CN103016617A

CN103016617A - 具有多种不同外径滚子的链条

Info

Publication number: CN103016617A
Application number: CN201210577030XA
Authority: CN
Inventors: 邱清盈; 冯培恩; 王少剑; 戚玉轩; 展京洲
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103016617B

Abstract

本发明公开了一种具有多种不同外径滚子的链条。包括外链节、内链节和滚子；外链节由一对外链板和固定连接外链板的销轴构成，内链节由一对内链板和固定连接内链板的套筒形成，滚子与套筒为间隙配合，外链节和内链节交替地用销轴连接而成：所述链条至少包含两种以上不同外径的滚子，安装在套筒外的滚子根据外径从大到小再从小到大周期性地排列于链条上；滚子外径大小是按余弦规律变化。本发明用在链传动装置中，可减小动载荷，即链条紧边张力的波动，从而增强了链条的疲劳强度，另外传动噪声和振动也大大减小；由于不同外径的滚子与链轮啮合时产生的声音频率不同，链条与链轮啮合产生的噪声能量将分散到各声音频率段上，起到降低传动噪声的作用。

Description

具有多种不同外径滚子的链条

技术领域

本发明涉及一种链传动装置，尤其是涉及能减小动态载荷和传动噪声的一种具有多种不同外径滚子的链条。

背景技术

链传动是最为普遍使用的传动装置之一。链传动常常输出动态载荷，例如在汽车内燃机的传动系中，包括曲轴链轮、至少一个凸轮轴链轮和传动链的正时链传动装置，凸轮轴的转动会引起链轮扭矩的动态变化。由于一般链轮要输出波动的扭矩，链条张力波动会动态变化，特别是链条紧边的张力尤其严重。变化的张力不仅会引起振动和噪声，增加了链轮链条的磨损，降低了链传动的使用寿命，而且跳齿发生的机会大大增加。

目前公知的解决方案有如下几种。

在US8066602 B2公开了一种所谓的随机化链轮。其特征是设置多种根径（根径定义为齿槽底部到链轮中心的距离），根径在链轮上随机排列。变化根径可以造成滚子在轮齿上径向位置的随机变化，该方案目的是要产生调制噪声的效果，但不能降低传动系的动态载荷。

在CN200780035538.4公开了一种具有多种齿距的链轮。由于与之啮合的链条的节距是恒定的，链条的滚子在链轮径向上的位置因齿距的变化而变化。此种不同齿距在齿环上沿在链轮的旋转方向的交替布置在正时链传动装置内导致了与振动载荷方向相反的附加振动激励，以此振动激励降低了在正时链传动装置内出现的链条力。多齿距的特点将增加链轮的制造成本。

在CN200480026879.1公开了一种具有非圆链轮的链传动装置。该方案通过合理设置非圆轮廓凸出部的数目和位置，降低特定阶数的扭转振动。非圆径向轮廓在旋转过程中产生校正扭矩，减小传动装置的动态载荷和振动。但非圆链轮的变速特性和变传动比特性会导致正时误差。

在现有的公知方案中许多用于降低传动系的噪声和动载荷的解决方案在其使用范围内结果是很好的，而实际希望能进一步降低传动装置动态载荷，降低传动噪声，并且成本较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多种不同外径滚子的链条，用在链传动装置中具有噪声低、链条张力波动小、可制造性好等优点。

本发明解决技术问题采用的技术方案如下：

本发明包括外链节、内链节和滚子；外链节由一对外链板和固定连接外链板的销轴构成，内链节由一对内链板和固定连接内链板的套筒形成，滚子与套筒为间隙配合，外链节和内链节交替地用销轴连接而成：所述链条至少包含两种以上不同外径的滚子，安装在套筒外的滚子根据外径从大到小再从小到大周期性地排列于链条上，所述滚子外径大小是按余弦规律变化。

本发明具有的有益效果是：

本发明的链条用在链传动装置中，可减小动载荷，即链条紧边张力的波动，从而增强了链条的疲劳强度，另外传动噪声和振动也大大减小；由于不同外径的滚子与链轮啮合时产生的声音频率不同，链条与链轮啮合产生的噪声能量将分散到各声音频率段上，这样可以起到降低传动噪声的作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2 是本发明与链轮装配的三维图。

图3 是链条与链轮装配的局部放大图。

图中：1、内链板，2、外径d₁滚子，3、内链板，4、套筒，5、外链板，6、销轴，7、外径d₂的滚子，8、外径d₃滚子，9、外径d₄滚子，10、外径d₅滚子，11、外径d₄滚子，12、外径d₃滚子，13、外径d₂滚子，14、外径d₁滚子，15、外链板，16、链轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括外链节、内链节和滚子；外链节由一对外链板5、15和固定连接外链板的销轴6构成，内链节由一对内链板1、3和固定连接内链板的套筒4形成，滚子与套筒4为间隙配合，外链节和内链节交替地用销轴6连接而成；所述链条至少包含两种以上不同外径的滚子，安装在套筒4外的滚子根据外径从大到小再从小到大周期性地排列于链条上，所述滚子外径大小是按余弦规律变化。

如图1、图2所示，滚子链条具有5种不同直径的滚子，外径d₁为滚子2，外径为d₂的滚子7，外径为d₃滚子8，外径为d₄滚子9，外径d₅为滚子10，外径为d₄滚子11，外径为d₃滚子12，外径为d₂滚子13，外径为d₁滚子14。滚子内径优选的取相同值，这样可以使销轴6直径保持相同，有利于少装置的制造成本。其他的结构与一般滚子链一样，链节距依旧相同。

滚子外径大小的确定和排列方法依据载荷规律确定。以消除余弦规律变化的动载荷为例，一个周期内的每个滚子外径d_n可以按如下公式计算，d_n=d₀+Acos(2*π*n/N)，其中n的值依次从1取到N，N为一个周期内的滚子数目，A为滚子直径变化幅值；d₀为滚子的平均外径。在实施例中N=9，d₀=4.9，变化幅度A=0.4，计算得到滚子的外径如下：d₁=5.3000，d₂=5.2064，d₃=4.9695，d₄=4.7000，d₅=4.5241，d₆=4.7000，d₇=4.9695，d₈=5.2064，d₉=5.3000，滚子外径在4.5241~5.3000范围内按余弦规律变化。A的取值与扭矩变化的幅度有关，A的大小要消除扭矩波动。在需要输出较大的扭矩时刻，布置直径较大的滚子；在需要输出较小的扭矩时刻，布置直径较小的滚子。以此方式降低链条的张力波动幅度。

图3给出了的链轮16与部分链条啮合的局部放大图，图中r₁、 r₂ 、r₃为图1相应滚子的半径，R₁、R₂、R₃分别为滚子14、滚子13、滚子12的啮合半径，啮合半径是滚子圆心到链轮中心的距离，R_root为链轮的齿根圆。与非对称滚子链啮合的链轮16的几何结构与普通链轮相同，它具有一个节圆。直径为d₀的滚子中心在链轮的节圆上，直径大于d₀的滚子中心在链轮节圆之上，直径小于d₀的滚子中心在链轮节圆之下。从图中可以看出滚子与链轮形成的啮合曲线不再是圆形，而是非圆形。为了链轮与链条的较好的啮合，链轮齿槽底部的曲率半径应大于滚子链的滚子最大半径。

由于链条上的滚子直径是变化的，相应滚子的啮合半径也是变化的，因此链轮的扭矩将会随之变化。在输出扭矩变化的情况下要使链条张力波动范围尽可能的小，问题可转化为链传动装置在链条张力基本不变的情况下输出变化的扭矩。根据力矩公式

可知，链条张力造成的扭矩等于张力F乘以链条与链轮切点处的啮合半径r，其中啮合半径是滚子的半径与链轮齿根圆半径之和。在张力F基本不变的前提下，要使输出扭矩动态变化，唯一的方法是使啮合半径r动态变化。也就是把链条的滚子直径设计得不相同，当链轮带动链条运转时，啮合半径r将动态变化。在具体设计时，可以根据负载扭矩的变化规律确定滚子直径的变化规律。本发明提供的非对称滚子链，与链轮组合成的链传动装置，与链轮啮合的滚子到链轮中心的半径，在输出扭矩变大时，要求用滚子大的；输出扭矩变小时，用滚子小的。这种方式可以减小链条的张力波动幅度。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1. 一种具有多种不同外径滚子的链条，包括外链节、内链节和滚子；外链节由一对外链板（5、15）和固定连接外链板的销轴（6）构成，内链节由一对内链板（1、3）和固定连接内链板的套筒（4）形成，滚子与套筒（4）为间隙配合，外链节和内链节交替地用销轴（6）连接而成；其特征在于：所述链条至少包含两种以上不同外径的滚子，安装在套筒（4）外的滚子根据外径从大到小再从小到大周期性地排列于链条上。

2. 根据权利要求1所述的一种具有多种不同外径滚子的链条，其特征在于：所述滚子外径大小是按余弦规律变化。