CN100359208C

CN100359208C - 滚子链链轮

Info

Publication number: CN100359208C
Application number: CNB2004100487540A
Authority: CN
Inventors: 吉田一也
Original assignee: Sugino Technology Co ltd
Current assignee: Sequoia Engineering Company Limited
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: JP3749904B2; JP2005009516A; EP1489338A2; CN1573168A; EP1489338A3

Abstract

本发明提供一种滚子链链轮(G)，该滚子链链轮(G)包括数个在相同节距上与沟槽(Ts)交替的齿(T)。每个齿(T)和每个沟槽(Ts)以一种方式设计，每个齿(T)和每个沟槽(Ts)被设计成使得当所述链轮(G)向所述滚子链传送或从滚子链接收驱动力时，链滚子(R)与所述齿(T)的所述压力传送侧面(Sp)仅在处于或接近压力点(PR)的一点接触，而不接触槽底(Tb)和与所述压力传送侧面(Sp)相面对的相邻齿的所述后侧面(So)，其中所述压力点(PR)处的压力角为25°到35°。

Description

滚子链链轮

技术领域

本发明涉及一种滚子链链轮，以及更具体地，涉及一个与滚子链保持啮合的链轮，用于向链条传送驱动力或从链条接收驱动力。

背景技术

利用这种滚子链链轮的一种典型的力传动机构是一种自行车驱动机构，其包括一个安装到曲轴的前齿轮，一个安装到后轮轮毂的后齿轮，以及一个连接前和后齿轮的循环链(例如，参见JP-A 9-86471)。通过踩踏板应用于前齿轮的旋转驱动力经由用于转动后齿轮(或后轮)以向前移动自行车的循环链，来传送给后齿轮。

图6示出一个作为自行车的前齿轮的传统链轮G’的构造。链轮G’的每个齿T’关于齿T’的宽度方向的中心线对称并且向顶端逐渐变细。链条CH’包括滚子R’，其中每个滚子R’被设计为在驱动传送中接触槽底Tb’和齿侧面上的压力点PR’。在从压力点PR’延伸到顶端的区域里，齿侧面被凸形弯曲，因此齿T’向着顶端逐渐变细。

一个压力角α被定义为一条连接与链轮G’啮合的链条CH’的两个相邻滚子的中心的直线和另一条连接每个滚子的中心和压力点PR’的直线之间的夹角。压力角α随着链轮齿数量的减少而增大，同时随着链轮齿数量的增加而减小。通常，一个较大的压力角α提供与链条滚子啮合的更好的碰撞的减轻，和向多个齿上的较好负荷分散，但很可能导致由滑动而引起的齿的跳跃。这样的齿的跳跃是利用滚子链的力传送机构中的一个先天缺陷。因此，在链轮的实际设计中，即使具有小量的齿，在通常情形下压力角也被设置在大约不大于20°。

使用在自行车驱动机构中的上述的典型现有技术的链轮G还有下列问题以待解决。

首先，如上文所述，由于每个滚子R’在包括槽底Tb’和压力点PR’的两点处与链轮G’接触，所以滚子R’在碰撞槽底Tb’时不可避免地产生噪音。这是因为链轮G’的槽底Tb’通常与链条CH’的滚子R’进入沟槽的方向垂直，由此当链条与链轮G’啮合时，滚子R’与槽底Tb’几乎垂直碰撞。此外，如上文所述，即使链轮G具有小量的齿，压力角α也不超过20°，从而降低由压力角而引起的影响，提供受限的噪声。

其次，由于压力角α必须被设置得相当小，所以在驱动力的传送中，负荷不能被分散到足够数量的齿上。因此，负荷高度集中在与链条CH啮合或脱离啮合的一个特定齿或小量的齿上。从而，齿T被严重地磨损，因此链轮G的寿命通常被缩短。

发明内容

在上文所述的情况下已被构想的本发明，其目标是提供一种滚子链链轮，其能够降低链条啮合或脱离啮合过程中的噪声，在驱动力的传送中将负荷分散到足够数量的齿上，以及防止链条由滑动而引起的的齿的跳跃。

为了解决上述问题，根据本发明的滚子链链轮包括在相同节距上与沟槽交替的多个齿。每个齿和每个沟槽以这样一种方式设计，使得当链轮向滚子链传送或从滚子链接收驱动力时，一个链滚子与齿的压力传送侧面接触，而不接触槽底。

当滚子链链轮被用作一个驱动链轮时，一个将要啮合滚子链的特定齿和跟随其后的多个齿以链轮转动方向拉动滚子链，向链条传送驱动力。更具体地，当链滚子连续配合到链轮的沟槽中时，与旋转链轮的圆周速度相同速度运行的链条与链轮切向啮合。这时，配合到沟槽中的每个滚子与一个相应齿的压力传送侧面接触，以从齿接收驱动力。

在根据本发明的链轮中，齿和沟槽以一种方式设计，使得配合到沟槽中的每个滚子与相应的齿的压力传送侧面接触，而不接触槽底。由于相应齿的压力传送侧面相对于滚子进入方向倾斜，所以接触齿的压力传送侧面的滚子的碰撞冲击将被显著地降低，从而有效地降低滚子配合到沟槽中时的噪声。

在一个优选实施方式中，每个齿上的压力传送侧面在处于或接近压力点处沿齿高度方向凹形弯曲。

更适宜地，槽底比链条滚子具有更大的曲率。

如果压力点处的压力角是25°到35°，最好是28°到32°，则是有利的。

在优选实施方式中，为有效的降低滚子的碰撞冲击，使得压力点处的压力角比大约20°的传统压力角大。此外，由于压力传送侧面在处于或接近压力点处被凹形弯曲，所以随着滚子变得更高，滚子沿着齿的压力传送侧面径向向外移动变得更困难，从而阻止链条跳过齿。

当配合在沟槽中的每个滚子从压力传送侧面接收到一个压力时，由于压力点处的压力角很大，所以通过齿侧面的楔入效应，滚子倾向于向外径向偏离。该效应继续，直到开始啮合滚子链的齿旋转通过对应数个齿的一个角度为止，这意味着传送链条牵引驱动力的负荷被分散到多个齿上。因此，在驱动力传送中，具有这种结构的链轮能够阻止负荷集中在一个特定齿上，从而延长链轮的寿命。

在优选实施方式中，链轮是一辆自行车的前齿轮或后齿轮。然而，本发明的应用并不局限于自行车的这种驱动机构中。

本发明的其它特征和优点从下面参考附图所给出的详细描述将更为清晰。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的滚子链链轮的全侧图。

图2是显示与滚子链啮合的相同链轮的放大局部侧图。

图3是显示与链轮啮合的滚子链的行为的示意图。

图4是显示与链轮脱离啮合的滚子链的行为的示意图。

图5是显示相同链轮的一个齿的放大的厚度方向截面图。

图6是显示与滚子链啮合的现有技术链轮的放大局部侧图。

具体实施方式

下面将参考附图，描述本发明的一个优选实施方式。

图1至图5显示了链轮G的一个例子，其作为自行车驱动装置的一个前齿轮，本发明被应用于此。

链轮G包括一个中心环2、以相等的角间隔从中心环2径向伸展的撑条3、一个连接到撑条3的外端的外围环4。链轮G是通过穿孔和挤压一块金属板来形成的。中心环2形成有一个花键的中心孔径5。通过装配中心孔径5，链轮G被安装在连接到曲轴的曲柄臂的轮毂部分(未示出)上。链轮G与曲轴同轴。图1中的链轮G按顺时针方向旋转(以箭头P方向)，来传送驱动力。按箭头P方向脱离未示出的后齿轮的滚子链CH与链轮G的一个上部分啮合。绕过链轮G的右半部分之后，滚子链CH从链轮G的一个下部分，朝向后齿轮脱离。链轮G像一个传动链轮一样来运转，拉动滚子链CH，以传送驱动力。

链轮G的外围环4在外部上提供有在相等节距与沟槽Ts交替的多个齿。一个节距圆PC上齿T间和沟槽间的节距对应于滚子链CH的滚子到滚子的节距。当滚子R连续配合到沟槽Ts中时，脱离后齿轮的滚子链CH与链轮G啮合。如上文所述的，由于链轮G作为一个传动链轮运转，所以链轮的旋转方向上的每个齿的前导侧面用作一个压力传送侧面Sp，用于接触和挤压一个对应的滚子R，从而向链条CH传送驱动力。在每个滚子R的中心与链轮G的节距圆PC相重合的情形下，齿侧面接触和挤压滚子R的点被称为一个压力点PR。

与图6中所示的现有链轮G相反，链轮G的每个齿T和每个沟槽Ts关于宽度方向的中心线是不对称的。齿T和沟槽Ts的各自轮廓具有下列特征。

第一，在压力传送侧面Sp上的压力点PR处的压力角α是25°到35°，或更适宜的是28°到32°，远远大于图6中所示的现有技术链轮G’中的压力角(20°或更小)。在示出的实施方式中，压力角α被设定为30°。

第二，每个齿T的压力传送侧面Sp在压力点PR处被逐渐凹下。因此，当滚子R向下从当前压力点PR偏离时，压力角从当前压力点PR处的当前压力角α增加。另一方面，当滚子R从当前压力点PR径向向外偏离时，压力角从当前压力点PR处的当前压力角α逐渐减少。

第三，链轮G的每个槽底Tb低于正常位置放置。此外，使得槽底Tb附近的曲率比每个滚子R的外圆周的曲率大。因此，滚子R从不与槽底Tb接触。

第四，每个齿T的高度，特别是在节距圆PC之上的高度，比现有链轮G’中的大。

图2示意性地示出滚子链CH以理想的方式啮合链轮G时的一个状态。链轮G按顺时针方向旋转(按箭头P方向)，用于向滚子链CH传送驱动力。每个啮合滚子R的中心与链轮G的节距圆PC相重合。在这个状态下，滚子R仅接触在处于或接近压力点PR处的每个啮合齿的压力传送侧面SP，并且从不接触一个面对相应压力传送侧面Sp的相邻齿的齿侧面So，也不接触相应的槽底Tb。例如在由于踩踏力量的释放，驱动力而被释放的情形下，滚子R可从图2中所示的位置转向槽底Tb。即使在这种情形下，滚子还可接触相邻齿的后齿侧面So，而从不接触槽底Tb。如上文所述，由于压力点PR处的压力角α被设置为30°的大值，所以由于压力传送侧面Sp的楔入效应，滚子R倾向于从压力点PR处径向向外偏离，以响应从压力传送侧面Sp到滚子R所传送的负荷的增加。然而，滚子R被阻止由于滚子的过度向外偏离而引起的与齿啮合的滑离，这是因为滚子到滚子的节距保持不变，并因为压力角沿着压力传送侧面Sp径向向外减小。而且，由于压力角α大，所以从链轮G到滚子链CH的传动力被有效地分散到多个齿T上。

图3是一个示意图，示出滚子链CH正在进入与链轮G啮合。随着链轮G的旋转，滚子链CH以一种方式与链轮G啮合，使得滚子R连续与沟槽Ts啮合。如已经描述的，由于已经配合到相应沟槽Ts的滚子R在处于或接近压力点PR处接触齿T的压力传送侧面Sp，用于传送驱动力，所以配合到下一个沟槽Ts中的下一个滚子R也接触下一个齿的压力传送侧面Sp，并从不接触槽底Tb。由于压力传送侧面Sp相对于滚子R为配合而在其中移动的链轮G的径向而倾斜，所以有可能减小滚子R接触压力传送侧面Sp时所产生的碰撞，从而避免产生大的噪声。参考图6的现有链轮G’，这个优点容易被理解，其中每个滚子R’通常垂直碰撞一个相应槽底Tb’。

图4是一个示意图，示出脱离链轮G的滚子链CH。滚子R连续脱离滚子先前配合进的沟槽Ts。如上文所述，由于使得压力点PR处的压力角α很大，所以滚子R可以平滑地脱离，在任何情况下都不干扰压力传送侧面Sp，即使齿的高度比现有链轮G的大。

上文给出了对于作为一个主动链轮G运行的链轮G的描述，即使在链轮G作为一个被动链轮G运行时，也可得到同样的优点。在图3中，如果链轮G作为一个被动链轮G来运行，则在链轮G按箭头Q方向旋转的同时，与链轮G啮合的滚子链CH被驱动，以箭头q方向运行，用于从链轮G脱离。在这种情形下，以与主动链轮相同的方式，每个滚子R接触一个相应齿的压力传送侧面Sp。此外，由于处于或接近压力点PR处的一个大的压力角α，从滚子链CH到链轮G的负荷或驱动力可被分散到多个齿T上。而且，由于压力角随着滚子径向向外移动而减小，所以可阻止链条从齿滑离。

在图4中，当链轮G作为一个被动链轮来运行时，以箭头q方向运行的滚子链CH与以箭头Q方向旋转的链轮G啮合。此外，在这种情形下，每个滚子R从不与相应齿底Tb接触。代替地，滚子R接触倾斜的压力传送侧面Sp，由此可阻止由滚子碰撞而导致的噪声的产生。

如图5所示，链轮G的齿T的厚度方向截面被恰当地设计，以适合滚子链CH的内盘间的空间。更适宜地，齿T具有凸起弯曲的厚度方向的侧面，以提供一个锥形的结构，有利地避免与滚子链CH的内盘啮合时所产生的噪声。

在这种方式下，具有上文所述结构的滚子链链轮G能够降低与滚子链CH啮合和从其脱离过程中的噪声，将传动负荷分散到大量齿T，并且阻止链条由滑动而从齿跳过。

本发明的范围并不局限于上文所阐述的实施方式，并且落入在所附的每条权利要求中所阐述的主旨内的各种修改都包括在本发明的范围内。

在实施方式中，用于自行车驱动机构的一个链轮被作为一个例子。然而，本发明并不被其限制在这样一个链轮的应用范围，而是可应用于任何通过一个滚子链传送或接收传动力的链轮。

为更有效地降低与滚子链啮合时所产生的噪声，链轮G，特别是其携带齿的圆周部分，可被包上树脂、一种陶瓷材质、碳或类似的东西，或者采用其它的方式处理。

Claims

1.一种滚子链链轮，包括数个以相同节距与沟槽(Ts)交替的齿(T)；每个齿(T)具有压力传送侧面(Sp)和后侧面(So)；

其特征在于，每个齿(T)和每个沟槽(Ts)被设计成使得当所述链轮(G)向所述滚子链传送或从滚子链接收驱动力时，链滚子(R)与所述齿(T)的所述压力传送侧面(Sp)仅在处于或接近压力点(PR)的一点接触，而不接触槽底(Tb)和与所述压力传送侧面(Sp)相面对的相邻齿的所述后侧面(So)，

其中所述压力点(PR)处的压力角为25°到35°。

2.如权利要求1所述的滚子链链轮，其中每个齿(T)上的所述压力传送侧面(Sp)在齿的高度方向上处于或接近所述压力点(PR)处被凹形弯曲。

3.如权利要求2所述的滚子链链轮，其中所述槽底(Tb)具有比所述链滚子(R)大的曲率。

4.如权利要求1至3中任何一项所述的滚子链链轮，其中所述压力点(PR)处的所述压力角为28°到32°。

5.如权利要求1至3中任何一项所述的滚子链链轮，其中所述链轮(G)是自行车的前齿轮或后齿轮。