CN101198809A

CN101198809A - 链轮

Info

Publication number: CN101198809A
Application number: CNA2006800171193A
Authority: CN
Inventors: Y·霍德雅特
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2008-06-11
Also published as: MX2007015953A; TWI305812B; TW200702572A; CA2607587A1; US20060264286A1; JP2008545925A; KR20070120194A; KR100958365B1; EP1882116A1; BRPI0610003A2; WO2006127170A1; CA2607587C

Abstract

链轮包括具有轮缘(12)的铸造的轮(10)，轮缘具有齿形轮廓(15)，环(20)具有于轮缘的齿形轮廓基本上相配的厚度和牙齿轮廓(21)，环压紧配合到轮缘，环由硬度大于铸造的轮的硬度的金属材料构成。

Description

链轮

技术领域

本发明涉及链轮，即具有耐磨金属护套的铸造链轮。

背景技术

链轮与齿形带一起被用于动力传递系统中。一个最常用的应用是摩托车驱动系统。用于摩托车的后轮驱动的链轮的直径通常在10到15英寸的范围内。这些链轮必须传递动力、抗磨损、抗腐蚀，并由于它们处于摩托车的暴露部分中，因此外观要可接受的。

这些链轮可以是带有硬质镀铬槽(以抗磨损)的铸铝，或是成型并涂料的薄钢板链轮。在铝链轮上的镀铬层具有相对短的寿命。镀铬层通常会磨损或碎裂。当失去镀铬层后，下面的铝会被迅速的磨损。

镀铬必须被非常精确地施加，以便保证齿和槽的正确尺寸以满足必需的紧密公差。任何公差的失误都会加速带和链轮的磨损，这是不希望的结果。同时镀铬也是一个非常昂贵的加工过程。

由于薄钢板链轮不具备浇铸件的美观特性，因此薄钢板链轮并未被普遍用作摩托车驱动链轮。这是由于金属板的链轮表面是平坦的，而浇铸则具有三维造型。当带将齿区域的涂料磨损后将薄钢板暴露在环境中时，它们也会生锈。

典型的现有技术为授予Remond(1992)的美国专利No.5,098,346，其公开了具有轮缘部分的有齿链轮，该轮缘部分由将不连续纤维置入塑料基质中形成的第一复合材料制成，并且在轮缘部分的齿覆盖有第二复合材料的环绕层，该第二复合材料包括纤维材料和橡胶基体和置入基体中的纤维。

所需要的是具有抗磨损金属护套的铸造链轮。本发明满足了这个需求。

发明内容

本发明的首要方面是提供一种具有抗磨损金属护套的铸造链轮。

本发明的其他方面将通过下面对本发明的描述并接合附图被说明或显而易见。

本发明包括链轮，该链轮包括具有轮缘的铸造轮，该轮缘具有齿形轮廓；环具有基本上与轮缘的齿形轮廓相配的厚度和齿形轮廓，该环压入配合到轮缘，并且该环由硬度大于铸造轮硬度的金属材料构成。

附图说明

被结合并形成说明的一部分的附图，示出了本发明的优选实施例，且结合说明书，用来解释本发明的原理。

图1为发明的链轮的右视图。

图2为发明的链轮的左视图。

图3为附图1的细节。

图4为变薄拉伸模工具和轮的横截面。

图5为变薄拉伸模的俯视图。

具体实施方式

本发明包括加套的链轮。链轮包括将外环状护套装配到轮缘的内轮。轮包括相对便宜和软的材料，例如铸铝，铸镁，酚醛树脂，氨基甲酸乙酯，或任何能够承受运转扭矩载荷的适当材料。可以用于发明的链轮的压模铸造铝合金为380，ATSM牌号SC84A。同样合适的合金384和390合金。铸造的硬度范围在大约25洛氏B到55洛氏B。

外环包括具有足够硬度的金属材料以承受由带与齿形表面啮合产生的磨损。外环的硬度大于轮的硬度，也就是说，大于大约55洛氏B。

本发明的链轮可以被用于各种应用，包括摩托车带传动，高尔夫拖车以及少数ATV驱动。本发明的链轮可以被用于任何要求具有承受所施加的转矩负载的合适强度的轻的便宜材料以及具有抗磨损的带承受面以长期运转的场合。

图1为本发明的链轮的右视图。链轮100包括轮10。轮10包括毂11和轮缘12。轮缘12包括齿15。轮缘12可以包括任何所需的轮廓，如现有技术所知的平的或带有棱纹的。齿15不是以限定的方式提供。齿15可以包括任何现有技术已知的轮廓，包括在美国专利No.4,605,389中所公开的，这里将其整体结合并作为参考。

环20与轮缘12接合。环20(可被描述为一个护套)包括齿21以形成与轮缘12上的齿15基本上配合的齿轮廓。环20还包括带接合面22。环20的硬度大于轮10的硬度以抗磨损。

链轮100啮合环状驱动元件，如动力传递系统的齿形带B。这样的动力传递系统可以包括，但不仅限于摩托车二级驱动(未示出)，其包括传动链轮和轮链轮。环20的表面22与带B啮合。

图2为发明的链轮的左视图。轮10包括半径大于环20的半径的凸缘13。这允许凸缘13通过控制横向运动来保持带(未示出)正确地与环20啮合。本发明的链轮可以包括两个这样的凸缘，即在轮缘12的两侧各一个。

环20包括精确成型的不锈钢护套，其具有与链轮齿15基本上相同的形状。环20的厚度范围在大约0.5mm到3mm。

轮10包括用于将链轮装配到轴(未示出)的毂11。孔14接收紧固件如螺钉(未示出)以将毂11装配到轴或摩托车轮毂(未示出)上。

以下为以举例的方式但不限于此方式提供的链轮的制造方法。

制造方法一：

a.轮10为通过现有技术已知的方法压模铸造铝制成。轮10具有精加工过的轮缘外表面150，其尺寸比当环20在轮10的适当位置上时测量到表面22的最终产品直径D1小大约0.5mm到3mm。最终产品直径的公差意在调节包括链轮在链轮与带啮合的表面(即表面22)处的直径的系统设计参数。当然，如果最终产品直径不是约束，则当制造轮子的时候，不需要补偿环20的厚度，铝轮的硬度范围为大约25到55洛氏B(相等硬度)。在一个可选择的实施例中，轮10可以由机加工钢坯材料成型。

b.轮10以现有技术的已知方法在变薄拉伸模(ironing die)中成形或压平。图4为变薄拉伸模工具的横截面图。变薄拉伸模100用于将轮10的外表面150成型到非常精确的尺寸。变薄拉伸模可以包含一个或多个模块101，例如自上而下堆叠的五个模块。轮10为如前所述第一次压铸件，包括齿15和槽16，其尺寸基本上与第一变薄拉伸模相配。在随后的模块中，在轮的齿形区域外侧的金属被压锤102通过尺寸非常精确的变薄拉伸模块沿着M方向施压，每个步骤小于前一步骤大约0.025mm(0.001”)。图5为变薄拉伸模的俯视图。变薄拉伸模101包括用于精压轮10的齿形轮廓的轮廓103。最终得到的结果是精加工的轮10具有精确尺寸的外表面150和齿形形状。变薄拉伸步骤的实施是为了有效地减小或消除铸造轮尺寸中的任何不精确的尺寸。最后得到的轮10具有如图1所示的精确的外部齿形轮廓。

c.环20由不锈钢(或其他钢材例如低碳钢，高碳钢或合金钢以及有色金属)制成。环20由厚度大约0.5mm到3mm的条带制成，其端部焊接在一起形成一个环。接缝17在图3中示出。条带的宽度大致与轮缘12的宽度相同。轮缘12的宽度与将要用于链轮的带共同配合，例如，大约20mm到25mm宽，但该尺寸可根据所用带的宽度变化。环20的形状基本与轮齿15相配。护套20可以通过现有技术已知的方法成型，包括但不仅限于轧制，旋压，液压成形或压制成形。护套还可以这样的方法成型：将一卷钢材轧制成波纹状，随后切割成所需宽度带，之后再制成环并焊接环的端部。通常压制成形是最便宜和最优选的方法。不锈钢环的硬度范围大约为洛氏B的90(相当于洛氏C的9)。在严峻的工作条件下，例如在高粉尘或碎屑负荷条件下，则环20可以被表面硬化到大约洛氏C的62。

d.环20布置在与环20相配形状的工具中，该工具可限制环的径向向外的运动，即，其可以防止环20在将轮10压配入环20时扩张。该工具具有与糊加工的链轮的最终轮廓在尺寸上相配的轮廓。轮10压紧配合入环20。

e.许多机械锁定方法都可以被用于防止环在轮上的任何横向、圆周方向的或径向的移动。可以但不仅限于调整片，槽，凸缘，铆接，切缝(lancing)，锤打等其他任何合适的类似方法。例如，凸缘13防止了环20的横向移动。锤打和铆接的凹孔30在图1中示出。

制造方法二：

在此方法中，环20被如前所述的方法制作。环20随后被置于一个铝的压模铸造的外模(overmold)中，由此如果非常需要，则轮10和凸缘13外模成型到环20。这种方法具有比第一种方法少的步骤，且可以使轮10和环20更好的联接。可以在齿形环周围同时铸造一个或多个凸缘。选择用于外模成型的铝合金必须具备从液态状态到固态状态转换时只有极小或没有收缩量。这样的铝合金在现有技术中已知，包括本说明书前面所列出的那些。除了用于外模成型的标准压模铸造操作之外，还可以使用同样已知的现有技术中铝的半固态高压模制。

但是，因为铝合金在固化过程中会收缩大于7％，由于铝芯体的收缩相对于不锈钢环20来说是一个更大的收缩量，因此正常的外模成型可能不理想。因此，对于外模选择，中间轮10被设计用铝在某种程度上可以很容易地压制或锻造以补偿收缩量。例如，可以在轮毂11处形成略微拱形，当固化结束并被向内推压，在轴向上“压平”拱形，从而促使轮缘部分12向外补偿铸造的收缩量。

可选的方法包括使用无收缩材料作为外模轮10的芯体，例如采用玻璃纤维和矿物填充的酚醛树脂。这样的材料足够坚硬以承受方施加的负载，并且不会既不会碎裂又不会收缩。玻璃纤维使酚醛树脂具有坚固性、抗碎裂性，而矿物填充物使得它们的尺寸稳定。另一些用于轮10的其他可选材料为其它热固性树脂、镁以及热塑性树脂。

本发明的优点在于链轮轻且具有抗磨损性。与现有的技术相比，本发明的链轮其制造成本更低。在链轮上增加一个或多个凸缘没有明显增加成本。发明的链轮也允许任何所需的装饰性设计被容易铸造到轮上，同时得到一个非常精确、坚固并且抗磨损的齿和槽区域。最终，本发明的链轮还具有抗腐蚀性并无需喷漆或其他抗腐蚀精加工。

图3示出图1的细节。轮缘12的齿15包括外表面150。外表面150啮合于环20的表面220。槽16设置在相邻的齿15之间。环20的端部在焊缝17处被焊接在一起。

尽管在此描述了本发明的形式，但对本领技术人员来说显而易见的那些在结构和相关部分上进行的改进也将落入本发明在此描述的精神和范围内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1. 一种用于与环状驱动元件接合的链轮，其包括：

具有轮缘的铸造的轮

具有齿形轮廓的轮缘；

环，其具有一厚度和基本上与轮缘的齿形轮廓相配的齿形轮廓，该环压入配合到轮缘；

该环由具有硬度大于铸造的轮的硬度的金属材料构成；以及

该环具有与环状驱动元件接合的表面。

2. 如权利要求1所述的链轮，其中铸造的轮由铝构成。

3. 如权利要求1所述的链轮，其中环由钢构成。

4. 如权利要求1所述的链轮，其中铸造的轮包括将轮装配到轴的毂。

5. 如权利要求1所述的链轮，其中环包括将端部连接在一起的条带。

6. 如权利要求1所述的链轮，其中厚度的范围为大约0.5mm到大约3mm。

7. 一种制造链轮的方法，其包括：

铸造具有齿形轮廓的金属轮；

对轮进行变薄拉伸以调整齿形轮廓的尺寸；

成型具有齿形轮廓的金属环；

限制金属环以防止金属环的向外扩张；以及

将轮压入金属环中。

8. 如权利要求7所述的方法，其中成型金属环包括将钢制条带的端部焊接在一起形成金属环。

9. 如权利要求7所述的方法，其还包括：

使用具有厚度范围在大约0.5mm到大约3.0mm的材料成型金属环；以及

金属环具有比轮的硬度更大的硬度。

10. 如权利要求7所述的方法，其中成型具有齿形轮廓的金属环还包括压制成型。

11. 一种制造链轮的方法，其包括：

成型具有齿形轮廓的金属环；

将环布置在压模铸造模中；以及

在环中铸造金属轮。

12. 如权利要求11所述的方法，其中成型具有齿形轮廓的金属环还包括将不锈钢条带的端部焊接在一起形成环。

13. 如权利要求11所述的方法，其还包括使用厚度范围在大约0.5mm到大约3.0mm的材料形成金属环，并且金属环的硬度大于轮的硬度。

Claims

1.一种用于与环状驱动元件接合的链轮，其包括：

具有轮缘的铸造的轮；

具有齿形轮廓的轮缘；

环，其具有一厚度和基本上与轮缘的齿形轮廓相配的齿形轮廓，该环被压入配合到轮缘；

该环由具有硬度大于铸造的轮的硬度的金属材料构成；以及

该环具有与环状驱动元件接合的表面。

2.如权利要求1所述的链轮，其中铸造的轮由铝构成。

3.如权利要求1所述的链轮，其中环由钢构成。

4.如权利要求1所述的链轮，其中铸造的轮包括将轮装配到轴的毂。

5.如权利要求1所述的链轮，其中环包括将端部连接在一起的条带。

6.如权利要求1所述的链轮，其中厚度范围为大约0.5mm到大约3mm。

7.一种制造链轮的方法，其包括：

铸造具有齿形轮廓的轮；

对轮进行变薄拉伸以调整齿形轮廓的尺寸；

成型具有齿形轮廓的金属环；

限制金属环以防止金属环的向外扩张；以及

将轮压入金属环中。

8.如权利要求7所述的方法，其中成型金属环包括将钢制条带的端部焊接在一起形成金属环。

9.如权利要求7所述的方法，其还包括：

金属环具有比轮的硬度更高的硬度。

10.如权利要求7所述的方法，其中成型具有齿形轮廓的金属环还包括压制成型。

11.一种制造链轮的方法，其包括：

成型具有齿形轮廓的金属环；

将环布置在压模铸造模中；以及

在环中铸造轮。

12.如权利要求11所述的方法，其中成型具有齿形轮廓的金属环还包括将不锈钢条带的端部焊接在一起形成环。

13.如权利要求11所述的方法，其还包括使用厚度范围在大约0.5mm到大约3.0mm的材料形成金属环，并且金属环的硬度大于轮的硬度。