專利名稱：張緊鏈輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及張緊鏈輪，更為具體的是，涉及皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的張緊鏈輪。
發(fā)明的背景皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可包括兩個(gè)或多個(gè)皮帶輪，而皮帶則在它們之間傳動(dòng)。皮帶可具有本領(lǐng)域中已知的任何型面，包括帶齒的的、多肋的或V形的皮帶。
為了確保適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行和皮帶的壽命，對皮帶施加了皮帶張力或預(yù)負(fù)載。為此可簡單地將皮帶輪略微移開一個(gè)預(yù)定距離。也可對皮帶應(yīng)用一個(gè)彈簧加載張緊器。另一個(gè)選擇是采用一個(gè)可調(diào)節(jié)的張緊鏈輪。
當(dāng)應(yīng)用張緊鏈輪時(shí)，皮帶張力將是張緊鏈輪相對皮帶的位置的函數(shù)。張緊鏈輪還具有皮帶支承表面。當(dāng)張緊鏈輪與同步或帶齒的皮帶一起使用時(shí)，張緊鏈輪的皮帶支承表面也有齒。特別在張緊鏈輪支承在皮帶的帶齒的側(cè)上時(shí)。
運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶齒的張緊鏈輪產(chǎn)生噪聲，這是因?yàn)殒溳嗈D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鏈輪的齒撞擊在皮帶上。此噪聲是十分有害的。
此技術(shù)的代表是屬于Ricoh Co.Ltd的日本專利申請No.09220821A，它披露要設(shè)定一個(gè)位置，在該處，n(2或以上的整數(shù))個(gè)齒中的每個(gè)齒與皮帶同步，開始咬合驅(qū)動(dòng)皮帶輪的齒槽，以這種方式，造成的沿周邊方向的偏離為驅(qū)動(dòng)皮帶輪的一個(gè)齒的節(jié)距1/n。
需要一種鏈輪，其運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲大大降低。需要一種鏈輪，其弓形節(jié)距基本與嚙合鏈輪的皮帶的節(jié)距相匹配。需要一種鏈輪，它可與具有最小包角的皮帶一起使用。而本發(fā)明能符合這些要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要方面是提出一種鏈輪，其運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲大大降低。
本發(fā)明的另一方面是提出一種鏈輪，其弓形節(jié)距基本與嚙合鏈輪的皮帶的節(jié)距相匹配。
本發(fā)明的另一方面是提出一種鏈輪，它可與具有最小包角的皮帶一起使用。
本發(fā)明的其它方面將由發(fā)明的以下說明及附圖指出或變得更為清晰。
本發(fā)明包括一個(gè)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和帶齒的張緊鏈輪，它所具有的弓形節(jié)距得以大大降低噪聲。帶齒的張緊鏈輪的節(jié)距足以在最小皮帶包角下，產(chǎn)生皮帶和鏈輪之間的適當(dāng)嚙合。
附圖概述包括在說明書中并構(gòu)成其一個(gè)部分的附圖展示了本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施例，并與說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1是張緊鏈輪的側(cè)視圖。
圖2是雙皮帶輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的側(cè)視圖，它包含本發(fā)明的張緊鏈輪。
圖3是本發(fā)明張緊鏈輪的另一實(shí)施例。
較優(yōu)實(shí)施例的詳細(xì)說明圖1是張緊鏈輪的側(cè)視圖。張緊鏈輪10包括凹槽11和設(shè)置在凹槽11之間的齒12。帶齒的皮帶20嚙合張緊鏈輪10。張緊鏈輪10可嚙合架設(shè)在皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的任何皮帶。通常，惰鏈齒用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)中皮帶的張力。
現(xiàn)參看圖1，在皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，皮帶20的節(jié)距PB是相鄰皮帶齒21的中心之間的距離。鏈輪10的節(jié)距PS是相鄰鏈輪齒12在每一相鄰齒的表面上的中心之間的距離。為了適當(dāng)?shù)剡\(yùn)轉(zhuǎn)，皮帶圍繞也稱作包角的張緊鏈輪的部分周邊嚙合張緊鏈輪。
在標(biāo)準(zhǔn)的皮帶輪/皮帶系統(tǒng)中，為了獲得適當(dāng)?shù)陌牵溳喌凝X節(jié)距PS必須略小于皮帶的齒節(jié)距PB，換言之，鏈輪節(jié)線直徑必須等于皮帶節(jié)線直徑。節(jié)線通常位于皮帶拉伸弦的位置。一般講，節(jié)線用設(shè)置在鏈輪齒表面之上某個(gè)距離的參考弧表示。
在此技術(shù)中應(yīng)用的另一個(gè)值是節(jié)線差分或“PLD”。它通常是皮帶節(jié)線位置或鏈輪節(jié)圓直徑(PD)與鏈輪外徑(“OD”)之間的差。換言之PD-OD＝PLDOD在鏈輪外齒表面上測量。例如，對于8MM-28齒鏈輪，其OD為2.744″，這將形成2.807″的鏈輪節(jié)圓直徑(“PD”)。這時(shí)，0.063″的PLD使具有節(jié)距為8.0MM的皮帶齒得以圍繞包角適當(dāng)?shù)貒Ш湘溳嘄X。
在先前技術(shù)中，帶齒的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的張緊鏈輪是采用PLD方法切割的。這意味著，先前技術(shù)的鏈輪齒將適合在一個(gè)顯著的包角上適當(dāng)?shù)貒Ш掀?。這也意味著，鏈輪齒將撞擊每個(gè)皮帶齒刃。與先前技術(shù)的鏈輪相反，如此處更為全面闡述的，皮帶將不適合在任何顯著的包角上適當(dāng)?shù)貒Ш媳景l(fā)明的鏈輪。
更具體地講，在大多數(shù)張緊鏈輪的應(yīng)用中，當(dāng)皮帶的帶齒的側(cè)被嚙合時(shí)，包角α一般小于30°。這意味著當(dāng)鏈輪嚙合皮帶時(shí)，皮帶基本成齒條形式，即是平直的。例如，當(dāng)兩個(gè)匹配的齒型面以齒條形式適當(dāng)嚙合時(shí)，這兩個(gè)匹配的齒型面將嚴(yán)格地具有相同的節(jié)距。但是，對PLD設(shè)計(jì)來講型面間的節(jié)距必須存在差異，而這將引起型面在齒條形式下略微不匹配。從而造成皮帶齒的齒側(cè)面與鏈輪凹槽之間不能接受的間隙。如在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的情況那樣，皮帶在這些間隙內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)也促成產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。在此說明中，“包圍的角”和“包角”可相互替換使用，并具有相同意義。
在相鄰的鏈輪齒之間有凹槽，它包括凹槽深度。深度應(yīng)選成得以確保皮帶齒能適當(dāng)?shù)貒Ш掀л喌陌疾?，從而確保最大的功率傳送。每個(gè)皮帶輪齒嚙合每一皮帶齒之間的齒刃。運(yùn)轉(zhuǎn)期間，每一鏈輪齒對皮帶齒刃的撞擊引起噪聲的產(chǎn)生。噪聲強(qiáng)度是各種因素的函數(shù)，包括相對齒刃深度的齒高。
當(dāng)皮帶處于基本為“齒條”，或平直狀態(tài)及低包角時(shí)，本發(fā)明的鏈輪顯著地降低運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，因?yàn)樵趪Ш辖唤缑嫣?，鏈輪的?jié)距基本匹配皮帶的節(jié)距。例如，8.0mm節(jié)距的皮帶在齒條狀態(tài)下的齒距為8.0mm。因此，為獲得低噪聲狀態(tài)，鏈輪的齒距(“弓形節(jié)距”)也必須為8.0mm。如果只有一個(gè)鏈輪齒接觸處于真正齒條狀態(tài)下的皮帶，就可應(yīng)用這種“在齒條狀態(tài)下的嚙合”。
如果在應(yīng)用中，可測量皮帶間距有偏差，且有一個(gè)以上的皮帶齒接觸鏈輪，則鏈輪“在齒條狀態(tài)下的嚙合”的OD必須減少一個(gè)適當(dāng)?shù)牧恳跃S持鏈輪齒與皮帶凹槽之間的適當(dāng)嚙合。
下述公式用于確定發(fā)明鏈輪的調(diào)節(jié)后的OD(“AD”)，如果發(fā)明鏈輪所在的系統(tǒng)中皮帶間距偏離齒條狀態(tài)。除了鏈輪上的齒數(shù)外，還必須知道兩件事，具有相同齒數(shù)的“標(biāo)準(zhǔn)”鏈輪的PLD以及系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間皮帶在鏈輪上的包角大小。齒數(shù)和PLD可在各種產(chǎn)品目錄的鏈輪明細(xì)表中獲得。包角也可應(yīng)用本領(lǐng)域中的已知方式加以計(jì)算。
因此，Ad＝Sd-(PLDd×BWd)其中PLD＝節(jié)線差分BWd＝皮帶包角(以度為單位)Sd＝皮帶齒條節(jié)距嚙合時(shí)的鏈輪外徑Ad＝調(diào)節(jié)后的鏈輪外徑PLDd＝PLD/360°對于“8MM”-28齒鏈輪，當(dāng)包角為5°時(shí)的計(jì)算實(shí)例如下PLD＝0.063″BWd＝5°Sd＝2.807″PLDd＝0.00018/°因此，Ad＝2.807″-(0.00018″/°×5°)＝2.806″對包角為5°的系統(tǒng)，Ad＝2.806″。與2.744″的“標(biāo)準(zhǔn)”O(jiān)D相比較，發(fā)明鏈輪的OD要比標(biāo)準(zhǔn)鏈輪大0.062″。齒數(shù)仍為28?？衫斫獾氖牵擞?jì)算可應(yīng)用于具有任何齒數(shù)的鏈輪。
接著，給定Ad＝2.806″，對5°包角的發(fā)明鏈輪的節(jié)距是發(fā)明節(jié)距＝π(2.806″)/28＝0.3148″或7.9959mm與標(biāo)準(zhǔn)鏈輪的節(jié)距標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距＝π(2.744″)/28＝0.3079″或7.8206mm相比較，標(biāo)準(zhǔn)鏈輪與發(fā)明鏈輪之間的節(jié)距差是0.0069″或0.1753mm。這表明在低包角下，發(fā)明鏈輪的節(jié)距大于標(biāo)準(zhǔn)鏈輪的節(jié)距，從而加強(qiáng)了鏈輪與皮帶之間的嚙合。換言之，鏈輪節(jié)距反比于包角，也即，當(dāng)包角減小時(shí)，鏈輪節(jié)距增大。本領(lǐng)域的技術(shù)熟練人士還能看到，當(dāng)包角趨近零時(shí)，鏈輪節(jié)距將基本等于它所嚙合的皮帶的齒條節(jié)距。這進(jìn)一步表明發(fā)明鏈輪顯著降低或消除在其它情況下包含于張緊鏈輪系統(tǒng)中的鏈輪型面與皮帶型面之間的不匹配，從而降低或消除由于這種不匹配引起的噪聲。
雖然發(fā)明鏈輪能方便地用于低包角，如在5°以下的包角，但該方法也可用于任何張緊鏈輪的情況，它具有直至180°包角(包括180°)的特定包角，并要求在張緊鏈輪與皮帶之間有精確的嚙合。
為進(jìn)一步降低噪聲，鏈輪凹槽型面可以是皮帶齒型面的鏡面圖像，用以消除旋轉(zhuǎn)速度變化的驅(qū)動(dòng)器，例如在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的噪聲反撞。減少鏈輪凹槽深度也可強(qiáng)化聲學(xué)和諧。這在皮帶/鏈輪交界面建立了齒刃區(qū)域間隙，從而降低了聲壓水平。
因此，本發(fā)明是對許多先前技術(shù)問題的改進(jìn)。本發(fā)明鏈輪和系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，與標(biāo)準(zhǔn)PLD鏈輪相比，鏈輪齒能更完全和精確地適當(dāng)嚙合每個(gè)皮帶齒的表面。其次，鏈輪齒高相對皮帶凹槽深度而降低，以確保皮帶齒側(cè)面與鏈輪凹槽之間適當(dāng)、完全的嚙合。第三，鏈輪齒以反映特定包角的適當(dāng)形式而不是一般的PLD形式嚙合每一個(gè)皮帶齒。第四，改進(jìn)的鏈輪/皮帶嚙合由于鏈輪齒和皮帶齒刃間的接觸減少，使皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的噪聲大大下降。第五。鏈輪凹槽與皮帶齒之間的間隙顯著下降，因此，由鏈輪與皮帶之間相對運(yùn)動(dòng)引起的噪聲下降。
例如，在本發(fā)明中，沿縱向伸展的凹槽型面可基本成型成如Westhoff的US專利申請4605389披露的曳物線曲線，該專利內(nèi)容已通過引用包含于本文中。雖然此實(shí)施例的凹槽型面包括曳物線曲線，但發(fā)明的有用性不限于單個(gè)齒型面。凹槽型面還可包括可用于本領(lǐng)域中帶齒的皮帶上的任何其它齒型面，只要發(fā)明的張緊鏈輪的型面能協(xié)同地嚙合皮帶型面。
在圖3所示的另一實(shí)施例中，本發(fā)明鏈輪500的外周邊包括諸如橡膠性材料的彈性材料50，其中包括天然的和合成的橡膠。輪轂部分51包括諸如金屬的非壓縮材料。可壓縮部分50應(yīng)用本領(lǐng)域中已知的粘結(jié)劑粘結(jié)至輪轂部分51上。彈性材料阻尼運(yùn)轉(zhuǎn)期間由皮帶嚙合鏈輪產(chǎn)生的振動(dòng)。
圖2是雙皮帶輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的側(cè)視圖，其中包括本發(fā)明的張緊鏈輪。所示的張緊鏈輪10嚙合架設(shè)在驅(qū)動(dòng)皮帶輪30與從動(dòng)皮帶輪40之間的皮帶。包角約小于72°。包角最小可減少至單個(gè)鏈輪齒嚙合皮帶所必須的值。當(dāng)然，包角可大于72°，如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求的話，張緊鏈輪10可通過在支架B上的運(yùn)動(dòng)M加以調(diào)節(jié)。
雖然本文描述了發(fā)明的單個(gè)形式，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然只要不偏離文中所述發(fā)明的精神和范圍，可對結(jié)構(gòu)和零件的關(guān)系進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有節(jié)距的帶齒的皮帶，該皮帶至少傳動(dòng)于兩個(gè)鏈輪之間；具有節(jié)距的第三鏈輪，第三鏈輪嚙合皮帶的帶齒的表面；皮帶具有圍繞第三鏈輪的包角；以及第三鏈輪的節(jié)距由包角來確定。
2.如權(quán)利要求1所述的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，第三鏈輪的噪聲被顯著降低。
3.如權(quán)利要求1所述的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，沿縱向的皮帶齒型面基本成型成曳物線曲線。
4.如權(quán)利要求1所述的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包角約小于72°。
5.如權(quán)利要求1所述的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，皮帶凹槽的深度等于或大于皮帶輪的齒高。
6.一種鏈輪，它在圓柱形表面上具有若干齒，齒具有節(jié)距，其改進(jìn)包括節(jié)距基本根據(jù)皮帶的包角而確定。
7.如權(quán)利要求6所述的鏈輪，其特征在于，節(jié)距由方程π(Ad)/(鏈輪的齒數(shù))加以計(jì)算；還在于，Ad由方程Sd-(PLDd×BWd)加以計(jì)算。
8.一種鏈輪，它在圓柱形表面上具有若干齒，齒具有節(jié)距，其改進(jìn)包括節(jié)距根據(jù)皮帶的包角加以確定，以使皮帶噪聲達(dá)到最小。
9.如權(quán)利要求8所述的鏈輪，其特征在于，當(dāng)皮帶包角趨于零時(shí)，節(jié)距基本等于皮帶節(jié)距。
10.如權(quán)利要求6所述的鏈輪，其特征在于，當(dāng)皮帶包角趨于零時(shí)，節(jié)距基本等于皮帶節(jié)距。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)皮帶包角趨于零時(shí)，節(jié)距基本等于皮帶節(jié)距。
12.一種鏈輪，它在圓柱形表面上具有若干齒，齒具有節(jié)距，其改進(jìn)包括節(jié)距基本反比于皮帶的包角。
13.如權(quán)利要求12所述的鏈輪，其特征在于，節(jié)距由方程π(Ad)/(齒數(shù))加以計(jì)算；而Ad由方程Sd-(PLDd×BWd)加以計(jì)算，其中BWd＝皮帶包角(以度為單位)；Sd＝皮帶齒條節(jié)距嚙合時(shí)的鏈輪外徑；以及PLDd＝PLD/360°
全文摘要
本發(fā)明包括皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和帶齒的張緊鏈輪，它具有弓形節(jié)距，用以顯著下降噪聲。帶齒的張緊鏈輪所具有的節(jié)距足以在最小皮帶包角下產(chǎn)生皮帶與鏈輪之間的適當(dāng)嚙合。
文檔編號F16H7/00GK1596348SQ02823741
公開日2005年3月16日 申請日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者約翰·D·雷德蒙 申請人:蓋茨公司