低噪音帶輪的製作方法

2023-05-21 06:48:31 2

專利名稱：低噪音帶輪的製作方法
技術領域：
本申請總體涉及環形帶驅動系統，並且更特別地，涉及驅動系統帶輪，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：
用於環形帶驅動系統的帶輪(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實心的、成型的或臂設計的。較小的帶輪可以設計為實心帶輪，其中具有與帶輪近似相同的寬度的環形圓盤將輪轂連接到外部輪緣。較大的帶輪經常設計為成型的或有腹板的帶輪，其中顯著窄於帶輪的寬度的環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/或重量是關鍵性的帶輪)傾向於設計為臂設計帶輪，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。出於效率考慮，臂設計帶輪可能是優選的，但由於帶輪輪緣的結構特性的變化，在高容量驅動系統中產生附加的動態行為。帶驅動系統中的帶被張緊，使得帶輪的外部輪緣和帶的側面和/或表面之間的摩擦可以在該系統內高效地傳輸動力。然而，帶張力傾向於壓縮每一個帶輪(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構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一致，並且帶進入和離開情況可以通常被認為是準靜態的。相反，在臂設計帶輪中，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，外部輪緣不是旋轉一致的而是旋轉可變的，帶進入和離開情況中的變化潛在地在帶輪和/或帶驅動系統中產生可聽見的振動。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。臂設計帶輪的動態性能可以顯著地且不合意地有助於帶驅動系統的操作噪音。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，結構上相同，並且與相鄰的臂分開相等的角間距，使得該帶輪展示η重旋轉對稱(η是帶輪中的臂的數量)。可歸因於帶輪的結構特性的前述變化並且被繞外部輪緣的圓周的變化的規則性質放大的噪音可以表示為帶驅動系統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*RPM)/60，其中術語「階數」代表(對於任何特定的結構特性或有關的邏輯上相關種類的特性)繞帶輪輪緣的圓周規則地重現的振動的數量，並且RPM是帶輪的旋轉速度。結構特性，並且因此主要在這裡提出的「階數」是將輪轂連接到外部輪緣的臂的數量，但其它結構特性可能是相關的，並且可以由這裡描述的技術選定。例如，用於環形帶驅動系統的帶輪通常由熱塑性塑料、熱固性塑料，或可模製塑料複合材料製造，然而，模製過程可能在外部輪緣的工作表面中產生不合意的變化。重疊或接近臂的外部輪緣的部分中的材料將以不相同於橋接在臂之間的外部輪緣的部分中的材料的方式流動、結晶和/或凝固。本申請人已經觀察到，在冷卻期間由於位於下面的材料的相對厚度，模製的臂設計帶輪的工作表面的半徑傾向於在每一個臂附近減小或收縮。完成的產品的工作表面中的這種規則的變化可以產生或進一步加劇帶驅動系統的噪音頻譜中的指令驅動的能量峰值，特別地在將帶的側面和/或表面安置在外部輪緣上期間。本申請人已經確定，可歸因於外部輪緣和帶工作表面的結構特性的可變性的操作噪音，並且特別地可歸因於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計帶輪中見到的側向對稱而被減小。多組側向不對稱支撐臂可以彼此偏移以產生異相或間歇的振動，該異相或間歇的振動破壞性地幹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計帶輪中見到的旋轉對稱被減小。側向對稱臂(或臂的側向不對稱的組)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，並且可以選擇音高(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對稱。側向不對稱和減小的旋轉對稱的組合可以將另外的無序引入臂設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計和構造低噪音帶輪的新的方法。

發明內容
用於環形帶驅動系統的帶輪和構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於帶輪的側向中線相對地布置。在一個實施例中，相應的多個臂最主要(predominantly)在帶輪的側向中線的相對側上將外部輪轂連接到外部輪緣。在另一實施例中，相應的多個臂相對於帶輪的側向中線相反地傾斜。在相關的方面中，構造低噪音帶輪的方法包括以下步驟構造第一和第二多個臂；和使第二多個臂的臂繞旋轉軸線從第一多個臂的臂角偏移，以消除跨越帶輪的側向中線的對稱。在該方法的一個變體中，第一多個臂構造成最主要在帶輪的側向中線的一側上將外部輪轂連接到外部輪緣，並且第二多個臂構造成最主要在帶輪的側向中線的相反側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造成相對於帶輪的側向中線相反地傾斜。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對稱相比，音高序列減小旋轉對稱。在第二實施例中，音高序列消除旋轉對稱。在相關方面中，構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對稱相比減小旋轉對稱，而在另一變體中，選擇音高序列以便消除帶輪的旋轉對稱。在第三方面中，組合第一和第二方面的特徵。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描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列弧形間隔開，並且第二多個臂從第一多個臂的臂繞旋轉軸線角偏移。在包括繞旋轉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於帶輪的側向中線近似相反地傾斜，臂的緊鄰的對的傾斜根據音高序列而改變，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定變化。在相關的方面中，構造低噪音帶輪的方法組合前述方法。


圖1A是已知設計的臂設計帶輪的側視圖。圖1B是圖1A的臂設計帶輪的剖視圖。圖2A是臂設計帶輪的側視圖，該臂設計帶輪具有跨越帶輪的側向中線角偏移的臂。帶輪的相對側上的臂的位置由單虛線指示。圖2B是圖2A的臂設計帶輪的剖視圖。圖3是臂設計帶輪的側視圖，該臂設計帶輪具有以變化的弧形間距支撐外部輪緣的臂。環形腹板被加上陰影以強調臂的間隔。圖4是臂設計帶輪的側視圖，該臂設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向中線角偏移的臂。環形腹板被加上陰影以強調面對側上的臂的間距，並且帶輪的相對側上的臂的位置由單虛線指示。圖5A是臂設計帶輪的側視圖，該臂設計帶輪具有跨越帶輪的側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構。圖5B是圖5A的臂設計帶輪的剖視圖。圖5C是圖5A的臂設計帶輪的透視圖。為了清楚的目的，省去內部輪轂410。圖6A是臂設計帶輪的側視圖，該臂設計帶輪具有跨越帶輪的側向中線角偏移且相反地傾斜的臂，其中該傾斜已經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的臂設計帶輪的剖視圖。圖6C是圖6A的臂設計帶輪的透視圖。圖7A是臂設計帶輪的側視圖，該臂設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造的臂。圖7B是圖7A的臂設計帶輪的剖視圖。
具體實施例方式在詳細公開本發明的多個實施例之前，應當注意，本發明在其應用或用途中不限於附圖和說明書中說明的部件的構造和布置的具體細節。這裡的公開內容可以被實施或併入在其它實施例、變型和改進型中，並且可以以各種方式被實現或執行。應當理解，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。也應當理解，雖然本申請頻繁引用結構的「半徑」或「該半徑」，但為了描述和說明的方便而使用該術語的單數形式。諸如帶輪的工作表面的結構可能具有複雜的輪廓，使得涉及這個術語的描述將被理解為意指從引用的一個或多個結構的基本上相同的部分(例如，被設計用來接合多V型肋驅動帶的帶輪工作表面上的相同相對部位)測量的半徑。術語「弧形間距」要被理解為指的是以相同方式測量的間距。術語「弧形分離量」要被理解為指的是圍繞外部輪緣測量的間距，但僅相對於「角」分量，即沿旋轉方向的分量，並且忽略任何側向分量，即橫向於旋轉方向並且平行於旋轉軸線的分量。首先參考圖1A和1B，臂設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部輪轂10或模製到內部輪轂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。如果該帶輪是空轉帶輪，則內部輪轂10可以是環軸承(如示出的)，該環軸承包括內部座圈12、外部座圈14、滾動元件16,和保持架18。如果該帶輪是驅動或從動帶輪，則內部輪轂10可以是或包括襯套、軸夾具、動態阻尼裝置等等。本領域技術人員將理解，這裡描述的改進通常與模製臂設計的帶輪相容，並且不受特定的帶輪到軸配合結構的細節限制。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，如果該帶輪是用於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，並且工作表面42可以構成該凸緣的內部側面。類似地，如果該帶輪是用於多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)，並且工作表面可以構成周向肋的側面以及任何側向相對的凸緣的內部側面。而且，本領域技術人員將理解，這裡描述的改進通常與模製臂設計的帶輪相容，並且不受任何特定外部輪緣構造的細節限制。在圖1A和IB中示出的已知設計中，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內通過環形幅材31互連，但仍然被認為構成用於本申請的目的的臂。這種環形腹板31主要用於輔助材料在製造模具內的流動，並且僅僅略微有助於外部輪緣40的剛性。臂32是側向對稱的，即跨越帶輪的側向中線50(嚴格地說，該側向中線是垂直於旋轉軸線52的平面)對稱，並且緊鄰對的臂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。在示出的設計中，42個肋32在外部輪轂20和外部輪緣40之間延伸，導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軸線52的半徑。示出的帶輪的剛性和/或直徑在這些間距內在完整的循環上變化，產生與帶輪的旋轉周期有關的「42階」振動。這種振動取決於帶的特性、帶輪到帶輪的帶長度、帶輪的旋轉速度等等，並也可以有助於諧波共振，該諧波共振導致在帶驅動系統的噪音頻譜中的能量峰值，並且可以表現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，以減小任何系統共振中的能量，或改變任何共振的音高，這將傾向於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範圍，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散倉tfi。在圖2A和2B中示出的第一實施例中，側向不對稱帶輪100通過包括相對於旋轉軸線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 ;在數量上等於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部輪轂110，諸如在已知設計中討論的內部輪轂10，但內部輪轂110的特定構造不是關鍵限制。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向中線150的一側上。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向中線150的相對側上。多個臂132和134優選地構成垂直於側向中線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可以通過環形幅材131互連以有助於材料在製造模具內流動。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並且ητ是多個臂132中的臂的總數。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，相對於旋轉軸線152偏移)開一角間距β，使得相應的多個臂中的臂繞帶輪交替，相應的多個臂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(忽略任何側向分量)。因此，外部輪緣140在側向中線150的相對兩側上被臂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，則相應多個臂之間的角偏移將會產生異相振動分量，該異相振動分量破壞性地彼此幹涉，並且減小任何共振的振幅，以便減小或減弱任何清晰的/可辨別的驅動系統噪音。 在圖3中示出的第二實施例中，具有減小的旋轉對稱的帶輪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部輪轂210，諸如在已知設計中討論的內部輪轂10，但內部輪轂210的特定構造不是關鍵限制。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優選地構成垂直於帶輪的側向中線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可以通過環形幅材231互連以有助於材料在製造模具內的流動。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，以減小繞旋轉軸線252的旋轉對稱。在優選實施例中，變化的弧形間距體現美國專利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併入這裡。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化為臂設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個肋組成的設計中，存在32個肋的緊鄰對，並且相對間距可以根據序列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I到ητ，按順序代表第一到第三十二可能的緊鄰對，並且ητ是臂的總數(三十二)。弧形間距^^的序列可確定為αη=(2πι·Χη)/Χτ，其中&是乂11的成員總數。因此，外部輪緣240以變化的弧形間距被多個臂232支撐，並且該帶輪沒有關於旋轉軸線252的旋轉對稱。多個臂中的臂的數量當然可以是理性界限內的較小或較大數量。根據參考的專利中列出的規則設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複特性(當然，除了由帶輪自身的整轉引起的重複)。可以相信，在典型的操作環境中，特別地在汽車和重型機械應用中，這種音高序列的使用將把任何噪音分量轉變到不大可辨別的或者可能聽不見的頻率範圍，並且跨越多個和/或更複雜的振動模式再分布發散能量以更接近頻率分布噪音譜。雖然這種序列實現旋轉對稱的消除，但將理解，較小範圍的序列可以用於減小旋轉對稱，例如，在不需要消除旋轉對稱來實現滿意的噪音減小的情況中，可以重複音高序列以便提供雙重或多重旋轉對稱。
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向不對稱特性與第二實施例的減小的旋轉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、在數量上等於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部輪轂310，諸如在已知設計中討論的內部輪轂10，但內部輪轂310的特定構造不是關鍵限制。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向中線350的一側上。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向中線350的相對側上。多個臂332和334優選地構成垂直於側向中線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可以通過環形幅材331互連以有助於材料在製造模具內的流動。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，並且優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於上文描述的序列的、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於帶輪的側向中線相反地傾斜。帶輪400包括外部輪轂420、第一多個臂432、在數量上等於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部輪轂410，諸如在已知設計中討論的內部輪轂10，但內部輪轂410的特定構造不是關鍵限制。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，並且取向成相對於帶輪的側向中線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，並且取向成相對於側向中線450相反地傾斜(不垂直)。第一和第二多個臂432和434角偏移，使得來自相應多個臂的臂繞帶輪的旋轉軸線452彼此交替。多個臂432和434優選地構成多個片狀肋，但可以具有其它側向細長橫截面。第一多個臂432中的單個臂的側向端部432』、432」可以連接到緊鄰的、第二多個臂434中的單個臂的側向端部434』、434〃，以形成沒有臂間空隙的波狀支撐結構。由偏移的多個臂432和434形成的交替的、基本上V形的圖案具有類似於第一實施例的設計的優點。每組相應的多個臂432、434中的緊鄰對的臂(例如，432a/432b、434a/434b等等)的徑向且側向最外端部432』或434』分開相等的弧形間距α，其中a =(2 Jir)/ητ，並且％是任一組多個臂432或434中的臂的總數。由於臂432和434相反地傾斜，每組相應的多個臂432、434中的緊鄰對的臂的徑向且側向最外端部432」或434」也將分開相等的弧形間距。值得注意的是，相應的多個臂432和434之間的緊鄰對的臂的徑向且側向最外端部限定的V形的頂點436 (如果這種側向端部是連接的，則是真實的，如果這種側向端部不連接，則是投影的)，例如，在432a/434a、434a/432b、432b/434b等等的交點，將相對於旋轉軸線452偏移弧形間距Y，其中Υ = α/2，並且布置在側向中線450的相反側上。因此，如果這些規則地間隔開的特徵傾向於引起振動，則該偏 移傾向於產生異相振動分量，該異相振動分量破壞性地幹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的半徑中的任何模製引起的振動的取向。由於模製過程而形成在臂432和434上的任何輕微的脊或凹陷將相對於進入/離開的驅動帶傾斜，而不是垂直於驅動帶。可以相信，被隔離到工作表面的側向範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向範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。這可以部分地有助於帶材料的彈性和柔性，該彈性和柔性將允許帶的側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。最後，多個臂432和434的傾斜取向改變跨越工作表面442的側向範圍的相應的多個臂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，角間距中的這種側向變化將使振動混亂，並且如果引起顯著的振動，則傾向於產生紊亂的振動頻譜，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，側向不對稱帶輪500通過將第四實施例的側向不對稱特性與第二實施例的減小的旋轉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、在數量上等於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部輪轂510，諸如在已知設計中討論的內部輪轂IO，但內部輪轂510的特定構造不是關鍵限制。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，並且取向成相對於帶輪的側向中線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，並且取向成相對於側向中線550近似相反地傾斜。為了清楚的目的，並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多個臂的臂繞帶輪彼此交替。多個臂532和534優選地構成多個片狀肋，但可以具有其它側向細長橫截面。第一多個臂532中的單個臂的側向端部532』、532」可以連接到緊鄰的、第二多個臂534中的單個臂的側向端部534』、534"，以形成沒有臂間空隙的波狀支撐結構。由偏移的多個臂532和534形成的交替的、基本上V形的圖案構造成消除帶輪500的旋轉對稱。具體地，改變單個臂的傾斜以便改變帶輪550的側向中線的一側上的每一組相應的多個臂532、534中的緊鄰對的臂(例如，532a/532b、534a/534b等等)的徑向且側向最外端部532』或534』之間的弧形間距，以減小繞旋轉軸線552的旋轉對稱。在優選實施例中，變化的弧形間距體現美國專利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個肋組成的設計中，在每一組多個臂中存在肋的16個緊鄰的對，並且弧形間距 α n 可以基於序列 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I到ητ，並且ητ是臂的總數(十六)。單個臂的傾斜也改變帶輪550的側向中線的相對側上的每組相應的多個臂532、534中的緊鄰對的臂的徑向且側向最外端部532」或534」之間的弧形間距。弧形間距可以根據相同的音高序列而改變，但側向中線550的相對側上的緊鄰對的臂的徑向且側向最外端部532」或534」從第一側上的對的徑向且側向最外端部532』或534』偏移角間距β。值得注意的是，相應的多個臂532和534之間的緊鄰對的臂的徑向且側向最外端部限定的V形的頂點536 (如果這種側向端部是連接的，則是真實的，如果這種側向端部不連接，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，並且相對於旋轉軸線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徵傾向於引起振動，則頂點536的間距的偏移和潛在偽隨機性質將傾向於打亂任何重現振動的產生，該重現振動可以被感知為清晰的噪音分量或者該重現振動可以有助於共振。最後，本申請人注意到，這裡公開的帶輪不需要使用僅僅單組多個結構相同的臂或以近似相反布置的方式構造的兩組多個基本上結構相同的臂。在圖7Α和7Β中示出的最後的示例性實施例中，具有減小的旋轉對稱的帶輪600通過改變具有不同構造的兩組多個臂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部輪轂610，諸如在已知設計中討論的內部輪轂10，但內部輪轂610的特定構造不是關鍵限制。在一個變型中，第一多個臂632的臂的徑向最外端部相對於旋轉方向可以比較薄或肋狀，並且第二多個臂 634的臂的徑向最外端部相對於旋轉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的臂可以是向內分叉的。多個臂632優選地構成垂直於帶輪的側向中線650取向的多個整體的肋，並且多個臂634優選地構成垂直於帶輪的側向中線650取向的多個向內分叉的支柱，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可以通過環形幅材(未示出)互連以有助於材料在製造模具內的流動。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，以減小繞旋轉軸線652的旋轉對稱。例如，在第一多個臂632由十三個肋組成的設計中，存在肋的十三個緊鄰的對，並且弧形間距α n可以基於音高序列Xn的相對間距而變化，該音高序列Xn根據美國專利No. 2，878，852中公開的方法、對於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，並且優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(類似於上文描述的序列)。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，可以存在結構相同於或基本上結構相同於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造的另外多個臂。在這裡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後精密機械加工的擠出或鍛造。在這裡描述的實施例和方法特別地可應用於由熱塑性塑料、熱固性塑料或可模製塑料複合材料製造並且通過諸如注射成型過程的模製過程構造的帶輪。模製的聚合物帶輪的工作表面中的較大變形和回彈的潛力結合在諸如臂到輪緣連接點的輪緣結構處的模製收縮的效果，使得模製的聚合物帶輪特別容易意外產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利要求的精神和範圍約束或限制到這種細節。在不偏離本發明的範圍的情況下，本領域技術人員將想到許多其它變型、改變和替代。應當理解，通過例子的方式提供前述描述，並且在不偏離本公開的範圍和精神的情況下本領域技術人員可以想到其它修改。
權利要求
1.一種用於環形帶驅動系統的帶輪，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軸線從所述第一多個臂的臂角偏移；並且其中所述第一多個臂的臂和所述第二多個臂的臂相對於所述帶輪的側向中線分別相對地布置。
2.權利要求1所述的帶輪，其中所述第一多個臂最主要在所述側向中線的第一側上將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣，並且其中所述第二多個臂最主要在所述側向中線的相對側上將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣。
3.權利要求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.權利要求1所述的帶輪，其中所述第一多個臂的臂相對於所述側向中線傾斜，並且其中所述第二多個臂的臂相對於所述側向中線相反地傾斜。
5.權利要求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、模製的熱固性塑料或塑料複合材料。
7.—種構造低噪音帶輪的方法，所述方法包括以下步驟構造輪轂和外部輪緣，所述輪轂包括外部輪轂；構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向中線的側向對稱。
8.一種用於環形帶驅動系統的帶輪，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描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列弧形間隔開。
9.權利要求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對稱相比，所述音高序列減小所述帶輪的旋轉對稱。
10.權利要求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重複。
11.權利要求8所述的帶輪，其中所述音高序列消除所述帶輪的旋轉對稱。
12.權利要求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、模製的熱固性塑料或塑料複合材料。
14.權利要求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描述相對間距的偽隨機圖案的音高序列弧形間隔開。
15.權利要求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，並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。
16.一種構造低噪音帶輪的方法，所述方法包括以下步驟構造輪轂和外部輪緣，所述輪轂包括外部輪轂；構造多個臂，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。
17.一種用於環形帶驅動系統的帶輪，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；並且其中所述第二多個臂的臂繞所述帶輪的旋轉軸線從所述第一多個臂的臂角偏移。
18.權利要求17所述的帶輪，其中所述第一多個臂的臂根據所述音高序列弧形間隔開；並且所述第二多個臂的臂根據相同的音高序列弧形間隔開。
19.權利要求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向中線的第一側上將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣，並且其中所述第二多個臂最主要在所述帶輪的側向中線的相對側上將所述外部輪轂連接到所述外部輪緣。
20.權利要求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軸線彼此角偏移以消除跨越帶輪的側向中線的對稱。在第二方面中，多個臂的徑向最外端部根據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對稱。在第三方面，組合第一和第二方面的特徵，並且在一個實施例中，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 優先權日2010年6月2日
發明者K·G·達蒂爾, J·K·林德斯託姆, Z·菲特羅, J·A·斯旺納, D·B·布朗, R·J·克裡斯特 申請人:戴科智慧財產權控股有限責任公司