專利名稱：皮帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種皮帶，其具有接合鏈輪(sprocket)凹槽的預(yù)定部分的齒頂，使得 以使張力繩(tensile cord)在齒根之間具有大致的弓形形狀的方式支撐該張力繩。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的皮帶和鏈輪系統(tǒng)基于模制凹槽輪廓，并且在皮帶齒頂與帶輪凹槽的底 部之間需要余隙。皮帶齒高在硫化之后還存在少許收縮，這增加皮帶齒頂與帶輪凹槽底部 之間的該余隙。該余隙導(dǎo)致當(dāng)呈齒條形式的帶齒與鏈輪凹槽嚙合時，皮帶的節(jié)線在帶輪凹 槽上方變成弦狀。當(dāng)皮帶節(jié)線被驅(qū)動和從動鏈輪齒重復(fù)地抬高和降低時，從動鏈輪的角速 度交替地增大和減小。該嵌齒(cogging)作用被自行車踏板曲柄放大，于是例如能由自行 車騎乘者感覺為振動。代表本領(lǐng)域的是授予Miller的美國專利No. 3，756，091，其公開了帶齒的動力傳 動帶和帶輪系統(tǒng)，其中皮帶具有環(huán)狀的、基本不能延伸的張力構(gòu)件，該張力構(gòu)件帶有固定到 該張力構(gòu)件上的齒，齒具有由兩圓形相交弧構(gòu)成的橫截面構(gòu)造，以便與匹配的共軛曲線的 帶輪齒嚙合。齒的尺寸、曲率半徑的長度、以及相交的角度與點由如其中所記載的一組設(shè)計 準(zhǔn)則和公式確定。需要的是一種皮帶，其具有接合鏈輪凹槽的預(yù)定部分的齒頂，使得以使張力繩在 齒根之間具有大致的弓形形狀的方式支撐該張力繩。本發(fā)明滿足該需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要方面是提供一種皮帶，其具有接合鏈輪凹槽的預(yù)定部分的齒頂，使 得以使張力繩在齒根之間具有大致的弓形形狀的方式支撐該張力繩。本發(fā)明的其它方面將通過本發(fā)明以下的說明和附圖來被指出或變得顯而易見。本發(fā)明包括一種皮帶和鏈輪系統(tǒng)，包括張力繩，其設(shè)置在皮帶體內(nèi)；齒，其從皮 帶體突出，該齒的輪廓具有連續(xù)地連接并設(shè)置在齒頂與齒根之間的至少兩個不相等的半 徑；鏈輪，其具有用于容納齒的凹槽，凹槽輪廓包括設(shè)置在至少兩個不相等的半徑之間的至 少一個大致的線性部；齒頂，其接合鏈輪的預(yù)定部分，使得以使張力繩在齒根之間具有大致 的弓形形狀的方式支撐張力繩。


并入并形成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且與描述一 起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是示出弦效果的現(xiàn)有技術(shù)的皮帶和鏈輪的輪廓。圖2是本發(fā)明的鏈輪凹槽的側(cè)視圖。圖2a和圖2b分別是示例尺寸的表格。圖3是本發(fā)明的帶齒的側(cè)視圖。
圖3a和圖3b分別是示例尺寸的表格。圖4是在凹槽中的本發(fā)明的帶齒的側(cè)視圖。圖5是本發(fā)明的帶齒和鏈輪的替代實施例的側(cè)視圖。
具體實施例方式圖1是示出弦效果的現(xiàn)有技術(shù)的皮帶和鏈輪的輪廓?，F(xiàn)有技術(shù)的帶齒皮帶系統(tǒng)包 括具有節(jié)線(C)的皮帶。節(jié)線在皮帶體中通常與張力繩T位置重合，但情況不總是這樣的。 在皮帶驅(qū)動系統(tǒng)中張力繩在皮帶的運轉(zhuǎn)期間承載皮帶載荷。圖1是皮帶和鏈輪的側(cè)視圖。 在本領(lǐng)域中，“齒”設(shè)置成橫跨皮帶的寬度并通常布置在張力繩的法線上。帶齒皮帶通常接合具有凹槽(D)的鏈輪(S)。帶齒(E)接合鏈輪凹槽(D)。圖1 描繪了與一個帶齒接合的鏈輪的一部分。通常多個齒分別接合鏈輪。皮帶支撐在包括部分(A)和(B)的鏈輪外表面上。鏈輪通常包括接合帶齒皮帶的 機(jī)械裝置。鏈輪上的各凹槽與旋轉(zhuǎn)軸線平行延伸。在運轉(zhuǎn)中，節(jié)線“跨”在A與B之間，使得節(jié)線(C)以及因此使得張力繩T在A與 B之間大致為線性。這是因為在生產(chǎn)期間存在齒的少許收縮或者可能需要余隙。這可導(dǎo)致 凹槽底部G與齒頂H之間的間隙或無載狀態(tài)。這繼而導(dǎo)致當(dāng)呈齒條形式的帶齒與鏈輪凹槽 嚙合時，皮帶的節(jié)線在帶輪凹槽部分(A和B)上變成弦狀的(直線狀的)。點A和B大約為 鏈輪接合齒根的位置。因此，隨著皮帶節(jié)線被鏈輪齒抬高和降低時，鏈輪的角速度交替地增大和減小。這 可導(dǎo)致例如能由自行車上的用戶察覺到的皮帶驅(qū)動系統(tǒng)中不合需要的振動。圖2是本發(fā)明的鏈輪凹槽的側(cè)視圖。本發(fā)明的系統(tǒng)包括皮帶和鏈輪。示例的鏈輪凹槽具有如圖2a所示的尺寸。圖2a和圖3a中的值僅作為示例給出， 并且不用于限制本發(fā)明的范圍。凹槽包括關(guān)于中心線CL結(jié)合到一起的兩半部10和20。各半部均包括連續(xù)地連接 的三個半徑R1、R2、R3。在R3與R4之間連接有大致的線性段Si。在本說明書中描述的各 半徑為圓的一部分，意味著各半徑大致為常數(shù)。在替代的實施例中，各半徑Rl或R2或R3 均可根據(jù)運轉(zhuǎn)條件所需要地作為dR/dx的函數(shù)而變化。此外，凹槽各半部的各半徑Rl由線性段S2連接。各段Sl和S2在凹槽與齒之間 均提供預(yù)定的余隙，以便于在運轉(zhuǎn)期間齒與凹槽的接合。本發(fā)明的皮帶體可包括任何常規(guī)的和/或合適的硫化或熱塑性彈性體成分?？捎?于該用途的合適的彈性體例如包括聚氨酯彈性體(同樣包括聚氨酯/脲彈性體)(PU)、氯 丁橡膠(CR)、丁腈橡膠(NBR)、氫化丁腈橡膠(HNBR)、丁苯橡膠(SBR)、烷基化氯磺化聚乙 烯(ACSM)、表氯醇、聚丁二烯橡膠(BR)、天然橡膠(NR)、以及諸如二元乙丙橡膠(EPM)、三 元乙丙橡膠(EPDM)、乙烯辛烯共聚物(EOM)、乙烯丁烯共聚物(EBM)、乙烯辛烯三元共聚物 (EODM)的乙烯基α烯烴彈性體；和乙烯丁烯三元共聚物(EBDM)；和硅橡膠、或前述材料中 的任意兩種或多種的組合。張力繩可包括聚酯、碳纖維、金屬線、尼龍、聚芳族酰胺、玻璃或 前述材料中的兩種或多種的呈諸如絞合或編織的任一合適和/或常規(guī)構(gòu)造的任一組合，并 且通?？砂ㄒ桓蚨喔K股，所述一根或多根繩股本身可具有諸如絞合或編織的任一合 適和/或常規(guī)的構(gòu)造，并且通?？砂ㄒ桓蚨喔€(yarn)?！熬€”指的是以從線廠家得到的形式的細(xì)絲或纖維束，其可包括捻線或沒有捻的線?！袄K股”指的是作為形成繩的中間步 驟已捻合、絞合或編織的一根或多根線。圖3是本發(fā)明的帶齒的側(cè)視圖。齒廓包括半徑R5、R6和R7，各半徑在點P4與Pl 之間連續(xù)地連接。僅供參考目的，點P4設(shè)置在中心線CL上。點Pl設(shè)置在齒根50、51處。 和圖2中的凹槽輪廓的情況不一樣，在齒廓中不包括線性段。在圖3a中包括點PI、P2、P3 和P4的平面直角坐標(biāo)位置的示例尺寸值。圖4是在凹槽中的本發(fā)明的帶齒的側(cè)視圖。由于齒與凹槽之間稍微不同的尺寸， 所以在齒的側(cè)面與凹槽之間設(shè)置有兩間隙(α 1)和(α 2)。在該實施例中，齒的頂端接觸凹 槽的底部。同樣示出的是凹槽底部中位于齒的端部處的俘獲區(qū)β，其中齒被“俘獲”在凹槽 內(nèi)。這意味著在運轉(zhuǎn)中，齒頂在凹槽底部中在載荷作用下經(jīng)受壓縮，從而以大致弓形形狀支 撐張力繩T的疊置部分，見部分30。然而，沒有完全壓縮整個齒，而是，僅為齒的占據(jù)凹槽底 部與點Ρ5之間的部分。該部分還對應(yīng)于在中心線CL的各側(cè)邊上的半徑部分R1。當(dāng)在運轉(zhuǎn)中使皮帶和齒完全接合時，齒材料膨脹，以便大致占據(jù)間隙(α )和 (α 2)。這種情形與張力繩部分30由區(qū)域β內(nèi)的材料支撐同時發(fā)生。由于該支撐，張力繩 T在根部50、51之間呈具有半徑RT的大致的弓形形狀，見圖5。這導(dǎo)致在運轉(zhuǎn)中皮帶明顯 減小的振動。在圖2a中給出示例的尺寸。對所有尺寸的參考是相對于在(0，0)處的原點。區(qū) 域β的上部的近似位置位于距坐標(biāo)0，0為距離“X”的位置處。圖5是本發(fā)明的帶齒和鏈輪的替代實施例的側(cè)視圖。在該實施例中，在凹槽的底 部中存在間隙或沒有材料。這導(dǎo)致齒頂可稍微膨脹進(jìn)入的自由體積(。然而，齒在F和G 處支撐在凹槽上。齒頂表面在F與G之間的部分100近似具有均勻分布的載荷的簡支梁。 還能通過凹槽底部的部分200的消除(也稱為狹槽)獲得齒頂?shù)娜笔Ш妥杂审w積ζ?？筛鶕?jù)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)條件調(diào)節(jié)部分100的寬度。在該實施例中，表面部分100為大 致平坦的。坐標(biāo)ο，ο設(shè)置在距張力繩τ為預(yù)定距離“r的位置處。盡管在此已描述了本發(fā)明的形式，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯的是，在不偏離 本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在部件的結(jié)構(gòu)和關(guān)系中作出變化。
權(quán)利要求
一種皮帶和鏈輪系統(tǒng)，包括張力繩，其設(shè)置在皮帶體內(nèi)；齒，其從所述皮帶體突出；所述齒的輪廓具有連續(xù)地連接并設(shè)置在齒頂與齒根之間的至少兩個不相等的半徑；鏈輪，其具有用于容納所述齒的凹槽，所述凹槽的輪廓包括設(shè)置在所述至少兩個不相等的半徑之間的至少一個大致的線性部；齒頂，其接合所述鏈輪的凹槽的預(yù)定部分，使得以使所述張力繩在所述齒根之間具有大致的弓形形狀的方式支撐所述張力繩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述凹槽還包括設(shè)置在凹槽底部處、在相鄰并且 大致相等的半徑之間的第二大致的線性部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述齒頂大致平坦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中省略所述凹槽底部的一部分以形成狹槽。
全文摘要
一種皮帶和鏈輪系統(tǒng)，包括張力繩，其設(shè)置在皮帶體內(nèi)；齒，其從皮帶體突出，該齒的輪廓具有連續(xù)地連接并設(shè)置在齒頂與齒根之間的至少兩個不相等的半徑；鏈輪，其具有用于容納齒的凹槽，凹槽的輪廓包括設(shè)置在至少兩個不相等的半徑之間的至少一個大致的線性部；齒頂，其接合鏈輪凹槽的預(yù)定部分，使得以使張力繩在齒根之間具有大致的弓形形狀的方式支撐張力繩。
文檔編號F16G1/28GK101896736SQ200880120053
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者J·蓋納 申請人:蓋茨公司