CN101529120A - 具有非圆形的旋转盘的传力的缠绕传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于力矩传输的缠绕传动装置，该缠绕传动装置具有至少一根将力矩导入该缠绕传动装置中的输入轴和至少一根另外的轴以及传力的连续元件，其中应该将所述力矩传输给所述另外的轴，并且所述连续元件不仅与所述至少一根输入轴而且与所述至少一根另外的轴处于传力连接中。要么所述至少一根输入轴要么所述至少一根另外的轴与所述传力的连续元件之间的连接在此由旋转盘(10)来提供，所述旋转盘(10)被所述传力的连续元件所缠绕。按本发明的缠绕传动装置的特征在于，所述旋转盘(10)具有一种半径(20)，该半径(20)在功能方面依赖于旋转角和特定的平均半径。此外，本发明涉及一种用于提供传力连接的非圆形的旋转盘(10)。

Description

具有非圆形的旋转盘的传力的缠绕传动装置

技术领域

本发明涉及一种缠绕传动装置，尤其是一种具有非圆形的旋转盘的缠绕传动装置。此外，本发明涉及一种用于提供传力连接的非圆形的旋转盘。

背景技术

基于传力的连续元件如传动带或传动链以及旋转盘的驱动系统在工业应用中得到广泛推广。尤其在内燃机中将这样的驱动系统比如用于将力矩从起动器-发电机的轴传输到曲轴上。

除了所述起动器-发电机的轴之外，也可以通过传动带或者传动链由曲轴来驱动其它部件如水泵或者燃料泵。作为带传动装置或链传动装置的上位概念，这里谈及所谓的缠绕传动装置。

本发明研究带传动装置，也就是说研究缠绕传动装置，在所述缠绕传动装置中，在有待耦合的轴和将其耦合的传力的连续元件之间存在着传力的连接。

在这样的带传动装置中，输入力矩或者负载力矩会经受周期性的波动。这方面的实例是内燃机的周期性的驱动力矩或者泵的周期性的负载力矩。通过这些周期性的波动，会激励所述缠绕传动装置的部件进行振动。

比如在系统的固有频率的附近出现不利的激励时，产生不期望的动态效应，比如所述传力的连续元件中的动态的力峰值或者所述传力的连续元件本身的振动。这些情况导致所述连续元件的负荷增加并且会在邻接的结构中导致滑转或者声辐射。除此以外，通过所述动态的负荷也降低了所述盘及连续元件的使用寿命。

以往这些动态的效应通过麻烦的应对措施如夹紧系统、自由轮机构(Freilauf)、减振器、弹性传动带等来降低。但是这些结构上的措施本身容易招致磨损和损坏，并且由于部件数目增多而使所述缠绕传动装置的装配变得困难。

发明内容

本发明的任务是，提供一种得到改进的传力的缠绕传动装置，在该缠绕传动装置中以简单的方式对旋转角波动进行补偿并且避免可能由所述旋转角波动产生的滑转并且减少传力的连续元件的磨损并且降低所有部件的负荷，从而提高所述缠绕传动装置的使用寿命。

该任务通过一种按权利要求1所述的缠绕传动装置以及一种按权利要求7所述的旋转盘得到解决。

按本发明的用于传输力矩的缠绕传动装置包括至少一根将力矩导入该缠绕传动装置中的输入轴和至少一根另外的轴以及传力的连续元件，其中要将所述力矩传输给所述另外的轴，并且所述连续元件不仅与所述至少一根输入轴而且与所述至少一根另外的轴处于传力连接中。要么所述至少一根输入轴要么所述至少一根另外的轴与所述传力的连续元件之间的连接在此通过旋转盘来提供，所述旋转盘被所述传力的连续元件所缠绕。按本发明的缠绕传动装置的特征在于，所述旋转盘具有一种半径，该半径在功能方面依赖于旋转角和特定的平均半径。

通过所述依赖于旋转角的半径产生非圆形的旋转盘，通过该旋转盘可以对所述旋转角波动和所述连续元件的不均匀的负荷进行补偿。所述旋转盘在此应该单独为每种特殊的应用而设计。

此外，按本发明的缠绕传动装置的特征可以在于，所述旋转盘半径能够以如下形式

来表达，其中R₀是平均半径，

是不圆度幅度，n_i是突起的数目，并且是从0到2π的区间中的运转参数。

此外，按本发明的缠绕传动装置的特征在于，所述旋转盘半径能够以如下形式

来表达，其中R₀是平均半径，

是不圆度幅度，n_i是突起的数目，

是从0到2π的区间中的运转参数并且γ_i是相位移。

在此依赖于其余的参数合适地选择所述平均半径，从而产生所述旋转盘的圆周曲线的所期望的长度。所述突起的数目也称为阶数。如可以看出的一样，也可以在所述平均半径上叠加多个依赖于角度的不同的阶的干扰项。如果没有设置干扰项，那就得到圆形的旋转盘。相应地规定，始终存在着至少一个干扰项。

如果将每个参数

设置为等于零，那么同样得到圆形的旋转盘。相应地按本发明规定，每个参数

不等于零。

优选规定，所述旋转盘在将运动干扰或者说力矩干扰引入到所述缠绕传动装置中的轴上提供传力连接。

尽管使用非圆形的旋转盘，在所述连续元件和所述轴之一之间也会出现滑转，该滑转引起所述至少一根输入轴相对于所述至少一根另外的轴的角度位置的变化。如果将按本发明的非圆形的旋转盘布置在没有将以周期性的运动波动或者说力矩波动的形式出现的运动干扰或者力矩干扰引入所述缠绕传动装置中的轴上，那么由此所述非圆形的旋转盘相对于这根引入干扰的轴的位置会变化，从而代替振动激励的补偿不会产生任何效果或者甚至会增强激励。但是如果将所述非圆形的旋转盘直接布置在所述引入干扰的轴上，那么尽管可能出现滑转也始终保证，所述非圆形的旋转盘相对于相应的激发振动的或者说引入干扰的轴的角度位置没有变化。

所述引入干扰的轴由此不仅可以是所述至少一根输入轴之一，而且可以是所述至少一根另外的轴之一，比如输出轴。

此外可以规定，所述旋转盘与所述输入轴构造为一体结构。

通过这种方式不必在相应的输入轴和旋转盘之间设置额外的旋转同步连接装置，由此简化了装配。此外排除了这种情况，即所述旋转盘由于所述旋转同步连接装置的损坏或者松动而相对于所述输入轴进行扭转。

在本发明的一种实施方式中，所述传力的元件是楔形传动带。除此以外，所使用的传动带也可以是楔形加肋传动带、扁形传动带、圆形传动带或者任何其它合适的传动带类型。

相对于使用扁形传动带，通过使用楔形传动带扩大了所述传动带与旋转盘之间的接触面积。由此在所述楔形传动带和旋转盘之间更高的摩擦力在起作用并且滑转的危险得到降低。

按本发明的用于在传力的元件和轴之间提供传力连接的旋转盘的特征在于，所述旋转盘的半径在功能方面依赖于旋转角和平均半径。

此外，按本发明的旋转盘的特征可以在于，其半径能够以如下形式

来表达，其中R₀是平均半径，

是不圆度幅度，n_i是突起的数目，并且

是从0到2π的区间中的运转参数。

此外，按本发明的旋转盘的特征可以在于，其半径能够以如下形式

来表达，其中R₀是平均半径，

是不圆度幅度，n_i是突起的数目，φ是从0到2π的区间中的运转参数并且γ_i是相位移。

可以规定，按本发明的旋转盘与所述轴构造为一体结构。

本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中获得。

显而易见，前面所提到的以及下面还有待解释的特征在不离开本发明的范围的情况下不仅能够以相应说明的组合进行应用，而且也能够以其它的组合或者单独应用。

附图说明

下面借助于实施例对本发明进行详细解释。在此在所属的附图中：

图1示出了按本发明的缠绕传动装置的按本发明的旋转盘的几何形状。

具体实施方式

图1示出了按本发明的缠绕传动装置的按本发明的旋转盘10的半径20的变化曲线。除此以外，为比较目的，还额外地以虚线示出了恒定的比较半径30。

下面借助于实例来解释按本发明的缠绕传动装置的旋转盘10的半径20的变化曲线的计算。

在实例应用中，用于缠绕传动装置的旋转盘10设计用于将传动带-起动器-发电机(RSG)与内燃机的曲轴相连接。

在这样的应用中，固有频率大约处于每分钟2000转的范围内。在这个转速范围内通过曲轴大约以1°的振动角幅度的数量级进行激励。系统的激励由于振动角的具有大约1°的幅度的波动从所述传力的连续元件的周期性的伸长和收缩中产生。

在RSG-应用中使用按本发明的旋转盘或者说按本发明的缠绕传动装置时获得的优点在于，系统的固有频率比较高。在每分钟2000转的范围内，已明显减少来自燃烧过程的激励，从而可以以较小的不圆度来显著降低谐振范围内的动态效应。

按本发明，将所述非圆形的旋转盘10布置在曲轴上。在此所述不圆度借助于以下计算方法来测定，从而在谐振点中出现尽可能恒定的牵引件速度。

在实践中，在多数情况下明显降低谐振中的激励就已足够。在对谐振中的激励进行完全补偿时，会在过临界的转速范围内导致不期望的动态效应，比如回行段振动或噪声问题。因此在该实施例中，没有完全对谐振中的激励进行补偿，而仅仅降低所述谐振中的激励，从而保证所述缠绕传动装置的功能。因此仅仅以50％进行补偿。

从振动角幅度中产生的长度变化dL可以根据以下公式来确定：

$\mathrm{dL}=\frac{2\·\mathrm{\π}\·D_{\mathrm{KW}}}{360\·A\·2}---\left(1\right)$

其中dL是牵引件的以毫米计的延长，A是以度计的振动角的幅度并且D_KW是曲轴的以毫米计的直径。

所述传力的连续元件dL的这种长度变化完全可以用具有变化的半径20的旋转盘10来补偿，如果所述半径20以

的幅度进行波动。这个幅度

根据以下公式来计算：

${\hat{R}}_n=\mathrm{dL}\·n---\left(2\right)$

其中n是发动机阶数(Motorordnung)。平均值R₀可以根据以下公式以足够的精确度来确定：

$R_0=\frac{D_{\mathrm{KW}}}{2}---\left(3\right)$

而后所述旋转盘10的半径20的变化曲线从以下公式中获得：

其中

是用于描述在从0到2π的区间中旋转盘几何形状的运转参数。

方程式(1)到(3)涉及激励的频谱中的任意的阶数n。通过不同的阶数的旋转盘几何形状的叠加，可以从所述叠加中产生旋转盘几何形状，所述旋转盘几何形状可以完全或者部分地对多个阶进行补偿。可以对多个阶进行补偿的旋转盘10在此不必强制与发动机转速协调。因此，比如也可以如此设计旋转盘几何形状，从而在与次阶(Nebenordnung)不同的转速上对主阶(Hauptordnung)进行补偿。这样的旋转盘20可以根据以下公式来确定

其中γ_i是相位移。

根据方程式(1)，在示范性的150毫米的直径D_KW、发动机阶数为2且振动角幅度为1°时产生1.3毫米的长度变化dL。

而后从方程式(2)和(3)中获得2.6毫米的

和75毫米的R₀。

在图1中绘出了所述半径20的根据方程式(4)获得的曲线。为进行比较，示出了处于恒定的75毫米的半径中的比较半径。

如果所述半径以2.6毫米的幅度围绕着75毫米的平均值波动，那么就根据方程式(2)对谐振点中的激励进行完全补偿。但是因为仅仅致力于50％的补偿，所以在该实施例中仅仅产生所述旋转盘半径的1.3毫米的波动幅度。

在将所述旋转盘10安装在曲轴上时或者在设计具有一体的旋转盘的曲轴时，必须如此选择所述旋转盘的位置，使得曲轴的高旋转速度与所述旋转盘10的小半径相一致。在这种情况下半径起决定作用，所述传力的连续元件以该半径进入所述盘上或者从所述盘出来。

按本发明的旋转盘10优选用在同步驱动装置中或者用在按本发明的缠绕传动装置中。所述同步驱动装置或者说缠绕传动装置优选用于汽车或者飞机中。但是按本发明的旋转盘10或者说按本发明的缠绕传动装置也能够不依赖于这些应用来使用，比如用在纺织机或者说办公用机中。

附图标记列表：

10 旋转盘

20 旋转盘的半径

30 恒定的比较半径

Claims (10)

1.用于力矩传输的缠绕传动装置，具有至少一根将力矩导入该缠绕传动装置中的输入轴和至少一根另外的轴以及传力的连续元件，其中应该将所述力矩传输给所述另外的轴，并且所述连续元件不仅与所述至少一根输入轴而且与所述至少一根另外的轴处于传力连接中，其中要么所述至少一根输入轴要么所述至少一根另外的轴与所述传力的连续元件之间的连接由旋转盘来提供，所述旋转盘被所述传力的连续元件所缠绕，其特征在于，所述旋转盘具有一种半径，该半径在功能方面依赖于旋转角和特定的平均半径。

2.按权利要求1所述的缠绕传动装置，其特征在于，所述旋转盘的半径能够以以下形式来表达：

其中：

R0＝平均半径，

＝不圆度幅度，

ni＝突起的数目，

＝从0到2π的区间中的运转参数。

3.按权利要求1所述的缠绕传动装置，其特征在于，所述旋转盘的半径能够以如下形式来表达：

其中

R₀＝平均半径，

＝不圆度幅度，

n_i＝突起的数目，

＝从0到2π的区间中的运转参数，

γ_i＝相位移。

4.按权利要求1到3中任一项所述的缠绕传动装置，其特征在于，所述旋转盘在将运动干扰或者说力矩干扰引入所述缠绕传动装置中的轴上提供传力连接。

5.按权利要求4所述的缠绕传动装置，其中，所述旋转盘与所述至少一根输入轴构造为一体结构。

6.按权利要求1到5中任一项所述的缠绕传动装置，其特征在于，所述传力的元件是楔形传动带。

7.用于在传力的连续元件和轴之间提供传力连接的旋转盘，其特征在于，所述旋转盘的半径在功能方面依赖于旋转角和平均半径。

8.按权利要求7所述的旋转盘，其特征在于，所述旋转盘的半径能够以如下形式来表达：

其中：

R₀＝平均半径，

＝不圆度幅度，

n_i＝突起的数目，

＝从0到2π的区间中的运转参数。

9.按权利要求7所述的旋转盘，其特征在于，所述旋转盘的半径能够以如下形式来表达：

其中：

R₀＝平均半径，

＝不圆度幅度，

n_i＝突起的数目，

＝从0到2π的区间中的运转参数，

γ_i＝相位移。

10.按权利要求7到9中任一项所述的旋转盘，其特征在于，所述旋转盘与所述轴构造为一体结构。

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