CN2367777Y - 反向旋转的双皮带装置 - Google Patents

Abstract

一种反向旋转的双皮带装置,包括平行设置的曲轴和反转轴,该曲轴上固设有曲轴皮带轮,该曲轴皮带轮藉皮带联接水泵和发电机,该反转轴上设有反转皮带轮,该反转皮带轮藉皮带联结压缩机和动力辅助转向泵;该曲轴皮带轮与反转皮带轮设置于同一平面内;该曲轴上固设的齿轮与反转轴上固设的齿轮相啮合构成反转机构。本实用新型可缩短引擎总长度,同时降低机体之振动、噪音。

Description

反向旋转的双皮带装置

本实用新型是有关一种应用于内燃机之辅机驱动系统的反向旋转的双皮带装置。

请参阅图1，习见内燃机组设有二平衡轴61、62，二平衡轴61、62末端设有传动轮63，传动轮63上乃藉链条64、链条张力器65及惰齿轮66构成传动机构，其中之平衡轴62末端并设有轴向并列的双皮带轮67，皮带轮67上所使用的辅机皮带是由曲轴直接驱动，其“旋转方向相同”，两条皮带之皮带轮组“非共一平面”，而是呈前后轴向排列。

存在于内燃机中各种辅机转子(包括皮带轮本身)之不平衡量(imbalance)于转动时，所产生之合成不平衡力，对机件及整个皮带系统将造成不良影响，且无法满足未来高静音、低振动之要求。

请参阅图2，兹以图2A、2B、2C分别为不平衡量相位差0°、90°及180°之同向转子转动示图。图2D、2E、2F分别为不平衡量相位差0°、90°及180°之反向转子转动示图，可知以下几点：

(a)同向旋转者，仅不平衡量之相位差大于90°时，才有相互消减效果。由于转子自重(weight)之影响，不平衡量均将趋向重力方向，吾人亦无法于装配时控制此相位差范围大于90°，故不平衡相互消减机会也较小。

(b)反向旋转者，除不平衡量之相位差为90°外，均有相互消减效果。

(c)图中采用相同直径之皮带轮做说明，其转速比＝1，但实际上会出现各种可能之转速比，又此为周期性运动，故不平衡量之相位差将在0°至360°间反覆变化。无论如何，反向旋转之不平衡量均有相减效果，而同向旋转者，仅-90°至90°之间有相减效果。

请参图3A、3B所示为两同向旋转之转子(包括曲轴转子31和辅机转子32)，r1与r2为转子半径，m1与m2为不平衡量，f1与f2为转动不平衡力，θ1与θ2为旋转角度，α为m1与m2之相位差，则

f1＝f1(cosθ1)+f1(sinθ1)i

＝f1x+f1yi

f2＝f2(cos(θ2+α)+f2(sin(θ2+α))i

＝f2x+f2yi

θ1/θ2＝r2/r1

图4A表示同向旋转，X方向不平衡力f1x与f2x对曲轴旋转角度θ1之相对关系。

图4B表示同向旋转，Y方向不平衡力f1y与f2y对曲轴旋转角度θ1之相对关系。

图3C、3D所示为两反向旋转之转子，则

f1＝f1(cosθ1)+f1(sinθ1)i

＝f1x+f1yi

f2’＝f2’(cos(-θ2-α))+f2’(sin(-θ2-α))i

＝f2x’+f2y’i

θ1/θ2＝r2/r1

图4C表示反向旋转，X方向不平衡力f1x与f2x’对曲轴旋转角度θ1之相对关系轨迹图。

图4D表示反向旋转，Y方向不平衡力f1y与f2y’对曲轴旋转角度θ1之相对关系。

考虑对曲轴转子之合成不平衡力，则

同向旋转者：

fx＝f1x+f2x

fy＝f1y+f2y

反向旋转者：

fx’＝f1x+f2x’＝f1x+f2x

fy’＝f1y+f2y’＝f1y-f2y

图5A表示同向旋转，曲轴运动之轨迹(假设系统之X、Y方向刚性相同)。

图5B表示反向旋转，曲轴运动之轨迹(假设系统之X、Y方向刚性相同)。

【注：图5A与图5B之最大、最小位移量相同(假设系统各方向之刚

性皆相同)，但运动轨迹不同。】

由以上说明可知，同向旋转之皮带系统确实会产生较大的振动量，会产生共振。

而且，如第1图所示之同“轴同”皮带轮布置亦会占据较大的空间。

又，存在于内燃机中各种辅机转子(包括皮带轮本身)之不平衡量(imbalance)于转动时，所产生之合成不平衡力，对机件及整个皮带系统将造成不良影响，且无法满足未来高静音、低振动之要求。

有鉴于此，本发明人乃针对该些缺点研究改进之道，终于有本发明的产生。

因此，本实用新型的目的在于提供一种反向旋转的双皮带装置，其两辅机系统是由两条“反向”驱动皮带带动，可消减整体转动之不平衡力、避免共振产生，以降低机体之振动、噪音和延长元件使用寿命，进而改善车辆乘坐舒适性。

本实用新型的技术方案是：

一种反向旋转的双皮带装置，包括平行设置的曲轴和反转轴，其特征在于：该曲轴上固设有曲轴皮带轮，该曲轴皮带轮藉皮带联接水泵和发电机，该反转轴上设有反转皮带轮，该反转皮带轮藉皮带联结压缩机和动力辅助转向泵；该曲轴皮带轮与反转皮带轮设置于同一平面内；该曲轴上固设的齿轮与反转轴上固设的齿轮相啮合构成反转机构。

所述的反向旋转的双皮带装置，其特征在于：该反转轴上固设的齿轮为相互结合的螺旋齿轮和摩擦齿轮。

本实用新型的效果在于：

从上所述可知，本创作之此种反向旋转之双皮带装置，是应用于内燃机之辅机驱动系统，可缩短引擎总长度，同时降低机体之振动、噪音，达到小型化与延长使用寿命之目的。

依本实用新型之此种反向旋转之双皮带装置，其两条皮带之皮带轮组为“共一平面”，可缩短机体之总长度，节省匹配空间，以达到小型化设计目标。

依本实用新型此种反向旋转之双皮带装置，其是利用一反转机构，产生与曲轴反向之输出扭力，藉此驱动另一皮带系统。

依本实用新型的此种反向旋转之双皮带装置，其所应用之反转机构可以由时规链条(timing chain)驱动之链轮(sprocket)、平衡轴(balance shaft)或与曲轴相咬合之反向齿轮组。

依本实用新型的此种反向旋转之双皮带装置，其并可将不平衡量、惯量或负载较大之辅机(例如：压缩机、动力辅助转向泵、发电机等)分离为二，并施以反向旋转。

至于本实用新型之详细构造、应用原理、作用与功效，则参照下列附图所作之说明即可得到完全的了解：

图式之简单说明

附图中，

图1是习见同向旋转皮带机构示图。

图2A、2B、2C是同向旋转之转子相位差0°、90°及180°之转动示图。

图2D、2E、2F是反向旋转之转子相位差0°、90°及180°之转动示图。

图3A、3B是两同向旋转之转子示图。

图3C、3D是两反向旋转之转子示图。

图4A是同向旋转X方向不平衡力对曲轴旋转角度θ1之相对示图。

图4B是同向旋转Y方向不平衡力对曲轴旋转角度θ1之相对示图。

图4C是反向旋转X方向不平衡力对曲轴旋转角度θ1之相对关系轨迹图。

图4D是反向旋转Y方向不平衡力对曲轴旋转角度θ1之相对关系轨迹图。

图5A是同向旋转，曲轴运动之轨迹图。

图5B是反向旋转，曲轴运动之轨迹图。

图6是本创作之反向旋转皮带装置示图。

图7是本创作反向旋转皮带示图。

图8是本创作之实施例构造剖面图。

图9是本创作之第二实施例图。

图10是本创作之第三实施例图。

图11是本创作之第四实施例图。

图示中元件编号与名称对照

1：曲轴皮带轮                            14：油封

2：反向皮带轮                            15：散热风扇

3：压缩机                                16：曲轴

4：动力辅助转向泵                        17：汽缸体

5：水泵                                  18：主轴承片

6：发电机                                19：由封

7：皮带一                                20：时规皮带轮

8：皮带二                                21：时规皮带

9a：螺旋齿轮                             22：皮带盖

9b：摩擦齿轮                             23：密封橡胶

10：螺旋齿轮                             24：前油封盖

11：反转轴                               25：固定螺栓

12：轴承片                               26：固定螺栓

13：C型扣环                              27：共一平面

61：平衡轴                               67：皮带轮

62：平衡轴                               40：曲轴

63：传动轮                               41：平衡轴

64：链条                                  42：燃油泵齿轮

65：链条张力器                            43：机油泵齿轮

66：惰轮

本实用新型的较佳具体实施例之描述如下：

如图6、7所示，本实用新型的反向旋转的双皮带装置，其所设计之反向辅机皮带系统，该辅机包括：压缩机(ACU)3、动力辅助转向泵(PAS)4、水泵(water pump)5、发电机(alternator)6，将此辅机区分为二，以皮带7，8藉曲轴皮带1及共一平面27之反转皮带轮2分别驱动。

本实用新型的反向旋转的双皮带装置，包括平行设置的曲轴16和反转轴11，该曲轴16上固设有曲轴皮带轮1，该曲轴皮带轮1藉皮带8联接水泵5和发电机6，该反转轴11上设有反转皮带轮2，该反转皮带轮2藉皮带7联结压缩机3和动力辅助转向泵4；该曲轴皮带轮1与反转皮带轮2设置于同一平面内；该曲轴16上固设的齿轮10与反转轴上固设的螺旋齿轮9a相啮合构成反转机构，螺旋齿轮9a和摩擦齿轮9b紧密结合，如图8所示，反转机构组合包括一齿轮组9，10(其中一为螺旋齿轮9a，另一为摩擦齿轮9b)、反转轴11、轴承片12、C型扣环13、油封14、散热风扇15以及皮带轮2。

反转轴11由曲轴16驱动，其驱动机构与习用者皆相同，包括：承载本装置之汽缸体17、主轴承片18、油封19、前油封盖24、固定螺栓25a、25b、时规皮带21、时规皮带轮20、皮带盖22、密封橡胶23、以用固定螺栓26a、26b。

反转轴11由曲轴16驱动，使曲轴皮带轮1与反转皮带轮2设置于同一平面内并反向旋转，这样可降低引擎整体的不平衡量，避免共振产生。

复请参阅图9、10、11，反转机构复可藉由时规链条(Chain)驱动之链轮(Sprocket)、曲轴40、平衡轴(balance shaft)41、燃油泵齿轮(fuel pump gear)42或机油泵齿轮(oilpump gear)43等，外接一皮带轮组来达成反向输出之目的。

由此可知，本创作达到反转目的的机构有：

(1)利用一反转机构，产生与曲轴反向之输出扭力，藉以驱动另一皮带系统。

(2)此反转机构可以由时规链条(timing chain)驱动之链轮(sprocket)、平衡轴(balance shaft)或与曲轴相啮合之反向齿轮组。(如图9、10、11)

(3)将不平衡量、惯量或负载较大之辅机(例如：压缩机、动力辅助转向泵、发电机等)分离为二，并施以反向旋转。(如图7)

Claims (2)

1、一种反向旋转的双皮带装置，包括平行设置的曲轴和反转轴，其特征在于：该曲轴上固设有曲轴皮带轮，该曲轴皮带轮藉皮带联接水泵和发电机，该反转轴上设有反转皮带轮，该反转皮带轮藉皮带联结压缩机和动力辅助转向泵；该曲轴皮带轮与反转皮带轮设置于同一平面内；该曲轴上固设的齿轮与反转轴上固设的齿轮相啮合构成反转机构。

2、根据权利要求1所述的反向旋转的双皮带装置，其特征在于：该反转轴上固设的齿轮为相互结合的螺旋齿轮和摩擦齿轮。

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