TWI602984B - Tight engine that reduces noise - Google Patents

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TWI602984B TW103103548A TW103103548A TWI602984B TW I602984 B TWI602984 B TW I602984B TW 103103548 A TW103103548 A TW 103103548A TW 103103548 A TW103103548 A TW 103103548A TW I602984 B TWI602984 B TW I602984B
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楊思待
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光陽工業股份有限公司
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    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01B23/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
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    • F01B31/005—Silencing equipment
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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/28—Counterweights, i.e. additional weights counterbalancing inertia forces induced by the reciprocating movement of masses in the system, e.g. of pistons attached to an engine crankshaft; Attaching or mounting same
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Description

可以降低運轉異音的緊密引擎
本發明是有關於一種引擎，特別是指一種可降低運轉異音的緊密引擎。
參閱圖1，一般引擎1包含一汽缸11、一可在該汽缸11內上下往復作動之活塞12、一由該活塞12連動之曲軸13、一軸設於該曲軸13上的第一齒輪14、一與該曲軸13間隔且平行設置之轉軸15、一軸設於該轉軸15上且與該第一齒輪14相嚙合的第二齒輪16、一由該轉軸15帶動之第一水泵17，及一與該第一水泵17透過管路相連接之第一熱交換器18。當引擎1開始作動時，該活塞12連動該曲軸13旋轉且使該第一齒輪14跟著旋轉，並使與該第一齒輪14嚙合之該第二齒輪16反向旋轉，進而帶動該轉軸15並使該第一水泵17運轉，以進行冷卻水的輸送並對該汽缸11進行冷卻作用，進行冷卻作用後升溫的冷卻水經由該第一水泵17的推動運送至該第一熱交換器18處降溫，並重新進行冷卻循環。
參閱圖1及圖2，其中，圖2(a)為該引擎1運轉時該曲軸13轉速之變化曲線，圖2(b)為該引擎1運轉時該轉軸15轉速之變化曲線。比較圖2(a)、2(b)後可以發現當 該曲軸13轉速發生變化，且該轉軸15之轉速隨之改變的瞬間，會產生不穩定的快速抖動現象，此為該第一齒輪14及第二齒輪16之間有背隙而相互撞擊所導致的結果，故該引擎1在該曲軸13轉速變化時會因前述情形而產生振動及噪音。另外，該第一水泵17設置於該引擎1的一側之配置方式則會使該引擎1的配重不平衡進而使振動及噪音加劇，導致該引擎1的穩定性及使用壽命降低。
因此，本發明之目的，即在提供一種可降低運轉時的振動與噪音的引擎。
於是，本發明可以降低運轉異音的緊密引擎包含一內燃機系統、一設置於該內燃機系統下方的驅動系統、一設置於該驅動系統之一側的發電系統，及一設置於該驅動系統之另一側的冷卻系統。該驅動系統包括一可在該內燃機系統內上下往復作動之活塞、一由該活塞連動之曲軸、一設置於該曲軸上之第一齒輪、一與該曲軸間隔且平行設置之平衡軸、一設置於該平衡軸上且與該第一齒輪相嚙合之第二齒輪、一與該第二齒輪間隔設置於該平衡軸上之第三齒輪、一與該平衡軸間隔且平行設置之轉軸、一設置於該轉軸上之第四齒輪，及一環繞設置並與該第三齒輪及該第四齒輪相嚙合之帶狀傳動件。該第一齒輪及該第二齒輪至少其中之一為減振齒輪。
該發電系統設置於該驅動系統之一側，並包括一設置於該曲軸之一端且由該曲軸帶動運轉之發電機，及 一位於該發電機內側且設置於該曲軸上之配重件。該發電機具有一本體，及一樞設於該本體內且與該配重件相鄰之轉子。該轉子朝向該曲軸並沿著該曲軸的軸向投影出一第一投影區，該本體朝向該曲軸並沿著該曲軸的軸向投影出一第二投影區。該驅動系統是位於該第一投影區內。
該冷卻系統設置於該驅動系統之另一側，並包括一由該平衡軸同軸驅動且與該內燃機系統相連通之第一水泵、一與該第一水泵及該內燃機系統相連通之第一熱交換器、一由該轉軸驅動且與該發電機相連通之第二水泵，及一與該第二水泵及該發電機相連通之第二熱交換器。該第一水泵及該驅動系統位於該第一投影區內，該第二水泵位於該第二投影區內且部分位於該第一投影區外。
本發明之功效在於：加裝該平衡軸以抵銷該曲軸運轉慣性之振動，且該平衡軸可運用該第一水泵中的冷卻水吸收振動以達到提升抑制振動之效果並能消除齒輪咬合之振動，而該第一齒輪及該第二齒輪的齒輪組合具有減振效果，且以該帶狀傳動件來連接傳動該第三齒輪及該第四齒輪，能更進一步降低由齒輪相互碰撞而產生的振動及噪音。該轉子產生之轉動慣量及該配重件的配置可抑制該驅動系統運轉時所產生的振動及噪音，而透過將該驅動系統設置於該第一投影區內可將該轉子及該配重件的抑制效果達到最大。
2‧‧‧內燃機系統
3‧‧‧驅動系統
30‧‧‧活塞
31‧‧‧曲軸
32‧‧‧第一齒輪
33‧‧‧平衡軸
34‧‧‧第二齒輪
35‧‧‧第三齒輪
36‧‧‧轉軸
37‧‧‧第四齒輪
38‧‧‧帶狀傳動件
4‧‧‧發電系統
41‧‧‧發電機
411‧‧‧本體
412‧‧‧轉子
42‧‧‧配重件
5‧‧‧冷卻系統
51‧‧‧第一水泵
52‧‧‧第一熱交換器
53‧‧‧第二水泵
54‧‧‧第二熱交換器
A‧‧‧第一投影區
B‧‧‧第二投影區
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的 實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明一習知引擎之元件配置；圖2(a)是一曲線圖，說明該引擎運轉時，該曲軸轉速之變化曲線；圖2(b)是一曲線圖，說明該引擎運轉時，該平衡軸轉速之變化曲線；圖3是一側視圖，說明本發明可以降低運轉異音的緊密引擎之一較佳實施例；圖4是一示意圖，用以輔助說明圖3；圖5(a)是一曲線圖，說明該較佳實施例中，該曲軸轉速之變化曲線；及圖5(b)是一曲線圖，說明該較佳實施例中，該平衡軸轉速之變化曲線。
本發明可以降低運轉異音的緊密引擎適用於設置在一輛二輪或四輪的車輛上，例如機車或全地形車等。參閱圖3與圖4，為本發明可以降低運轉異音的緊密引擎之一較佳實施例，包含一內燃機系統2、一設置於該內燃機系統2下方之驅動系統3、一設置於該驅動系統3之一側的發電系統4，及一設置於該驅動系統3之另一側的冷卻系統5。
該驅動系統3包括一可在該內燃機系統2內上下往復作動之活塞30、一由該活塞30連動之曲軸31、一設置於該曲軸31上之第一齒輪32、一與該曲軸31間隔且平行設置之平衡軸33、一設置於該平衡軸33上且與該第一 齒輪32相嚙合之第二齒輪34、一與該第二齒輪34間隔設置於該平衡軸33上之第三齒輪35、一與該平衡軸33間隔且平行設置之轉軸36、一設置於該轉軸36上之第四齒輪37，及一環繞設置並與該第三齒輪35及該第四齒輪37相嚙合之帶狀傳動件38。在本較佳實施例中，該第一齒輪32及該第二齒輪34分別是一減振齒輪，該帶狀傳動件38是由一鏈條及一有齒皮帶中擇一，但也可為其他具相同構造及功能之元件，不以此為限。
參閱圖3，該發電系統4設置於該驅動系統3之一側，並包括一設置於該曲軸31之一端且由該曲軸31帶動運轉之發電機41，及一位於該發電機41內側且設置於該曲軸31上之配重件42。該發電機41具有一本體411，及一樞設於該本體411內並與該配重件42相鄰，且直徑與該配重件42相同之轉子412。該轉子412朝向該曲軸31並沿著該曲軸31的軸向投影出一第一投影區A，該本體411朝向該曲軸31並沿著該曲軸31的軸向投影出一第二投影區B。且該驅動系統3是位於該第一投影區A內。需要進一步說明的是，在本較佳實施例中，該配重件42為一飛輪，但不以此為限。
參閱圖3及圖4，該冷卻系統5設置於該驅動系統3之另一側，並包括一由該平衡軸33同軸驅動且與該內燃機系統2相連通之第一水泵51、一與該第一水泵51及該內燃機系統2相連通之第一熱交換器52、一由該轉軸36驅動且與該發電機41相連通之第二水泵53，及一與該第二 水泵53及該發電機41相連通之第二熱交換器54。該第一水泵51位於該第一投影區A內，該第二水泵53位於該第二投影區B內且部分位於該第一投影區A外。需要特別說明的是，該第一水泵51及該第一熱交換器52是用來冷卻該內燃機系統2，該第二水泵53及該第二熱交換器54是用來冷卻該發電機41。此外，該第一水泵51及該第一熱交換器52不與該第二水泵53及該第二熱交換器54相連通。
需要進一步說明的是，由於發電系統4的工作溫度低於該內燃機系統2，故不需要與該內燃機系統2維持相同的冷卻效率，僅須透過該第一齒輪32、該第二齒輪34、該第三齒輪35，及該第四齒輪37間轉速比的配置來使該第一水泵51及該第二水泵53的轉速不同，以使該第一水泵51及該第二水泵53產生的冷卻效率不同，進而讓該內燃機系統2及該發電系統4能各自冷卻到合適的工作溫度。在本較佳實施例中，該第一齒輪32的齒數與該第二齒輪34相同，且該第三齒輪35的齒數是少於該第四齒輪37的齒數。由於，透過此配置可使該第一水泵51的轉速大於該第二水泵53的轉速，使該溫度較高的內燃機系統2能有較高的冷卻效率，而該溫度較低的發電系統4則維持較低的冷卻效率即可。
參閱圖5，其中，圖5(a)為本較佳實施例中該曲軸31轉速之變化曲線，圖5(b)為本較佳實施例中該轉軸36轉速之變化曲線。將圖5(b)和圖2(b)相比較可以發現本較佳實施例在該曲軸31轉速發生變化且該轉軸36的轉速隨 之改變時，所產生的不穩定振動現象已獲得抑制及改善。
綜上所述，透過該驅動系統3及該發電系統4的設置可降低由齒輪相互碰撞及配重不均所產生的振動及噪音。藉由加裝該平衡軸33可抵銷該曲軸31運轉慣性之振動，且該平衡軸33可運用該第一水泵51中的冷卻水吸收振動以達到提升抑制振動之效果，並能消除齒輪咬合之振動。而透過該轉子412的轉動慣量及該配重件42的配重可進一步抑制該驅動系統3運轉時產生的振動及噪音，而將該驅動系統3設置於該第一投影區A內可將該轉子412及該配重件42的抑制效果達到最大，且元件之間的配置也最為緊密，因而能減少該驅動系統3所佔用的空間，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專利說明書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。
2‧‧‧內燃機系統
3‧‧‧驅動系統
30‧‧‧活塞
31‧‧‧曲軸
32‧‧‧第一齒輪
33‧‧‧平衡軸
34‧‧‧第二齒輪
35‧‧‧第三齒輪
36‧‧‧轉軸
37‧‧‧第四齒輪
38‧‧‧帶狀傳動件
4‧‧‧發電系統
41‧‧‧發電機
411‧‧‧本體
412‧‧‧轉子
42‧‧‧配重件
5‧‧‧冷卻系統
51‧‧‧第一水泵
53‧‧‧第二水泵
A‧‧‧第一投影區
B‧‧‧第二投影區

Claims (5)

  1. 一種可以降低運轉異音的緊密引擎，包含：一內燃機系統；一驅動系統，設置於該內燃機系統下方，包括一可在該內燃機系統內上下往復作動之活塞、一由該活塞連動之曲軸、一設置於該曲軸上之第一齒輪、一與該曲軸間隔且平行設置之平衡軸、一設置於該平衡軸上且與該第一齒輪相嚙合之第二齒輪、一與該第二齒輪間隔設置於該平衡軸上之第三齒輪、一與該平衡軸間隔且平行設置之轉軸、一設置於該轉軸上之第四齒輪，及一環繞設置並與該第三齒輪及該第四齒輪相嚙合之帶狀傳動件，該第一齒輪及該第二齒輪至少其中之一為減振齒輪；一發電系統，設置於該驅動系統之一側，並包括一設置於該曲軸之一端且由該曲軸帶動運轉之發電機，及一位於該發電機內側且設置於該曲軸上之配重件，該發電機具有一本體，及一樞設於該本體內且與該配重件相鄰之轉子，該轉子朝向該曲軸並沿著該曲軸的軸向投影出一第一投影區，該本體朝向該曲軸並沿著該曲軸的軸向投影出一第二投影區；及一冷卻系統，設置於該驅動系統之另一側，並包括一由該平衡軸同軸驅動且與該內燃機系統相連通之第一水泵、一與該第一水泵及該內燃機系統相連通之第一熱交換器、一由該轉軸驅動且與該發電機相連通之第二 水泵，及一與該第二水泵及該發電機相連通之第二熱交換器，該第一水泵及該驅動系統位於該第一投影區內，該第二水泵位於該第二投影區內且部分位於該第一投影區外，該第一水泵及該第一熱交換器供冷卻該內燃機系統，該第二水泵及該第二熱交換器供冷卻該發電機，且與該第一水泵及該第一熱交換器不相連通。
  2. 如請求項1所述可以降低運轉異音的緊密引擎，其中，該第一齒輪的齒數與該第二齒輪的齒數相同。
  3. 如請求項1所述可以降低運轉異音的緊密引擎，其中，該第三齒輪的齒數是少於該第四齒輪的齒數。
  4. 如請求項1所述可以降低運轉異音的緊密引擎，其中，該帶狀傳動件為一鏈條。
  5. 如請求項1所述可以降低運轉異音的緊密引擎，其中，該帶狀傳動件為一有齒皮帶。
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