CN101278145A - 具有改进的齿形和金属垫圈的滚子链轮 - Google Patents

Abstract

设计一种防止滚子－齿根径向接触的垫圈链轮组件和链传动系统。链条链板和垫圈之间的硬接触、以及垫圈和链轮轮毂之间相应的硬接触限制了链条滚子/套筒的径向向内移动，同时齿根表面的齿隙被底切以使滚子不与齿根表面接触。

Description

具有改进的齿形和金属垫圈的滚子链轮

相关申请的交叉参考

本申请要求于2005年9月29日提交的美国临时申请号为60/721,715和2006年7月28日提交的美国临时申请号为60/834,015的提交日的优先权和权益，并在此将两个所述临时申请特意地结合在本说明书中以作参考。

背景技术

结合金属垫圈的链轮已用于汽车发动机滚子链传动系统，比如凸轮轴和平衡轴驱动器。垫圈的目的是在啮合开始时缓冲或减轻滚子-链轮的撞击，从而减小与滚子链传动系统有关的链条啮合噪音等级。啮合开始时的滚子-链轮冲击是与滚子链传动系统有关的主要噪声源，并且其发生在链节离开跨度且啮合中的滚子与啮合中的链轮齿碰撞时。我们认为，多个滚子-链轮齿在啮合现象期间发生冲击，且这些冲击导致与滚子链条传动有关的不希望的噪音等级。在啮合开始时至少有两次冲击，滚子与齿根表面碰撞时的径向冲击和滚子移动进入驱动位置时的切向冲击。我们认为径向冲击会首先发生，紧接着是切向冲击。

附图1和1A示出由垫圈链轮组件15、滚子链条40和至少一个其它链轮(未示出)组成的常规滚子链传动系统10。滚子链条40是常规的并包括多个滚子连接组件，每一个滚子连接组件包括套在一对平行滚子链板46之间的一对间隔开的滚子50(即滚子50a、50b、50c等等)，且滚子连接组件通过位于滚子连接组件相对侧的销链板48以首尾相接的形式彼此相互连接。每一个滚子50旋转地支撑在跨越滚子链板46间距的套筒(未示出)上，而且其相对端分别压装配进滚子链板46中形成的匹配孔内。在此使用的术语“滚子”意欲包括位于滚子链板146之间的任何旋转或非旋转部件，并意欲驱动地接合链轮20，例如，支撑在套筒上或者仅仅支撑在非旋转套筒上，其上没有支撑任何滚动构件(在本领域中也称为“套筒链”)的滚子。轴销42位于销链板48和滚子连接组件的匹配孔内来枢轴地连接滚子连接组件。每一对匹配的滚子链板46和位于其间的滚子50形成了“滚子连接组件”且有时在此称为“滚子连接条45”。每一对匹配的销链板48形成“销连接条47”。链条链板46、48限定上、下连接边缘E1、E2之间的链板高度H_P。滚子50中心定位在链板边缘E1、E2之间的中途。

也参照图1B，常规垫圈链轮组件15的相关部件和特征包括用钢或类似材料限定为一片或多片结构的链轮体20，所述链轮体具有根据ISO606：2004(E)标准制造的对称链轮齿22或作为一般用于自动滚子链条链轮的其它对称标准齿形的补足完全圆，从相对的第一和第二轴向齿面/壁21a、21b轴向延伸的第一和第二链轮轮毂25a、25b(主体20的一部分)，偏心地设置在相应的第一和第二轮毂25a、25b上的垫圈30，和轴向保持垫圈的定位环型圈32或其它装置(为清楚起见图1中未示出)。中心孔或其它凹部B(为清楚起见也未示出在图1中)形成在链轮体20中并且其适用于容纳驱动或由链轮体20驱动的轴或其它旋转件。链轮体20绕旋转轴L旋转。图1所示的垫圈30处于其自由圆形状态，但在正常的发动机运转中会有作为链条张力和绞动力的函数的垫圈“上升”和“偏转”的结合。“上升”定义为垫圈在啮合期间从其正常路径提起或移动到下一个啮合连接条的距离，并且这有效地减少弦动的影响(参见图2C)；“偏转”定义为垫圈30在链条张力的作用下的变形或椭圆化。

图1A是示出啮合滚子连接条45d与垫圈30关系的剖视图，其中滚子连接条45d的滚子链板46示出与垫圈硬接触并使其挠曲。在常规系统10中，滚子50与限定在连续的链轮齿22之间的以RC示出的齿根表面24硬齿根接触，也就是垫圈30能被充分地倾斜以允许滚子50与限定在连续的链轮齿22之间的齿根表面24径向接触。

重要的是注意到，作为制造滚子链条40的最小链条连接节距P等于作为具有最大制造齿形的滚子链条链轮20的弦节距P。本领域已知的是，链条节距P和链轮弦节距P相等的情况仅存在于上述限制的制造公差范围内，并且当关联的链条与链轮公差向其相应的制造极限的相对端变化时，将在更具体地标识为P_C的链条连接节距和更具体地标识为P_S的链轮弦节距之间存在节距错位，其中P_C＞P_S。换句话说，除在所提到的指定的制造公差极限之外，链条连接节距P_C将始终大于链轮弦节距P_S。为了附图起见，链条连接节距等于链轮弦节距，从而，常规垫圈链轮的包角θ中的所有滚子会在齿根直径RD处接触链轮齿22的齿根表面24(见图2A)并且滚子中心在理论节圆直径PD上。但是应该注意到，尽管啮合滚子移入驱动位置时的切向冲击在所示的结构堆叠状态仍然发生在齿根半径上，但其向啮合侧面在齿根直径稍微径向向外地产生。

如图1所示，并且在图1的放大图图2A中更加清晰，滚子50a在12点的位置且滚子连接条45d的滚子50b是下一个与链轮20啮合的滚子。图2A-2C示出当链轮20沿顺时针方向旋转直到如图2C所示滚子50b径向啮合冲击I_R的瞬间时链条自由跨度中的滚子连接组件条45d的前进过程。为了使滚子50b与齿根表面24发生径向啮合冲击I_R，滚子连接条45d的滚子链板46必须使垫圈30a偏转距离L1。

现在参考图2C链轮旋转的较大视图的图3，垫圈在包角θ入口的偏转量L1和出口的偏转量L2基本上相等。在销连接条47a的销链板48的内部边缘和所示的与轮毂表面25a、25b硬接触的垫圈30的中间环35的区域内的垫圈30之间也形成有间隙55。垫圈30的内径比轮毂25a、25b的外径大，并且随着圈30在该圈从其圆形发生变形时吸收一部分啮合冲击能量，如通过图3中的偏转量L1和L2所示，获得啮合过程中噪声衰减与上述圈的偏转量的函数。因此，链条链板46、48的内缘在包角θ的入口和出口部分处的一个或多个连接条45、47上与垫圈30硬接触，如图所示，但是链条链板46、48的内缘并不在整个包角θ上与圈30接触(如图3中间隔55所示)。为了使滚子50a、50b获得初始径向啮合冲击I_R和连续的滚子-齿根表面接触RC，金属垫圈30必须被压缩距离L1，且部件的几何形状允许该滚子与齿根表面的接触。

该初始径向啮合冲击I_R通常是全部链传动噪音等级的主要原因，尽管使用常规金属垫圈链轮，但是径向啮合冲击虽然减小冲击但仍然和与滚子-链轮啮合冲击有关的相应的烦人的噪音等级一起产生。因此，已认为需要开发一种新型并改进的垫圈链轮来进一步减小与滚子链条驱动有关的噪音等级。

发明内容

根据本发明的一个方面，链轮组件包括主体，该主体包括齿圈和相对于该齿圈的相对的第一和第二面轴向向外突出的第一和第二轮毂。第一和第二轮毂限定相应的第一和第二外径，每一个第一和第二外径都具有半径HR，且齿圈包括通过相应的齿隙彼此分离的N个齿。每一个齿包括接合和分离侧面，其中相应的齿根表面位于连续的齿的接合和分离侧面之间。该链轮体适用于与具有链板高度H_P和节距P的相关滚子链条啮合以使所述链轮体限定节圆直径PD和节圆弦半径R_C。第一和第二金属垫圈组分别偏心地安装在第一和第二轮毂上。每一个第一和第二垫圈组都具有径向厚度RT。该链轮组件满足以下关系：

$\mathrm{HR}=R_C-\mathrm{RT}-\frac{H_P}{2}$

以及

$R_C=\frac{\sqrt{{\left(\mathrm{PD}\right)}^2-P^2}}{2}$

以及

$\mathrm{PD}=\frac{P}{\sin (180/N)}$

其中所述齿根表面被底切以便关联链条的滚子/套筒不能接触所述齿根表面。

根据本发明的另一方面，链传动系统包括具有主体的链轮组件，所述主体包括齿圈和相对于该齿圈的相对的第一和第二面轴向向外突出的第一和第二轮毂。第一和第二轮毂分别限定第一和第二外径。齿圈包括通过相应的齿隙彼此分离的多个齿。每一个齿包括接合和分离侧面，其中相应的齿根表面位于连续的齿的接合和分离侧面之间。第一和第二金属垫圈组分别偏心地安装在第一和第二轮毂上。链条与链轮组件驱动地接合。链条包括：(i)位于第一和第二齿隙中且与所述链轮组件完全啮合的第一和第二滚子；以及(ii)之间设置有所述第一和第二滚子的第一和第二滚子链板。第一和第二滚子链板包括相应的第一和第二链板内缘。第一和第二垫圈组定位所述第一和第二滚子链板以使第一和第二间隙相应地形成在所述第一和第二完全啮合的滚子与第一和第二齿隙的第一和第二齿根表面之间。

根据本发明的另一方面，将链条与链轮组件啮合的方法包括：旋转链轮组件的链轮体以使滚子链条的连续的滚子连接条移入与链轮体接合；使每一个连续的滚子连接条的第一和第二滚子链板分别地与链轮组件的第一和第二偏心金属垫圈组接触，以在滚子连接条移入且经过包角时在第一和第二齿隙中定位每一个连续滚子连接条的第一和第二滚子；通过第一和第二滚子链板和第一和第二垫圈组之间的硬接触，以及通过第一和第二偏心垫圈组与相应的第一和第二轮毂之间的硬接触，来限制每一个连续的滚子连接条的第一和第二滚子的径向向内移动，从而，对于滚子连接条在所述包角内的所有位置，在第一和第二滚子与第一和第二齿隙的相应的第一和第二齿根表面之间形成第一和第二间隙。

根据本发明的另一方面，链轮组件包括包括齿圈和第一和第二轮毂的主体，第一和第二轮毂限定相应的第一和第二外径，齿圈包括通过相应的齿隙彼此分离的多个齿。每一个齿包括接合和分离侧面，其中相应的齿根表面位于连续的齿的接合和分离侧面之间。第一和第二金属垫圈分别偏心地安装在第一和第二轮毂上。第一和第二轮毂与所述第一和第二金属垫圈的尺寸确定为使关联的链条径向定位在主体上，其中所述齿根表面被底切以便相关链条的滚子/套筒不能接触所述齿根表面。

附图说明

本发明包括各种部件和部件的布置，其优选实施例示出在附图中，其中：

图1是具有带金属垫圈的常规链轮组件的链传动系统的局部前方正视图(链轮组件的某些部分和链条的某些链环未示出以便展示基本结构)；

图1A是图1中链轮和链条的剖视图，示出啮合期间链条和金属垫圈的关系；

图1B是图1和1A的常规垫圈链轮组件的分解立体图；

图2A是图1的放大的局部示图，示出链条与链轮的啮合关系；

图2B-2C是图1中链条与链轮连续啮合阶段的链传动系统的放大视图；

图3是对应于图2C并显示更详细的全视图；

图4是根据本发明形成的具有金属垫圈链轮组件的链传动系统的前方正视图(链轮组件的某些部分和链条的某些链环未示出以便展示基本结构)；

图4A示出图4中链轮组件的垫圈和链轮轮毂的关系(上述关系对于垫圈和位于垫圈链轮组件的相对侧的轮毂是相同的)；

图5A是图4的放大部分，示出了链条与链轮的啮合关系；

图5B-5C是类似于图4的放大视图，并且示出与相对于图5A的链轮啮合的连续阶段的链条；

图5D是沿图5C的线5D-5D截取的链轮和链条的剖视图，示出啮合期间链条和金属垫圈的关系；

图6A局部示出具有根据本发明的可用于装配垫圈链轮组件的不对称齿形的另一种链轮体；

图6B示出叠加有根据本发明形成的齿形的常规齿形，以示出区别；

图6C示出叠加有根据本发明形成的第二齿形的图6B的常规齿形，以示出区别；

图7示出根据本发明的另一可选实施例形成的多垫圈链轮组件；

图7A是沿图7中的线7A-7A截取的剖视图。

具体实施方式

本发明是针对一种改进的垫圈链轮系统110和/或链轮组件115以提供减小的滚子链传动啮合噪音等级。除未作显示和/或描述的之外，系统110、链条140和链轮组件115与如上所述的系统10、链条40和链轮组件15相同，并且相应的部件用比上面所使用的参考数字大100的数字作为标记。

参照图4，滚子链传动系统110至少包括一个链轮组件115，至少一个其它链轮(未示出)，以及在一个或多个其它链轮上与链轮组件115相啮合的滚子链条140。该滚子链条140是常规的并包括多个滚子连接组件，每一个滚子连接组件包括在一对滚子链板146之间一对隔开的滚子150(即，滚子150a、150b、150c、等等)，并且滚子连接组件由位于滚子连接组件相对侧的销链板148以首尾相接的形式相互连接。每一个滚子150旋转地支撑在跨越滚子链板146之间的距离的套筒(未示出)上，并在其相对端压配合进分别形成于滚子链板146中的匹配孔内。在此使用的术语“滚子”意欲包括滚子150或，可选择的，包括位于滚子链板146之间的非旋转部件，并意欲驱动地接合链轮120，例如，只有非旋转套筒，没有支撑其上的任何滚动构件(本领域中也称为“套筒链”)。销142位于销链板148和滚子连接组件的匹配孔内来枢转地连接滚子连接组件。每一对匹配的滚子链板146和位于其间的滚子150形成“滚子连接组件”，有时在此称为“滚子连接条145”。每一对匹配的销链板148形成“销连接条147”。

如上所述关于常规的垫圈链轮组件，本领域普通技术人员知道，最小的按现状制造的滚子链条140的链条连接节距P等于具有最大的按现状制造的齿形的滚子链条链轮120的弦节距P。本领域同样是已知的，这种链条节距P和链轮弦节距P的相等仅在制造公差范围的上述极限时存在，并且当相关的链条与链轮的公差向其各自的制造极限的相对端变化时，即当链条连接节距P(更具体地表示为P_C)相对于其理论最小值延长且当链轮弦节距P(更具体地表示为P_S)相对于其理论最大值缩短时，链条连接节距P_C和链轮弦节距P_S之间将存在节距错位，其中P_C＞P_S。换句话说，除了在如提到的特定制造公差极限时，链条连接节距P_C将始终大于链轮弦节距P_S。为附图起见，链条连接节距P_C在图中所示等于链轮弦节距P_S。同样，当滚子150的中心位于节径PD上且滚子150与齿122的啮合侧面122a发生侧面接触FC时，滚子150被认为完全啮合且位于其驱动位置内。

另外，除在此显示和/或描述的之外，链轮体120与以上公开的常规链轮体20相同，并且这种链轮体120的常规特征没有必要在本说明书中再详细说明。特别地，我们注意到如图1B所示的常规链轮体20，链轮体120包括凹部或孔B，但为尽力使附图清楚，该凹部/孔在图4、4A中没有示出。每一个齿122包括接合(驱动)侧面122a和分离(滑行)侧面122b。每一个接合侧面122a通过齿根表面124与前述齿的分离侧面122b相连。链轮齿122的齿形尽管在图4-5D所示的实施例中对称，但不是标准齿形，而且代替的是相对于常规齿形，比如ISO 606：2004(E)齿形，其包括足够底切(径向向内移位)的齿根表面124(可选择的弦节距也减小)，这样，当与以下进一步限定的轮毂125a、125b的轮毂半径HR和垫圈径向厚度RT的关系相结合时，在啮合现象期间或在滚子绕链轮环运动的随后啮合时，都不会有滚子-链轮径向冲击I_R或随后的滚子-齿根接触R_C的发生。尽管齿122示为对称齿，但齿122能可选择形成为具有一个或组合的不对称齿廓，例如基于在以下美国专利文献中公开的不对称齿廓，在此特意地结合所有这些专利文献公开的内容作为参考：(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；(viii)5,921,879；(ix)5,921,878以及(x)5,876,295，但是也包括将在以下作进一步详细描述的上述底切齿根特征。

仍然参考图4，当包含在包角θ中的滚子链条段径向定位以使滚子150的中心位于链轮理论节径PD上时，回转半径170由与在链轮120包角θ内的滚子链条140的连接条145、147的链板146、148(在中间点)的相应的径向内缘E2相切的内接半径所限定。连接条145、147在包角中的这种“径向定位”通过链轮轮毂125a、125b的半径HR和垫圈130的径向厚度RT的尺寸关系来完成，这样HR+RT＝回转半径170，其中HR和RT为尺寸最大值。轮毂半径HR一般比常规链轮体20的轮毂半径大。

链轮组件115包括由金属(比如轴承级钢)制造的第一和第二垫圈130，所述垫圈在第一和第二轮毂125a、125b上临近链轮体120的第一和第二相对齿面/壁121a、121b(图5D)偏心浮动，其本身由本领域已知的任何合适的钢合金例如利用粉末冶金工序制成为一整片或多片结构。图4所示的垫圈130充分地偏转以允许自由跨度中接近的链条沿其正常路径，且当滚子移动进环里时滚子-链轮啮合发生在节径PD上的滚子中心上。相对于图4所示的垫圈130的所示和此处的描述构造和完成位于临近链轮体120的第二轴向齿面121b的另一个垫圈130(见图5D)。在图5A-5C中，垫圈130(以局部环形段示出)也被偏转。

现在参考图5A，滚子150和150a与链轮组件115完全啮合，即滚子150、150a的中心位于节圆直径PD上且滚子150、150a与相应的啮合侧面122a在指示的FC位置处驱动接触。根据本发明，完全啮合的滚子，比如滚子150、150，不能与相应的齿根表面124产生初始径向冲击I_R(图2C)或随后的径向接触R_C(图2C)。这导致当滚子150、150a在包角θ中时存在滚子-齿根间隙103，即在完全啮合的滚子150、150a与包角θ中相应的链轮齿根表面124之间形成间距103。特别的参照滚子150a，其在图5A中显示为位于包角θ的12点的位置，并在图5B和5C中显示为链轮体相对于图5A中所示位置旋转的后续位置。如图5A-5C的啮合序列所示，根据本改进形成的链轮组件115不允许包角θ中的滚子150a或任何其它滚子150存在任何径向滚子-齿根接触。在滚子150a和齿根表面124之间形成的间隙103是由齿形齿根底切引起的，所述齿根底切有效地将齿根表面124相对于常规齿形径向地向内移动，而所述常规齿形在滚子中心位于节圆直径处时允许滚子与齿根表面接触。此外，销连接条147c(在其中点)的销链板148和垫圈130在它们的外径之间的硬触点160，与垫圈内径131和与相应的位置160径向匹配的位置165处的轮毂125a、125b之间的硬触点相结合，防止滚子150a的中心相对于节圆直径PD径向向内移动以保证间隙103的存在。换一种说法，链轮120的齿根表面124底切，即，与常规链轮20的常规齿根表面24相比被径向向内移动，且该特征与链条链板146、148和垫圈130之间在位置160处的硬接触、同时垫圈130与轮毂125a、125b在与位置160径向匹配的位置165处的硬接触相结合，防止滚子150和与包角θ中所有滚子150相应的齿根表面124之间有任何接触。间隙103在图5D中也是明显的，该图也示出第一和第二垫圈130以及位置160、165，此处垫圈分别与链条链板146和轮毂125a、125b硬接触。

图4A示出设置滚子链条140之前的处于自由的、圆形状态的链轮组件115和垫圈130，并且所示垫圈130与圆柱形轮毂外径126a在包角中点135处硬接触(设置在相对的圆柱形轮毂125b上的第二垫圈130在其自由状态时具有相同的圆形)。比较图4A与图4，显然当链条拉紧时，链条140沿着包角θ使垫圈130偏转。

继续参照图4A，为了设计根据本发明的链轮组件115，轮毂外径126a、126b的轮毂半径HR和垫圈130的径向厚度RT都是可变的。因而，链轮组件115优选地满足以下关系：

$\mathrm{HR}=R_C-\mathrm{RT}-\frac{H_P}{2}$

其中节圆弦半径R_C(图4A)定义为：

$R_C=\frac{\sqrt{{\left(\mathrm{PD}\right)}^2-P^2}}{2}$

并且

$\mathrm{PD}=\frac{P}{\sin (180/N)}$

其中：

HR＝轮毂半径

RT＝垫圈厚度

R_C＝节圆弦半径

H_P＝链板高度

PD＝节圆直径

P＝节距

N＝链轮齿的数量

本领域普通技术人员会注意到，仅有的变量是HR和RT，所有其它因子，即节圆弦半径R_C、链条链板高度H_P、节圆直径PD、链条/链轮节距P、以及链轮齿的数量N始终独立地确定。此外，RT被确定为链条张力和驱动力的函数。

特别的再次参考图4，应该注意到，对于所有链条/链轮构造叠层而言，即对于链条连接节距P与链轮弦节距P匹配的理论例子，以及链条连接节距超过链轮弦节距的所有可能的真实公差叠层而言，在包角θ中的所有连接条145、147的链板146、148与垫圈130在点160处硬接触。

图5A-5C示出当链轮体120以顺时针方向旋转直到如图5C所示滚子150b在与齿122的接合侧面122a发生切向啮合冲击I_F时的瞬间滚子连接条145d的前进过程，从而滚子连接条145d处于完全啮合或接合状态，滚子150a、150b各自的中心在节圆直径PD上。符号I_F表示滚子150b和其相应的接合侧面122a之间的切向啮合接触的瞬间，而与滚子150、150a相关的标记FC表示在同初次接触的时间比起来更晚的时间点与其相应的接合侧面122a接触的相同的位置。

更具体地说，首先参考图5B，滚子150b所示为早于啮合冲击I_F的瞬间。滚子连接条145d的滚子链板146与垫圈130位于硬触点160，但垫圈内径131的径向匹配部分尚未与轮毂外径126a、126b硬接触。接着参考图5C，当滚子150b和连接条145d在啮合开始时移入接合位置时，垫圈130进一步被偏转，但由于上述原因，该接合仅产生切向啮合冲击I_F，而在滚子150b和齿根表面124之间没有不需要的径向冲击I_R。可以认为，与常规系统(图2C)相关的径向冲击I_R比切向啮合冲击I_F对滚子链传动的啮合噪音水平有更大影响。

图5D是示出啮合连接条145d与垫圈130的关系，其中，滚子连接条145d的链板146显示为与垫圈130在位置160硬接触并使其偏转，并且垫圈130的内径131与相应的轮毂125a、125b的外径126a、126b在与位置160径向匹配的位置165处硬接触。尽管在啮合冲击I_F开始时，图5C、5D中所示的滚子150b具有在其自身与齿根表面124之间形成的滚子-齿根间隙103，并且由于上述结构关系，其不能与齿根表面124径向接触。

图6A部分地示出了备选链轮体220，其可用于替代根据本发明的链轮体120。除所示和/或所说明的之外，链轮体220与上述链轮体120相同。齿222是不对称的，接合侧面222a比分离侧面222b更陡。连续的齿222之间形成的(也就是将接合侧面222a与分离侧面222b连接的)齿根表面224被限定为“齿面修形”，因此位于齿隙221中径向最内位置处的链条滚子150至少不能接触到齿根表面224的中心部分，反而接触穿过齿根表面224的至少一部分的跨桥，即在滚子150和齿根表面224之间形成有齿根表面，间隙223。本领域普通技术人员从上述公开内容会认识到金属垫圈130防止链条滚子150向内移动到图6A所示的基准位置，但形成具有所示的齿面修形的齿根表面224进一步地确保链条滚子150不能与齿根表面224发生径向冲击I_R。

图6B进一步地示出常规齿形ISO 606和具有包括根据本改进形成的齿122的齿形底切ISO 606(UNDERCUT ISO 606)，齿形叠加便于对照。可以看到，对于齿形底切ISO 606来说，包括齿根124和接合与分离侧面122a、122b的整个齿形122相对于常规齿形尺寸减小或被底切。结果是齿根表面124从常规齿形的124C以径向距离Δ124向里移动到齿根表面124，预定的节圆直径PD没有任何相应的向里移动。滚子150中心显示在节圆直径PD上以及供参考的双点划线上，如上所述，垫圈130防止滚子150移动到图示的与底切的齿根表面124接触的双点划线上。

图6C再次示出常规齿形ISO 606，这里与包括根据本改进的另一实施例形成的齿122′的第二齿形ROOT RELIEF ISO 606(齿面修形ISO 606)叠加。对于齿形ROOT RELIEF ISO 606而言，齿根表面124′相对于常规齿形的齿根表面124C′尺寸减小或被底切，而接合与分离侧面122a′、122b′相对于常规齿形也是减小的，但与改善了齿强度的图6B的齿形122相比更小。在优选实施例中，这是通过形成与常规齿根表面124C′相比具有较小半径的齿根表面124′来完成的，这形成了接合与分离侧面122a′、122b′的图示的轮廓。这再次导致齿根表面124′相对于常规齿根表面124C响里移动距离Δ124′，所预定的节圆直径PD没有任何相应的向里移动。这里，滚子150的中心再次显示在节圆直径PD上以及供参考的双点划线上，但如上所述，垫圈130防止滚子150移动到双点划线所示的位置上。还有，齿根表面124′的半径小于滚子外径的半径，这将确保即使滚子能移动到图6C中所示的位置，也不能与齿根表面124′径向接触。

图7和7A示出根据本发明的另一可选实施例形成的多垫圈链轮组件315(为了显示底层部件固定夹332未在图7中示出)。链轮体320与链轮体120(或220)相同，但至少两个金属垫圈330a、330b在相应的轮毂325a、325b上临近链轮体320的相对轴面321a、321b设置。内垫圈330a在轮毂325a、325b上偏心地浮动，而外垫圈330b在相应的内垫圈330a上偏心地浮动。

限定每组垫圈330a、330b的尺寸，以使当圈330a、330b完全偏转时，即当内圈和外圈330a、330b之间有硬接触，且内圈330a和轮毂325a、325b的外径326a、326b之间也有硬接触时，与和外垫圈330b硬接触的链板146、148关联的链条滚子150不能与底切的齿根表面324径向接触。在这种情况下，垫圈组330a、330b确保链条滚子150从不能与齿根表面324径向接触。特别地，当垫圈之间互相硬接触且链轮每一侧上的最内侧垫圈330a与相应的轮毂325a、325b硬接触时，轮毂半径HR2和多垫圈的组合厚度RT2限定回转半径。如上所述，通过控制轮毂半径HR2和组合环厚度RT2来确定回转半径的尺寸，以使当链条链板146、148的内缘位于回转半径上(在链板的中点上)时，链条滚子150的中心位于节圆直径上且滚子在相应的齿根表面324之上被隔开。

该多垫圈结构允许更大的总的垫圈偏转量，并由于当链条靠近链轮以提供滚子150移动的初始阻尼时链条链板在啮合过程中更早接触外垫圈330b，使链条跨度内的横向振动减小且链条跨度控制更好，而内垫圈330a以阶段的形式完成阻尼过程。所述加强的链条跨度控制导致啮合开始时的滚子-链轮冲击的减小。多垫圈还允许调整垫圈组330a、330b的缓冲作用用于特定的链传动用途。如上所述，只有外圈330b初始偏转以提供初始阻尼率，直到其内径分别与内圈330a的外径接触，在这一点上由于为了使链条继续向内径向移动，两个垫圈必须偏转，所以阻尼率会增加。该多垫圈结构的另一主要优点是增加阻尼的同时没有相应的增加垫圈330a、330b中的应力。

本发明已参照优选实施例作以说明。本领域普通技术人员会想到本发明所涉及的改进和变化，期望本发明解释为包括根据以下权利要求文字上解释的和/或根据其等同的原理得到的所有改进和变化。

Claims (15)

1.一种链轮组件，包括：

主体，所述主体包括齿圈和相对于所述齿圈的相对的第一面和第二面轴向向外突出的第一轮毂和第二轮毂，所述第一轮毂和第二轮毂限定每个具有半径HR的各自的第一外径和第二外径，并且所述齿圈包括通过各自的齿隙彼此分开的N个齿，所述每一个齿包括接合侧面和分离侧面，其中各自的齿根表面位于连续的齿的接合侧面和分离侧面之间，所述链轮主体适于与具有链板高度H_P和节距P的关联链条啮合，以使所述链轮主体限定节圆直径PD和节圆弦半径R_C；

第一金属垫圈组和第二金属垫圈组，所述第一金属垫圈组和第二金属垫圈组分别偏心地安装在所述第一轮毂和第二轮毂上，所述第一垫圈组和第二垫圈组具有径向厚度RT；

其中，

$\mathrm{HR}=R_C-\mathrm{RT}-\frac{H_P}{2}$

以及

$R_C=\frac{\sqrt{{\left(\mathrm{PD}\right)}^2-P^2}}{2}$

以及

$\mathrm{PD}=\frac{P}{\sin (180/N)}$

其中所述齿根表面被底切，以便关联链条的滚子/套筒不能接触所述齿根表面。

2.如权利要求1所述的链轮组件，其中，每一个所述第一金属垫圈组和第二金属垫圈组都包括单个金属垫圈，其中所述径向厚度RT是每一个单个垫圈的径向厚度。

3.如权利要求1所述的链轮组件，其中，每一个所述第一金属垫圈组和第二金属垫圈组都包括多个金属垫圈，其中所述径向厚度RT是所述多个垫圈的组合径向厚度。

4.一种链传动系统，包括：

链轮组件，包括：(i)主体，其包括齿圈和相对于所述齿圈的相对的第一面和第二面轴向向外突出的第一轮毂和第二轮毂，所述第一轮毂和第二轮毂限定各自的第一外径和第二外径，并且所述齿圈包括通过各自的齿隙彼此分开的多个齿，所述每一个齿包括接合侧面和分离侧面，其中各自的齿根表面位于连续的齿的接合侧面和分离侧面之间；(ii)第一金属垫圈组和第二金属垫圈组，该第一金属垫圈组和第二金属垫圈组分别偏心地安装在所述第一轮毂和第二轮毂上；

链条，其与所述链轮组件驱动接合，所述链条包括：(i)第一滚子和第二滚子，该第一滚子和第二滚子位于第一齿隙和第二齿隙中且与所述链轮组件完全啮合；和(ii)第一滚子链板和第二滚子链板，所述第一滚子和第二滚子位于所述第一滚子链板和第二滚子链板之间，所述第一滚子链板和第二滚子链板包括各自的第一链板内缘和第二链板内缘；

其中，所述第一垫圈组和第二垫圈组定位所述第一滚子链板和第二滚子链板，以使第一间隙和第二间隙分别形成在所述第一完全啮合的滚子和第二完全啮合的滚子与所述第一齿根表面和第二齿根表面之间。

5.如权利要求4所述的链传动系统，其中，所述第一完全啮合的滚子和第二完全啮合的滚子具有位于所述链轮组件的节圆直径上的各自的中心，且其中，所述第一齿根表面和第二齿根表面相对于所述节圆直径被底切，以便所述第一完全啮合的滚子和第二完全啮合的滚子不能接触所述第一齿根表面和第二齿根表面。

6.如权利要求5所述的链传动系统，其中，所述底切的第一齿根表面和第二齿根表面包括各自的第一齿面修形表面和第二齿面修形表面，所述第一齿面修形表面和第二齿面修形表面由各自的第一齿根半径和第二齿根半径所限定，该第一齿根半径和第二齿根半径比所述第一滚子和第二滚子的外径的半径小。

7.如权利要求4所述的链传动系统，其中，每一个所述第一金属垫圈组和第二金属垫圈组仅包括单个金属垫圈。

8.如权利要求7所述的链传动系统，其中，

第一垫圈组和第二垫圈组限定各自的第一径向厚度和第二径向厚度；

第一回转半径由所述第一轮毂外径的半径加所述第一垫圈组的所述第一径向厚度来限定；

第二回转半径由所述第二轮毂外径的半径加所述第二垫圈组的所述第二径向厚度来限定；且

当所述第一链板内缘的第一中点径向地位于所述第一回转半径上且所述第二链板内缘的第二中点径向地位于所述第二回转半径上时，形成所述第一间隙和第二间隙。

9.如权利要求4所述的链传动系统，其中，每一个所述第一金属垫圈组和第二金属垫圈组都包括多个金属垫圈。

10.如权利要求9所述的链传动系统，其中，

第一垫圈组和第二垫圈组限定各自的第一径向厚度和第二径向厚度；

第一回转半径由所述第一轮毂外径的半径加所述第一垫圈组的所述第一径向厚度所限定；

第二回转半径由所述第二轮毂外径的半径加所述第二垫圈组的所述第二径向厚度所限定；且

当所述第一链板内缘的第一中点径向地位于所述第一回转半径上且所述第二链板内缘的第二中点径向地位于所述第二回转半径上时，形成所述第一间隙和第二间隙。

11.如权利要求4所述的链传动系统，其中，所述滚子包括可旋转的滚子或不可旋转的滚子。

12.如权利要求4所述的链传动系统，其中，每一个所述第一轮毂外径和第二轮毂外径限定半径HR，N个齿限定所述多个齿，且其中所述链条限定链板高度H_P和节距P，以使所述链轮主体限定节圆直径PD和节圆弦半径R_C，

其中，

$\mathrm{HR}=R_C-\mathrm{RT}-\frac{H_P}{2}$

以及

$R_C=\frac{\sqrt{{\left(\mathrm{PD}\right)}^2-P^2}}{2}$

以及

$\mathrm{PD}=\frac{P}{\sin (180/N)}$

13.一种啮合链条与链轮组件的方法，所述方法包括：

旋转所述链轮组件的链轮主体以使滚子链条的连续的滚子连接条移入与所述链轮主体接合；

使每一个连续的滚子连接条的第一滚子链板和第二滚子链板分别接触所述链轮组件的第一偏心金属垫圈组和第二偏心金属垫圈组，以在所述滚子连接条移入并且经过包角时使每一个连续的滚子连接条的第一滚子和第二滚子径向定位在第一齿隙和第二齿隙中；

通过所述第一滚子链板和第二滚子链板与所述第一垫圈组和第二垫圈组之间的硬接触，以及通过所述第一偏心垫圈组和第二偏心垫圈组与各自的第一轮毂和第二轮毂之间的硬接触，来限制每一个连续的滚子连接条的所述第一滚子和第二滚子的径向向内移动，从而对于所述滚子连接条在所述包角内的所有位置，在所述第一滚子和第二滚子与所述第一齿隙和第二齿隙的各自的第一齿根表面和第二齿根表面之间形成第一间隙和第二间隙。

14.如权利要求13所述的方法，其中，每一个所述第一垫圈组和第二垫圈组包括一个或多个金属垫圈。

15.一种链轮组件，包括：

主体，其包括齿圈以及第一轮毂和第二轮毂，所述第一轮毂和第二轮毂限定各自的第一外径和第二外径，并且所述齿圈包括通过各自的齿隙彼此分开的多个齿，所述每一个齿包括接合侧面和分离侧面，其中各自的齿根表面位于连续的齿的接合侧面和分离侧面之间；

第一金属垫圈和第二金属垫圈，该第一金属垫圈和第二金属垫圈分别偏心地安装在所述第一轮毂和第二轮毂上；

所述第一轮毂和第二轮毂与所述第一金属垫圈和第二金属垫圈尺寸构成以使关联链条径向定位在所述主体上，其中所述齿根表面被底切，以便关联链条的滚子/套筒不能接触所述齿根表面。

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