰齿轮之间的传动比被配置为4∶3。

在一些实施方案中，所述第二凸轮惰齿轮和所述凸轮齿轮之间的传动比被配置为2∶3。

在一些实施方案中，所述齿轮系还包括：后置发动机动力输出(REPTO)齿轮；和REPTO惰齿轮，其构造成与所述REPTO齿轮以及所述曲柄惰齿轮啮合。

在一些实施方案中，所述REPTO惰齿轮和所述REPTO齿轮相对于所述曲柄齿轮和所述中间惰齿轮定位在平面之外。

在一些实施方案中，所述多个齿轮中的每一个齿轮具有在1.0至1.4范围内的齿顶高系数和在1.2至1.8范围内的齿根高系数。

在一些实施方案中，所述多个齿轮被构造成高重合度正齿轮。

应认识到，前述概念和下面更详细讨论的另外的概念(只要这些概念不相互矛盾)的所有组合被设想为本文所公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开末尾的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的主题的一部分。

附图说明

根据结合附图进行的下面的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更充分明显。应理解，这些附图仅描绘了根据本公开的数个实施方式且因此不应被考虑为限制本公开的范围，本公开将通过使用附图以另外的具体说明和细节被描述。

图1是根据实施方案的包括齿轮系的发动机组件的后部侧向透视图。

图2是包括在图1的发动机中的齿轮系的后视图。

图3是根据另一实施方案的包括齿轮系的发动机的后部侧向透视图。

图4是包括在图3的发动机中的齿轮系的后视图。

图5是根据一个实施方案的齿轮的一部分的视图，以示出其齿轮齿。

在整个下面的详细描述中参考了附图。在附图中，相似的符号通常表示相似的部件，除非上下文另有规定。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。可利用其它实施方式，且可以做出其它变化，而不偏离本文中提出的主题的精神或范围。应容易理解，如在本文中大致描述和在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的配置被布置、代替、组合和设计，所有这些配置被明确地设想并构成本公开的一部分。

具体实施方式

本文中描述的实施方案总体上涉及用于发动机组件的齿轮系，并且具体地，涉及构造成将旋转动力从发动机的曲轴传递到凸轮轴使得曲轴和凸轮轴之间的速度比为2∶1的齿轮系。

各种发动机组件可包括曲轴和凸轮轴。对于一些内燃发动机而言，可能希望曲轴每旋转两次，凸轮轴恰好旋转一次。为了将凸轮轴和曲轴配置为这样，在曲轴和凸轮轴之间通常使用传动系，该传动系包括齿轮、皮带轮和皮带、或链条和链轮中的至少一种。

发动机组件中的曲轴和凸轮轴通常位于发动机的相对侧上。通过活塞旋转的曲轴可以靠近发动机的底部安装。打开和关闭汽缸阀以促进空气穿过汽缸的运动的凸轮轴通常靠近发动机的顶部安装(例如，安装在汽缸盖中)。曲轴和凸轮轴之间的距离可能在将旋转动力从曲轴传递到凸轮轴时带来很大的挑战。

除了操作凸轮轴之外，曲轴还可以负责为发动机组件的燃料泵、发动机组件的空气压缩机以及在某些情况下为后置发动机动力输出件(rear engine power take off)(REPTO)提供旋转动力。这些设备中的每一个可以使用特定的传动比来操作。此外，燃料泵不可以被加载轴向力。

与将旋转动力从发动机组件的曲轴传递到凸轮轴相关联的另一个挑战是曲轴的中部和凸轮轴的中部之间的中心距离。中心距离可以根据用户的需要来改变。如果发动机组件设计成紧凑的或设计成减轻重量，则可能需要较小的中心距离。可选地，中心距离可以大，以适应较大的汽缸位移或较长的曲柄臂。另外，由于许多原因，例如发动机或相关部件的尺寸、高度、重量或形状，中心距离可以是其间的任何距离。

已经证明齿轮是将旋转动力从曲轴传递到凸轮轴、燃料泵、空气压缩机和REPTO的可靠且可调节的方式。齿轮包含多个齿轮齿，该多个齿轮齿可以根据用户的需要制造和调整。多个齿轮齿中的每个齿构造成具有轮廓(例如，形状、几何形状、外形等)和接触表面(例如，齿面、压力面、齿表面等)。每个齿还构造成具有压力角和法向模数，压力角和法向模数都是对轮廓和接触表面进行改变的结果。此外，具有相同的法向模数和相同的法向压力角的同一类型的齿轮(例如正齿轮、斜齿轮、螺旋锥齿轮等)能够啮合在一起并且操作没有问题。

本文中描述的齿轮系的实施方案可以提供以下益处，包括例如：(1)提供发动机的曲轴和凸轮轴之间的预定速度比；(2)除凸轮轴之外还为燃料泵、空气压缩机和/或REPTO提供旋转动力；(3)通过包括具有不是发动机的汽缸的数量的倍数的齿的齿轮防止扭转振动(例如，三阶扭转振动)，从而增加稳健性，减少齿通过频率并减少谐波，这减少了齿轮噪声；(4)提供多层齿轮布置以节省空间；以及(5)允许使用较小的齿轮，以进一步节省空间和减轻重量。

此外，所描述的齿轮系提供了优于其它形式的动力传动装置的优点，包括但不限于更高的扭矩密度(例如，可以在传动装置占用更少空间的同时，传输更多的扭矩)以及系统寿命的增加。

如本文中所描述的，术语“压力角”，当其涉及齿轮装置时，是指齿轮接触面与齿轮节圆的切线(例如，与齿轮节径有一个交点的假想线)之间的角度。

如本文中所描述的，术语齿轮的“法向模数”是齿轮的模数(例如，选择的齿轮直径)除以使用节径(例如，齿轮的节圆的直径)测量的齿轮上的齿轮齿的数量。齿轮的节圆是在齿轮外径和齿轮根部直径之间某位置处围绕齿轮形成的假想圆。当齿轮与另一齿轮啮合时，每个齿轮的节圆与另一个相切，使得每个齿轮的节圆的线速度是相同的。法向模数是用于在不需要高等数学运算的情况下对可以彼此啮合在一起的齿轮进行分类的数。

图1是根据一个实施方案的发动机组件10的后部侧向透视图。发动机组件可包括在各种系统中，例如乘用交通工具、挖掘机、消防车、水泥车、流体泵送站等。发动机组件10包括发动机缸体12，发动机缸体12包含发动机。发动机可以包括例如柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机、乙醇发动机、生物柴油发动机、E85发动机、任何其它合适的燃料提供动力的发动机或其组合。发动机组件10还可以包括空气压缩机14、凸轮轴16和燃料泵。发动机组件10还可以包括冷却剂储器或油储器18。发动机组件10的内部工作件(workings)在发动机缸体12内，但在图1中未示出。这些内部工作件可包括凸轮轴、定位在相应汽缸13内并且构造成在其内往复运动的多个活塞、以及可操作地联接到活塞并且构造成响应于活塞的往复运动而旋转的曲轴(未示出)。在一些实施方案中，凸轮轴16可容纳在汽缸盖(未示出)中。

发动机组件10还包括齿轮系100。图2示出了齿轮系100的后视图。齿轮系100构造成将旋转动力从曲轴传递到凸轮轴16。齿轮系100包括曲柄惰齿轮110、曲柄齿轮112、燃料泵齿轮114、空气压缩机齿轮116、中间惰齿轮120、复合凸轮惰齿轮130和凸轮齿轮140。

曲柄齿轮112构造成联接到曲轴。曲柄齿轮112联接到曲轴，使得曲轴的旋转引起曲柄齿轮112围绕同一旋转轴线径向地同时旋转，但不允许曲柄齿轮112相对于曲轴平移地或轴向地移动。曲柄齿轮112构造成具有多个齿轮齿，该齿轮齿构造成具有法向压力角(例如，法向压力角为17.5°)和法向模数(例如，法向模数为3.0)。曲柄齿轮112可包括例如，高重合度正齿轮(high contact ratio spur gear)。

曲柄齿轮112与曲柄惰齿轮110啮合(例如，通过留出最佳中心点距离使齿轮齿互锁)。曲柄惰齿轮110可旋转地联接到发动机缸体12，使得曲柄惰齿轮110能够绕其中心轴线径向自由旋转，但是使得曲柄惰齿轮110不能相对于发动机缸体12平移地或轴向地移动。曲柄惰齿轮110包括多个齿轮齿，并且可以构造成具有与曲柄齿轮112相同的法向压力角和相同的法向模数。在特定的实施方案中，曲柄惰齿轮110还可包括与曲柄齿轮112相同类型的齿轮，例如高重合度正齿轮。

在一些实施方案中，除了曲柄齿轮112之外，曲柄惰齿轮110还可以与多个齿轮啮合。例如，如图1和图2中所示，曲柄惰齿轮110与燃料泵齿轮啮合。燃料泵齿轮114可以联接到发动机组件10的燃料泵，例如，以驱动发动机组件10的燃料泵。在一些实施方案中，燃料泵齿轮114可以具有多个齿轮齿并且具有与曲柄齿轮112相同的法向压力角和相同的法向模数。在特定实施方案中，燃料泵齿轮114还构造成是与曲柄齿轮112相同类型的齿轮，例如高重合度正齿轮。在特定实施方案中，曲柄齿轮和燃料泵齿轮之间的传动比是1∶1.696。

在一些实施方案中，曲柄惰齿轮110也可与空气压缩机齿轮116啮合。空气压缩机齿轮116可以联接到空气压缩机14，例如，以驱动空气压缩机14。空气压缩机齿轮116可以联接到空气压缩机14(例如，经由轴)，使得空气压缩机齿轮116可绕其中心轴线径向旋转，但不能相对于空气压缩机14平移地或轴向地移动。空气压缩机齿轮116包括多个齿轮齿，这些齿轮齿可以具有与曲柄齿轮112相同的法向压力角和相同的法向模数。空气压缩机齿轮116也可以是与曲柄齿轮112相同类型的齿轮，例如，高重合度正齿轮。在一些实施方案中，曲柄齿轮和空气压缩机齿轮之间的传动比是1∶1.182。

曲柄惰齿轮110还与中间惰齿轮120啮合。中间惰齿轮120可旋转地联接到发动机缸体12(例如，经由轴)，使得中间惰齿轮120能够绕其中心轴线径向地旋转，但是不能相对于发动机缸体12平移地或轴向地移动。中间惰齿轮120包括多个齿轮齿并且可以构造成具有与曲柄齿轮112相同的法向压力角和相同的法向模数。中间惰齿轮120也可以是与曲柄齿轮112相同类型的齿轮，例如，高重合度正齿轮。

中间惰齿轮120与复合凸轮惰齿轮130啮合。复合凸轮惰齿轮130构造成可旋转地联接到发动机缸体12(例如，发动机缸体12的汽缸盖)，使得复合凸轮惰齿轮130能够绕其中心轴线径向自由地旋转，但不能相对于发动机缸体12平移地或轴向地移动。复合凸轮惰齿轮130包括沿其旋转轴线彼此联接的第一凸轮惰齿轮132和第二凸轮惰齿轮134。在一些实施方案中，第一凸轮惰齿轮132可大于第二凸轮惰齿轮134。

第一凸轮惰齿轮132与中间惰齿轮120啮合。第一凸轮惰齿轮132还包括多个齿轮齿并且可以具有与曲柄齿轮112相同的法向压力角和相同的法向模数。第一凸轮惰齿轮132和第二凸轮惰齿轮134可以是与曲柄齿轮112相同类型的齿轮，例如，高重合度正齿轮。在一些实施方案中，曲柄齿轮112和第一凸轮惰齿轮132之间的传动比可以是4∶3。

第二凸轮惰齿轮134与联接到凸轮轴16的凸轮齿轮140啮合。第二凸轮惰齿轮134包括多个齿轮齿并且可以具有与曲柄齿轮112相同的法向压力角和相同的法向模数。第一凸轮惰齿轮132和第二凸轮惰齿轮134可具有相同或不同的法向压力角以及相同的法向模数。复合凸轮惰齿轮130可旋转地联接到发动机缸体12，使得复合凸轮惰齿轮能够绕第一凸轮惰齿轮132和第二凸轮惰齿轮134两者的中心轴线旋转，但是第一凸轮惰齿轮132不能相对于第二凸轮惰齿轮134旋转。换句话说，第一凸轮惰齿轮132和第二凸轮惰齿轮134以相同的速度一起旋转。在特定的实施方案中，第二凸轮惰齿轮134和凸轮齿轮140之间的传动比可以是2∶3。因为第二凸轮惰齿轮134随第一凸轮惰齿轮132旋转，所以第二凸轮惰齿轮134和第一凸轮惰齿轮132可以具有相同的旋转速度。在一些实施方案中，第一凸轮惰齿轮132和第二凸轮惰齿轮134之间的传动比可以是2∶1。

凸轮齿轮140构造成联接到凸轮轴16，使得凸轮齿轮140的旋转引起凸轮轴16围绕凸轮轴16的中心轴线径向地同时旋转，但是凸轮齿轮140不能相对于凸轮轴16平移地或轴向地移动。凸轮轴16可以容纳在汽缸盖内。凸轮轴16构造成例如通过与多个汽缸阀(未示出)配合以响应于曲轴的转动而打开和关闭汽缸阀来控制空气流入和流出汽缸13。

曲柄齿轮112和凸轮齿轮140之间的传动比可以配置成，例如基于对应于特定活塞位置的发动机循环的阶段，以对于发动机组件10的操作优化的方式使凸轮轴16的旋转与曲轴的旋转同步。该传动比可以根据包含在发动机组件10中的汽缸13的数量、在发动机缸体12内的汽缸阀的数量和/或汽缸13的数量等而改变。

曲柄齿轮112和凸轮齿轮140的旋转轴线之间的竖直距离D可以配置成使发动机组件10优化，以例如提供成本的降低、重量的减少或占用空间的减少。如果齿轮系100内的齿轮中的任何一个的尺寸改变，则中心竖直距离D可能改变。例如，如果齿轮系100内的齿轮中的任何一个齿轮的法向节角、法向模数或齿数中的至少一个改变，则竖直距离D可以改变。在其它布置中，如果曲轴和凸轮轴16之间的相对间距由于发动机组件10的功能而改变，例如活塞位移的增加或曲柄臂长度的增加，则竖直距离D可以改变。在一些实施方案中，竖直距离D可以在560-565mm的范围内(例如，560mm、561mm、562mm、563mm、564mm或565mm，包括其间的所有范围和值)。在特定的实施方案中，竖直距离可以是563mm。

如本文中先前所描述的，包括在齿轮系100中的一个或更多个齿轮可以包括高重合度正齿轮。在动力传递期间，高重合度正齿轮使在多于一个齿轮齿之间分担载荷。这种载荷分担可以减少齿轮齿上的磨损，并允许在发动机组件10的操作期间更长的齿轮寿命。高重合度正齿轮可用于齿轮系100中，以实现齿轮之间的稳定传动，并在发动机组件10的操作期间减少声音(例如，齿轮呜呜声)。

包括在齿轮系100中的每个齿轮还构造成具有多个齿轮齿。例如，图5示出了包括齿轮齿300的示例性齿轮的部分。齿轮系100中的每个齿轮的齿轮齿由接触表面即传输力的齿轮齿的表面(例如，图5中所示的接触表面305)界定。齿轮齿还由节点(示出为节点307)(例如，力从接触表面305传输到另一齿轮的另一接触表面的点，有效扭矩被测量的点)界定。由围绕齿轮的每个节点307构成的圆产生节圆(例如，在齿轮齿中部某处围绕齿轮形成的假想圆；当齿轮与另一个齿轮啮合时，每个齿轮的节圆与另一个相切，使得每个齿轮的节圆的线速度相同)，示出为节圆309。齿轮还包括轮廓(例如，几何形状、形状、外形等)，例如轮廓310。齿顶高系数(addendum factor)是界定齿轮齿的轮廓(示出为轮廓310)(例如，几何形状、形状、外形等)的因数。零以上的齿顶高系数意味着齿厚(示出为齿厚315)增加，并且齿顶高(示出为齿顶高320)(例如，节圆309上方的齿高)增加。齿根高系数是进一步界定齿轮齿的轮廓310的因数。齿根高系数是齿轮齿的齿根高度(示出为齿根高330)(例如，齿根圆和节圆309之间的距离)的量度(measure)。

在各种实施方案中，包括在齿轮系100中的每个齿轮可以具有在1.0至1.4范围内的齿顶高系数。此外，包括在齿轮系100中的每个齿轮可以具有在1.2至1.8范围内的齿根高系数。齿根高系数和齿顶高系数可以相对于彼此变化，以获得坚固可靠的齿轮齿，从而产生坚固且可靠的齿轮。

包括在齿轮系100中的每个齿轮可以具有相同的法向压力角，例如，17.5°的法向压力角。如图5中所示，法向压力角340是齿轮齿300的接触表面与节圆309的切线之间的角度。此外，齿轮系100中的每个齿轮可以具有相同的法向模数，例如，3.00的法向模数(例如，节圆309的直径除以齿轮齿数，如图5中所示)。这样的法向模数和法向压力角可以增加齿轮系100的整体强度和/或降低齿轮系100的制造成本。

在一些实施方案中，曲柄惰齿轮110、曲柄齿轮112、燃料泵齿轮114、空气压缩机齿轮116、中间惰齿轮120和第一凸轮惰齿轮132都位于第一平面内，使得齿轮能够与位于第一平面内的其它齿轮啮合。此外，第二凸轮惰齿轮134和凸轮齿轮140可以位于偏离第一平面的第二平面内。

在一些实施方案中，包括在齿轮系100中的多个齿轮的传动比可以配置成使得曲轴速度与凸轮轴速度的比为2∶1。曲柄齿轮112沿曲轴的中心轴线联接到曲轴的一个端部，使得曲轴的旋转引起曲柄齿轮112围绕曲轴的中心轴线并在与曲轴相同的方向上旋转。在一些实施方案中，曲柄齿轮112可具有39个齿轮齿。在一些实施方案中，第一凸轮惰齿轮132具有52个齿轮齿，并且第二凸轮惰齿轮134具有34个齿轮齿。在一些实施方案中，凸轮齿轮140具有51个齿轮齿。

在一些实施方案中，包括在齿轮系100中的多个齿轮中的每个齿轮的齿数可以不是发动机组件10的汽缸13的数量的倍数。例如，如图1中所示，发动机组件10包括六个汽缸13。发动机组件10的操作可以产生自然三阶扭转振动。自然阶扭转振动可通过循环载荷和不平衡的齿磨损而损害齿轮系100。包括在齿轮系100中的所有齿轮，包括燃料泵齿轮114和空气压缩机齿轮116，可以构造成具有不是六的倍数的齿轮齿数量。这种布置可以使磨损在齿轮齿上分散开并且增加发动机组件10的寿命。虽然齿轮系100中齿轮上的齿的数量未防止自然三阶扭转振动的发生，但是其使磨损在齿轮齿上均匀地分散，从而提高齿轮系100的整体寿命。

此外，复合凸轮惰齿轮130可有利地允许较小齿轮以特定的传动比用于在齿轮系100内传递扭矩。复合凸轮惰齿轮130还可以有利地减小齿轮系100的总重量，以及减小在壳体内所占用的空间，齿轮系100定位在该壳体内。

在一些实施方案中，曲柄齿轮112可以可移除地联接到曲轴，以允许移除曲柄齿轮112，以用于修理或更换。在其它实施方案中，曲柄惰齿轮110和中间惰齿轮120可以可移除地联接到发动机缸体12，使得曲柄惰齿轮110和中间惰齿轮120可被移除，以用于修理或更换。

在其它实施方案中，复合凸轮惰齿轮130可以翻转180度，使得第一凸轮惰齿轮132仍位于第一平面中，但凸轮轴16不再延伸穿过第一平面。在这样的实施方案中，凸轮齿轮140和第二凸轮惰齿轮134可以位于偏离第一平面的第三平面中，但是相对于第二平面定位在第一平面的相对侧，如本文中先前所描述的。

在一些实施方案中，齿轮系100中的所有齿轮可以具有不同的法向压力角、不同的法向模量或不同的齿轮齿数量中的至少一项，使得实现相同的传动比。在其它实施方案中，齿轮系100中的所有齿轮可包括斜齿轮、人字齿轮、锥齿轮或任何其它合适的齿轮。在还有的其它实施方案中，齿轮可以不是高重合度齿轮。在其它实施方案中，齿轮系100中的齿轮可以具有不同的齿顶高系数和齿根高系数。

在其它实施方案中，包括在齿轮系100中的齿轮可以被热处理、冷加工、滚铣、研磨或铣削。在其它实施方案中，包括在齿轮系100中的齿轮可使用键槽、开口销、定位螺钉、压配合、螺纹配合、焊接或用于将齿轮附接到轴的任何其它方法联接到轴。

图3是根据另一实施方案的包括齿轮系200的发动机组件20的后部侧向透视图。图4是齿轮系200的后视图。如关于发动机组件10所描述的，发动机组件20包括发动机缸体12，发动机缸体12包括多个汽缸13、设置在缸体中的曲轴(未示出)、空气压缩机14和凸轮轴16。

类似于齿轮系100，齿轮系200包括曲柄惰齿轮210、曲柄齿轮212、燃料泵齿轮214、空气压缩机齿轮216、中间惰齿轮220、复合齿轮230、凸轮齿轮240。然而，齿轮系200还包括REPTO惰齿轮250和REPTO齿轮252。复合凸轮惰齿轮230包括第一凸轮惰齿轮232和第二凸轮惰齿轮234，第一凸轮惰齿轮232和第二凸轮惰齿轮234联接在一起使得第一凸轮惰齿轮232和第二凸轮惰齿轮234以相同的速度沿同一中心轴线同时旋转。

在一些实施方案中，包括在齿轮系200中的每个齿轮可包括高重合度正齿轮，例如，以实现齿轮之间的稳定传动并且在发动机组件20操作期间产生低声音(例如齿轮呜呜声)。

在一些实施方案中，包括在齿轮系200中的每个齿轮可以具有在1.0至1.4范围内的齿顶高系数和在1.2至1.8范围内的齿根高系数。齿根高系数和齿顶高系数可以相对于彼此变化，以获得坚固且可靠的齿轮齿，从而产生坚固且可靠的齿轮。

在一些实施方案中，包括在齿轮系200中的每个齿轮可以具有相同的法向模数，例如3.00的法向模数，和/或具有相同的法向压力角，例如17.5°的法向压力角。此外，齿轮中的每一个齿轮的齿数可以不是发动机组件20的汽缸13的数量的倍数(例如，不是6的倍数)，例如，以避免自然三阶扭转振动，如本文中先前所描述的。

曲柄齿轮212、曲柄惰齿轮210、燃料泵齿轮214、空气压缩机齿轮216、中间惰齿轮220和第一凸轮惰齿轮232都位于第一平面内，使得齿轮能够彼此啮合。曲柄齿轮212沿曲轴的中心轴线联接到曲轴，使得曲轴的旋转引起曲柄齿轮212围绕曲轴的中心轴线并在与曲轴相同的方向上旋转。曲柄齿轮212联接到曲轴，使得曲柄齿轮212不可以相对于曲轴平移地或轴向地移动。在一些实施方案中，曲柄齿轮212包括39个齿轮齿。曲柄齿轮212构造成与曲柄惰齿轮210啮合，使得曲柄齿轮212的旋转引起曲柄惰齿轮210在相反的旋转方向上同时旋转。

曲柄惰齿轮210构造成与曲柄齿轮212、燃料泵齿轮214、空气压缩机齿轮216、中间惰齿轮220和REPTO惰齿轮250啮合。在一些实施方案中，曲柄惰齿轮210可具有74个齿轮齿。曲柄惰齿轮210可以可旋转地联接到发动机缸体12，使得曲柄惰齿轮210可绕其中心轴线径向地旋转，但是曲柄惰齿轮210不能相对于发动机缸体12平移地或轴向地移动。

REPTO惰齿轮250和REPTO齿轮252位于平行于第一平面和第二平面的第三平面内。曲柄惰齿轮210构造成延伸穿过第三平面，使得曲柄惰齿轮210既位于第一平面内又位于第三平面内。曲柄惰齿轮210构造成除了曲柄惰齿轮210在第一平面中啮合的齿轮之外还在第三平面中与REPTO惰齿轮250啮合。REPTO惰齿轮250构造成可旋转地联接到发动机缸体12，使得REPTO惰齿轮250被允许绕其中心轴线径向地旋转，但是不允许REPTO惰齿轮250相对于发动机缸体12平移地或轴向地运动。在一些实施方案中，REPTO惰齿轮250可包括56个齿轮齿。REPTO惰齿轮250与REPTO齿轮252以及曲柄惰齿轮210啮合，使得REPTO惰齿轮250的旋转与曲柄惰齿轮210和REPTO齿轮252的旋转同时进行。

REPTO齿轮252还与REPTO惰齿轮250啮合，使得REPTO惰齿轮250的旋转引起REPTO齿轮252的同时旋转。REPTO齿轮252可以包括29个齿轮齿。REPTO齿轮252可将旋转动力传输到包括在容纳发动机组件20的系统中的单元。这些单元可以包括，例如包括在消防车中的消防软管泵、包括在挖掘机中的挖掘装备、水泥翻滚单元等。

燃料泵齿轮214构造成与曲柄惰齿轮210啮合。燃料泵齿轮214构造成不向燃料泵施加轴向载荷。在一些实施方案中，燃料泵齿轮214包括23个齿轮齿。空气压缩机齿轮216构造成联接到发动机组件20内的空气压缩机14，使得空气压缩机齿轮216的旋转引起空气压缩机14的同时操作。空气压缩机齿轮216还构造成相对于发动机缸体12不平移地或轴向地移动。在一些实施方案中，空气压缩机齿轮216可以具有33个齿轮齿。

中间惰齿轮220与复合凸轮惰齿轮230以及曲柄惰齿轮210啮合。在一些实施方案中，中间惰齿轮220包括64个齿轮齿。中间惰齿轮构造成可旋转地联接到发动机缸体12，使得中间惰齿轮220绕中间惰齿轮220的中心轴线径向地旋转是可能的，但是中间惰齿轮220不能相对于发动机缸体12平移地或轴向地移动。

复合凸轮惰齿轮230包括第一凸轮惰齿轮232和第二凸轮惰齿轮234，第一凸轮惰齿轮232和第二凸轮惰齿轮234联接在一起(例如，安装在同一轴上)，使得第一凸轮惰齿轮232和第二凸轮惰齿轮234两者以相同的速度同时围绕同一中心轴线旋转。在一些实施方案中，第一凸轮惰齿轮232包括52个齿轮齿，并且第二凸轮惰齿轮234包括34个齿轮齿。复合凸轮惰齿轮230构造成可旋转地联接到汽缸盖，使得允许绕复合凸轮惰齿轮230的中心轴线的旋转运动，但是复合凸轮惰齿轮230不能相对于汽缸盖平移地或轴向地运动。

凸轮齿轮240构造成联接到凸轮轴16，使得凸轮轴16的旋转引起凸轮齿轮240沿凸轮轴16的中心轴线同时旋转，但是使得不允许凸轮齿轮240相对于凸轮轴16平移地或轴向地运动。在一些实施方案中，凸轮齿轮240包括51个齿轮齿。

第二凸轮惰齿轮234和凸轮齿轮240位于第二平面中，使得第二凸轮惰齿轮234和凸轮齿轮240能够啮合。第二平面平行于第一平面并且充分地偏离第一平面，使得位于第一平面中的齿轮不与位于第二平面中的齿轮干涉或相交。在一些实施方案中，曲柄齿轮212和燃料泵齿轮214之间的传动比是1∶1.696。在其它实施方案中，曲柄齿轮212和空气压缩机齿轮116之间的传动比是1∶1.182。

在一些实施方案中，曲柄齿轮212和凸轮齿轮240之间的传动比可以是2∶1。这可以对应于曲轴和凸轮轴16之间的2∶1的速度比。在一些实施方案中，曲柄齿轮212的中心的纵向轴线和凸轮齿轮240的中心的纵向轴线之间的竖直距离可以在560-565mm的范围内。竖直距离D可以基于发动机组件20的所需要的尺寸。在特定实施方案中，竖直距离D可以是563毫米。

在各种实施方案中，包括REPTO惰齿轮250和REPTO齿轮252在内的包括在齿轮系200中的齿轮中的每一个齿轮构造成具有不是汽缸13的数量的倍数例如不是6的倍数的齿轮齿数量。这可以减少自然三阶扭转振动，如本文中先前所描述的。齿轮如此构造使得磨损在齿轮齿上分散开并增加发动机组件20的寿命。虽然齿轮系200中齿轮上的齿数可能不完全防止自然三阶扭转振动的发生，但是其使磨损在齿轮齿上均匀地分散开，从而提高了齿轮系200的整体寿命。

复合凸轮惰齿轮230可允许较小齿轮以特定的传动比用于在齿轮系200内传递扭矩，并且相对于具有两个齿轮而言还可以占据较小的空间，因此减少了空间要求和/或减轻了齿轮系200的重量。

在一些实施方案中，曲柄齿轮212可以可移除地联接到曲轴，以允许移除齿轮，以用于修理或更换。在其它实施方案中，曲柄惰齿轮210和中间惰齿轮220可以可移除地联接到发动机缸体12，以允许出于修理或更换的目的而移除。

在还有的其它实施方案中，复合凸轮惰齿轮230可以翻转180度，使得第一凸轮惰齿轮232仍位于第一平面中，但凸轮轴16将不再延伸穿过第一平面。在该实施方案中，凸轮齿轮240将仍然位于第二平面中，但是第二平面将移动到第一平面的相对侧，如本文中所描述的。

在一些实施方案中，包括在齿轮系200中的所有齿轮可以具有不同的法向压力角、不同的法向模数或不同的齿轮齿数量中的至少一项，从而实现相同的传动比。在其它实施方案中，齿轮系200中的所有齿轮可包括斜齿轮、人字齿轮、锥齿轮或任何其它合适的齿轮。在其它实施方案中，齿轮可以不是高重合度齿轮。在还有的其它实施方案中，齿轮系200中的齿轮可以具有不同的齿顶高系数和齿根高系数。

在一些实施方案中，齿轮系200可不包括空气压缩机齿轮216或燃料泵齿轮214。在其它实施方案中，齿轮系可包括另一齿轮，例如第二空气压缩机齿轮或第二燃料泵齿轮。在还有的其它实施方案中，燃料泵齿轮214可以与不是曲柄惰齿轮210的齿轮啮合。在又一实施方案中，空气压缩机齿轮216可以与不是曲柄惰齿轮210的齿轮啮合。

在其它实施方案中，包括在齿轮系200中的齿轮可以被热处理、冷加工、滚铣、研磨或铣削。在其它实施方案中，包括在齿轮系200中的齿轮可使用键槽、开口销、定位螺钉、压配合、螺纹配合、焊接或用于将齿轮附接到轴的任何其它方法联接到轴。在其它实施方案中，REPTO惰齿轮250和REPTO齿轮252可以连接到不是REPTO的附件，例如增压器或交流发电机。

应注意，本文用于描述各种实施方案的术语“示例”旨在表示这样的实施方案是可能的实施方案的可能的示例、表示和/或说明(并且这样的术语并不意图暗示这样的实施方案必须是特别的或最好的示例)。

本文所使用的术语“联接”、“连接”以及类似术语意指两个构件直接或间接地彼此接合。这样的接合可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体地形成为单个整体式主体，或者通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件附接至彼此，这样的接合可以被实现。

重要的是注意到，各种示例性实施方案的结构和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施方案，但审阅本公开的本领域技术人员应容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所述的主题的新颖性教导和优点。在不偏离本文所描述的实施方案的范围的情况下，也可在各种示例性实施方案的设计、操作条件和布置上做出其它替代、修改、变化和省略。

虽然本说明书包含很多特定的实施方式细节，但这些不应被解释为对任何实施方案或可被要求保护的内容的范围的限制，而是作为对特定实施方案的特定实施方式所特有的特征的描述。在本说明书中在单独的实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合地在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何适当的子组合在多个实施方式中实施。此外，虽然特征在上面可被描述为以某些组合起作用且甚至最初被这样要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在一些情况下可从该组合删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。