本發(fā)明涉及一種具有受壓跨度的帶驅(qū)動裝置，更特別地，涉及一種齒形帶驅(qū)動裝置，所述齒形帶驅(qū)動裝置具有比齒形帶長度小的驅(qū)動長度，以使得所述齒形帶在齒形帶受壓跨度上在第一鏈輪與第二鏈輪之間形成自立的(free-standing)弓形跨度。

背景技術(shù)：

初始安裝張力對于成功的同步帶驅(qū)動裝置為最關(guān)鍵的因素。同步帶驅(qū)動裝置用來驅(qū)動其中需要正時或同步條件的機器。同步帶使用齒形帶來實現(xiàn)所期望的正時效果。

為了獲得良好的結(jié)果，傳統(tǒng)的同步帶驅(qū)動裝置需要張力比(其被限定為緊邊張力與松邊張力之間的比)為大致八(8)。對于恒定負載驅(qū)動裝置(例如，風(fēng)機驅(qū)動裝置，運輸機帶驅(qū)動裝置，以及等等)，使用為大致8的張力比被證明是一個很好的方法。

隨著高質(zhì)量同步帶的發(fā)展，汽車工業(yè)探究了使用同步帶來代替金屬鏈的可能性，用于分動箱應(yīng)用。傳統(tǒng)的分動箱使用金屬鏈來分割來自發(fā)動機的動力以驅(qū)動前輪和后輪。此種布置需要鏈條導(dǎo)板、密封盒、以及油潤滑。帶驅(qū)動裝置的優(yōu)點是為了所謂的干式分動箱完全消除油。

干式分動箱的困難是帶的初始安裝張力。由于穿過分動箱的扭矩的較大的變化，若使用為8的張力比，則所需的初始張力非常高。較高的初始張力導(dǎo)致較差的驅(qū)動效率以及帶噪聲。另一方面，若初始張力太低，則帶在遭遇較高的扭矩時可能會跳齒。

在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)探究了使用帶反向屈曲來實現(xiàn)零張力驅(qū)動的理念。辦法是使用比驅(qū)動長度長的帶節(jié)距長度，使帶在松邊跨度上反向地屈曲。在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，兩個支承件放置于松邊跨度的出口和入口處并且充當(dāng)將帶引導(dǎo)至所期望的反向屈曲中的引導(dǎo)件。當(dāng)施加正向扭矩時，額外的帶長度被形成弧形形狀的反向屈曲占用。帶的回彎剛度與使帶能夠沿反向方向屈曲有關(guān)。

與金屬鏈驅(qū)動裝置相比，由于柔性鏈鉸鏈連接，不存在彎曲剛度，因此使得不可能實現(xiàn)反向屈曲。

現(xiàn)有技術(shù)的代表是美國專利第8,308,589號，其公開一種用于車輛的或者用于在驅(qū)動技術(shù)中使用的帶、鏈條驅(qū)動裝置，所述帶、鏈條驅(qū)動裝置具有支撐于框架上的輸入軸和輸出軸，所述輸入軸和輸出軸從所述框架突出，所述帶、鏈條驅(qū)動裝置具有以下特征：a)具有齒輪的齒輪傳動裝置(其被具體實施為帶、鏈條驅(qū)動裝置)位于輸入軸與輸出軸之間，b)所有的齒輪在運行期間不斷地旋轉(zhuǎn)，c)位于輸入軸與輸出軸之間的齒輪傳動裝置被具體實施為具有作為牽引機構(gòu)的齒形帶以及具有作為齒輪的帶輪的帶、鏈條驅(qū)動裝置，d)用芳綸、凱夫拉爾(kevlar)、碳纖維或者其它纖維材料增強所述牽引機構(gòu)，其特征在于，e)在無負載旋轉(zhuǎn)期間通過至少一個構(gòu)件以腎形形狀將所述牽引機構(gòu)按壓至帶輪上，并且在負載的作用下，該構(gòu)件并不接觸牽引機構(gòu)，以及f)通過驅(qū)動邊的凸曲率并且通過松邊的凹曲率在無負載旋轉(zhuǎn)期間形成牽引機構(gòu)的腎形形狀，以及g)通過驅(qū)動邊的筆直的形狀以及通過松邊的加強的凹曲率在負載狀態(tài)下形成牽引機構(gòu)的腎形形狀。

需要一種齒形帶驅(qū)動裝置，其具有比齒形帶長度小的驅(qū)動長度，以使得齒形帶在齒形帶受壓跨度上在所述第一鏈輪與所述第二鏈輪之間形成自立的弓形跨度。本發(fā)明滿足了該需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個方面是提供一種齒形帶驅(qū)動裝置，其具有的驅(qū)動長度比齒形帶長度小，以使得齒形帶在齒形帶受壓跨度上在所述第一鏈輪與所述第二鏈輪之間形成自立的弓形跨度。

將通過對本發(fā)明的以下描述以及附圖指出本發(fā)明的其它方面或者使本發(fā)明的其它方面顯而易見。

本發(fā)明包括一種具有受壓跨度的齒形帶驅(qū)動裝置，其包括：第一鏈輪；第二鏈輪；具有齒形帶長度并且被拖拽于所述第一鏈輪與所述第二鏈輪之間的齒形帶；第一線性引導(dǎo)構(gòu)件，所述第一線性引導(dǎo)構(gòu)件與所述齒形帶處于合作關(guān)系并且被設(shè)置成距離所述齒形帶預(yù)定距離(b)；第二線性引導(dǎo)構(gòu)件，所述第二線性引導(dǎo)構(gòu)件與所述齒形帶處于合作關(guān)系并且被設(shè)置成距離所述齒形帶預(yù)定距離(b)；以及所述齒形帶長度比驅(qū)動長度大，以使得所述齒形帶在齒形帶受壓跨度上在所述第一鏈輪與所述第二鏈輪之間形成自立的弓形跨度。

附圖說明

被并入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示例說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且連同具體描述共同用來解釋說明本發(fā)明的原理。

圖1為系統(tǒng)的示意圖。

圖2為誘發(fā)扭矩對推出力的圖表。

圖3為誘發(fā)扭矩對推出力的圖表。

具體實施方式

圖1為系統(tǒng)的示意圖。系統(tǒng)100包括第一鏈輪10以及第二鏈輪20。齒形帶30被拖拽于鏈輪之間。第一線性引導(dǎo)件40在第一鏈輪和第二鏈輪之間與齒形帶處于合作關(guān)系。第二線性引導(dǎo)件50在第一鏈輪和第二鏈輪之間與齒形帶處于合作關(guān)系。

帶30的弓形段31形成于第一和第二鏈輪之間的受壓跨度中。在附圖中，凹形弓形跨度31是相對于線性引導(dǎo)件50而言。當(dāng)鏈輪20為驅(qū)動鏈輪時，凹形跨度31在所述位置中形成。當(dāng)鏈輪10為驅(qū)動鏈輪時，跨度32將變?yōu)榘夹?。弓形凹形跨度為自立的并且僅僅形成于帶的松邊上。帶的凹形的松邊受到軸向壓迫。

在圖1中，跨度32受到張緊并且跨度31受到壓迫。在反向扭矩下，跨度32將變?yōu)榘夹尾⑶铱缍?1將因此受到張緊。

在所示例說明的示例中，系統(tǒng)變量為：

由帶節(jié)距長度乘以帶上的齒的數(shù)量確定帶長度。對于相等的鏈輪直徑，驅(qū)動長度為鏈輪中心距離(a)的兩倍，加上第一鏈輪(10)中的齒的數(shù)量的1/2乘以帶節(jié)距長度加上第二鏈輪(20)中的齒的數(shù)量的1/2乘以帶節(jié)距長度。

以等式形式表示：

驅(qū)動長度＝2x(a)+(鏈輪10的齒的數(shù)量的1/2)x帶節(jié)距長度+(鏈輪20的齒的數(shù)量的1/2)x帶節(jié)距長度

使用由尼龍或其它合適的低摩擦材料所構(gòu)成的兩個固定的線性引導(dǎo)件，并且將所述線性引導(dǎo)件放置成平行于帶跨度，可在正向和反向負載下在帶松邊上實現(xiàn)穩(wěn)定的帶反向屈曲，亦即凹形弧形部分。

固定的線性引導(dǎo)件40和50與帶之間的間隙(b)可為可調(diào)節(jié)的。合適的間隙(b)介于1mm至2mm之間。假設(shè)帶長度與驅(qū)動長度之間的10mm的差給予219mm的鎖定的中心距離(a)。所有的數(shù)字變量值僅僅為示例并且并不用來限制本發(fā)明。

本發(fā)明驅(qū)動裝置包括一邊上的張緊跨度與另一邊上的受壓跨度的組合?？蓪⑾到y(tǒng)的受壓邊模仿為承受軸向壓力的筆直的梁。當(dāng)負載達到臨界值時，亦即屈曲負載，梁(或者在此示例中帶)將屈曲。屈曲形狀將取決于邊界條件，亦即夾緊支撐以及簡單的鉸鏈支撐。這被稱為梁屈曲的不穩(wěn)定性。因為系統(tǒng)具有兩種潛在的解決方案，無論梁將屈曲至一邊還是另一邊都是不可預(yù)測的，每一者具有50/50的可能性。通過將引導(dǎo)件放置于一邊上，梁將遠離引導(dǎo)件屈曲，由此變?yōu)閱我唤鉀Q方案系統(tǒng)。亦即，引導(dǎo)件形成邊界條件。一旦形成，凹形跨度就為自我保持的，亦即，不需要比如線性引導(dǎo)件的其它任何設(shè)備與帶的凹形部分的另外的機械接觸，以便使凹形跨度在運行期間維持它的凹形形狀。

現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動裝置(亦即鏈或者帶)使用惰輪/張緊器將跨度推動成凹形弧。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，惰輪邊跨度或松邊跨度也受到一定的張緊。由于鏈將由于非剛性的鉸鏈連接而崩塌，因此鏈驅(qū)動裝置在受到壓迫時不能運行。

在本發(fā)明的系統(tǒng)中，必須選擇帶長度與驅(qū)動長度之間的適當(dāng)?shù)牟?，以保證形成穩(wěn)定的凹形弧部分。帶長度與驅(qū)動長度之間的差越大，凹形弧部分的凹形形狀越明顯。若帶太長，則凹形弧部分變得太陡峭，并且由于帶簾線(cord)在它穿過凹形弧時的急劇的彎曲，影響帶壽命。若帶長度太短，則凹形弧部分非常淺并且不穩(wěn)定且可能正向地屈曲，使它與線性引導(dǎo)件接觸。這繼而可能生成噪聲，因為帶由于發(fā)動機扭轉(zhuǎn)振動而拍打引導(dǎo)件。

驅(qū)動長度除以帶節(jié)距長度確定帶中的齒的數(shù)量?？墒褂帽磉_式nf，其中“n”為整數(shù)并且“f”為分?jǐn)?shù)值。若f＝0，或者帶長度與驅(qū)動長度一致，則選擇“n+1”的帶長度，亦即，帶長度比驅(qū)動長度長一個帶節(jié)距(帶齒)。若0<f<1/2，則選擇“n+1”個齒的帶長度。若f>1/2，則選擇“n+2”個齒的帶長度，亦即，帶長度比驅(qū)動長度大一個半節(jié)距，并且因此兩個齒或者帶節(jié)距長度的兩倍。使用上面概述的策略，帶長度與驅(qū)動長度之間的差介于半個帶節(jié)距長度與一個半帶節(jié)距長度之間。例如，對于14mm的節(jié)距的帶，范圍將為(0.5)x14mm＝7mm至1.5x14mm＝21mm。

還可將帶的總長度與驅(qū)動長度的差描述為如下。在拉伸載荷下，切點11與切點21之間的帶跨度長度等于中心距離(a)。穩(wěn)定的凹形部分的形成需要切點11與21之間的該帶段31的長度大于中心距離(a)。所需的額外的帶長度處于帶節(jié)距長度的1/2倍至帶節(jié)距長度的1.5倍的范圍中。在此示例中，帶節(jié)距長度為14mm，所以超過驅(qū)動長度的額外的帶長度的范圍為大于7mm至21mm。

本發(fā)明的驅(qū)動裝置有利于在鎖定中心驅(qū)動裝置中使用。在鎖定中心驅(qū)動裝置中，無法改變鏈輪的中心距離(a)，因為每一個鏈輪安裝位置為固定的。如所描述的，帶長度比鏈輪中心距離(a)稍長，否則其將致使帶跨度31、32都為線性的并且不屈曲或者不為弓形。松邊凹形弧部分31、32占用額外的帶長度。

本發(fā)明的驅(qū)動裝置還對系統(tǒng)的成本具有重大影響。由于更長的帶長度以及由松邊凹形弧占用額外的長度的能力，因此完全地消除了在典型的系統(tǒng)中對用來匹配驅(qū)動長度的分?jǐn)?shù)節(jié)距(fractionpitch)需要。

在運行中，引導(dǎo)件40或50并不接觸帶。引導(dǎo)件僅僅提供邊界條件以保證凹形部分沿適當(dāng)?shù)姆较蛐纬?，亦即在鏈輪之間。換句話說，一旦凹形部分形成，引導(dǎo)件就不連續(xù)地接觸帶。引導(dǎo)件也不會為了維持凹形形狀而接觸帶。凹形部分為自立的并且不需要機械介入來維持弓形形狀。在驅(qū)動裝置切換扭矩、或者主動輪變?yōu)閺膭虞?、以及從動輪變?yōu)橹鲃虞啎r，引導(dǎo)件40、50暫時地引導(dǎo)帶。凹形跨度在扭矩逆轉(zhuǎn)狀態(tài)下變?yōu)楣P直的跨度，但是帶由于間隙(b)仍然不會持續(xù)地接觸引導(dǎo)件。

圖2為誘發(fā)扭矩對推出力的圖表。帶在此示例中具有50mm的寬度并且具有14mm的節(jié)距。推出力為將凹形部分推動遠離驅(qū)動鏈輪所需的力。推出力隨著帶長度與驅(qū)動長度之間的差增加而增加。

誘發(fā)扭矩為誘發(fā)松邊跨度成凹形弧31所需的扭矩。在起動時，可存在凹形弧部分但是帶將由于凸出效應(yīng)(bulgingeffect)而在鏈輪切點處接觸引導(dǎo)件40或50。當(dāng)施加誘發(fā)扭矩時，凸出部分變直并且在引導(dǎo)件與帶之間逐漸形成間隙(b)。誘發(fā)扭矩越低，帶形成凹形弧部分越容易。

誘發(fā)扭矩隨帶長度與驅(qū)動長度之間的差增加而減小。帶長度與驅(qū)動長度之間的差確定帶的凹形或屈曲部分的“深度”。

圖3為誘發(fā)扭矩對推出力的圖表。帶在此示例中具有的寬度為圖2中的帶的寬度的一半，亦即，寬度為25mm。

雖然在本文中已經(jīng)對本發(fā)明的一種形式進行了描述，但是對于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可在部件的構(gòu)造和關(guān)系方面做出變化而不脫離在本文中所描述的本發(fā)明的精神和范圍。