CN100538109C - 用于尤其是车辆传动的平环链 - Google Patents

Abstract

一种用于尤其是机动车驱动装置的平环链，具有多个通过压力件(15，16)铰接式相互连接的链板(14)，其中压力件(15，16)横向于平环链纵向延伸并且在压力件(15，16)和链板(14)上分别安置弯曲构造的贴靠面(20，21)，压力件(15，16)和链板(14)沿这些贴靠面相互贴靠以传递力，在压力件(15，16)上安置弯曲构造的滚动面(5)，压力件(15，16)沿这些滚动面相互滚动以传递力，其中，压力件(15，16)在一个在平环链纵向上延伸的横截面中在压力件高度方向(12)上不对称地构成并且所述贴靠面(20，21)设置在压力件(15，16)与链板(14)之间在上压力件高度方向(12)的上部的和下部的接触面区域上。

Description

用于尤其是车辆传动的平环链

技术领域

本发明涉及一种用于尤其是机动车驱动装置的平环链，具有多个通过压力件相互铰接连接的链板，其中压力件横向于平环链的纵向延伸并且在压力件和链板上设置各弯曲构成的贴靠面，压力件和链板沿着这些贴靠面相互贴靠以传递力并且在压力件上设置弯曲构成的滚动面，压力件沿着这些滚动面相互滚动以传递力。

背景技术

对于这种平环链可以涉及齿形链，它们例如可用在汽车的全轮分动器中或例如用在汽车内燃机辅助机组上用于传递力。在上述情况下所述平环链以齿形链构成并且在主动的与从动的链轮之间传递牵引力。但这种平环链例如也可以作为牵引机构用在汽车锥形盘缠绕传动装置中，在这种情况下牵引力不是形状锁合地通过平环链在链轮上的齿啮合传递，而且作为锥形盘缠绕传动装置的两个锥形盘对之间的摩擦力传递。

这种在锥形盘缠绕传动装置中使用的平环链也称为摆动铰接链，其中摆动铰链或压力件具有滚动面，它们成对地安置在链板的接片孔中，通过滚动面相互滚动同时以压应力形式承受由平环链传递的牵引力并将相应的力作为对此的反应力导入链板中，其中压力件与链板之间的力传递在弯曲构造的贴靠面上发生，这些贴靠面在压力件和链板上构成。

这种链板也具有由压力件通过其各自的滚动面承担的铰链功能和压力件与链板之间的贴靠功能并且为此必须相应于要求的强度构成。当平环链从其伸直位置过渡到转弯位置，例如当平环链经过链轮或在两个锥形盘之间夹紧地转向时，发生链条从伸直位置偏转，在压力件与链板之间必须存在高的防扭转安全性，因为否则链板与压力件之间的相对运动导致摩擦引起的磨损并由此导致平环链可能提前失效。

压力件与链板之间的力传递一般在链板与压力件之间的接触面区域中发生，该接触面沿平环链纵向观察安置在压力件滚动面的对面，即在压力件的背面区域中。压力件在压力件与链板之间在该接触面上将压力导入链板中，由于在压力件高度方向上观察在链板上的力导入点与链板的压力件容纳孔的上边缘或下边缘之间存在的距离，该压力导致力矩，它促使链板上形成裂纹并且在继续运转中导致裂纹生长并由此导致链板失效。

也已知一种平环链，其中在压力件与链板之间不是只存在一个贴靠面，即在平环链移动方向上观察在压力件之间滚动面后面的在压力件背面上构成的贴靠面，而是在压力件与链板之间构成两个贴靠面，在一个将横向于平环链纵向观察的压力件高度方向分成两半的平面的上方和下方各安置其中的一个贴靠面。这种结构与只具有一个贴靠面的结构相比具有力分布的优点。

借助于US 4,507,106已知一种用于力传递的平环链，其中压力件具有相互对置的滚动面并且在压力件上构成两个贴靠面，压力件在它们上与链板贴靠面接触并且它们用于力传递。该已知平环链的压力件在横向于平环链纵向延伸的横截面图中观察在贴靠面区域中几乎圆形构成并因此具有不能足够防扭转的缺陷，即在压力件与链板之间在链条转弯时可发生相对运动，它导致压力件与链板之间的接触面区域中的明显磨损并由此导致提前失效。

通过由US 4,010,656已知的平环链尝试由此解决链板中的压力件的防扭转问题：压力件贴靠面区域和从属的链板贴靠面区域不是几乎圆形地构成，因为这种结构促使压力件在链板中相对运动，而是使压力件在相应的横截面图中几乎三角形地构成，使得在压力件上很大程度直线构成的贴靠面与链板的很大程度直线构成的贴靠面接触并由此实现防扭转。如果该已知平环链由伸直位置过渡到转弯位置，则这种结构尽管想抵抗压力件在链板中的扭转，但发生压力件在链板上的棱边支承。这种棱边支承导致压力件与链板之间的贴靠面区域中的明显的应力峰值，因此这种结构也促使链板中的裂纹生长并由此降低已知平环链的使用寿命。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种用于尤其是机动车驱动装置的平环链，通过它，在与已知平环链相比压力件横截面很大程度保持相同的情况下可实现较小的链板负荷并且还考虑到压力件在链板中的防扭转要求。

为了解决该任务，本发明提出一种用于尤其是机动车驱动装置的平环链，它具有多个通过压力件相互铰接式连接的链板，其中，压力件横向于平环链的纵向延伸并且在压力件和链板上各安置弯曲构造的贴靠面，压力件和链板沿所述贴靠面相互贴靠以传递力并且在压力件上设置弯曲构造的滚动面，压力件沿这些滚动面相互滚动以传递力，其中，压力件在一个在平环链纵向上延伸的横截面中在压力件高度方向上不对称地构成并且所述贴靠面设置在压力件与链板之间在压力件高度方向上处于上面的和下面的接触区域中。

如果观察已知的平环链压力件，则它们在垂直于平环链纵向上观察的压力件高度方向上对称地构成。如果在一个单个的压力件中画出将压力件高度对半分开的平面，则已知的压力件这样构成：该平面作为这样虚拟剖切的压力件的镜面，即上面的压力件半部与下面的压力件半部镜像对称。这种结构在平环链加工时是有利的，因为压力件不必按位置选择地分开，而是可以简单装配，无需就它们相对于平环链孔的位置来按位置选择。

如果在按照本发明的压力件中画出将压力件高度对半分开的平面，则按照本发明的压力件不对称地构成，即该压力件在虚拟的压力件高度对分平面上方的区域中与压力件在该平面下方的区域不对称。即，该压力件在压力件高度方向上不对称地构成并且在横截面面积可比较的情况下与已知压力件相比具有更高的刚度，尽管在沿平环链纵向延伸的横截面中在下部区域比已知压力件宽度小，即工作得更薄。因为按照本发明的压力件在横向于压力件高度方向的方向上在上部区域比已知压力件厚，即比已知压力件具有更大的宽度，因此它比对称构成的已知压力件总体上具有更高的刚度。

压力件以及由此容纳压力件的链板孔的不对称结构与分开的贴靠面、即不是仅一个与压力件滚动面对置的压力件与链板之间贴靠面、而是在压力件和链板上在平环链纵向上观察一个上部的接触面和一个下部的接触面即一个上部贴靠面和一个下部贴靠面相结合，导致总体上更大的贴靠面可供利用。

这也导致贴靠力的分布并由此导致在压力件和链板的上部贴靠面与下部贴靠面之间作用的力在对于链板损害较少的位置上导入，即在从压力件高度方向上观察与容纳压力件的链板孔的边缘距离较小的位置上导入，因此在链板孔边缘上产生较低应力并由此避免产生裂纹或裂纹生长。

即，在按照本发明设置的平环链中发生力分布并且因为向链板中的力导入点更靠近容纳压力件的孔的边缘，因此，由于降低的力和更短的杠杆臂导致链板孔边缘上更低的力矩并因此导致孔边缘上更低的应力，由此提高了链板的抗裂强度并由此提高使用寿命。

按照本发明的一个改进方案还规定，这样选择滚动面的滚动半径，使得压力件之间的滚动点从在平环链纵向伸直情况下处于在压力件高度方向上将压力件高度对半分开的平面下方的位置在平环链很大程度转弯时移动到该平面上方的位置。如果按照本发明的平环链承受拉力，则压力件之间的滚动点位于将压力件高度对半分开的平面的下方。如果平环链在例如链轮上或者在锥形盘缠绕传动装置的两个锥形盘对之间回转，即弯曲，则该滚动点移动到该平面上方的一个位置。

如果在已知平环链中滚动点偏移，则导致压力件在链板中扭转并由此增加磨损。相反，在按照本发明的平环链中则不会导致磨损增加，因为在压力件与链板之间的上部贴靠面和下部贴靠面上作用的力基于两点贴靠而抵抗扭转并由此能够并且允许按照本发明的平环链的滚动点偏移。因为滚动点偏移，当滚动面的滚动半径增大时，但这导致滚动面区域中压力件贴靠面更大并由此导致相应的应力减小，可以按照本发明平环链使滚动半径增大，不会导致压力件相对于链板扭转，在已知链板中则是这样。即，与已知链板相反可以增大滚动面的滚动半径，不会由此存在压力件在链板孔中扭转的危险。

此外按照本发明的一个改进方案规定，所述贴靠面在各自的端部区域中这样设置有弯曲构造的终端，使得尽可能避免压力件与链板之间的棱边支承。即与已知链板不同，贴靠面在端部区域中不具有会导致棱边支承并由此导致局部高应力峰值的配置，而是具有弯曲构造的终端，它们避免棱边支承。

已知的在压力件与链板之间只具有一个与压力件滚动面对置的贴靠面的平环链在贴靠面上方和下方各具有一个侧凹(Freischnitt)，在制造链板时由制造决定的误差安置在该侧凹中。这些侧凹此外具有大的曲率、即小的曲率半径并且已经证实，在这些部位上也发生增强的裂纹生长，因为侧凹在平环链受载时通过拉力彷佛封闭，具体说由于链板变形，由此具有大曲率的链板区域承受大的拉力，这些拉力由于曲率大必须强烈转向并由此导致应力峰值从而促使裂纹生长。

按照本发明的平环链在这里采用另一途径。按照本发明规定，在两个贴靠面之间构成一个侧凹，它例如可以设置在压力件上，因此该侧凹位于贴靠面之外的区域中并由此位于压力件与链板之间的接触面区域中，该区域位于力线区域以外。

按照本发明的一个改进方案规定，所述链板这样构成，使得用于容纳压力件的板孔在设置得用于与压力件接触的贴靠面区域中具有最大曲率的区域。如上所述，按照本发明的平环链的优点在于在两个贴靠面之间具有仅一个侧凹，不是如已知平环链那样具有两个侧凹。已经证实，在板孔上具有最大曲率的区域可以设置在用于与压力件接触的贴靠面区域中，这不会导致形成裂纹。

提出本发明平环链的出发点还在于，避免增加压力件的横截面面积。因为由此在链板上也产生具有大曲率因此具有小曲率半径的区域，在本发明平环链中这些具有大曲率的区域设置在链板的贴靠面区域中，因为在这些区域中发生压力件与链板之间的压力传递，因此在这些区域中链板不仅承受拉力，而且也承受压力，因此所述具有大曲率因而小曲率半径的区域是不敏感区域。即，按照本发明的平环链的链板在贴靠面区域中具有其最大曲率，不是如已知平环链那样在贴靠面之外。

平环链在运行中也承受动态负荷，如由于冲击负荷或类似负荷引起的拉力突变。这种冲击负荷导致压力件在链板孔中尤其是在压力件高度方向上、即在横向于平环链纵向的方向上的不确定运动。

为了抵制压力件在链板孔中的这种不受控制的运动，按照本发明规定，链板具有板孔，该板孔具有区段式形成该板孔的半径，这些半径与形成容纳在板孔中的压力件的横截面形状的半径不同心。由此压力件不是随便地而是稳定地容纳在链板的板孔中。压力件在这种例如冲击式负荷时不向上或向下偏移，因此中断了上述磨损过程。

在开头提到的平环链中，与压力件滚动面对置的贴靠面的曲率中心点与对应的压力件背面的曲率中心点同心地位于相同高度上。现在已经看出，这种同心结构起到促进磨损的作用。

与此相反，按照本发明规定，在一个在平环链纵向上延伸的横截面中，与压力件的滚动面相对置的背面上的一个切线段的中心位于将压力件高度对半分开的平面的下方。由此达到，压力件背面相对于压力件的滚动面倾斜定位，其中心点大致位于压力件中心的高度上，即大致在将压力件高度对半分开的平面的高度上。

附图说明

下面借助于附图详细描述本发明。附图中示出：

图1  已知平环链的两个安置在链板孔中的压力件的侧视图，

图2  与图1类似的视图，其中去掉一个压力件，该图用于解释作用在贴靠面上的力与到链板孔边缘的杠杆臂的关系，

图3  已知平环链的链板中的应力变化曲线，

图4  按照本发明的一种实施方式的平环链的局部侧视图，其中示出两个安置在链板孔中的压力件，

图5  与图4类似的视图，其中去掉在图示平面中左侧的压力件，该图用于解释力与杠杆臂在本发明平环链的贴靠面区域中的关系，

图6  用于解释本发明平环链的链板中的应力的视图，

图7  用于解释已知压力件与本发明平环链压力件之间的区别的示意性视图，

图8  用于解释滚动点在按照本发明的平环链的压力件对上的偏移的视图。

具体实施方式

图1以示意性视图示出具有两个安置在链板的孔1中的压力件2的已知平环链的一个局部。

如同清楚看到的那样，在图示平面中左侧的压力件3在链板的孔1中滚动，而压力件4贴靠在孔1中。

在两个压力件3，4之间设置各自的滚动面5，当平环链从伸直位置过渡到转弯位置时，这些压力件在该滚动面上可相互滚动，例如在锥形盘对上运动方向变换时是这种情况。在滚动面5上在压力件3，4之间传递压力，这些压力在所示情况下从压力件4通过贴靠面6传递到链板7中。如上所述，在已知的平环链中与滚动面5对置地在压力件4的背面8上只构成一个贴靠面6。

图2示出与图1类似的视图，其中去掉在图示平面中左侧的压力件3。通过滚动面5导入到压力件4中的压力F在贴靠面6上导入链板7并且在那里通过杠杆臂“a”导致弯曲力矩，该弯曲力矩不仅对以“O”表示的区域、而且对以“U”表示的区域加载。由此引起的弯曲应力由于链板7的拉力负荷而叠加一个拉应力，由此在链板7中产生如在图3中以不同阴影所示的那样的应力变化曲线。

如可清楚看到的那样，在图2中以“O”标记的区域中出现高于1000N/mm²的材料应力，而在以“U”标记的区域出现超过1500N/mm²的材料应力，具体说在下部的侧凹9的区域中。其原因是，在下部的侧凹9的区域中出现弯曲应力、拉应力和压应力的叠加，因为处于拉力下的链板7弹性变形并且链板7与压力件5在下部的侧凹9以及上部的侧凹10的区域中也贴靠并且在下部的侧凹9的区域中压应力由于平环链转弯而增大。

如借助图1至3看到的那样，已知的压力件4在压力件高度方向12上对称地构成，因此在两维视图中以直线11表示的线是对称平面，压力件4关于该对称平面在压力件高度方向12上是对称的。

图4以与图1类似的视图示出按照本发明的平环链的局部，具有两个安置在链板14的孔13中的压力件15，16。

但与已知的压力件4不同，该压力件15，16在压力件高度方向12(见图5)上不是对称地、而是不对称地构成。在图5以标记17表示相应于图3中直线11的直线，但该直线与按照图3的直线11不同，不代表对称面。

压力件16在压力件高度方向12上不对称地构成并且不能借助于对称面上的镜面来产生。在直线17上方的区域18中压力件16在宽度“b”方向上具有比下部的区域19大的宽度。压力件16与压力件4相比具有明显更高的刚度，尽管两个压力件具有相同的横截面面积。

在箭头“F”方向上导入压力件16中的力在上部的贴靠面20上支承在在那里构成的链板14贴靠面上并且在下面支承在下部的贴靠面21上，使得力“F”分布地导入贴靠面20，21中。由于与杠杆臂“a”(图2)相比明显较短的杠杆臂“c”(图5)导入贴靠面20，21中的力在上部的区域“O”或在下部的区域“U”中产生明显较小的力矩。

图6示出本发明平环链的链板14中的应力视图。如清楚看到的那样，借助图3看到的具有超过1500N/mm2的值的材料应力完全消失。

如借助图5看到的那样，压力件16在与滚动面对置的背面8的区域中具有一个侧凹22，它在上部的和下部的贴靠面20，21之间构成。但因为该侧凹22安置在贴靠面20，21之外，因此它也位于链板14的主力线区域之外并且以这种方式也不增加在链板14中作用的应力，而是在侧凹22区域中仅产生其值不超过上部的区域“O”和下部的区域“U”中的应力值的应力。

图7示出沿平环链纵向接收的已知压力件4与本发明压力件16的横截面形状的直接对照。如清楚看到的那样，已知的压力件4在压力件高度方向12上对称构成并且可以借助于对称轴11上的镜面证实，而按照本发明的压力件16在压力件高度方向12上不对称地构成。

图8在左侧视图中示出具有在滚动面5上构成的滚动点23的两个压力件15，16，该滚动点在平环链处于伸直位置(该位置相应于图8中的左侧视图)时位于将压力件高度对半分开的平面24的下方，而在平环链处于转弯位置时，该位置相应于图8中图面的右边视图，向平面24上方的方向偏移。滚动点的这种偏移尤其是由于压力件15，16的滚动面5的滚动半径增大，使得在压力件15，16之间作用的压应力也由于该面积增大而减小并且滚动点23的偏移(图8中的箭头“P”)不会导致压力件16相对于链板14的不允许的扭转，因为在链板14与压力件16之间在上部的贴靠面20和下部的贴靠面21的区域中作用的力起到抵抗压力件16相对于链板14相对转动的作用。

本发明平环链的优点在于压力件相对于链板的高的防扭转安全性和链板应力负荷的减小以及由此改善磨损特性及延长使用寿命。

附图标记

1      孔

2      压力件

3      压力件

4      压力件

5      滚动面

6      贴靠面

7      链板

8      背面

9      下部的侧凹

10     上部的侧凹

11     对称轴

12     压力件高度方向

13     孔

14     链板

15     压力件

16     压力件

17     直线

18     上部的区域

19     下部的区域

20     上部的贴靠面

21     下部的贴靠面

22     侧凹

23     滚动点

24      平面

Claims (8)

1.一种平环链，具有多个通过压力件(15，16)铰接式相互连接的链板(14)，其中压力件(15，16)横向于平环链纵向延伸并且在压力件(15，16)和链板(14)上分别安置弯曲构造的贴靠面(20，21)，压力件(15，16)和链板(14)沿这些贴靠面相互贴靠以传递力，在压力件(15，16)上安置弯曲构造的滚动面(5)，压力件(15，16)沿这些滚动面相互滚动以传递力，其中，压力件(15，16)在一个在平环链纵向上延伸的横截面中在压力件高度方向(12)上不对称地构成，并且所述贴靠面(20，21)设置在压力件(15，16)与链板(14)之间在压力件高度方向(12)的上部的和下部的接触面区域上；其中所述压力件(15，16)横向于平环链纵向在压力件高度方向(12)上在上部的区域中构造得比在下部的区域中宽。

2.如权利要求1所述的平环链，其特征在于，这样选择滚动面的滚动半径，使得压力件(15，16)之间的滚动点(23)从在平环链纵向伸直时在压力件高度方向(12)上位于将压力件高度对半分开的平面(24)下方的位置在平环链很大程度转弯时移动到该平面(24)上方的位置。

3.如上述权利要求之一所述的平环链，其特征在于，所述贴靠面(20，21)在各自的端部区域中这样设置有弯曲构造的终端，使得尽可能避免压力件(15，16)与链板(14)之间的棱边支承。

4.如权利要求1或2所述的平环链，其特征在于，在贴靠面(20，21)之间在压力件(15，16)上构成一个侧凹(22)。

5.如权利要求1或2所述的平环链，其特征在于，所述链板(14)这样构造，使得用于容纳压力件(15，16)的板孔(13)在设置得用于与压力件(15，16)接触的贴靠面区域中具有最大曲率的区域。

6.如权利要求1或2所述的平环链，其特征在于，所述链板(14)具有板孔(13)，该板孔具有区段式形成该板孔(13)的半径，这些半径与形成容纳在该板孔中的压力件(15，16)的横截面形状的半径不同心。

7.如权利要求1或2所述的平环链，其特征在于，在一个在平环链纵向中延伸的横截面中，与压力件(15，16)的滚动面(5)相对置的背面(8)上的切线段的中心位于将压力件高度对半分开的平面(24)的下方。

8.如权利要求1所述的平环链，其特征在于，所述平环链用于机动车驱动装置。

Images