CN101273221B - 多垫圈链轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垫圈链轮装置，其包括链轮体，所述链轮体具有多个布置成一排的齿。链轮体包括相对的第一轴向齿面和第二轴向齿面，以及相对于第一轴向齿面和第二轴向齿面轴向向外延伸的第一毂和第二毂。第一组垫圈和第二组垫圈分别安装在第一毂和第二毂上。第一组垫圈至少包括偏心地位于第一毂上的第一内垫圈和偏心地位于第一内垫圈上的第一外垫圈。第二组垫圈至少包括偏心地位于第二毂上的第二内垫圈和偏心地位于第二内垫圈上的第二外垫圈。第一外垫圈和第二外垫圈用来与相关联的链的链节板接触并受其作用发生偏转，以使得第一外垫圈、第二外垫圈分别与第一内垫圈、第二内垫圈接触并使其偏转。第一保持装置和第二保持装置分别连接到第一毂和第二毂上用来将第一垫圈组和第二垫圈组保持在第一毂和第二毂上。

Description

多垫圈链轮装置

相关申请交叉引用

本申请要求享有2005年9月29日提交的美国临时申请60/721,715和2006年7月28日提交的美国临时申请60/834,015的优先权，所述的两个临时申请都被包含在本申请中作为参考。

技术领域

本发明涉及垫圈链轮装置。

背景技术

安装有金属垫圈的链轮已经被用于汽车发动机滚子链传动系统中，例如凸轮轴和平衡轴传动。使用垫圈的目的是为了缓冲或减弱滚子与链轮在啮合开始时的冲击，从而降低滚子链传动系统固有的链啮合噪声级。滚子与链轮在啮合开始时的冲击是滚子链传动系统的主要噪声源，其发生在链节离开跨距时以及在啮合过程中啮合的滚子冲击链轮的齿时。人们认为在啮合过程中发生大量滚子与链轮的齿的冲击，而这些冲击造成滚子链传动所固有的不期望的噪声级。

图1和2表示传统的链轮装置S，其包括链轮体10，分别邻接链轮体10的第一轴向面14a和第二轴向面14b的环形金属垫圈12a、12b。链轮体10包括环绕旋转中心轴线L的孔B或其它凹部，第一毂16a和第二毂16b分别从第一轴向面14a和第二轴向面14b以相反的方向轴向向外伸出。毂16a、16b分别限定以轴线L为中心且安装在垫圈12a、12b的内径中的圆柱形外径。垫圈12a、12b的内径大于毂16a、16b的外径，因此垫圈12a、12b可以偏心地浮动在毂16a、16b上。

第一保持装置和第二保持装置，例如挡圈/固定夹18a，18b，设置在毂16a，16b的槽19a，19b内，将第一垫圈12a和第二垫圈12b保持在第一毂和第二毂上，同时还允许垫圈12a，12b偏心地浮动在毂的外径上。也可以使用其它保持装置或方式将第一垫圈12a和第二垫圈12b止动或保持在毂上，例如可以分别在第一毂和第二毂上安装焊合板或其它夹持装置来保持第一垫圈和第二垫圈。

链轮体10另外还包括多个齿20，所述齿20通过齿槽22互相隔开。每个齿20包括“啮合”或“驱动”面24和“脱离”或“滑行”面26，就链轮旋转方向(见箭头11)而言，驱动面24相对于滑行面26位于后面。这样齿槽22位于周向连续的驱动面24和滑动面26之间。齿20(和齿槽22)可以是对称的或不对称的。

链轮体10由任何合适的材料形成，如钢或类似物，通过粉末金属压缩技术或机加工一体成形。垫圈12a、12b典型地由合适的金属如轴承钢形成。

众所周知，相关联的链(例如滚子链或套筒链)的链节板将在链与链轮啮合前接触垫圈12a、12b的外径，这种接触用来在链的跨距内控制和阻尼横向振动，从而在啮合过程中缓冲或减弱链与链轮的冲击。在啮合开始的过程中当链节板接触并压在垫圈12a、12b的外表面上时，垫圈12a、12b逐渐移动位置和/或变形以允许链的滚子在齿槽22处与链轮的齿20完全啮合。上述链轮装置S通常用在汽车链传动系统中，例如同步和/或平衡轴传动系统。

发明内容

本发明提供一种垫圈链轮装置，其包括：链轮体，其包括多个布置成一排的齿，相对的第一轴向齿面和第二轴向齿面，相对于所述第一轴向齿面和所述第二轴向齿面轴向向外延伸的第一毂和第二毂；第一组垫圈和第二组垫圈，其分别接收在所述第一毂和第二毂上；所述第一组垫圈至少包括偏心地位于所述第一毂上的第一内垫圈和偏心地位于所述第一内垫圈上的第一外垫圈；所述第二组垫圈至少包括偏心地位于所述第二毂上的第二内垫圈和偏心地位于所述第二内垫圈上的第二外垫圈；其中，所述第一外垫圈和第二外垫圈适于由与相关联的链的链节板所接触并使其偏转；第一保持装置和第二保持装置，分别连接到第一毂和第二毂上，用来将第一组垫圈和第二组垫圈接收在第一毂和第二毂上。

在所述垫圈链轮装置中，所述第一组垫圈只包括所述第一内垫圈和所述第一外垫圈，并且，所述第二组垫圈只包括所述第二内垫圈和所述第二外垫圈。

在所述垫圈链轮装置中，所述第一内垫圈和第二内垫圈互相相同，并且，所述第一外垫圈和第二外垫圈互相相同。

在所述垫圈链轮装置中，所述第一内垫圈、第二内垫圈与所述第一外垫圈、第二外垫圈相比其径向厚度不同。

在所述垫圈链轮装置中，所述第一内垫圈、第二内垫圈与所述第一外垫圈、第二外垫圈相比其径向厚度不同。

在所述垫圈链轮装置中，所述第一外垫圈和第二外垫圈分别与第一内垫圈和第二内垫圈轴向对齐。

本发明还提供一种链传动系统，包括：链；垫圈链轮装置，其包括：链轮体，其包括布置成一排的多个齿，相对的第一轴向齿面和第二轴向齿面，相对于第一轴向齿面和第二轴向齿面轴向向外延伸的第一毂和第二毂；第一组垫圈和第二组垫圈，其分别接收在所述第一毂和第二毂上；所述第一组垫圈至少包括适于相对于所述第一毂偏心地移动的第一内垫圈和适于相对于所述第一内垫圈偏心地移动的第一外垫圈；所述第二组垫圈至少包括适于在所述第二毂上偏心地移动的第二内垫圈和适于相对于所述第二内垫圈偏心地移动的第二外垫圈；其中，所述链包括与所述齿啮合的滚子或套筒，并且所述链还包括邻接所述相对的第一轴向齿面和第二轴向齿面的链节板，其中，邻接所述第一轴向齿面的所述链节板与所述第一外垫圈接触，邻接所述第二轴向齿面的所述链节板与所述第二外垫圈接触，其中所述第一外垫圈和第二外垫圈分别与所述第一内垫圈和第二内垫圈接触。

在所述链传动系统中，所述第一组垫圈只包括所述第一内垫圈和所述第一外垫圈，并且，所述第二组垫圈只包括所述第二内垫圈和所述第二外垫圈。

在所述链传动系统中，所述第一内垫圈和第二内垫圈都是彼此相同的，并且，所述第一外垫圈和第二外垫圈都是彼此相同的。

在所述链传动系统中，所述第一内垫圈、第二内垫圈与所述第一外垫圈、第二外垫圈相比其径向厚度不同。

在所述链传动系统中，所述第一内垫圈、第二内垫圈与所述第一外垫圈、第二外垫圈相比其径向厚度不同。

本发明还提供一种链与垫圈链轮装置啮合的方法，所述方法包括：旋转链轮装置的链轮体，并且使链与旋转的链轮体的齿啮合，以使得链的滚子或套筒容纳在连续的齿之间的齿槽内，并且以使得链节板邻接链轮体的第一轴向齿面和第二轴向齿面；邻接所述链轮体的所述第一轴向齿面的链节板接触第一金属外垫圈并使其偏转；邻接所述链轮体的所述第二轴向齿面的链节板接触第二金属外垫圈并使其偏转；第一外垫圈接触第一金属内垫圈并使其偏转，其中所述第一内垫圈偏心地接收在链轮体的第一毂上，并且所述第一外垫圈偏心地接收在第一内垫圈上并与其轴向对齐；第二外垫圈接触第二金属内垫圈并使其偏转，其中所述第二内垫圈偏心地接收在链轮体的第二毂上，并且所述第二外垫圈偏心地接收第二内垫圈上并与其轴向对齐。

本发明可有效减小噪音和振动。

附图说明

本发明包括多种组件和组件配置，其优选实施方式图示于附图中，其中：

图1是具有金属垫圈的传统链轮装置的立体图；

图2是图1中所示的链轮的分解立体图；

图3是根据本发明的多垫圈链轮装置的立体图；

图4是图3中所示的链轮的分解立体图；

图5是图3中所示的多垫圈链轮装置的前视图，其中垫圈的挡圈被移除以便更清楚的显示多垫圈结构；

图6是沿图5中6-6线的放大剖视图(注意，图6中示出了在图5中为显示底层组件而被移除的挡圈)；

图7A是表示在图5的链轮装置上卷绕传统的滚子链或套筒链来提供一种链传动系统(注意，在使用过程中，链使全部垫圈从图示的中性、自由状态发生偏转和/或变形)；

图7B是表示图7A的链传动系统的相对的轴向侧面。

具体实施方式

附图3-7B表示一种根据本发明形成的链轮装置SA，其作为链传动系统CDS(见附图7A、7B)例如汽车同步或平衡传动或类似系统的一部分。所述链传动系统CDS包括链轮装置SA，至少一个另外的链轮(未示出)和与链轮装置SA以及一个或更多另外的链轮啮合的传统链C。这里所示的链C是滚子链，但也可以是套筒链或其它类型的可以与链轮装置SA啮合的链。为了便于讨论，这里所使用的术语“滚子链”既包括滚子链也包括套筒链(也就是一种链的套筒上不包含旋转滚子的链)。链轮装置SA可以是驱动链轮或是从动链轮。

链轮装置SA包括链轮体110。第一组金属垫圈112a和第二组金属垫圈112b分别邻接链轮体110的第一轴向面114a和第二轴向面114b。每组金属垫圈112a、112b包括至少两个单独的(内和外)环形金属垫圈，也就是如下边更多细节(见附图5和6)所描述的用于第一组垫圈112a的内垫圈112a1、外垫圈112a2和用于第二组垫圈112b的内垫圈112b1、外垫圈112b2。

链轮体110包括环绕旋转中心轴线L形成的孔B或凹部，在其中安装驱动轴或从动轴(未示出)。链轮体110由钢等材料通过粉末金属压缩技术或机加工一体或多组件形成。垫圈112a1、112a2、112b1、112b2优选由合适的金属如轴承钢形成。

链轮体110另外还包括或形成有多个齿120，所述齿沿链轮体110的圆周排成一排向外延伸，并在毂116a、116b之间轴向向外突出。齿槽122形成在连续的齿120之间。每个齿包括“啮合”或“驱动”面124(见附图5)以及“脱离”或“滑行(coast)”面126，就由箭头11所示的链轮装置SA旋转方向而言，驱动面124相对于前面的滑行面126位于后面。因而齿槽122位于周向连续的驱动面124和滑行面126之间。齿120和齿槽122可以是对称的，例如，根据ISO(国际标准化组织)的ISO606：2004(E)标准，或可选地，一些或全部齿120和齿槽122也可以是如下所述不对称的，例如可以从下面特意引入作为参考的美国专利文献中找到：(i)6,371,875；(ii)6,325,734；(iii)6,179,741；(iv)6,090,003；(v)5,997,424；(vi)5,993,344；(vii)5,976,045；(vii)5,921,879；(ix)5,921,878；(x)5,876,295。而且，所有的齿120可以都相同，或可选地，齿120中的一些可以不同于其它齿，在链轮体110上布置成规则、不规则或“随机”模式，用以调整链的滚子R与链轮的齿120之间的冲击频率，减小噪声和振动。此外，齿120可以优选具有“齿根修正”或其它的“底切齿根(undercut root)”，也就是说，连接相邻的齿(即连接一个齿的啮合面124与

另一个齿的脱离面126)的齿根表面125这样形成：当滚子或套筒在齿槽122内完全啮合时，滚子/套筒距离齿根表面125上一定间隙，以便当垫圈组112a、112b完全偏转时滚子/套筒和齿根表面125之间不会发生径向冲击。

详细参照附图4-6，可见第一毂116a和第二毂116b分别沿轴线L从相对的第一齿面114a和第二齿面114b以相反方向轴向向外突出。毂116a、116b形成有以轴线L为中心的圆柱形外径117a、117b。第一内垫圈112a1和第二内垫圈112b1分别包括环形内径D1，所述内径D1分别用于安装在毂的外径117a、117b上，由于内径D1大于毂的外径，以使得内垫圈112a1、112b1分别偏心地浮动在毂116a、116b上。

内垫圈112a1、112b1也分别包括外径D2，在其上分别安装外垫圈112a2、112b2。更具体地，第一外垫圈112a2和第二外垫圈112b2分别包括内径D3，所述内径D3用于分别安装在内垫圈的外径D2上，由于外垫圈112a2、112b2的内径D3大于内垫圈的外径D2，以使得外垫圈112a2、112b2分别偏心地浮动在内垫圈112a1、112b1上。外垫圈112a2、112b2也包括外径D4，所述外径D4用于与下面描述的链传动系统CDS的相关联的链C的链节板PLP、RLP接触。

第一组垫圈112a和第二组垫圈112b分别被安装在第一毂116a和第二毂116b上邻接齿面114a、114b。在描述的实施方式中，第一保持装置和第二保持装置例如挡圈118a、118b分别被连接到第一毂116a和第二毂116b并保持第一垫圈组112a和第二垫圈组112b在毂上。挡圈118a、118b被设置在毂116a、116b的槽119a、119b内。挡圈118a、118b与链轮齿面114a、114b之间的轴向间隙只是最小限度的大于垫圈112a1、112a2和垫圈112b1、112b2的轴向宽度，以使得垫圈可以自由地在毂116a、116b上偏心地浮动而不会轴向离开链轮齿面114a、114b太远距离。这样保证了外垫圈112a2、112b2位于合适的位置以便与相关联的链C的链节板PLP、RLP啮合，也保证了内垫圈112a1、112b1总是与对应的外垫圈112a2、112b2轴向对齐。挡圈118a、118b可以被其它保持装置(例如焊接或以其它方式连接到毂116a、116b的法兰)替换。

图7A和7B表示作为链传动装置CDS一部分的链轮装置SA。应当指出，以图示方式表示传统的滚子链/套筒链C是为了便于理解发展现状。本领域普通技术人员将认识到，链包括成对的有间隙隔开的滚子链节板RLP，在其间隙中安装有滚子/套筒R，还包括成对的有间隙隔开的外链板PLP，其枢轴地互连相邻的滚子链节板RLP。如图所示当链C啮合链轮装置SA时，每对有间隙隔开的滚子链节板RLP的部件和每对有间隙的外链板PLP的部件跨在齿120上，以致于当滚子/套筒R位于每个齿槽122内时其可邻接轴向相对的第一齿面114a和第二齿面114b。本领域的技术人员将认识到，滚子/套筒R可以是支撑在套筒上的滚子，或者可以是简单地不可旋转的套筒，在其上没有支撑任何滚子。

图7A和7B表示垫圈组112a、112b处于自由状态，也就是说，没有受到链的作用发生偏转或变形。本领域普通技术人员将认识到，在使用中，链C处于拉力作用下，链节板将使外垫圈112a2、112b2发生偏转和/或变形，所述外垫圈112a2、112b2进而将分别使内垫圈112a1、112b1发生偏转和/或变形，从而允许滚子/套筒R在齿槽122中啮合。取决于使用中不断变化的链的张力，内垫圈112a1、112b1和外垫圈112a2、112b2的偏转/变形量也将相应地改变。垫圈组112a、112b阻尼滚子R和链轮的齿120之间啮合冲击，减小噪声和振动。

不像传统的只有一个垫圈邻接齿120的轴向侧面的垫圈链轮装置S(见附图1、2)，多垫圈链轮装置SA包括两个或更多垫圈(例如三个垫圈)邻接齿120的轴向侧面114a、114b，其具有额外的垫圈偏心地位于内垫圈112a1和外垫圈112a2之间以及内垫圈112b1和外垫圈112b2之间。所述多垫圈配置允许较大的总垫圈偏转量，因为当链接近链轮来提供滚子R移动的初始阻尼时，链节板PLP、RLP将在啮合过程之前接触到外垫圈112a2、112b2，从而实现在链的跨距范围内减小横向振动和较好的链的跨距控制，同时内垫圈112a1、112b1以分段方式完成阻尼过程。增强的链的跨距控制使得在啮合开始时减小滚子与链轮的冲击。多垫圈也允许调整其垫圈组112a、112b的缓冲作用来用于具体的链传动应用。如上所述，只有外垫圈112a2、112b2的初始偏转提供初始阻尼率，直到其内径D3分别接触到内垫圈112a1、112b1的外径D2，这时因为内外垫圈都必须偏转以便链能连续径向向内移动，阻尼率将增加。所述多垫圈配置的另一个重要的优点是，通过使用多个垫圈在不相应地增加垫圈112a1、112a2、112b1、112b2的应力的情况下增加阻尼。

垫圈偏转和使垫圈组112a、112b偏转所需的载荷是由垫圈的直径和垫圈的径向厚度决定的。在描述的实施方式中，外垫圈112a2、112b2具有小于相应的内垫圈112a1、112b1的径向厚度的径向厚度，结合其较大的直径，使得外垫圈112a2、112b2相对内垫圈112a1、112b1可以更容易地偏转/变形，但是外垫圈和内垫圈也可以具有相同的径向厚度，或者外垫圈比内垫圈厚以优化啮合过程中链的跨距阻尼。链传动动力学和相关的链张力将影响垫圈直径和外垫圈、内垫圈各自的径向厚度。然而在任何情况下，内垫圈112a1和内垫圈112b1是彼此相同的，外垫圈112a2和外垫圈112b2是彼此相同的，在相同的条件下允许由于制造公差所产生的偏差。

在一个实施方式中，垫圈组112a、112b和齿根表面125的尺寸是这样确定的：当垫圈组112a、112b完全偏转/变形时，在内垫圈112a1、112b1和外垫圈112a2、112b2之间形成硬接触，在内垫圈112a1、112b1与毂117a、117b之间也形成硬接触，链的滚子或套筒R在连续的啮合面124与脱离面126之间不能径向接触齿根表面125，所述链的滚子或套筒R安装在与完全偏转的垫圈组112a、112b硬接触的滚子链节板RLP之间。在这种情况下，垫圈组112a、112b和底切齿根表面125保证了链的滚子或套筒R不能径向接触齿根表面125，而这点被认为有利于减小噪声和振动。

上面根据优选实施方式对本发明进行了描述。本领域普通技术人员可以对本发明进行各种修改和替换，而本发明根据文字限定的权利要求和/或等效原则涵盖所有这些修改和替换。

Claims (12)

1.一种垫圈链轮装置，其包括：

链轮体，其包括多个布置成一排的齿，相对的第一轴向齿面和第二轴向齿面，相对于所述第一轴向齿面和所述第二轴向齿面轴向向外延伸的第一毂和第二毂；

第一组垫圈和第二组垫圈，其分别接收在所述第一毂和第二毂上；

所述第一组垫圈至少包括偏心地位于所述第一毂上的第一内垫圈和偏心地位于所述第一内垫圈上的第一外垫圈；

所述第二组垫圈至少包括偏心地位于所述第二毂上的第二内垫圈和偏心地位于所述第二内垫圈上的第二外垫圈；

其中，所述第一外垫圈和第二外垫圈适于由与相关联的链的链节板所接触并使其偏转；

第一保持装置和第二保持装置，分别连接到第一毂和第二毂上，用来将第一组垫圈和第二组垫圈接收在第一毂和第二毂上。

2.根据权利要求1所述的垫圈链轮装置，其特征在于，所述第一组垫圈只包括所述第一内垫圈和所述第一外垫圈，并且，所述第二组垫圈只包括所述第二内垫圈和所述第二外垫圈。

3.根据权利要求1所述的垫圈链轮装置，其特征在于，所述第一内垫圈和第二内垫圈互相相同，并且，所述第一外垫圈和第二外垫圈互相相同。

4.根据权利要求3所述的垫圈链轮装置，其特征在于，所述第一内垫圈、第二内垫圈与所述第一外垫圈、第二外垫圈相比其径向厚度不同。

5.根据权利要求1所述的垫圈链轮装置，其特征在于，所述第一内垫圈、第二内垫圈与所述第一外垫圈、第二外垫圈相比其径向厚度不同。

6.根据权利要求1所述的垫圈链轮装置，其特征在于，所述第一外垫圈和第二外垫圈分别与第一内垫圈和第二内垫圈轴向对齐。

7.一种链传动系统，包括：

链；

垫圈链轮装置，其包括：

链轮体，其包括布置成一排的多个齿，相对的第一轴向齿面和第二轴向齿面，相对于第一轴向齿面和第二轴向齿面轴向向外延伸的第一毂和第二毂；

第一组垫圈和第二组垫圈，其分别接收在所述第一毂和第二毂上；

所述第一组垫圈至少包括适于相对于所述第一毂偏心地移动的第一内垫圈和适于相对于所述第一内垫圈偏心地移动的第一外垫圈；

所述第二组垫圈至少包括适于在所述第二毂上偏心地移动的第二内垫圈和适于相对于所述第二内垫圈偏心地移动的第二外垫圈；

其中，所述链包括与所述齿啮合的滚子或套筒，并且所述链还包括邻接所述相对的第一轴向齿面和第二轴向齿面的链节板，其中，邻接所述第一轴向齿面的所述链节板与所述第一外垫圈接触，邻接所述第二轴向齿面的所述链节板与所述第二外垫圈接触，其中所述第一外垫圈和第二外垫圈分别与所述第一内垫圈和第二内垫圈接触。

8.根据权利要求7所述的链传动系统，其特征在于，所述第一组垫圈只包括所述第一内垫圈和所述第一外垫圈，并且，所述第二组垫圈只包括所述第二内垫圈和所述第二外垫圈。

9.根据权利要求7所述的链传动系统，其特征在于，所述第一内垫圈和第二内垫圈都是彼此相同的，并且，所述第一外垫圈和第二外垫圈都是彼此相同的。

10.根据权利要求9所述的链传动系统，其特征在于，所述第一内垫圈、第二内垫圈与所述第一外垫圈、第二外垫圈相比其径向厚度不同。

11.根据权利要求7所述的链传动系统，其特征在于，所述第一内垫圈、第二内垫圈与所述第一外垫圈、第二外垫圈相比其径向厚度不同。

12.一种链与垫圈链轮装置啮合的方法，所述方法包括：

旋转链轮装置的链轮体，并且使链与旋转的链轮体的齿啮合，以使得链的滚子或套筒容纳在连续的齿之间的齿槽内，并且以使得链节板邻接链轮体的第一轴向齿面和第二轴向齿面；

邻接所述链轮体的所述第一轴向齿面的链节板接触第一金属外垫圈并使其偏转；

邻接所述链轮体的所述第二轴向齿面的链节板接触第二金属外垫圈并使其偏转；

第一外垫圈接触第一金属内垫圈并使其偏转，其中所述第一内垫圈偏心地接收在链轮体的第一毂上，并且所述第一外垫圈偏心地接收在第一内垫圈上并与其轴向对齐；

第二外垫圈接触第二金属内垫圈并使其偏转，其中所述第二内垫圈偏心地接收在链轮体的第二毂上，并且所述第二外垫圈偏心地接收第二内垫圈上并与其轴向对齐。

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