專利名稱：：用于滾子鏈或套筒鏈的鏈輪齒廓的制作方法用于滾子鏈或套筒鏈的鏈輪齒廓
背景技術：
：發明領域本發明涉及用于滾子鏈或套筒鏈的鏈輪領域。更具體地說，本發明涉及一種鏈輪，該鏈輪降低了在滾子鏈或套筒鏈與其嚙合時產生的噪聲。相關4支術i兌明常規鏈條的鏈輪接觸面使滾子或套筒坐入鏈輪齒的根部，如同使該鏈輪保持靜止并且圍繞它纏繞了一根拉緊的鏈條。一個滾子圍繞位于該鏈輪的節距圓上的前一個滾子的中心在一個鏈條節距長度的圓弧上擺動，在到達該鏈輪的節距圓時該擺動的滾子與鏈輪齒的根部相接觸。圖11示出一根鏈條C，它具有與鏈輪S1和S2嚙合的多個滾子R。與鏈輪嚙合的一根滾子鏈所產生的噪聲是一個長期公認的問題。在一個典型的滾子鏈傳動中噪聲的最重要的來源之一產生于當滾子坐入鏈輪齒之間時這些滾子和鏈輪之間的反復碰撞。如圖12中所示，與一個鏈輪S相嚙合的一個滾子10在一段圓弧20上擺動，該圓弧具有圍繞一個已坐入的相鄰滾子30的中心的一個等于鏈條節距P的半徑。該滾子10沿著這段圓弧擺動從而產生與鏈輪齒根40的一個實質上徑向的碰撞。先有技術披露了減少由滾子碰撞鏈輪所產生噪聲的一些嘗試。一些鏈輪設計已經通過改變鏈輪齒廓來嘗試降低滾子鏈傳動的碰撞噪聲。美國專利號5,921,877說明了利用一種改進的鏈輪齒廓來降低滾子鏈和鏈輪噪聲的一種嘗試。它說明了具有三個部分的一種鏈輪齒廓使得一根鏈條的滾子與鏈輪的齒進行嚙合而不產生大的噪聲。然而，因為總體上如圖3所示的齒廓的不對稱性，這種設計被局限于單向的滾子鏈傳動。其他設計也利用一種不對稱的齒設計以盡力減少在這些滾子撞擊鏈輪時由它們的碰撞所產生的噪聲。美國專利號5,921,878和5,993,344披露了一種不對稱齒廓，該齒廓結合了一個齒側平面，該齒側平面與一個嚙合齒側半徑以及一個第一齒根半徑相切，并且披露了一種節距失配，其中鏈輪的弦節距小于鏈條的弦節距。這種安排據說是有利于一種與鏈輪的分段式的滾齒接觸。同樣，齒廓的不對稱性限定了一個單向的滾子鏈傳動系統。其他不對稱的齒設計提供了在滾子和齒根的一部分之間的一種齒間隙空間，以盡力減少隨著這些滾子磨損在未入座的滾子與鏈輪齒的震動接觸所產生的噪聲。圖14展示了這類的一個設計。當跨接齒根的底部上時，滾子在位置Al和A2與相鄰齒的齒側的進4亍徑向接觸，而不是碰撞齒根的底部。這種鏈輪也被設計用于一個單向的滾子鏈傳動系統。類似地，美國專利號5,397,278簡單地減少了相鄰鏈輪齒之間的空隙，以便滾子與相鄰齒的這些齒側同時進行徑向接觸。然而，這種設計可以用在一個多方向的滾子鏈傳動系統中。美國專利號6,736，744披露了一種鏈輪，它基本上避免了鏈的滾子與該鏈輪的徑向接觸。當保持鏈輪節距圓直徑時鏈輪的齒根半徑被增大。因此，在滾子和齒根之間產生了一個間隙，這允許具有相似節距的一根鏈條的滾子以一種大致切向方式在鏈輪齒的齒側上與它們碰撞，而不是以大致徑向地在齒根上。利用這種設計齒間隙沒有最小化。類似地，美國/>開號2003/01867664皮露了帶有底座、；並撞部和末端部的一種嚙合齒側輪廓，所有這些部分都帶圓弧段，這些圓弧段具有明確定義的半徑和圓弧中心。脫離嚙合的齒側的輪廓是根據JIS標準的一個改進形式來確定的，其中鏈輪節距小于滾子鏈條節距。碰撞點位于切點上以允許滾子速率上的一個逐漸的變化。利用這種設計齒間隙沒有最小化。因而，本領域中存在對于多方向鏈輪的一種需要，該多方向鏈輪將由一個滾子鏈的滾子與一個鏈輪之間大致徑向的碰撞所產生的噪聲實質性地最小化，同時使齒間隙最小化。發明概述一種改進的鏈輪齒廓與一根滾子鏈或者套筒鏈平滑地嚙合并且在嚙合的過程中防止與齒根部的徑向碰撞。鏈輪上的齒具有的一個根半徑等于鏈的嚙合部件的根半徑，并以該根半徑的中心點以一個弦距離定位于該鏈輪的節距圓之內。這種輪廓允許鏈條的滾子或套筒在它們的齒側上切向地、而不是在它們的齒根上徑向地碰撞鏈輪的齒。本發明對于滾子鏈和套筒鏈均可應用。附圖簡要說明圖1A示出本發明的一個實施例中的一個根半徑，其中心點以一個弦距離位于鏈輪的節距圓之內。圖1B示出圖1A中所示的弦距離的一個放大的視圖。圖2示出圖1A的圓旋轉了一個齒間隙的角度以及從其中心擺出的相切于第一圓的一段圓弧。圖3示出圖2的切向弧圍繞來自鏈輪節距圓的中心并穿過該第一圓中心的一條中心線的一個鏡像，并且將該鏡像復制了一個齒間隙的旋轉角度，使之與第二圓相切。圖4示出這些引申段形成一個修飾的齒。圖5示出與鄰近的修飾了的齒的齒側相切的第一圓。圖6示出第二圓已被去除以及鏡像的圓弧留下了一個完整的齒。圖7示出使用本發明的齒的一個鏈輪的輪廓。圖8A示出在本發明的一個實施例中與一個鏈輪的齒相嚙合的一根鏈條的路徑。圖8B示出當鏈條嚙合鏈輪時鏈條和鏈輪的齒之間的間隙的一個近距視圖。圖9示出本發明一個實施例中正在脫離一個鏈輪的齒的一根鏈條的路徑。圖10示出具有定位在一個鏈輪齒的根部上的一個滾子的一根鏈條的這些滾子如何在后續齒的嚙合中以一個齒間隙最小值越過該齒平滑地返回到節距圓上。圖ll展示了一個典型的滾子鏈和鏈輪傳動系統。圖12展示了一個鏈條的滾子與一個常規鏈輪的大致上徑向的嚙合。圖13展示了一個先有技術的不對稱的鏈輪齒廓。圖14展示了在鏈條的滾子和一個先有技術中的根部減除了的不對稱的齒廓鏈輪之間的兩點接觸。發明詳細i兌明本發明通過提供帶有與鏈條嚙合部件的根半徑相等的根半徑的齒來改變鏈輪齒與滾子鏈或者套筒鏈之間的接觸，使該根半徑的中心點位于鏈輪節距圓之內一個弦距離。本發明采用來自ISO的標準根半徑，然而與先有技術不同，該根半徑以一個弦距離位于節距圓之內。本發明減少了噪聲和齒間隙。弦距離(又稱弦升和降)被定義為從鏈輪的中心到鏈條中心線的距離，該鏈條中心線在一個鏈條滾子部件(用于一個滾子鏈)或者一個鏈套筒部件(用于一個套筒鏈)在該鏈輪中心線上時，而不是在兩個滾子部件或者兩個套筒部件等距地在該鏈輪中心線兩側時，垂直于鏈輪的中心線。這個值(或者徑向差距)隨著鏈條和/或者鏈輪的節距而變化。圖1至6示出本發明的齒廓構造的細節。圖1A示出鏈輪齒根部(100)。該根部(100)具有一個根半徑(101),它的中心點(102)以一個弦距離(103)位于鏈輪節距圓(104)之內。該滾子或套筒鏈的銷(未示出)在鏈輪節距圓(104)的兩個方向上以一個V2齒旋轉落在鏈輪節距圓(104)上的這些點(105)和(106)定義了用于測量弦距(103)的底點(102),該底點也是本發明的鏈輪的每一個齒的根半徑的中心點(102)。點(107)是該滾子或套筒鏈(109)的中心線，該中心線垂直于鏈輪的中心線(108)。圓(109)既代表了一個滾子或套筒鏈，又代表了等徑圓(中心點位于鏈輪節距圓的中心線上的圓)。圓(110)示出該等徑圓(109)沿著鏈輪節距圓(104)的一個'/2旋轉。在圖1B中示出圖1A中由虛線方框所包圍部分的一個放大的視圖。在圖2中，根半徑圓(111)已經被旋轉了一個齒間隙的角度并且從圓(111)的中心畫出了與該第一圓(100)相切的一l殳圓弧(112)。圖3圍繞來自該鏈輪的節距圓(104)的中心并穿過第一圓(100)的中心的一條中心線做出該切向弧(112)的鏡像，以產生旋轉了一個齒間隙角度的一個復制的切向弧(113),因此該第二切向弧(113)與該第二圓(111)相切。代表齒尖(116)直徑的一段圓弧(114)-波加在該第一圓(100)和第二圓(111)之間。與第一圓(100)相切的一個第二圓弧(115):故示出以代表在鏈輪上的一個相鄰的齒。圖4剪除了伸出的端部，并且示出帶有兩個齒側(118)和(119)的一個齒(117)以及齒尖(116)。圖5修剪了(120)與相鄰齒的齒側相切的第一圓。圖6去除了第二圓(111)和鏡像圓弧(115)而留下一個完整的齒(117)。圖7示出一個鏈輪的輪廓(130),該鏈輪齒廓使用帶有本發明一個改變了的根半徑(101)的齒(117)。該齒(117)圍繞節距圓(104)被重復了恰當的次數以描繪該鏈輪的輪廓(130)。圖8A和8B展示了與一個鏈輪齒(117)相嚙合的鏈條的路徑(138)。被定義為該鏈條和一個齒側(137)之間的空間的間隙(134)隨著鏈條嚙合并進入根部(120)而減少(134，)。齒尖上的間隙平滑地減少直到嚙合點。當鏈條位于節距圓(104)上時，在鏈條的任一側或者兩側上的最小間隙就是齒間隙。由于這些滾子定位在節距圓(104)上，因此沒有徑向接觸。鏈條不碰撞根部(120)或者坐在根部中。取而代之的是，在鏈條和鏈輪之間存在切向接觸(136)。圖9展示了鏈條與一個鏈輪齒(117)脫離嚙合的路徑(138)。隨著鏈條脫離嚙合，間隙(137)增加。鏈條平滑地脫離嚙合而無來自齒的干擾。圖IO展示了具有一個滾子或套筒定位在一個鏈輪齒(117)的根部(120)上的一根鏈條的這些滾子或套筒是如何在后續的齒嚙合中以一個齒間隙(142)的最小值越過齒而平滑地返回到節距圓(104)上。本發明的設計確保始終有足夠的間隙，并且在齒側與鏈條的滾子或套筒之間沒有干擾，即使該滾子或套筒深入根部(120)之內。例如，當系統靜止時滾子或套筒可能會深入根部(120)之內。該弦距離確定了齒間隙的量值，并且對于一個給定數目的齒，該弦距離隨著節距圓直徑的減少而增大。表1示出了鏈輪廓的兩個實例。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在這兩個實例中，節距已被任意地選擇為8毫米。在第一個實例中，鏈輪有十個齒。帶有十個齒的節距圓半徑是12.944毫米。相應的弦距離是0.634毫米，該弦距離十分大并且可能會導致大的齒間隙。過大的齒間隙已被證明對于由鏈條和鏈輪接觸面所產生的噪聲的等級和類型是一個非常重要的成因。因此，在帶有小數目齒的鏈輪中將根部從鏈輪節距圓移動少于一個弦距離可以是一種優勢，包括有十個齒的本實例。當設計有十個齒的鏈輪時，在零和一個弦距離之間選擇一個什么樣的值將取決于鏈輪的具體設計。在第二個實例中，有24個齒。在這個實例中，節距圓半徑是30.645毫米，并且弦距離是0.262毫米。因此，應當理解的是在此所說明的本發明的這些實施例僅僅是對發明原理的應用的說明。在此提及的圖示實施例的細節并非旨在限制權利要求的范圍，這些權利要求本身引述了被認為是發明所必需的那些特征。權利要求1.與一個滾子鏈一起使用的一種鏈輪，該滾子鏈具有多個滾子部件，這些滾子部件有一個預選的半徑并且中心定位為相隔一個鏈條節距，該鏈輪具有與一個預選滾子鏈條節距相對應的一個鏈輪節距圓，包括圍繞該鏈輪的一個外周相間隔的多個齒；和由該鏈輪在相鄰的齒之間定義的多個根部，這些根部各自定義了連接相鄰的齒的一段圓弧并且具有一個齒根半徑，該齒根半徑具有位于該鏈輪節距圓之內的一個中心點；其中，該齒根半徑等于這些滾子部件的該預選半徑。2.權利要求1的鏈輪，其中該齒根半徑以少于一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。3.權利要求1的鏈輪，其中該齒根半徑以近似于一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。4.權利要求l的鏈輪，其中該齒根半徑以一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。5.權利要求1的鏈輪，其中基本上防止了在這些滾子部件與該鏈輪之間的徑向;並撞。6.權利要求1的鏈輪，其中這些滾子部件切向地與這些齒的一個齒側相/6並才童。7.—種滾子鏈和鏈輪組件，包括具有一個預選節距和一個預選半徑的多個滾子部件的一個滾子鏈；和具有對應于該預選滾子鏈條節距的一個鏈輪節距圓的一個鏈輪，該鏈輪定義了圍繞該鏈輪的外周相間隔的多個齒并且定義了在相鄰齒之間的根部，這些根部各自定義了連接相鄰齒的一段圓弧并且具有一個齒根半徑，該齒根半徑具有定位在該鏈輪節距圓之內的一個中心點；其中該齒根半徑等于這些滾子部件的該預選半徑。8.權利要求7的滾子鏈和鏈輪組件，其中該齒根半徑以少于一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。9.權利要求7的滾子鏈和鏈輪組件，其中該齒根半徑以近似于一個弦距離定位在鏈輪節距圓之內。10.權利要求7的滾子鏈和鏈輪組件，其中該齒根半徑以一個弦距離定位在鏈輪節距圓之內。11.權利要求7的滾子鏈和鏈輪組件，其中基本上防止了在這些滾子部件與該鏈輪之間的徑向碰撞。12.權利要求7的滾子鏈和鏈輪組件，其中這些滾子部件切向地與這些齒的一個齒側相碰撞。13.與一個套筒鏈一起使用的一種鏈輪，該套筒鏈具有多個套筒部件，這些套筒部件有一個預選半徑并且中心定位為相隔一個鏈條節距，該鏈輪具有與一個預選的套筒鏈條節距相對應的一個鏈輪節距圓，包括圍繞該鏈輪的外周相間隔的多個齒；和由該鏈輪定義的相鄰齒之間的根部，這些根部各自定義了連接相鄰齒的一段圓弧并且具有一個齒根半徑，該齒根半徑具有位于該鏈輪節距圓之內的一個中心點；其中，該齒根半徑等于這些套筒部件的該預選半徑。14.權利要求13的鏈輪，其中該齒根半徑以少于一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。15.權利要求13的鏈輪，其中該齒根半徑以近似一個弦距離定位在鏈輪節距圓之內。16.權利要求13的鏈輪，其中該齒根半徑以一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。17.權利要求13的鏈輪，其中基本上防止了在這些套筒部件和該鏈輪之間的徑向石並撞。18.權利要求1的鏈輪，其中這些套筒部件切向地與這些齒的一個齒側相》並撞。19.一種套筒鏈和鏈輪組件，包括具有一個預選節距和一個預選半徑的多個套筒部件的一個套筒鏈；和具有對應于該預選套筒鏈條節距的一個鏈輪節距圓的一個鏈輪，該鏈輪定義了圍繞該鏈輪的外周相間隔的多個齒并且定義了在相鄰齒之間的根部，這些根部各自定義了連接相鄰齒的一段圓弧并且具有一個齒根半徑，該齒根半徑具有定位在該鏈輪節距圓之內的一個中心點；其中該齒根半徑等于這些套筒部件的該預選半徑。20.權利要求19的套筒鏈和鏈輪組件，其中該齒根半徑以少于一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。21.權利要求19的套筒鏈和鏈輪組件，其中該齒根半徑以近似一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。22.權利要求19的套筒鏈和鏈輪組件，其中該齒根半徑以一個弦距離定位在該鏈輪節距圓之內。23.權利要求19的套筒鏈和鏈輪組件，其中基本上防止了在這些套筒組件和該鏈輪之間的徑向石並撞。24.權利要求19的套筒鏈和鏈輪組件，其中這些套筒組件切向地與這些齒的一個齒側相;並撞。全文摘要一種改進的鏈輪的輪廓，用于與一個滾子鏈或套筒鏈平滑地嚙合并且在嚙合過程中防止與齒根部的徑向碰撞。通過提供帶有與該鏈條嚙合部件的根半徑相等的根半徑的齒，改變了在鏈輪齒和滾子鏈之間的接觸，使根半徑的中心點以一個弦距離定位在該鏈輪的節距圓內。這種輪廓允許鏈的滾子或者套筒在鏈輪齒的齒側上切向地、而不是在它們的齒根上徑向地碰撞鏈輪齒。文檔編號F16H7/06GK101287930SQ200680038123公開日2008年10月15日申請日期2006年9月12日優先權日2005年10月14日發明者G·馬克利申請人:博格華納公司