TWI467086B - A gear mechanism for the balance shaft of the engine - Google Patents

Description

用於引擎之平衡軸的齒輪機構

本發明是有關於一種齒輪機構，特別是指一種用於引擎之平衡軸的齒輪機構。

參閱圖1與圖2，為現有的一種引擎1，該引擎1具有一曲軸箱11、一樞接在該曲軸箱11內的曲軸12，及一樞接在該曲軸箱11內且與該曲軸12連動的平衡軸單元2。該曲軸12具有至少一用於增加慣性的飛輪部121，及一主動齒輪部122。該平衡軸單元2具有一樞接在該曲軸箱11上的軸桿21、一固設在該軸桿21上且與該曲軸12的主動齒輪部122嚙合的從動齒輪22，及一由該軸桿21延伸的配重塊23。該從動齒輪22具有一形成有多個凸齒的外環部221、一可轉動地設置在該外環部221內且與該軸桿21固接的內環部222，及一嵌合在該外環部221與內環部222之間且用於限制該外環部221與內環部222轉動角度的緩衝組223，該緩衝組223具有多個橡膠塊224(由於角度僅顯示一個)，及多個彈簧225。

當該引擎1的活塞(圖未示)帶動該曲軸12旋轉時，由於該主動齒輪部122與從動齒輪22嚙合，因此該從動齒輪22會被帶動更進而帶動該軸桿21轉動，使得該軸桿21上的配重塊23形成與該曲軸12相反的旋轉運動，藉此能平衡該曲軸12的飛輪部121旋繞時產生的慣性，而讓該引擎1整體的震動減低。

一般來說，該曲軸12的主動齒輪部122帶動該平衡軸單元2的從動齒輪22時，該曲軸12的主動齒輪部122與該從動齒輪22的背隙會產生嚙合的齒輪音，且背隙會容易造成齒輪的凸齒的磨損。但在上述設計中透過該從動齒輪22的外環部221擠壓該緩衝組223而間接帶動該內環部222旋轉，使該外環部221與內環部222能相對轉動，藉此可以消除齒間的背隙而減少磨損與異音。

不過引擎1內部是充滿機油及常處於高溫的環境，使該等橡膠塊224容易快速的劣化、硬化，導致該等橡膠塊224容易在該外環部221與內環部222相對轉動時受到剪力作用被破壞，失去緩衝的功能，而只剩該等彈簧225提供緩衝效果，但長時間使用後該等彈簧225仍會被剪斷而使該外環部221無法帶動該內環部222，造成平衡軸單元2的軸桿21不能被帶動旋轉，甚至會引發引擎1損毀的嚴重事故，所以必需定期更換該等橡膠塊224，而造成人力、物力的消耗。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以增加使用壽命的用於引擎之平衡軸的齒輪機構。

於是，本發明用於引擎之平衡軸的齒輪機構，該平衡軸包含一軸桿，及一位於該軸桿上的配重塊，該齒輪機構包含一從動齒輪組。該從動齒輪組包括一套固在該軸桿上內環件、一環設該內環件的外環件，及多個嵌合在該內環件與外環件之間且能自由旋動的第一彈性元件，每一第一 彈性元件具有一與該內環件、外環件相連接且用可撓性材質製成的緩衝部，及一設置在該緩衝部內且硬度大於該緩衝部的芯部，該外環件具有多個用於與一驅動齒輪相嚙合的凸齒。

本發明之功效在於：在該內環件與外環件相對錯位運動時，該等第一彈性元件的緩衝部能提供緩衝及回復的效果而能消除齒間的背隙，而該等第一彈性元件的芯部硬度較高所以能確保該第一彈性元件不會被剪力破壞，延長該等第一彈性元件的使用壽命。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖3與圖4，為本發明用於引擎之平衡軸的齒輪機構4之一較佳實施例，該平衡軸3包含一軸桿31，及一位於該軸桿31上的配重塊32。該齒輪機構4包含一套設在該軸桿31的從動齒輪組5、一蓋設從動齒輪組5相反於配重塊32之一側且穿設過該軸桿31的固定片6，及一扣設於該軸桿31上且卡合該固定片6的扣環7。本實施例中，該扣環7是C型扣，但不以此為限。

該從動齒輪組5包括一套固在該軸桿31上內環件51、一環設該內環件51的外環件52、多個嵌合在該內環件51與外環件52之間且能自由旋動的第一彈性元件55，及多個嵌合於該內環件51與外環件52之間的第二彈性元件56。 本實施例中，該平衡軸3的軸桿31上插設有一定位銷33，使該內環件51無法相對該軸桿31轉動，但也不此使用定位銷33的方式為限，也可以使用嵌合鍵或在該軸桿31上直接形成有凸塊的態樣。

內環件51具有多個朝該軸桿31凹陷的內弧形槽511、多個朝該軸桿31凹陷的內方形槽512，及一形成在鄰近該配重塊32的一側且與該固定片6間隔相對的擋板513。

該外環件52具有多個用於與一驅動齒輪92相嚙合的凸齒521、多個分別與該內弧形槽511相對應且朝遠離軸桿31的方向凹陷的外弧形槽522，及多個分別與該內方形槽512相對應且朝遠離軸桿31的方向凹陷的外方形槽523。在本實施例中，該驅動齒輪92是設置在引擎的曲軸91上並能隨曲軸91轉動。

每一內弧形槽511與每一外弧形槽522相配合形成一呈圓形且容置相對應的第一彈性元件55的第一容置空間53。每一內方形槽512與每一外方形槽523相配合形成一呈方形且容置相對應的第二彈性元件56的第二容置空間54。該固定片6與內環件51的擋板513相配合封閉該等第一容置空間53與第二容置空間54，且該等第一容置空間53與第二容置空間54是等角度相間隔地圍繞該軸桿31。

參閱圖5與圖6，每一第一彈性元件55具有一與該內環件51、外環件52相接觸且用可撓性材質製成的緩衝部551，及一設置在該緩衝部551內且硬度大於該緩衝部551的芯部552。每一第二彈性元件56具有一容置於相對應之 第二容置空間54的簧體561，及二分別相間隔地設置在該簧體561兩端的限位銷562。每一限位銷562具有一穿置在該簧體561內的小徑部563，及一與該小徑部563連接且直徑大於該小徑部563並抵靠在該簧體561端緣的大徑部564。具體的來說，每一第一彈性元件55的緩衝部551是用橡膠製成，而每一第一彈性元件55的芯部552是以金屬材質製成為佳，另外每一第二彈性元件56的簧體561是壓縮彈簧。該固定片6與內環件51的擋板513(見圖3)封閉該等第一容置空間53與第二容置空間54，使該等第一彈性元件55與第二彈性元件56不會掉落出。

參閱圖4，當曲軸91上的驅動齒輪92帶動該從動齒輪組5轉動時，該外環件52會先受到驅動的力量而相對該內環件51旋動，此時該外環件52與內環件51會如圖7所示的錯位而擠壓該等第一彈性元件55的緩衝部551與第二彈性元件56的簧體561，使該等緩衝部551與簧體561蓄積彈性回復力，接著繼續帶動該內環件51旋動，進而使該平衡軸3的軸桿31旋轉，並讓該配重塊32配合該曲軸91的運動而消弭震動。必需要說明的是，在圖7中，該第一彈性元件55的緩衝部551之變形量僅為方便說明而示意，並非實際的變形量。

而該等第一彈性元件55的緩衝部551及第二彈性元件56的簧體561，能適時釋放彈性回復力推動該外環件52，消除該外環件52的凸齒521與驅動齒輪92運轉中產生的背隙而降低該外環件52與驅動齒輪92之間的齒輪音。同 時，由於該等第一彈性元件55能分別在該等第一容置空間23自由旋動，因此每次外環件52與內環件51錯位時擠壓該等緩衝部551的位置皆不會相同，能相對地增加該等緩衝部551的使用壽命，且即便該等緩衝部551因長時間受油氣、高溫的影響而硬化，該等芯部552仍能提供較大的剛性避免該等緩衝部551被過度擠壓而被剪力完全破壞，使該外環件52仍能帶動內環件51旋轉。

另如圖7所示，當該外環件52相對該內環件51錯位而擠壓該等簧體561後，每一第二彈性元件56的限位銷562會彼此頂靠而撐抵在該外環件52與內環件51之間，能限制該外環件52與內環件51位移的角度，避免該外環件52與內環件51產生的剪力過大而使該等簧體561被過度壓縮。而穿置在該簧體561內的限位銷562之小徑部563能確保該簧體561沿軸向正確的伸縮，而不會產生不適當的變形，同時該等限位銷562也提供較高的強度，能延長該等簧體561的使用壽命。

綜上所述，本發明用於引擎之平衡軸的齒輪機構4，在該從動齒輪組5的第一彈性元件55具有硬度較高的芯部552，及第二彈性元件56具有限位銷562，使該外環件52與內環件51不易過度擠壓該等第一彈性元件55與第二彈性元件56，使得該等第一彈性元件55與第二彈性元件56使用壽命較長，不容易被剪力完全破壞，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧平衡軸

31‧‧‧軸桿

32‧‧‧配重塊

33‧‧‧定位銷

4‧‧‧齒輪機構

5‧‧‧從動齒輪組

51‧‧‧內環件

511‧‧‧內弧形槽

512‧‧‧內方形槽

513‧‧‧擋板

52‧‧‧外環件

521‧‧‧凸齒

522‧‧‧外弧形槽

523‧‧‧外方形槽

53‧‧‧第一容置空間

54‧‧‧第二容置空間

55‧‧‧第一彈性元件

551‧‧‧緩衝部

552‧‧‧芯部

56‧‧‧第二彈性元件

561‧‧‧簧體

562‧‧‧限位銷

563‧‧‧小徑部

564‧‧‧大徑部

6‧‧‧固定片

7‧‧‧扣環

91‧‧‧曲軸

92‧‧‧驅動齒輪

圖1是一局部剖視圖，說明現有的一種引擎；圖2是一立體圖，說明該引擎的一平衡軸單元；圖3是一立體分解圖，說明本發明用於引擎之平衡軸的齒輪機構的一較佳實施例；圖4是一剖視圖，說明該較佳實施例的一從動齒輪組的接合態樣；圖5是一局部放大圖，說明該較佳實施例的一第一彈性元件的態樣；圖6是一局部放大圖，說明該較佳實施例的一第二彈性元件的態樣；及圖7是一示意圖，說明該較佳實施例的從動齒輪組作動的態樣。

3‧‧‧平衡軸

31‧‧‧軸桿

32‧‧‧配重塊

33‧‧‧定位銷

4‧‧‧齒輪機構

5‧‧‧從動齒輪組

51‧‧‧內環件

511‧‧‧內弧形槽

512‧‧‧內方形槽

513‧‧‧擋板

52‧‧‧外環件

521‧‧‧凸齒

522‧‧‧外弧形槽

523‧‧‧外方形槽

55‧‧‧第一彈性元件

56‧‧‧第二彈性元件

6‧‧‧固定片

7‧‧‧扣環

Claims (3)

1. 一種用於引擎之平衡軸的齒輪機構，該平衡軸包含一軸桿，及一位於該軸桿上的配重塊，該齒輪機構包含：一從動齒輪組，包括一套固在該軸桿上內環件、一環設該內環件的外環件，及多個嵌合在該內環件與外環件之間且能自由旋動的第一彈性元件，及多個嵌合在該內環件與外環件之間的第二彈性元件；其中，該從動齒輪組的內環件具有多個朝該軸桿凹陷的內弧形槽，及多個朝該軸桿凹陷的內方形槽，該外環件還具有多個分別與該內弧形槽相對應且朝遠離軸桿的方向凹陷的外弧形槽，及多個分別與該等內方形槽相對應且朝遠離軸桿的方向凹陷的外方形槽，每一內弧形槽與每一外弧形槽相配合形成一呈圓形的第一容置空間，每一內方形槽與每一外方形槽相配合形成一呈方形的第二容置空間；該等第一彈性元件是分別容置於該等第一容置空間內，該等第二彈性元件是分別容置於該等第二容置空間內，每一第一彈性元件具有一與該內環件、外環件相接觸且用可撓性材質製成的緩衝部，及一設置在該緩衝部內且硬度大於該緩衝部的芯部，該外環件具有多個用於與一驅動齒輪相嚙合的凸齒，每一第二彈性元件具有一容置於相對應之第二容置空間的簧體，及二分別設置在該簧體兩端的限位銷，每一限位銷具有一穿置在該簧體內的小徑部，及一與該小徑部連接且直徑大於該小徑部 並抵靠在該簧體端緣的大徑部。
2. 根據申請專利範圍第1項所述用於引擎之平衡軸的齒輪機構，其中，該內環件的內弧形槽與該外環件的外弧形槽是等角度相間隔地圍繞該軸桿。
3. 根據申請專利範圍第1項所述用於引擎之平衡軸的齒輪機構，還包含一蓋設該從動齒輪組相反於該配重塊之一側且穿設過該軸桿的固定片，及一扣設於該軸桿上且卡合該固定片的扣環，該內環件還具有一與該固定片間隔相對的擋板，該固定片與內環件的擋板封閉該等第一容置空間與第二容置空間。