專利名稱：低噪音帶輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請總體涉及環(huán)形帶驅(qū)動系統(tǒng)，并且更特別地，涉及驅(qū)動系統(tǒng)帶輪，該帶輪具有一組或更多組臂，該一組或更多組臂從外部輪轂部分向外輻射延伸從而以變化的弧形間距支撐外部輪緣。
背景技術(shù)：
用于環(huán)形帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶輪(平帶輪、楔形帶輪，多V型肋帶輪或類似物)典型地以三種基本形式中的一種出現(xiàn)實心的、成型的或臂設(shè)計的。較小的帶輪可以設(shè)計為實心帶輪，其中具有與帶輪近似相同的寬度的環(huán)形圓盤將輪轂連接到外部輪緣。較大的帶輪經(jīng)常設(shè)計為成型的或有腹板的帶輪，其中顯著窄于帶輪的寬度的環(huán)形部分或腹板將輪轂連接到外部輪緣。更大的帶輪(或者帶輪材料的體積和/或重量是關(guān)鍵性的帶輪)傾向于設(shè)計為臂設(shè)計帶輪，其中多個明顯的且向外輻射延伸的臂(該臂可以被設(shè)計為輪輻、支柱、肋或類似物)將輪轂連接到外部輪緣。這些臂通常但不必彼此分開臂間空隙。出于效率考慮，臂設(shè)計帶輪可能是優(yōu)選的，但由于帶輪輪緣的結(jié)構(gòu)特性的變化，在高容量驅(qū)動系統(tǒng)中產(chǎn)生附加的動態(tài)行為。帶驅(qū)動系統(tǒng)中的帶被張緊，使得帶輪的外部輪緣和帶的側(cè)面和/或表面之間的摩擦可以在該系統(tǒng)內(nèi)高效地傳輸動力。然而，帶張力傾向于壓縮每一個帶輪(至少沿帶輪的卷繞弧)，這略微減小外部輪緣的被接合的工作表面的半徑。在實心或成型帶輪中，外部輪緣和帶工作表面的結(jié)構(gòu)特性在帶輪的整個圓周上保持基本上相同。因此，外部輪緣可以被認為旋轉(zhuǎn)一致，并且?guī)нM入和離開情況可以通常被認為是準靜態(tài)的。相反，在臂設(shè)計帶輪中，緊鄰臂的外部輪緣的部分將比橋接在臂之間的外部輪緣的部分更加剛性，或者換句話說，靠近臂的工作表面將對壓縮變形比較有抵抗力，而遠離臂的工作表面將比較易受彎曲變形。因此，外部輪緣不是旋轉(zhuǎn)一致的而是旋轉(zhuǎn)可變的，帶進入和離開情況中的變化潛在地在帶輪和/或帶驅(qū)動系統(tǒng)中產(chǎn)生可聽見的振動。通過增加外部輪緣的厚度可以減小這種剛性變化，但其代價是添加顯著更多的材料到帶輪。臂設(shè)計帶輪的動態(tài)性能可以顯著地且不合意地有助于帶驅(qū)動系統(tǒng)的操作噪音。這種帶輪中的臂最通常地從輪轂向外輻射延伸到外部輪緣，結(jié)構(gòu)上相同，并且與相鄰的臂分開相等的角間距，使得該帶輪展示η重旋轉(zhuǎn)對稱(η是帶輪中的臂的數(shù)量)。可歸因于帶輪的結(jié)構(gòu)特性的前述變化并且被繞外部輪緣的圓周的變化的規(guī)則性質(zhì)放大的噪音可以表示為帶驅(qū)動系統(tǒng)的噪音譜中的能量峰值。涉及的頻率可以由下面描述頻率(Hz)=(階數(shù)*RPM)/60，其中術(shù)語“階數(shù)”代表(對于任何特定的結(jié)構(gòu)特性或有關(guān)的邏輯上相關(guān)種類的特性)繞帶輪輪緣的圓周規(guī)則地重現(xiàn)的振動的數(shù)量，并且RPM是帶輪的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)構(gòu)特性，并且因此主要在這里提出的“階數(shù)”是將輪轂連接到外部輪緣的臂的數(shù)量，但其它結(jié)構(gòu)特性可能是相關(guān)的，并且可以由這里描述的技術(shù)選定。例如，用于環(huán)形帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶輪通常由熱塑性塑料、熱固性塑料，或可模制塑料復(fù)合材料制造，然而，模制過程可能在外部輪緣的工作表面中產(chǎn)生不合意的變化。重疊或接近臂的外部輪緣的部分中的材料將以不相同于橋接在臂之間的外部輪緣的部分中的材料的方式流動、結(jié)晶和/或凝固。本申請人已經(jīng)觀察到，在冷卻期間由于位于下面的材料的相對厚度，模制的臂設(shè)計帶輪的工作表面的半徑傾向于在每一個臂附近減小或收縮。完成的產(chǎn)品的工作表面中的這種規(guī)則的變化可以產(chǎn)生或進一步加劇帶驅(qū)動系統(tǒng)的噪音頻譜中的指令驅(qū)動的能量峰值，特別地在將帶的側(cè)面和/或表面安置在外部輪緣上期間。本申請人已經(jīng)確定，可歸因于外部輪緣和帶工作表面的結(jié)構(gòu)特性的可變性的操作噪音，并且特別地可歸因于這種可變性的噪音頻譜中的明顯峰值的大小，可以通過消除通常在臂設(shè)計帶輪中見到的側(cè)向?qū)ΨQ而被減小。多組側(cè)向不對稱支撐臂可以彼此偏移以產(chǎn)生異相或間歇的振動，該異相或間歇的振動破壞性地干涉由這種可變性引起的簡單模式的振動。這種操作噪音也可以通過減小或消除通常在臂設(shè)計帶輪中見到的旋轉(zhuǎn)對稱被減小。側(cè)向?qū)ΨQ臂(或臂的側(cè)向不對稱的組)的外端部可以繞外部輪緣分開變化的弧形間距，以減小任何簡單模式的振動的幅值，并且可以選擇音高(Pitch)序列以偽隨機化外部輪緣的角可變性且減小或消除帶輪的旋轉(zhuǎn)對稱。側(cè)向不對稱和減小的旋轉(zhuǎn)對稱的組合可以將另外的無序引入臂設(shè)計帶輪的工作表面中以進一步破壞簡單模式振動。因此，提供新的低噪音帶輪設(shè)計和構(gòu)造低噪音帶輪的新的方法。

發(fā)明內(nèi)容
用于環(huán)形帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶輪和構(gòu)造帶輪的方法被公開。通常，每一個帶輪包括外部輪轂、外部輪緣和從外部輪轂向外徑向延伸到外部輪緣的至少一組多個臂。在第一方面中，該帶輪包括第一和第二多個臂，其中第一和第二多個臂的徑向最外端部分別以相等間隔弧形地間隔開。第二多個臂的臂繞旋轉(zhuǎn)軸線從第一多個臂的臂角偏移開，使得來自各多個臂的臂繞帶輪交替。各多個臂的臂也相對于帶輪的側(cè)向中線相對地布置。在一個實施例中，相應(yīng)的多個臂最主要(predominantly)在帶輪的側(cè)向中線的相對側(cè)上將外部輪轂連接到外部輪緣。在另一實施例中，相應(yīng)的多個臂相對于帶輪的側(cè)向中線相反地傾斜。在相關(guān)的方面中，構(gòu)造低噪音帶輪的方法包括以下步驟構(gòu)造第一和第二多個臂；和使第二多個臂的臂繞旋轉(zhuǎn)軸線從第一多個臂的臂角偏移，以消除跨越帶輪的側(cè)向中線的對稱。在該方法的一個變體中，第一多個臂構(gòu)造成最主要在帶輪的側(cè)向中線的一側(cè)上將外部輪轂連接到外部輪緣，并且第二多個臂構(gòu)造成最主要在帶輪的側(cè)向中線的相反側(cè)上將外部輪轂連接到外部輪緣。在該方法的另一變體中，第一和第二多個臂構(gòu)造成相對于帶輪的側(cè)向中線相反地傾斜。在第二方面中，多個臂中的緊鄰對的臂的徑向最外端部根據(jù)描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列圍繞外部輪緣弧形間隔開。在第一實施例中，與在不存在弧形間距的變化的情況下將存在的旋轉(zhuǎn)對稱相比，音高序列減小旋轉(zhuǎn)對稱。在第二實施例中，音高序列消除旋轉(zhuǎn)對稱。在相關(guān)方面中，構(gòu)造低噪音帶輪的方法包括以下步驟選擇描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列；和根據(jù)選擇的音高序列間隔從外部輪轂向外輻射延伸到外部輪緣的多個臂的徑向最外端部。在該方法的第一變體中，選擇音高序列以便與在沒有弧形間距的變化的情況下將存在的旋轉(zhuǎn)對稱相比減小旋轉(zhuǎn)對稱，而在另一變體中，選擇音高序列以便消除帶輪的旋轉(zhuǎn)對稱。在第三方面中，組合第一和第二方面的特征。在包括第一和第二多個臂的一個實施例中，各多個臂中的緊鄰對的臂的徑向最外端部根據(jù)描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列弧形間隔開，并且第二多個臂從第一多個臂的臂繞旋轉(zhuǎn)軸線角偏移。在包括繞旋轉(zhuǎn)軸線角偏移的第一和第二多個臂的另一實施例中，第一多個臂的臂和第二多個臂的臂相對于帶輪的側(cè)向中線近似相反地傾斜，臂的緊鄰的對的傾斜根據(jù)音高序列而改變，以便改變由臂的緊鄰對限定的V形的頂點之間的弧形間距，該音高序列描述所述弧形間距中的預(yù)定變化。在相關(guān)的方面中，構(gòu)造低噪音帶輪的方法組合前述方法。


圖1A是已知設(shè)計的臂設(shè)計帶輪的側(cè)視圖。圖1B是圖1A的臂設(shè)計帶輪的剖視圖。圖2A是臂設(shè)計帶輪的側(cè)視圖，該臂設(shè)計帶輪具有跨越帶輪的側(cè)向中線角偏移的臂。帶輪的相對側(cè)上的臂的位置由單虛線指示。圖2B是圖2A的臂設(shè)計帶輪的剖視圖。圖3是臂設(shè)計帶輪的側(cè)視圖，該臂設(shè)計帶輪具有以變化的弧形間距支撐外部輪緣的臂。環(huán)形腹板被加上陰影以強調(diào)臂的間隔。圖4是臂設(shè)計帶輪的側(cè)視圖，該臂設(shè)計帶輪具有以變化的弧形間距支撐外部輪緣的臂和跨越帶輪的側(cè)向中線角偏移的臂。環(huán)形腹板被加上陰影以強調(diào)面對側(cè)上的臂的間距，并且?guī)л喌南鄬?cè)上的臂的位置由單虛線指示。圖5A是臂設(shè)計帶輪的側(cè)視圖，該臂設(shè)計帶輪具有跨越帶輪的側(cè)向中線角偏移且相反地傾斜的臂。如示出的，該臂可以可選地被連接以形成波狀支撐結(jié)構(gòu)。圖5B是圖5A的臂設(shè)計帶輪的剖視圖。圖5C是圖5A的臂設(shè)計帶輪的透視圖。為了清楚的目的，省去內(nèi)部輪轂410。圖6A是臂設(shè)計帶輪的側(cè)視圖，該臂設(shè)計帶輪具有跨越帶輪的側(cè)向中線角偏移且相反地傾斜的臂，其中該傾斜已經(jīng)變化以便改變由緊鄰對的臂的徑向最外端部限定的頂點的弧形間距。圖6B是圖6A的臂設(shè)計帶輪的剖視圖。圖6C是圖6A的臂設(shè)計帶輪的透視圖。圖7A是臂設(shè)計帶輪的側(cè)視圖，該臂設(shè)計帶輪具有以變化的弧形間距支撐外部輪緣的兩組不同構(gòu)造的臂。圖7B是圖7A的臂設(shè)計帶輪的剖視圖。
具體實施例方式在詳細公開本發(fā)明的多個實施例之前，應(yīng)當注意，本發(fā)明在其應(yīng)用或用途中不限于附圖和說明書中說明的部件的構(gòu)造和布置的具體細節(jié)。這里的公開內(nèi)容可以被實施或并入在其它實施例、變型和改進型中，并且可以以各種方式被實現(xiàn)或執(zhí)行。應(yīng)當理解，下面描述的實施例、變型和改進型的任何一個或更多個可以與下面描述的其它實施例、變型和改進型等等的任何一個或更多個組合。也應(yīng)當理解，雖然本申請頻繁引用結(jié)構(gòu)的“半徑”或“該半徑”，但為了描述和說明的方便而使用該術(shù)語的單數(shù)形式。諸如帶輪的工作表面的結(jié)構(gòu)可能具有復(fù)雜的輪廓，使得涉及這個術(shù)語的描述將被理解為意指從引用的一個或多個結(jié)構(gòu)的基本上相同的部分(例如，被設(shè)計用來接合多V型肋驅(qū)動帶的帶輪工作表面上的相同相對部位)測量的半徑。術(shù)語“弧形間距”要被理解為指的是以相同方式測量的間距。術(shù)語“弧形分離量”要被理解為指的是圍繞外部輪緣測量的間距，但僅相對于“角”分量，即沿旋轉(zhuǎn)方向的分量，并且忽略任何側(cè)向分量，即橫向于旋轉(zhuǎn)方向并且平行于旋轉(zhuǎn)軸線的分量。首先參考圖1A和1B，臂設(shè)計帶輪通常包括三個主要部分外部輪轂20，該外部輪轂可以容納內(nèi)部輪轂10或模制到內(nèi)部輪轂10上；支撐部分30，該支撐部分包括多個臂32(包括單個臂32a、32b等等)；和外部輪緣40。如果該帶輪是空轉(zhuǎn)帶輪，則內(nèi)部輪轂10可以是環(huán)軸承(如示出的)，該環(huán)軸承包括內(nèi)部座圈12、外部座圈14、滾動元件16,和保持架18。如果該帶輪是驅(qū)動或從動帶輪，則內(nèi)部輪轂10可以是或包括襯套、軸夾具、動態(tài)阻尼裝置等等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，這里描述的改進通常與模制臂設(shè)計的帶輪相容，并且不受特定的帶輪到軸配合結(jié)構(gòu)的細節(jié)限制。類似地，如果該帶輪是平帶輪，則外部輪緣40可以僅僅提供圓柱形工作表面42 (如示出的);然而，如果該帶輪是用于V型帶的楔形帶輪，則外部輪緣還可包括一對徑向突出的且側(cè)向相對的凸緣(未示出)，該凸緣用來將V型帶保持在帶輪凹槽內(nèi)，并且工作表面42可以構(gòu)成該凸緣的內(nèi)部側(cè)面。類似地，如果該帶輪是用于多V 型帶的多V型肋帶輪，則外部輪緣還可包括一個或更多個周向肋(未示出)，并且工作表面可以構(gòu)成周向肋的側(cè)面以及任何側(cè)向相對的凸緣的內(nèi)部側(cè)面。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，這里描述的改進通常與模制臂設(shè)計的帶輪相容，并且不受任何特定外部輪緣構(gòu)造的細節(jié)限制。在圖1A和IB中示出的已知設(shè)計中，臂32是徑向延伸的片狀的肋。如圖1B的橫截面中示出的，肋可以在支撐部分30內(nèi)通過環(huán)形幅材31互連，但仍然被認為構(gòu)成用于本申請的目的的臂。這種環(huán)形腹板31主要用于輔助材料在制造模具內(nèi)的流動，并且僅僅略微有助于外部輪緣40的剛性。臂32是側(cè)向?qū)ΨQ的，即跨越帶輪的側(cè)向中線50(嚴格地說，該側(cè)向中線是垂直于旋轉(zhuǎn)軸線52的平面)對稱，并且緊鄰對的臂32a/32b、32b/32c等等在它們的徑向最外端部之間以相等的弧形間距α與外部輪緣40相交。在示出的設(shè)計中，42個肋32在外部輪轂20和外部輪緣40之間延伸，導(dǎo)致緊鄰對的臂之間的大約8. 57的角間距β和它們的徑向最外端部之間的大約O. 1501■的弧形間距α，其中r是從臂最外端部到旋轉(zhuǎn)軸線52的半徑。示出的帶輪的剛性和/或直徑在這些間距內(nèi)在完整的循環(huán)上變化，產(chǎn)生與帶輪的旋轉(zhuǎn)周期有關(guān)的“42階”振動。這種振動取決于帶的特性、帶輪到帶輪的帶長度、帶輪的旋轉(zhuǎn)速度等等，并也可以有助于諧波共振，該諧波共振導(dǎo)致在帶驅(qū)動系統(tǒng)的噪音頻譜中的能量峰值，并且可以表現(xiàn)為具有可辨別的聽得見的音高的另一清晰的噪音分量。破壞該振動以便將耗散能量分布在多個頻率中，以減小任何系統(tǒng)共振中的能量，或改變?nèi)魏喂舱竦囊舾?，這將傾向于減小這種噪音分量的振幅，以將噪音分量變換到不大能辨別到的或能聽見的頻率范圍，或以更好地接近頻率分布噪音頻譜中的能量分布的方式另外再分布發(fā)散倉tfi。在圖2A和2B中示出的第一實施例中，側(cè)向不對稱帶輪100通過包括相對于旋轉(zhuǎn)軸線152彼此角偏移的兩組臂破壞前述振動，該兩組臂分別在帶輪150的中線的相對兩側(cè)上將外部輪轂連接到外部輪緣。帶輪100包括外部輪轂120 ;第一多個臂132 ;在數(shù)量上等于第一多個臂的第二多個臂134 ;和外部輪緣140。該帶輪可以包括或容納內(nèi)部輪轂110，諸如在已知設(shè)計中討論的內(nèi)部輪轂10，但內(nèi)部輪轂110的特定構(gòu)造不是關(guān)鍵限制。第一多個臂132 (包括單個臂132a、132b等)從外部輪轂120徑向延伸到外部輪緣140，這些臂的徑向最外端部集中在帶輪的側(cè)向中線150的一側(cè)上。第二多個臂134 (包括單個臂134a、134b等)也從外部輪轂120徑向延伸到外部輪緣140，這些臂的徑向最外端部集中在側(cè)向中線150的相對側(cè)上。多個臂132和134優(yōu)選地構(gòu)成垂直于側(cè)向中線150取向的多個肋，但這些臂也可以具有其它形狀、橫截面和取向。多個臂132和134可以通過環(huán)形幅材131互連以有助于材料在制造模具內(nèi)流動。第一多個臂132中的緊鄰對的臂(例如，132a/132b、132b/132c，等)的徑向最外端部隔開弧形間距α，其中α = (2 π r)/ητ并且ητ是多個臂132中的臂的總數(shù)。類似地，第二多個臂134中的緊鄰對的臂(例如，134a/134b、134b/134c，等)的徑向最外端部隔開相同的弧形間距α。然而，第一和第二多個臂132和134之間的緊鄰臂(例如，132a/134a)的徑向最外端部角偏移(即，相對于旋轉(zhuǎn)軸線152偏移)開一角間距β，使得相應(yīng)的多個臂中的臂繞帶輪交替，相應(yīng)的多個臂132和134之間的緊鄰臂具有弧形間距的一半或α /2的弧形分離量(忽略任何側(cè)向分量)。因此，外部輪緣140在側(cè)向中線150的相對兩側(cè)上被臂132a、134a、132b、134b等等交替地支撐。可以相信，如果第一和第二多個臂132和134會引起振動，則相應(yīng)多個臂之間的角偏移將會產(chǎn)生異相振動分量，該異相振動分量破壞性地彼此干涉，并且減小任何共振的振幅，以便減小或減弱任何清晰的/可辨別的驅(qū)動系統(tǒng)噪音。 在圖3中示出的第二實施例中，具有減小的旋轉(zhuǎn)對稱的帶輪200通過改變臂的徑向最外端部的弧形間距破壞前述振動。帶輪200包括外部輪轂220、多個臂232，和外部輪緣240。該帶輪可以包括或容納內(nèi)部輪轂210，諸如在已知設(shè)計中討論的內(nèi)部輪轂10，但內(nèi)部輪轂210的特定構(gòu)造不是關(guān)鍵限制。多個臂232 (包括單個臂232a、232b等等)從外部輪轂220徑向延伸到外部輪緣240。多個臂232優(yōu)選地構(gòu)成垂直于帶輪的側(cè)向中線250取向的多個肋，但這些臂也可以具有其它形狀、橫截面和取向。多個臂232和234可以通過環(huán)形幅材231互連以有助于材料在制造模具內(nèi)的流動。緊鄰對的臂(例如，232a/232b、232b/232c等等)的徑向最外端部隔開變化的弧形間距，以減小繞旋轉(zhuǎn)軸線252的旋轉(zhuǎn)對稱。在優(yōu)選實施例中，變化的弧形間距體現(xiàn)美國專利No. 2，878，852中公開的音高序列的任何一個，該美國專利的全部通過引用并入這里。這些音高序列描述相對間距的偽隨機圖案，所述相對間距可以轉(zhuǎn)化為臂設(shè)計帶輪中的緊鄰對的臂之間的弧形間距。例如，在多個臂232由32個肋組成的設(shè)計中，存在32個肋的緊鄰對，并且相對間距可以根據(jù)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}變化，其中η是整數(shù)I到ητ，按順序代表第一到第三十二可能的緊鄰對，并且ητ是臂的總數(shù)(三十二)?；⌒伍g距^^的序列可確定為αη=(2πι·Χη)/Χτ，其中&是乂11的成員總數(shù)。因此，外部輪緣240以變化的弧形間距被多個臂232支撐，并且該帶輪沒有關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線252的旋轉(zhuǎn)對稱。多個臂中的臂的數(shù)量當然可以是理性界限內(nèi)的較小或較大數(shù)量。根據(jù)參考的專利中列出的規(guī)則設(shè)計的示例性音高序列和其它音高序列不具有引起振動所必要的顯著的重復(fù)特性(當然，除了由帶輪自身的整轉(zhuǎn)引起的重復(fù))。可以相信，在典型的操作環(huán)境中，特別地在汽車和重型機械應(yīng)用中，這種音高序列的使用將把任何噪音分量轉(zhuǎn)變到不大可辨別的或者可能聽不見的頻率范圍，并且跨越多個和/或更復(fù)雜的振動模式再分布發(fā)散能量以更接近頻率分布噪音譜。雖然這種序列實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)對稱的消除，但將理解，較小范圍的序列可以用于減小旋轉(zhuǎn)對稱，例如，在不需要消除旋轉(zhuǎn)對稱來實現(xiàn)滿意的噪音減小的情況中，可以重復(fù)音高序列以便提供雙重或多重旋轉(zhuǎn)對稱。
在圖4中示出的第三實施例中，帶輪300通過將第一實施例的側(cè)向不對稱特性與第二實施例的減小的旋轉(zhuǎn)對稱組合而破壞前述振動。帶輪300包括外部輪轂320、第一多個臂332、在數(shù)量上等于第一多個臂的第二多個臂334，和外部輪緣340。該帶輪可以包括或容納內(nèi)部輪轂310，諸如在已知設(shè)計中討論的內(nèi)部輪轂10，但內(nèi)部輪轂310的特定構(gòu)造不是關(guān)鍵限制。第一多個臂332 (包括單個臂332a、332b等等)從外部輪轂320徑向延伸到外部輪緣340，它們的徑向最外端部集中在帶輪的側(cè)向中線350的一側(cè)上。第二多個臂334 (包括單個臂334a、334b等等)也從外部輪轂320徑向延伸到外部輪緣340，它們的徑向最外端部集中在側(cè)向中線350的相對側(cè)上。多個臂332和334優(yōu)選地構(gòu)成垂直于側(cè)向中線350取向的多個肋，但這些臂也可以具有其它形狀、橫截面和取向。多個臂332和334可以通過環(huán)形幅材331互連以有助于材料在制造模具內(nèi)的流動。第一多個臂332中的緊鄰對的臂(例如，332a/332b、332b/332c等等)的徑向最外端部隔開變化的弧形間距的序列α η，諸如上面指定的序列。第二多個臂334中的緊鄰對的臂(例如，334a/334b、334b/334c等等)的徑向最外端部可以分開相同的變化的弧形間距的序列αη，但第一和第二多個臂332和334之間的緊鄰對的臂(例如，332a/334a)的徑向最外端部角偏移開一角間距β，并且優(yōu)選地角偏移開的角間距β使得第二多個臂中的臂與第一多個臂中的最近的緊鄰對的臂中的臂分開相等的弧形分離量(忽略任何側(cè)向分量)。然而，第二多個臂334中的緊鄰對的臂的徑向最外端部可以改為分開類似于上文描述的序列的、替換的變化的弧形間距的序列以將另外的無序引入到帶輪中。在圖5A-5C中示出的第四實施例中，側(cè)向不對稱帶輪400通過包括兩組角偏移臂而破壞前述振動，每一組角偏移臂相對于帶輪的側(cè)向中線相反地傾斜。帶輪400包括外部輪轂420、第一多個臂432、在數(shù)量上等于第一多個臂的第二多個臂434，和外部輪緣440。該帶輪可以包括或容納內(nèi)部輪轂410，諸如在已知設(shè)計中討論的內(nèi)部輪轂10，但內(nèi)部輪轂410的特定構(gòu)造不是關(guān)鍵限制。第一多個臂432 (包括單個臂432a、432b等等)從外部輪轂420徑向延伸到外部輪緣440，并且取向成相對于帶輪的側(cè)向中線450傾斜(不垂直)。第二多個臂434 (包括單個臂434a、434b等等)也從外部輪轂420徑向延伸到外部輪緣440，并且取向成相對于側(cè)向中線450相反地傾斜(不垂直)。第一和第二多個臂432和434角偏移，使得來自相應(yīng)多個臂的臂繞帶輪的旋轉(zhuǎn)軸線452彼此交替。多個臂432和434優(yōu)選地構(gòu)成多個片狀肋，但可以具有其它側(cè)向細長橫截面。第一多個臂432中的單個臂的側(cè)向端部432’、432”可以連接到緊鄰的、第二多個臂434中的單個臂的側(cè)向端部434’、434〃，以形成沒有臂間空隙的波狀支撐結(jié)構(gòu)。由偏移的多個臂432和434形成的交替的、基本上V形的圖案具有類似于第一實施例的設(shè)計的優(yōu)點。每組相應(yīng)的多個臂432、434中的緊鄰對的臂(例如，432a/432b、434a/434b等等)的徑向且側(cè)向最外端部432’或434’分開相等的弧形間距α，其中a =(2 Jir)/ητ，并且％是任一組多個臂432或434中的臂的總數(shù)。由于臂432和434相反地傾斜，每組相應(yīng)的多個臂432、434中的緊鄰對的臂的徑向且側(cè)向最外端部432”或434”也將分開相等的弧形間距。值得注意的是，相應(yīng)的多個臂432和434之間的緊鄰對的臂的徑向且側(cè)向最外端部限定的V形的頂點436 (如果這種側(cè)向端部是連接的，則是真實的，如果這種側(cè)向端部不連接，則是投影的)，例如，在432a/434a、434a/432b、432b/434b等等的交點，將相對于旋轉(zhuǎn)軸線452偏移弧形間距Y，其中Υ = α/2，并且布置在側(cè)向中線450的相反側(cè)上。因此，如果這些規(guī)則地間隔開的特征傾向于引起振動，則該偏 移傾向于產(chǎn)生異相振動分量，該異相振動分量破壞性地干涉且減小任何共振的振幅。此外，多個臂432和434的傾斜取向改變外部輪緣440的工作表面442的半徑中的任何模制引起的振動的取向。由于模制過程而形成在臂432和434上的任何輕微的脊或凹陷將相對于進入/離開的驅(qū)動帶傾斜，而不是垂直于驅(qū)動帶?？梢韵嘈牛桓綦x到工作表面的側(cè)向范圍中的次要部分的工作表面的半徑中的缺陷比延伸跨越任何特定橫截面的側(cè)向范圍的全部或大部分的工作表面的半徑中的缺陷更不大可能引起或有助于振動。這可以部分地有助于帶材料的彈性和柔性，該彈性和柔性將允許帶的側(cè)向相鄰部分在突起上變形以便接觸具有適當半徑的工作表面442的大部分。最后，多個臂432和434的傾斜取向改變跨越工作表面442的側(cè)向范圍的相應(yīng)的多個臂432和434之間(例如，432a/434a、434a/432b、432b/434b等等之間)的緊鄰對的臂的徑向最外端部之間的角間距。可以相信，角間距中的這種側(cè)向變化將使振動混亂，并且如果引起顯著的振動，則傾向于產(chǎn)生紊亂的振動頻譜，該紊亂的振動頻譜不大可能形成可聽見的共振。
在圖6A-6C中示出的第五實施例中，側(cè)向不對稱帶輪500通過將第四實施例的側(cè)向不對稱特性與第二實施例的減小的旋轉(zhuǎn)對稱組合而破壞前述振動。帶輪500包括外部輪轂520、第一多個臂532、在數(shù)量上等于第一多個臂的第二多個臂534，和外部輪緣540。該帶輪可以包括或容納內(nèi)部輪轂510，諸如在已知設(shè)計中討論的內(nèi)部輪轂IO，但內(nèi)部輪轂510的特定構(gòu)造不是關(guān)鍵限制。第一多個臂532 (包括單個臂532a、532b等等)從外部輪轂520徑向延伸到外部輪緣540，并且取向成相對于帶輪的側(cè)向中線550傾斜。第二多個臂534 (包括單個臂534a、534b等等)也從外部輪轂520徑向延伸到外部輪緣540，并且取向成相對于側(cè)向中線550近似相反地傾斜。為了清楚的目的，并且如下面進一步說明的，傾斜程度是類似的但不相同，以便改變頂點536之間的弧形間距Y。第一和第二多個臂532和534角偏移使得來自相應(yīng)多個臂的臂繞帶輪彼此交替。多個臂532和534優(yōu)選地構(gòu)成多個片狀肋，但可以具有其它側(cè)向細長橫截面。第一多個臂532中的單個臂的側(cè)向端部532’、532”可以連接到緊鄰的、第二多個臂534中的單個臂的側(cè)向端部534’、534"，以形成沒有臂間空隙的波狀支撐結(jié)構(gòu)。由偏移的多個臂532和534形成的交替的、基本上V形的圖案構(gòu)造成消除帶輪500的旋轉(zhuǎn)對稱。具體地，改變單個臂的傾斜以便改變帶輪550的側(cè)向中線的一側(cè)上的每一組相應(yīng)的多個臂532、534中的緊鄰對的臂(例如，532a/532b、534a/534b等等)的徑向且側(cè)向最外端部532’或534’之間的弧形間距，以減小繞旋轉(zhuǎn)軸線552的旋轉(zhuǎn)對稱。在優(yōu)選實施例中，變化的弧形間距體現(xiàn)美國專利No. 2，878，852中公開的音高序列的任何一個。例如，在第一和第二多個臂各由16個肋組成的設(shè)計中，在每一組多個臂中存在肋的16個緊鄰的對，并且弧形間距 α n 可以基于序列 Xn= {9，10，11，12，10，11，12，13，12，11，10,9,11，12，13，10}中的相對間距而變化，其中η是按順序代表第一到第十六可能的緊鄰的對的整數(shù)I到ητ，并且ητ是臂的總數(shù)(十六)。單個臂的傾斜也改變帶輪550的側(cè)向中線的相對側(cè)上的每組相應(yīng)的多個臂532、534中的緊鄰對的臂的徑向且側(cè)向最外端部532”或534”之間的弧形間距?；⌒伍g距可以根據(jù)相同的音高序列而改變，但側(cè)向中線550的相對側(cè)上的緊鄰對的臂的徑向且側(cè)向最外端部532”或534”從第一側(cè)上的對的徑向且側(cè)向最外端部532’或534’偏移角間距β。值得注意的是，相應(yīng)的多個臂532和534之間的緊鄰對的臂的徑向且側(cè)向最外端部限定的V形的頂點536 (如果這種側(cè)向端部是連接的，則是真實的，如果這種側(cè)向端部不連接，則是投影的)，例如，在532a/534a、534a/532b、532b/534b等等的交點，將具有變化的弧形分離量，并且相對于旋轉(zhuǎn)軸線552偏移變化的角間距(如果使用不同的音高序列)或偏移角間距β (如果使用相同的音高序列)。因此，如果形成外部輪緣540的最剛性的部分的這些特征傾向于引起振動，則頂點536的間距的偏移和潛在偽隨機性質(zhì)將傾向于打亂任何重現(xiàn)振動的產(chǎn)生，該重現(xiàn)振動可以被感知為清晰的噪音分量或者該重現(xiàn)振動可以有助于共振。最后，本申請人注意到，這里公開的帶輪不需要使用僅僅單組多個結(jié)構(gòu)相同的臂或以近似相反布置的方式構(gòu)造的兩組多個基本上結(jié)構(gòu)相同的臂。在圖7Α和7Β中示出的最后的示例性實施例中，具有減小的旋轉(zhuǎn)對稱的帶輪600通過改變具有不同構(gòu)造的兩組多個臂632和634的徑向最外端部的弧形間距而破壞振動。帶輪600包括外部輪轂620、前述多個臂632和634，和外部輪緣640。該帶輪可以包括或容納內(nèi)部輪轂610，諸如在已知設(shè)計中討論的內(nèi)部輪轂10，但內(nèi)部輪轂610的特定構(gòu)造不是關(guān)鍵限制。在一個變型中，第一多個臂632的臂的徑向最外端部相對于旋轉(zhuǎn)方向可以比較薄或肋狀，并且第二多個臂 634的臂的徑向最外端部相對于旋轉(zhuǎn)方向可以比較厚或支柱狀。在相同的或另一變型中，第一多個臂632的臂可以是整體的，而第二多個臂634的臂可以是向內(nèi)分叉的。多個臂632優(yōu)選地構(gòu)成垂直于帶輪的側(cè)向中線650取向的多個整體的肋，并且多個臂634優(yōu)選地構(gòu)成垂直于帶輪的側(cè)向中線650取向的多個向內(nèi)分叉的支柱，但這些臂也可以具有其它形狀、橫截面和取向。多個臂632和634可以通過環(huán)形幅材(未示出)互連以有助于材料在制造模具內(nèi)的流動。第一多個臂632中的緊鄰對的臂(例如，632a/632b、632b/632c等等)的徑向最外端部隔開變化的弧形間距，以減小繞旋轉(zhuǎn)軸線652的旋轉(zhuǎn)對稱。例如，在第一多個臂632由十三個肋組成的設(shè)計中，存在肋的十三個緊鄰的對，并且弧形間距α n可以基于音高序列Xn的相對間距而變化，該音高序列Xn根據(jù)美國專利No. 2，878，852中公開的方法、對于ητ=13個臂的情況被確定。第二多個臂634中的緊鄰對的臂(例如，634a/634b、634b/634c、634c/634d等等)的徑向最外端部可以分開相同的變化的弧形間距的序列αη，但第一和第二多個臂632和634之間的緊鄰對的臂(例如，632a/634a)的徑向最外端部角偏移開一角間距β，并且優(yōu)選地角偏移開的角間距β使得第二多個臂中的臂與第一多個臂中的最接近的緊鄰對的臂中的臂分開相等的弧形分離量(忽略任何側(cè)向分量)。然而，在變型中，第二多個臂334中的緊鄰對的臂的徑向最外端部可以改為分開一替代的變化弧形間距的序列(類似于上文描述的序列)。如果第一多個臂632的多個臂布置在第二多個臂634中的臂緊鄰對之間，例如，如果從示出的實施例省去每隔一個臂634b、634d等等，這是特別理想的。在另外的變型中，除了描述的第一和第二多個臂之外，可以存在結(jié)構(gòu)相同于或基本上結(jié)構(gòu)相同于第一或第二多個臂的另外多個臂或者具有與任一個不同的構(gòu)造的另外多個臂。在這里一般地公開的帶輪可以由任何合適材料且通過任何合適過程被構(gòu)造，該任何合適材料包括諸如低合金鋼和356鋁合金的金屬，該任何合適過程諸如隨后精密機械加工的擠出或鍛造。在這里描述的實施例和方法特別地可應(yīng)用于由熱塑性塑料、熱固性塑料或可模制塑料復(fù)合材料制造并且通過諸如注射成型過程的模制過程構(gòu)造的帶輪。模制的聚合物帶輪的工作表面中的較大變形和回彈的潛力結(jié)合在諸如臂到輪緣連接點的輪緣結(jié)構(gòu)處的模制收縮的效果，使得模制的聚合物帶輪特別容易意外產(chǎn)生具有清晰的機械分量的噪音，該清晰的機械分量具有可辨別的可聽見音高。雖然本帶輪和方法已經(jīng)在各種方面中被示出(包括其特定實施例、變型和表述)，但本申請人不意圖將它們的權(quán)利要求的精神和范圍約束或限制到這種細節(jié)。在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到許多其它變型、改變和替代。應(yīng)當理解，通過例子的方式提供前述描述，并且在不偏離本公開的范圍和精神的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其它修改。
權(quán)利要求
1.一種用于環(huán)形帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶輪，所述帶輪包括包括外部輪轂的輪轂；外部輪緣；和從所述外部輪轂向外徑向延伸到所述外部輪緣的第一多個臂和第二多個臂，所述第一多個臂和第二多個臂在數(shù)量上相等，其中所述第一多個臂和第二多個臂的臂的徑向最外端部圍繞所述外部輪緣分別以相等的間隔弧形間隔開；其中所述第二多個臂的臂繞所述帶輪的旋轉(zhuǎn)軸線從所述第一多個臂的臂角偏移；并且其中所述第一多個臂的臂和所述第二多個臂的臂相對于所述帶輪的側(cè)向中線分別相對地布置。
2.權(quán)利要求1所述的帶輪，其中所述第一多個臂最主要在所述側(cè)向中線的第一側(cè)上將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣，并且其中所述第二多個臂最主要在所述側(cè)向中線的相對側(cè)上將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣。
3.權(quán)利要求2所述的帶輪，其中所述第一多個臂的臂和第二多個臂的臂是片狀的肋。
4.權(quán)利要求1所述的帶輪，其中所述第一多個臂的臂相對于所述側(cè)向中線傾斜，并且其中所述第二多個臂的臂相對于所述側(cè)向中線相反地傾斜。
5.權(quán)利要求4所述的帶輪，其中所述第一多個臂的臂和第二多個臂的臂是片狀的肋。
6.權(quán)利要求1所述的帶輪，其中至少所述外部輪轂、外部輪緣、第一多個臂和第二多個臂是熱塑性塑料、模制的熱固性塑料或塑料復(fù)合材料。
7.—種構(gòu)造低噪音帶輪的方法，所述方法包括以下步驟構(gòu)造輪轂和外部輪緣，所述輪轂包括外部輪轂；構(gòu)造第一多個臂和第二多個臂，所述第一多個臂和第二多個臂將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣，所述第一多個臂和第二多個臂在數(shù)量上相等，其中所述第一多個臂和第二多個臂的臂的徑向最外端部圍繞所述外部輪緣分別以相等的間隔弧形間隔開；和繞旋轉(zhuǎn)軸線從所述第一多個臂的臂角偏移所述第二多個臂的臂，以消除跨越所述帶輪的側(cè)向中線的側(cè)向?qū)ΨQ。
8.一種用于環(huán)形帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶輪，所述帶輪包括包括外部輪轂的輪轂；外部輪緣；和多個臂，所述多個臂從所述外部輪轂向外徑向延伸到所述外部輪緣；其中所述多個臂中的緊鄰對的臂的徑向最外端部根據(jù)描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列弧形間隔開。
9.權(quán)利要求8所述的帶輪，其中，與在不存在弧形間距的變化的情況下將存在的旋轉(zhuǎn)對稱相比，所述音高序列減小所述帶輪的旋轉(zhuǎn)對稱。
10.權(quán)利要求9所述的帶輪，其中所述音高序列在所述外部輪緣的圓周內(nèi)重復(fù)。
11.權(quán)利要求8所述的帶輪，其中所述音高序列消除所述帶輪的旋轉(zhuǎn)對稱。
12.權(quán)利要求11所述的帶輪，其中所述多個臂的臂是片狀的肋。
13.權(quán)利要求12所述的帶輪，其中至少所述外部輪轂、外部輪緣和多個臂是熱塑性塑料、模制的熱固性塑料或塑料復(fù)合材料。
14.權(quán)利要求8所述的帶輪，還包括第二多個臂，所述第二多個臂從所述外部輪轂向外徑向延伸到所述外部輪緣，其中所述第二多個臂中的緊鄰對的臂的徑向最外端部根據(jù)描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列弧形間隔開。
15.權(quán)利要求14所述的帶輪，其中所述第一多個臂的音高序列和所述第二多個臂的音高序列是相同的音高序列，并且其中所述第一多個臂和第二多個臂之間的緊鄰對的臂的徑向最外端部角偏移開一角間距。
16.一種構(gòu)造低噪音帶輪的方法，所述方法包括以下步驟構(gòu)造輪轂和外部輪緣，所述輪轂包括外部輪轂；構(gòu)造多個臂，所述多個臂從所述外部輪轂向外輻射延伸到所述外部輪緣；選擇音高序列，所述音高序列描述緊鄰對的臂之間的間距的偽隨機圖案；和根據(jù)選定的音高序列圍繞所述帶輪的外部輪緣弧形間隔所述多個臂的徑向最外端部。
17.一種用于環(huán)形帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶輪，所述帶輪包括包括外部輪轂的輪轂；外部輪緣；和第一多個臂和第二多個臂，所述第一多個臂和第二多個臂從所述外部輪轂向外徑向延伸到所述外部輪緣，所述第一多個臂和第二多個臂在數(shù)量上相等；其中所述第一多個臂和第二多個臂中的緊鄰對的臂的徑向最外端部根據(jù)描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列圍繞所述外部輪緣分別弧形間隔開；并且其中所述第二多個臂的臂繞所述帶輪的旋轉(zhuǎn)軸線從所述第一多個臂的臂角偏移。
18.權(quán)利要求17所述的帶輪，其中所述第一多個臂的臂根據(jù)所述音高序列弧形間隔開；并且所述第二多個臂的臂根據(jù)相同的音高序列弧形間隔開。
19.權(quán)利要求18所述的帶輪，其中所述第一多個臂最主要在所述帶輪的側(cè)向中線的第一側(cè)上將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣，并且其中所述第二多個臂最主要在所述帶輪的側(cè)向中線的相對側(cè)上將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣。
20.權(quán)利要求19所述的帶輪，其中所述第一多個臂的臂和第二多個臂的臂是片狀的肋。
全文摘要
公開低噪音帶輪和構(gòu)造低噪音帶輪的方法。在第一方面中，從外部輪轂向外徑向延伸到外部輪緣的第一和第二多個臂繞旋轉(zhuǎn)軸線彼此角偏移以消除跨越帶輪的側(cè)向中線的對稱。在第二方面中，多個臂的徑向最外端部根據(jù)描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列弧形間隔開以便減小或消除帶輪的旋轉(zhuǎn)對稱。在第三方面，組合第一和第二方面的特征，并且在一個實施例中，第一和第二多個臂分別近似相反地傾斜以便改變臂的側(cè)向最外端部的弧形間距。
文檔編號F16H55/40GK103003596SQ201180026848
公開日2013年3月27日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者K·G·達蒂爾, J·K·林德斯托姆, Z·菲特羅, J·A·斯旺納, D·B·布朗, R·J·克里斯特 申請人:戴科知識產(chǎn)權(quán)控股有限責任公司