CN100458223C - 滚子链传动装置 - Google Patents

Abstract

一种滚子链传动装置，其包括链轮，该链轮至少具有不同齿形的第一齿和第二齿，第一齿和第二齿随机地分布，并且该第二齿的数量不超过该第一齿的数量的四倍。滚子链也具有直径稍微不同的销，所述销沿链的长度随机地布置。

Description

滚子链传动装置

技术领域

本发明涉及用于机动车、传送装置、和其它工业机械的动力传动类型的滚子链传动。本发明尤其涉及用于机动车发动机的正时驱动(即凸轮轴驱动)的滚子链传动。

背景技术

近年来，由于高载荷、高速、和不需要维护操作等特点，金属滚子链越来越多地用于动力传动、机动车发动机、和其它工业机械。滚子链传动在较大程度上代替了齿形带传动。

通常的滚子链传动装置包括具有内和外联接件的滚子链。每一内联接件包括一对内联接板、两个衬套、和可在每一衬套的外侧上旋转的滚子，其中衬套的端部以压配合方式装配到形成在内联接板的衬套孔中。每一外联接件包括一对外联接板和两个销，该销以压配合方式装配到外联接板中。每一外联接件的外联接板与两个相邻的内联接件的内联接板呈重叠关系，并且每一外联接件的销以松配合的方式延伸穿过相邻的内联接件的衬套，由此使得内和外联接件沿链的长度以交替的关系铰接地连接。在动力传动中，滚子链通常与驱动链轮以及一个或多个从动链轮啮合。

用于这种滚子链传动装置的滚子链包括“A系列”的滚子链，其满足关系式0.59≤D/P≤0.64以及0.28≤d/P≤0.38，还包括“B系列”的滚子链，其满足关系式0.57≤D/P≤0.67以及0.28≤d/P≤0.38，其中D是滚子的外径，d是销的外径，P是链的节距。这些链通常基于尺寸平衡和标准化的要求来选择(见日本工业标准JIS B 1801)。

具有齿形的链轮平滑地与滚子链接合和与其脱开接合，并且高效地将转矩传递给旋转轴，该链轮是标准化的，并且链轮可依据与其一起使用的滚子链来选择。

为了降低链与链轮之间接合所产生的噪声，已经提出了各种方案。一种方案是低噪声的滚子链传动装置，其中通过使用这样的滚子链，即其中两种或多种具有不同外径的滚子沿链的长度随机地设置，从而使得滚子和链以随机的压力角度彼此接合。另一方案是使用具有不同形状的侧面的齿的链轮，该齿随机地设置在链轮的外周上。这些方案在未公开的日本专利实用新型No.Hei 5-59014和No.2002-266988中进行了描述。

然而，并没有显示出上述的常规低噪声滚子链传动以任何明显程度地降低了接合噪声。因此，为了获得最佳的降低效果，需要重复地进行实验和试用。

另外，已经表明滚子与链之间的特别大的接合噪声出现在旋转速度的特定范围内。然而，在先前的降低噪声的方案中，不能防止出现这些在旋转速度的特定范围内的异常噪声。

因此，考虑到上述的常规滚子链传动装置的问题，本发明的目的在于提供滚子链传动，其可再现地降低滚子链和链轮之间的接合噪声，并且不需要在设计上的实验和试用。另外，本发明的另一目的在于提供一种滚子链传动装置，其可抑制出现在旋转速度的特定范围内的异常噪声。

发明内容

依据本发明的滚子链传动装置包括：滚子链，该滚子链包括内联接件和外联接件，每一内联接件包括一对内联接板、两个衬套、和可在每一所述衬套的外侧上旋转的滚子，其中该衬套的端部以压配合方式装配到形成在该内联接板上的衬套孔中，每一外联接件包括一对外联接板和两个销，所述销以压配合方式装配到该外联接板中。每一外联接件的外联接板与两个相邻的内联接件的内联接板呈重叠关系，并且每一外联接件的销以松配合的方式延伸穿过相邻的内联接件的衬套，由此使得所述内和外联接件沿该链的长度以交替的关系铰接地连接。该传动装置还包括具有齿形的链轮，该链轮与该滚子链接合。该链轮至少具有第一齿和第二齿，所述第一齿和所述第二齿具有不同的齿形，所述第一齿和所述第二齿随机地分布在该链轮的外周，并且该第二齿的数量不超过该第一齿的数量的四倍。而且，第一齿布置成使得没有任何一个第一齿紧靠在另一第一齿之前或之后。即，在该链轮的外周上紧靠每一第一齿之前或之后的是第二齿中的齿，该第一齿的齿根半径R1、该第一齿的底部的弧的半径r1、该第二齿的齿根半径R2、该第二齿的底部的弧的半径r2、该链节距P、该链轮的节圆直径Dp、以及所述滚子的外径Dr优选为满足以下的关系式：

$R1=(\mathrm{Dp}-\mathrm{Dr})/2$

$R1-0.05P<R2<R1-0.015P$

$0.505\mathrm{Dr}<r1<0.505\mathrm{Dr}+0.069\sqrt[3]{\mathrm{Dr}}$

$0.50\mathrm{Dr}<r2<r1.$

以上关系式中使用的术语基于日本工业标准JIS B 1801。齿根半径R1或R2指的是与链轮相同的圆心并与图3所示的齿底部相切的圆的半径。齿的底部的弧的半径r1或r2指的是与齿槽相切并且圆心在节圆上的圆的半径，链轮的两个相邻的齿顶线之间的中点位置作为该圆的圆心。节圆直径Dp指的是与围绕链轮的链的节线相切的圆的直径。

销优选为包括具有不同销直径的第一销和第二销，它们沿该滚子链的纵向方向随机地布置。优选的是，该第一销以该链中的销的总数的至少20％出现在该链中，该第二销也以该链中的销的总数的至少20％出现在该链中，并且该第一销的直径d1和该第二销的直径d2满足关系式

0.992d1≤d2≤0.998d1。

链轮的齿的随机布置使得链与链轮之间接合的时间间隔分散开，并且可以再现所实现的接合噪声的降低。其结果为，可增强静音操作的效果，并且可简化静音的滚子链传动装置的开发。

当传动装置满足以下关系时，

$R1=(\mathrm{Dp}-\mathrm{Dr})/2$

$R1-0.05P<R2<R1-0.015P$

$0.505\mathrm{Dr}<r1<0.505\mathrm{Dr}+0.069\sqrt[3]{\mathrm{Dr}}$

$0.50\mathrm{Dr}<r2<r1.$

可增强接合噪声降低的效果。这些关系式基于以下描述而进行的噪声能量测量的结果。当第二齿的齿根半径R2(齿底圆的半径)小于R1-0.05P时，仅能实现少量的接合噪声的降低。另一方面，如果齿根半径R2大于R1-0.15P，则接合噪声降低的效果较小，此外，整个装置的总噪声水平包括除了接合噪声之外的噪声例如空气噪声和振动噪声较大。

在等式 $0.505\mathrm{Dr}<r1<0.505\mathrm{Dr}+0.069\sqrt[3]{\mathrm{Dr}}$ 中，该第一齿的齿底部的弧的半径r1基于ISO“B”标准BS 228，其中由上述的关系式中的关系式3来限定。当该第二齿的齿底部的弧的半径r2小于r1时，接合噪声降低效果增强。然而，如果r2等于或小于0.50Dr，其小于滚子的外径，这将导致链轮齿的不希望的跳动。

当链销具有不同直径并随机地沿链的纵向布置时，接合噪声降低效果进一步增强。而且，当第一销和第二销以该链中的销的总数的至少20％出现在该链中，并且该第一销的直径d1和该第二销的直径d2满足关系式0.992d1≤d2≤0.998d1时，接合噪声降低效果进一步增强。

由链轮和滚子链的上述构形施加的效果是互相作用的，并且可抑制在特定转速产生的接合噪声即由于共振产生的异常噪声。此外，可避免由于共振引起的链的张力的增加，并由此延长该装置的使用寿命，提高耐用性和可靠性。另外，由本发明提供的静音和抑制共振的增强效果可减少在该链传动装置周围的用于隔音装置的量，并且可降低外围部件刚性(例如减小壁厚度等)，这可以明显地降低成本。

附图说明

图1是本发明的滚子链传动装置的滚子链的一部分和链轮的分解立体图；

图2是滚子链的一部分的分解立体图；

图3是链轮的正视图；

图4a和4b分别是滚子链的平面图和正视图；

图5是本发明的第一示例的滚子链传动装置的噪声测量的结果；以及

图6是本发明的第二示例的滚子链传动装置的噪声测量的结果。

具体实施方式

依据本发明的滚子链传动装置包括滚子链，如图2所示。该链包括内联接件IL，其包括一对带有衬套孔14a的内联接板14，两个柱形衬套12的端部以压配合方式分别装配到衬套孔中。滚子11可旋转地装配在每一衬套12上。销16以压配合方式装配到一对外联接板18的销孔18a中，该外联接板紧靠内联接板的外侧设置。如图2所示，其中的一个销16延伸穿过内联接件IL的一个衬套，松配合地装配在其中，以便外联接件OL与内联接件IL呈铰接关系。相似的内和外联接件以交替的关系彼此铰接地连接，以便形成可弯曲的滚子链10，如图1所示。该可弯曲的滚子链可与驱动链轮20接合，并且与至少一个(未示出的)从动链轮接合，以便形成链传动，其中动力从该驱动链轮传递给一个或多个从动链轮。

如图1所示，链轮20具有随机顺序布置的齿A和B.齿A和B具有不同齿形，并且齿B的数量不超过齿A的数量的四倍。而且，如图1所示，没有任何一个齿A紧靠在另一齿A之前或之后。而实际上是，紧靠每一齿A之前或之后的是齿B。

如图3所示，如果齿A的齿根半径定义为R1，齿A的底部的弧的半径定义为r1，齿B的齿根半径定义为R2，齿B的底部的弧的半径定义为r2，则齿A和B的齿形设计成相对于链轮的节圆直径Dp、在滚子链中的滚子的外径Dr、和该链节距P满足以下的关系式：

$R1=(\mathrm{Dp}-\mathrm{Dr})/2$

$R1-0.05P<R2<R1-0.015P$

$0.505\mathrm{Dr}<r1<0.505\mathrm{Dr}+0.069\sqrt[3]{\mathrm{Dr}}$

$0.50\mathrm{Dr}<r2<r1$

在第一示例中，如图3所示，驱动链轮具有6个齿A和12个齿B.节圆直径Dp为46.07毫米，齿A的齿根半径R1为20.21毫米，齿A的底部的弧的半径r1为2.91毫米，齿B的齿根半径R2为19.91毫米，齿B的底部的弧的半径r2为2.87毫米。与该链轮啮合的滚子链的链节距P为8.00毫米，并且其滚子的外径Dr为5.65毫米。从动链轮具有36个齿。

对于上述的滚子链传动的噪声测量结果在图5中示出。该噪声测量是在驱动链轮的转速从500rpm(转每分钟)改变到5000rpm情况下进行的，同时测量驱动轴的转速，以及声音强度相当于在驱动轴前100毫米位置处的总数值的第18阶复合数值。属于“阶”指的是转速的倍数。即，18阶复合数值是在测量位置测量的、频率为驱动链轮的转速18倍处的、由传动所产生的声音的强度。这是由滚子链传动装置所产生的主要噪声。在用于进行比较的常规产品中，使用相同的传动状态，但是驱动链轮是常规的具有18个齿的链轮。

如图5所示，对于整个传动装置的总噪声数值在转速为900、1200、1500、1800转每分钟时降低了。而且，接合噪声的18阶复合数值降低了几dB，在所测量的转速的大致整个区域内降低10dB。尽管仅示出了第一示例的滚子链传动装置的噪声测量实验的结果，但是通过实验可证实：当使用满足上述条件的链轮时，可再现地获得如图5所示的对于整个噪声数值的抑制效果以及在转速区域内的接合噪声的降低。

在第二示例中，为了代替第一示例的滚子链传动装置中使用的滚子链，使用了这样的滚子链，其中铰接地连接该链的内和外联接件的销具有两个不同的销直径并且沿链随机地布置。已经证实，实现了接合噪声的明显降低。而且，经过实验已经证实，通过以下的方式可再现地获得这种效果，即，将较小直径的销的数量设定成滚子链中的销的总数的20％或更多并且将较大直径的销的数量设定成滚子链中的销的总数的20％或更多，并且在每种情况下满足关系式0.992d1≤d2≤0.998d1，其中当较小直径的销的直径定义为d1，第二种销的直径定位为d2，如图4所示。

图6示出了第二示例的滚子链传动装置的噪声测量结果，其中滚子链具有两种直径不同的销。在这种情况下，第一销的直径d1为3.045毫米，第二销的直径d2为3.030毫米。第一销与第二销的数量的比率是70∶30。另外的实验条件与第一示例所述的噪声测量的条件相同。

如图6所示，其中使用了第二示例的滚子链传动装置，对于整个传动装置在转速为900、1200、1500、1800转每分钟时产生的总噪声数值明显地降低了。而且，在所测量的转速的大致整个区域内，接合噪声的18阶复合数值大大降低。

工业实用性

本发明可再现地获得在滚子链传动装置中的接合噪声的降低，并且抑制整个传动装置在特定转速时的总噪声数值。因此，本发明不仅仅有助于在机动车发动机的正时驱动中产生的噪声的降低。本发明还增加了该驱动的耐用性，并且简化了驱动系统的结构。本发明还提供了工业机械的动力传动和输送机构的优点。

Claims (5)

1.一种滚子链传动装置，其包括：

滚子链，其包括内联接件和外联接件，每一内联接件包括一对内联接板、两个衬套、和可在每一所述衬套的外侧上旋转的滚子，其中该衬套的端部以压配合方式装配到形成在该内联接板上的衬套孔中，每一外联接件包括一对外联接板和两个销，所述销以压配合方式装配到该外联接板中，其中每一外联接件的外联接板与两个相邻的内联接件的内联接板呈重叠关系，并且每一外联接件的销以松配合的方式延伸穿过相邻的内联接件的衬套，由此使得所述内和外联接件沿该链的长度以交替的关系铰接地连接；以及

具有齿形的链轮，该链轮与该滚子链接合；

其中，该链轮至少具有第一齿和第二齿，所述第一齿和所述第二齿具有不同的齿形，所述第一齿和所述第二齿随机地分布在该链轮的外周，并且该第二齿的数量不超过该第一齿的数量的四倍，并且在该链轮的外周上紧靠每一所述第一齿之前和之后的齿是所述第二齿的齿，

该第一齿的齿根半径R1、该第一齿的底部的弧的半径r1、该第二齿的齿根半径R2、该第二齿的底部的弧的半径r2、该链节距P、该链轮的节圆直径Dp、以及所述滚子的外径Dr满足以下的关系式：

R1＝(Dp-Dr)/2

R1-0.05P＜R2＜R1-0.015P

$0.505\mathrm{Dr}<r1<0.505\mathrm{Dr}+0.069\sqrt[3]{\mathrm{Dr}}$

0.50Dr＜r2＜r1。

2.如权利要求1所述的滚子链传动装置，其特征在于，在该滚子链中，所述销包括具有不同销直径的第一销和第二销，它们沿该滚子链的纵向方向随机地布置。

3.如权利要求1所述的滚子链传动装置，其特征在于，在该滚子链中，所述销包括具有不同销直径的第一销和第二销，它们沿该滚子链的纵向方向随机地布置。

4.如权利要求2所述的滚子链传动装置，其特征在于，该第一销以该链中的销的总数的至少20％出现在该链中，该第二销也以该链中的销的总数的至少20％出现在该链中，并且该第一销的直径d1和该第二销的直径d2满足关系式

0.992d1≤d2≤0.998d1。

5.如权利要求3所述的滚子链传动装置，其特征在于，该第一销以该链中的销的总数的至少20％出现在该链中，该第二销也以该链中的销的总数的至少20％出现在该链中，并且该第一销的直径d1和该第二销的直径d2满足关系式

0.992d1≤d2≤0.998d1。

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