專利名稱：降低了嚙合沖擊的齒形鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
降低了嚙合沖擊的齒形鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)相關(guān)申請的交叉引用本申請是2009年9月9日(09/09/2009)提交的序列號為No. 12/556，332的美國專利申請的延續(xù)，該美國專利申請要求2008年9月9日(09/09/2008)提交的序列號為No. 61/095，393的美國臨時申請的提交日的優(yōu)先權(quán)及其權(quán)益，且這些在先申請的全部公開內(nèi)容通過參考而清楚地并入本說明書中。
背景技術(shù)：
齒形鏈10長期以來在自動化應(yīng)用中用于在軸之間傳遞動力和運動，且如圖I所示，其通常由交錯鏈節(jié)片30的行或排30a、30b等構(gòu)造成循環(huán)鏈，每個鏈節(jié)片30具有一對齒34，齒34具有外側(cè)側(cè)面37和內(nèi)側(cè)側(cè)面36，在各個齒之間形成胯部35，并且，每個鏈節(jié)片 30具有兩個孔32，這些孔在鏈節(jié)排上對齊，從而接收連接銷40 (例如圓銷、搖桿接頭等)以可樞轉(zhuǎn)地結(jié)合所述排，并且在齒形鏈與驅(qū)動或者從動鏈輪開始嚙合并在鏈節(jié)片的內(nèi)側(cè)側(cè)面(“內(nèi)側(cè)側(cè)面結(jié)合”)或外側(cè)側(cè)面(“外側(cè)側(cè)面結(jié)合”)與鏈輪齒可驅(qū)動地接合時，繞銷的中心C提供鏈10的關(guān)節(jié)連接。銷中心C以鏈的鏈節(jié)距P隔開。術(shù)語“銷中心C”是指連續(xù)的鏈節(jié)排30a、30b互相相對旋轉(zhuǎn)的軸線，不考慮銷40是否包括圓銷、搖桿接頭或者其它適當(dāng)?shù)慕宇^。該外側(cè)側(cè)面37為直邊(但可以為曲邊)，并且其由外部或外側(cè)側(cè)面角V限定。該內(nèi)側(cè)側(cè)面凸起地彎曲，并且具有圓弧段，該圓弧段由中心位于弧線中心79的半徑R限定(圖3A)。雖然內(nèi)側(cè)側(cè)面接合及外側(cè)側(cè)面接合兩種嚙合方式均被用于汽車發(fā)動機定時驅(qū)動，但內(nèi)側(cè)側(cè)面接合更為普遍。還參照圖1，當(dāng)鏈節(jié)排30a、30b沿直線定位時，這種情況通常發(fā)生在未被支撐的鏈跨度(chain span)開始與鏈輪相嚙合時，鏈節(jié)片30的引導(dǎo)(在鏈運動的方向方面)內(nèi)側(cè)側(cè)面36因具有向外的突起X，而相對于位于前面的排30a的相鄰鏈節(jié)片30的外側(cè)側(cè)面37有利于內(nèi)側(cè)側(cè)面的嚙合接觸。嚙合開始時鏈與鏈輪的沖擊是鏈驅(qū)動系統(tǒng)中的主要的噪音源，且其發(fā)生在鏈的鏈節(jié)排脫離所述跨度并在接合中與鏈輪齒相沖擊時。嚙合現(xiàn)象的復(fù)雜動態(tài)行為在本領(lǐng)域中是被人熟知的，并且鏈與鏈輪的嚙合沖擊量值受多種因素影響，其中已知多邊形效應(yīng)(被人稱為“弦線作用”或“弦線運動”)在鏈沿著切線接近鏈輪時在位于鏈輪上游的“自由”或未被支撐的跨度上引起橫向振動。鏈與鏈輪齒在嚙合過程中相互接合時會產(chǎn)生弦線運動，并且弦線運動能夠在與鏈和鏈輪相同的平面上且沿垂直于鏈運行方向上引起鏈運動。這種不期望的鏈擺動運動在初始接觸點上導(dǎo)致嚙合鏈的鏈節(jié)排與鏈輪齒之間的速度差，從而導(dǎo)致鏈與鏈輪的嚙合沖擊以及與之相關(guān)的鏈接合噪音級別的加劇。圖2A和2B示出了鏈輪的弦升高(chordal rise)，其中，弦升高CR通常被限定為，當(dāng)移動通過角a /2時鏈的銷中心C(或者其它鏈接頭)的垂直位移，其中CR = rp-rc = rp [l_cos (180。/N)]并且，其中rc為弦半徑或者從鏈輪中心到長度為P的鏈輪節(jié)距弦線的距離，上述節(jié)距弦線同樣等于鏈的節(jié)距長度；rp為鏈輪的理論節(jié)距半徑，即，節(jié)距直徑ro的一半；N為鏈輪齒的數(shù)量；并且a等于鏈輪齒角度或者360° /N。圖2A示出了位于第一位置的鏈銷中心C，在該位置，其恰好與鏈輪相嚙合并且其同時與切線TL以及鏈輪節(jié)距直徑ro相對齊。如本領(lǐng)域公知的，以及如此處所使用的，切線TL為理論直線路徑，嚙合鏈銷的中心C沿該路徑接近鏈輪。如此處所示，切線TL位于水平方向，在這種情況下，切線TL在節(jié)距直徑的上止點(top-dead-center)或者12點鐘位置與節(jié)距直徑F1D相切，即，切線TL在以下位置與節(jié)距直徑ro相切鏈銷的中心被置于節(jié)距直徑ro的中心且被置于垂直于切線TL的徑向參考線的中心位置(如此處所示，當(dāng)切線水平時，參考線垂直)。圖2B示出了在鏈輪已經(jīng)旋轉(zhuǎn)過a /2角度后同一銷中心C的位置，其中可以看出，隨著銷中心C圍繞鏈輪的外部(sprocket wrap)繼續(xù)運動,銷中心C橫向位移了距離CR,并且銷中心的這種垂直位移導(dǎo)致上游鏈跨度以及其切線TL的相應(yīng)位移。隨著鏈的銷中心C通過弦升高及下降的運動，銷中心C的這種橫向位移會引起在未被支撐的鏈跨度上的不被期望的振動。Horie等人的美國專利NO. 6，533，691中描述了一種用于降低不被期望的鏈的弦線運動的方式。Horie等人的專利公開了一種齒形鏈，其中每個鏈節(jié)片的內(nèi)側(cè)側(cè)面具有復(fù)合徑向輪廓，這種構(gòu)造意欲使得內(nèi)側(cè)側(cè)面從與鏈輪齒的初始嚙合接觸到完全嚙合(弦)位置 的運動平滑。Horie等人的鏈節(jié)片結(jié)構(gòu)的初始哨合接觸發(fā)生在鏈節(jié)頂端的內(nèi)側(cè)側(cè)面的凸起弓部，并在過渡到前面的鏈節(jié)的外側(cè)側(cè)面的完全嚙合接觸之前，繼續(xù)平滑及連續(xù)地到達內(nèi)側(cè)側(cè)面的第二弓部。在Young等人的所公開的美國專利申請NO. 2006/0068959中也揭示了一種能夠降低弦線運動的系統(tǒng)，其中鏈的內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于相鄰鏈節(jié)片的各個外側(cè)側(cè)面的突出被限定為鏈節(jié)距P的函數(shù)，并且，內(nèi)側(cè)側(cè)面Lambda(A)相對于相關(guān)外側(cè)側(cè)面的最大突起在
0.OlOxP ^ A彡0. 020xP范圍之內(nèi)。Young等人公開了一種鏈節(jié)片,其同樣包括用于限制弦線運動的內(nèi)側(cè)側(cè)面初始嚙合接觸，但是，在嚙合接觸過渡到位于前面的鏈節(jié)的外側(cè)側(cè)面完全嚙合接觸從而完成嚙合周期之前，內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合接觸在鏈節(jié)片的相同的凸起弓部開始和結(jié)束。在美國專利NO. 6，244，983中，Matsuda公開了一種鏈節(jié)片，其中，該鏈節(jié)片的內(nèi)側(cè)側(cè)面在整個嚙合周期中與鏈輪齒相互嚙合接觸。盡管Matsuda的鏈節(jié)片的外側(cè)側(cè)面不與鏈輪齒相接觸，但其內(nèi)側(cè)側(cè)面的嚙合幾何形狀用于限制接合過程中的弦線運動。上述齒形鏈的現(xiàn)有技術(shù)均具有在嚙合過程中有利限制弦線運動的特征。然而，在這些鏈的鏈節(jié)片設(shè)計中，均未充分考慮對于鏈驅(qū)動噪音級別會產(chǎn)生不利影響的另一個重要因素，這種情況同樣發(fā)生在其它齒形鏈現(xiàn)有技術(shù)中，這個被忽略的因素是鏈與鏈輪接合過程中的嚙合沖擊幾何形狀。如圖3及更為清楚的圖3A所示，現(xiàn)有技術(shù)的鏈10的鏈節(jié)排30c位于與鏈驅(qū)動系統(tǒng)15中的傳統(tǒng)鏈輪50的鏈輪齒60c的嚙合開始位置，其中鏈驅(qū)動系統(tǒng)15包括鏈10、鏈輪50以及至少另一個與鏈10嚙合的鏈輪。通常，只參考每個排30a、30b、30c等的關(guān)鍵位置中可見的個別鏈節(jié)片30，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解所討論的情況可應(yīng)用到橫向于每排的多個鏈節(jié)片30中。將連續(xù)的銷中心C編號為C1、C2、C3、C4等，從而使其彼此區(qū)分。圖中示出了與相應(yīng)鏈輪齒60c初始嚙合接觸的瞬間的鏈節(jié)排30c，即，鏈的鏈節(jié)片的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面36與鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c之間在位于接合側(cè)面62c上的初始接觸位置IC上的初始接觸的瞬間。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，其中第一徑向參考線起始自鏈輪的旋轉(zhuǎn)軸并垂直于切線TL延伸，第二徑向參考線起始自鏈輪的旋轉(zhuǎn)軸并延伸通過從屬的鏈輪齒60c的齒心。在鏈節(jié)排30c的初始嚙合沖擊的瞬間，前面的鏈節(jié)排30b脫離鏈跨度并進入“懸空狀態(tài)”，即，鏈節(jié)片30的排30b不與鏈輪50直接接觸而是被懸空在嚙合排30c以及前面的排30a之間，前面的排30a與前面的鏈輪齒60b完全嚙合接觸。在排30c通過滑動接觸而與鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c從其初始嚙合接觸位置IC到達最終的內(nèi)側(cè)側(cè)面嚙合接觸位置IF的關(guān)節(jié)接合過程中，鏈節(jié)排30b將保持該懸空狀態(tài)，在這段時間中，排30b完成其嚙合周期并過渡到其拖尾外側(cè)側(cè)面37在OF位置與鏈輪齒60c完全嚙合接觸的位置(圖4和4A中示出了接觸位置IF及0F)。圖4和4A示出了嚙合周期中被稱為“同時嚙合”的點，其中，排30b和30c同時與鏈輪齒60c相接觸，并且隨著鏈輪旋轉(zhuǎn)的下一個增量，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)。需要注意的是，在鏈節(jié)排30c (再次參考附圖3和3A)初始嚙合沖擊的瞬間之前，隨著排30c朝著與鏈輪齒60c的嚙合沖擊IC關(guān)節(jié)接合，鏈跨度有效地繞銷中心Cl旋轉(zhuǎn)。因 而，銷中心Cl被稱為“控制銷中心”。控制銷中心Cl為相對于嚙合鏈節(jié)排30c的引導(dǎo)銷中心C2最近的在前(下游)銷中心(控制銷中心Cl同樣是最近的(沿鏈移動方向)完全嚙合鏈節(jié)排30a的拖尾銷中心)。這樣，限定了以下關(guān)系-在切線TL和初始接觸參考線70之間限定嚙合接觸角Tau(T )，并且參考線70穿過控制銷中心Cl和初始接觸位置IC ；-初始接觸參考線70在控制銷中心Cl和初始接觸位置IC之間限定了杠桿臂長度L(圖 3A)；-在初始接觸參考線70與內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線74之間限定鏈節(jié)片進入角Beta(3)，其中參考線74穿過內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R的弧心79以及鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c的初始接觸位置IC(內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線74會垂直于漸開線(或者徑向弧段或者其它曲面))；-在切線TL和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線74之間形成嚙合沖擊角Sigma(o)，即，o=
T +3。嚙合鏈節(jié)排30c和鏈輪齒60c在初始接觸位置IC的速度差所導(dǎo)致的鏈與鏈輪嚙合沖擊，以及，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 E = CmL2 co 2Cos2 (90- 3 )其中，C為常量，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，《為鏈輪的角速度，P為鏈節(jié)片嚙合進入角。通過降低速度差，能夠降低嚙合沖擊以及相關(guān)噪音級別，這可以通過降低嚙合進入角P來完成。此外，沖擊能量E的公式僅僅考慮了嚙合鏈節(jié)排30c的質(zhì)量，其并未考慮鏈張力CT，并且這種鏈張力會增加最終的嚙合沖擊能量E以及相關(guān)的總噪音級別。所述鏈張力CT會在嚙合開始時作用到鏈輪齒60c上，并且，等于鏈節(jié)沖擊力FL且與鏈節(jié)沖擊力FL相對的齒沖擊反作用力FS將隨著嚙合沖擊角O的大小而發(fā)生變化，其中
FhFs= ~—
cosa
ra將等于CT，從而滿足水平力的總和等于零。圖3和圖3A示出了這些關(guān)系(需要注意，在圖3A中，嚙合沖擊角Sigma(o)以及其合成角相對于參考線72示出，其中參考線72平行于切線TL并且延伸穿過初始接觸位置1C，且與力矢量—致)。需要注意的是，鏈輪齒60c以及其前方(下游)的多個鄰近齒共享鏈張力CT的載荷分布，且最大的反作用力FH在初始嚙合接觸開始時出現(xiàn)在齒60c的IC位置。作用于齒60c前面的多個齒上的鏈張力負載的剩余部分并不影響嚙合噪音級別，因此在當(dāng)前改進中并不考慮。作為總結(jié)，鏈節(jié)沖擊力矢量FL在初始嚙合接觸過程中作用在嚙合沖擊位置1C，并且增加了總的嚙合沖擊能量E以及相關(guān)的噪音級別。如上文所述，圖4示出了同時嚙合接觸，其中，鏈節(jié)排30c的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面36在位置IF接觸鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c，并且前 面的鏈節(jié)排30b的拖尾外側(cè)側(cè)面37在位置OF接觸接合側(cè)面62c。圖4A為圖4的局部放大圖，其同樣示出了由于同時嚙合接觸現(xiàn)象的幾何形狀導(dǎo)致的力。齒60c從與鏈節(jié)排30c的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面36接觸的“僅內(nèi)側(cè)側(cè)面”，過渡到同時與前面的鏈節(jié)排30b的拖尾外側(cè)側(cè)面37接觸的時刻，也可被稱為過渡點，并且，該時刻同樣限定了齒60c嚙合周期的結(jié)束，因為鏈節(jié)排30b現(xiàn)在已經(jīng)完全嚙合，且其引導(dǎo)和拖尾銷中心C1、C2均位于節(jié)距直徑上。在第一徑向參考線LI和標記齒60c齒心的第二徑向參考線TC之間限定過渡角Phi((p)。圖4和4A分別對應(yīng)于圖3和3A，但是僅涉及過渡現(xiàn)象，其示出-在切線TL和過渡接觸參考線80之間限定嚙合接觸角Tau'(t')，其中參考線80穿過外側(cè)側(cè)面接觸位置OF和控制銷中心Cl，其中，對于該過渡現(xiàn)象來說，該控制銷中心Cl為在OF位置過渡到拖尾外側(cè)側(cè)面接觸的鏈節(jié)排的引導(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)；-過渡接觸參考線80在控制銷中心Cl和外側(cè)側(cè)面接觸位置OF之間限定杠桿臂的長度L'；-在過渡接觸參考線80與外側(cè)側(cè)面參考線84之間限定鏈節(jié)片過渡角Beta' / )，其中參考線84垂直于拖尾外側(cè)側(cè)面37延伸(外側(cè)側(cè)面參照線84也會垂直于鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c的漸開線(或者徑向弧段或者其它曲面))；-在切線TL和外側(cè)側(cè)面參考線84之間限定過渡沖擊角Sigma'(o')，即，o'=T' +3 '。需要注意的是，圖4和4A采用具有上撇號(')的相應(yīng)附圖標記來表示與圖3和3A相對應(yīng)的特征，且并未對所有特征進行說明。同時，在圖4A中，過渡沖擊角Sigma' (o')及其要素相對于參考線82示出，該參考線82平行于切線TL并且延伸穿過外側(cè)側(cè)面接觸位置0F，并與力矢量F' H 一致。與上文所述的、在位置IC的初始嚙合沖擊及其導(dǎo)致的嚙合噪音級別相比，隨著鏈節(jié)排30b過渡到與鏈輪齒60c在位置OF的完全弦嚙合接觸，第二嚙合沖擊的強度和相關(guān)的噪音等級為較小的數(shù)值。首先，過渡沖擊角O '總是小于初始嚙合沖擊角O的值。第二，位于OF的外側(cè)側(cè)面接觸隨著鏈節(jié)排30b從懸空狀態(tài)過渡到完全嚙合狀態(tài)而發(fā)生，并且，與鏈10和鏈輪50之間的初始接觸相比，完全嚙合狀態(tài)被認為對于沖擊力來說并不那么重要，其中，在所述初始接觸中，鏈節(jié)排從鏈跨度被接收以在嚙合的開端與鏈輪齒60沖擊。此外，噪音和振動測試已經(jīng)示出，與在位置IC的內(nèi)側(cè)側(cè)面36的初始嚙合沖擊相比，外側(cè)側(cè)面37在位置OF的過渡嚙合沖擊對于嚙合噪音級別的總量影響較小。鏈輪50為常規(guī)設(shè)計，并且每個齒60(即，60a、60b、60c等)繞徑向齒心TC相對稱地形成，從而具有在嚙合過程中與鏈10進行初始接觸的接合側(cè)面62 (即，62a.62b.62c等)以及匹配的脫離側(cè)面64 (即64a、64b、64c等)。多個齒心TC將每個齒60 二等分，并且這些齒心以齒角a = 360° /N的度數(shù)(° )平均間隔。接合齒側(cè)面62 (和脫離側(cè)面64)的漸開線形狀是從基圓生成的，且基圓由以下公式確定基圓=PDXCOs(PA)，其中PD =鏈輪節(jié)距直徑，PA =齒壓力角。此外，由以下公式確定節(jié)距直徑ro本身
PD = P/SIN(180/N)，其中P =節(jié)距，N =鏈輪中齒的數(shù)量。漸開線齒形狀可由徑向齒形狀近似，并且徑向齒形狀的壓力角PA可以被類似地確定。無論如何，通常已知的是，與具有較大壓力角的接合側(cè)面相比，具有較小壓力角的接合側(cè)面62更陡(接近于從鏈輪的旋轉(zhuǎn)軸起始的徑向線)。這樣，在初始接觸位置IC與接合側(cè)面62相切的參考線會在其本身與徑向參考線之間限定出一個角，該徑向參考線位于接合側(cè)面和緊接著的下游(引導(dǎo))脫離側(cè)面64之間，并且，該角在壓力角減小時變小且在壓力角增加時變大?，F(xiàn)有系統(tǒng)并未實質(zhì)性地改變現(xiàn)有的鏈輪齒壓力角，以使鏈節(jié)片30的設(shè)計最優(yōu)化，從而使鏈節(jié)沖擊力FL和相關(guān)的沖擊能量E最小化。下面的表I中示出了慣用鏈輪壓力角的度數(shù)(° )，并且鏈輪50與這些常規(guī)設(shè)計相一致(所有齒60具有相同的壓力角PA)表I
鏈輪齒數(shù)(N) 常規(guī)壓力角~
~< 1933°
~19-2531.5。
26-6030°

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，涉及一種鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其包括多個齒的鏈輪，其中每個齒包括接合側(cè)面和脫離側(cè)面，且齒形鏈與該鏈輪相嚙合。所述齒形鏈包括多個鏈節(jié)排，每個所述鏈節(jié)排繞著引導(dǎo)銷中心相對于前面的鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接并且每個所述鏈節(jié)排繞著拖尾銷中心相對于后續(xù)鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接。所述引導(dǎo)和拖尾銷中心互相間隔鏈節(jié)距P。每個所述排包括引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面和拖尾外側(cè)側(cè)面，其中，所述引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于位于前面的排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突出，并且包括內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R。所述鏈沿切線接近所述鏈輪，并且在初始嚙合接觸的瞬間，每個鏈輪齒的所述接合側(cè)面與所述鏈在位于所述鏈的嚙合排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面上的初始接觸位置進行初始嚙合接觸。在所述初始嚙合接觸瞬間，所述嚙合排的緊前面的鏈排包括位于鏈輪節(jié)距直徑上的引導(dǎo)銷中心，從而將該引導(dǎo)銷中心作為控制銷中心。對于與所述鏈輪完全嚙合的所述鏈的每個排，每個排的引導(dǎo)和拖尾銷中心位于所述節(jié)距直徑ro上，并且其拖尾外側(cè)側(cè)面與所述接合側(cè)面之一相接觸。在切線TL和初始接觸參考線之間限定嚙合接觸角Tau ( T ),所述初始接觸參考線穿過控制銷中心和初始接觸位置。在所述初始接觸參考線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間限定鏈節(jié)片進入角Beta(P )，所述內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線穿過所述內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑的弧心以及初始接觸位置。在切線TL和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間限定嚙合沖擊角Sigma(O),從而使0 = t+0，并且0彡34°。初始接觸位置與銷中心參考線間隔開初始接觸距離ICd，所述銷中心參考線在嚙合鏈節(jié)排的引導(dǎo)和拖尾銷中心間延伸，其中0. 49P ^ ICd ^ 0. 53P。根據(jù)本發(fā)明的改進的另一方面，一種鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)包括具有第一多個齒的第一鏈輪和具有第二多個齒的第二鏈輪，其中，第一和第二鏈輪具有不相同的齒數(shù)。齒形鏈與所述第一和第二鏈輪相嚙合，并包括多個鏈節(jié)排，其中每個所述鏈節(jié)排繞著引導(dǎo)銷中心相對于前面的鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接且繞著拖尾銷中心相對于后續(xù)鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，其中，所述引導(dǎo)和拖尾銷中心相互間隔鏈節(jié)距P。每個所述排包括引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面和拖尾外側(cè)側(cè)面，其中，所述引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于位于前面的排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突出，并且包括內(nèi)、側(cè)側(cè)面半徑R。對第一和第二鏈輪，所述鏈沿切線接近所述鏈輪，并且在初始嚙合接觸的瞬間，每個鏈輪齒的所述接合側(cè)面與所述鏈在位于所述鏈的嚙合排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面上的初始接觸位置進行初始嚙合接觸。在所述初始嚙合接觸瞬間，所述嚙合排的緊前面的鏈排包括位于鏈輪節(jié)距直徑上的引導(dǎo)銷中心，從而將引導(dǎo)銷中心作為控制銷中心。對于與所述鏈輪完全嚙合的所述鏈的每個排，每個排的引導(dǎo)和拖尾銷中心位于所述節(jié)距直徑ro上，并且每個排的拖尾外側(cè)側(cè)面與所述接合側(cè)面之一相接觸。在切線TL和初始接觸參考線之間限定嚙合接觸角Tau( T ),所述初始接觸參考線穿過控制銷中心和初始接觸位置。在所述初始接觸參考線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間限定鏈節(jié)片進入角Beta(P )，所述內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線穿過所述內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑的弧心以及初始接觸位置。在切線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間限定嚙合沖擊角Sigma( O )，從而使O = t+0。由第一鏈輪和鏈限定的哨合沖擊角Sigma ( o )等于由第二鏈輪和鏈限定的嚙合沖擊角Sigma ( O )。


本發(fā)明包括多個部件及部件的多種布置方式，附圖中示出了其優(yōu)選實施方式，其中圖I示出了已知齒形鏈的第一及第二鏈節(jié)排，其將導(dǎo)向片去除以顯示下面的鏈節(jié)片;圖2A和2B示出了鏈輪的弦升高；圖3示出了圖I中的鏈，其中鏈節(jié)排處于與鏈驅(qū)動系統(tǒng)中的已知鏈輪的鏈輪齒的嚙合開端；圖3A是圖3的放大部分；圖4示出了圖3的系統(tǒng)，其中鏈的兩個連續(xù)鏈節(jié)排同時與鏈輪齒嚙合接觸；圖4A為圖4的放大的局部視圖，其中將關(guān)鍵位置的鏈節(jié)片去除以更為清晰地示出同時嚙合接觸；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例形成的齒形鏈的第一及第二鏈節(jié)排，其中將導(dǎo)向片去除以顯示下面的鏈節(jié)片；圖5A為圖5中細節(jié)區(qū)域5A的極大放大圖；圖5B示出了包括導(dǎo)向片的、圖5所示的鏈的多鏈節(jié)排的等比例圖；圖5C示出了圖5中詳細區(qū)域5A，并且其示出了位于鏈上的多個位置，這些位置在嚙合周期中與鏈輪齒的接合側(cè)面相接觸；圖6示出了圖5中的鏈，其中鏈節(jié)排處于與圖3示出的已知鏈輪的鏈輪齒的嚙合開端；圖6A示出了圖6的放大部分；圖7示出了圖6的系統(tǒng)，其中鏈的兩個連續(xù)鏈節(jié)排同時與鏈輪齒嚙合接觸； 圖7A為圖7的放大的局部視圖，其中將關(guān)鍵位置的鏈節(jié)片去除以更為清晰地示出同時嚙合接觸；圖8與圖6A相似，但示出了在與根據(jù)本發(fā)明可替換實施例形成的鏈輪齒開始嚙合時的圖5的鏈，其中鏈輪齒壓力角相對于圖6的常規(guī)鏈輪可調(diào)節(jié)；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例形成的齒形鏈的第一及第二鏈節(jié)排，其中將導(dǎo)向片去除以顯示下面的鏈節(jié)片；圖9A為圖9中細節(jié)區(qū)域9A的極大放大圖；圖9B示出了包括導(dǎo)向片的、圖9所示的鏈的多鏈節(jié)排的等比例圖；圖9C示出了圖9的細節(jié)區(qū)域9A，并且示出了位于鏈上的多個位置，這些位置在整個嚙合周期中與鏈輪齒的接合側(cè)面相接觸；圖10示出了在與鏈輪齒開始嚙合時的圖9的鏈，其中，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，齒側(cè)面被限定為具有降低了的壓力角；圖IOA為圖10示出的鏈輪齒的極大放大圖，其中同時以虛線的形式重疊示出了圖3的常規(guī)鏈輪齒；圖11是圖10的放大部分，并且示出了圖9中的鏈，其中鏈節(jié)排處于與鏈輪齒的嚙合開端；圖IlA示出了圖11的放大部分；圖12示出了圖11的系統(tǒng)，其中鏈的兩個連續(xù)鏈節(jié)排同時與鏈輪齒嚙合接觸；圖12A為圖12的放大的局部視圖，其中為了清楚將關(guān)鍵位置的鏈節(jié)片去除，以更為清晰地示出同時嚙合接觸；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的改進的齒形鏈驅(qū)動系統(tǒng)。
具體實施例方式圖5為根據(jù)本發(fā)明形成的內(nèi)側(cè)側(cè)面接合的齒形鏈110的第一和第二排的放大示意圖(未示出鏈的導(dǎo)向片)，其示出了優(yōu)選的內(nèi)側(cè)側(cè)面突起LambdaU)以及外側(cè)側(cè)面輪廓。圖5A為圖5中細節(jié)區(qū)域5A的放大圖，其示出了位于鏈節(jié)齒頂端139附近的、相對于外側(cè)側(cè)斜面138的內(nèi)側(cè)側(cè)面突起AT。圖5B為包括根據(jù)本發(fā)明的、圖5所示的鏈節(jié)片的一段鏈的等比例圖，從而形成齒形鏈110。鏈110包括交錯穿插的內(nèi)側(cè)鏈節(jié)或鏈節(jié)片130的行或排130a、130b及130c等，其中每一個均包括具有外側(cè)側(cè)面137及內(nèi)側(cè)側(cè)面136的一對齒134，并且，在齒134的內(nèi)側(cè)側(cè)面136之間形成了胯部135。齒134具有各自的尖端或頂端139。每個鏈節(jié)片130具有兩個孔132，孔在鏈節(jié)排中相互對齊以接收連接銷140 (如圓銷、搖桿接頭等)，以可樞轉(zhuǎn)地結(jié)合所述排并且在齒形鏈與鏈輪(例如常規(guī)鏈輪50)開始嚙合并在齒形鏈的內(nèi)側(cè)側(cè)面136(“內(nèi)側(cè)側(cè)面接合”)與鏈輪齒可驅(qū)動地接合時繞銷中心C提供鏈的關(guān)節(jié)聯(lián)接。銷中心C彼此間相隔鏈節(jié)距長度或者鏈節(jié)節(jié)距P。術(shù)語“銷”本文是指圓銷或搖桿接頭或者其它任何螺栓或銷釘類結(jié)構(gòu)，其被插入鏈110或本文出現(xiàn)的其它鏈的對齊孔12中，以與相鄰鏈節(jié)排130a、130b、130c等樞轉(zhuǎn)地連接，以可樞轉(zhuǎn)地連接上述排。相應(yīng)的，術(shù)語“銷中心C”本文是指連續(xù)的鏈節(jié)排130a、130b、130c互相相對旋轉(zhuǎn)的軸，不管銷140是否包括圓銷、搖桿接頭或者其它適當(dāng)接合件。第一和第二導(dǎo)向片120 (圖5B)在側(cè)面與其它各個鏈節(jié)排相接(被稱為“導(dǎo)向排”)，并且用于使鏈110與鏈輪對準，但是其不與鏈輪齒相嚙合(為了顯示下面的鏈節(jié)片130，在多數(shù)圖中并未示出導(dǎo)向片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的鏈輪相嚙合的開端的未被支撐的鏈跨度，每個鏈節(jié)排130a、130b及130c的引導(dǎo)(沿鏈移動方向)內(nèi)側(cè)側(cè)面136相對于前面的鏈節(jié)排130a、130b及130c的拖尾外側(cè)側(cè)面137向外突出一定的突出量入。如上面背景 技術(shù)所述，切線TL為理論直線路徑，嚙合鏈銷的中心沿該路徑接近鏈輪。如這里所示，切線TL被定位在水平方向，在這種情況下，切線TL在節(jié)距直徑F1D的上止點(top-dead-center)或者12點位置與節(jié)距直徑ro相切，即，切線TL在以下位置與節(jié)距直徑ro相切，鏈銷的中心被置于節(jié)距直徑ro的中心且被置于垂直于切線TL的徑向參考線的中心位置(如此處所示，當(dāng)切線水平時，參考線垂直)。每個鏈節(jié)片130彼此相同，并且沿一垂直平面對稱，該平面垂直設(shè)置于銷中心C之間的鏈節(jié)片130中部。外側(cè)側(cè)面137為直邊(但可以是曲線)，并且對于第一實施例，外部或外側(cè)側(cè)面角Psi(V)為30° < V <30.5°，其中V被限定在第一參考線Wl和第二參考線W2之間，其中，第一參考線Wl與連接銷中心C的參考線Pk相垂直，第二參考線W2與外側(cè)側(cè)面137相重合。內(nèi)側(cè)側(cè)面136具有凸出的弓形，并且，內(nèi)側(cè)側(cè)面優(yōu)選地相對于鄰近鏈節(jié)排的外側(cè)側(cè)面向外突出一定突出量LambdaU )，從而滿足關(guān)系0.007P彡入彡0. 017P，其中，P等于鏈的節(jié)距長度。形成內(nèi)側(cè)側(cè)面136以滿足以下不等式。P 彡 R < 2P其中，R為內(nèi)側(cè)側(cè)面136的曲率半徑，P為鏈的節(jié)距長度。每個內(nèi)側(cè)側(cè)面136由徑向弧段確定且其從胯部135延伸到頂部139，其中所述弧段由中心位于弧中心179 (附圖6A)的半徑R確定。外側(cè)側(cè)面137在鄰近頂部139的位置包括具有任意期望角度的斜面138。在開始嚙合時，斜面138能夠保證用于引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136的初始嚙合接觸區(qū)域190(見圖5A)總會從前面的鏈節(jié)片130的拖尾外側(cè)側(cè)面137向外突出一定量Xt > X，特別是當(dāng)內(nèi)側(cè)側(cè)面突出Lambda(A)在其較低制造限度的時候。如圖所示，斜面138是平坦的并且在其自身和外側(cè)側(cè)面137的剩余部分的平面之間限定出倒角133。Lambda(A)的較小數(shù)值能夠有利地提供較小的角Beta( P )。值得注意的是,LambdaO )相對于當(dāng)鏈110被拉直時外側(cè)側(cè)面137的直的“接觸的”或“工作的”部分測量。當(dāng)其中所有銷中心C位于一條線上時，鏈的第一和第二連續(xù)排被視為拉直。對所有將和鏈110嚙合的鏈輪齒數(shù)而言，外側(cè)側(cè)面137的工作部分是其外側(cè)側(cè)面接觸位置OF位于的區(qū)域(參見圖7和7A)。斜面138被認為是外側(cè)側(cè)面137的“非接觸”或“非工作”部分，因為其不與將和鏈110嚙合的任何鏈輪齒數(shù)的鏈輪齒接觸。包括不需要為平面的斜面138，其確保至少相鄰鏈節(jié)排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136上需要與鏈輪50發(fā)生初始接觸IC的部分(參見圖6和6A)，相對于前面的或下游的鏈節(jié)排，總是向外凸出足夠的距離，該距離在任何制造公差的情況下都能如本文描述的，確保引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136與鏈輪發(fā)生初始接觸。鏈110會與一個如圖6和6A所不的常規(guī)鏈輪50以及至少另一個齒數(shù)相同或不同的常規(guī)鏈輪50相互嚙合，從而限定鏈驅(qū)動系統(tǒng)115。在圖6和6A中，鏈的鏈節(jié)排130c處于與鏈輪50的鏈輪齒60c的嚙合的開端(通常僅對位于各個排130a、130b及130c等中可見的單獨鏈節(jié)片130進行說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，每個排均包括橫向于每個排布置的多個鏈節(jié)片130)。連續(xù)的銷中心被計數(shù)為Cl、C2、C3及C4等，從而將其彼此區(qū)分。示出了排130c與相應(yīng)鏈輪齒60c的初始嚙合接觸的瞬間，即，鏈的鏈節(jié)片內(nèi)側(cè)側(cè)面136與鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c之間、在位于接合側(cè)面62c上的初始接觸位置IC的初始接觸的瞬間。在第一徑向參考線LI和第二徑向參考線TC之間限定初始接觸角Theta ( 0 )，其中，第一徑向參考線從鏈輪的旋轉(zhuǎn)軸起始并垂直于切線TL延伸，第二徑向參考線TC從鏈輪的 旋轉(zhuǎn)軸起始并延伸穿過目標鏈輪齒60c的齒心。在前的鏈輪齒60b的嚙合周期已經(jīng)完成，鏈節(jié)排130b的引導(dǎo)銷中心Cl (同樣為鏈節(jié)排130a的拖尾銷中心C)位于節(jié)距直徑上，其受制于鏈節(jié)排130a的拖尾外側(cè)側(cè)面137與位置OF處的鏈輪齒60b的接合側(cè)面62b之間的接觸。鏈節(jié)排130b處于前述的“懸空狀態(tài)”，其引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136及拖尾外側(cè)側(cè)面137均不直接接觸鏈輪50。銷中心Cl被視為“控制銷中心”，因為其是相對于嚙合鏈節(jié)排130c的引導(dǎo)銷中心C2的、最接近的(沿鏈運行方向)前面或下游銷中心C(控制銷中心Cl同樣為最接近的(沿鏈運行方向)、完全嚙合的鏈節(jié)排130a的拖尾銷中心)。這樣，能夠形成以下關(guān)系-在切線TL和初始接觸參考線170之間限定嚙合接觸角Tauh)，其中參考線170穿過控制銷中心Cl和初始接觸位置IC ；-初始接觸參考線170限定位于控制銷中心Cl和初始接觸位置IC之間的L長度的杠桿臂；-在初始接觸參考線170與內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線174之間限定鏈節(jié)片進入角Beta(P)，其中參考線174穿過內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R的弧心179以及初始接觸位置IC(內(nèi)側(cè)側(cè)面參照線174會垂直于鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c的漸開曲線(或者徑向弧段或者其它曲面));-在切線TL和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線174之間限定嚙合沖擊角Sigma(o)，即，o=
T +3。在圖6A中，相對于參考線172示出嚙合沖擊角Sigma(o)及其要素，其中，參考線172平行于切線TL并且延伸穿過初始接觸位置1C，與力矢量相一致。如圖6和6A所示，不同于圖I和3中的現(xiàn)有鏈10，對鏈110的鏈節(jié)片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和鏈節(jié)排130c之間產(chǎn)生于鏈節(jié)片130的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136上。這樣，鏈節(jié)片130的形狀降低了與鏈-鏈輪嚙合現(xiàn)象相關(guān)的噪音及振動級別。下面進一步的說明與圖7和7A相關(guān)，改進形式的鏈節(jié)片130同樣導(dǎo)致對于到達完全弦嚙合接觸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嚙合過程。為了根據(jù)本發(fā)明的改進設(shè)計鏈節(jié)片130，鏈節(jié)片130c的內(nèi)側(cè)側(cè)面136被確定為與鏈輪齒60c的預(yù)期初始接觸位置IC的函數(shù)，并且，這種設(shè)計優(yōu)選地設(shè)置在接近或具有可以用于鏈110 (對系統(tǒng)115而言，齒數(shù)改變，初始接觸位置IC也會發(fā)生改變)中的鏈輪族(齒數(shù)的范圍)中的最少齒數(shù)的鏈輪尺寸(齒數(shù))。外側(cè)側(cè)面137在之前已經(jīng)被確定，然而，由于最接近的完全嚙合鏈節(jié)排(在這種情況下為鏈節(jié)排130a)的拖尾外側(cè)側(cè)面137用于將嚙合鏈節(jié)排130b、130c定位，因而，鏈節(jié)片130的內(nèi)側(cè)側(cè)面136的輪廓能夠在其初始嚙合沖擊(初始接觸)IC旋轉(zhuǎn)位置被設(shè)立。如上文所述，如圖6和6A所示的嚙合沖擊角a由下述等式確定O = T + 旦 其中T為鏈節(jié)片嚙合接觸角，P為在嚙合沖擊開始時的鏈節(jié)片進入角。齒沖擊反作用力FS隨著用于恒定鏈張力CT的嚙合沖擊角O的大小發(fā)生變化，因而在設(shè)立內(nèi)側(cè)側(cè)面136的形式時使嚙合沖擊角O盡可能小是有益的。仍然參照附圖6A，選擇控制銷中心Cl的旋轉(zhuǎn)位置以及嚙合接觸角T，從而將初始接觸位置IC布置在位于內(nèi)側(cè)側(cè)面136上的預(yù)期區(qū)域內(nèi)，這會最大地滿足嚙合幾何結(jié)構(gòu)以及鏈節(jié)片的裝載。如圖5C所示，對于節(jié)距P = 7. 7毫米(mm)的所示鏈以及限定有與之相配合的弦節(jié)距的鏈輪50而言，位于內(nèi)側(cè)側(cè)面136的初始接觸位置IC與銷中心C的參考線Pk之間垂直測量時相隔預(yù)期的初始接觸距離ICD，其中，銷中心參考線匕在鏈節(jié)片的銷中心C(圖6和6A中的銷中心C2、C3)之間延伸。通過選擇與鏈110配合使用的鏈輪50的族(齒數(shù)范圍)內(nèi)的最小齒數(shù)，或接近最小齒數(shù)的鏈輪齒數(shù)，確定出預(yù)期的初始接觸距離ICD。給定鏈節(jié)片的最佳初始接觸距離ICd是鏈節(jié)片130的設(shè)計函數(shù)，尤其是此處所述的內(nèi)側(cè)側(cè)面136。同樣，對常規(guī)鏈輪50而言，隨著鏈輪50齒數(shù)的變化，IQ1也會發(fā)生變化。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明設(shè)計齒形鏈時，為了控制嚙合沖擊角Sigma(o)及其要素以減小噪音和振動，在將和鏈110嚙合的鏈輪50的所有齒數(shù)上運用下面的關(guān)系式被認為是有利的0. 49P ( ICd ( 0. 53P因此，對于包括鏈節(jié)距P = 7. 7mm的鏈輪50和鏈的系統(tǒng)115而言，ICd必須在3. 773mm至4. 081mm的范圍內(nèi)。對于包括鏈節(jié)距P = 6. 35mm的鏈輪50和鏈的系統(tǒng)115而言，ICd必須在3. 112mm至3. 366mm的范圍內(nèi)。在其它情況下，鏈節(jié)距P可選自7. 7mm和6. 35mm之間的一個值，接觸距離ICd的大小在滿足等式0. 49P ( ICd ( 0. 53P的條件下相
應(yīng)發(fā)生變化。如圖6A所示，參考線176與鏈輪齒接合側(cè)面62C以及鏈節(jié)片內(nèi)側(cè)側(cè)面136在初始接觸位置IC相切。內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線174因此垂直于參考線176，并且因而會在初始接觸位置IC垂直于齒側(cè)面62C的漸開線面。參考線178垂直于初始接觸參考線170。這符合鏈節(jié)片進入角Beta(P)的大小會成為對嚙合接觸角T進行選擇的產(chǎn)物?？刂其N中心Cl的旋轉(zhuǎn)位置以及對嚙合接觸角T的選擇有效地限定了鏈節(jié)片的進入角P，并且因而同樣限定了嚙合沖擊角O。如圖6A中圖示的，隨著嚙合沖擊角O的減小，嚙合沖擊反作用力FS變成了較小數(shù)值。因此，當(dāng)限定鏈節(jié)片130的輪廓時，期望為銷中心Cl旋轉(zhuǎn)(S卩，控制銷中心Cl的旋轉(zhuǎn)位置)以及嚙合接觸角T選擇數(shù)值，從而滿足以下關(guān)系
在初始嚙合沖擊IC處O = (T+@)彡34°，其中P < 9。與現(xiàn)有系統(tǒng)相比(如背景技術(shù)所述)，在初始嚙合沖擊IC處O = ( T + p )彡34°并且P <9°的系統(tǒng)會使鏈沖擊力FL及其導(dǎo)致的沖擊能量E減小。圖7和7A分別對應(yīng)于圖4和圖4A，其中圖7和7A示出了鏈110的同時嚙合接觸。這樣，圖7類似于圖6，但是其示出了鏈輪50在嚙合周期中進一步旋轉(zhuǎn)，一直到位于前面的鏈節(jié)排130b的拖尾外側(cè)側(cè)面137與鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c在外側(cè)側(cè)面接觸位置OF相互接觸的瞬間，并且，鏈節(jié)排130c的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136同樣在位置IF與接合側(cè)面62c相接觸。如上文所述，齒60c從僅接觸鏈節(jié)排130C的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136的內(nèi)側(cè)側(cè)面過渡到與前面的鏈節(jié)排130b的拖尾外側(cè)側(cè)面137在外側(cè)側(cè)面接觸點OF接觸的外側(cè)側(cè)面時刻被稱為過渡點，并且，其同樣限定了齒60c的嚙合周期的結(jié)束，因為鏈節(jié)排130b已經(jīng)完全嚙合，其引導(dǎo)和拖尾銷中心C1、C2都位于節(jié)距直徑I3D上。在第一徑向參考線LI和穿過齒60c的齒心的第二徑向參考線TC之間限定過渡角Phi(Cp)。 圖7A為圖7的放大的局部視圖，其示出-在切線TL和過渡接觸參考線180之間限定過渡接觸角Tau'( t ')，其中參考線180穿過外側(cè)側(cè)面接觸位置OF和控制銷中心Cl，其中，該控制銷中心Cl對于該過渡現(xiàn)象而言，為在OF位置過渡到拖尾外側(cè)側(cè)面接觸的鏈節(jié)排的引導(dǎo)銷中心；-過渡接觸參考線180在控制銷中心Cl和外側(cè)側(cè)面接觸位置OF之間限定長度L'杠桿臂；-在過渡接觸參考線180與外側(cè)側(cè)面參考線184之間限定鏈節(jié)片過渡角Beta' 丨)，其中參考線184垂直于拖尾外側(cè)側(cè)面137延伸(外側(cè)側(cè)面參照線184會垂直于鏈輪齒60c的接合側(cè)面62c的漸開線(或者徑向弧段或者其它曲面))；-在切線TL和外側(cè)側(cè)面參考線184之間限定過渡沖擊角Sigma'(o')，其中，O1=T1 +旦，。由此產(chǎn)生的鏈節(jié)片過渡角Beta' (P')以及過度沖擊角Sigma' (o')會決定位于OF位置的拖尾外側(cè)側(cè)面137的過渡沖擊的沖擊力F' L以及所產(chǎn)生的沖擊能量E。需要注意的是，采用具有上撇號(')的相應(yīng)附圖標記來表示圖7和7A中與圖6和6A相對應(yīng)的特征，且并未對所有特征進行說明。同時，在圖7中，過渡沖擊角Sigma' (o')及其要素相對于參考線182示出，該參考線182平行于切線TL并且延伸穿過外側(cè)側(cè)面接觸位置0F，與力矢量F' H—致。與上文所述的、位于位置IC的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面136的初始嚙合沖擊相比，位于位置OF的、拖尾外側(cè)側(cè)面137的過度沖擊被認為對于噪音和振動來說并不那么重要，但是，我們認為對于過渡沖擊角Sigma' (0丨)及其要素的控制，S卩，對于鏈節(jié)片過渡角Beta' / )以及過渡接觸角Tau' (t')的控制，對于進一步最小化系統(tǒng)115中的噪音和振動來說是需要的。當(dāng)鏈110必須與常規(guī)鏈輪相嚙合時，如與具有表I中所示的常規(guī)壓力角的齒的鏈輪50相嚙合時，控制和優(yōu)化嚙合沖擊角O和過渡沖擊角O，的能力是受限的。根據(jù)本發(fā)明的可選的實施例，通過將系統(tǒng)115中的至少一個常規(guī)鏈輪50替換為改進后的鏈輪150，鏈110和常規(guī)鏈輪50相嚙合產(chǎn)生的噪音和振動能被進一步減小，替換后的系統(tǒng)被限定為系統(tǒng)115'，如圖8所示。圖8示出鏈110的鏈節(jié)排130c處于與鏈輪150的接合側(cè)面162c的嚙合開端。盡管未在圖8中示出，與鏈輪150完全嚙合了的鏈110的鏈節(jié)排130，其拖尾外側(cè)側(cè)面137與各自的接合側(cè)面162在外側(cè)側(cè)面接觸位置OF相接觸，如上有關(guān)圖7A所述，SP，系統(tǒng)115'發(fā)生的從內(nèi)側(cè)側(cè)面接觸IF到外側(cè)側(cè)面接觸OF的過渡與系統(tǒng)115相同。如上，鏈110限定為具有鏈節(jié)距P < 7. 7mm的鏈節(jié)距，且改進的鏈輪150限定為具有用于嚙合的相對應(yīng)的節(jié)距。因而，鏈110和與之嚙合的改進的鏈輪150限定出系統(tǒng)115'，且至少另一鏈輪具有相同或不同的齒數(shù)，該另一鏈輪可為常規(guī)鏈輪50或另一改進的鏈輪150。改進的鏈輪150用大100的附圖標記來標識與常規(guī)鏈輪50相對應(yīng)的特征。改進的鏈輪150的齒160根據(jù)每個鏈輪齒數(shù)N限定了不同的壓力角PA(參見表3)，除此以外，改進的鏈輪150和常規(guī)鏈輪50相同。鏈輪齒160壓力角PA的范圍在表2中示出。表2節(jié)距范圍6.35mm 到 I 7mm
權(quán)利要求
1.一種鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng),包括 包括多個齒的鏈輪，其中每個齒包括接合側(cè)面和脫離側(cè)面； 與所述鏈輪相嚙合的齒形鏈，所述齒形鏈包括多個鏈節(jié)排，每個所述鏈節(jié)排繞著引導(dǎo)銷中心相對于前面的鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，并且每個所述鏈節(jié)排繞著拖尾銷中心相對于后續(xù)鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，其中，所述引導(dǎo)和拖尾銷中心互相間隔鏈節(jié)距P，每個所述排包括引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面和拖尾外側(cè)側(cè)面，其中 每個排的所述引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于前面的排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突出，并且包括內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R ; 所述鏈沿切線接近所述鏈輪，并且在初始嚙合接觸的瞬間，每個鏈輪齒的所述接合側(cè)面與所述鏈在位于所述鏈的嚙合排的所述引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面上的初始接觸位置進行初始嚙合接觸； 在所述初始嚙合接觸的瞬間，所述嚙合排的緊前面的鏈排包括位于鏈輪節(jié)距直徑上的引導(dǎo)銷中心，從而將該引導(dǎo)銷中心作為控制銷中心； 對于與所述鏈輪完全嚙合的所述鏈的每個排，每個排的引導(dǎo)和拖尾銷中心位于所述節(jié)距直徑ro上，并且每個排的拖尾外側(cè)側(cè)面與所述接合側(cè)面之一相接觸； 在所述切線TL和初始接觸參考線之間限定嚙合接觸角Tauh )，所述初始接觸參考線穿過所述控制銷中心和所述初始接觸位置； 在所述初始接觸參考線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間限定鏈節(jié)片進入角Beta(P )，所述內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線穿過所述內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑的弧心以及所述初始接觸位置； 在所述切線和所述內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間限定嚙合沖擊角Sigma(O),從而使0 = ，并且?！?4。； 所述初始接觸位置與銷中心參考線間隔初始接觸距離ICD，所述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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中Beta(P)小于或等于9°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中每個排的所述引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于前面的排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突出最大突出量LambdaU )，從而0.007P ^ A ^ 0. 017P。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述側(cè)面半徑具有被限定為P< R<2P的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述鏈的每個所述內(nèi)側(cè)鏈節(jié)限定外部側(cè)面角￥<30.5°，其中，所述外部側(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且垂直于所述切線，所述第二參考線與所述拖尾外側(cè)側(cè)面相一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中對于所述鏈的每個所述內(nèi)側(cè)鏈節(jié)，所述外側(cè)側(cè)面包括非工作部分，該非工作部分包括位于所述工作部分和頂端之間的斜面，其中，當(dāng)所述齒形鏈被拉直時，所述鏈的相鄰排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于所述斜面向外突出一定突出量，該突出量大于所述突出量LambdaO )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述工作部分和所述斜面都是平坦的，從而對于每個所述內(nèi)側(cè)鏈節(jié)，在所述斜面和所述拖尾外側(cè)側(cè)面之間限定斜面角。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中每個鏈輪齒的所述接合側(cè)面被限定為具有壓力角PA，其中29°彡P(guān)A彡33°，并且其中Sigma(o)小于或等于33°。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中每個鏈輪齒的所述接合側(cè)面被限定為具有壓力角PA，其中26°彡P(guān)A彡29°。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中Sigma(O)小于或等于31°。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中Beta(P)小于或等于7°。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中每個排的所述引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于前面的排的所述拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突出最大突出量LamdaO )，從而0.007P ^ A ^ 0. 017P。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中限定所述側(cè)面半徑R，從而P< R<2P。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述鏈的每個所述內(nèi)側(cè)鏈節(jié)限定外部側(cè)面角V <27°，其中，所述外部側(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且垂直于所述切線，所述第二參考線與所述拖尾外側(cè)側(cè)面相一致。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中對于所述鏈的每個所述鏈節(jié)，所述外側(cè)側(cè)面進一步包括非工作部分，該非工作部分包括在所述工作部分和頂端之間延伸的斜面，其中，當(dāng)所述齒形鏈被拉直時，所述鏈的相鄰排的引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于所述斜面向外突出一定突出量，該突出量大于所述最大突出量LambdaU )。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分和所述斜面都是平坦的，從而對于每個所述內(nèi)側(cè)鏈節(jié)，在所述斜面和所述拖尾外側(cè)側(cè)面之間限定斜面角。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述鏈節(jié)距P滿足關(guān)系式6.35mm < P < 7. 7mm。
18.—種鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng),其包括 包括第一多個齒的第一鏈輪； 包括第二多個齒的第二鏈輪，其中第一和第二鏈輪具有不相同的齒數(shù)； 與所述第一和第二鏈輪相嚙合的齒形鏈，所述齒形鏈包括多個鏈節(jié)排，每個所述鏈節(jié)排繞著引導(dǎo)銷中心相對于前面的鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，并且每個所述鏈節(jié)排繞著拖尾銷中心相對于后續(xù)鏈節(jié)排關(guān)節(jié)連接，其中，所述引導(dǎo)和拖尾銷中心相互間隔鏈節(jié)距P，每個所述排包括引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面和拖尾外側(cè)側(cè)面，其中 每個排的所述引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面相對于前面的排的拖尾外側(cè)側(cè)面的工作部分向外突出，并且包括內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑R ; 對于所述第一和第二鏈輪 所述鏈沿切線接近所述鏈輪，并且在初始嚙合接觸的瞬間，每個鏈輪齒的所述接合側(cè)面與所述鏈在位于所述鏈的嚙合排的所述引導(dǎo)內(nèi)側(cè)側(cè)面上的初始接觸位置進行初始嚙合接觸； 在所述初始嚙合接觸瞬間，所述嚙合排的緊前面的鏈排包括位于鏈輪節(jié)距直徑上的引導(dǎo)銷中心，從而將該引導(dǎo)銷中心作為控制銷中心；對于與所述鏈輪完全嚙合的所述鏈的每個排，每個排的引導(dǎo)和拖尾銷中心位于所述節(jié)距直徑ro上，并且每個排的拖尾外側(cè)側(cè)面與所述接合側(cè)面之一相接觸； 在所述切線TL和初始接觸參考線之間限定嚙合接觸角Tauh )，所述初始接觸參考線穿過所述控制銷中心和所述初始接觸位置； 在所述初始接觸參考線和內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間限定鏈節(jié)片進入角Beta(P )，所述內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線穿過所述內(nèi)側(cè)側(cè)面半徑的弧心以及所述初始接觸位置； 在所述切線和所述內(nèi)側(cè)側(cè)面參考線之間限定嚙合沖擊角Sigma(0)，從而使0 =T +3 ; 其中由第一鏈輪和鏈限定的嚙合沖擊角Sigma(O)等于由第二鏈輪和鏈限定的嚙合 沖擊角SigmaO )。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述初始接觸位置與銷中心參考線間隔初始接觸距離IQ3,所述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.根據(jù)權(quán)利要求19所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中O<33°。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述第一鏈輪的每個齒被限定為具有第一壓力角，并且所述第二鏈輪的每個齒被限定為具有第二壓力角，所述第二壓力角與第一壓力角不同。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述第一壓力角與所述第二壓力角至少為29°但不大于31°。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述第一壓力角與所述第二壓力角至少為26°但不大于29°。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中Sigma(O)小于或等于31°。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述鏈節(jié)距P滿足關(guān)系式6.35mm < P < 7. 7mm。
全文摘要
一種齒形鏈和鏈輪驅(qū)動系統(tǒng)，通過使用特殊形式的鏈節(jié)片，且優(yōu)選的是，通過改進鏈輪齒壓力角，而使得初始接觸距離ICD、嚙合沖擊角Sigma(σ)、鏈節(jié)片進入角Beta(β)以及嚙合幾何形狀的其它方面得以控制和優(yōu)化，從而減小噪音和振動。該系統(tǒng)可包括第一和第二鏈輪，第一和第二鏈輪的壓力角可控，從而確保即使兩鏈輪的齒數(shù)不同，其初始接觸距離ICD、嚙合沖擊角Sigma(σ)和鏈節(jié)片進入角Beta(β)的預(yù)期值也相等。對于在6.35mm至7.7mm范圍內(nèi)的鏈節(jié)距P，初始接觸距離IC0被控制以使得0.49P≤IC0≤0.53P，嚙合沖擊角Sigma(σ)被控制以使得σ＜34°，且鏈節(jié)片進入角Beta(β)被控制以使得β≤9°。對于某些鏈和鏈輪構(gòu)造，σ＜31°且β≤7°。
文檔編號F16G3/04GK102753857SQ201080040144
公開日2012年10月24日 申請日期2010年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
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