CN107076275B - 具有受压跨度的带驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种具有受压跨度的齿形带驱动装置，其包括：第一链轮；第二链轮；具有齿形带长度并且被拖拽于所述第一链轮与所述第二链轮之间的齿形带；第一线性引导构件，所述第一线性引导构件与所述齿形带处于合作关系并且被设置成距离所述齿形带预定距离(B)；第二线性引导构件，所述第二线性引导构件与所述齿形带处于合作关系并且被设置成距离所述齿形带预定距离(B)；以及所述齿形带长度比驱动长度大，以使得所述齿形带在齿形带受压跨度上在所述第一链轮与所述第二链轮之间形成自立的弓形跨度。

Description

具有受压跨度的带驱动装置

技术领域

本发明涉及一种具有受压跨度的带驱动装置，更特别地，涉及一种齿形带驱动装置，所述齿形带驱动装置具有比齿形带长度小的驱动长度，以使得所述齿形带在齿形带受压跨度上在第一链轮与第二链轮之间形成自立的(free-standing)弓形跨度。

背景技术

初始安装张力对于成功的同步带驱动装置为最关键的因素。同步带驱动装置用来驱动其中需要正时或同步条件的机器。同步带使用齿形带来实现所期望的正时效果。

为了获得良好的结果，传统的同步带驱动装置需要张力比(其被限定为紧边张力与松边张力之间的比)为大致八(8)。对于恒定负载驱动装置(例如，风机驱动装置，运输机带驱动装置，以及等等)，使用为大致8的张力比被证明是一个很好的方法。

随着高质量同步带的发展，汽车工业探究了使用同步带来代替金属链的可能性，用于分动箱应用。传统的分动箱使用金属链来分割来自发动机的动力以驱动前轮和后轮。此种布置需要链条导板、密封盒、以及油润滑。带驱动装置的优点是为了所谓的干式分动箱完全消除油。

干式分动箱的困难是带的初始安装张力。由于穿过分动箱的扭矩的较大的变化，若使用为8的张力比，则所需的初始张力非常高。较高的初始张力导致较差的驱动效率以及带噪声。另一方面，若初始张力太低，则带在遭遇较高的扭矩时可能会跳齿。

在现有技术中已经探究了使用带反向屈曲来实现零张力驱动的理念。办法是使用比驱动长度长的带节距长度，使带在松边跨度上反向地屈曲。在现有技术的装置中，两个支承件放置于松边跨度的出口和入口处并且充当将带引导至所期望的反向屈曲中的引导件。当施加正向扭矩时，额外的带长度被形成弧形形状的反向屈曲占用。带的回弯刚度与使带能够沿反向方向屈曲有关。

与金属链驱动装置相比，由于柔性链铰链连接，不存在弯曲刚度，因此使得不可能实现反向屈曲。

现有技术的代表是美国专利第8,308,589号，其公开一种用于车辆的或者用于在驱动技术中使用的带、链条驱动装置，所述带、链条驱动装置具有支撑于框架上的输入轴和输出轴，所述输入轴和输出轴从所述框架突出，所述带、链条驱动装置具有以下特征：a)具有齿轮的齿轮传动装置(其被具体实施为带、链条驱动装置)位于输入轴与输出轴之间，b)所有的齿轮在运行期间不断地旋转，c)位于输入轴与输出轴之间的齿轮传动装置被具体实施为具有作为牵引机构的齿形带以及具有作为齿轮的带轮的带、链条驱动装置，d)用芳纶、凯夫拉尔(Kevlar)、碳纤维或者其它纤维材料增强所述牵引机构，其特征在于，e)在无负载旋转期间通过至少一个构件以肾形形状将所述牵引机构按压至带轮上，并且在负载的作用下，该构件并不接触牵引机构，以及f)通过驱动边的凸曲率并且通过松边的凹曲率在无负载旋转期间形成牵引机构的肾形形状，以及g)通过驱动边的笔直的形状以及通过松边的加强的凹曲率在负载状态下形成牵引机构的肾形形状。

需要一种齿形带驱动装置，其具有比齿形带长度小的驱动长度，以使得齿形带在齿形带受压跨度上在所述第一链轮与所述第二链轮之间形成自立的弓形跨度。本发明满足了该需要。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种齿形带驱动装置，其具有的驱动长度比齿形带长度小，以使得齿形带在齿形带受压跨度上在所述第一链轮与所述第二链轮之间形成自立的弓形跨度。

将通过对本发明的以下描述以及附图指出本发明的其它方面或者使本发明的其它方面显而易见。

本发明包括一种具有受压跨度的齿形带驱动装置，其包括：第一链轮；第二链轮；具有齿形带长度并且被拖拽于所述第一链轮与所述第二链轮之间的齿形带；第一线性引导构件，所述第一线性引导构件与所述齿形带处于合作关系并且被设置成距离所述齿形带预定距离(B)；第二线性引导构件，所述第二线性引导构件与所述齿形带处于合作关系并且被设置成距离所述齿形带预定距离(B)；以及所述齿形带长度比驱动长度大，以使得所述齿形带在齿形带受压跨度上在所述第一链轮与所述第二链轮之间形成自立的弓形跨度。

附图说明

被并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示例说明了本发明的优选实施例，并且连同具体描述共同用来解释说明本发明的原理。

图1为系统的示意图。

图2为诱发扭矩对推出力的图表。

图3为诱发扭矩对推出力的图表。

具体实施方式

图1为系统的示意图。系统100包括第一链轮10以及第二链轮20。齿形带30被拖拽于链轮之间。第一线性引导件40在第一链轮和第二链轮之间与齿形带处于合作关系。第二线性引导件50在第一链轮和第二链轮之间与齿形带处于合作关系。

带30的弓形段31形成于第一和第二链轮之间的受压跨度中。在附图中，凹形弓形跨度31是相对于线性引导件50而言。当链轮20为驱动链轮时，凹形跨度31在所述位置中形成。当链轮10为驱动链轮时，跨度32将变为凹形。弓形凹形跨度为自立的并且仅仅形成于带的松边上。带的凹形的松边受到轴向压迫。

在图1中，跨度32受到张紧并且跨度31受到压迫。在反向扭矩下，跨度32将变为凹形并且跨度31将因此受到张紧。

在所示例说明的示例中，系统变量为：

由带节距长度乘以带上的齿的数量确定带长度。对于相等的链轮直径，驱动长度为链轮中心距离(A)的两倍，加上第一链轮(10)中的齿的数量的1/2乘以带节距长度加上第二链轮(20)中的齿的数量的1/2乘以带节距长度。

以等式形式表示：

驱动长度＝2x(A)+(链轮10的齿的数量的1/2)x带节距长度+(链轮20的齿的数量的1/2)x带节距长度

使用由尼龙或其它合适的低摩擦材料所构成的两个固定的线性引导件，并且将所述线性引导件放置成平行于带跨度，可在正向和反向负载下在带松边上实现稳定的带反向屈曲，亦即凹形弧形部分。

固定的线性引导件40和50与带之间的间隙(B)可为可调节的。合适的间隙(B)介于1mm至2mm之间。假设带长度与驱动长度之间的10mm的差给予219mm的锁定的中心距离(A)。所有的数字变量值仅仅为示例并且并不用来限制本发明。

本发明驱动装置包括一边上的张紧跨度与另一边上的受压跨度的组合。可将系统的受压边模仿为承受轴向压力的笔直的梁。当负载达到临界值时，亦即屈曲负载，梁(或者在此示例中带)将屈曲。屈曲形状将取决于边界条件，亦即夹紧支撑以及简单的铰链支撑。这被称为梁屈曲的不稳定性。因为系统具有两种潜在的解决方案，无论梁将屈曲至一边还是另一边都是不可预测的，每一者具有50/50的可能性。通过将引导件放置于一边上，梁将远离引导件屈曲，由此变为单一解决方案系统。亦即，引导件形成边界条件。一旦形成，凹形跨度就为自我保持的，亦即，不需要比如线性引导件的其它任何设备与带的凹形部分的另外的机械接触，以便使凹形跨度在运行期间维持它的凹形形状。

现有技术的驱动装置(亦即链或者带)使用惰轮/张紧器将跨度推动成凹形弧。在现有技术的系统中，惰轮边跨度或松边跨度也受到一定的张紧。由于链将由于非刚性的铰链连接而崩塌，因此链驱动装置在受到压迫时不能运行。

在本发明的系统中，必须选择带长度与驱动长度之间的适当的差，以保证形成稳定的凹形弧部分。带长度与驱动长度之间的差越大，凹形弧部分的凹形形状越明显。若带太长，则凹形弧部分变得太陡峭，并且由于带帘线(cord)在它穿过凹形弧时的急剧的弯曲，影响带寿命。若带长度太短，则凹形弧部分非常浅并且不稳定且可能正向地屈曲，使它与线性引导件接触。这继而可能生成噪声，因为带由于发动机扭转振动而拍打引导件。

驱动长度除以带节距长度确定带中的齿的数量。可使用表达式N_f，其中“N”为整数并且“f”为分数值。若f＝0，或者带长度与驱动长度一致，则选择“N+1”的带长度，亦即，带长度比驱动长度长一个带节距(带齿)。若0<f<1/2，则选择“N+1”个齿的带长度。若f>1/2，则选择“N+2”个齿的带长度，亦即，带长度比驱动长度大一个半节距，并且因此两个齿或者带节距长度的两倍。使用上面概述的策略，带长度与驱动长度之间的差介于半个带节距长度与一个半带节距长度之间。例如，对于14mm的节距的带，范围将为(0.5)x14mm＝7mm至1.5x14mm＝21mm。

还可将带的总长度与驱动长度的差描述为如下。在拉伸载荷下，切点11与切点21之间的带跨度长度等于中心距离(A)。稳定的凹形部分的形成需要切点11与21之间的该带段31的长度大于中心距离(A)。所需的额外的带长度处于带节距长度的1/2倍至带节距长度的1.5倍的范围中。在此示例中，带节距长度为14mm，所以超过驱动长度的额外的带长度的范围为大于7mm至21mm。

本发明的驱动装置有利于在锁定中心驱动装置中使用。在锁定中心驱动装置中，无法改变链轮的中心距离(A)，因为每一个链轮安装位置为固定的。如所描述的，带长度比链轮中心距离(A)稍长，否则其将致使带跨度31、32都为线性的并且不屈曲或者不为弓形。松边凹形弧部分31、32占用额外的带长度。

本发明的驱动装置还对系统的成本具有重大影响。由于更长的带长度以及由松边凹形弧占用额外的长度的能力，因此完全地消除了在典型的系统中对用来匹配驱动长度的分数节距(fraction pitch)需要。

在运行中，引导件40或50并不接触带。引导件仅仅提供边界条件以保证凹形部分沿适当的方向形成，亦即在链轮之间。换句话说，一旦凹形部分形成，引导件就不连续地接触带。引导件也不会为了维持凹形形状而接触带。凹形部分为自立的并且不需要机械介入来维持弓形形状。在驱动装置切换扭矩、或者主动轮变为从动轮、以及从动轮变为主动轮时，引导件40、50暂时地引导带。凹形跨度在扭矩逆转状态下变为笔直的跨度，但是带由于间隙(B)仍然不会持续地接触引导件。

图2为诱发扭矩对推出力的图表。带在此示例中具有50mm的宽度并且具有14mm的节距。推出力为将凹形部分推动远离驱动链轮所需的力。推出力随着带长度与驱动长度之间的差增加而增加。

诱发扭矩为诱发松边跨度成凹形弧31所需的扭矩。在起动时，可存在凹形弧部分但是带将由于凸出效应(bulging effect)而在链轮切点处接触引导件40或50。当施加诱发扭矩时，凸出部分变直并且在引导件与带之间逐渐形成间隙(B)。诱发扭矩越低，带形成凹形弧部分越容易。

诱发扭矩随带长度与驱动长度之间的差增加而减小。带长度与驱动长度之间的差确定带的凹形或屈曲部分的“深度”。

图3为诱发扭矩对推出力的图表。带在此示例中具有的宽度为图2中的带的宽度的一半，亦即，宽度为25mm。

虽然在本文中已经对本发明的一种形式进行了描述，但是对于本发明所属领域的技术人员而言将显而易见的是，可在部件的构造和关系方面做出变化而不脱离在本文中所描述的本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种具有受压跨度的齿形带驱动装置，其包括：

第一链轮；

第二链轮；

具有齿形带长度并且被拖拽于所述第一链轮与所述第二链轮之间的齿形带；

第一线性引导构件，所述第一线性引导构件与所述齿形带处于合作关系并且被设置成距离所述齿形带预定距离(B)；

第二线性引导构件，所述第二线性引导构件与所述齿形带处于合作关系并且被设置成距离所述齿形带预定距离(B)；以及

所述齿形带长度比驱动长度大，以使得所述齿形带在齿形带受压跨度上在所述第一链轮与所述第二链轮之间形成自立的弓形跨度。

2.根据权利要求1所述的带驱动装置，其特征在于，所述驱动长度与所述齿形带长度之间的差为齿形带节距长度的至少1/2倍。

3.根据权利要求1所述的带驱动装置，其特征在于，所述弓形跨度相对于所述第一线性引导构件呈凹形。

4.根据权利要求1所述的带驱动装置，其特征在于，所述弓形跨度相对于所述第二线性引导构件呈凹形。

5.一种具有受压跨度的齿形带驱动装置，其包括：

第一链轮；

第二链轮；

具有齿形带长度的齿形带，所述齿形带被拖拽于所述第一链轮与所述第二链轮之间；

与齿形带第一跨度处于合作关系的第一线性引导构件；

与齿形带第二跨度处于合作关系的第二线性引导构件；以及

所述齿形带第一跨度在受压时具有自立的弓形凹形形状。

6.一种具有受压跨度的齿形带驱动装置，其包括：

第一链轮；

第二链轮；

具有齿形带长度并且被拖拽于所述第一链轮与所述第二链轮之间的齿形带；

第一线性引导构件，所述第一线性引导构件与所述齿形带处于合作关系并且距离所述齿形带具有预定的间隙距离(B)；

第二线性引导构件，所述第二线性引导构件与所述齿形带处于合作关系并且距离所述齿形带具有预定的间隙距离(B)；以及

所述齿形带长度比驱动长度大至少一个带节距长度，以使得所述齿形带在所述第一链轮与所述第二链轮之间形成自立的弓形跨度。

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