[发明专利]低噪音带轮

说明书

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