CN1032445C - 齿带传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种带齿与带轮的传动系统，带齿和带轮具有的特殊形状，使带齿齿根和带轮槽凸出外表面之间以及带齿顶部表面和带轮槽内表面之间有间隙，带齿中部的传动表面与带轮槽侧壁表面中部的相对的侧壁表面啮合。带齿和带轮槽的各不同弧面中心位置，提供了寿命长，噪音低的传动。本发明的许多不同结构的实施例在说明书中作了介绍。

Description

齿带传动装置

本申请是申请号为89103874.4，申请日为890603，题为动力传动齿带、带轮及其传动装置的专利申请的分案申请。

本发明涉及动力传动装置，特别涉及由齿带和带轮构成的齿带传动装置。

在普通的齿带传动系统里，挠性齿带与圆周带有径向向外开启凹槽的带轮啮合。这样一种带式传动的问题在于传动装置运转时，带齿与带轮啮合和脱离时产生噪音。

一种惯用形式的齿传动系统是采用具有梯形横截面的轮齿和与之配合的梯形横截面轮槽。另一种已知的传动齿带公开在德国专利DE3629789A1中，该齿带上的带齿的侧面大部分由一个圆弧形成，其半径中心位于节距线上并大致等于带齿的宽度。上述两种带齿与带轮啮合时的过渡性不好，噪音大且不能用于高负荷的传动中。在努力减少令人烦恼的噪音问题过程中，也曾采用许多其它形状的齿和带轮槽，但还没有一种是完全成功的。

本发明的目的是克服上述缺点，提出一种改进的齿带传动装置，该传动装置借助于齿带和带轮的配合，通过消除带齿的摩擦和过分挠曲，有效地降低了噪音，同时，在高负荷传动中，也具有寿命长，传动可靠的特点。

本发明提出的齿带传动装置包括：

一齿带体，其上有许多从带体向内凸出，纵向间隔的齿，每一齿对称于垂直所述节距线的轴线，每一齿的一半由三部分组成，即由圆弧限定的凹形齿根表面，该齿根表面的底部限定带齿底线；由所述齿根表面向内延伸的凸形传动表面，其圆弧半径中心在所述节距线上；由所述传动表面向内延伸的凸形顶部表面，其圆弧半径中心在齿上，且该半径小于限定所述传动表面的圆弧半径；

一带轮，其上圆周部分具有许多径向向外开启的槽，每一槽是对称的，每一槽的一半包括：从相邻带轮槽之间齿顶面的齿顶线向内过渡的由圆弧限定的凸出外表面，从所述外表面向内延伸的凹形侧壁表面，当带齿完全啮合在带轮槽内时，该凹形侧壁表面的圆弧半径中心在与所述带齿的节距线重合的线上；从所述侧壁表面向内延伸的凹形内表面，限定其位置的圆弧半径中心在槽内，并且该半径小于所述侧壁表面的圆弧半径；

所述带齿和带轮的结构是这样的，即，当带齿完全进入所述轮槽内，所述带齿传动表面与所述带轮槽的侧壁表面啮合时，所述带齿齿根表面与所述带轮槽凸出外表面之间存有间隙，所述带齿传动表面与所述带轮槽的侧壁表面面啮合，所述带齿顶部表面与所述带轮槽由侧壁表面向内的内表面之间存有间隙。

本发明的齿带传动系统使带齿与带轮槽侧壁平滑的啮入和脱离，既使在它们之间传动高载荷时，仍然能有效地避免噪音。

在本发明例举的实施例中，带齿与轮槽的一个侧壁表面的一部分产生传力啮合，而带齿的另一侧面基本沿它的整个长度都存在间隙。也可以在带轮和带齿之间于带齿的齿根部分和其内顶端处提供间隙。

本发明中的一种带齿的高度大于带轮槽的深度，所以，当带齿完全进入轮槽时带齿受压，然而，在带齿和带轮槽侧壁的非传力表面之间仍维持间隙。

齿和带轮槽的结构要设计成这样的形状，即在传动装置工作中，当带齿从轮槽里移出时，要避免带齿的根部与带轮槽的另一端摩擦。

在齿带传动装置中，除齿带外，还包括一与齿带配合的带轮，该带轮圆周上有许多径向向外开启的槽，每一个槽对称于径向中心线，每一个槽的一半包括：从相邻轮槽之间的齿顶面限定的齿顶线向内过渡的圆弧凸形外表面；从凸形外表面向内过渡的凹形侧壁表面，当带齿与轮槽完全啮合时，该凹形侧壁的半径中心在与带的节距线重合的线上；从侧壁表面向内过渡的凹形内表面，其圆弧半径中心在轮槽上，并且其半径小于上述的侧壁表面圆弧半径。带齿和轮槽这样构成，当带齿完全进入轮槽内，带齿传动表面与轮槽侧壁表面啮合时，带齿齿根表面与轮槽凸形外表面之间存有间隙，带齿传动表面与轮槽侧壁表面面啮合，带齿顶部表面与轮槽的从侧壁表面向内的内表面之间存有间隙。

带齿传动表面的圆弧半径可基本等于带轮槽侧壁表面的圆弧半径。

带齿传动表面的圆弧半径可小于带轮槽侧壁表面的圆弧半径。

轮槽内表面的圆弧半径可大于带齿顶部表面的圆弧半径。

从齿带齿底线向内的带齿高度大于从带轮槽齿顶线向内的轮槽深度。

在例举的实施例中，带轮槽还包括一外凸的横向底面。

本发明包括的带齿和带轮槽结构是这样设计的，即，当带齿的一边传动表面与相对应的轮槽侧壁表面啮合时，带齿的另一边完全与轮槽表面脱离。

本发明的一种变更型包括这样的结构，即，带轮槽的侧壁表面包括一从凸形外表面向内延伸的平面，该平面与内侧壁表面相切，切点向内离开轮齿顶线的距离，基本为自齿顶线向内的轮槽深度的二分之一。

在例举的实施例里，凸形外表面的圆弧中心离开带轮齿顶线的距离大于从轮齿顶线向内的轮槽深度的二分之一。

带轮凸形外表面圆弧中心离开轮槽径向中心线和齿顶线的距离分别大于带齿凹形根部表面圆弧中心离开轮槽径向中心线和齿顶线的距离。

凸形传动表面圆弧半径长度小于沿节距线测量的在带齿相对传动表面弧与节距线交点之间的齿宽。

在一例举的实施例里，带轮凸形外表面圆弧半径大于带齿凹形齿根表面圆弧半径。

带齿进入带轮槽在它们之间传动力时，带齿与带轮槽侧壁表面啮合，并与带轮槽侧壁无摩擦地平滑移动，因而，减少了摩损和噪音。

更准确地说，本发明包括的传动带轮，其圆周上有许多径向向外开启的槽，每一个槽都有一径向中心线，并相对该中心线对称，每个槽相对中心线的每一半包括：从相邻轮槽间的齿顶面限定的齿顶线向内过渡的圆弧凸形外表面；从该凸形外表面向内过渡的凹形侧壁表面，当带齿与轮槽完全啮合时，该凹形侧壁的圆弧半径中心在与带齿的节距线重合的线上；从侧壁表面向内过渡的凹形内表面，其圆弧半径中心在槽内，并且该半径小于上述侧壁表面的圆弧半径。

再具体说来，本发明还可提供一从凸形外表面向内过渡的平面，该平面与上述的内侧壁表面相切，切点向内离开上述齿顶线的距离基本为向内离开齿顶线的轮槽深度的二分之一。

本发明的齿带传动系统结构简单，制造经济，然而仍具有上述非常希望有的特点。

通过以下结合附图的描述，则可清楚地了解本发明的另一些特点和优点。

图1是本发明实施例动力传动带的局部侧视图；

图2是本发明实施例带轮的局部侧视图；

图3是例示带齿和带轮啮合的局部侧视图；

图4是本发明带轮变更型实施例局部侧视图；

图5是例示图1中的齿带与图4中的带轮啮合的侧视图；

图6是体现本发明的齿带变更型和带轮啮合的局部侧视图；

本发明图1至图3例举的实施例中，10表示动力传动带，它由一齿形传动带组成，包括带体11和从带体向内凸出的齿12。每一个齿12都对称于中心线13。带体确定了一纵向延伸的节距线14。普通的抗拉线15沿着节距线纵向延伸。如图所示，齿轴线13垂直于节距线14。

如图1所示，在轴线13相对两侧的每一半齿包括：

由圆弧构成的凹形齿根表面16，其半径中心为点17。齿根表面的底部或外端是带的齿底线18，圆弧中心17向内离开齿底线；

从齿根表面16向内过渡的凸形传动表面19，该表面的圆弧半径中心20在节距线上；

每一个齿都具有从传动表面19向内过渡的凸形顶部表面21，其圆弧半径中心22在齿12上，并离开齿底线18和齿轴线13如图1所示。圆弧21的半径小于圆弧19的半径。

齿的宽度W与弧19的半径相等，如图所示。

传动表面19与齿根表面16有一第一连接点23。连接点23离开齿底线18的距离，约为从带的齿底线18至末端表面24的齿高H的四分之一。

传动表面19的内端与顶部表面21有一第二连接点25，连接点25离开带的齿底线18的距离，约为齿高H的二分之一至三分之二范围。

传动表面19基本上在连接点25处与顶部表面21相切。

参考图2和图3，本发明齿带传动系统26除包含齿带10外，还包括一带轮27，该带轮27与齿带10配合使用，提供了本发明改进的传动系统。

更准确地说，如图2所示，带轮圆周上有许多径向向外开启的槽28，每一个槽对称于径向中心线29。在中心线的相对两侧，每一槽包括：由圆弧限定的凸出外表面30，其圆弧中心点为31，凸出外表面30从齿顶线32向内过渡，该齿顶线由相邻轮槽28之间的齿背33末端表面确定；从凸出外表面30向内过渡的凹形侧壁表面34，其圆弧半径的中心在线35上，当带齿12完全与带轮槽28啮合时，该线35与带的节距线14重合，如图3所示；从侧壁表面34向内过渡的凹形内表面36，其圆弧半径中心在槽28内的37点上。表面36的圆弧半径小于侧壁表面34的圆弧半径。

图3表示得很清楚，带齿12和轮槽28具有这样的结构，当带齿完全进入带轮槽内，带齿的一边传动表面19与带轮槽侧壁面34啮合时，带齿根部表面16与带轮槽凸出表面30之间存有间隙；带齿传动表面19与带轮侧壁表面34啮合；带齿顶部表面21与带轮槽从侧表面34向内的内表面36之间存有间隙。由图3还可看出，当处于上述啮合时，带齿的另一侧表面与带轮槽表面38的整个侧面之间都存有间隙。

从图3中还可进一步看到，带齿的高度H大于从齿顶线32向内的带轮槽的深度D，以便当带齿完全进入带轮槽内时，带齿处于径向受压状态。压缩量在图3中用由虚线表示的未变形带齿齿顶24部分和带轮槽的内表面底部39之间的距离来表示。如图2所示，带轮槽底部表面39是向外凸出的，以便带齿在中心线29上发生最大压缩。

带轮弧形表面34的半径中心在线35上的点40处。点40实际上是与齿带上的点20重合的，如图3所示，带齿传动表面的圆弧半径实际上等于带轮槽侧壁表面34的圆弧半径。带齿传动表面圆弧半径大于带轮槽侧壁表面的圆弧半径的情况也属本发明的范围。

在本发明实施例中，带轮槽内表面36的圆弧半径大于带齿顶部表面21的圆弧半径。

参考图3，圆弧30的中心点31离开齿顶线32和离开轮槽中心线29的距离分别大于点17离开带齿底线18和带齿中心线13的距离。

因此，如图3所示，当齿12与带轮啮合时，导致在带轮槽凸出外表面30与带齿齿根表面16之间存在间隙，带齿传动表面19与带轮槽侧壁表面34啮合，以及带齿顶部表面21和带轮槽内表面36之间存在间隙。这种结构的传动系统26，当其工作时，在带齿和带轮槽表面之间，提供了平滑的啮合和脱离，同时，有效地减小了工作中的噪音，即使在高载荷传动时，也是如此。

图5表示齿带传动变更型126，该传动采用了齿带10和变更型带轮127。带轮127如图4所示，大体上类似于带轮27，但它包括一从凸出外表面130向内延伸的平面141。该平面由切面142与凹形侧壁内表面136在切点143处相切，切点离开齿顶线132向内的距离基本为带轮槽深度的二分之一。如图4所示，凸出外表面130的圆弧中心131离开齿顶线132的距离大于带轮槽深度D的二分之一。

如图5所示，带轮凸出外表面圆弧中心131离开带轮槽径向中心线129和齿顶线132的距离分别大于带齿凹形齿根表面16的圆弧中心17离开带轮槽径向中心线129和齿顶线132的距离。

当弧形表面130的半径相对小时，则带轮侧表面所包括的平面141比带轮表面130的半径大时为大，并且带齿的传动表面19部分可能与带轮槽表面130的内端部分啮合。

在传动系统126里，带齿的传动表面19可能因与平面141和/或弧形外表面130的内端啮合而产生少量的变形。可以看到，这种在带齿和带轮槽之间的啮合方式，在传动作业中，提供了带齿和带轮良好的平滑接触和脱离，并减小了噪音。

带齿的高度大于带轮槽的深度这种结构，使带齿与带轮槽的底部先产生压缩式啮合，然后才有带齿底表面18与连续带轮槽之间的齿背外表面的啮合，因此，有效地减少了如在普通结构传动中这些表面之间突然啮合时所产生的那种噪音。

而且发现，带齿与轮槽部分侧表面的可控制面啮合可提供较高的传动效率。

在带齿和带轮槽相对啮合侧的侧表面之间提供间隙，则当带齿从带轮里移出时，易于带齿的挠曲，因此，进一步提供了低噪音，长寿命的可靠传动系统。此外，当带齿与带轮啮合和脱离时，由于降低了实际的啮合应力，因而有效地减少了带齿齿根出现裂纹的机会。

参考图6所示的实施例，传动系统的另一变更型226，它大体上与传动系统26相似，但在该变更型里，通过将带齿传动表面219和顶部表面221之间的连接点225与齿顶线232离开约在带齿高度三分之二处，而使齿带传动表面219的范围增加。如图6所示，带齿的宽度W稍小于带轮槽的宽度WP。而且，在节距线214上，带齿相对两侧的传动表面219的圆弧中心点220之间的宽度W¹，小于带齿的宽度W。

在传动系统226里，带齿的高度实际上等于带轮槽的深度。

因此，如图6所示，圆弧中心220和240隔置在节距线214上，而圆弧中心222和237相对中心线229隔开，而且，圆弧中心217和231相对齿顶线232和中心线229都隔开。

由于在带齿齿根部分和面对的带轮槽凸形外表面之间，以及带齿顶部表面和带轮槽内表面之间，提供了间隙，而在这些间隙之间于带齿和带轮槽表面之间提供传力啮合的大部分区域，结果使传动系统226得到改进，具有噪音低，传动可靠和寿命长的优点。

上述公开的具体实施例意欲说明本发明的宽广的发明概念，不应用来限制本发明。

Claims (14)

1.一种齿带传动装置，它包括：

一齿带体，其上有许多从带体向内凸出，纵向间隔的齿，每一齿对称于垂直所述节距线的轴线，每一齿的一半由三部分组成，即，由圆弧限定的凹形齿根表面，该齿根表面的底部限定带齿底线；由所述齿根表面向内延伸的凸形传动表面，其圆弧半径中心在所述节距线上；由所述传动表面向内延伸的凸形顶部表面，其圆弧半径中心在齿上，且该半径小于限定所述传动表面的圆弧半径；

一带轮，其上圆周部分具有许多径向向外开启的槽，每一槽是对称的，每一槽的一半包括：从相邻带轮槽之间齿顶面的齿顶线向内过渡的由圆弧限定的凸出外表面，从所述外表面向内延伸的凹形侧壁表面，当带齿完全啮合在带轮槽内时，该凹形侧壁表面的圆弧半径中心在与所述带齿的节距线重合的线上；从所述侧壁表面向内延伸的凹形内表面，限定其位置的圆弧半径中心在槽内，并且该半径小于所述侧壁表面的圆弧半径，

其特征在于，

所述带齿和带轮的结构使带齿完全进入所述轮槽内，所述带齿传动表面与所述带轮槽的侧壁表面啮合时，所述带齿齿根表面与所述带轮槽凸出外表面之间存有间隙，所述带齿传动表面与所述带轮槽的侧壁表面面啮合，所述带齿顶部表面与所述带轮槽由侧壁表面向内的内表面之间存有间隙。

2.如权利要求1所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带齿传动表面的圆弧半径实际上等于带轮槽侧壁表面的圆弧半径。

3.如权利要求1所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带齿传动表面的圆弧半径小于所述带轮槽侧壁表面的圆弧半径。

4.如权利要求1所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带轮槽内表面圆弧半径大于所述带齿顶部表面的圆弧半径。

5.如权利要求1所述齿带传动装置，其特征在于：从所述齿带齿底线向内的带齿的高度大于从所述轮齿齿顶线向内的带轮槽的深度。

6.如权利要求1所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带轮槽还确定出外凸的齿底表面。

7.如权利要求1所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带齿和带轮槽的结构使所述带齿一边传动表面与面对的带轮槽侧壁表面啮合时，带齿的相对边完全与带轮槽表面脱开。

8.一种齿带传动装置，它包括：

一齿带体，其上有许多从带体向内凸出，纵向间隔的齿，每一齿对称于垂直所述节距线的轴线，每一齿的一半包括由圆弧限定的凹形齿根表面，该齿根表面的底部限定带齿底线；由所述齿根表面向内延伸的凸形传动表面，限定其位置的圆弧半径的中心在上述节距线上；由所述传动表面向内延伸的凸形顶部表面，限定其位置的圆弧半径中心在齿上，并且其半径小于限定所述传动表面的圆弧半径；

一带轮，其上圆周部分具有许多径向向外开启的槽，每一槽是对称的，每一槽的一半包括从相邻带轮槽间的齿顶面限定的齿顶线向内过渡的由圆弧限定的凸形外表面；从所述凸形外表面向内延伸的平面；从所述平面向内延伸的凹形侧壁表面，当带齿完全啮合在带轮槽内时，该凹型侧壁的圆弧半径中心，在与所述带齿的节距线重合的线上，所述的平面与所述内侧表面相切，切点向内离开所述齿顶线的距离实际上是从所述齿顶线向内轮槽深度的二分之一；

从所述侧壁表面向内延伸的凹形内表面，其圆弧半径中心在槽内，并且半径小于所述侧壁表面的圆弧半径，

其特征在于，

所述带齿和带轮的结构使带齿完全进入上述轮槽内，所述带齿传动表面与所述带轮槽的侧壁表面啮合时，所述带齿齿根表面与所述带轮槽凸出表面之间存有间隙，所述带齿传动表面与所述带轮槽的侧壁表面面啮合，而所述带齿顶部表面与所述带轮槽由侧壁表面向内的内表面之间存有间隙。

9.如权利要求8所述的齿带传动装置，其特征在于：凸形外表面的圆弧中心离开上述齿顶线的距离大于离开齿顶线的带轮槽深度的二分之一。

10.一种齿带传动装置，它包括：

一带体，其上有许多从所述带体向内凸出纵向间隔的齿，每一齿对称于垂直所述节距线的轴线，每一齿的一半包括由圆弧限定的凹形齿根表面，该齿根表面的底部限定带齿底线；由所述齿根表面向内延伸的凸形传动表面，限定其位置的圆弧半径中心在所述节距线上，并且该半径小于在齿的相对传动表面弧与之交点之间沿节距线测量的齿宽；从所述传动表面向内过渡的凸出顶部表面，限定其位置的圆弧半径中心在齿上，并且其半径小于所述传动表面的圆弧半径；

一带轮，其上圆周表面有许多径向向外开启的槽，每一槽都是对称的，每一槽的一半包括：从相邻轮槽之间齿顶面限制的齿顶线向内延伸的圆弧状凸出外表面；从所述外表面向内延伸的凹形侧壁表面，当带齿完全啮合在带轮槽里时，该凹形侧壁的圆弧半径中心在与所述带齿的节距线重合的线上；从所述侧壁表面向内延伸的凹形内表面，限定其位置的圆弧半径中心在轮槽内，并且其半径小于所述侧壁表面的圆弧半径；

其特征在于，

所述的带齿和带轮的结构使带齿完全进入带轮槽内，所述带齿传动表面与所述带轮槽侧壁表面啮合时，所述带齿齿根表面与所述带轮槽凸出表面之间存在间隙，所述带齿的传动表面与所述带轮槽的侧壁面之间面啮合，所述带齿顶部表面与所述带轮槽从所述侧壁表面向内的内表面之间存在间隙。

11.如权利要求10所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带轮凸出外表面的圆弧半径大于带齿凹形齿根表面的圆弧半径。

12.如权利要求10所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带轮凸出外表面圆弧半径大于所述带齿凹形齿根表面圆弧半径，所述带轮凸出外表面圆弧的中心离开带轮槽径向中心线和所述轮齿顶线的距离分别大于所述带齿凹形齿根表面圆弧中心离开所述轮槽径向中心线和所述轮齿顶线的距离。

13.如权利要求10所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带齿从所述带齿底线向内的齿高实际上等于离开所述齿顶线向内带轮槽的深度。

14.如权利要求10所述的齿带传动装置，其特征在于：所述带轮凸出外表面圆弧的半径大于所述带齿凹形齿根表面圆弧半径，并且，从所述带齿底线向内的齿高实际上等于从所述轮齿顶线向内轮槽的深度。

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