專利名稱：同步帶驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，更具體地，本發(fā)明涉及一種具 有長圓形鏈輪的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大量的汽車用和工業(yè)用內(nèi)燃機(jī)通常依靠同步帶驅(qū)動系統(tǒng)將轉(zhuǎn)矩從 曲軸上的驅(qū)動器鏈輪傳遞到例如凸輪軸上的從動鏈輪。凸輪軸產(chǎn)生振 動，這種振動對發(fā)動機(jī)和同步帶的使用壽命是不利的。特別地，通過 與凸輪軸的圓形突出部來致動進(jìn)氣閥和排氣閥使循環(huán)波動的轉(zhuǎn)矩負(fù)載 通過同步帶傳遞。
現(xiàn)有技術(shù)中的減小波動的轉(zhuǎn)矩負(fù)載的嘗試包括使用凸輪軸阻尼器 以及帶阻尼的帶張緊器。
很多教導(dǎo)公開了使用非圓形(橢圓形)鏈輪來控制劇烈波動的轉(zhuǎn)
頭巨，，J^口 VDI Progress Reports No.272， Dipl.畫Ing. Egbert Frenke的 "Non-Uniform Transmission Belt Drives"。
其他的嘗試包括使用具有橢圓形非圓形輪廓(其具有至少兩個具 有后退(receding)部分的突出交替部)的轉(zhuǎn)子。當(dāng)該旋轉(zhuǎn)負(fù)載組件 被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，它產(chǎn)生周期波動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，其中，非圓形輪廓的突 出部分和后退部分的相對于第二轉(zhuǎn)子的角度位置的角度位置以及它們 的大小基本上抵消由旋轉(zhuǎn)的組件的波動負(fù)載轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的交替的帶張緊 力。
現(xiàn)有技術(shù)的代表是美國專利No.7，044，875，該專利公開了同步帶 驅(qū)動裝置和方法，其中該裝置包括多個轉(zhuǎn)子，該多個轉(zhuǎn)子包括至少第 一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子。第一轉(zhuǎn)子具有用于接合細(xì)長驅(qū)動結(jié)構(gòu)的多個接合 部分的多個齒，第二轉(zhuǎn)子具有用于接合該細(xì)長驅(qū)動結(jié)構(gòu)的接合部分的多個齒。旋轉(zhuǎn)負(fù)載組件聯(lián)接到第二轉(zhuǎn)子。細(xì)長驅(qū)動結(jié)構(gòu)繞第一轉(zhuǎn)子和 第二轉(zhuǎn)子接合。第一轉(zhuǎn)子布置成驅(qū)動細(xì)長驅(qū)動結(jié)構(gòu)，第二轉(zhuǎn)子布置成 被細(xì)長驅(qū)動結(jié)構(gòu)驅(qū)動。轉(zhuǎn)子中的一個具有非圓形輪廓，該非圓形輪廓 具有至少兩個與多個后退部分交替的突出部分。當(dāng)該旋轉(zhuǎn)負(fù)載組件被 驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，它產(chǎn)生周期波動負(fù)載轉(zhuǎn)矩，其中，非圓形輪廓的突出部 分和后退部分的相對于第二轉(zhuǎn)子的角度位置的角度位置以及非圓形輪 廓的偏心率大小，能夠使得非圓形輪廓向第二轉(zhuǎn)子施加相反的波動校 正轉(zhuǎn)矩，該相反的波動校正轉(zhuǎn)矩使旋轉(zhuǎn)負(fù)載組件的波動負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小 或者基本上被抵消。
所需要的是一種帶驅(qū)動鏈輪系統(tǒng)，該帶驅(qū)動鏈輪系統(tǒng)包括長圓形 鏈輪，該長圓形鏈輪具有帶齒的表面和設(shè)置在兩個圓形部分之間的至 少一個線性部分，該圓形部分具有恒定的半徑，該線性部分具有與轉(zhuǎn) 矩波動幅值相關(guān)的長度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要方面在于提供一種帶驅(qū)動鏈輪系統(tǒng)，其包括具有 帶齒的表面的長圓形鏈輪和設(shè)置在兩個圓形部分之間的至少一個線性 部分，所述圓形部分具有恒定的半徑，所述線性部分具有與轉(zhuǎn)矩波動 幅值相關(guān)的長度。
通過下面的對本發(fā)明進(jìn)行的描述以及附圖指出本發(fā)明的其他方面 或者使本發(fā)明的其他方面更明顯。
本發(fā)明包括一種同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，其包括長圓形鏈輪，其具有 帶齒的表面和設(shè)置在兩個弧形部分之間的至少一個線性部分，所述弧 形部分具有恒定的半徑，所述線性部分具有預(yù)定長度；具有帶齒的表 面的第二鏈輪，所述第二鏈輪通過帶齒的環(huán)形構(gòu)件與所述長圓形鏈輪 相接合；所述第二鏈輪連接到旋轉(zhuǎn)負(fù)載，所述旋轉(zhuǎn)負(fù)載具有循環(huán)轉(zhuǎn)矩 波動；并且，所述長圓形鏈輪的半徑定向在與循環(huán)轉(zhuǎn)矩波動的最大幅 值相一致的帶進(jìn)入點，使得帶齒的環(huán)形構(gòu)件的跨距長度以基本上抵消 所述循環(huán)轉(zhuǎn)矩波動的方式變化。


并入到說明書中并形成說明書的 一部分的附圖示出了本發(fā)明的優(yōu) 選實施方式，并與說明書內(nèi)容一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖l是長圓形鏈輪的側(cè)視圖2是鏈輪的可選實施方式的側(cè)視圖3是雙凸輪四缸四沖程汽油發(fā)動機(jī)的透視圖4是單凸輪四釭四沖程柴油驅(qū)動發(fā)動機(jī)(diesel driven engine) 的透視圖，該發(fā)動機(jī)具有在凸輪軸的后部被驅(qū)動的燃料泵；
圖5是單凸輪四缸四沖程柴油驅(qū)動發(fā)動機(jī)的透視圖，其中燃料泵 并入到同步帶驅(qū)動系統(tǒng)中；
圖6是雙凸輪四缸四沖程汽油驅(qū)動發(fā)動機(jī)(gasoline driven engine )的示意圖7是四缸四沖程柴油發(fā)動機(jī)的從動鏈輪的典型總負(fù)載特性的 圖，包括提取的第1.5階曲線和第2階曲線；
圖8是四缸四沖程發(fā)動機(jī)的驅(qū)動鏈輪的第2階負(fù)載特性曲線的表
示5
圖9是具有3個活塞燃料泵的四缸四沖程柴油發(fā)動機(jī)的驅(qū)動器鏈 輪(或者引入第1.5階的其他裝置)的第1.5階負(fù)載特性的表示；
圖10是表示同步帶的應(yīng)力/應(yīng)變關(guān)系的一族曲線；
圖11是示出了長圓形鏈輪的定相(phasing )和分相(misphasing ) 對圖6中的系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)動力學(xué)的的影響的一系列曲線；
圖12是示出了圖6中所示的發(fā)動機(jī)的凸輪軸在應(yīng)用長圓形鏈輪之 前和之后的角度振動特性的圖表；
圖13是示出了圖6中所示的發(fā)動機(jī)在應(yīng)用長圓形鏈輪之前和之后 的緊側(cè)張力特性的圖表。
具體實施例方式
圖1是長圓形鏈輪的側(cè)視圖。本發(fā)明的鏈輪10包括帶齒的表面 11。帶齒的表面11與帶齒的帶相接合。帶齒的表面11包括臺階區(qū)域
512和相鄰的溝槽13。溝槽13的形狀與帶齒的帶的齒形式的相應(yīng)設(shè)計 相容。帶齒的帶也稱作同步帶，因為它們用于同步驅(qū)動器和從動鏈輪 的旋轉(zhuǎn)。
鏈輪10包括部分14和部分15。部分14具有包括恒定半徑R2 的弧形帶齒表面lla。部分15具有包括恒定半徑Rl的弧形帶齒表面 llb。由于半徑R1和R2相等且恒定，因此部分14和15是圓形的區(qū) 段。以這種方式使用圓形區(qū)段能夠降低本發(fā)明的鏈輪的設(shè)計和制造工 藝的復(fù)雜性。
線性部分16設(shè)置在部分14和部分15之間。部分16包括矩形截 面，其具有使部分14和部分15相對于彼此移位(displace)的作用， 從而使鏈輪具有長圓形形狀。鏈輪表面ll是直的，即鏈輪表面ll在 點160和161之間以及162和163之間是線性的或者平坦的。
平坦部分16的長度與系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩波動幅值相關(guān)。在這個實施方式 中，部分16在點160和161之間以及162和163之間的尺寸(W )約 為2mm。由此部分14的曲率中心17從鏈輪的旋轉(zhuǎn)中心19移動W/2 (約lmm)的距離。同樣，部分15的曲率中心18從鏈輪的旋轉(zhuǎn)中心 19移動W/2 (約lmm)的距離。這里給定的尺寸僅用于例示的目的， 并不用于限制。由此也可以得到鏈輪的主長度(ML)的尺寸
L主=Rl + R2 + W
每個部分14和15的主區(qū)段(MG)的尺寸為 MG - ( Rl + W/2 )或(R2 + W/2 ) 次長度的尺寸為 L次=Rl + R2
部分16的長度(W)由部分14和15的半徑確定，并取決于在本 說明書中其他地方描述的被反作用的動態(tài)角度振動特性。可以使用恒 定表面節(jié)距、恒定角度節(jié)距或者兩者的結(jié)合來設(shè)計鏈輪10。"表面節(jié) 距，，被定義為鏈輪的外徑上的任意兩個連續(xù)的對應(yīng)的"節(jié)點"之間的 繞外徑線測量到的距離。
根據(jù)下面的公式計算恒定表面節(jié)距
6SP = ((((( NgxNom Pitch ) /Pi)畫PLD ) xpi) /Ng ) 其中
SP-表面節(jié)距 Ng-鏈輪中溝槽的數(shù)量 Nom Pitch =名義系統(tǒng)節(jié)距 Pi 3.141
PLD二系統(tǒng)的直徑的PLD; "角度節(jié)距"定義為鏈輪上的任意兩個連續(xù)的對應(yīng)的"節(jié)點"之 間的角度差，并可以以度或者弧度測量。 根據(jù)下面的公式計算恒定角度節(jié)距 AP = 360/Ng度 其中
AP=角度節(jié)距 Ng-鏈輪中溝槽的數(shù)量
可以將鏈輪溝槽輪廓單獨設(shè)計成適合發(fā)動機(jī)的特定動力學(xué)。
帶的跨距(span)的彈性模數(shù)與齒模數(shù)和鏈輪偏移(W/2)相結(jié) 合被最優(yōu)化成抵消預(yù)定發(fā)動機(jī)速度下的轉(zhuǎn)矩波動。從而，在這個應(yīng)用 中，除了將帶的尺寸設(shè)計成傳遞所要求的拉伸負(fù)載之外，還將帶作為 系統(tǒng)的彈簧構(gòu)件進(jìn)行分析和設(shè)計。通過迭代處理選擇系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)， 以得到抵消基本上所有轉(zhuǎn)矩波動(否則其就會通過帶和帶驅(qū)動系統(tǒng)傳 遞)的帶模數(shù)和長圓形鏈輪半徑(R1和R2)的結(jié)合。
圖2是鏈輪的可選實施方式的側(cè)視圖。如在圖1中以其他方式所 描述的那樣，這個實施方式包括設(shè)置在弧形部分14、 15和16之間的 三個線性區(qū)段。該三個線性區(qū)段(161至162)、 (163至164)和(165 至166)設(shè)置在每個弧形部分14、 15和16之間。每個弧形部分14、 15和16分別包括恒定且相等的半徑R1、 R2和R3。該三個線性區(qū)段 繞鏈輪的圓周以約120。的間隔等距地間隔開。圖9是使用圖2所示的 鏈輪的系統(tǒng)中的第1.5階負(fù)載特性的圖。
圖3、4和5是使用帶齒的帶的系統(tǒng)來驅(qū)動凸輪軸和附件的四缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的一些典型驅(qū)動布局。這些發(fā)動機(jī)典型地表現(xiàn)出高2階動 態(tài)特性。根據(jù)燃料泵的規(guī)格， 一些柴油發(fā)動機(jī)可以具有占有支配地位 的第1.5階。從圖7、 8和9中可以看到示出了這些動態(tài)特性的示意性 圖表。
為了反作用于第2階動態(tài)特性(dynamics),本發(fā)明的鏈輪10附 接到發(fā)動機(jī)曲軸Crk。根據(jù)其他的占有支配地位的階的出現(xiàn)，可能必 須應(yīng)用鏈輪的可選實施方式。這些可以附接到曲軸，但也可以等同地 應(yīng)用到系統(tǒng)的其他位置，例如應(yīng)用到水泵鏈輪上或者一個或者多個凸 輪軸鏈輪上。發(fā)動機(jī)曲軸是整個帶驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動器。帶被驅(qū)動的方 向是DoR。由于存在鏈輪比，對于凸輪軸CAM1的每一轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)曲 軸Crk旋轉(zhuǎn)兩次。
在圖3中，鏈輪300連接到凸輪軸CAM1 ，并且鏈輪304連接到 第二凸輪軸CAM2?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的惰輪Idrl和Idr2用于保持適 當(dāng)?shù)膸к壽E(belt routing)和張力控制。鏈輪100連接到水泵WP。 帶200在幾個鏈輪之間運轉(zhuǎn)。帶200的旋轉(zhuǎn)方向示出為DoR。帶200 與曲軸鏈輪CRK的在點201處相接合。凸輪軸慣量和轉(zhuǎn)矩負(fù)載表示 為301。
帶齒的帶200在鏈輪10和凸輪鏈輪300之間運轉(zhuǎn)(train )。帶進(jìn) 入點201是帶200與鏈輪相接合的點。本發(fā)明的系統(tǒng)通過使進(jìn)入點201 的位置和鏈輪10的主長度(ML)正時(timing)而最小化轉(zhuǎn)矩波動。 曲軸CRK和凸輪鏈輪304之間的帶跨距長度為"SL"。
類似地，在圖4和圖5中，凸輪軸鏈輪300附接到發(fā)動機(jī)凸輪軸 CAM。在圖4中，負(fù)載特征301包括附接到凸輪軸的后部的燃料泵的 轉(zhuǎn)矩特征，而在圖5中，燃料泵轉(zhuǎn)矩通過負(fù)載特征302表示。也可以 表示出由其他部件(例如水泵和真空泵)產(chǎn)生的慣性和轉(zhuǎn)矩負(fù)載(301 、 302和101 )，即圖4和圖5中的WP( 101 )。在圖4中，IDR1和IDR2 是現(xiàn)有技術(shù)中已知的惰輪，用于適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)帶200。在圖4中，曲軸 鏈輪10和凸輪鏈輪300之間的帶跨距長度是"SL"。
對于汽油發(fā)動機(jī)，占有支配地位的循環(huán)波動轉(zhuǎn)矩負(fù)載通常是凸輪
8軸的特性。對于柴油發(fā)動機(jī)，占有支配地位的階可以通過凸輪軸和/或可以包括在驅(qū)動系統(tǒng)中的燃料噴射泵產(chǎn)生。由水泵和真空泵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是可以變化的，但它們憑自身的能力在與凸輪軸相同的周期或頻率上不是循環(huán)的，并且它們不是驅(qū)動動態(tài)特性的通常占有支配地位的特性。
圖5是具有包括在用于柴油發(fā)動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)中的燃料噴射泵的另一個單凸輪發(fā)動機(jī)實施方式的透視圖。在這個實施方式中，除了圖4中所示的系統(tǒng)之外，該系統(tǒng)還包括連接到燃料泵IP的鏈輪305。也示出了鏈輪P1，該鏈輪P1能夠與用于驅(qū)動各種發(fā)動機(jī)附件(未示出)的另一個多摩擦(multi-rubbed)帶相接合。在圖5中，凸輪負(fù)栽由301表示，燃料泵負(fù)載由302表示。鏈輪100連接到水泵WP。在圖5中，由燃料噴射泵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩負(fù)載由302表示。
四缸四沖程發(fā)動機(jī)的典型總負(fù)載特性由圖7中的曲線"E，，表示。曲線"D"和"C"表示從總負(fù)栽特性中提取出的典型第2階和第1.5階特性。四缸四沖程汽油驅(qū)動發(fā)動機(jī)的負(fù)載特性通常不會包括第1.5階。
本發(fā)明的鏈輪10在旋轉(zhuǎn)時，它的帶接合點201處的平均半徑的變化是圖8和圖9中的曲線"C"。曲線"C"的積分(其為圖4中的帶的有效長度變化)是圖8和圖9上的曲線"D"。平均鏈輪半徑的變化的導(dǎo)數(shù)是帶齒的表面11上的給定點的由于鏈輪形狀變化而產(chǎn)生的加速度。
為了反作用于第2階動態(tài)特性，長圓形鏈輪10的平坦部分16布置成與凸輪軸鏈輪300正時相關(guān)(in timing relation )，使得圖4中帶200的位于鏈輪300和鏈輪10之間的有效長度以基本上抵消交變的帶張力的方式發(fā)生變化，該交變的帶張力由循環(huán)的凸輪軸轉(zhuǎn)矩波動引起。作為抵消第2階動態(tài)特性的設(shè)計的實例，這可以通過在凸輪軸轉(zhuǎn)矩處于最大(從而帶張力也處于最大)時，將鏈輪10的最大長度(R1 +R2 + W)正時(timing)成與帶進(jìn)入點201相一致而實現(xiàn)。
包含長圓形鏈輪的驅(qū)動系統(tǒng)的絕對空間(dimensional)特性取決于諸^口^皮動轉(zhuǎn)頭巨、帶跨3巨才莫數(shù)(belt span m 外徑ulus)、系統(tǒng)中每個從動附件的慣量、帶安裝張力和帶與鏈輪之間的相互作用之類的參數(shù)。帶和鏈輪之間的相互作用取決于諸如鏈輪上相嚙合的齒數(shù)、帶的齒模數(shù)、帶的尺寸和帶與鏈輪表面之間的摩擦系數(shù)之類的參數(shù)。
圖6是雙凸輪四缸四沖程汽油發(fā)動機(jī)的示意圖。示例性系統(tǒng)包括凸輪CM1和CM2以及在它們之間運行的帶B。它還包括張緊器TEN、水泵WP和曲軸鏈輪CRK。帶B的旋轉(zhuǎn)方向是DoR。所關(guān)心的跨距長度是介于鏈輪CRK和鏈輪IDR之間的長度、介于鏈輪IDR和鏈輪WP之間的長度以及介于鏈輪CRK和鏈輪WP之間的長度。在圖6中，曲軸鏈輪CRK和凸輪鏈輪CM1之間的帶跨距長度是"SL"。為了計算的目的，由于在DoR中在CM1和CRK之間不存在主負(fù)載影響，因此這些可以作為一個跨距"SL"處理。用于圖6中描述的系統(tǒng)的變量的近似典型值如下
典型凸輪轉(zhuǎn)矩波動為20至40 1^111/-10至-30]/111。
帶跨距模數(shù)240Mpa。
典型部件慣量值為
CRK = 0.4gm2
CM1=CM2=1.02 gm2
WP=0.15 gm2
帶安裝張力400N (安裝張力以本領(lǐng)域已知的方式通過張緊器TEN保持)。
三個鏈輪上相嚙合的齒CRK-9個齒；CM1、 CM2-15個齒。帶尺寸寬度=25.4mm;長度- 1257.3mm。鏈輪表面11的摩擦系數(shù)的典型值介于0.15到0.5的范圍內(nèi)，典型地為0.2。
根據(jù)系統(tǒng)要求，典型的帶安裝張力值可以介于75N到高達(dá)900N的范圍內(nèi)。
帶跨距模數(shù)取決于拉伸構(gòu)件的構(gòu)造、帶內(nèi)的拉伸構(gòu)件的繩股的數(shù)量和帶寬度。作為對具有20個拉伸構(gòu)件的25.4mm寬的帶，帶跨距模數(shù)的一個實例為約240Mpa附近。
圖7是四缸四沖程柴油發(fā)動機(jī)的從動鏈輪的典型的總負(fù)載特性的圖，包括提取出的第1.5階(曲線"C")和第2階(曲線"D")。四缸四沖程汽油驅(qū)動發(fā)動機(jī)的負(fù)載特性通常不會包括第1.5階。"偏移，，指W/2。"總負(fù)載"指圖7中的線"E"。
在圖7中，線"A"是零轉(zhuǎn)矩。線"B"表示帶驅(qū)動系統(tǒng)中的平均轉(zhuǎn)矩。曲線"C"是從總負(fù)載曲線"E"提取的第1.5階轉(zhuǎn)矩特性。曲線"D"是從總負(fù)載曲線"E，，提取的第2階轉(zhuǎn)矩特性。曲線"E"是在曲軸CRK處測量到的發(fā)動機(jī)的總轉(zhuǎn)矩特性。曲線"E"下面的區(qū)域表示為了使發(fā)動機(jī)在特定速度轉(zhuǎn)動而完成的功。
圖8是四缸四沖程發(fā)動機(jī)的驅(qū)動器鏈輪的第2階負(fù)載特性(曲線"B")的圖，其包括長圓形鏈輪的半徑變化(曲線"C")和由此形成的帶跨距長度變化(曲線"D")。
在圖8中，線"A"是零轉(zhuǎn)矩。曲線"B"是從總負(fù)載提取的第2階轉(zhuǎn)矩特性。曲線"C"是由圖1中的區(qū)段16產(chǎn)生的當(dāng)曲軸滑輪轉(zhuǎn)過360度時有效曲軸滑輪半徑的變化。曲線"D"是曲線"C"的積分，并且是由圖1中描述的鏈輪產(chǎn)生的帶驅(qū)動跨距長度的有效變化。
圖9是具有三活塞燃料泵(或者會引入第1.5階的其他從動裝置)的四缸四沖程柴油發(fā)動機(jī)的驅(qū)動器鏈輪的第1.5階負(fù)載特性"B"的圖，其包括長圓形鏈輪(圖2)的可選的三瓣的實施方式的鏈輪半徑長度的變化(曲線"C")以及由此產(chǎn)生的帶跨距長度變化(曲線"D，，)。帶跨距長度例如是圖6中的凸輪鏈輪CAM和曲軸鏈輪CRK之間的距離。
在圖9中，線"A"是零轉(zhuǎn)矩。曲線"B"是從總負(fù)載提取的第1.5階轉(zhuǎn)矩特性。曲線"C"是當(dāng)曲軸滑輪轉(zhuǎn)過360度時有效曲柄滑輪半徑的變化。曲線"D"是曲線"C，，的積分，并且是在圖3中描述的鏈輪的可選實施方式產(chǎn)生的驅(qū)動長度的有效變化。
圖10中示出了本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的各種帶的拉伸構(gòu)件的彈性模數(shù)。曲線SS1至SS6被公知為用于多種帶200的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。每
ii條曲線表示帶中的拉伸繩使用不同的材料時的模數(shù)。彈性體HNBR帶主體是示例性的，而不是限制性的。除了HNBR之外，其他的帶主體材料可以包括EPDM、 CR和聚氨酯(poylurehthane )或者前述的兩種或者更多種材料的結(jié)合。對于上述曲線，所述材料包括
551 (玻璃纖維#1拉伸繩，HNBR主體)
552 (玻璃纖維#2拉伸繩，HNBR主體)
553 (玻璃纖維#3拉伸繩，HNBR主體)SS4(碳纖維拉伸繩，HNBR主體)
SS5 ( AramidTM拉伸繩，HNBR主體)SS6(碳纖維拉伸繩，HNBR主體)
如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，每個拉伸構(gòu)件的彈性模數(shù)是每個曲線SS1至SS6的斜率。典型地，這個測量和計算在曲線的基本上線性的部分上進(jìn)行。除了玻璃纖維、碳纖維和AramidTM之外，其他的拉伸構(gòu)件可以包括細(xì)絲狀不銹鋼絲。
M = A應(yīng)力/A應(yīng)變(在曲線的基本上線性的部分上測量到的)
帶跨距模數(shù)取決于拉伸構(gòu)件的構(gòu)造、帶內(nèi)拉伸構(gòu)件中的繩股的數(shù)量以及帶寬度。對于曲線SS1以及25.4亳米寬并具有20股玻璃纖維拉伸構(gòu)件的帶，帶跨距模數(shù)的例子將會是約242MPa。
圖11是示出了長圓形鏈輪主長度的定相(phasing)和分相(misphasing)對圖6中的系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)動力學(xué)的的影響的一 系列曲線。曲線"D"是鏈輪主長度相對于帶進(jìn)入點201的位置和轉(zhuǎn)矩脈動之間的最優(yōu)正時布置。曲線A、 B和C分別是從曲線"A，，順時針錯時(mistimed) +6個齒、+4個齒和+ 2個齒。曲線E是在逆時針方向上錯時2個齒。根據(jù)驅(qū)動的支配階數(shù)和將被系統(tǒng)減少了的那些的支配階數(shù)，最大帶跨距長度到峰值轉(zhuǎn)矩和慣性負(fù)載的定相(phasing)可以變化。帶進(jìn)入點201是帶與鏈輪相接合的點。在圖3中，跨距長度為"SL"。
關(guān)于角度間隔或者定相，利用下面的公式計算容許角度誤差+ /- ( 360/2x鏈輪溝槽的數(shù)量)帶驅(qū)動跨距長度在轉(zhuǎn)矩最大時為最大值。
圖12是示出了正確定相的長圓形鏈輪對圖6中所示的雙凸輪四缸四沖程發(fā)動機(jī)的影響的圖表。曲線"A，，和"B" 分別表示對于使用圓形鏈輪的現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計，在進(jìn)氣和排氣凸輪軸鏈輪處的角度振動的測量值。
為了比較，曲線"C"和"D"分別表示對本發(fā)明的用在曲柄上的鏈輪在進(jìn)氣和排氣凸輪軸鏈輪處的角度振動的測量值。所獲得的角度振動的減小約為50%。
類似地，圖13是圖1中描述的正確定相的長圓形鏈輪對圖6中所示的雙凸輪四缸四沖程發(fā)動機(jī)的影響的圖表。曲線"A"、 "B，，和"C，，分別表示現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動設(shè)計在一定范圍的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上的最大、平均和最小動態(tài)緊側(cè)張力的測量值。在這個實例中，這個張力在圖6中的位置IDR處測得。為了延長帶的使用壽命，應(yīng)當(dāng)最小化帶的緊側(cè)張力。曲線"D"、 "E"和"F"表示本發(fā)明的鏈輪在使用時的最大、平均和最小帶緊側(cè)張力。在發(fā)動機(jī)的共振速度范圍(約4000rpm至約4800rpm )內(nèi)所獲得的安裝緊側(cè)張力的減小介于50%至60%的范圍內(nèi)。帶的緊側(cè)張力的減小表示帶的使用壽命的大幅度改進(jìn)。
雖然這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的多種形式，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，明顯的是在不背離這里描述的發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對構(gòu)造和零件的關(guān)系作出多種改變。
1權(quán)利要求
1、一種同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，包括長圓形鏈輪(10)，其具有帶齒的表面和設(shè)置在兩個弧形部分(14，15)之間的至少一個線性部分(16)，所述弧形部分具有恒定的半徑(R1，R2)，所述線性部分具有預(yù)定長度；具有帶齒的表面的第二鏈輪(300)，所述第二鏈輪通過帶齒的環(huán)形構(gòu)件(200)與所述長圓形鏈輪相接合；所述第二鏈輪連接到一旋轉(zhuǎn)負(fù)載，所述旋轉(zhuǎn)負(fù)載具有循環(huán)轉(zhuǎn)矩波動；并且所述長圓形鏈輪(10)的半徑(R1)定向在與循環(huán)轉(zhuǎn)矩波動的最大幅值相一致的帶進(jìn)入點(201)，使得帶齒的環(huán)形構(gòu)件的跨距長度(SL)以基本上抵消所述循環(huán)轉(zhuǎn)矩波動的方式變化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述長圓形鏈 輪(10)附接到發(fā)動機(jī)曲軸上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述第二鏈輪 (300 )連接到發(fā)動機(jī)凸輪軸上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述長圓形鏈 輪(10)還包括第二線性部分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述長圓形鏈 輪(10)還包括至少三個線性部分；并且其中每個線性部分均設(shè)置在兩個弧形部分之間，每個弧形部分具 有恒定的半徑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)通過 使所述帶進(jìn)入點(201)的位置與所述鏈輪(10)的主長度(ML)正 時來最小化轉(zhuǎn)矩波動。
全文摘要
一種同步帶驅(qū)動系統(tǒng)，包括長圓形鏈輪(10)，其具有帶齒的表面和設(shè)置在兩個弧形部分(14，15)之間的至少一個線性部分(16)，所述弧形部分具有恒定的半徑(R1，R2)，所述線性部分具有預(yù)定長度；具有帶齒的表面的第二鏈輪(300)，所述第二鏈輪通過帶齒的環(huán)形構(gòu)件(200)與所述長圓形鏈輪相接合；所述第二鏈輪連接到旋轉(zhuǎn)負(fù)載，所述旋轉(zhuǎn)負(fù)載具有循環(huán)轉(zhuǎn)矩波動；并且，所述長圓形鏈輪(10)的半徑(R1)定向在與循環(huán)轉(zhuǎn)矩波動的最大幅值相一致的帶進(jìn)入點(201)，使得帶齒的環(huán)形構(gòu)件的跨距長度(SL)以基本上抵消所述循環(huán)轉(zhuǎn)矩波動的方式變化。
文檔編號F02B67/06GK101523029SQ200780037635
公開日2009年9月2日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者F·萊西 申請人:蓋茨公司