CN101076934B

CN101076934B - 与传动机构联结的皮带轮组件

Info

Publication number: CN101076934B
Application number: CN2005800373951A
Authority: CN
Inventors: 尼古拉·阿玛提; 贾恩卡洛·真塔; 安德里亚·托诺利
Original assignee: Dayco Europe SRL
Current assignee: Dayco Europe SRL
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: PL1805871T3; ITTO20040755A1; DE602005006604D1; US8231488B2; ES2306237T3; WO2006045848A1; CN101076934A; US20090105021A1; ATE394822T1; EP1805871B1; EP1805871A1

Abstract

一种皮带轮组件(1)，包括：一个具有轴线(A)并且适于刚性地连接到一个发动机装置的一个旋转轴(3)上的轮毂(2)；一个至少间接地支撑在轮毂(2)上的铁磁性材料的环状转动皮带轮(10)；一个旋转地连接到轮毂(2)上的导电材料的环体(9)；以及至少一对刚性地连接到皮带轮(10)上并且面对环体(9)的磁体(16、17)。所述皮带轮(10)界定形成有一个容纳所述环体(9)的空腔(11)。

Description

与传动机构联结的皮带轮组件

技术领域

本发明涉及一种用于发动机的环式挠性传动机构中的与传动机构联结的皮带轮组件。

背景技术

挠性传动机构，例如发动机装置的皮带传动机构，一般包括一个第一转动皮带轮、至少一个连接到一个附属件上的第二皮带轮以及一个缠绕所述皮带轮以传递运动的皮带，其中所述发动机装置具有(presenting)一个吸热式发动机和多个通过挠性传动机构功能性地连接到吸热式发动机上的附属件。

第一皮带轮连接到发动机的曲轴上，因而传动机构受到扭转振动的应力作用(stressed)，所述扭转振动的不良影响一般通过使用连接到曲轴上的动力阻尼器以及使用安置在皮带轮和曲轴轮毂之间的高曲服性扭转联结件(high yielding torsional joints)得到减弱。

扭转联结件一般包括一个在内连接到轮毂上而在外连接到皮带轮上的弹性材料环体，但其具有不利之处：即在发动机使用期限当中会发生退化，另外，其机械特性会随着温度发生相当大的变化。

发明内容

本发明的目的在于获得一种用于挠性传动机构的皮带轮组件，其中所述皮带轮组件的尺寸减小、组装简单并且能够克服上述缺点。

本发明通过提供一种用于内燃机的附属驱动机构的皮带轮组件来获得上述目的。所述皮带轮组件包括：一个具有轴线并且适于刚性连接到一个发动机装置的一个旋转轴上的轮毂；一个铁磁性材料的环状转动皮带轮，该皮带轮至少间接地径向地支撑在所述轮毂上；一个旋转地连接到并且径向地支撑在所述轮毂上的导电材料的环体；以及刚性地连接到所述皮带轮上并且面对所述环体的至少一对磁体，所述皮带轮界定形成有一个容纳所述环体的空腔。

本发明还提供一种自动环式挠性传动机构，其包括一个曲轴、一个旋转装置和一对分别旋转地连接到所述曲轴和所述旋转装置上的皮带轮、以及一个有角度地连接所述皮带轮对的环式柔性元件，所述皮带轮中的至少一个为前述的皮带轮组件。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，其中所述附图显示了两个非限制性的实施方式，所述附图如下：

图1为依据本发明的皮带轮组件第一实施方式的示意性径向局部剖视图；

图2和3为如图1所示的皮带轮组件的操作特征的特性图；

图4为依据本发明的皮带轮组件第二实施方式的示意性径向局部剖视图。

具体实施方式

图1中，整体标注为1的皮带轮组件包括一个轮毂2、一个环形的动力阻尼器4以及包括一个弹性材料的套筒6，其中所述轮毂2刚性连接到吸热式发动机(未示出)的曲轴上并具有一轴线A，所述阻尼器4界定形成一个容纳轮毂2的孔，所述套筒6在孔内径向连接到轮毂2上，以使轮毂2从动力阻尼器4旋转地退耦(rotationally decoupling)。

特别地，阻尼器4具有呈C形的径向截面并且还一体地包括一个与轮毂2同心的圆柱形壁部7、一个垂直于轴线A的环状盘8以及一个刚性连接到环状盘8上并具有震动质块(seismic mass)功能的导电材料环体9。

皮带轮组件1进一步包括一个环皮带轮10以及一个轴承12，所述皮带轮10的径向C形截面界定形成一个空腔11，该空腔11适于具有间隙地容纳环体9，所述轴承12布置在圆柱形壁部7上并且机械地空转地将皮带轮10支撑在阻尼器4上。

特别地，皮带轮10一体地包括一个设有凹槽的铁磁材料冠顶(crown)13以及一个圆形冠顶壁部14，其中所述冠顶13径向叠盖(overlapping)环体9并且适于与皮带配合以驱动(feeding)公知类型的附属传动机构(未示出)，所述冠顶壁部14垂直于轴线A并且相对于环体9与圆形盘8相对(opposed)，所述冠顶壁部14还垂直于装配在轴承12的外环上的圆柱形支撑壁部15。

皮带轮10进一步包括多个第一和多个第二永久磁体16、17，所述永久磁体16、17径向地面对于(facing from)环体9的相对侧部并且在空腔11内分别刚性地连接到支撑壁部15和设有凹槽的冠顶13上。

磁体16和磁体17均具有N-S-N-S等依次类推(etc.)的交替顺序的磁极类型，并且分别沿着圆周方向相互偏移(offset)，使得在环体9的相对的径向部分上各自具有相反的成对磁极，也就是说，如果磁体16的磁极顺序为N-S-N-S等依次类推，则磁体17的相应磁极顺序为S-N-S-N等依次类推，从而产生一磁场M，所述磁场M的磁通线(flow lines)垂直于轴线A并且沿着径向方向穿过环体9。

皮带轮组件1的操作如下。

当曲轴相对于设有凹槽的冠顶13静止时，例如当发动机关机时，磁体16、17产生磁场M，所述磁场M穿过环体9并且在设有凹槽的冠顶14中闭合(closes)，并未在环体9内感应生成杂散电流。

当发动机转动曲柄时，曲轴通过粘弹性的套筒6驱动(feeds)阻尼器4。相反，设有凹槽的冠顶13保持原有静止，原因为其通过传动皮带连接到至少一个旋转惯性件(inertia)上并且被机械地空转地支撑在阻尼器4的圆柱形壁部7上。

因此，环体9相对于由磁体16、17产生的磁场移动，并且成为感应的杂散电流的场所(seat)，所述感应的杂散电流沿着一个垂直于径向方向并且并布置在两个角度相邻的(angularly adjacent)磁体16、17之间的闭合回路流动。

接着，由于由磁体16、17产生的磁场与环体9中感应生成的杂散电流的互相作用，设有凹槽的冠顶13受到洛仑兹力的作用，所述洛仑兹力的合力产生能够为附属传动机构提供动力的电磁扭矩T。

特别地，电磁扭矩T与设有凹槽的冠顶13和环体9之间的速度差Δω成比例(如图2中的虚线所示)，这与异步感应电动机所特有的操作特征相一致(following)，其中感应器由磁体16、17构成而转子则为环体9。

此外，对于图中自原点的一长段区域，按高估方法(high estimation)可得出电磁扭矩T和角速度差Δω成正比例关系(如图2中的实线所示)，其比例系数为C，从而该比例系数在机械上等同于恒定的粘滞摩擦系数。

因此，电磁扭矩的特性在机械上类似于粘滞扭矩的特性，另外，当皮带轮组件1以包括在正比例范围中的相对速度运转时，所述电磁扭矩消耗(dissipates)的功率P等于操作特征曲线中的直线区域(straightsection)所对应的面积的两倍。

为了在等同的电磁扭矩T下考虑使皮带轮组件1具有高效率，则有必要使比例系数C尽可能大，所述加大比例系数C是通过在永久磁体16、17的构造中采用与其尺寸相配的最多数量的磁性材料以及选用较少数量的磁体来获得，亦即两个磁体16和17彼此分别以相反的磁极相面对并且按径向方向布置。

此外，应注意到比例系数C在频率范围中的变化确定了曲轴和皮带轮10之间通过电磁扭矩所产生的扭曲振动的传动特征。

特别地，能够证实随着频率的升高，比例系数C保持恒定，接着，当频率高于截止(cut-off)频率Ft时，比例系数C按对数方式降低(见图3)。

磁体16、17的数量定量地(quantitatively)影响比例系数C的数率，原因为截止频率Ft的值降低，然而，当磁体16、17的数量减少时，处于(along)恒定区域的比例系数C的值则升高。

高传动性能是高比例系数值C的结果，因而，其频率比截止频率Ft低的振动从曲轴传送到皮带轮10，而其频率离截止频率Ft越远的频率的振动则越发得到滤除，从而不会到达附属传动机构并对其造成损害。

此外，电磁扭矩T施加到环体9上，而且，在阻尼器4的动力性能频率范围内，附属传动机构的惯性扭矩能够借助比例系数C的特性起到影响作用，担当相对于粘弹性套筒6连续布置的附加阻尼扭矩。

从本发明的描述和操作看，本发明能够取得的优点显而易见。

设有凹槽的冠顶13在径向上叠盖包含轴向尺寸的环体9并且借助在使用过程当中经受低损耗的电磁耦合装置由曲轴驱动，从而不易遭受由疲劳所造成的磨损，另外，其动力特征在温度变化时恒定不变。

假设所产生的磁场等同，则不管是否需要进一步减小尺寸，使用永久磁体是优选方案，原因为永久磁体可具有高磁场密度。

使用较少数量的磁体，则能够在低频率下传送高扭矩，而不会传递高频率振动，从而降低附属传动机构的动力载荷。

此外，环体9同时用作磁转子和震动质块，因而能够减少部件数量，并且能够将电磁扭矩用作除了经由黏弹性套筒6所产生的阻尼扭矩之外的额外阻尼扭矩。

最后，显然地，在不会偏离如由权利要求书所限定的本发明保护范围的情况下，能够改变和变更文中所描述和所披露的装置。

特别地，皮带轮组件1能够应用于任何环式挠性传动机构，例如包括链条的传动机构。

当必须产生其磁通线垂直于环体9的圆周速度方向的磁场时，相对于所描述的方式，永久磁体能够以不同的方式得到支撑。例如，图4中的皮带轮10可包括一个相对于圆形冠顶壁部14而言在相对的侧部上刚性地连接到设有凹槽的冠顶13上的圆形冠顶壁部20。在该情形中，磁体16、17通过圆形冠顶壁部14、20上的侧壁支撑在空腔11内，另外，磁场M基本上平行于轴线A。

在特别要求减小尺寸以及中到低的扭矩传送的应用场合中，可以考虑仅采用与环体9布置在相同侧部上、磁极呈交替状态的磁体16或磁体17。

此外，永久磁体能够以电磁体替代，其中流过滑动电触点的电流在所述电磁体中流动，从而能够实施作用在模件和电磁扭矩的方向上的主动控制。

在某些应用场合中，环体9还可通过环状盘8或者经由一个单独的弹性元件刚性连接到轮毂2上。

此外，在所有实施方式中，可考虑将轴承12直接装配于轮毂2上。

还可以考虑使皮带轮组件1用作一个刚性地连接到吸热式发动机装置的附属件的一个旋转轴上的皮带轮。优选地，在这种应用场合，环状盘8刚性连接到轮毂2上，使得轮毂2与环体9成一体。

Claims

1.一种用于内燃机的附属驱动机构的皮带轮组件(1)，包括：一个具有轴线(A)并且适于刚性连接到一个发动机装置的一个旋转轴上的轮毂(2)；一个铁磁性材料的环状转动皮带轮(10)，该皮带轮(10)至少间接地径向地支撑在所述轮毂(2)上；一个旋转地连接到并且径向地支撑在所述轮毂(2)上的导电材料的环体(9)；以及刚性地连接到所述皮带轮(10)上并且面对所述环体(9)的至少一对磁体(16、17)，所述皮带轮(10)界定形成有一个容纳所述环体(9)的空腔(11)。

2.根据权利要求1所述的皮带轮组件，其特征在于，所述皮带轮组件包括一个退耦元件(6)和一个包括所述环体(9)的阻尼器(4)，所述退耦元件(6)用于将所述阻尼器(4)连接到所述轮毂(2)上。

3.根据权利要求2所述的皮带轮组件，其特征在于，所述阻尼器(4)包括一个刚性的支撑元件(8)，该元件(8)垂直于所述轴线(A)并且连接到所述环体(9)以及所述退耦元件(6)上。

4.根据权利要求3所述的皮带轮组件，其特征在于，所述阻尼器(4)包括一个圆柱形壁部(7)，该壁部(7)刚性地连接到所述支撑元件(8)上并且容纳所述退耦元件(6)和所述轮毂(2)，所述皮带轮组件包括一个轴承(12)，该轴承(12)装配在所述阻尼器(4)上并且支撑所述皮带轮(10)。

5.根据权利要求3所述的皮带轮组件，其特征在于，所述皮带轮组件包括一个轴承(12)，该轴承(12)装配在所述轮毂(2)上并且支撑所述皮带轮(10)。

6.根据权利要求1所述的皮带轮组件，其特征在于，所述环体(9)刚性地连接到所述轮毂(2)上。

7.根据权利要求2-5中的任一项所述的皮带轮组件，其特征在于，所述退耦元件为弹性元件。

8.根据权利要求2-5中的任一项所述的皮带轮组件，其特征在于，所述退耦元件是粘弹性的。

9.根据权利要求1所述的皮带轮组件，其特征在于，所述皮带轮(10)包括一个径向端部冠顶(13)和垂直于所述轴线(A)的第一和第二环状壁部(14、20)，所述第一和第二环状壁部(14、20)各自以部分地轴向相对于所述环体(9)的方式布置，所述第一和第二环状壁部(14、20)支撑所述至少一对磁体(16、17)。

10.根据权利要求1所述的皮带轮组件，其特征在于，所述皮带轮(10)包括一个径向端部冠顶(13)、一个垂直于所述轴线(A)的环状壁部(14)、以及一个界定形成所述空腔(11)的第二圆柱形壁部(15)，所述冠顶(13)和第二圆柱形壁部(15)支撑所述至少一对磁体(16、17)。

11.根据权利要求1所述的皮带轮组件，其特征在于，所述磁体(16、17)为永久磁体。

12.根据权利要求1所述的皮带轮组件，其特征在于，所述磁体(16、17)为电磁体。

13.一种自动环式挠性传动机构，包括一个曲轴、一个旋转装置和一对分别旋转地连接到所述曲轴和所述旋转装置上的皮带轮、以及一个有角度地连接所述皮带轮对的环式柔性元件，

其特征在于，所述皮带轮中的至少一个为前述权利要求中的任一项所述的皮带轮组件(1)。