專利名稱：與傳動機(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)動機(jī)的環(huán)式撓性傳動機(jī)構(gòu)中的與傳動機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)的皮帶輪組件。
背景技術(shù)：
撓性傳動機(jī)構(gòu)，例如發(fā)動機(jī)裝置的皮帶傳動機(jī)構(gòu)，一般包括一個第一轉(zhuǎn)動皮帶輪、至少一個連接到一個附屬件上的第二皮帶輪以及一個纏繞所述皮帶輪以傳遞運(yùn)動的皮帶，其中所述發(fā)動機(jī)裝置具有(presenting)一個吸熱式發(fā)動機(jī)和多個通過撓性傳動機(jī)構(gòu)功能性地連接到吸熱式發(fā)動機(jī)上的附屬件。
第一皮帶輪連接到發(fā)動機(jī)的曲軸上，因而傳動機(jī)構(gòu)受到扭轉(zhuǎn)振動的應(yīng)力作用(stressed)，所述扭轉(zhuǎn)振動的不良影響一般通過使用連接到曲軸上的動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)動機(jī)使用期限當(dāng)中會發(fā)生退化，另外，其機(jī)械特性會隨著溫度發(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輪轂2、一個環(huán)形的動力阻尼器4以及包括一個彈性材料的套筒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輪轂2同心的圓柱形壁部7、一個垂直于軸線A的環(huán)狀盤8以及一個剛性連接到環(huán)狀盤8上并具有震動質(zhì)塊(seismic mass)功能的導(dǎo)電材料環(huán)體9。
皮帶輪組件1進(jìn)一步包括一個環(huán)皮帶輪10以及一個軸承12，所述皮帶輪10的徑向C形截面界定形成一個空腔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10一體地包括一個設(shè)有凹槽的鐵磁材料冠頂(crown)13以及一個圓形冠頂壁部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(feeding)公知類型的附屬傳動機(jī)構(gòu)(未示出)，所述冠頂壁部14垂直于軸線A并且相對于環(huán)體9與圓形盤8相對(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)一步包括多個第一和多個第二永久磁體16、17，所述永久磁體16、17徑向地面對于(facing from)環(huán)體9的相對側(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的相對的徑向部分上各自具有相反的成對磁極，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M，所述磁場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相對于設(shè)有凹槽的冠頂13靜止時，例如當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)時，磁體16、17產(chǎn)生磁場M，所述磁場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)動機(jī)轉(zhuǎn)動曲柄時，曲軸3通過粘彈性的套筒6驅(qū)動(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^傳動皮帶連接到至少一個旋轉(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相對于由磁體16、17產(chǎn)生的磁場移動，并且成為感應(yīng)的雜散電流的場所(seat)，所述感應(yīng)的雜散電流沿著一個垂直于徑向方向并且并布置在兩個角度相鄰的(angularly adjacent)磁體16、17之間的閉合回路流動。
接著，由于由磁體16、17產(chǎn)生的磁場與環(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)楦綄賯鲃訖C(jī)構(gòu)提供動力的電磁扭矩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速度運(yùn)轉(zhuǎn)時，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，亦即兩個磁體16和17彼此分別以相反的磁極相面對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)生的扭曲振動的傳動特征。
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，比例系數(shù)C按對數(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，處于(along)恒定區(qū)域的比例系數(shù)C的值則升高。
高傳動性能是高比例系數(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)的頻率的振動則越發(fā)得到濾除，從而不會到達(dá)附屬傳動機(jī)構(gòu)并對其造成損害。
此外，電磁扭矩T施加到環(huán)體9上，而且，在阻尼器4的動力性能頻率范圍內(nèi)，附屬傳動機(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，從而不易遭受由疲勞所造成的磨損，另外，其動力特征在溫度變化時恒定不變。
假設(shè)所產(chǎn)生的磁場等同，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，而不會傳遞高頻率振動，從而降低附屬傳動機(jī)構(gòu)的動力載荷。
此外，環(huán)體9同時用作磁轉(zhuǎn)子和震動質(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)式撓性傳動機(jī)構(gòu)，例如包括鏈條的傳動機(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時，相對于所描述的方式，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可包括一個相對于圓形冠頂壁部14而言在相對的側(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，其中流過滑動電觸點(diǎn)的電流在所述電磁體中流動，從而能夠?qū)嵤┳饔迷谀＜碗姶排ぞ氐姆较蛏系闹鲃涌刂啤?br> 在某些應(yīng)用場合中，環(huán)體9還可通過環(huán)狀盤8或者經(jīng)由一個單獨(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用作一個剛性地連接到吸熱式發(fā)動機(jī)裝置的附屬件的一個旋轉(zhuǎn)軸上的皮帶輪。優(yōu)選地，在這種應(yīng)用場合，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)，包括一個具有軸線(A)并且適于剛性連接到一個發(fā)動機(jī)裝置的一個旋轉(zhuǎn)軸(3)上的輪轂(2)；一個鐵磁性材料的環(huán)狀轉(zhuǎn)動皮帶輪(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)上并且面對所述環(huán)體(9)的至少一對磁體(16、17)，其特征在于，所述皮帶輪(10)界定形成有一個容納所述環(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，從而界定一個動力阻尼器(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)包括一個徑向端部冠頂(13)、一個垂直于所述軸線(A)的環(huán)狀壁部(14)、以及一個界定形成所述空腔(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。
13.一種自動環(huán)式撓性傳動機(jī)構(gòu)，包括一個曲軸(3)、一個旋轉(zhuǎn)裝置和一對分別旋轉(zhuǎn)地連接到所述曲軸(3)和所述旋轉(zhuǎn)裝置上的皮帶輪、以及一個有角度地連接所述皮帶輪對的環(huán)式柔性元件，其特征在于，所述皮帶輪中的至少一個為前述權(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)，包括一個具有軸線(A)并且適于剛性地連接到一個發(fā)動機(jī)裝置的一個旋轉(zhuǎn)軸(3)上的輪轂(2)；一個至少間接地支撐在輪轂(2)上的鐵磁性材料的環(huán)狀轉(zhuǎn)動皮帶輪(10)；一個旋轉(zhuǎn)地連接到輪轂(2)上的導(dǎo)電材料的環(huán)體(9)；以及至少一對剛性地連接到皮帶輪(10)上并且面對環(huán)體(9)的磁體(16、17)。所述皮帶輪(10)界定形成有一個容納所述環(huán)體(9)的空腔(11)。
文檔編號H02K7/10GK101076934SQ200580037395
公開日2007年11月21日 申請日期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 申請人:戴科歐洲有限公司