專利名稱：與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)的皮帶輪組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)式撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)的皮帶輪組件。
背景技術(shù)：
撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般包括一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪、至少一個(gè)連接到一個(gè)附屬件上的第二皮帶輪以及一個(gè)纏繞所述皮帶輪以傳遞運(yùn)動(dòng)的皮帶，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)裝置具有(presenting)一個(gè)吸熱式發(fā)動(dòng)機(jī)和多個(gè)通過撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)功能性地連接到吸熱式發(fā)動(dòng)機(jī)上的附屬件。
第一皮帶輪連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上，因而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的應(yīng)力作用(stressed)，所述扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的不良影響一般通過使用連接到曲軸上的動(dòng)力阻尼器以及使用安置在皮帶輪和曲軸輪轂之間的高曲服性扭轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)件(high yielding torsional joints)得到減弱。
扭轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)件一般包括一個(gè)在內(nèi)連接到輪轂上而在外連接到皮帶輪上的彈性材料環(huán)體，但其具有不利之處即在發(fā)動(dòng)機(jī)使用期限當(dāng)中會(huì)發(fā)生退化，另外，其機(jī)械特性會(huì)隨著溫度發(fā)生相當(dāng)大的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于獲得一種用于撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的皮帶輪組件，其中所述皮帶輪組件的尺寸減小、組裝簡(jiǎn)單并且能夠克服上述缺點(diǎn)。
通過一種如權(quán)利要求1所述的皮帶輪組件，可獲得上述目的。


現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其中所述附圖顯示了兩個(gè)非限制性的實(shí)施方式，所述附圖如下圖1為依據(jù)本發(fā)明的皮帶輪組件第一實(shí)施方式的示意性徑向局部剖視圖；圖2和3為如圖1所示的皮帶輪組件的操作特征的特性圖；圖4為依據(jù)本發(fā)明的皮帶輪組件第二實(shí)施方式的示意性徑向局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中，整體標(biāo)注為1的皮帶輪組件包括一個(gè)輪轂2、一個(gè)環(huán)形的動(dòng)力阻尼器4以及包括一個(gè)彈性材料的套筒6，其中所述輪轂2剛性連接到吸熱式發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的曲軸3上并具有一軸線A，所述阻尼器4界定形成一個(gè)容納輪轂2的孔5，所述套筒6在孔5內(nèi)徑向連接到輪轂2上，以使輪轂2從動(dòng)力阻尼器4旋轉(zhuǎn)地退耦(rotationally decoupling)。
特別地，阻尼器4具有呈C形的徑向截面并且還一體地包括與一個(gè)輪轂2同心的圓柱形壁部7、一個(gè)垂直于軸線A的環(huán)狀盤8以及一個(gè)剛性連接到環(huán)狀盤8上并具有震動(dòng)質(zhì)塊(seismic mass)功能的導(dǎo)電材料環(huán)體9。
皮帶輪組件1進(jìn)一步包括一個(gè)環(huán)皮帶輪10以及一個(gè)軸承12，所述皮帶輪10的徑向C形截面界定形成一個(gè)空腔11，該空腔11適于具有間隙地容納環(huán)體9，所述軸承12布置在圓柱形壁部7上并且機(jī)械地空轉(zhuǎn)地將皮帶輪10支撐在阻尼器4上。
特別地，皮帶輪10一體地包括一個(gè)設(shè)有凹槽的鐵磁材料冠頂(crown)13以及一個(gè)圓形冠頂壁部14，其中所述冠頂13徑向疊蓋(overlapping)環(huán)體9并且適于與皮帶配合以驅(qū)動(dòng)(feeding)公知類型的附屬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)，所述冠頂壁部14垂直于軸線A并且相對(duì)于環(huán)體9與圓形盤8相對(duì)(opposed)，所述冠頂壁部14還垂直于裝配在軸承12的外環(huán)上的圓柱形支撐壁部15。
皮帶輪10進(jìn)一步包括多個(gè)第一和多個(gè)第二永久磁體16、17，所述永久磁體16、17徑向地面對(duì)于(facing from)環(huán)體9的相對(duì)側(cè)部并且在空腔11內(nèi)分別剛性地連接到支撐壁部15和設(shè)有凹槽的冠頂13上。
磁體16和磁體17均具有N-S-N-S等依次類推(etc.)的交替順序的磁極類型，并且分別沿著圓周方向相互偏移(offset)，使得在環(huán)體9的相對(duì)的徑向部分上各自具有相反的成對(duì)磁極，也就是說，如果磁體16的磁極順序?yàn)镹-S-N-S等依次類推，則磁體17的相應(yīng)磁極順序?yàn)镾-N-S-N等依次類推，從而產(chǎn)生一磁場(chǎng)M，所述磁場(chǎng)M的磁通線(flow lines)垂直于軸線A并且沿著徑向方向穿過環(huán)體9。
皮帶輪組件1的操作如下。
當(dāng)曲軸3相對(duì)于設(shè)有凹槽的冠頂13靜止時(shí)，例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，磁體16、17產(chǎn)生磁場(chǎng)M，所述磁場(chǎng)M穿過環(huán)體9并且在設(shè)有凹槽的冠頂14中閉合(closes)，并未在環(huán)體9內(nèi)感應(yīng)生成雜散電流。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄時(shí)，曲軸3通過粘彈性的套筒6驅(qū)動(dòng)(feeds)阻尼器4。相反，設(shè)有凹槽的冠頂13保持原有靜止，原因?yàn)槠渫ㄟ^傳動(dòng)皮帶連接到至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)慣性件(inertia)上并且被機(jī)械地空轉(zhuǎn)地支撐在阻尼器4的圓柱形壁部7上。
因此，環(huán)體9相對(duì)于由磁體16、17產(chǎn)生的磁場(chǎng)移動(dòng)，并且成為感應(yīng)的雜散電流的場(chǎng)所(seat)，所述感應(yīng)的雜散電流沿著一個(gè)垂直于徑向方向并且并布置在兩個(gè)角度相鄰的(angularly adjacent)磁體16、17之間的閉合回路流動(dòng)。
接著，由于由磁體16、17產(chǎn)生的磁場(chǎng)與環(huán)體9中感應(yīng)生成的雜散電流的互相作用，設(shè)有凹槽的冠頂13受到洛侖茲力的作用，所述洛侖茲力的合力產(chǎn)生能夠?yàn)楦綄賯鲃?dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的電磁扭矩T。
特別地，電磁扭矩T與設(shè)有凹槽的冠頂13和環(huán)體9之間的速度差Δω成比例(如圖2中的虛線所示)，這與異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)所特有的操作特征相一致(following)，其中感應(yīng)器由磁體16、17構(gòu)成而轉(zhuǎn)子則為環(huán)體9。
此外，對(duì)于圖中自原點(diǎn)的一長段區(qū)域，按高估方法(high estimation)可得出電磁扭矩T和角速度差Δω成正比例關(guān)系(如圖2中的實(shí)線所示)，其比例系數(shù)為C，從而該比例系數(shù)在機(jī)械上等同于恒定的粘滯摩擦系數(shù)。
因此，電磁扭矩的特性在機(jī)械上類似于粘滯扭矩的特性，另外，當(dāng)皮帶輪組件1以包括在正比例范圍中的相對(duì)速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述電磁扭矩消耗(dissipates)的功率P等于操作特征曲線中的直線區(qū)域(straightsection)所對(duì)應(yīng)的面積的兩倍。
為了在等同的電磁扭矩T下考慮使皮帶輪組件1具有高效率，則有必要使比例系數(shù)C盡可能大，所述加大比例系數(shù)C是通過在永久磁體16、17的構(gòu)造中采用與其尺寸相配的最多數(shù)量的磁性材料以及選用較少數(shù)量的磁體來獲得，亦即兩個(gè)磁體16和17彼此分別以相反的磁極相面對(duì)并且按徑向方向布置。
此外，應(yīng)注意到比例系數(shù)C在頻率范圍中的變化確定了曲軸3和皮帶輪10之間通過電磁扭矩所產(chǎn)生的扭曲振動(dòng)的傳動(dòng)特征。
特別地，能夠證實(shí)隨著頻率的升高，比例系數(shù)C保持恒定，接著，當(dāng)頻率高于截止(cut-off)頻率Ft時(shí)，比例系數(shù)C按對(duì)數(shù)方式降低(見圖3)。
磁體16、17的數(shù)量定量地(quantitatively)影響比例系數(shù)C的數(shù)率，原因?yàn)榻刂诡l率Ft的值降低，然而，當(dāng)磁體16、17的數(shù)量減少時(shí)，處于(along)恒定區(qū)域的比例系數(shù)C的值則升高。
高傳動(dòng)性能是高比例系數(shù)值C的結(jié)果，因而，其頻率比截止頻率Ft低的振動(dòng)從曲軸3傳送到皮帶輪10，而其頻率離截止頻率Ft越遠(yuǎn)的頻率的振動(dòng)則越發(fā)得到濾除，從而不會(huì)到達(dá)附屬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并對(duì)其造成損害。
此外，電磁扭矩T施加到環(huán)體9上，而且，在阻尼器4的動(dòng)力性能頻率范圍內(nèi)，附屬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣性扭矩能夠借助比例系數(shù)C的特性起到影響作用，擔(dān)當(dāng)相對(duì)于粘彈性套筒6連續(xù)布置的附加阻尼扭矩。
從本發(fā)明的描述和操作看，本發(fā)明能夠取得的優(yōu)點(diǎn)顯而易見。
設(shè)有凹槽的冠頂13在徑向上疊蓋包含軸向尺寸的環(huán)體9并且借助在使用過程當(dāng)中經(jīng)受低損耗的電磁耦合裝置由曲軸3驅(qū)動(dòng)，從而不易遭受由疲勞所造成的磨損，另外，其動(dòng)力特征在溫度變化時(shí)恒定不變。
假設(shè)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)等同，則不管是否需要進(jìn)一步減小尺寸，使用永久磁體是優(yōu)選方案，原因?yàn)橛谰么朋w可具有高磁場(chǎng)密度。
使用較少數(shù)量的磁體，則能夠在低頻率下傳送高扭矩，而不會(huì)傳遞高頻率振動(dòng)，從而降低附屬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力載荷。
此外，環(huán)體9同時(shí)用作磁轉(zhuǎn)子和震動(dòng)質(zhì)塊，因而能夠減少部件數(shù)量，并且能夠?qū)㈦姶排ぞ赜米鞒私?jīng)由黏彈性套筒6所產(chǎn)生的阻尼扭矩之外的額外阻尼扭矩。
最后，顯然地，在不會(huì)偏離如由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下，能夠改變和變更文中所描述和所披露的裝置。
特別地，皮帶輪組件1能夠應(yīng)用于任何環(huán)式撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如包括鏈條的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
當(dāng)必須產(chǎn)生其磁通線垂直于環(huán)體9的圓周速度方向的磁場(chǎng)時(shí)，相對(duì)于所描述的方式，永久磁體能夠以不同的方式得到支撐。例如，圖4中的皮帶輪10可包括一個(gè)相對(duì)于圓形冠頂壁部14而言在相對(duì)的側(cè)部上剛性地連接到設(shè)有凹槽的冠頂13上的圓形冠頂壁部20。在該情形中，磁體16、17通過圓形冠頂壁部14、20上的側(cè)壁支撐在空腔11內(nèi)，另外，磁場(chǎng)M基本上平行于軸線A。
在特別要求減小尺寸以及中到低的扭矩傳送的應(yīng)用場(chǎng)合中，可以考慮僅采用與環(huán)體9布置在相同側(cè)部上、磁極呈交替狀態(tài)的磁體16或磁體17。
此外，永久磁體能夠以電磁體替代，其中流過滑動(dòng)電觸點(diǎn)的電流在所述電磁體中流動(dòng)，從而能夠?qū)嵤┳饔迷谀＜碗姶排ぞ氐姆较蛏系闹鲃?dòng)控制。
在某些應(yīng)用場(chǎng)合中，環(huán)體9還可通過環(huán)狀盤8或者經(jīng)由一個(gè)單獨(dú)的彈性元件剛性連接到輪轂2上。
此外，在所有實(shí)施方式中，可考慮將軸承12直接裝配于輪轂2上。
還可以考慮使皮帶輪組件1用作一個(gè)剛性地連接到吸熱式發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的附屬件的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上的皮帶輪。優(yōu)選地，在這種應(yīng)用場(chǎng)合，環(huán)狀盤8剛性連接到輪轂2上，使得輪轂2與環(huán)體9成一體。
權(quán)利要求
1.一種皮帶輪組件(1)，包括一個(gè)具有軸線(A)并且適于剛性連接到一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(3)上的輪轂(2)；一個(gè)鐵磁性材料的環(huán)狀轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪(10)，該皮帶輪(10)至少間接地支撐在所述輪轂(2)上；一個(gè)旋轉(zhuǎn)地連接到所述輪轂(2)上的導(dǎo)電材料的環(huán)體(9)；以及剛性地連接到所述皮帶輪(10)上并且面對(duì)所述環(huán)體(9)的至少一對(duì)磁體(16、17)，其特征在于，所述皮帶輪(10)界定形成有一個(gè)容納所述環(huán)體(9)的空腔(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述皮帶輪組件包括一個(gè)退耦元件(6)，該退耦元件(6)適于將所述環(huán)體(9)連接到所述輪轂(2)上，從而界定一個(gè)動(dòng)力阻尼器(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述阻尼器(4)包括一個(gè)剛性的支撐元件(8)，該元件(8)大體上垂直于所述軸線(A)并且連接到所述環(huán)體(9)以及所述退耦元件(6)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述阻尼器(4)包括一個(gè)圓柱形壁部(7)，該壁部(7)剛性地連接到所述支撐元件(8)上并且容納所述退耦元件(6)和所述輪轂(2)，所述皮帶輪組件包括一個(gè)軸承(12)，該軸承(12)裝配在所述阻尼器(4)上并且支撐所述皮帶輪(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述皮帶輪組件包括一個(gè)軸承(12)，該軸承(12)裝配在所述輪轂(2)上并且支撐所述皮帶輪(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述環(huán)體(9)剛性地連接到所述輪轂(2)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-5中的任一項(xiàng)所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述退耦元件為彈性元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-5中的任一項(xiàng)所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述退耦元件是粘彈性的。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述皮帶輪(10)包括一個(gè)徑向端部冠頂(13)和垂直于所述軸線(A)的第一和第二環(huán)狀壁部(14、20)，所述第一和第二環(huán)狀壁部(14、20)各自以部分地軸向相對(duì)于所述環(huán)體(9)的方式布置，所述第一和第二環(huán)狀壁部(14、20)支撐所述至少兩個(gè)的磁體(16、17)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述皮帶輪(10)包括一個(gè)徑向端部冠頂(13)、一個(gè)垂直于所述軸線(A)的環(huán)狀壁部(14)、以及一個(gè)界定形成所述空腔(11)的第二圓柱形壁部(15)，所述冠頂(13)和第二圓柱形壁部(15)支撐所述至少兩個(gè)的磁體(16、17)。
11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述磁體(16、17)為永久磁體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的皮帶輪組件，其特征在于，所述磁體(16、17)為電磁體。
13.一種自動(dòng)環(huán)式撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)曲軸(3)、一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置和一對(duì)分別旋轉(zhuǎn)地連接到所述曲軸(3)和所述旋轉(zhuǎn)裝置上的皮帶輪、以及一個(gè)有角度地連接所述皮帶輪對(duì)的環(huán)式柔性元件，其特征在于，所述皮帶輪中的至少一個(gè)為前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的皮帶輪組件(1)。
全文摘要
一種皮帶輪組件(1)，包括一個(gè)具有軸線(A)并且適于剛性地連接到一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(3)上的輪轂(2)；一個(gè)至少間接地支撐在輪轂(2)上的鐵磁性材料的環(huán)狀轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪(10)；一個(gè)旋轉(zhuǎn)地連接到輪轂(2)上的導(dǎo)電材料的環(huán)體(9)；以及至少一對(duì)剛性地連接到皮帶輪(10)上并且面對(duì)環(huán)體(9)的磁體(16、17)。所述皮帶輪(10)界定形成有一個(gè)容納所述環(huán)體(9)的空腔(11)。
文檔編號(hào)H02K7/10GK101076934SQ200580037395
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者尼古拉·阿瑪提, 賈恩卡洛·真塔, 安德里亞·托諾利 申請(qǐng)人:戴科歐洲有限公司