CN103003596A - 低噪音带轮 - Google Patents

Abstract

公开低噪音带轮和构造低噪音带轮的方法。在第一方面中，从外部轮毂向外径向延伸到外部轮缘的第一和第二多个臂绕旋转轴线彼此角偏移以消除跨越带轮的侧向中线的对称。在第二方面中，多个臂的径向最外端部根据描述相对间距的伪随机图案的音高序列弧形间隔开以便减小或消除带轮的旋转对称。在第三方面，组合第一和第二方面的特征，并且在一个实施例中，第一和第二多个臂分别近似相反地倾斜以便改变臂的侧向最外端部的弧形间距。

Description

低噪音带轮

技术领域

本申请总体涉及环形带驱动系统，并且更特别地，涉及驱动系统带轮，该带轮具有一组或更多组臂，该一组或更多组臂从外部轮毂部分向外辐射延伸从而以变化的弧形间距支撑外部轮缘。

背景技术

用于环形带驱动系统的带轮（平带轮、楔形带轮，多V型肋带轮或类似物）典型地以三种基本形式中的一种出现：实心的、成型的或臂设计的。较小的带轮可以设计为实心带轮，其中具有与带轮近似相同的宽度的环形圆盘将轮毂连接到外部轮缘。较大的带轮经常设计为成型的或有腹板的带轮，其中显著窄于带轮的宽度的环形部分或腹板将轮毂连接到外部轮缘。更大的带轮（或者带轮材料的体积和/或重量是关键性的带轮）倾向于设计为臂设计带轮，其中多个明显的且向外辐射延伸的臂（该臂可以被设计为轮辐、支柱、肋或类似物）将轮毂连接到外部轮缘。这些臂通常但不必彼此分开臂间空隙。

出于效率考虑，臂设计带轮可能是优选的，但由于带轮轮缘的结构特性的变化，在高容量驱动系统中产生附加的动态行为。带驱动系统中的带被张紧，使得带轮的外部轮缘和带的侧面和/或表面之间的摩擦可以在该系统内高效地传输动力。然而，带张力倾向于压缩每一个带轮（至少沿带轮的卷绕弧），这略微减小外部轮缘的被接合的工作表面的半径。在实心或成型带轮中，外部轮缘和带工作表面的结构特性在带轮的整个圆周上保持基本上相同。因此，外部轮缘可以被认为旋转一致，并且带进入和离开情况可以通常被认为是准静态的。相反，在臂设计带轮中，紧邻臂的外部轮缘的部分将比桥接在臂之间的外部轮缘的部分更加刚性，或者换句话说，靠近臂的工作表面将对压缩变形比较有抵抗力，而远离臂的工作表面将比较易受弯曲变形。因此，外部轮缘不是旋转一致的而是旋转可变的，带进入和离开情况中的变化潜在地在带轮和/或带驱动系统中产生可听见的振动。通过增加外部轮缘的厚度可以减小这种刚性变化，但其代价是添加显著更多的材料到带轮。

臂设计带轮的动态性能可以显著地且不合意地有助于带驱动系统的操作噪音。这种带轮中的臂最通常地从轮毂向外辐射延伸到外部轮缘，结构上相同，并且与相邻的臂分开相等的角间距，使得该带轮展示n重旋转对称（n是带轮中的臂的数量）。可归因于带轮的结构特性的前述变化并且被绕外部轮缘的圆周的变化的规则性质放大的噪音可以表示为带驱动系统的噪音谱中的能量峰值。涉及的频率可以由下面描述：频率（Hz）=（阶数*RPM）/60，其中术语“阶数”代表（对于任何特定的结构特性或有关的逻辑上相关种类的特性）绕带轮轮缘的圆周规则地重现的振动的数量，并且RPM是带轮的旋转速度。结构特性，并且因此主要在这里提出的“阶数”是将轮毂连接到外部轮缘的臂的数量，但其它结构特性可能是相关的，并且可以由这里描述的技术选定。例如，用于环形带驱动系统的带轮通常由热塑性塑料、热固性塑料，或可模制塑料复合材料制造，然而，模制过程可能在外部轮缘的工作表面中产生不合意的变化。重叠或接近臂的外部轮缘的部分中的材料将以不相同于桥接在臂之间的外部轮缘的部分中的材料的方式流动、结晶和/或凝固。本申请人已经观察到，在冷却期间由于位于下面的材料的相对厚度，模制的臂设计带轮的工作表面的半径倾向于在每一个臂附近减小或收缩。完成的产品的工作表面中的这种规则的变化可以产生或进一步加剧带驱动系统的噪音频谱中的指令驱动的能量峰值，特别地在将带的侧面和/或表面安置在外部轮缘上期间。

本申请人已经确定，可归因于外部轮缘和带工作表面的结构特性的可变性的操作噪音，并且特别地可归因于这种可变性的噪音频谱中的明显峰值的大小，可以通过消除通常在臂设计带轮中见到的侧向对称而被减小。多组侧向不对称支撑臂可以彼此偏移以产生异相或间歇的振动，该异相或间歇的振动破坏性地干涉由这种可变性引起的简单模式的振动。这种操作噪音也可以通过减小或消除通常在臂设计带轮中见到的旋转对称被减小。侧向对称臂（或臂的侧向不对称的组）的外端部可以绕外部轮缘分开变化的弧形间距，以减小任何简单模式的振动的幅值，并且可以选择音高（pitch）序列以伪随机化外部轮缘的角可变性且减小或消除带轮的旋转对称。侧向不对称和减小的旋转对称的组合可以将另外的无序引入臂设计带轮的工作表面中以进一步破坏简单模式振动。因此，提供新的低噪音带轮设计和构造低噪音带轮的新的方法。

发明内容

用于环形带驱动系统的带轮和构造带轮的方法被公开。通常，每一个带轮包括外部轮毂、外部轮缘和从外部轮毂向外径向延伸到外部轮缘的至少一组多个臂。在第一方面中，该带轮包括第一和第二多个臂，其中第一和第二多个臂的径向最外端部分别以相等间隔弧形地间隔开。第二多个臂的臂绕旋转轴线从第一多个臂的臂角偏移开，使得来自各多个臂的臂绕带轮交替。各多个臂的臂也相对于带轮的侧向中线相对地布置。在一个实施例中，相应的多个臂最主要（predominantly）在带轮的侧向中线的相对侧上将外部轮毂连接到外部轮缘。在另一实施例中，相应的多个臂相对于带轮的侧向中线相反地倾斜。在相关的方面中，构造低噪音带轮的方法包括以下步骤：构造第一和第二多个臂；和使第二多个臂的臂绕旋转轴线从第一多个臂的臂角偏移，以消除跨越带轮的侧向中线的对称。在该方法的一个变体中，第一多个臂构造成最主要在带轮的侧向中线的一侧上将外部轮毂连接到外部轮缘，并且第二多个臂构造成最主要在带轮的侧向中线的相反侧上将外部轮毂连接到外部轮缘。在该方法的另一变体中，第一和第二多个臂构造成相对于带轮的侧向中线相反地倾斜。

在第二方面中，多个臂中的紧邻对的臂的径向最外端部根据描述相对间距的伪随机图案的音高序列围绕外部轮缘弧形间隔开。在第一实施例中，与在不存在弧形间距的变化的情况下将存在的旋转对称相比，音高序列减小旋转对称。在第二实施例中，音高序列消除旋转对称。在相关方面中，构造低噪音带轮的方法包括以下步骤：选择描述相对间距的伪随机图案的音高序列；和根据选择的音高序列间隔从外部轮毂向外辐射延伸到外部轮缘的多个臂的径向最外端部。在该方法的第一变体中，选择音高序列以便与在没有弧形间距的变化的情况下将存在的旋转对称相比减小旋转对称，而在另一变体中，选择音高序列以便消除带轮的旋转对称。

在第三方面中，组合第一和第二方面的特征。在包括第一和第二多个臂的一个实施例中，各多个臂中的紧邻对的臂的径向最外端部根据描述相对间距的伪随机图案的音高序列弧形间隔开，并且第二多个臂从第一多个臂的臂绕旋转轴线角偏移。在包括绕旋转轴线角偏移的第一和第二多个臂的另一实施例中，第一多个臂的臂和第二多个臂的臂相对于带轮的侧向中线近似相反地倾斜，臂的紧邻的对的倾斜根据音高序列而改变，以便改变由臂的紧邻对限定的V形的顶点之间的弧形间距，该音高序列描述所述弧形间距中的预定变化。在相关的方面中，构造低噪音带轮的方法组合前述方法。

附图说明

图1A是已知设计的臂设计带轮的侧视图。

图1B是图1A的臂设计带轮的剖视图。

图2A是臂设计带轮的侧视图，该臂设计带轮具有跨越带轮的侧向中线角偏移的臂。带轮的相对侧上的臂的位置由单虚线指示。

图2B是图2A的臂设计带轮的剖视图。

图3是臂设计带轮的侧视图，该臂设计带轮具有以变化的弧形间距支撑外部轮缘的臂。环形腹板被加上阴影以强调臂的间隔。

图4是臂设计带轮的侧视图，该臂设计带轮具有以变化的弧形间距支撑外部轮缘的臂和跨越带轮的侧向中线角偏移的臂。环形腹板被加上阴影以强调面对侧上的臂的间距，并且带轮的相对侧上的臂的位置由单虚线指示。

图5A是臂设计带轮的侧视图，该臂设计带轮具有跨越带轮的侧向中线角偏移且相反地倾斜的臂。如示出的，该臂可以可选地被连接以形成波状支撑结构。

图5B是图5A的臂设计带轮的剖视图。

图5C是图5A的臂设计带轮的透视图。为了清楚的目的，省去内部轮毂410。

图6A是臂设计带轮的侧视图，该臂设计带轮具有跨越带轮的侧向中线角偏移且相反地倾斜的臂，其中该倾斜已经变化以便改变由紧邻对的臂的径向最外端部限定的顶点的弧形间距。

图6B是图6A的臂设计带轮的剖视图。

图6C是图6A的臂设计带轮的透视图。

图7A是臂设计带轮的侧视图，该臂设计带轮具有以变化的弧形间距支撑外部轮缘的两组不同构造的臂。

图7B是图7A的臂设计带轮的剖视图。

具体实施方式

在详细公开本发明的多个实施例之前，应当注意，本发明在其应用或用途中不限于附图和说明书中说明的部件的构造和布置的具体细节。这里的公开内容可以被实施或并入在其它实施例、变型和改进型中，并且可以以各种方式被实现或执行。应当理解，下面描述的实施例、变型和改进型的任何一个或更多个可以与下面描述的其它实施例、变型和改进型等等的任何一个或更多个组合。也应当理解，虽然本申请频繁引用结构的“半径”或“该半径”，但为了描述和说明的方便而使用该术语的单数形式。诸如带轮的工作表面的结构可能具有复杂的轮廓，使得涉及这个术语的描述将被理解为意指从引用的一个或多个结构的基本上相同的部分（例如，被设计用来接合多V型肋驱动带的带轮工作表面上的相同相对部位）测量的半径。术语“弧形间距”要被理解为指的是以相同方式测量的间距。术语“弧形分离量”要被理解为指的是围绕外部轮缘测量的间距，但仅相对于“角”分量，即沿旋转方向的分量，并且忽略任何侧向分量，即横向于旋转方向并且平行于旋转轴线的分量。

首先参考图1A和1B，臂设计带轮通常包括三个主要部分：外部轮毂20，该外部轮毂可以容纳内部轮毂10或模制到内部轮毂10上；支撑部分30，该支撑部分包括多个臂32（包括单个臂32a、32b等等）；和外部轮缘40。如果该带轮是空转带轮，则内部轮毂10可以是环轴承（如示出的），该环轴承包括内部座圈12、外部座圈14、滚动元件16，和保持架18。如果该带轮是驱动或从动带轮，则内部轮毂10可以是或包括衬套、轴夹具、动态阻尼装置等等。本领域技术人员将理解，这里描述的改进通常与模制臂设计的带轮相容，并且不受特定的带轮到轴配合结构的细节限制。类似地，如果该带轮是平带轮，则外部轮缘40可以仅仅提供圆柱形工作表面42（如示出的）；然而，如果该带轮是用于V型带的楔形带轮，则外部轮缘还可包括一对径向突出的且侧向相对的凸缘（未示出），该凸缘用来将V型带保持在带轮凹槽内，并且工作表面42可以构成该凸缘的内部侧面。类似地，如果该带轮是用于多V型带的多V型肋带轮，则外部轮缘还可包括一个或更多个周向肋（未示出），并且工作表面可以构成周向肋的侧面以及任何侧向相对的凸缘的内部侧面。而且，本领域技术人员将理解，这里描述的改进通常与模制臂设计的带轮相容，并且不受任何特定外部轮缘构造的细节限制。

在图1A和1B中示出的已知设计中，臂32是径向延伸的片状的肋。如图1B的横截面中示出的，肋可以在支撑部分30内通过环形幅材31互连，但仍然被认为构成用于本申请的目的的臂。这种环形腹板31主要用于辅助材料在制造模具内的流动，并且仅仅略微有助于外部轮缘40的刚性。臂32是侧向对称的，即跨越带轮的侧向中线50（严格地说，该侧向中线是垂直于旋转轴线52的平面）对称，并且紧邻对的臂32a/32b、32b/32c等等在它们的径向最外端部之间以相等的弧形间距α与外部轮缘40相交。在示出的设计中，42个肋32在外部轮毂20和外部轮缘40之间延伸，导致紧邻对的臂之间的大约8.57的角间距β和它们的径向最外端部之间的大约0.150r的弧形间距α，其中r是从臂最外端部到旋转轴线52的半径。示出的带轮的刚性和/或直径在这些间距内在完整的循环上变化，产生与带轮的旋转周期有关的“42阶”振动。这种振动取决于带的特性、带轮到带轮的带长度、带轮的旋转速度等等，并也可以有助于谐波共振，该谐波共振导致在带驱动系统的噪音频谱中的能量峰值，并且可以表现为具有可辨别的听得见的音高的另一清晰的噪音分量。破坏该振动以便将耗散能量分布在多个频率中，以减小任何系统共振中的能量，或改变任何共振的音高，这将倾向于减小这种噪音分量的振幅，以将噪音分量变换到不大能辨别到的或能听见的频率范围，或以更好地接近频率分布噪音频谱中的能量分布的方式另外再分布发散能量。

在图2A和2B中示出的第一实施例中，侧向不对称带轮100通过包括相对于旋转轴线152彼此角偏移的两组臂破坏前述振动，该两组臂分别在带轮150的中线的相对两侧上将外部轮毂连接到外部轮缘。带轮100包括：外部轮毂120；第一多个臂132；在数量上等于第一多个臂的第二多个臂134；和外部轮缘140。该带轮可以包括或容纳内部轮毂110，诸如在已知设计中讨论的内部轮毂10，但内部轮毂110的特定构造不是关键限制。第一多个臂132（包括单个臂132a、132b等）从外部轮毂120径向延伸到外部轮缘140，这些臂的径向最外端部集中在带轮的侧向中线150的一侧上。第二多个臂134（包括单个臂134a、134b等）也从外部轮毂120径向延伸到外部轮缘140，这些臂的径向最外端部集中在侧向中线150的相对侧上。多个臂132和134优选地构成垂直于侧向中线150取向的多个肋，但这些臂也可以具有其它形状、横截面和取向。多个臂132和134可以通过环形幅材131互连以有助于材料在制造模具内流动。第一多个臂132中的紧邻对的臂（例如，132a/132b、132b/132c，等）的径向最外端部隔开弧形间距α，其中α=(2πr)/n_T并且n_T是多个臂132中的臂的总数。类似地，第二多个臂134中的紧邻对的臂（例如，134a/134b、134b/134c，等）的径向最外端部隔开相同的弧形间距α。然而，第一和第二多个臂132和134之间的紧邻臂（例如，132a/134a）的径向最外端部角偏移（即，相对于旋转轴线152偏移）开一角间距β，使得相应的多个臂中的臂绕带轮交替，相应的多个臂132和134之间的紧邻臂具有弧形间距的一半或α/2的弧形分离量（忽略任何侧向分量）。因此，外部轮缘140在侧向中线150的相对两侧上被臂132a、134a、132b、134b等等交替地支撑。可以相信，如果第一和第二多个臂132和134会引起振动，则相应多个臂之间的角偏移将会产生异相振动分量，该异相振动分量破坏性地彼此干涉，并且减小任何共振的振幅，以便减小或减弱任何清晰的/可辨别的驱动系统噪音。

在图3中示出的第二实施例中，具有减小的旋转对称的带轮200通过改变臂的径向最外端部的弧形间距破坏前述振动。带轮200包括外部轮毂220、多个臂232，和外部轮缘240。该带轮可以包括或容纳内部轮毂210，诸如在已知设计中讨论的内部轮毂10，但内部轮毂210的特定构造不是关键限制。多个臂232（包括单个臂232a、232b等等）从外部轮毂220径向延伸到外部轮缘240。多个臂232优选地构成垂直于带轮的侧向中线250取向的多个肋，但这些臂也可以具有其它形状、横截面和取向。多个臂232和234可以通过环形幅材231互连以有助于材料在制造模具内的流动。紧邻对的臂（例如，232a/232b、232b/232c等等）的径向最外端部隔开变化的弧形间距，以减小绕旋转轴线252的旋转对称。在优选实施例中，变化的弧形间距体现美国专利No.2,878,852中公开的音高序列的任何一个，该美国专利的全部通过引用并入这里。这些音高序列描述相对间距的伪随机图案，所述相对间距可以转化为臂设计带轮中的紧邻对的臂之间的弧形间距。例如，在多个臂232由32个肋组成的设计中，存在32个肋的紧邻对，并且相对间距可以根据序列Xn={9,10,11,12,10,11,12,13,12,11,10,9,11,12,13,10,10,13,12,11,9,10,11,12,13,12,11,10,12,11,10,9}变化，其中n是整数1到n_T，按顺序代表第一到第三十二可能的紧邻对，并且n_T是臂的总数（三十二）。弧形间距α_n的序列可确定为α_n=(2πrX_n)/X_T，其中X_T是X_n的成员总数。因此，外部轮缘240以变化的弧形间距被多个臂232支撑，并且该带轮没有关于旋转轴线252的旋转对称。多个臂中的臂的数量当然可以是理性界限内的较小或较大数量。根据参考的专利中列出的规则设计的示例性音高序列和其它音高序列不具有引起振动所必要的显著的重复特性（当然，除了由带轮自身的整转引起的重复）。可以相信，在典型的操作环境中，特别地在汽车和重型机械应用中，这种音高序列的使用将把任何噪音分量转变到不大可辨别的或者可能听不见的频率范围，并且跨越多个和/或更复杂的振动模式再分布发散能量以更接近频率分布噪音谱。虽然这种序列实现旋转对称的消除，但将理解，较小范围的序列可以用于减小旋转对称，例如，在不需要消除旋转对称来实现满意的噪音减小的情况中，可以重复音高序列以便提供双重或多重旋转对称。

在图4中示出的第三实施例中，带轮300通过将第一实施例的侧向不对称特性与第二实施例的减小的旋转对称组合而破坏前述振动。带轮300包括外部轮毂320、第一多个臂332、在数量上等于第一多个臂的第二多个臂334，和外部轮缘340。该带轮可以包括或容纳内部轮毂310，诸如在已知设计中讨论的内部轮毂10，但内部轮毂310的特定构造不是关键限制。第一多个臂332（包括单个臂332a、332b等等）从外部轮毂320径向延伸到外部轮缘340，它们的径向最外端部集中在带轮的侧向中线350的一侧上。第二多个臂334（包括单个臂334a、334b等等）也从外部轮毂320径向延伸到外部轮缘340，它们的径向最外端部集中在侧向中线350的相对侧上。多个臂332和334优选地构成垂直于侧向中线350取向的多个肋，但这些臂也可以具有其它形状、横截面和取向。多个臂332和334可以通过环形幅材331互连以有助于材料在制造模具内的流动。第一多个臂332中的紧邻对的臂（例如，332a/332b、332b/332c等等）的径向最外端部隔开变化的弧形间距的序列α_n，诸如上面指定的序列。第二多个臂334中的紧邻对的臂（例如，334a/334b、334b/334c等等）的径向最外端部可以分开相同的变化的弧形间距的序列α_n，但第一和第二多个臂332和334之间的紧邻对的臂（例如，332a/334a）的径向最外端部角偏移开一角间距β，并且优选地角偏移开的角间距β使得第二多个臂中的臂与第一多个臂中的最近的紧邻对的臂中的臂分开相等的弧形分离量（忽略任何侧向分量）。然而，第二多个臂334中的紧邻对的臂的径向最外端部可以改为分开类似于上文描述的序列的、替换的变化的弧形间距的序列以将另外的无序引入到带轮中。

在图5A-5C中示出的第四实施例中，侧向不对称带轮400通过包括两组角偏移臂而破坏前述振动，每一组角偏移臂相对于带轮的侧向中线相反地倾斜。带轮400包括外部轮毂420、第一多个臂432、在数量上等于第一多个臂的第二多个臂434，和外部轮缘440。该带轮可以包括或容纳内部轮毂410，诸如在已知设计中讨论的内部轮毂10，但内部轮毂410的特定构造不是关键限制。第一多个臂432（包括单个臂432a、432b等等）从外部轮毂420径向延伸到外部轮缘440，并且取向成相对于带轮的侧向中线450倾斜（不垂直）。第二多个臂434（包括单个臂434a、434b等等）也从外部轮毂420径向延伸到外部轮缘440，并且取向成相对于侧向中线450相反地倾斜（不垂直）。第一和第二多个臂432和434角偏移，使得来自相应多个臂的臂绕带轮的旋转轴线452彼此交替。多个臂432和434优选地构成多个片状肋，但可以具有其它侧向细长横截面。第一多个臂432中的单个臂的侧向端部432’、432”可以连接到紧邻的、第二多个臂434中的单个臂的侧向端部434’、434"，以形成没有臂间空隙的波状支撑结构。由偏移的多个臂432和434形成的交替的、基本上V形的图案具有类似于第一实施例的设计的优点。每组相应的多个臂432、434中的紧邻对的臂（例如，432a/432b、434a/434b等等）的径向且侧向最外端部432’或434’分开相等的弧形间距α，其中α=(2πr)/n_T，并且n_T是任一组多个臂432或434中的臂的总数。由于臂432和434相反地倾斜，每组相应的多个臂432、434中的紧邻对的臂的径向且侧向最外端部432”或434”也将分开相等的弧形间距。值得注意的是，相应的多个臂432和434之间的紧邻对的臂的径向且侧向最外端部限定的V形的顶点436（如果这种侧向端部是连接的，则是真实的，如果这种侧向端部不连接，则是投影的），例如，在432a/434a、434a/432b、432b/434b等等的交点，将相对于旋转轴线452偏移弧形间距γ，其中γ=α/2，并且布置在侧向中线450的相反侧上。因此，如果这些规则地间隔开的特征倾向于引起振动，则该偏移倾向于产生异相振动分量，该异相振动分量破坏性地干涉且减小任何共振的振幅。此外，多个臂432和434的倾斜取向改变外部轮缘440的工作表面442的半径中的任何模制引起的振动的取向。由于模制过程而形成在臂432和434上的任何轻微的脊或凹陷将相对于进入/离开的驱动带倾斜，而不是垂直于驱动带。可以相信，被隔离到工作表面的侧向范围中的次要部分的工作表面的半径中的缺陷比延伸跨越任何特定横截面的侧向范围的全部或大部分的工作表面的半径中的缺陷更不大可能引起或有助于振动。这可以部分地有助于带材料的弹性和柔性，该弹性和柔性将允许带的侧向相邻部分在突起上变形以便接触具有适当半径的工作表面442的大部分。最后，多个臂432和434的倾斜取向改变跨越工作表面442的侧向范围的相应的多个臂432和434之间（例如，432a/434a、434a/432b、432b/434b等等之间）的紧邻对的臂的径向最外端部之间的角间距。可以相信，角间距中的这种侧向变化将使振动混乱，并且如果引起显著的振动，则倾向于产生紊乱的振动频谱，该紊乱的振动频谱不大可能形成可听见的共振。

在图6A-6C中示出的第五实施例中，侧向不对称带轮500通过将第四实施例的侧向不对称特性与第二实施例的减小的旋转对称组合而破坏前述振动。带轮500包括外部轮毂520、第一多个臂532、在数量上等于第一多个臂的第二多个臂534，和外部轮缘540。该带轮可以包括或容纳内部轮毂510，诸如在已知设计中讨论的内部轮毂10，但内部轮毂510的特定构造不是关键限制。第一多个臂532（包括单个臂532a、532b等等）从外部轮毂520径向延伸到外部轮缘540，并且取向成相对于带轮的侧向中线550倾斜。第二多个臂534（包括单个臂534a、534b等等）也从外部轮毂520径向延伸到外部轮缘540，并且取向成相对于侧向中线550近似相反地倾斜。为了清楚的目的，并且如下面进一步说明的，倾斜程度是类似的但不相同，以便改变顶点536之间的弧形间距γ。第一和第二多个臂532和534角偏移使得来自相应多个臂的臂绕带轮彼此交替。多个臂532和534优选地构成多个片状肋，但可以具有其它侧向细长横截面。第一多个臂532中的单个臂的侧向端部532’、532”可以连接到紧邻的、第二多个臂534中的单个臂的侧向端部534’、534"，以形成没有臂间空隙的波状支撑结构。由偏移的多个臂532和534形成的交替的、基本上V形的图案构造成消除带轮500的旋转对称。具体地，改变单个臂的倾斜以便改变带轮550的侧向中线的一侧上的每一组相应的多个臂532、534中的紧邻对的臂（例如，532a/532b、534a/534b等等）的径向且侧向最外端部532’或534’之间的弧形间距，以减小绕旋转轴线552的旋转对称。在优选实施例中，变化的弧形间距体现美国专利No.2,878,852中公开的音高序列的任何一个。例如，在第一和第二多个臂各由16个肋组成的设计中，在每一组多个臂中存在肋的16个紧邻的对，并且弧形间距α_n可以基于序列X_n={9，10，11，12，10，11，12，13，12，11，10，9，11，12，13，10}中的相对间距而变化，其中n是按顺序代表第一到第十六可能的紧邻的对的整数1到n_T，并且n_T是臂的总数（十六）。单个臂的倾斜也改变带轮550的侧向中线的相对侧上的每组相应的多个臂532、534中的紧邻对的臂的径向且侧向最外端部532”或534”之间的弧形间距。弧形间距可以根据相同的音高序列而改变，但侧向中线550的相对侧上的紧邻对的臂的径向且侧向最外端部532”或534”从第一侧上的对的径向且侧向最外端部532’或534’偏移角间距β。值得注意的是，相应的多个臂532和534之间的紧邻对的臂的径向且侧向最外端部限定的V形的顶点536（如果这种侧向端部是连接的，则是真实的，如果这种侧向端部不连接，则是投影的），例如，在532a/534a、534a/532b、532b/534b等等的交点，将具有变化的弧形分离量，并且相对于旋转轴线552偏移变化的角间距（如果使用不同的音高序列）或偏移角间距β（如果使用相同的音高序列）。因此，如果形成外部轮缘540的最刚性的部分的这些特征倾向于引起振动，则顶点536的间距的偏移和潜在伪随机性质将倾向于打乱任何重现振动的产生，该重现振动可以被感知为清晰的噪音分量或者该重现振动可以有助于共振。

最后，本申请人注意到，这里公开的带轮不需要使用仅仅单组多个结构相同的臂或以近似相反布置的方式构造的两组多个基本上结构相同的臂。在图7A和7B中示出的最后的示例性实施例中，具有减小的旋转对称的带轮600通过改变具有不同构造的两组多个臂632和634的径向最外端部的弧形间距而破坏振动。带轮600包括外部轮毂620、前述多个臂632和634，和外部轮缘640。该带轮可以包括或容纳内部轮毂610，诸如在已知设计中讨论的内部轮毂10，但内部轮毂610的特定构造不是关键限制。在一个变型中，第一多个臂632的臂的径向最外端部相对于旋转方向可以比较薄或肋状，并且第二多个臂634的臂的径向最外端部相对于旋转方向可以比较厚或支柱状。在相同的或另一变型中，第一多个臂632的臂可以是整体的，而第二多个臂634的臂可以是向内分叉的。多个臂632优选地构成垂直于带轮的侧向中线650取向的多个整体的肋，并且多个臂634优选地构成垂直于带轮的侧向中线650取向的多个向内分叉的支柱，但这些臂也可以具有其它形状、横截面和取向。多个臂632和634可以通过环形幅材（未示出）互连以有助于材料在制造模具内的流动。第一多个臂632中的紧邻对的臂（例如，632a/632b、632b/632c等等）的径向最外端部隔开变化的弧形间距，以减小绕旋转轴线652的旋转对称。例如，在第一多个臂632由十三个肋组成的设计中，存在肋的十三个紧邻的对，并且弧形间距α_n可以基于音高序列X_n的相对间距而变化，该音高序列X_n根据美国专利No.2,878,852中公开的方法、对于n_T=13个臂的情况被确定。第二多个臂634中的紧邻对的臂（例如，634a/634b、634b/634c、634c/634d等等）的径向最外端部可以分开相同的变化的弧形间距的序列α_n，但第一和第二多个臂632和634之间的紧邻对的臂（例如，632a/634a）的径向最外端部角偏移开一角间距β，并且优选地角偏移开的角间距β使得第二多个臂中的臂与第一多个臂中的最接近的紧邻对的臂中的臂分开相等的弧形分离量（忽略任何侧向分量）。然而，在变型中，第二多个臂334中的紧邻对的臂的径向最外端部可以改为分开一替代的变化弧形间距的序列（类似于上文描述的序列）。如果第一多个臂632的多个臂布置在第二多个臂634中的臂紧邻对之间，例如，如果从示出的实施例省去每隔一个臂634b、634d等等，这是特别理想的。在另外的变型中，除了描述的第一和第二多个臂之外，可以存在结构相同于或基本上结构相同于第一或第二多个臂的另外多个臂或者具有与任一个不同的构造的另外多个臂。

在这里一般地公开的带轮可以由任何合适材料且通过任何合适过程被构造，该任何合适材料包括诸如低合金钢和356铝合金的金属，该任何合适过程诸如随后精密机械加工的挤出或锻造。在这里描述的实施例和方法特别地可应用于由热塑性塑料、热固性塑料或可模制塑料复合材料制造并且通过诸如注射成型过程的模制过程构造的带轮。模制的聚合物带轮的工作表面中的较大变形和回弹的潜力结合在诸如臂到轮缘连接点的轮缘结构处的模制收缩的效果，使得模制的聚合物带轮特别容易意外产生具有清晰的机械分量的噪音，该清晰的机械分量具有可辨别的可听见音高。

虽然本带轮和方法已经在各种方面中被示出（包括其特定实施例、变型和表述），但本申请人不意图将它们的权利要求的精神和范围约束或限制到这种细节。在不偏离本发明的范围的情况下，本领域技术人员将想到许多其它变型、改变和替代。应当理解，通过例子的方式提供前述描述，并且在不偏离本公开的范围和精神的情况下本领域技术人员可以想到其它修改。

Claims (20)

1.一种用于环形带驱动系统的带轮，所述带轮包括：

包括外部轮毂的轮毂；

外部轮缘；和

从所述外部轮毂向外径向延伸到所述外部轮缘的第一多个臂和第二多个臂，所述第一多个臂和第二多个臂在数量上相等，其中所述第一多个臂和第二多个臂的臂的径向最外端部围绕所述外部轮缘分别以相等的间隔弧形间隔开；

其中所述第二多个臂的臂绕所述带轮的旋转轴线从所述第一多个臂的臂角偏移；并且

其中所述第一多个臂的臂和所述第二多个臂的臂相对于所述带轮的侧向中线分别相对地布置。

2.权利要求1所述的带轮，其中所述第一多个臂最主要在所述侧向中线的第一侧上将所述外部轮毂连接到所述外部轮缘，并且其中所述第二多个臂最主要在所述侧向中线的相对侧上将所述外部轮毂连接到所述外部轮缘。

3.权利要求2所述的带轮，其中所述第一多个臂的臂和第二多个臂的臂是片状的肋。

4.权利要求1所述的带轮，其中所述第一多个臂的臂相对于所述侧向中线倾斜，并且其中所述第二多个臂的臂相对于所述侧向中线相反地倾斜。

5.权利要求4所述的带轮，其中所述第一多个臂的臂和第二多个臂的臂是片状的肋。

6.权利要求1所述的带轮，其中至少所述外部轮毂、外部轮缘、第一多个臂和第二多个臂是热塑性塑料、模制的热固性塑料或塑料复合材料。

7.一种构造低噪音带轮的方法，所述方法包括以下步骤：

构造轮毂和外部轮缘，所述轮毂包括外部轮毂；

构造第一多个臂和第二多个臂，所述第一多个臂和第二多个臂将所述外部轮毂连接到所述外部轮缘，所述第一多个臂和第二多个臂在数量上相等，其中所述第一多个臂和第二多个臂的臂的径向最外端部围绕所述外部轮缘分别以相等的间隔弧形间隔开；和

绕旋转轴线从所述第一多个臂的臂角偏移所述第二多个臂的臂，以消除跨越所述带轮的侧向中线的侧向对称。

8.一种用于环形带驱动系统的带轮，所述带轮包括：

包括外部轮毂的轮毂；

外部轮缘；和

多个臂，所述多个臂从所述外部轮毂向外径向延伸到所述外部轮缘；

其中所述多个臂中的紧邻对的臂的径向最外端部根据描述相对间距的伪随机图案的音高序列弧形间隔开。

9.权利要求8所述的带轮，其中，与在不存在弧形间距的变化的情况下将存在的旋转对称相比，所述音高序列减小所述带轮的旋转对称。

10.权利要求9所述的带轮，其中所述音高序列在所述外部轮缘的圆周内重复。

11.权利要求8所述的带轮，其中所述音高序列消除所述带轮的旋转对称。

12.权利要求11所述的带轮，其中所述多个臂的臂是片状的肋。

13.权利要求12所述的带轮，其中至少所述外部轮毂、外部轮缘和多个臂是热塑性塑料、模制的热固性塑料或塑料复合材料。

14.权利要求8所述的带轮，还包括第二多个臂，所述第二多个臂从所述外部轮毂向外径向延伸到所述外部轮缘，其中所述第二多个臂中的紧邻对的臂的径向最外端部根据描述相对间距的伪随机图案的音高序列弧形间隔开。

15.权利要求14所述的带轮，其中所述第一多个臂的音高序列和所述第二多个臂的音高序列是相同的音高序列，并且其中所述第一多个臂和第二多个臂之间的紧邻对的臂的径向最外端部角偏移开一角间距。

16.一种构造低噪音带轮的方法，所述方法包括以下步骤：

构造轮毂和外部轮缘，所述轮毂包括外部轮毂；

构造多个臂，所述多个臂从所述外部轮毂向外辐射延伸到所述外部轮缘；

选择音高序列，所述音高序列描述紧邻对的臂之间的间距的伪随机图案；和

根据选定的音高序列围绕所述带轮的外部轮缘弧形间隔所述多个臂的径向最外端部。

17.一种用于环形带驱动系统的带轮，所述带轮包括：

包括外部轮毂的轮毂；

外部轮缘；和

第一多个臂和第二多个臂，所述第一多个臂和第二多个臂从所述外部轮毂向外径向延伸到所述外部轮缘，所述第一多个臂和第二多个臂在数量上相等；

其中所述第一多个臂和第二多个臂中的紧邻对的臂的径向最外端部根据描述相对间距的伪随机图案的音高序列围绕所述外部轮缘分别弧形间隔开；并且

其中所述第二多个臂的臂绕所述带轮的旋转轴线从所述第一多个臂的臂角偏移。

18.权利要求17所述的带轮，其中所述第一多个臂的臂根据所述音高序列弧形间隔开；并且所述第二多个臂的臂根据相同的音高序列弧形间隔开。

19.权利要求18所述的带轮，其中所述第一多个臂最主要在所述带轮的侧向中线的第一侧上将所述外部轮毂连接到所述外部轮缘，并且其中所述第二多个臂最主要在所述带轮的侧向中线的相对侧上将所述外部轮毂连接到所述外部轮缘。

20.权利要求19所述的带轮，其中所述第一多个臂的臂和第二多个臂的臂是片状的肋。

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