[发明专利]传递装置的皮带轮压力控制系统

说明书

发明领域

本发明涉及传递装置的皮带轮压力控制系统，可控制作用于皮带轮上的压力和弹力以使扭矩稳定并达到高效率传递，此系统可应用于通用工业设备、车辆、电动机和类似设备上。

从美国专利4,973,288和5,269,726中已知一种恒定马力的传递装置；其中，前者揭示的是液压型的，后者是螺纹加压型的。这两项专利的发明构思都存在一原理上的缺陷。图1(A)至1(F)有助于解释带式传递装置的传递原理。这些图示出了当一初级皮带轮1将一减速指令施加到次级皮带轮2上时，次级皮带轮2上的皮带3按(A)至(E)顺序随时间变化的情况。当一恒定速率从ε₀变速至ε₁时，皮带3的接触半径保持同心圆；然而，皮带3在最终阶段发生一跳动，如两个图(D)和(E)所示。更具体地，此时，在皮带和皮带轮之间产生一间隙3’，结果是加压作用瞬间停止，如图1(F)所示。带式传递装置中的稳定传递质量取决于在跳动之后是否可以自动地在瞬间恢复适当的摩擦力。另外，快速响应质量也取决于此。由上述专利所提出的带式传递装置揭示了凸轮补偿方式；然而，由于跳动时压力释放而使凸轮恢复，导致不正确的操作。另一方面，即使传递装置仅由采用一存在固有的时间延迟的自动控制系统对压力作人工控制，实际上也不可能瞬间恢复适当的摩擦力，因此而不能获得快速响应性能。

本申请人在美国专利6,120,400中提出了采用一弹性体和皮带轮功能角色分离来控制摩擦力。通过区分一压力和一弹力，皮带轮功能包括一基准皮带轮功能和随动皮带轮功能。更具体地，基准皮带轮功能实施转速控制并且以压力使皮带定位。随动皮带轮功能通过施加弹力的摩擦力实施扭矩控制。然而，这存在一些突出的问题。第一，虽然随动功能这一方面可控制弹力，基准皮带轮功能这一方面仅具有压力来作为控制元件，因此，不能够主动控制传递到基准皮带轮功能这一方面上的摩擦力。因此，不能有效地进行轴转矩控制。另一方面，随动皮带轮这一方面不包括转速控制元件，这会产生同样的问题。第二，在速度变化范围的两端传递效率会受损。即，在整个速度变化范围内传递效率不平均，而使实际的速度变化范围变窄。由于带式传递装置的传递能力将由各个皮带轮的转速N和扭矩的乘积(N×T)决定，第一个问题实际上与第二个问题是相同的。因此，当第一个问题解决时，第二个问题也可以解决。更具体地，转速和轴扭矩控制元件都设计成可以对各个皮带轮独立调节。换言之，调节功能可以分成调节转速的功能和用于调节扭矩的功能。这可实现传递装置的高精度和高效率。

发明概述

因此，本发明的一个总目的在于提供一种用于传递装置的皮带轮压力控制系统，其中，各个皮带轮的压力和/或弹力可以从外部随意地调节并且作用于其上，并且皮带轮角色功能(角色的功能)和控制因素调节功能(元件的功能)可独立地控制。

本发明的第一个目的在于提供一种能够为单个皮带轮独立地选择和施加压力和/或弹力并且从外部调节压力和/或弹力以独立地达到任意值的皮带轮压力控制系统。

本发明的第二个目的在于提供一种皮带轮压力控制系统，能够根据与一活动盘的速度变化位移有关的转速要素和与弹性体压缩位移有关的扭矩要素(此两个要素可单独调节)将弹力施加到具有随动皮带轮功能的皮带轮上。

本发明的第三个目的在于提供一种皮带轮压力控制系统，能够独立地将压力、弹力和半弹力施加到单个皮带轮上，其弹性振动由于同时向皮带轮传送压力和弹力而受到约束。

本发明的第四个目的在于提供一种皮带轮压力控制系统，其中，压力的通道与各自通向单个皮带轮的弹力通道不同，并且还提供在皮带轮角色功能之间的转换指令以获得角色功能和要素与要素的功能。

本发明的第五个目的在于提供一种皮带轮压力控制系统，能够同时向具有基准皮带轮功能的皮带轮施加压力和半弹力，其弹性振动基本上由压力约束，并且为皮带轮提供高效率且高精度的摩擦力调节功能以避免在传递操作过程中滑移和刹车。

本发明的第六个目的在于提供一皮带轮压力控制系统，能够由单个控制单元通过与转速和扭矩有关的控制要素控制调节功能以及与基准皮带轮和随动皮带轮有关的皮带轮角色转换功能。

本发明的第七个目的在于提供一皮带轮压力控制系统，能够执行要素功能和角色功能以补偿各类变形和传递要素及传递能力，如效率中的损失，能够利用各自为传递装置一个皮带轮所设的压力施加装置根据包括转速和扭矩的四个控制要素而进行速度变化调节和扭矩调节。