具有改進的齒形和金屬墊圈的滾子鏈輪的制作方法

專利名稱：具有改進的齒形和金屬墊圈的滾子鏈輪的制作方法
具有改進的齒形和金屬墊圈的滾子鏈輪 相關申請的交叉參考本申請要求于2005年9月29日提交的美國臨時申請號為60/721,715和 2006年7月28日提交的美國臨時申請號為60/834,015的提交日的優先權和權 益，并在此將兩個所述臨時申請特意地結合在本說明書中以作參考。
技術背景結合金屬墊圏的鏈輪已用于汽車發動機滾子鏈傳動系統，比如凸輪軸和平 衡軸驅動器。墊圈的目的是在嚙合開始時緩沖或減輕滾子-鏈輪的撞擊，從而 減小與滾子鏈傳動系統有關的鏈條嚙合噪音等級。嚙合開始時的滾子-鏈輪沖 擊是與滾子鏈傳動系統有關的主要噪聲源，并且其發生在鏈節離開跨度且嚙合 中的滾子與嚙合中的鏈輪齒碰撞時。我們認為，多個滾子-鏈輪齒在嚙合現象 期間發生沖擊，且這些沖擊導致與滾子鏈條傳動有關的不希望的噪音等級。在 嚙合開始時至少有兩次沖擊，滾子與齒根表面碰撞時的徑向沖擊和滾子移動進 入驅動位置時的切向沖擊。我們認為徑向沖擊會首先發生，緊接著是切向沖擊。附圖1和1A示出由墊圈鏈輪組件15、滾子鏈條40和至少一個其它鏈輪 (未示出)組成的常規滾子鏈傳動系統10。滾子鏈條40是常規的并包括多個 滾子連接組件，每一個滾子連接組件包括套在一對平行滾子鏈板46之間的一 對間隔開的滾子50 (即滾子50a、 50b、 50c等等)，且滾子連接組件通過位于 滾子連接組件相對側的銷鏈板48以首尾相接的形式彼此相互連接。每一個滾 子50旋轉地支撐在跨越滾子鏈板46間距的套筒(未示出)上，而且其相對端 分別壓裝配進滾子鏈板46中形成的匹配孔內。在此使用的術語"滾子"意欲20,例如，支撐在套筒上或者僅僅支撐在非旋轉套筒上，其上沒有支撐任何滾 動構件(在本領域中也稱為"套筒鏈")的滾子。軸銷42位于銷鏈板48和滾 子連接組件的匹配孔內來樞軸地連接滾子連接組件。每一對匹配的滾子鏈板 46和位于其間的滾子50形成了 "滾子連接組件"且有時在此稱為"滾子連接條45"。每一對匹配的銷鏈板48形成"銷連接條47"。鏈條鏈板46、 48限定 上、下連接邊緣E1、 E2之間的鏈板高度Hp。滾子50中心定位在鏈板邊緣E1、 E2之間的中途。也參照圖1B，常-見墊圈鏈輪組件15的相關部件和特征包括用鋼或類似材 料限定為一片或多片結構的鏈輪體20,所述鏈輪體具有根據ISO606:2004 ( E ) 標準制造的對稱鏈輪齒22或作為一般用于自動滾子鏈條鏈輪的其它對稱標準 齒形的補足完全圓，從相對的第一和第二軸向齒面/壁21a、 21b軸向延伸的第 一和第二鏈輪^侖轂25a、 25b (主體20的一部分)，偏心地設置在相應的第一 和第二輪轂25a、 25b上的墊圈30,和軸向保持墊圈的定位環型圈32或其它 裝置(為清楚起見圖1中未示出)。中心孔或其它凹部B (為清楚起見也未示 出在圖1中)形成在鏈輪體20中并且其適用于容納驅動或由鏈輪體20驅動的 軸或其它旋轉件。鏈輪體20繞旋轉軸L旋轉。圖1所示的墊圈30處于其自圈"上升"和"偏轉"的結合。"上升"定義為墊圈在嚙合期間從其正常路徑 提起或移動到下一個嚙合連接條的距離，并且這有效地減少弦動的影響(參見 圖2C);"偏轉，，定義為墊圈30在鏈條張力的作用下的變形或橢圓化。圖lA是示出嚙合滾子連接條45d與墊圈30關系的剖視圖，其中滾子連 接條45d的滾子鏈板46示出與墊圈硬接觸并使其撓曲。在常規系統10中，滾 子50與限定在連續的鏈輪齒22之間的以RC示出的齒根表面24硬齒根接觸， 也就是墊圈30能被充分地傾斜以允許滾子50與限定在連續的鏈輪齒22之間 的齒根表面24徑向接觸。重要的是注意到，作為制造滾子鏈條40的最小鏈條連接節距P等于作為 具有最大制造齒形的滾子鏈條鏈輪20的弦節距P。本領域已知的是，鏈條節 距P和鏈4侖弦節距P相等的情況僅存在于上述限制的制造公差范圍內，并且 當關聯的鏈條與鏈輪公差向其相應的制造極限的相對端變化時，將在更具體地 標識為Pc的鏈條連接節距和更具體地標識為Ps的鏈輪弦節距之間存在節距錯 位，其中Pc〉Ps。換句話說，除在所提到的指定的制造公差極限之外，鏈條連 接節距Pc將始終大于鏈輪弦節距Ps。為了附圖起見，鏈條連接節距等于鏈輪 弦節距，從而，常規墊圈鏈輪的包角6中的所有滾子會在齒根直徑RD處接觸鏈輪齒22的齒根表面24 (見圖2A)并且滾子中心在理論節圓直徑PD上。但 是應該注意到，盡管嚙合滾子移入驅動位置時的切向沖擊在所示的結構堆疊狀 態仍然發生在齒根半徑上，但其向嚙合側面在齒根直徑稍微徑向向外地產生。如圖l所示，并且在圖1的放大2A中更加清晰，滾子50a在12點的 位置且滾子連接條45d的滾子50b是下一個與鏈輪20嚙合的滾子。圖2A-2C 示出當鏈輪20沿順時針方向旋轉直到如圖2C所示滾子50b徑向嚙合沖擊IR 的瞬間時鏈條自由跨度中的滾子連接組件條45d的前進過程。為了使滾子50b 與齒根表面24發生徑向嚙合沖擊IR,滾子連接條45d的滾子鏈板46必領使墊 圈30a偏轉距離U。現在參考圖2C鏈輪旋轉的較大視圖的圖3，墊圈在包角e入口的偏轉量 Ll和出口的偏轉量L2基本上相等。在銷連接條47a的銷鏈板48的內部邊緣 和所示的與輪轂表面25a、 25b硬接觸的墊圈30的中間環35的區域內的墊圈 30之間也形成有間隙55。墊圈30的內徑比輪轂25a、 25b的外徑大，并且隨 著圏30在該圈從其圓形發生變形時吸收一部分嚙合沖擊能量，如通過圖3中 的偏轉量L1和L2所示，獲得嚙合過程中噪聲衰減與上述圈的偏轉量的函數。 因此，鏈條鏈板46、 48的內緣在包角0的入口和出口部分處的一個或多個連 接條45、 47上與墊圏30硬接觸，如圖所示，但是鏈條鏈板46、 48的內緣并 不在整個包角6上與圈30接觸(如圖3中間隔55所示)。為了使滾子50a、 50b獲得初始徑向嚙合沖擊lR和連續的滾子-齒根表面接觸RC,金屬墊圈30 必須被壓縮距離Ll,且部件的幾何形狀允許該滾子與齒根表面的接觸。該初始徑向嚙合沖擊lR通常是全部鏈傳動噪音等級的主要原因，盡管使用 常規金屬墊圈鏈輪，但是徑向嚙合沖擊雖然減小沖擊但仍然和與滾子-鏈輪嚙 合沖擊有關的相應的煩人的噪音等級一起產生。因此，已認為需要開發一種新 型并改進的墊圈鏈輪來進一步減小與滾子鏈條驅動有關的噪音等級。 發明內容根據本發明的一個方面，鏈輪組件包括主體，該主體包括齒圈和相對于該 齒圈的相對的第一和第二面軸向向外突出的第一和第二輪轂。第一和第二輪轂 限定相應的第一和第二外徑，每一個第一和第二外徑都具有半徑HR,且齒圏 包括通過相應的齒隙彼此分離的N個齒。每一個齒包括接合和分離側面，其中相應的齒根表面位于連續的齒的接合和分離側面之間。該鏈輪體適用于與具有鏈板高度Hp和節距P的相關滾子鏈條嚙合以使所述鏈輪體限定節圓直徑PD 和節圓弦半徑Rc。第一和第二金屬墊圈組分別偏心地安裝在第一和第二4侖轂 上。每一個第一和第二墊圈組都具有徑向厚度RT。該鏈輪組件滿足以下關系<formula>formula see original document page 10</formula>其中所述齒根表面被底切以便關聯鏈條的滾子/套筒不能接觸所述齒根表面。根據本發明的另一方面，鏈傳動系統包括具有主體的鏈輪組件，所述主體 包括齒圏和相對于該齒圈的相對的第一和第二面軸向向外突出的第一和第二 輪轂。第一和第二輪轂分別限定第一和第二外徑。齒圏包括通過相應的齒隙彼 此分離的多個齒。每一個齒包括接合和分離側面，其中相應的齒根表面位于連 續的齒的接合和分離側面之間。第 一和第二金屬墊圈組分別偏心地安裝在第一 和第二輪轂上。鏈條與鏈輪組件驅動地接合。鏈條包括(i)位于第一和第二 齒隙中且與所述鏈輪組件完全嚙合的第一和第二滾子；以及(ii)之間設置有 所述第一和第二滾子的第一和第二滾子鏈板。第一和第二滾子鏈板包括相應的 第一和第二鏈板內緣。第一和第二墊圈組定位所述第一和第二滾子鏈板以使第 一和第二間隙相應地形成在所述第一和第二完全嚙合的滾子與第一和第二齒隙的第 一和第二齒根表面之間。根據本發明的另一方面，將鏈條與鏈輪組件嚙合的方法包括旋轉鏈輪組 件的鏈輪體以使滾子鏈條的連續的滾子連接條移入與鏈輪體接合；使每一個連 續的滾子連接條的第 一和第二滾子鏈板分別地與鏈輪組件的第 一和第二偏心 金屬墊圈組接觸，以在滾子連接條移入且經過包角時在第一和第二齒隙中定位 每一個連續滾子連接條的第一和第二滾子；通過第一和第二滾子鏈板和第一和第二墊圈組之間的硬接觸，以及通過第 一和第二偏心墊圈組與相應的第 一和第 二輪轂之間的硬接觸，來限制每一個連續的滾子連接條的第 一和第二滾子的徑 向向內移動，從而，對于滾子連接條在所述包角內的所有位置，在第一和第二 滾子與第 一和第二齒隙的相應的第 一和第二齒根表面之間形成第 一和第二間 隙。根據本發明的另 一方面，鏈輪組件包括包括齒圈和第 一和第二輪轂的主 體，第一和第二輪轂限定相應的第一和第二外徑，齒圈包括通過相應的齒隙彼 此分離的多個齒。每一個齒包括接合和分離側面，其中相應的齒根表面位于連 續的齒的接合和分離側面之間。第 一和第二金屬墊圈分別偏心地安裝在第 一和 第二輪轂上。第一和第二輪轂與所述第一和第二金屬墊圏的尺寸確定為使關聯 的鏈條徑向定位在主體上，其中所述齒根表面被底切以便相關鏈條的滾子/套 筒不能接觸所述齒根表面。


本發明包括各種部件和部件的布置，其優選實施例示出在附圖中，其中 圖1是具有帶金屬墊圏的常規鏈輪組件的鏈傳動系統的局部前方正視圖 (鏈輪組件的某些部分和鏈條的某些鏈環未示出以便展示基本結構)；圖1A是圖1中鏈輪和鏈條的剖視圖，示出嚙合期間鏈條和金屬墊圈的關系；圖1B是圖1和1A的常規墊圈鏈輪組件的分解立體圖；圖2A是圖1的放大的局部示圖，示出鏈條與鏈輪的嚙合關系；圖2B-2C是圖1中鏈條與鏈輪連續嚙合階段的鏈傳動系統的放大視圖；圖3是對應于圖2C并顯示更詳細的全視圖；圖4是根據本發明形成的具有金屬墊圏鏈輪組件的鏈傳動系統的前方正 視圖(鏈輪組件的某些部分和鏈條的某些鏈環未示出以便展示基本結構)；圖4A示出圖4中鏈輪組件的墊圏和鏈輪輪轂的關系(上述關系對于墊圈 和位于墊圈鏈輪組件的相對側的輪轂是相同的)；圖5A是圖4的放大部分，示出了鏈條與鏈輪的嚙合關系；圖5B-5C是類似于圖4的放大視圖，并且示出與相對于圖5A的鏈輪嚙合 的連續階段的鏈條；圖5D是沿圖5C的線5D-5D截取的鏈輪和鏈條的剖視圖，示出嚙合期間 鏈條和金屬墊圈的關系；圖6A局部示出具有根據本發明的可用于裝配墊圈鏈輪組件的不對稱齒形 的另一種鏈輪體；圖6B示出疊加有根據本發明形成的齒形的常規齒形，以示出區別； 圖6C示出疊加有根據本發明形成的第二齒形的圖6B的常規齒形，以示 出區別；圖7示出根據本發明的另一可選實施例形成的多墊圈鏈輪組件； 圖7A是沿圖7中的線7A-7A截取的剖視圖。
具體實施方式
本發明是針對一種改進的墊圈鏈輪系統110和/或鏈輪組件115以提供減 小的滾子鏈傳動嚙合噪音等級。除未作顯示和/或描述的之外，系統IIO、鏈條 140和鏈輪組件115與如上所述的系統10、鏈條40和鏈輪組件15相同，并且 相應的部件用比上面所使用的參考數字大100的數字作為標記。參照圖4，滾子鏈傳動系統110至少包括一個鏈輪組件115，至少一個其 它鏈輪(未示出)，以及在一個或多個其它鏈輪上與鏈輪組件115相嚙合的滾 子鏈條140。該滾子鏈條140是常規的并包括多個滾子連接組件，每一個滾子 連接組件包括在一對滾子鏈板146之間一對隔開的滾子150 (即，滾子150a、 150b、 150c、等等)，并且滾子連接組件由位于滾子連接組件相對側的銷鏈板 148以首尾相4^的形式相互連接。每一個滾子150旋轉地支撐在跨越滾子鏈板 146之間的距離的套筒(未示出)上，并在其相對端壓配合進分別形成于滾子 鏈板146中的匹配孔內。在此使用的術語"滾子，，意欲包括滾子150或，可選 擇的，包括位于滾子鏈板146之間的非旋轉部件，并意欲驅動地接合鏈輪120， 例如，只有非旋轉套筒，沒有支撐其上的任何滾動構件(本領域中也稱為"套 筒鏈")。銷142位于銷鏈板148和滾子連接組件的匹配孔內來樞轉地連接滾子 連接組件。每一對匹配的滾子鏈板146和位于其間的滾子150形成"滾子連接 組件，，，有時在此稱為"滾子連接條145"。每一對匹配的銷鏈板148形成"銷 連接條147"。如上所述關于常規的墊圈鏈輪組件，本領域普通技術人員知道，最小的按現狀制造的滾子鏈條140的鏈條連接節距P等于具有最大的按現狀制造的齒形的滾子鏈條鏈輪120的弦節距P。本領域同樣是已知的，這種鏈條節距P和鏈 輪弦節距P的相等僅在制造公差范圍的上述極限時存在，并且當相關的鏈條與 鏈輪的公差向其各自的制造極限的相對端變化時，即當鏈條連接節距P (更具 體地表示為Pc )相對于其理論最小值延長且當鏈輪弦節距P (更具體地表示為 Ps)相對于其理論最大值縮短時，鏈條連接節距Pc和鏈輪弦節距Ps之間將存在節距錯位，其中Pc〉Ps。換句話說，除了在如提到的特定制造公差極限時， 鏈條連接節距Pc將始終大于鏈輪弦節距Ps。為附圖起見，鏈條連接節距Pc在圖中所示等于鏈輪弦節距Ps。同樣，當滾子150的中心位于節徑PD上且滾 子150與齒122的嚙合側面122a發生側面接觸FC時，滾子150被認為完全 嚙合且位于其驅動位置內。另外，除在此顯示和/或描述的之外，鏈輪體120與以上公開的常規鏈輪 體20相同，并且這種鏈輪體120的常規特征沒有必要在本說明書中再詳細說 明。特別地，我們注意到如圖1B所示的常規鏈輪體20,鏈輪體120包括凹部 或孔B，但為盡力使附圖清楚，該凹部/孔在圖4、 4A中沒有示出。每一個齒 122包括接合(驅動)側面122a和分離(滑行)側面122b。每一個接合側面 122a通過齒根表面124與前述齒的分離側面122b相連。鏈輪齒122的齒形盡 管在圖4-5D所示的實施例中對稱，但不是標準齒形，而且代替的是相對于常 規齒形，比如ISO 606:2004 (E)齒形，其包括足夠底切(徑向向內移位)的 齒根表面124 (可選擇的弦節距也減小)，這樣，當與以下進一步限定的輪轂 125a、 125b的輪轂半徑HR和墊圈徑向厚度RT的關系相結合時，在嚙合現象 期間或在滾子繞鏈輪環運動的隨后嚙合時，都不會有滾子-鏈輪徑向沖擊IR 或隨后的滾子-齒根接觸Rc的發生。盡管齒122示為對稱齒，但齒122能可 選擇形成為具有一個或組合的不對稱齒廓，例如基于在以下美國專利文獻中公 開的不對稱齒廓，在此特意地結合所有這些專利文獻公開的內容作為參考(i) 6,371,875; (ii) 6,325,734; (iii) 6,179,741; (iv ) 6,090,003; ( v ) 5,997,424;(vi) 5,993,344; ( vii) 5,976,045; ( viii) 5,921,879; (ix ) 5,921,878以及(x ) 5,876,295，但是也包括將在以下作進一步詳細描述的上述底切齒根特征。仍然參考圖4,當包含在包角6中的滾子鏈條段徑向定位以使滾子150的中心位于鏈輪理論節徑PD上時，回轉半徑170由與在鏈輪120包角6內的滾 子鏈條140的連接條145、 147的鏈板146、 148 (在中間點)的相應的徑向內 緣E2相切的內接半徑所限定。連接條145、 147在包角中的這種"徑向定位" 通過鏈輪輪轂125a、 125b的半徑HR和墊圈130的徑向厚度RT的尺寸關系來 完成，這樣HR十RT-回轉半徑170，其中HR和RT為尺寸最大值。輪轂半 徑HR —般比常規鏈輪體20的輪轂半徑大。鏈輪組件115包括由金屬(比如軸承級鋼)制造的第一和第二墊圈130, 所述墊圈在第一和第二輪轂125a、 125b上臨近鏈輪體120的第一和第二相對 齒面/壁121a、 121b (圖5D)偏心浮動，其本身由本領域已知的任何合適的鋼 合金例如利用粉末冶金工序制成為一整片或多片結構。圖4所示的墊圏130 充分地偏轉以允許自由跨度中接近的鏈條沿其正常路徑，且當滾子移動進環里 時滾子-鏈輪嚙合發生在節徑PD上的滾子中心上。相對于圖4所示的墊圈130 的所示和此處的描述構造和完成位于臨近鏈輪體120的第二軸向齒面121b的 另一個墊圈130 (見圖5D)。在圖5A-5C中，墊圈130 (以局部環形段示出) 也被偏轉。現在參考圖5A，滾子150和150a與鏈輪組件115完全嚙合，即滾子150、 150a的中心位于節圓直徑PD上且滾子150、 150a與相應的嚙合側面122a在 指示的FC位置處驅動接觸。根據本發明，完全嚙合的滾子，比如滾子150、 150,不能與相應的齒根表面124產生初始徑向沖擊lR (圖2C)或隨后的徑向 接觸Rc (圖2C)。這導致當滾子150、 150a在包角6中時存在滾子-齒根間隙 103,即在完全嚙合的滾子150、 150a與包角6中相應的鏈輪齒根表面124之 間形成間距103。特別的參照滾子150a,其在圖5A中顯示為位于包角6的12 點的位置，并在圖5B和5C中顯示為鏈輪體相對于圖5A中所示位置旋轉的后 續位置。如圖5A-5C的嚙合序列所示，根據本改進形成的鏈輪組件115不允 許包角6中的滾子150a或任何其它滾子150存在任何徑向滾子-齒根接觸。在 滾子150a和齒根表面124之間形成的間隙103是由齒形齒根底切引起的，所 述齒根底切有效地將齒根表面124相對于常規齒形徑向地向內移動，而所述常 規齒形在滾子中心位于節圓直徑處時允許滾子與齒根表面接觸。此外，銷連接 條147c(在其中點)的銷鏈板148和墊圈130在它們的外徑之間的硬觸點160,與墊圈內徑131和與相應的位置160徑向匹配的位置165處的輪轂125a、125b 之間的硬觸點相結合，防止滾子150a的中心相對于節圓直徑PD徑向向內移 動以保證間隙103的存在。換一種說法，鏈輪120的齒根表面124底切，即， 與常規鏈輪20的常規齒根表面24相比被徑向向內移動，且該特征與鏈條鏈板 146、 148和墊圈130之間在位置160處的硬接觸、同時墊圈130與輪轂125a、 125b在與位置160徑向匹配的位置165處的硬接觸相結合，防止滾子150和 與包角6中所有滾子150相應的齒根表面124之間有任何接觸。間隙103在圖 5D中也是明顯的，該圖也示出第一和第二墊圈130以及位置160、 165,此處 墊圈分別與鏈條鏈板146和輪轂125a、 125b硬接觸。圖4A示出設置滾子鏈條140之前的處于自由的、圓形狀態的鏈輪組件115 和墊圈130，并且所示墊圏130與圓柱形輪轂外徑126a在包角中點]35處硬 接觸(設置在相對的圓柱形輪轂125b上的第二墊圈130在其自由狀態時具有 相同的圓形)。比較圖4A與圖4，顯然當鏈條拉緊時，鏈條140沿著包角e使 墊圈130偏轉。繼續參照圖4A，為了設計根據本發明的鏈輪組件115,輪轂外徑126a、 126b的輪轂半徑HR和墊圈130的徑向厚度RT都是可變的。因而，鏈輪組件 115優選地滿足以下關系<formula>formula see original document page 15</formula>其中節圓弦半徑Rc (圖4A)定義為<formula>formula see original document page 15</formula>并且<formula>formula see original document page 15</formula>其中HR=輪轂半徑 RT=墊圈厚度Rc=節圓弦半徑 HP=鏈板高度PD=節圓直徑p=節距N=鏈輪齒的數量本領域普通技術人員會注意到，僅有的變量是HR和RT，所有其它因子，即 節圓弦半徑Rc、鏈條鏈板高度Hp、節圓直徑PD、鏈條/鏈輪節距P、以及鏈 輪齒的數量N始終獨立地確定。此外，RT被確定為鏈條張力和驅動力的函數。特別的再次參考圖4，應該注意到，對于所有鏈條/鏈輪構造疊層而言，即 對于鏈條連接節距P與鏈輪弦節距P匹配的理論例子，以及鏈條連接節距超 過鏈輪弦節距的所有可能的真實公差疊層而言，在包角6中的所有連接條 145、 147的鏈板146、 148與墊圈130在點160處硬接觸。圖5A-5C示出當鏈輪體120以順時針方向旋轉直到如圖5C所示滾子150b 在與齒122的接合側面122a發生切向嚙合沖擊lF時的瞬間滾子連接條145d 的前進過程，從而滾子連接條145d處于完全嚙合或接合狀態，滾子150a、 150b 各自的中心在節圓直徑PD上。符號Ip表示滾子150b和其相應的接合側面122a 之間的切向嚙合接觸的瞬間，而與滾子150、 150a相關的標記FC表示在同初 次接觸的時間比起來更晚的時間點與其相應的接合側面122a接觸的相同的位 置。更具體地說，首先參考圖5B,滾子150b所示為早于嚙合沖擊lF的瞬間。 滾子連接條145d的滾子鏈板146與墊圈130位于硬觸點160,但墊圏內徑131 的徑向匹配部分尚未與輪轂外徑126a、 126b硬接觸。接著參考圖5C，當滾子 150b和連接條145d在嚙合開始時移入接合位置時，墊圈130進一步被偏轉， 但由于上述原因，該接合僅產生切向嚙合沖擊IF,而在滾子150b和齒根表面 124之間沒有不需要的徑向沖擊IR。可以認為，與常規系統(圖2C)相關的徑向沖擊IR比切向嚙合沖擊lF對滾子鏈傳動的嚙合噪音水平有更大影響。圖5D是示出嚙合連接條145d與墊圈130的關系，其中，滾子連接條145d 的鏈板146顯示為與墊圈130在位置160硬接觸并使其偏轉，并且墊圈130 的內徑131與相應的輪轂125a、 125b的外徑126a、 126b在與位置160徑向匹配的位置165處硬接觸。盡管在嚙合沖擊Ip開始時，圖5C、 5D中所示的滾子 150b具有在其自身與齒根表面124之間形成的滾子-齒根間隙103,并且由于 上述結構關系，其不能與齒根表面124徑向接觸。圖6A部分地示出了備選鏈輪體220，其可用于替代根據本發明的鏈輪體 120。除所示和/或所說明的之外，鏈輪體220與上述鏈輪體120相同。齒222 是不對稱的，接合側面222a比分離側面222b更陡。連續的齒222之間形成的 (也就是將接合側面222a與分離側面222b連接的)齒根表面224被限定為"齒 面修形"，因此位于齒隙221中徑向最內位置處的鏈條滾子150至少不能接觸 到齒根表面224的中心部分，反而接觸穿過齒根表面224的至少一部分的跨橋， 即在滾子150和齒根表面224之間形成有齒根表面，間隙223。本領域普通技 術人員從上述公開內容會認識到金屬墊圈130防止鏈條滾子150向內移動到圖 6A所示的基準位置，但形成具有所示的齒面修形的齒根表面224進一步地確 保鏈條滾子150不能與齒根表面224發生徑向沖擊IR。圖6B進一步地示出常規齒形ISO 606和具有包括根據本改進形成的齒 122的齒形底切ISO 606 (UNDERCUT ISO 606)，齒形疊加便于對照。可以看 到，對于齒形底切ISO606來說，包括齒根124和接合與分離側面122a、 122b 的整個齒形122相對于常規齒形尺寸減小或被底切。結果是齒根表面124從常 規齒形的124C以徑向距離A124向里移動到齒根表面124，預定的節圓直徑 PD沒有任何相應的向里移動。滾子150中心顯示在節圓直徑PD上以及供參 考的雙點劃線上，如上所述，墊圈130防止滾子150移動到圖示的與底切的齒 根表面124接觸的雙點劃線上。圖6C再次示出常規齒形ISO 606,這里與包括根據本改進的另一實施例 形成的齒122'的第二齒形ROOTRELIEFISO606 (齒面修形ISO 606 )疊加。 對于齒形ROOT RELIEF ISO 606而言，齒根表面124湘對于常規齒形的齒根 表面124C'尺寸減小或被底切，而接合與分離側面122a'、 122b湘對于常規齒 形也是減小的，但與改善了齒強度的圖6B的齒形122相比更小。在優選實施 例中，這是通過形成與常規齒根表面124C湘比具有較小半徑的齒根表面124' 來完成的，這形成了接合與分離側面122a'、 122b'的圖示的輪廓。這再次導致 齒根表面124湘對于常規齒根表面124C'向里移動距離A124',所預定的節圓直徑PD沒有任何相應的向里移動。這里，滾子150的中心再次顯示在節圓直 徑PD上以及供參考的雙點劃線上，但如上所述，墊圏130防止滾子150移動 到雙點劃線所示的位置上。還有，齒根表面124'的半徑小于滾子外徑的半徑， 這將確保即使滾子能移動到圖6C中所示的位置，也不能與齒根表面124'徑向 接觸。圖7和7A示出根據本發明的另一可選實施例形成的多墊圈鏈輪組件315 (為了顯示底層部件固定夾332未在圖7中示出)。鏈輪體320與鏈輪體120 (或220)相同，但至少兩個金屬墊圈330a、 330b在相應的輪轂325a、 325b 上臨近鏈輪體320的相對軸面321a、321b設置。內墊圈330a在輪轂325a、325b 上偏心地浮動，而外墊圈330b在相應的內墊圈330a上偏心地浮動。限定每組墊圈330a、 330b的尺寸，以使當圈330a、 330b完全偏轉時，即 當內圈和外圈330a、 330b之間有硬接觸，且內圈330a和輪轂325a、 325b的 外徑326a、 326b之間也有硬接觸時，與和外墊圈330b硬接觸的鏈板146、 148 關聯的鏈條滾子150不能與底切的齒根表面324徑向接觸。在這種情況下，墊 圈組330a、 330b確保鏈條滾子150從不能與齒根表面324徑向接觸。特別地， 當墊圈之間互相硬接觸且鏈輪每一側上的最內側墊圈330a與相應的輪轂 325a、 325b硬接觸時，輪轂半徑HR2和多墊圈的組合厚度RT2限定回轉半徑。 如上所述，通過控制輪轂半徑HR2和組合環厚度RT2來確定回轉半徑的尺寸， 以使當鏈條鏈板146、 148的內緣位于回轉半徑上(在鏈板的中點上)時，鏈 條滾子150的中心位于節圓直徑上且滾子在相應的齒根表面324之上被隔開。 該多墊圈結構允許更大的總的墊圈偏轉量，并由于當鏈條靠近鏈輪以提供 滾子150移動的初始阻尼時鏈條鏈板在嚙合過程中更早接觸外墊圈330b，使 鏈條跨度內的橫向振動減小且鏈條跨度控制更好，而內墊圈330a以階段的形 式完成阻尼過程。所述加強的鏈條跨度控制導致嚙合開始時的滾子-鏈輪沖擊 的減小。多墊圈還允許調整墊圈組330a、 330b的緩沖作用用于特定的鏈傳動 用途。如上所述，只有外圏330b初始偏轉以提供初始阻尼率，直到其內徑分 別與內圈330a的外徑接觸，在這一點上由于為了使鏈條繼續向內徑向移動， 兩個墊圈必須偏轉，所以阻尼率會增加。該多墊圏結構的另一主要優點是增加 阻尼的同時沒有相應的增加墊圈330a、 330b中的應力。本發明已參照優選實施例作以說明。本領域普通技術人員會想到本發明所 涉及的改進和變化，期望本發明解釋為包括根據以下權利要求文字上解釋的和 /或根據其等同的原理得到的所有改進和變化。
權利要求
1.一種鏈輪組件，包括主體，所述主體包括齒圈和相對于所述齒圈的相對的第一面和第二面軸向向外突出的第一輪轂和第二輪轂，所述第一輪轂和第二輪轂限定每個具有半徑HR的各自的第一外徑和第二外徑，并且所述齒圈包括通過各自的齒隙彼此分開的N個齒，所述每一個齒包括接合側面和分離側面，其中各自的齒根表面位于連續的齒的接合側面和分離側面之間，所述鏈輪主體適于與具有鏈板高度HP和節距P的關聯鏈條嚙合，以使所述鏈輪主體限定節圓直徑PD和節圓弦半徑RC；第一金屬墊圈組和第二金屬墊圈組，所述第一金屬墊圈組和第二金屬墊圈組分別偏心地安裝在所述第一輪轂和第二輪轂上，所述第一墊圈組和第二墊圈組具有徑向厚度RT；其中，
2. 如權利要求1所述的鏈輪組件，其中，每一個所述第一金屬墊圈組和 第二金屬墊圈組都包括單個金屬墊圈，其中所述徑向厚度RT是每一個單個墊 圈的徑向厚度。
3. 如權利要求1所述的鏈輪組件，其中，每一個所述第一金屬墊圈組和第二金屬墊圈組都包括多個金屬塾圈，其中所述徑向厚度RT是所述多個墊圈的組合徑向厚度。
4. 一種鏈傳動系統，包括鏈輪組件，包括(i)主體，其包括齒圈和相對于所述齒圈的相對的第一面和第二面軸向向外突出的第一輪轂和第二輪轂，所述第一輪轂和第二輪轂限定各自的第一外徑和第二外徑，并且所述齒圈包括通過各自的齒隙彼此分開的多個齒，所述每一個齒包括接合側面和分離側面，其中各自的齒根表面位于連續的齒的接合側面和分離側面之間；(ii)第一金屬墊圈組和第二金屬墊圈組，該第一金屬墊圈組和第二金屬墊圈組分別偏心地安裝在所述第一輪轂和第二輪轂上；鏈條，其與所述鏈輪組件驅動接合，所述鏈條包括(i)第一滾子和第二滾子，該第一滾子和第二滾子位于第一齒隙和第二齒隙中且與所述鏈輪組件完全嚙合；和(ii)第一滾子鏈板和第二滾子鏈板，所述第一滾子和第二滾子位于所述第一滾子鏈板和第二滾子鏈板之間，所述第一滾子鏈板和第二滾子鏈板包括各自的第 一鏈板內緣和第二鏈板內緣；其中，所述第一墊圈組和第二墊圈組定位所述第一滾子鏈板和第二滾子鏈板，以使第一間隙和第二間隙分別形成在所述第一完全嚙合的滾子和第二完全嚙合的滾子與所述第一齒根表面和第二齒根表面之間。
5. 如權利要求4所述的鏈傳動系統，其中，所述第一完全嚙合的滾子和第二完全嚙合的滾子具有位于所述鏈輪組件的節圓直徑上的各自的中心，且其中，所述第一齒根表面和第二齒根表面相對于所述節圓直徑被底切，以便所述第一完全嚙合的滾子和第二完全嚙合的滾子不能接觸所述第一齒根表面和第二齒根表面。
6. 如權利要求5所述的鏈傳動系統，其中，所述底切的第一齒根表面和第二齒根表面包括各自的第一齒面修形表面和第二齒面修形表面，所述第一齒面修形表面和第二齒面修形表面由各自的第一齒根半徑和第二齒根半徑所限定，該第一齒根半徑和第二齒根半徑比所述第一滾子和第二滾子的外徑的半徑小。
7. 如權利要求4所述的鏈傳動系統，其中，每一個所述第一金屬墊圈組和第二金屬墊圈組僅包括單個金屬墊圏。
8. 如權利要求7所述的鏈傳動系統，其中，第一墊圏組和第二墊圈組限定各自的第一徑向厚度和第二徑向厚度； 第一回轉半徑由所述第一輪轂外徑的半徑加所述第一墊圈組的所述第一徑向厚度來限定；第二回轉半徑由所述第二輪轂外徑的半徑加所述第二墊圈組的所述第二徑向厚度來限定；且當所述第一鏈板內緣的第一中點徑向地位于所述第一回轉半徑上且所述 第二鏈板內緣的第二中點徑向地位于所述第二回轉半徑上時，形成所述第 一間 隙和第二間隙。
9. 如權利要求4所述的鏈傳動系統，其中，每一個所述第一金屬墊圈組 和第二金屬墊圈組都包括多個金屬墊圈。
10. 如權利要求9所述的鏈傳動系統，其中，第一墊圈組和第二墊圈組限定各自的第一徑向厚度和第二徑向厚度； 第一回轉半徑由所述第一輪轂外徑的半徑加所述第一墊圈組的所述第一徑向厚度所限定；第二回轉半徑由所述第二輪轂外徑的半徑加所述第二墊圈組的所述第二徑向厚度所限定；且當所述第 一鏈板內緣的第 一 中點徑向地位于所述第 一回轉半徑上且所述 第二鏈板內緣的第二中點徑向地位于所述第二回轉半徑上時，形成所述第一間 隙和第二間隙。
11. 如權利要求4所述的鏈傳動系統，其中，所述滾子包括可旋轉的滾子 或不可旋轉的滾子。
12. 如權利要求4所述的鏈傳動系統，其中，每一個所述第一輪轂外徑和 第二輪轂外徑限定半徑HR， N個齒限定所述多個齒，且其中所述鏈條限定鏈 板高度Hp和節距P，以使所述鏈輪主體限定節圓直徑PD和節圓弦半徑Rc,其中，<formula>formula see original document page 4</formula>以及<formula>formula see original document page 5</formula>
13. —種嚙合鏈條與鏈輪組件的方法，所述方法包括旋轉所述鏈輪組件的鏈輪主體以使滾子鏈條的連續的滾子連接條移入與所述鏈輪主體接合；使每一個連續的滾子連接條的第一滾子鏈板和第二滾子鏈板分別接觸所 述鏈輪組件的第 一偏心金屬墊圈組和第二偏心金屬墊圈組，以在所述滾子連接 條移入并且經過包角時使每一個連續的滾子連接條的第一滾子和第二滾子徑向定位在第一齒隙和第二齒隙中；通過所述第一滾子鏈板和第二滾子鏈板與所述第一墊圏組和第二墊圏組 之間的硬接觸，以及通過所述第一偏心墊圈組和第二偏心墊圏組與各自的第一 輪轂和第二輪轂之間的硬接觸，來限制每一個連續的滾子連接條的所述第 一滾 子和第二滾子的徑向向內移動，從而對于所述滾子連接條在所述包角內的所有位置，在所述第一滾子和第二滾子與所述第一齒隙和第二齒隙的各自的第一齒 根表面和第二齒根表面之間形成第一間隙和第二間隙。
14. 如權利要求13所述的方法，其中，每一個所述第一墊圈組和第二塾 圏組包括一個或多個金屬墊圈。
15. —種鏈輪組件，包括主體，其包括齒圈以及第一輪轂和第二輪轂，所述第一輪轂和第二輪轂限 定各自的第一外徑和第二外徑，并且所述齒圈包括通過各自的齒隙彼此分開的 多個齒，所述每一個齒包括接合側面和分離側面，其中各自的齒根表面位于連 續的齒的4妄合側面和分離側面之間；第一金屬墊圈和第二金屬墊圈，該第一金屬墊圈和第二金屬墊圈分別偏心 地安裝在所述第一輪轂和第二輪轂上；所述第一輪轂和第二輪轂與所述第一金屬墊圏和第二金屬墊圈尺寸構成以使關聯鏈條徑向定位在所述主體上，其中所述齒根表面被底切，以便關聯鏈 條的滾子/套筒不能接觸所述齒根表面。
全文摘要
設計一種防止滾子-齒根徑向接觸的墊圈鏈輪組件和鏈傳動系統。鏈條鏈板和墊圈之間的硬接觸、以及墊圈和鏈輪輪轂之間相應的硬接觸限制了鏈條滾子/套筒的徑向向內移動，同時齒根表面的齒隙被底切以使滾子不與齒根表面接觸。
文檔編號F16H55/30GK101278145SQ200680035998
公開日2008年10月1日 申請日期2006年9月29日 優先權日2005年9月29日
發明者詹姆斯·D.·楊 申請人:克勞伊斯傳動裝置產品有限公司