CN101334089B - 具有非对称渐开线齿形的无声链条 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有非对称渐开线齿形的无声链条，提供适于无声类型循环链条的链条链节，所述链条链节包括板状构件，其具有相对的第一和第二表面以及在齿根处结合的两个齿端，上述表面限定通过其的两个孔。每一齿端具有由第一齿侧面限定的非对称齿形，第一齿侧面在齿顶处结合到第二齿侧面。其中第一齿侧面具有高压渐开角以及第二齿侧面具有不同于高压渐开角的低压渐开角。第一齿侧面在第一方向上取向，并且设置成与若干非对称的链轮齿啮合，以便在所述第一方向上传递动力。第二齿侧面在不同于所述第一方向的第二方向上取向，并且设置成与若干非对称的链轮齿啮合，以便在第二方向上传递动力。

Description

具有非对称渐开线齿形的无声链条

技术领域

本发明通常涉及链条传动***，以及更具体涉及无声类型的循环动力传动链条，该链条由与主动链轮和从动链轮啮合的成组的交插逆齿链条链节构成，其中链条链节具有非对称的构造。

背景技术

链条传动***是用于连续地将机械动力从一个转动元件传递到另一转动元件的***。此外还称之为链条-链轮组件，这种***通常包括远离从动链轮的主动链轮，上述两个链轮都与循环动力传动链条互相啮合。

链条传动***广泛应用于机动车、航空和工业领域。关于前者，链条传动***用于点火时控(例如，用于驱动顶置凸轮轴气阀机构)，用于抵消发动机畸变(例如，用于驱动安装到发动机的平衡器)，以及用于将动力从发动机传递到传动***，从传动***传递到变速箱(例如，在四轮传动平台上)等。由与链轮互相啮合的动力传动链条产生的噪声、振动和刺耳声音(NVH)是长期关注的问题。在链条传动***运行过程中产生噪声的最主要来源是由链条和链轮的配合构件彼此啮合时在上述构件之间的连续压挤和摩擦造成的。

已知一种循环动力传动链条为“无声链条”，其由以循环方式交插的成组逆齿链条链节构成。上述逆齿链条链节组由彼此并排(或彼此邻近)设置的、并由圆形销或摇杆接合销枢轴结合的、由每一链条链节中的配合孔容纳的一些链条链节组装而成。无声链条的链条链节通常具有一对齿或齿端，上述一对齿或齿端由在齿顶处连接到内齿侧面的外齿侧面限定。邻近齿的内齿侧面在齿根处连接。当包绕链条传动***中的主动链轮和从动链轮时，循环无声链条的链条链节散布着链轮齿。

链轮和无声链条互相啮合的齿能够将动力从主动链轮通过循环无声链条传递到从动链轮。由单个链条齿的啮合齿侧表面和相应链轮齿的啮合表面的构造和设置分散和削弱在无声链条的齿与链轮齿啮合过程中产生的噪声，两者都设计成具有最小滑动或压挤的啮合。

以前，无声链条由具有相同形状和都在相同方向上取向的链条链节构成。换言之，单个链条链节或链条链节组的构造通常是相同和对称的。例如，内齿侧面的轮廓具有与外齿侧面轮廓基本对称的凸曲线，每一链条链节齿的内侧面和外侧面通常不能在齿与齿间区分开。在链条结构中的齿设计和对称性的差异会影响链条链节的操作。

发明内容

通常提供链条传动***，其具有由无声类型的循环动力传动链条互相结合的一个或多个主动链轮和一个或多个从动链轮。更具体的，提供非对称的双压角无声链条，其优化每一齿端的彼此独立的单独齿形，以便获得在每一齿侧面上的不同啮合加载状态的优势。在完成上述之后，对于无声的循环动力传动链条而言，本发明提供改进的挠曲疲劳强度、耐压疲劳强度以及耐磨性能。此外，在正常和极端的操作条件下，本发明提供减小的分离负载和潜在的齿跳，上述改善链条传动***的链条有效性和延长期望的使用寿命。

根据本发明的一个实施例，链条传动***设有一个或多个主动链轮，一个或多个从动链轮，无声链条以及若干接合销。主动链轮具有在主动链轮的外周边周围设置的若干非对称的第一链轮齿。类似的，从动链轮具有在从动链轮的外周边周围设置的若干非对称的第二链轮齿。

根据本发明的一个优选实施例，无声链条由若干邻近的成排交插链条链节构成。每个链条链节具有基本相对的第一和第二表面，上述表面限定通过其的至少两个优选位于长度方向上的孔。每一链条链节还具有优选基本垂直于长度方向延伸的至少两个齿端。这两个齿端在齿根处结合，并具有由第一齿侧面限定的非对称齿形，第一齿侧面在齿顶处结合到第二齿侧面。齿顶优选具有基本平坦的部分。第一齿侧面具有高压渐开角，其足以减少在若干非对称的第一和第二链轮齿啮合过程中的接触应力。第二齿侧面具有与高压渐开角不同的低压渐开角，其足以减少在若干非对称的第一和第二链轮齿啮合过程中的分离负载。

每一齿端的第一齿侧面优选在第一方向上取向，并且设置成与若干非对称的第一和第二链轮齿啮合以便在第一方向上在主动链轮和从动链轮之间传递动力。类似的，每一齿端的第二齿侧面优选在第二方向上取向，并且设置成与若干非对称的第一和第二链轮齿啮合以便在第二方向上在主动链轮和从动链轮之间传递动力。任选的，低压渐开角为26度以及高压渐开角为31度。

每一链条链节优选是由淬火金属材料预成型的基本平坦的、整体板状构件。若干接合销设置在链条链节孔内，以便以循环方式与成排的交插链条链节互相枢轴连接，从而限定无声链条。

此外优选的是无声链条还包括沿着成排的交插链条链节外侧横向设置的若干导向链节。导向链节设置成在链条传动***的运行过程中保持无声链条与主动链轮和从动链轮横向对齐。

从结合附图对执行本发明优选实施例和最佳模式的下述详细说明可容易明了本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势。

附图说明

图1是根据本发明的链条传动***一部分的侧视示意图，示出循环无声动力传动链条与链轮的啮合；

图2是图1的循环无声动力传动链条一部分的平面视图；以及

图3是图1和图2的循环无声动力传动链条的单一链条链节板的放大侧视图。

具体实施方式

参照附图，其中在几幅附图中相同的附图标记指代相同或相似的组件，图1是根据本发明的通常用10标记的链条传动***一部分的侧视示意图。图1的链条传动***包括通常用12标记的循环无声动力传动链条(此后称为“无声链条”)以及若干主动链轮和从动链轮，在此总体用链轮14代表。虽然在此未示出，但是整个链条传动***10包括具有相同或不同直径和齿数的两个或多个链轮。类似的，链轮齿可均匀或非均匀间隔，并且可具有相同或不同的齿形。

链轮14围绕主动轴或从动轴(在此都未示出)转动，并且在链轮14的外周边周围包括彼此通常等距间隔的若干齿16。优选的，图1链轮14的每个齿16具有非对称齿形。如在此使用的术语“非对称性”和“非对称的”应该限定或解释为识别具有在中心线两侧上不相同几何外形的组件或元件。例如，在图1中，每一齿16的左齿侧面17优选与同一齿16的相应右齿侧面19是非几何对称的。

现在参照图1和图2，无声链条12相应由若干第一链条链节组或排30和第二链条链节组或排32构成。如图2最佳示出的，第一链条链节组30由若干横向对齐的、倒置的和结合的第一链条链节18A(未画阴影)组成，其中第一链条链节18A与限定第二链条链节组32的若干横向对齐的、倒置的和结合的第二链条链节18(画阴影)相交插和并置。

在交插的第一和第二链条链节组30，32的相对侧提供导向链节24，意旨保持无声链条12在链轮14上横向对齐。在图1和图2中示出沿着无声链条12外侧的导向链节24，并且在图1中更清楚地显示为没有与链轮14的齿16从动啮合。公认的，内侧导向链节(未示出)还可结合入无声链条12中；但是，链轮14的齿16将需要相应的凹槽(未示出)以便容纳内侧导向链节。此外，还可在链条传动***10中设置紧链器(未示出)，以便保持无声链条12与链轮14平面对齐。

邻近的链节组由优选实质上为圆形销20的枢轴装置结合，上述圆形销20分别由每一第一链条链节18A、第二链条链节18B和相应的导向链条链节24中的可操作对齐的孔22、23容纳。每一链条链节18A、18B具有至少两个孔22；每一链条链节18A、18B设置成可操作地与两个相应链条链节中的孔22紧密配合。圆形销20的端部21优选成形(例如，通过加工硬化)以便保持无声链条12组件的整体性。枢轴装置为圆形销的本实施例显然意旨为示例性的，并且因而不被认为是限定性的。因此，枢轴装置可替换地例如由锁定接合销(未示出)或摇杆接合销(未示出)构成。

图3是图1和图2的无声链条12的单一链条链节18A的放大侧视图。非常重要的是，第一和第二链条链节18A、18B具有基本相同的几何外形，而不管遮蔽和取向的变化。应该理解在图1和图2中提供的实施例仅仅是本发明的示例。上述附图不按比例描绘，而且可以夸大或去除某些特征以便示出特定组件或元件的细节。因此，图1和图2不应该解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为教导本领域的技术人员以各种方式应用本发明的代表性基础。因此，适于第一链条链节18A和第二链条链节18B的几何外形将在此后总体参照链条链节18A进行描述。

理想的，链条链节18A是整体的、预成型的、基本平坦的板状构件，其具有基本与第二表面35相对的第一表面33。此外每一链条链节18A优选由适于其预期用途的具有合适强度的材料制成，例如，冷轧钢、热浸镀锌钢、不锈钢、铝等，并且可由防锈的、高耐用性涂层(例如，重铬酸盐涂料、镀锌等，未示出)处理。每一链条链节18A具有圆边或斜边，并且具有不同的横断面，上述也落入本发明的范围内。

每一链条链节18A包括间隔开的相应第一和第二齿端26，28。每一第一和第二齿端26，28分别由在齿顶38A，38B处连接到右齿侧面36A，36B的左齿侧面34A，34B限定。第一和第二齿端26，28在图3中分别由中心线C1，C2二等分，以便更清楚地将左齿侧面34A，34B与右齿侧面36A，36B区分开。第一齿端26的右齿侧面36A在齿根40处结合到第二齿端28的左齿侧面34B。第一齿端26的左齿侧面34A由基本平坦的左侧边缘42和左侧倒角部分44结合到链条链节18A的基本平坦的上表面50，而第二齿端28的右齿侧面36B由基本平坦的右侧边缘46和右侧倒角部分48结合到上表面50。第一和第二齿端26，28分别沿着齿顶38A，38B的至少一部分39A，39B基本是平坦的。虽然在图3中以单独元件示出，但是第一和第二齿端26，28的结构是相同的，因此，为了简洁的原因，仅仅参照第一齿端26对第一和第二齿端26，28两者进行描述。

根据图3的实施例，每一链条链节18A的左齿侧面34A的轮廓基本与中心线C1对面的相应右齿侧面36A的轮廓在几何上非对称。更具体的，左齿侧面34A具有由图3中的希腊字母θ表示的低压角，而右齿侧面36A具有由图3中的希腊字母φ表示的高压角。如更清楚地将从以下描述明了的那样，在此所述的非对称双压角齿端26，28的设计提供下述优势，即在左齿侧面34A和右齿侧面36A上的啮合负载状态的内在变化，独立于彼此优化齿侧角θ，φ。在该方面，低压角θ优选为26度以及高压角为31度。高压齿侧角φ提供改进的挠曲疲劳强度、耐压疲劳强度和耐磨性能。而低压齿侧角θ降低分离负载和潜在的齿跳，从而改善链条传动***10的链条有效性和延长预期的使用寿命。公认的，如图3所示的第一和第二齿端26，28和左齿侧面34A，34B和右齿侧面36A，36B的取向仅仅是示例性的，因此在不脱离本发明范围的情况下可互换。

根据图3的优选实施例，左齿侧面34A由单一的渐开线齿形构成，以及右齿侧面36A由不同的单一渐开线齿形构成，其中两齿侧面34A，36A之间的齿形角θ和φ的差异是固定的。可替换的，每一齿侧面34A，36A还可以是多个渐开线齿形的混合，其中两齿侧面34A，36A之间的差异是固定的。具体参照左齿侧面34A，从齿顶38A朝向两个齿端26，28之间的齿根40列出的参考希腊字母α，γ和ε意旨左齿侧面34A的轮廓周边和中心线C1之间距离的常规指示。类似的，关于右齿侧面36A，从齿顶38A朝向两个齿端26，28之间的齿根40列出的参考字母β，Δ和μ意旨右齿侧面36A的轮廓周边和中心线C1之间距离的常规指示。

在图3所示的实施例中，在距齿顶38A的π距离处，从左齿侧面34A到中心线C1的距离α大于从右齿侧面36A到中心线C1的距离β。远离齿顶38A移动附加距离τ(也就是τ+π)，从左齿侧面34A到中心线C1的距离γ等于从右齿侧面36A到中心线C1的距离Δ。最后，远离齿顶38A再移动附加距离η(也就是η+τ+π)，从左齿侧面34A到中心线C1的距离ε小于从右齿侧面36A到中心线C1的距离μ。

现在参照图1和图3，如图1所示，当无声链条12的一部分包绕链轮14时，无声链条12的每一链条链节18A的第一和第二齿端26，28以与链轮14的齿16配合啮合的方式散布。链轮14的齿16与无声链条12的齿端26，28的互相配合啮合使得链条传动***10能够将动力从链轮14(作为主动链轮)传递到一个或多个从动链轮，或从主动链轮传递到链轮14(作为从动链轮)。

在通过循环动力传动链条传递扭矩的过程中，负载的突然和较大的波动(例如，自主动链轮的反向扭矩)会改变链条上的瞬间张力，其会导致链条“跳齿”。齿跳在概念上类似于带传动应用中的动力传动带的打滑。具体的，在链条传动应用中产生“跳齿”时，循环动力传动链条错过一个链轮齿，并一般停留在下一齿上。发生“跳齿”会导致链条拉伸，增加再次发生齿跳的可能性。在链条传动***中重复的齿条会降低链条的一部分预期使用寿命(例如，减少其有效传递扭矩的能力)。将无声链条12的每一齿端26，28的两齿侧面34A，34B和36A，36B的非对称渐开线齿形与链轮14的非对称齿16的紧密配合防止增加齿跳。

当链条传动***10中的扭矩方向变为反向时(如由图1中的箭头T1和T2所示)，反向之后的无声链条12中的瞬间张力在降低到稳定的状态值之前显著增加。由于单个链条齿端和相应链轮齿之间的接触角(或压力角)，在接触点存在有效试图将两个紧密配合的部件推开的“分离”力。压力角是在链条和链轮齿中发现的渐开线几何形状的函数。对于相同的扭矩，低压接触角产生较低的分离力，需要较大的负载才能在链条传动***10中发生齿跳。因此对于接触齿侧面(例如，左齿侧面34A，34B)而言，在例如箭头T2所示的反向过程中使用低压角θ会降低在该高转变张力下的分离负载，从而降低齿跳的可能性。此外，对于接触齿侧面(例如，右齿侧面36A，36B)而言，在例如箭头T1所示的正常方向过程中使用高压角φ会降低链轮齿16和齿端26，28的链条链节18A之间接触应力，从而改善耐磨性能。此外，由于在无声链条12寿命中的良好接触和耐磨性，链条传动***10提供了有效减小的噪声。

虽然在此详细描述了用于执行本发明的最佳模式，但是对于熟悉本发明所属领域内的那些技术人员而言将会认识到为了实践本发明的落入本发明所附权利要求范围内的各种替换设计和实施例。

Claims (18)

1.一种链条链节，适于以循环方式枢轴结合以便限定适于链条传动***的动力传动链条，所述链条传动***具有至少一个带有齿的链轮，所述链条链节包括：

板状构件，其具有基本相对的第一和第二表面以及在齿根处结合的至少两个齿端，上述表面限定通过其的至少两个孔，所述至少两个齿端的每一具有由第一齿侧面限定的非对称齿形，第一齿侧面在齿顶处结合到第二齿侧面；

其中所述第一齿侧面具有第一渐开角，其足以降低在与至少一链轮的齿相啮合过程中的接触应力；以及

其中所述第二齿侧面具有与所述第一渐开角不同的第二渐开角，并且其足以降低在与至少一链轮的齿相啮合过程中的分离负载。

2.根据权利要求1所述的链条链节，其中所述第一渐开角为高压角，以及所述第二渐开角为低压角。

3.根据权利要求2所述的链条链节，其中所述第一齿侧面在第一方向上取向，以及所述第二齿侧面在第二方向上取向，所述第一方向与所述第二方向不同。

4.根据权利要求3所述的链条链节，其中所述低压渐开角为26度，以及所述高压渐开角为31度。

5.根据权利要求4所述的链条链节，其中所述齿顶具有基本平坦的部分。

6.根据权利要求5所述的链条链节，其中所述板状构件是基本平坦的、整体的，并且由淬火金属材料预成型。

7.适于可操作地与至少两个链轮互相啮合以便在两者之间传递动力的无声链条，所述无声链条包括：

若干成排的交插链条链节，每个所述链条链节具有基本相对的第一和第二表面以及在齿根处结合的至少两个齿端，上述表面限定通过其的至少两个孔，所述两个齿端的每一具有由第一齿侧面限定的非对称齿形，第一齿侧面在齿顶处结合到第二齿侧面；

可操作地设置在所述孔内并设置成以循环方式与所述成排的交插链条链节互相枢轴连接的若干接合销；

其中所述第一齿侧面具有高压渐开角，以及所述第二齿侧面具有低压渐开角，所述低压渐开角与所述高压渐开角不同。

8.根据权利要求7所述的无声链条，其中所述第一齿侧面在第一方向上取向，以及所述第二齿侧面在第二方面上取向，所述第一方向与所述第二方向不同。

9.根据权利要求8所述的无声链条，其中所述第一齿侧面设置成与链轮啮合以便在所述第一方向上传递动力，以及其中所述第二齿侧面设置成与链轮啮合以便在所述第二方向上传递动力。

10.根据权利要求9所述的无声链条，其中所述低压渐开角为26度，以及所述高压渐开角为31度。

11.根据权利要求10所述的无声链条，其中所述齿顶具有基本平坦的部分。

12.根据权利要求11所述的无声链条，其中所述链条链节是基本平坦的、整体的，并且由淬火金属材料预成型。

13.根据权利要求12所述的无声链条，还包括：

在所述成排的交插链条链节外侧横向设置的若干导向链节，并且可操作地设置成保持无声链条与至少两个链轮横向对齐。

14.适于机动车的链条传动***，包括：

至少一主动链轮，其具有在主动链轮周边周围设置的若干非对称的第一齿；

至少一从动链轮，其具有在从动链轮周边周围设置的若干非对称的第二齿；

无声链条，其具有若干成排的交插链条链节，每个所述链条链节具有基本相对的第一和第二表面以及在齿根处结合的至少两个齿端，上述表面限定通过其的至少两个孔，所述至少两个齿端的每一具有由第一齿侧面限定的非对称齿形，第一齿侧面的齿顶处结合到第二齿侧面；

可操作地设置在所述孔内并设置成以循环方式与所述成排的交插链条链节互相枢轴连接的若干接合销；

其中所述第一齿侧面在第一方向上取向，并且设置成与所述若干非对称的第一和第二齿啮合，以便在所述第一方向上传递动力；

其中所述第二齿侧面在不同于所述第一方向的第二方向上取向，并且设置成与所述若干非对称的第一和第二齿啮合，以便在所述第二方向上传递动力；

其中所述第一齿侧面具有高压渐开角，以及所述第二齿侧面具有低压渐开角，所述低压渐开角与所述高压渐开角不同。

15.根据权利要求14所述的链条传动***，其中所述低压渐开角为26度，以及所述高压渐开角为31度。

16.根据权利要求15所述的链条传动***，还包括：

在所述成排的交插链条链节外侧横向设置的若干导向链节，并且可操作地设置成保持所述无声链条与所述主动和从动链轮横向对齐。

17.根据权利要求16所述的链条传动***，其中所述齿顶具有基本平坦的部分。

18.根据权利要求17所述的链条传动***，其中所述链条链节是基本平坦的、整体的，并且由淬火金属材料预成型。

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