降低嚙合沖擊逆齒鏈和鏈輪傳動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種逆齒鏈和鏈輪傳動系統(tǒng)，其中初始接觸距離ICD，嚙合沖擊角度Sigma(σ)、鏈板進入角度Beta(β)，和嚙合幾何形狀的其他方面都被控制并優(yōu)化以通過使用特殊的鏈條鏈板形式，且在優(yōu)選的情況下，通過改進鏈輪齒壓力角度來減少噪音和振動。該系統(tǒng)可包括第一和第二鏈輪，壓力角可以被控制以確保兩種鏈輪齒的初始接觸距離ICD、嚙合沖擊角Sigma(σ)、鏈板進入角Beta(β)的希望值是相等的，即便是兩種鏈輪齒具有不同的齒數(shù)。鏈條節(jié)距P在范圍6.35到7.7mm中，初始接觸距離ICD被控制為0.49P≤ICD≤0.53P，嚙合沖擊角度Sigma(σ)被控制為σ≤34°，且鏈板進入角度Beta(β)被控制為β≤9°。對于一些可選的鏈條和/或鏈輪齒構(gòu)造來說，σ≤33°且β≤9°，或者σ≤31°且β≤7°。
【專利說明】降低嗤合沖擊逆齒鏈和鏈輪傳動系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是2010年6月14日(06/14/2010)提交的系列申請?zhí)枮镹0.12/814963美國專利申請的部分接續(xù)申請案，而其又是2009年9月9日(09/09/2009)提交的系列申請?zhí)枮镹0.12/556332美國專利申請的部分接續(xù)申請案，其要求2008年9月9日(09/09/2008)申請的系列號為61/095393美國在先申請的優(yōu)先權(quán)，且每一個這些在先申請的全部公開內(nèi)容茲通過參考方式清晰地并入本申請中。
【背景技術(shù)】
[0003]逆齒鏈10長久以來都被用于在自動化應(yīng)用的軸之間傳遞動力和運動，及如圖1所示，它們通常被構(gòu)造為具有多排或者多行30a，30b等的交錯鏈板30的環(huán)形鏈，每一鏈板具有一對齒34，該齒34具有外側(cè)側(cè)面37 ;以及位于兩齒間限定出跨部35的內(nèi)側(cè)側(cè)面36，且每一鏈板具有兩個孔，它們在鏈節(jié)排上對齊以接收連接銷40 (如，圓銷、擺柱接頭等)，從而樞轉(zhuǎn)地接合所述排，并提供繞著銷中心C旋轉(zhuǎn)的鏈條10的關(guān)節(jié)連接，在驅(qū)動和從動鏈輪嚙合之初，隨著它在鏈板的內(nèi)側(cè)側(cè)面(“內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合”)或者外側(cè)側(cè)面(“外側(cè)側(cè)面嚙合”)驅(qū)動地嚙合鏈輪齒。銷中心C以鏈條節(jié)距P間隔開。術(shù)語“銷中心C”繞著連續(xù)的鏈節(jié)排30a, 30b的互相相對旋轉(zhuǎn)的軸線，無論銷40是否包括圓銷、擺柱接頭或另一適宜接頭。外側(cè)側(cè)面37是直邊(但也可以是曲邊)，且由外部或者外側(cè)側(cè)面角度V限定。內(nèi)側(cè)側(cè)面是凸?fàn)钋?，并包括由以圓弧中心79 (圖3A)為圓心的半徑R限定的圓弧線段。
[0004]盡管內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合和外側(cè)側(cè)面嚙合的嚙合方式已經(jīng)用于汽車發(fā)動機正時驅(qū)動，內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合則更為常用。仍然參考圖1，當(dāng)鏈節(jié)排30a，30b被直線定位之時，如名義上指在與鏈輪嚙合之初，無支撐的鏈條跨度的情況下，相對于之前排30a中相鄰鏈板30的外側(cè)側(cè)面37的、鏈板30的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面36(依據(jù)鏈條運動方向)的向外的突起\使得內(nèi)側(cè)側(cè)面的嚙合接觸是便利的。
[0005]嚙合開始之初鏈條-鏈輪沖擊在鏈傳動系統(tǒng)中是主要的噪音源，且隨著鏈條鏈節(jié)排退出跨度并在嚙合中與鏈輪齒發(fā)生沖擊而發(fā)生。嚙合現(xiàn)象的復(fù)雜動力學(xué)特性在本領(lǐng)域是公知的，且鏈條-鏈輪嚙合沖擊的量級受各種因素的影響，其中，公知的多邊形效應(yīng)(被稱為“弦線作用”或者“弦線運動”)在隨著鏈條沿著切線靠近鏈輪，在鏈輪上游的“自由”或者無支撐跨度中的引起橫向振動。弦線運動隨著嚙合期間鏈條嚙合鏈輪齒而發(fā)生，且其會使得鏈條在垂直于鏈條行進的方向上發(fā)生鏈條運動，并與鏈條和鏈輪位于同一平面。這個不希望的振蕩鏈條運動導(dǎo)致了在初始接觸點處嚙合鏈條鏈節(jié)排和鏈輪齒之間的速度差，因而造成了嚴重的鏈條-鏈輪齒嚙合沖擊以及相關(guān)的鏈條嚙合噪音水平。
[0006]圖2A和2B顯示了對于鏈輪的弦線升起，其中弦線升起CR通常定義為:鏈條銷中心C(或其他鏈條接頭)移動過角度a /2的時候，其豎直位移，其中:
[0007]CR = rp-rc = rp [l_cos (180。/N)]
[0008]且其中r。是弦半徑或者從鏈輪中心到長度為P的鏈輪齒距弦線的距離，該長度也等于鏈條節(jié)距長度；rp是鏈輪的理論節(jié)圓半徑，S卩，節(jié)圓直徑ro的一半#為鏈輪齒的齒數(shù)；以及a等于鏈輪齒角度或者360° /N。圖2A顯示了在第一位置的鏈條銷中心C，在該位置處，其僅僅與鏈輪嚙合，并同時與切線TL及鏈輪節(jié)圓直徑ro對齊。如本領(lǐng)域已知的，且如本文所使用的，切線TL是沿著嚙合鏈條銷中心C靠近鏈輪的理論直線路徑。如本文所示，切線TL被水平定位，其中切線TL與節(jié)圓直徑ro在上止點或者節(jié)圓直徑的12點鐘位置處相切，即，切線TL在某位置處與節(jié)圓直徑ro相切，在該位置上鏈條銷中心居于節(jié)圓直徑PD中心，并也居于徑向參考線中心，該徑向參考線與切線TL正交(當(dāng)切線如此處所示為水平時參考線是豎直的)。圖2B顯示了鏈輪旋轉(zhuǎn)了角度a/2之后，相同銷中心C的位置，在該位置可以看到隨著銷中心繞著鏈輪包繼續(xù)其行進，銷中心C橫向平移了距離CR，且銷中心的豎直平移導(dǎo)致了上游鏈條跨度及其切線TL的對應(yīng)平移。隨著鏈條銷C穿過弦線上下運動，鏈條銷C的橫向平移用于減少無支撐鏈條跨度中的不希望的振動。[0009]減少鏈條不希望的弦線運動的一種嘗試在Horie等人的美國專利N0.6533691中公開，Horie等人公開了一種逆齒鏈，其中每一鏈板的內(nèi)側(cè)側(cè)面被限定為具有復(fù)合半徑輪廓，該輪廓用于使得內(nèi)側(cè)側(cè)面從初始鏈輪齒嚙合接觸到完全嚙合(弦線)位置上的運動流暢。對于Horie等人的鏈板形式，初始哨合接觸發(fā)生在鏈接頂端處的內(nèi)側(cè)側(cè)面凸起的拱形部分上，并順利地前進且在過度到之前鏈接的外側(cè)側(cè)面完全嚙合接觸之前，繼續(xù)到達內(nèi)側(cè)側(cè)面的第二拱形部分。
[0010]弦線運動在Yong等人申請的美國專利N0.7789783中公開的系統(tǒng)中也是減少的，其中鏈條鏈板的內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于相鄰鏈節(jié)排中對應(yīng)的鏈板外側(cè)側(cè)面的突起被限定為鏈條節(jié)距P的函數(shù)，且相對于相關(guān)外側(cè)側(cè)面的內(nèi)側(cè)側(cè)面Lambda最大突起(入)被限定為落入范圍0.01OxP ^ A ^ 0.020xP。Yong等人公開了還包括內(nèi)側(cè)側(cè)面初始嚙合接觸的鏈板以限制弦線運動，但是在嚙合接觸過度到之前鏈板的外側(cè)側(cè)面完全嚙合接觸以完成嚙合周期之前，其內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合接觸在鏈板的相同凸出拱形部分上開始并結(jié)束。
[0011]在Matsuda申請的美國專利N0.6244983中公開了鏈板，其具有對于整個嚙合周期與鏈輪齒嚙合接觸的內(nèi)側(cè)側(cè)面。盡管Mastuda鏈板的外側(cè)側(cè)面不接觸鏈輪齒，其內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合幾何形狀用于在嚙合期間限制弦線運動。
[0012]上述現(xiàn)有技術(shù)中的逆齒鏈都具有利于在嚙合期間限制弦線運動的特征。然而，對鏈條傳動噪音水平產(chǎn)生有害影響另一重要因素是不足以考慮到這些鏈條的鏈板設(shè)計中的-并且對于其他現(xiàn)有技術(shù)中的逆齒鏈而言-那個因素是在鏈條-鏈輪嚙合過程中的嚙合沖擊幾何形狀。
[0013]如圖3所示，且更清楚地參見圖3A，現(xiàn)有技術(shù)的鏈條10的鏈節(jié)排30c在與鏈輪傳動系統(tǒng)15的傳統(tǒng)鏈輪50的鏈輪齒60c嚙合的初期，該系統(tǒng)包括鏈條10、鏈輪50以及與鏈條10嚙合的至少另外一個鏈輪。通常，僅以每個排30a、30b、30c等中從前面可見的單獨鏈的鏈板30作為參考，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以辨認出對多個鏈板30的說明是擴展到每一排的。連續(xù)的銷中心C為了相互辨別用符號Cl，C2，C3，C4等表示。
[0014]鏈節(jié)排30c被顯示為與相應(yīng)的鏈輪齒60c初始接觸的瞬間，即鏈條的鏈板引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面36和鏈輪齒60c的嚙合側(cè)面62C之間在嚙合側(cè)面62c上初始接觸位置IC處初始接觸的瞬間。初始接觸角Theta( 0 )被限定在第一徑向參考線LI和第二徑向參考線TC之間，第一徑向參考線LI始于鏈輪旋轉(zhuǎn)軸線并垂直于切線TL延伸，而第二徑向參考線TC始于鏈輪的旋轉(zhuǎn)軸線并延伸穿過主要鏈輪齒60c的齒中心。在鏈節(jié)排30c初始嚙合沖擊IC的瞬間，之前鏈節(jié)排30b退出鏈條跨度并進入到“懸空狀態(tài)”，即鏈節(jié)排30b的鏈板30與鏈輪50不直接接觸，且在嚙合排30c和與鏈輪齒60b完全嚙合接觸的之前排30之間是懸空的。鏈節(jié)排30b保持在懸空狀態(tài)下，當(dāng)排30c通過與鏈輪齒60c的嚙合側(cè)面62c從其初始嚙合接觸位置IC到最后的內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合接觸位置IF的滑動接觸而關(guān)節(jié)連接時，此時排30b完成其嚙合周期，并過度到其拖尾外側(cè)側(cè)面37在位置OF處與鏈輪齒60c (接觸位置IF和PF在圖4和4A中示出)完全嚙合接觸的位置。圖4和4A顯示了被稱為“同時嚙合”的嚙合周期中的點，其中鏈節(jié)排30b和30c同時與鏈輪齒60c接觸，且具有鏈輪旋轉(zhuǎn)的下一增量，鏈節(jié)排30c會從其內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合接觸分離。由于這種分離，鏈節(jié)排30c保持在跨度中，并且其在后續(xù)排30d與鏈輪齒60d的初始嚙合沖擊IC的開端進入懸空狀態(tài)。
[0015]應(yīng)該注意到，對于鏈節(jié)排30c，在初始嚙合沖擊發(fā)生瞬間之前(參考圖3和3A)，鏈條跨度有效率地繞著銷中心Cl旋轉(zhuǎn)，隨著排30c向著嚙合沖擊與鏈輪齒60關(guān)節(jié)連接。因此，銷中心Cl可以被稱為“控制銷中心”。該控制銷中心Cl相對于嚙合鏈節(jié)排30c的引導(dǎo)銷中心C2來說(控制銷中心Cl也是最接近完全嚙合鏈節(jié)排30a的拖尾銷中心(根據(jù)鏈條行進方向來看))，最接近之前的(下游)銷中心。如此，下面的關(guān)系被限定為:
[0016]-嚙合接觸角Tau( O被限定在切線TL和穿過控制銷中心Cl及初始接觸位置IC的初始接觸參考線70之間；
[0017]-初始接觸參考線70限定了位于控制銷中心Cl和初始接觸位置IC之間的長度L的杠桿臂(圖3A);
[0018]-鏈板進入角度Beta(@)被限定在初始接觸參考線70和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線74之間，該內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線74穿過內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R的圓弧中心79和初始接觸位置IC(內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線74會與鏈輪齒60c的嚙合側(cè)面62c的漸開線(或者徑向弧形線段或者其他彎曲表面)正交)；
[0019]-嚙合沖擊角Sigma(o)被限定在切線TL和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線74之間，即o=a +3 0
[0020]鏈條-鏈輪嚙合沖擊是由初始接觸位置IC處的嚙合鏈節(jié)排30c和鏈輪齒60c之間的速度差引起的，隨著鏈輪齒在初始嚙合沖擊的瞬間從鏈跨度接收嚙合鏈節(jié)排30c而產(chǎn)生的相關(guān)的沖擊能量E，由以下方程決定:
[0021 ] E = CmL2 co 2Cos2 (90- 3 )
[0022]其中C是常數(shù)，m等于單個嚙合鏈節(jié)排30c的質(zhì)量，L為從控制銷中心Cl到初始接觸位置IC的長度，《是鏈輪的角速度，且P是鏈板嚙合進入角。嚙合沖擊以及相關(guān)聯(lián)的噪音水平可以通過降低速度差而降低，這可以通過減少嚙合進入角P而達到。
[0023]此外，沖擊能量E方程僅僅考慮了嚙合鏈節(jié)排30c的質(zhì)量，且其并不考慮鏈條張力Ct,而且這個鏈條張力將加到最終的嚙合沖擊能量E和相關(guān)聯(lián)的整體噪音水平上。鏈條張力Ct將作用到鏈輪齒60c的嚙合開始時，且等于并相反于鏈節(jié)沖擊力Fu<]的齒沖擊反作用力Fs將隨著嚙合沖擊角O的量級而改變，其中:
F
[0024]Fs = ~—

COS (7
[0025]且其中Fh等于CT，以滿足水平力之和等于零。這些關(guān)系在圖3和3A中示出(在圖3A中，示出了相對于參考線72而言的嚙合沖擊角Sigma ( o )和其部件角度，該參考線72平行于切線TL，并延伸穿過初始接觸位置1C，與力矢量Fh —致)。應(yīng)該注意到的是，鏈輪齒60c，與齒60c的向前的(下游)的接下來的多個齒一起，分攤鏈條張力T。的載荷分布，其中最大的反作用力Fh發(fā)生在初始嚙合接觸開始之初齒60c的位置IC處。對齒60c的前方幾個齒施加載荷的鏈條張力的剩余部分不會影響嚙合噪音水平，且因此不被本文考慮在其中?？傊湽?jié)沖擊力矢量^在初始嚙合接觸過程中作用在嚙合沖擊位置IC處，并加到總嚙合沖擊能量E和相關(guān)噪音水平上。
[0026]如上所述，圖4示出了同時嚙合接觸，鏈節(jié)排30c的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面36在位置IF處接觸鏈輪齒60c的嚙合側(cè)面62c，且之前鏈節(jié)排30b的拖尾外側(cè)側(cè)面37在位置OF處接觸嚙合側(cè)面62c。圖4A是圖4的放大部分視圖，同樣顯示了由于同時嚙合接觸現(xiàn)象的幾何形狀導(dǎo)致的力。在齒60c從“僅內(nèi)側(cè)側(cè)面”接觸鏈節(jié)排30c的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面36過渡，以獲得與之前的鏈節(jié)排30b的拖尾外側(cè)側(cè)面37的同時外側(cè)側(cè)面接觸的時刻，該時刻也被稱為過渡點，并且，該時刻同樣限定了齒60c的嚙合周期的末尾，因為鏈節(jié)排30b現(xiàn)在已經(jīng)與其位于節(jié)距直徑I3D上的引導(dǎo)和拖尾銷中心Cl、C2均完全嚙合。在用于標(biāo)記齒60c的齒心的第一徑向參考線LI和第二徑向參考線TC之間限定過渡角Phi ((^)。圖4和4A分別對應(yīng)于圖3和3A，但涉及到過度現(xiàn)象，并且顯示了:
[0027]-過度接觸角Tau’(t ’)被限定在切線TL和過度接觸參考線80之間，該過度接觸參參考線80穿過外側(cè)側(cè)面接觸位置OF和控制銷中心Cl，該控制銷中心，對于過度現(xiàn)象來說，是在位置OF處過度到拖尾外側(cè)側(cè)面接觸的鏈節(jié)排引導(dǎo)銷中心(或者是銷中心C，其在處于同時嚙合的鏈節(jié)排之間的界面上緊鄰銷中心的前面)；
[0028]-過度接觸參考線80限定了控制銷中心Cl和外側(cè)側(cè)面接觸位置OF之間的長度L’的杠桿臂；
[0029]-鏈接板過度角度Beta’(P ’)在過度接觸參考線80和外側(cè)側(cè)面參考線84之間限定，該外側(cè)側(cè)面參考線84與拖尾外側(cè)側(cè)面37正交延伸(外側(cè)側(cè)面參考線84也將與鏈輪齒60c的嚙合側(cè)面62c的漸開線正交(或者徑向弧形線段或者其他彎曲表面))；
[0030]-過度沖擊角Sigma’(o ,)被限定在切線TL和外側(cè)側(cè)面參考線84之間，即o ’=a，+3，。
[0031]應(yīng)該注意到，圖4和4A中的特征與圖3和3A中特征對應(yīng)，利用對應(yīng)的附圖標(biāo)記加上單引號(’)來表示，且以下不再進行說明。同樣，在圖4A中，過度沖擊角Sigma’(o’)及其要素相對于參考線82被示出，該參考線82平行于切線TL，且延伸穿過外側(cè)側(cè)面接觸位
置0F，與力矢量F，H—致。
[0032]隨著鏈節(jié)排30b過度為在位置OF處于鏈輪齒60c完全弦線嚙合接觸，與上述在位置IC處的初始嚙合沖擊及由此造成的噪音水平相比，次級嚙合沖擊的強度以及相關(guān)噪音水平較小。首先，過度沖擊角O ’總是小于初始嚙合沖擊角0。第二，位置OF處的外側(cè)側(cè)面接觸隨著鏈節(jié)排30b從懸空狀態(tài)過度為完全嚙合狀態(tài)而發(fā)生，與鏈條10和鏈輪50之間的初始接觸相比這個值在沖擊力上來說，不那么重要，其中鏈節(jié)排從鏈跨度中匯集以在嚙合開始之初與鏈輪齒60沖擊。此外，噪音和震動測試已經(jīng)顯示出位置OF處外側(cè)側(cè)面37的過度齒合沖擊比起位置IC處內(nèi)側(cè)側(cè)面36的初始嚙合沖擊造成的整體嚙合噪音水平要低。
[0033]鏈輪50是傳統(tǒng)類型，且齒60 (即，60a，60b，60c，等等)都是各自繞著徑向齒中心TC對稱限定的，從而獲得在與嚙合過程中與鏈條10發(fā)生初始接觸的嚙合側(cè)面62 (即，62a，62b，62c，等等)以及非嚙合側(cè)面64( S卩，64a，64b，64c等等)。齒中心TC 二等分每一齒60，且該中心以齒角度為a = 360° /N的角度均勻隔開。嚙合齒側(cè)面62的漸開形式(和非嚙合側(cè)面64)由基準(zhǔn)圓形成，且該基準(zhǔn)圓被限定為:
[0034]基準(zhǔn)圓=PDX COS (PA)，其中
[0035]PD =鏈輪節(jié)圓直徑，以及PA =齒壓力角
[0036]進一步地，節(jié)圓直徑ro自身被限定為:
[0037]PD = P/SIN(180/N)，其中
[0038]P =節(jié)距，而N =鏈輪上的齒數(shù)。
[0039]漸開線齒形式接近于徑向齒形式，且徑向齒形式的壓力角PA也可以同樣這樣確定。在任意情況下，大體上知道與根據(jù)較大壓力角限定的嚙合側(cè)面相比，根據(jù)較小的壓力角限定的嚙合側(cè)面62較陡(更接近于從鏈輪旋轉(zhuǎn)軸線源發(fā)的徑向線)。如此，在初始接觸位置IC處與嚙合側(cè)面62相切的參考線，將在其自身和徑向參考線之間限定出某個角度，該徑向參考線位于嚙合側(cè)面和緊隨下游(引導(dǎo))非嚙合側(cè)面64之間，當(dāng)壓力角降低之時該角度較小，當(dāng)壓力角增加之時該角度較大?，F(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)基本上沒有改變傳統(tǒng)已知鏈輪齒壓力角來優(yōu)化鏈條鏈板30的設(shè)計，從而使得鏈接沖擊力Fl和相關(guān)沖擊能量E最小化。已知鏈輪壓力角按度數(shù)(° )列在下表I中，且鏈輪50遵從這些傳統(tǒng)數(shù)字(所有的齒60具有相同的壓力角PA):
[0040]表I
[0041]
_鏈純數(shù)(N)_已知鏈輪壓力角_
< 1934。
19-2533。
_26-60_31.5°_

【發(fā)明內(nèi)容】

[0042]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，鏈條和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)包括鏈輪，其包括多個齒，其中每個齒包括嚙合側(cè)面和非嚙合側(cè)面；以及與鏈輪嚙合的逆齒鏈。所述逆齒鏈包括多個鏈節(jié)的排，每一排繞著引導(dǎo)銷中心相對于之前的鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，并且每一排繞著拖尾銷中心相對于隨后的鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接。所述引導(dǎo)和拖尾銷的中心以鏈條節(jié)距P相互隔開。每一排包括引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面和拖尾外側(cè)側(cè)面，其中每一排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于之前一排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突起，并具有內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R。所述鏈條沿著切線靠近所述鏈輪，且在初始嚙合接觸的瞬間，每一鏈輪的齒的嚙合側(cè)面與所述鏈條在所述鏈條的嚙合排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面上的初始接觸位置處發(fā)生初始嚙合接觸。在所述初始嚙合接觸的瞬間，緊接在嚙合排前方的鏈條排包括引導(dǎo)銷中心，其位于鏈輪的節(jié)圓直徑上，從而成為控制銷中心。對于與所述鏈輪完全嚙合的所述鏈條的每一排來說，其引導(dǎo)和拖尾銷中心都位于節(jié)圓直徑ro上，且其拖尾外側(cè)側(cè)面與所述嚙合側(cè)面之一接觸。嚙合接觸角Tau ( O被限定在切線TL和穿過控制銷中心和初始接觸位置的初始接觸參考線之間。鏈板進入角Beta(P)被限定在初始接觸參考線和穿過內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑的圓弧中心以及初始接觸位置的內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間。嚙合沖擊角Sigma( O )被限定在切線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間，使得O = t+P，且O≤34°。所述初始接觸位置與銷中心參考線以初始接觸距離ICd相隔，該銷中心參考線在嚙合鏈節(jié)排的引導(dǎo)和拖尾銷中心之間延伸，其中，0.49P ( ICd ( 0.53P。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，鏈條和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)包括第一鏈輪，包括多個第一齒；第二鏈輪，包括多個第二齒，其中第一和第二鏈輪相對于彼此具有不相等數(shù)量的齒數(shù)。與第一和第二鏈輪都嚙合的逆齒鏈，所述逆齒鏈包括多個鏈節(jié)的排，每一排繞著引導(dǎo)銷中心相對于之前鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，并且每一排繞著拖尾銷中心相對于隨后鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，其中所述引導(dǎo)和拖尾銷中心以鏈條節(jié)距P相互隔開。每一所述排包括引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面和拖尾外側(cè)側(cè)面，其中每一排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于之前排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突起，并具有內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R。對于第一和第二鏈輪來說，所述鏈條沿著切線靠近所述鏈輪，且在初始嚙合接觸的瞬間，每個鏈輪齒的嚙合側(cè)面與所述鏈條在所述鏈條的嚙合排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面上的初始接觸位置處發(fā)生初始嚙合接觸。在所述初始嚙合接觸的瞬間，緊接在嚙合排前方的鏈條排包括引導(dǎo)銷中心，其位于鏈輪的節(jié)圓直徑上，從其成為控制銷中心。對于與所述鏈輪完全嚙合的所述鏈條的每一排來說，其引導(dǎo)和拖尾銷中心都位于節(jié)圓直徑ro上，且其拖尾外側(cè)側(cè)面與所述嚙合側(cè)面之一接觸。嚙合接觸角Tau ( O被限定在切線TL和穿過控制銷中心和初始接觸位置的初始接觸參考線之間。鏈板進入角Beta(P)被限定在初始接觸參考線和穿過內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑的圓弧中心以及初始接觸位置的內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間。嚙合沖擊角Sigma(O)被限定在切線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間，使得O = t+0。其中由第一鏈輪和鏈條限定的嚙合沖擊角Sigma ( O )等于由第二鏈輪和鏈條限定的嚙合沖擊角Sigma ( O )。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044] 本發(fā)明包括各種部件和部件的設(shè)置，優(yōu)選的實施方式在幅圖中顯示，其中:
[0045]圖1顯示了已知逆齒鏈的第一和第二鏈節(jié)排，引導(dǎo)板已被移除，從而顯示出下層的鏈板；
[0046]圖2A和2B顯示了鏈輪的弦線升起；
[0047]圖3顯示了圖1中的鏈條，其具有處于與鏈驅(qū)動系統(tǒng)中的已知鏈輪的鏈輪齒的嚙合開始之初的鏈節(jié)排；
[0048]圖3A為圖3的放大部分；
[0049]圖4顯示了圖3的系統(tǒng)，其中鏈條的兩個連續(xù)鏈節(jié)排同時與鏈輪齒嚙合接觸；
[0050]圖4A是圖4的部分放大視圖，其中將處于前面的鏈板去除以更為清晰地示出同時嚙合接觸；
[0051]圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式形成的逆齒鏈的第一和第二鏈節(jié)排，為顯示下層的鏈板已將引導(dǎo)板移除；
[0052]圖5A是圖5中細節(jié)部分5A的極大放大視圖；
[0053]圖5B是圖5中鏈條的多個鏈節(jié)排的等比例視圖，其包括了引導(dǎo)板；
[0054]圖5C顯示了圖5的細節(jié)部分5A，并顯示了鏈板上在嚙合周期中與鏈輪齒的嚙合側(cè)面接觸的多個位置；
[0055]圖6顯示了圖5中的鏈條，其具有處于與圖3示出的已知鏈輪的鏈輪齒的嚙合開始之初的鏈節(jié)排；
[0056]圖6A為圖6的放大部分；
[0057]圖7顯示了圖6的系統(tǒng)，其中鏈條的兩個連續(xù)鏈節(jié)排與鏈輪齒同時嚙合接觸；
[0058]圖7A為圖7的部分放大視圖，其中將處于前面的鏈板去除以更為清晰地示出同時嚙合接觸；
[0059]圖8與圖6A相似，但是顯示了圖5的鏈條在與根據(jù)本發(fā)明可選實施方式中形成的鏈輪齒的開始嚙合之初，其中鏈輪齒壓力角相對于圖6中已知鏈輪是可以調(diào)整的；
[0060]圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式形成的逆齒鏈的第一和第二鏈節(jié)排，為了顯示下層鏈板已將引導(dǎo)板移除；
[0061]圖9A為圖9中細節(jié)部分9A的極大放大視圖；
[0062]圖9B是圖9中鏈條的多個鏈節(jié)排的等比例視圖，其包括了引導(dǎo)板；
[0063]圖9C顯示了圖9中細節(jié)部分9A，并顯示了鏈板上在嚙合周期中與鏈輪齒的嚙合側(cè)面接觸的多個位置；
[0064]圖10顯示了與鏈輪齒嚙合開始之初的圖9中的鏈條，根據(jù)本發(fā)明另一方面，該鏈輪齒具有由減少的壓力角限定出來的齒側(cè)面；
[0065]圖1OA為圖10鏈輪齒的極大放大視圖，圖3中傳統(tǒng)鏈輪的齒由虛線重疊表示；
[0066]圖11為圖10的放大視圖，并顯示了圖9中鏈條，其具有處于與鏈輪齒的嚙合開始之初的鏈節(jié)排；
[0067]圖1lA為圖11的放大部分；
[0068]圖12顯示了圖11的系統(tǒng)，其中鏈條的兩個連續(xù)鏈節(jié)排同時與鏈輪齒嚙合接觸；
[0069]圖12A是圖12的部分放大視圖，其中為了清楚將處于前面的鏈節(jié)片去除，以更為清晰地示出同時嚙合接觸；
[0070]圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的逆齒鏈驅(qū)動系統(tǒng)。
[0071]詳細說明
[0072]圖5是根據(jù)本發(fā)明形成的逆齒鏈110的內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合的第一和第二排的放大顯示(鏈條的引導(dǎo)板未示出)，該圖顯示了優(yōu)選的內(nèi)側(cè)側(cè)面突起LambdaU)和外側(cè)側(cè)面輪廓。圖5A是圖5中細節(jié)部分5A的放大視圖，其顯示了相對于靠近鏈節(jié)齒頂端139的外側(cè)側(cè)面斜面138的內(nèi)側(cè)側(cè)面突起XT。圖5B為包含了根據(jù)本發(fā)明中圖5鏈板的鏈條小段的等比例圖，從而限定了逆齒鏈110。
[0073]鏈條110包括交錯穿插的內(nèi)側(cè)鏈節(jié)或鏈板130的行或排130a、130b、130c等，每一內(nèi)側(cè)鏈節(jié)或鏈板具有包括了外側(cè)側(cè)面137和內(nèi)側(cè)側(cè)面136的一對齒134，齒134的內(nèi)側(cè)側(cè)面136在它們之間限定出胯部135。齒134具有各自的尖端或者頂端139。每一鏈板130包括兩個孔132，這些孔跨越鏈節(jié)排對齊，從而接收連接銷140 (如，圓銷、擺柱接頭等)，以將鏈節(jié)排樞轉(zhuǎn)地連接起來，并在與鏈輪，如傳統(tǒng)鏈輪50嚙合開始之初，隨著鏈板在內(nèi)側(cè)側(cè)面136處(“內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合”)驅(qū)動地嚙合鏈輪齒，來提供鏈條繞著銷中心C的關(guān)節(jié)連接。該銷中心C以鏈條節(jié)距長度或者鏈節(jié)節(jié)距P相互隔開。術(shù)語“銷(多個)”本文中用于指圓銷或者擺柱接頭或任意其他小柱體或類似銷的結(jié)構(gòu)，其可以插入對齊的孔132中以樞轉(zhuǎn)地連接鏈條110或其他本文公開的鏈條的相鄰鏈節(jié)排130a，130b, 130c等。對應(yīng)地，本文中使用的術(shù)語“銷中心”指，繞著連續(xù)鏈節(jié)排130a，130b, 130c相對于彼此旋轉(zhuǎn)的軸線，無論銷140是否包括圓銷、擺柱接頭或其他適宜的連接件。第一和第二引導(dǎo)板120 (圖5B)位于每一其他鏈節(jié)排的側(cè)面(也稱為“引導(dǎo)排”)并用于在鏈輪上對齊鏈條110，但是不與鏈輪的鏈輪齒嚙合(為了揭示下層鏈接板130，大部分的附圖中沒有顯示引導(dǎo)板120)。在多個鏈節(jié)排被定位在一條直線上且所有銷中心C沿切線TL相互對齊時，這種情況通常為處于與如鏈輪50的鏈輪相嚙合的開始之初的未被支撐的鏈條跨度，每一鏈節(jié)排130a，130b，130c的引導(dǎo)(按照鏈條移動方向)內(nèi)側(cè)側(cè)面136相對于之前鏈節(jié)排130a，130b, 130c的拖尾外側(cè)側(cè)面137向外突起一定的突起量\。如在【背景技術(shù)】中所述，切線TL是理論直線路徑，嚙合鏈條銷中心沿著該路徑靠近鏈輪。如此處所示，切線TL被水平定位，其中切線TL與節(jié)圓直徑在上止點或者節(jié)圓直徑I3D的12點鐘位置處相切，即，切線TL在某位置處與節(jié)圓直徑PD相切，在該位置上鏈條銷中心居于節(jié)圓直徑ro中心，并也居于徑向參考線中心，該徑向參考線與切線TL正交(如此處所示，當(dāng)切線為水平時參考線是豎直的)。
[0074]每一鏈板130與其他的相同，并且沿一個垂直平面對稱形成，該平面與位于銷中心C之間的鏈板130中部相垂直。外側(cè)側(cè)面137是直邊(但也可以是曲邊)，且對于這個第一實施方式來說，外部或者外側(cè)側(cè)面角Psi(V)被限定在30° < V≤30.5°，其中V被限定為在第一參考線Wl和第二參考線W2之間，第一參考線Wl垂直于連接銷中心C的參考線Pk，第二參考線與外側(cè)側(cè)面137保持一致。內(nèi)側(cè)側(cè)面136為凸起的拱形，且內(nèi)側(cè)側(cè)面將優(yōu)選地相對于相鄰的鏈節(jié)排的外側(cè)側(cè)面向外突起一定的突起量LambdaU )，以滿足關(guān)系式0.007P ≤ A≤ 0.017P，其中P等于鏈條節(jié)距長度。內(nèi)側(cè)側(cè)面136被形成為滿足如下關(guān)系式:
[0075]P ≤ R < 2P
[0076]其中R未內(nèi)側(cè)側(cè)面136的曲線半徑，且P為鏈條節(jié)距長度。每一內(nèi)側(cè)側(cè)面136通過以圓弧中心179(圖6A)為圓心的半徑R限定的半徑弧線段限定，并且從胯部135延伸到頂端139。外側(cè)側(cè)面137包括相鄰于頂端139的任意希望角度的斜面138。該斜面138確保用于引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136的初始嚙合接觸區(qū)域190(見圖5A)將總是在嚙合開始之初從之前鏈節(jié)排130的拖尾外側(cè)側(cè)面137上以量\向外突起，特別是當(dāng)內(nèi)側(cè)側(cè)面突起Lambda(A)在其較低制造限度時。如所示，斜面138是平坦的，且在其自身和外側(cè)側(cè)面137剩余部分的平面之間限定出斜面角133。Lambda(A)的較小值將有益地提供較小的角度Beta( ) o應(yīng)該注意到的是，LambdaO)是在鏈條110被拉直的時候,相對于外側(cè)側(cè)面的直線“接觸”或者“工作”部分測量到的。當(dāng)其所有銷中心排成直線之時，鏈條的第一和第二連續(xù)排被認為是拉直的。對于所有的要與鏈條110嚙合的鏈輪齒數(shù)來說，外側(cè)側(cè)面137的工作部分是在外側(cè)側(cè)面上的外側(cè)側(cè)面接觸位置OF(見圖7和7A)定位的區(qū)域。斜面138被稱為外側(cè)側(cè)面137的“非接觸”或者“非工作”部分，因為對于所有的要與鏈條110嚙合的鏈輪齒數(shù)來說，它不會接觸到鏈輪齒。不必平坦的斜面138被包括，以保證為了滿足所有的制造公差條件，需要與鏈輪50發(fā)生初始接觸IC(見圖6和6A)的相鄰鏈節(jié)排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136的至少某部分總是相對于之前或者下游鏈節(jié)排向外突起足夠的距離，從而保證引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136與本文所公開的鏈輪發(fā)生初始接觸。
[0077]鏈條110將與如圖6和6A所示的傳統(tǒng)的鏈輪50以及相同或不同齒數(shù)的至少一個其他傳統(tǒng)鏈輪50嚙合，從而限定出鏈條驅(qū)動系統(tǒng)115。在圖6和6A中，鏈條鏈節(jié)排130c處于與鏈輪50的鏈輪齒60c嚙合的開始(附圖標(biāo)記通常只表示出每一排130a，130b, 130c等的前方可見的單個鏈條鏈板130，但本領(lǐng)域技術(shù)人員都能了解，每一排包括橫跨每一排設(shè)置的多個鏈條鏈板130)。連續(xù)的銷中心C被編號為Cl，C2，C3，C4以將它們相互分辨開。排130c被顯示為處于與對應(yīng)的鏈輪齒60c初始嚙合接觸的瞬間，即，處于在嚙合側(cè)面62c上的初始接觸位置IC處，鏈條鏈板的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136和鏈輪齒60c的嚙合側(cè)面62c之間的初始接觸的瞬間。初始接觸角Theta ( 0 )被限定在源自鏈輪旋轉(zhuǎn)軸線并與切線TL正交延伸的第一徑向參考線LI，和源自鏈輪旋轉(zhuǎn)軸線并延伸穿過主要鏈輪齒60c齒中心的第二徑向參考線TC之間。之前鏈輪齒60b的嚙合周期已經(jīng)完成，而位于節(jié)圓直徑ro上的鏈節(jié)排130b的引導(dǎo)銷中心Cl (也是鏈節(jié)排130a的拖尾銷中心C)通過鏈節(jié)排130a的拖尾外側(cè)側(cè)面137和鏈輪齒60b的嚙合側(cè)面62b之間在位置OF處的接觸來控制。鏈節(jié)排130b處于上述的“懸空狀態(tài)”，其引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136或其拖尾外側(cè)側(cè)面都不直接接觸鏈輪50。銷中心Cl被認為是“控制銷中心”，其中，相對于嚙合鏈節(jié)排130c的引導(dǎo)銷中心C2(控制銷中心Cl也是最接近的(按照鏈條行進方向來說)完全嚙合鏈節(jié)排130a的拖尾銷中心)來說，它最接近(按照鏈條行進方向來說)之前或者下游銷中心C。如此，下面的關(guān)系式被限定為:
[0078]-嚙合接觸角Tau( O被限定在切線TL和穿過控制銷中心Cl及初始接觸位置IC的初始接觸參考線170之間；
[0079]-初始接觸參考線170限定了位于控制銷中心Cl和初始接觸位置IC之間的長度L的杠桿臂；
[0080]-鏈板進入角Beta(P)被限定在初始接觸參考線170和穿過內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R的圓弧中心179和初始接觸位置IC的內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線174之間(該內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線174將于鏈輪齒60c的嚙合側(cè)面62c的漸開線(或者徑向弧形線段或者其他曲面)正交)；
[0081]-嚙合沖擊角Sigma(O )被限定在切線TL和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線174之間，即，o =
T +3。
[0082]在圖6A中，嚙合沖擊角Sigma(o )和其要素相對于參考線172被示出，該參考線172平行于切線TL并延伸穿過初始接觸位置1C，與力矢量Fh —致。如圖6和6A所示，不同于圖1和圖3中現(xiàn)有技術(shù)的鏈條10，對鏈條110的鏈板130的形狀進行設(shè)計以優(yōu)化位于初始接觸位置IC的初始嚙合沖擊幾何形狀，從而降低鏈節(jié)沖擊力Fl和導(dǎo)致的沖擊能量E，其中，該初始接觸位置IC隨著鏈輪齒60c從鏈跨度接收鏈節(jié)排130c而在鏈輪齒60c和鏈鏈節(jié)排130c之間產(chǎn)生于鏈板130的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136上。如此，鏈板130的形狀減少了與鏈條-鏈輪嚙合現(xiàn)象關(guān)聯(lián)的噪音和震動水平。進一步結(jié)合圖7和7A對以下內(nèi)容進行說明，改進的鏈板形式130同樣導(dǎo)致對于到達完全弦線嚙合接觸OF的后續(xù)過渡的嚙合接觸幾何構(gòu)造的優(yōu)化，其中，該完全弦線嚙合接觸OF位于前面的鏈節(jié)排130b的拖尾外側(cè)側(cè)面137上，從而完成同一齒的完全哨合過程。
[0083]為了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計鏈板130，鏈板130c的內(nèi)側(cè)側(cè)面136被確定為用于鏈輪齒60c所需初始接觸位置1C，且對于和鏈條110 (對于系統(tǒng)115來說，初始接觸位置IC隨著齒數(shù)的改變而改變)一起使用的鏈輪族(齒數(shù)范圍)來說，其優(yōu)選地結(jié)合最小齒數(shù)或者靠近最小齒數(shù)的鏈輪尺寸(齒數(shù))來建立。外側(cè)側(cè)面137已經(jīng)在此之前被確定，然而，因為最接近完全嚙合鏈節(jié)排(在這種情況下為鏈節(jié)排130a)的拖尾外側(cè)側(cè)面137用于定位嚙合鏈節(jié)排130b，130c,且鏈板130的內(nèi)側(cè)側(cè)面136的輪廓繼而可以在其初始嚙合沖擊(初始接觸)IC的旋轉(zhuǎn)位置上建立。[0084]如上所述,卩齒合沖擊角O，如圖6, 6A所示,通過如下方程限定:O = x
[0085]其中T是鏈板嚙合接觸角，而0是在嚙合沖擊開始之初的鏈板進入角。其中，齒沖擊反作用力Fs會隨著用于鏈條張力Ct的嚙合沖擊角O的量級變化，當(dāng)內(nèi)側(cè)側(cè)面136的形狀建立之時，嚙合沖擊角O在實際中應(yīng)用中越小越好。
[0086]仍然參考圖6A，控制銷中心Cl的旋轉(zhuǎn)位置和嚙合接觸角T都選擇為將初始接觸位置IC設(shè)置在內(nèi)側(cè)側(cè)面136上的希望的區(qū)域中，該內(nèi)側(cè)側(cè)面136將用于最好的滿足嚙合幾何形狀以及鏈板載荷。如圖5C所示,顯示的鏈條具有節(jié)距為P = 7.7毫米(mm),而鏈輪50被限定為具有配合的弦線節(jié)距，內(nèi)側(cè)側(cè)面136上的初始接觸位置IC以希望的初始接觸距離ICd從銷中心參考線Pk隔開，該銷中心參考線Pk在鏈板銷中心C(圖6和6A的銷中心C2，C3)之間延伸，正交于銷中心參考線Pk測量該距離。針對于接近或等于用于鏈條110的鏈輪50的族(齒數(shù)范圍)中最小齒數(shù)的鏈輪齒數(shù)，希望的初始接觸距離ICd被確定。如本文所公開，指定鏈板的優(yōu)化初始接觸距離ICd是鏈板130，特別是內(nèi)側(cè)側(cè)面136，的設(shè)計函數(shù)。同樣，對于傳統(tǒng)的鏈輪50，ICd會隨著鏈輪50的齒數(shù)改變而改變。
[0087]在根據(jù)本發(fā)明設(shè)計逆齒鏈之時，為了控制用于降低噪音和震動的嚙合沖擊角Sigma(o)及其要素，確定初始接觸距離ICd作為鏈條節(jié)距的函數(shù)是有益的，這樣下面的關(guān)系式將為用于與鏈條110嚙合的鏈輪50其所有的齒數(shù)而保留:0.49P ^ IQ1 ^ 0.53P。
[0088]因此，對于鏈輪和鏈條被設(shè)計為節(jié)距P = 7.7mm的系統(tǒng)115來說，ICd必須在
3.773mm到4.081mm的范圍內(nèi)。對于鏈輪和鏈條被設(shè)計為節(jié)距P = 6.35mm的系統(tǒng)115來說，ICd必須在3.112mm到3.366mm的范圍內(nèi)。其他情況下，鏈條節(jié)距P可以為在7.7mm和
6.35mm之間的值，且接`觸間距ICd的量級將相應(yīng)地改變，同時仍然滿足下表2中所示的方程
0.49P ( ICd ( 0.53P。
[0089]表 2
[0090]

0.49P<ICo<0.53PP (節(jié)距) 0.49 0.50 0.51 0.52 0.53 因素
7.703.773 3.850 3.93 4.004 4.081 ICd
7.40 3.626 3.700 3.77 3.848 3.922
7.00 3.430 3.500 3.57 3.640 3.710
6.703.283 3.350 3.42 3.484 3.551
6.35 3.112 3.175 3.24 3.302 3.366
[0091]
[0092]如圖6A所示，參考線176在初始接觸位置IC處與鏈輪齒嚙合側(cè)面62C和鏈板內(nèi)側(cè)側(cè)面136都相切。內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線174因而垂直于參考線176，并將因此在初始位置IC處與齒側(cè)面62C的漸開表面正交。參考線178垂直于初始接觸參考線170?？梢岳斫?，鏈板進入角Beta(P)的量級是嚙合接觸角T選擇的結(jié)果?？刂其N中心Cl的旋轉(zhuǎn)位置和嚙合接觸角T的選擇，有效地限定了鏈板進入角P，并因此也限定出了嚙合沖擊角O。如圖6A示意性地所示，嚙合沖擊反作用力Fs隨著嚙合沖擊角O減小其值變得更小。當(dāng)限定鏈板130的輪廓時，因而希望為銷中心Cl旋轉(zhuǎn)選擇值，即，控制銷中心Cl的旋轉(zhuǎn)位置，且嚙合接觸角T會滿足下面的關(guān)系式:
[0093]初始嚙合沖擊IC處，O = (x+e)≤34°，
[0094]其中@≤9。
[0095]與之前的系統(tǒng)(如【背景技術(shù)】部分限定的)相比，在初始嚙合沖擊IC處O =(T+W≤34°，且@≤9°的系統(tǒng)將使得鏈接沖擊力Fl和由此得到的沖擊能量E減小。
[0096]圖7和7A分別對應(yīng)于圖4和4A，而圖7和7A顯示了鏈條110的同時嚙合接觸。如此，圖7與圖6相似，但是其示出了鏈輪50在嚙合周期中的進一步旋轉(zhuǎn)，直到之前鏈節(jié)排130b的拖尾外側(cè)側(cè)面137與鏈輪齒60c的嚙合側(cè)面62c在外側(cè)側(cè)面接觸位置OF處接觸的瞬間，且鏈節(jié)排130c的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136也同時在位置IF處接觸嚙合側(cè)面62c。如上所述，齒60c從僅僅接觸鏈節(jié)排130c的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136的內(nèi)側(cè)側(cè)面過渡到在外側(cè)側(cè)面接觸點OF處接觸之前鏈節(jié)排的拖尾外側(cè)側(cè)面137的外側(cè)側(cè)面的瞬間，可以稱之為過度點，且也限定出齒60c嚙合周期的終點，因為鏈節(jié)排130b完全與位于節(jié)圓直徑ro上的引導(dǎo)和拖尾銷中心C1，C2嚙合。過度角被限定為在第一徑向參考線LI和穿過齒60c的齒中心的第二徑向參考線TC之間。
[0097]圖7A是圖7的部分放大圖，并顯示了:
[0098]-過度接觸角Tau’(t ’)被限定在切線TL和穿過外側(cè)側(cè)面接觸位置OF以及控制銷中心Cl的過度接觸參考線180之間，該控制銷Cl對于過度現(xiàn)象來說，是過度到在位置OF處與齒60c接觸的拖尾外側(cè)側(cè)面的鏈接排的引導(dǎo)銷中心；
[0099]-過度接觸參考線180限定了位于控制銷中心Cl和外側(cè)側(cè)面接觸位置OF之間的長度L’的杠桿臂；
[0100]-鏈板過度角Beta’’)被限定在過度接觸參考線180和為與拖尾外側(cè)側(cè)面137(外側(cè)側(cè)面參考線184也與漸開線(或者徑向弧形線段或其他曲面)正交)正交延伸的外側(cè)側(cè)面參考線184之間；
[0101]-過度沖擊角Sigma’(o’)被限定在切線TL和外側(cè)側(cè)面參考線184之間，其中
O，= T，+3，。
[0102]得到的鏈板過度角Beta’’)和過度沖擊角Sigma’(o’)將決定在位置OF處拖尾外側(cè)側(cè)面137的過度沖擊的鏈節(jié)沖擊力？\和由此得到的沖擊能量E。應(yīng)該注意的是，圖7和7A中的特征對應(yīng)于圖6和圖6A中的特征，且用對應(yīng)的附圖標(biāo)記加上單引號(’)來表示，因而此后不再贅述。同樣，在圖7中，相對于參考線182示出了過度沖擊角Sigma’(0 ’)及其要素，該參考線182平行于切線TL，并延伸穿過外側(cè)側(cè)面接觸位置0F，與力矢量F’H—致。與上述在位置IC處的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136的初始嚙合沖擊相比較，在位置OF處的拖尾外側(cè)側(cè)面137的這些過度沖擊被認為對于噪音和振動來說并不那么重要，但是可以相信，控制過度沖擊角Sigma’’)及其要素，即，鏈板過度角Beta’ W’)和過度接觸角Tau’ ( T ’)，對于進一步使得系統(tǒng)115中的噪音和震動最小化是需要的。
[0103]當(dāng)鏈條110必須僅僅和傳統(tǒng)鏈輪，如具有根據(jù)表1中已知壓力角限定的齒的鏈輪50，嚙合的時候，控制并優(yōu)化嚙合沖擊角O和過度沖擊角O ’的能力是有限的。根據(jù)本發(fā)明的可選實施方式，已經(jīng)確定由于鏈條110和傳統(tǒng)鏈輪50嚙合而產(chǎn)生的噪音和震動可以進一步通過將系統(tǒng)115的至少一個傳統(tǒng)鏈輪50替換為改進鏈輪150而降低，從而限定出圖8中所示的系統(tǒng)115’。圖8顯示了在與鏈輪150的嚙合側(cè)面162c嚙合開始之初的鏈條110的鏈接排130c。盡管未在圖8中示出，與鏈輪150完全嚙合的鏈條110的鏈接排130在外側(cè)側(cè)面接觸OF中具有它們的帶有獨立嚙合側(cè)面162的拖尾外側(cè)側(cè)面137，如上方結(jié)合圖7A的記載那樣，即，對于系統(tǒng)115’，從內(nèi)側(cè)側(cè)面接觸IF到外側(cè)側(cè)面接觸OF的過度以與系統(tǒng)115相同的方式發(fā)生。如上，鏈條110被限定為具有鏈節(jié)節(jié)距P < 7.7mm，且改進鏈輪150被限定為具有對應(yīng)節(jié)距以與其嚙合。系統(tǒng)115’因此通過鏈條110與改進鏈輪150及具有相同或不同齒數(shù)的至少一個其他鏈輪以及傳統(tǒng)鏈輪或其他改進鏈輪的嚙合來限定。對應(yīng)于傳統(tǒng)鏈輪50的特征的改進鏈輪150的特征都是用比具有傳統(tǒng)鏈輪50的連接中使用的附圖標(biāo)記大100的附圖標(biāo)記來表示。改進鏈輪150與傳統(tǒng)鏈輪相同，除了改進鏈輪150的齒160被限定為對于每一鏈輪齒數(shù)N來說具有不同壓力角PA。鏈輪齒160的壓力角PA的范圍顯示在下表3中。
[0104]表3
[0107]為了減少噪音和震動，系統(tǒng)115’的設(shè)計意圖是在上述限定的0.49PS ICD<0.53P范圍中獲得希望的特定初始接觸距離ICD、希望的特定哨合沖擊角Sigma(o ) < 33° ,以及希望的特定鏈板進入角Beta(P)大于9°。更特別地，使用根據(jù)給定節(jié)距P針對每一齒數(shù)改變的齒壓力角PA的鏈輪，能夠設(shè)計出系統(tǒng)115’，其中，對于在系統(tǒng)115’中與鏈條110配合使用的鏈輪150的族，對于在6.35mm到7.7mm范圍的給定的鏈條節(jié)距P，對于所有齒數(shù)N，ICD、Sigma( O )、Beta(P )都保持為常量，同時仍然要滿足如下關(guān)系式: [0111]如此，不同于系統(tǒng)115，其中鏈輪齒60A壓力角PA在特定齒數(shù)范圍內(nèi)(見表1)對于所有齒數(shù)都具有固定值，在系統(tǒng)中對于一個或多個鏈輪來說改變鏈輪齒的形式是不現(xiàn)實的情況下，通過鏈輪150 (對于每個齒數(shù)具有其改進的壓力角PA)與鏈條110以及與至少一個傳統(tǒng)鏈輪50的使用，系統(tǒng)115’允許獲得希望的或者優(yōu)化的嚙合幾何形狀。
[0112]表4顯示了系統(tǒng)115’的一個實施例，其中鏈輪齒數(shù)N從19變化到50，鏈輪弦線節(jié)距和鏈條節(jié)距P = 7.7mm, A=0.083mm,且滿足上述對Beta(0 )和Sigma ( o )的要求:
[0113]表4
[0114]
【權(quán)利要求】
1.一種鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng),包括: 鏈輪，其包括多個齒，其中每個齒包括嚙合側(cè)面和非嚙合側(cè)面； 逆齒鏈，其與鏈輪嚙合，所述逆齒鏈包括多個鏈節(jié)的排，每一排繞著引導(dǎo)銷中心相對于之前的鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，并且每一排繞著拖尾銷中心相對于隨后的鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，其中所述引導(dǎo)和拖尾銷的中心以鏈條節(jié)距P相互隔開，每一所述排包括引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面和拖尾外側(cè)側(cè)面，其中: 每一排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于之前一排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突起，并具有內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R ； 所述鏈條沿著切線靠近所述鏈輪，且在初始嚙合接觸的瞬間，每一鏈輪的齒的嚙合側(cè)面與所述鏈條在所述鏈條的嚙合排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面上的初始接觸位置處發(fā)生初始嚙合接觸； 在所述初始嚙合接觸的瞬間，緊接在嚙合排前方的鏈條排包括引導(dǎo)銷中心，其位于鏈輪的節(jié)圓直徑上，從而成為控制銷中心； 對于與所述鏈輪完全嚙合的所述鏈條的每一排，其引導(dǎo)和拖尾銷中心都位于節(jié)圓直徑PD上，且其拖尾外側(cè)側(cè)面與所述嚙合側(cè)面之一接觸； 嚙合接觸角Tau(T)被限定在切線TL和穿過控制銷中心和初始接觸位置的初始接觸參考線之間； 鏈板進入角Beta(P)被限定在初始接觸參考線和穿過內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑的圓弧中心以及初始接觸位置的內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間； 嚙合沖擊角Sigma(o )被限定在切線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間，使得σ = τ+β，且σ ≤ 34° ; 所述初始接觸位置與銷中心參考線以初始接觸距離ICd相隔，該銷中心參考線在嚙合鏈節(jié)排的引導(dǎo)和拖尾銷中心之間延伸，其中，0.49Ρ≤ICd ≤ 0.53Ρ。
2.如權(quán)利要求1所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，Beta(i3)小于或等于9°。
3.如權(quán)利要求1所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，每一排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于之前排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突起了最大突起量Lambda ( λ )，使得0.007Ρ ≤ λ ≤ 0.017Ρ。
4.如權(quán)利要求3所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述側(cè)面半徑具有被限定為P≤R < 2Ρ的量級。
5.如權(quán)利要求4所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述鏈條的每個所述內(nèi)側(cè)側(cè)面限定了外側(cè)側(cè)面角30° <Ψ<30.5°，其中所述外側(cè)側(cè)面角Ψ被限定在第一參考線和第二參考線之間，所述第一參考線包括所述拖尾銷中心并垂直于所述切線，所述第二參考線與所述拖尾外側(cè)側(cè)面一致。
6.如權(quán)利要求3所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述外側(cè)側(cè)面包括非工作部分，對于所述鏈條的每個所述內(nèi)側(cè)鏈節(jié)，該非工作部分包括位于工作部分和內(nèi)側(cè)側(cè)面頂端之間的斜面，其中當(dāng)所述逆齒鏈被拉直時，所述鏈條相鄰排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于該斜面向外突起的突起量大于所述突起量LambdaO )。
7.如權(quán)利要求6所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述工作部分和所述斜面都是平坦的，使得對于每個所述內(nèi)側(cè)鏈節(jié)，斜面角度被限定在所述斜面和內(nèi)側(cè)側(cè)面所述拖尾外側(cè)側(cè)面之間。
8.如權(quán)利要求1所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，每個鏈輪齒的所述嚙合側(cè)面被限定為具有壓力角PA，其中30°≤PA≤33.5°，且其中Sigma(o)小于或等于33°。
9.如權(quán)利要求1所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，每個鏈輪齒的所述嚙合側(cè)面被限定為具有壓力角PA，其中27°≤PA≤31.5°。
10.如權(quán)利要求9所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，Sigma(o)小于或等于31°。
11.如權(quán)利要求10所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，Beta(P)小于或等于7° o
12.如權(quán)利要求11所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，每一排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于之前排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突起了最大突起量Lambda U )，使得0.007P ^ A ^ 0.017P。
13.如權(quán)利要求12所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述側(cè)面半徑被限定為P ≤ R < 2P。
14.如權(quán)利要求13所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述鏈條的每個所述內(nèi)側(cè)側(cè)面限定了外側(cè)側(cè)面角￥<27°，其中所述外側(cè)側(cè)面角V被限定在第一參考線和第二參考線之間，所述第一參考線包括所述拖尾銷中心并垂直于所述切線，所述第二參考線與所述拖尾外側(cè)側(cè)面一致。
15.如權(quán)利要求14所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述外側(cè)側(cè)面進一步包括非工作部分，對于所述鏈條的每個所述鏈節(jié)，該非工作部分包括在工作部分和內(nèi)側(cè)側(cè)面頂端之間延伸的斜面，其中當(dāng)所述逆齒鏈被拉直時，所述鏈條相鄰排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于該斜面向外突起的突起量大于所述突起量LambdaO )。
16.如權(quán)利要求15所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述拖尾外側(cè)側(cè)面的所述工作部分和所述斜面都是平坦的，使得對于每個所述內(nèi)側(cè)鏈節(jié)，斜面角度被限定在所示斜面和所述拖尾外側(cè)側(cè)面之間。
17.如權(quán)利要求1所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，鏈條節(jié)距P滿足關(guān)系式:6.35mm < P < 7.7mm。
18.—種鏈條和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng),它包括: 第一鏈輪，包括多個第一齒； 第二鏈輪，包括多個第二齒，其中第一和第二鏈輪相對于彼此具有不相等數(shù)量的齒數(shù)； 逆齒鏈，其與第一和第二鏈輪都嚙合，所述逆齒鏈包括多個鏈節(jié)的排，每一排繞著引導(dǎo)銷中心相對于之前鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，并且每一排繞著拖尾銷中心相對于隨后鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，其中所述引導(dǎo)和拖尾銷中心以鏈條節(jié)距P相互隔開，每一所述排包括引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面和拖尾外側(cè)側(cè)面: 每一排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于之前排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突起，并具有內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R ； 對于第一和第二鏈輪: 所述鏈條沿著切線靠近所述鏈輪，且在初始嚙合接觸的瞬間，每個鏈輪齒的嚙合側(cè)面與所述鏈條在所述鏈條的嚙合排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面上的初始接觸位置處發(fā)生初始嚙合接觸； 在所述初始嚙合接觸的瞬間，在嚙合排直接前方的鏈條排包括引導(dǎo)銷中心，其位于鏈輪的節(jié)圓直徑上，從而成為控制銷中心； 對于與所述鏈輪完全嚙合的所述鏈條的每一排來說，其引導(dǎo)和拖尾銷中心都位于節(jié)圓直徑ro上，且其拖尾外側(cè)側(cè)面與所述嚙合側(cè)面之一接觸； 嚙合接觸角Tau ( O被限定在切線TL和穿過控制銷中心和初始接觸位置的初始接觸參考線之間； 鏈板進入角Beta(P)被限定在初始接觸參考線和穿過內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑的圓弧中心以及初始接觸位置的內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間； 嚙合沖擊角Sigma( O )被限定在切線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間，使得0 = T+e ; 其中由第一鏈輪和鏈條限定的嚙合沖擊角Sigma(o)等于由第二鏈輪和鏈條限定的嚙合沖擊角Sigma(O)。
19.如權(quán)利要求18所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述初始接觸位置與銷中心參考線以初始接觸距離ICd相隔，該銷中心參考線在嚙合鏈節(jié)排的引導(dǎo)和拖尾銷中心之間延伸，其中，0.49P ( ICd ( 0.53P。
20.如權(quán)利要求19所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，O<33°。
21.如權(quán)利要求20所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，第一齒輪的每個齒被限定為具有第一壓力角， 且第二齒輪的每個齒被限定為具有不同于第一壓力角的第二壓力角。
22.如權(quán)利要求21所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一壓力角和所述第二壓力角都至少為30°，但不大于33.5°。
23.如權(quán)利要求21所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一壓力角和所述第二壓力角都至少為27°，但不大于31.5°。
24.如權(quán)利要求23所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，Sigma(o)小于或等于31。
25.如權(quán)利要求18所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，鏈條節(jié)距P滿足關(guān)系式:6.35mm < P < 7.7mm。
26.如權(quán)利要求19所述的鏈條和鏈輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，由所述鏈條與所述第一鏈輪的所述初始嚙合接觸限定的第一初始接觸距離IQ3等于由所述鏈條與所述第二鏈輪的所述初始嚙合接觸限定的第二初始接觸距離ICD。
【文檔編號】F16G13/06GK103492750SQ201280012250
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月9日
【發(fā)明者】詹姆斯·D·楊, 達倫·J·斯圖爾特 申請人:克勞伊斯傳動裝置產(chǎn)品有限公司