CN100385141C - 齿形组合式传动带 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式传动带，适用于机械传动领域，尤其适用于自动无级变速系统和智能机械传动系统。由销轴、一条以上齿形柔性传动链和与它齿形对应啮合串起来的若干齿形传动板组成；齿形传动板呈V型形状或上、下部各呈相反V形状，在两侧或上部加工有开口槽或其它部位开有孔，槽的侧面可同时或分别加工成局部或一个完整的凹形或凸形的渐开线齿形、圆弧形、椭圆形、三角形、矩形、锯齿形形状；齿形柔性传动链是由若干齿形链板与若干销轴组成的齿形传动链，链板上或/或下侧分别加工有一个以上凹形或凸形的渐开线齿形、圆弧形、椭圆形、三角形、矩形、锯齿形形状。本发明具有结构简单、传动平稳、造价低廉、缓冲吸振等优点。

Description

齿形组合式传动带

本发明是“组合式传动带”的分案申请，原案申请号为991178181，申请日为1999年8月19日。

技术领域

本发明公开了一种齿形组合式传动带，适用于机械传动领域。尤其适用于机械手、机器人、自适应无级变速传动，以及军事和航天的自动无级变速系统和智能机械传动系统。

背景技术

本发明以前的相关技术是本申请人1996年7月16日申请的，申请名称为：“镶嵌组合式同步齿型带”，申请号：96217159.x，该项技术创造了一种活齿传动基本结构和活齿传动原理。是一种工艺性好，适用于各种复杂恶劣环境、耐高温，且传动精度高、传动效率大，既可作钢性结构部件，又可作柔性传动部件；同时还可内、外双向传动，组成任意长度的钢性同步齿形传动带。但用于自动无级变速时，偶有啮合和干涉现象，影响了传动的平稳性，不适于高速和高精度传动。而普通无级变速传动带主要由氯丁橡胶和聚酯线绳制成，制造工艺很复杂，材料要求也很严格，对于带的硬度、扯断强度、定负荷下的伸长量、尺寸精度等要求严格，不耐高温、怕水、怕油，使用寿命短，要求在一定条件环境下使用，传动效率低在80％以下(在自动变速时传动效率在50％以下)，传动功率小，纵向挠曲性能受到限制，因此造成传动皮带轮体积过大、传动比范围窄等缺陷。

发明内容

本发明的目的任务是：创造一种由柔性传动链和传动板结合而成的齿形组合式传动带。传动链和传动板结合，既可在推压力形成的拉伸张紧状态下利用张紧在带轮上的传动带形成推杆传动，又可借助它们之间的摩擦或啮合形成拉伸张紧传动，同时具备链、带传动的优点，在两轴或多轴之间传递运动和动力，且结构简单、传动平稳、造价低廉、缓冲吸振、滑移滞后损失小；既可作精密传动，又可作一般传动；既可单向传动，又可双向传动；既具有变速范围大，又有足够的横向钢度克服了橡胶带“塌腰”和扭转等缺陷；且又具有链传动良好的纵向挠曲性能，伸长率小等优点外，还具有工艺性好、使用寿命长、传动平稳且效率高可达98％以上(在自动变速时的传动效率不低于92％)，耐高温，尤其是在各种复杂恶劣环境中均能保持良好的传动性能。给无级变速传动装置，自动无级变速系统和机械自适应智能无级变速系统提供了一个全新概念的传动带，为下一步开展智能机械传动领域的研究和生产，奠定了一个广阔长远的可发展空间。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本申请人设计的组合式传动带有三种形式，有齿形组合式传动带、无齿组合式传动带和V型链体组合式传动带，本申请请求保护的是其中的齿形组合式传动带结构。

它由销轴、一条以上齿形柔性传动链和与它齿形对应啮合串起来的若干齿形传动板组成，齿形传动板在两侧或上部加工有开口槽或其它部位开有孔，槽的侧面可加工成局部和一个完整的渐开线齿形、圆弧形、椭圆形、三角形、矩形、锯齿形等其它形状，齿形柔性传动链链板上、下侧分别加工有渐开线齿形、圆弧形、椭圆形、三角形、矩形、锯齿形等其它形状；

齿形柔性传动链是由若干齿形链板与若干销轴组成的齿形传动链，齿形链板上、下侧或上侧或下侧加工成一个以上凹形或凸形的渐开线齿形、圆弧形、椭圆形、三角形、梯形、矩形等不同齿形。

齿形链板加工有两个销孔，销孔可以成条型孔、圆孔、卵圆孔和椭圆孔。

按照上述组装而成的组合式传动带其工作原理如下：

参见图1、图2，主要展示组合式传动带在主、从动带轮的V型槽之间，在张力和推力的受压状态下，形成传动动力的过程和基本结构。所述的传动带在两轴或多轴之间传动结构的推压力和拉伸张紧力的作用下产生摩擦和啮合，形成推杆传动和拉伸张紧传动，传递运动和动力。

1)齿形柔性传动链吸收链传动的优点，取消了滚轮和轴套。每个链节为一个基本组合单元，每个基本单元结构由两块以上齿形链板和销轴组成。

2)每块齿形链板上有两个孔，销轴与齿形外链板孔紧配合装配，与齿形内链板滑动配合，齿形内链板围绕销轴能自由转动。

3)齿形内、外链板的内轮缘和外轮缘上可加工成各种不同的凹凸形状的齿，如：圆弧形、三角形、梯形、矩形、直线形等形状。使齿形链板在保留原连接绞链功能的同时，又用板上的齿作同步传动吸收了同步齿轮和链轮传动的优点。

4)在一个单元中齿型链板的齿形排列分：间位和重位两种排列方式：

A.间位排列：间位排列时，以四齿为一个单元组合，结构中内、外齿型链板上的内侧或外侧只有一个齿形，

其中内齿型链板：由左内齿型链板、右内齿型链板两种组成；

外齿型链板：由左外齿型链板、右外齿型链板两种组成；

在一个单元结构中左内齿型链板排列为第一齿、右内齿型链板排列为第二齿、左外齿型链板排列为第三齿、右外齿型链板排列为第四齿、外齿型链板间位排列时以四齿为一个单元组合，结构中齿型链板一块一齿，组装精度高，所以适用于高精度，中、轻负荷，重负荷时可多块组合。

B.重位排列：重位排列时，以四齿为一个单元组合，结构中内、外齿型链板上的内侧或外侧有两个以上齿形。

分：内齿型链板和外齿型链板两种组成；

在一个单元结构中内齿型链板排列为第一齿和第二齿；外齿型链板排列为第三齿和第四齿、外齿型链板

重位排列时以四齿为一个单元组合，结构中齿型链板一块二齿以上，所以适用于中、重负荷，超重负荷时可多块组合。

5)作齿形柔性传动带时一般一块齿型链板内侧、外侧同时或分别加工有一个齿或两个齿，一侧有齿时可单侧传动，两侧有齿时可双侧同时传动(内外同时传动)。

6)齿形传动板上的开口槽的侧面，分别加工成与齿形链板上轮缘或下轮缘形状完全相同的凹凸形状，如圆弧形、三角形、梯形、矩形、锯齿形等形状。

7)齿形传动板和齿形柔性传动链结合吸收了传动带的优点。

齿形柔性传动链中的齿啮合装入齿形传动板的开口槽侧面齿形内，好似由一条以上齿形柔性传动链与用它齿形啮合起来的若干齿形传动板组成的项链，且齿形传动板可随齿形柔性传动链同步移动。在齿形柔性传动链围绕皮带轮弯曲时，齿形传动板的斜面边缘和皮带锥轮上的V型锥角斜面吻合接触，产生夹紧力的同时形成推力，在张紧力和牵引力的正向作用下，产生摩擦和啮合，输入和输出的皮带锥轮从两个不同方向同时反向压向组合式齿形传动带，使齿形传动板在任何时候、任何状态下都楔紧在输入和输出的皮带锥轮4的V型面中间。在传动结构张力和主、从动皮带锥轮的推力共同作用下，主动皮带锥轮带动齿形传动板，齿形传动板带动齿形柔性传动链，齿形柔性传动链带动齿形传动板，齿形传动板带动从动皮带锥轮，从而实现输入皮带轮与输出皮带轮的同步传递动力。

上述组合式传动带具有下列优点：

1)齿形柔性传动链与传动板结合在一起，吸收了链传动和V型传动带诸多优点，使组合式传动带既具有链、带传动的综合优点，又消除了链、带传动的各自缺陷，从而形成了一种全新慨念的传动带。

2)圆周力分布均衡，传动效率高，一般传动时在98％以上，在无级和自动变速时瞬间有弹性滑动，传动效率降至92％。(一般无级变速橡胶带最高传动效率80％左右，无级变速时降至50％左右)。

3)作用于传动轴上的径向力比较小，有利于减轻轴承的负荷，延长轴承的使用寿命。

4)可作为中心距较远的传动装置。并能自动适应长度和角度的变化，结构紧凑，仅需要狭长空间，安装布置方便。

5)挠曲性好，与主、从动轮的包容角较小，传动比大，直径可自由选择，改变传动比容易。

6)能缓和冲击、吸收振动，传动平稳，噪声小。

7)传动负荷过载时，带自动打滑，保证其它零件不易损坏。

8)伸长率小，耐久性好，使用寿命长，零件磨损少，一般可行驶二十万公里以上(无级橡胶变速带一般行驶两万到三万公里)。

本发明的组合式传动带的结构特点尤其适合无级变速，自动无级变速和智能无级变速传动装置，因为无级变速传动装置对带始终产生一定的推压力，形成张力和足够的摩擦贴合力，保证转矩的全部输出，无级变速传动装置中的主动和从动带轮之间的中心距及组合式传动带周长是不改变的，传动装置V型槽宽度距离的改变，使组合式传动带在V型槽中的位置改变，使主、从动带轮的工作接触半径变动，在输入皮带轮与组合式传动带的接触半径增大或减小的同时，与之相应的是输出皮带轮与组合式传动带的接触半径将减小或增大，带动输出皮带轮与组合式传动带的接触半径增大或减小，传动比也随之增大或减小，从而实现组合式传动带被动轮轮侧变速。由于带轮4的V型楔角与组合式传动带的V型完全吻合，不管组合式传动带的位置如何改变，均能保证与带轮良好接触的贴合，保持高的传动效率。

附图说明

图1为本发明的齿形柔性传动链和齿形传动板组成的组合式传动带在皮带锥轮中的连续拉伸状态下传动动力的局部示意图。

图2为图1的左侧剖视图，展示了在拉伸受压状态下，组合式传动带的齿形传动板和齿形柔性传动链在皮带轮的V型槽中工作位置及形成拉伸压力摩擦传动的工作状况。

图3展示了由一条齿形柔性传动链装配在单V型齿形传动板的右侧形状相同的开口槽中，柔性定位弹簧固定在传动板上部中央处，所组成的齿形组合式传动带。

图4为一种齿形组合式传动带结构示意图，它是由两条上部有齿形的齿形柔性传动链，装配在单V型传动板的两侧形状相同的开口槽齿形面中所组成。

图5为一种齿形组合式传动带的结构示意图，由二条上、下部均有齿形的齿形柔性传动链，装配在单V型齿形传动板的两侧形状相同的开口槽齿形面中所组成。

图6为图4所示的上部有齿齿形链的第一种装配图，展示了上侧圆弧齿形链板组成的柔性传动链与若干传动板组成的组合式传动带的结构示意图。

图7为图4所示的上部有齿齿形链的第二种装配图，展示了上侧三角形齿形链板组成的柔性传动链与若干传动板组成的组合式传动带的结构示意图。

图8为图4所示的上部有齿齿形链第三种装配图，展示了上侧梯形齿形链板组成的柔性传动链与若干传动板组成的组合式传动带的结构示意图。

图9为图4所示的上部有齿齿形链第四种装配图，展示了上侧矩形齿形链板组成的柔性传动链与若干传动板组成的组合式传动带的结构示意图。

图10为图4所示的上部有齿齿形链第五种装配图，展示了上侧梯形齿形链板组成的柔性传动链与若干高分子复合材料组成的梯形传动板组成的组合式传动带的结构示意图。

图11为图5所示的上、下有齿链传动的第一种装配图，展示了上、下侧均有圆弧齿形链板组成的柔性传动链，与若干传动板组成的组合式传动带的结构示意图。

图12为图5所示的上、下有齿链传动的第二种装配图，展示了上、下侧均有三角形齿形链板组成的柔性传动链，与若干传动板组成的组合式传动带的结构示意图。

图13为图5所示的上、下有齿链传动的第三种装配图，展示了上、下侧均有梯形齿形链板组成的柔性传动链，与若干传动板组成的组合式传动带的结构示意图。

图14为本发明齿形组合式传动带中的齿形传动板的主视图

图15为图14的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为圆弧形凹型槽。

图16为图14的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为半圆弧形凹型槽。

图17为图14的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为三角形凹型槽。

图18为图14的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为半三角形凹型槽。

图19为本发明齿形组合式传动带中的齿形传动板主视图。

图20为图19的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为圆弧形凸型槽。

图21为图19的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为双圆弧形凹型槽。

图22为图19的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为三角形凸型槽。

图23为图19的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为梯形凸型槽。

图24为本发明齿形组合式传动带中的齿形传动板主视图。

图25为图24的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为圆弧形凹型槽。

图26为图24的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为三角形凹型槽。

图27为图24的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为梯形凹型槽。

图28为图24的侧视图，齿形传动板侧面形状为开口槽上、下面均为矩形凹型槽。

图29为图24的侧视图，齿形传动板形状为上大下小梯形状。

图30为图24的侧视图，齿形传动板形状为上大下小梯形状，侧面开口槽上半部份为圆弧双凹槽。

图31为图24的侧视图，齿形传动板形状为上大下小梯形状，侧面开口槽上半部份为三角形凸槽。

图32为图24的侧视图，齿形传动板形状为上大下小梯形状，侧面开口槽上半部份为梯形凸槽。

图33为图24的侧视图，齿形传动板形状为上大下小梯形状，侧面开口槽上半部份为矩形凸槽。

图34为本发明齿形组合式传动带中的下面为齿形的柔性传动链结构装配示意图。

图35为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的单链板双三角形齿形板的间位排列齿形部置装配示意图。

图36为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的单链板双圆弧齿形板的齿形间位排列部置装配示意图。

图37为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的单链板矩形齿形板的齿形重位排列部置装配示意图。

图38为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的单链板双梯形齿形板的齿形重位排列部置装配示意图。

图39为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的单链板单三角形齿形板的齿形间位排列部置装配示意图。

图40为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的单链板单圆弧形齿形板的齿形间位排列部置装配示意图。

图41为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的二块Z型链板组合式装配示意图。

图42为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的左上、下侧均为凸的圆弧齿形链板。

图43为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的右上、下侧均为凸的圆弧齿形链板。

图44为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的左上、下侧均为凹的圆弧齿形链板。

图45为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的右上、下侧均为凹的圆弧齿形链板。

图46为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的左上侧为凸的圆弧齿形、左下侧为凹的圆弧形齿形链板。

图47为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的左上、下侧均为凸的三角形齿形链板。

图48为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的右上、下侧均为凸的三角形齿形链板。

图49为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的上、下侧均为凸的双梯形齿形链板。

图50为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的上、下侧均为凹的双梯形齿形链板。

图51为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的上、下侧均为凸的双矩形齿形链板。

图52为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的上、下侧均为凹的双矩形齿形链板。

图53为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的链板示意图。

图54为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的左上侧双圆弧齿形链板。

图55为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的右上侧双圆弧齿形链板。

图56为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的上侧双圆弧齿形链板。

图57为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的左上侧三角形齿形链板。

图58为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的右上侧三角形齿形链板。

图59为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的上侧双三角形齿形链板。

图60为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的左上侧梯形齿形链板。

图61为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的右上侧梯形齿形链板。

图62为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的上侧双梯形齿形链板。

图63为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的左上侧矩形齿形链板。

图64为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的右上侧矩形齿形链板。

图65为本发明齿形组合式传动带中的柔性传动链的上侧双矩形齿形链板。

具体实施方式

以下将结合附图对发明的实施例作进一步的描述。

实施例1：图1、图2、图3、图11、图12、图13、图14至图28、图34至图41、图42至图53给出了第一种齿形组合式传动带的结构，它主要由单V型的齿形传动板3、齿形柔性传动链和柔性弹簧定位圈10等组成。齿形柔性传动链由齿形链板4和销轴2组成。

参见图1、图2、图12，单V型的齿形传动板3左面和右面侧边呈V形状与组合式传动皮带轮1的V形槽完全吻合，参见图12，上部中央做成带角度的伞形状，下部为直线。在单V型的齿形传动板3右侧中心处加工有一个开口槽，槽的上、下部为两条平行直线，槽的上、下侧面加工成圆弧形，还可加工成图12、图13、图15至图18、图20至图23、图25至图28所示的圆弧齿形、三角形、矩形、梯形等各种凹凸型形状。单V型的齿形传动板3左、右两侧面组成的V形角度应在90度以内，最好在18-46度之间。

参见图1、图2、图3、图10、图36，在一个单元结构中，齿形链板4由两块相同的内链板、两块外链板组成，齿形呈间位排列，即以四齿为一单元组合，结构中每一块内、外齿形板5的内侧、外侧只有一个齿形。左内齿形链板排列为第一齿，左外齿形链板排列为第二齿，右内齿形链板排列为第三齿，右外齿形链板排列为第四齿，齿形上、下部加工成圆弧齿形。四齿间位排列结构组装精度高，适用于高精度，中、轻负荷，重负荷时每一个单元结构中的内、外齿形板可采用多块叠合。齿形链板上、下部还可加工成图12、图13以及图41至图53所示的各种圆弧齿形、三角形、矩形、梯形等形状。在这里不再作详细赘述。多个单元结构通过销轴2压铆组合后，齿形内链板和齿形外链板能围绕销轴2灵活自由转动，根据长度需要可将若干个单元结构中的齿形链板4通过销轴2连接组成。

参见图3、图11至图13，一条齿形柔性传动链与若干个单V型的齿形传动板3右侧中央的开口槽的齿啮合组合后，好似一条串起来的项链，用一条柔性弹簧定位圈5卡入单V型的齿形传动板3开口槽右侧凹形定位槽中，防止单V型的齿形传动板3运转中脱离，得到组合式传动带。

实施例2：本发明的第二种齿形组合式传动带主要由图4、图6至图10、图54至图65给出，其主要由单V型的齿形传动板3和齿形柔性传动链等组成，齿形柔性传动链由齿形链板4和销轴2组成。

参见图8，单V型的齿形传动板3左面和右面侧边呈V形状与组合式传动皮带轮1的V形槽完全吻合，参见图4，上部中央做成带角度的伞形状，下部为直线。在单V型齿形传动板3右侧中心处加工有一个开口槽，槽的上、下部为两条平行直线，槽的上侧面加工成圆弧齿形，图54至图65所示的圆弧齿形、三角形、矩形、梯形等各种凹凸型形状。单V型的齿形传动板3左、右两侧面组成的V形角度应在90度以内，最好在18-46度之间。

参见图4、图38，在一个单元结构中，齿形链板4由两块相同的内链板、两块外链板组成，齿形呈重位排列，即以四齿为一单元组合，结构中每一块内、外齿形板的内侧、外侧加工有两个齿形。内齿形链板排列为第一齿、第二齿，外齿形链板排列为第三齿，第四齿，齿形链板上部加工成梯形齿形。适用于中、重负荷，超重负荷时每一个单元结构中的内、外齿形板可采用多块叠合。齿形链板上部还可加工成图54至图65所示的各种圆弧齿形、三角形、矩形、梯形等形状。在这里不再作详细赘述。多个单元结构通过销轴2压铆组合后，齿形内链板和齿形外链板能围绕销轴2灵活自由转动，根据长度需要可将若干个单元结构中的齿形链板4通过销轴2连接组成。

参见图4、图6至图10，二条齿形柔性传动链与若干个单V型齿形传动板3右侧中央的开口槽的齿啮合组合后，好似一条串起来的项链，装入皮带轮1中，二条齿形柔性传动链与皮带轮1组成完整的传动结构，柔性传动链和齿形传动板组成的组合式传动带在皮带轮的V型槽中传动，相互约束不会造成脱链现象。

实施例3：本发明的第三种齿形组合式传动带的结构主要由图5、图11至图13、图14至图33、图34至图41、图42至图53给出。它由单V型齿形传动板3和齿形柔性传动链等组成。齿形柔性传动链由齿形链板4和销轴2组成。

参见图5、图4、图11至图13，其结构与前面的第一种结构基本相同，不同的只是将齿形传动板3右侧边开口槽改为两侧边均有开口槽，取消了柔性弹簧定位圈，由一条齿形柔性传动带增加到二条齿形柔性传动带，参见图5、图6、图7至图10，二条齿形柔性传动链与若干个单V型的齿形传动板3右侧中央的开口槽的齿啮合组合后，好似一条串起来的项链，装入皮带轮1中，二条齿形柔性传动链与皮带轮1组成完整的传动结构，柔性传动链和齿形传动板组成的组合式传动带在皮带轮的V型槽中传动，相互约束不会造成脱链现象。其它结构完全相同，在这里不再作一一赘述。

将上述各实施例分别实施，可组成本发明的各种实施例以适应各种需求。

最后需要说明的是本发明经过反复探索已取得成功，本发明不仅适用于自行车、电动自行车、摩托车、汽车、机器人、家用电器、矿山、起重、交通、建筑、港口、轻工、化工、食品、石油、纺织、医药和医疗器械、包装、金属切削机床、农业、工程机械、以及军事和航天上的机械传动领域，还给无级变速，自适应无级变速和智能传动开辟了一个新的研究领域和广阔的应用前景。

Claims (2)

1.一种齿形组合式传动带，其特征在于：它由销轴和一条以上齿形柔性传动链和与它齿形对应啮合串起来的若干齿形传动板组成；

齿形传动板在两侧或上部加工有开口槽，槽的侧面可加工成局部或一个完整的渐开线齿形、圆弧形、椭圆形、三角形、矩形或锯齿形形状；

齿形柔性传动链是由若干齿形链板与若干销轴组成的齿形传动链，齿形链板上和/或下侧分别加工有渐开线齿形、圆弧形、椭圆形、三角形、矩形或锯齿形形状。

2.权利要求1所述的组合式传动带，其特征在于：齿形链板上加工有两个销孔，销孔成条型孔、圆孔、卵圆孔或椭圆孔。

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