CN105829766A - 用于传动链、尤其用于摩托车的无声链轮/齿轮及用于其生产的模具部件 - Google Patents

用于传动链、尤其用于摩托车的无声链轮/齿轮及用于其生产的模具部件 Download PDF

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CN105829766A CN201480068780.1A CN201480068780A CN105829766A CN 105829766 A CN105829766 A CN 105829766A CN 201480068780 A CN201480068780 A CN 201480068780A CN 105829766 A CN105829766 A CN 105829766A
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Abstract

在无声链轮中存在由于运动传递构件(链)使无声橡胶逐渐变形的问题。尤其是对于没有中央轮毂的齿冠，尚未充分解决橡胶的变形或“减少”问题。在具有轮毂的小齿轮的情况下使用了过量的橡胶。本发明的无声链轮包括邻近其多个齿(105′)的底座的、在其链轮的金属体上的圆形通道或双面通道(200)。在该通道(200)的内圆形台阶(110′)上释放了由传动链在橡胶中产生的力。双面通道具有例如在摩托车领域中约1/2cm的最小径向延伸。总体而言，无声橡胶元件(106′)和产生其壳体的双面通道(200)相对于链轮半径而言具有最小的半径延伸。本发明还包括一种模制技术，该模制技术使用特殊的模制部件(107a，107b)，这些模制部件被适配成将橡胶无声元件应用在链轮金属体上。这些部件具有圆环形形状、U横截面和基本上对应于通道(200)宽度的宽度，使该模具独立于链轮金属体的具体形状。

Description

用于传动链、尤其用于摩托车的无声链轮/齿轮及用于其生产的模具部件
技术领域
本发明总体上涉及生产或使用车轮链轮/齿轮的工业领域。更具体地，本发明涉及用于在摩托车和高性能摩托车中传递运动的链轮。确切地，本发明涉及减少在与本链轮(这例如是摩托车的后齿冠或齿轮箱的小齿轮)的相切和接合点处由传动链产生的振动的方式。
现有技术
例如在来自日本旗胜(NIPPONMEKTRONKK)的日本文件JP2000198483中描述了用于在链轮中减少振动的技术。
总体而言，早就已知被称为“无声链轮”的链轮。它构造了用于链的无声链轮。具体地，它包括两个硫化橡胶的侧向盘，这些侧向盘被适配成当其接合链轮时预期与链接触。已知的是，在接合工艺中，链内板的板将所述侧向盘的橡胶(例如丁腈橡胶，NBR)压缩约1mm。橡胶具有对冲击减振因此减少噪音的作用。所述橡胶通常被定位在距链轮齿的底座约1mm处。如果没有橡胶，内板的销钉将直接冲击链轮齿。
具体地，摩托车具有离开发动机单元的小齿轮(齿轮箱出口)并且这个小齿轮将其旋转运动传递至整合于后车轮的摩托车齿冠。尤其是，当小齿轮在高速(高发动机转速)下旋转时，位于小齿轮与齿冠之间的运动传递链在与后车轮齿冠的相切或接合点处产生噪音，所述噪音是由传动链内板销钉与齿冠的不同齿之间的持续冲击造成的。在高性能摩托车达到例如4000rev/min的值时，该噪音尤其增大。现在，以所描述的方式产生的噪音的水平(对于摩托车骑手而言是恼人之首)不可以超过特定阈值，否则该摩托车不能通过出厂证明试验。
目前对于减少由链产生的所述噪音的努力尚未得到可观的结果，考虑到它们总体上只可以通过摩托车出厂证明试验。
尤其是在摩托车领域，通常在25000km之后就必须更换齿冠。在现有技术状态下，在约3000km之后，橡胶就磨损了(因此失效，如下所解释的)，并且再次开始听到噪音仿佛橡胶不再存在一样。然而，这3000km足以通过出厂证明试验，即使它们没有解决消除长距离运行噪音的背景问题。
考虑到在前述的25000km之后必须更换摩托车齿冠，用于摩托车领域的本发明的具体目的是将橡胶的持续时间延长至例如至少10000km。在所述距离之后，将必须更换整个链轮，而不可能只更换橡胶。因此将存在的优点为，能够在多于两倍的时间内使用一个冠和一个小齿轮而不会听到恼人的噪音。
总体而言，在包括工业中所使用的链和链轮的运动传递系统中，现今需要提供将有效率并且将持续时间更长的减振系统。
查看本文件中包含的图1至图5可以更加容易地理解已知技术的缺点。
首先参照图1(Fig.1)，示出了已知技术的“硫化”之前(也就是在对无声橡胶应用橡胶注塑模制和硫化工艺之前)的齿链轮1。链轮1是带两个侧向轮毂2a、2b的类型。这种链轮对应于前述的小齿轮。应注意的是，链轮的这两个侧面3a、3b是完全平面的，但是具有一系列开口(孔)4，在图1中出于简化的目的仅用数字标记出这些开口中的一些。这些孔4是同心于链轮1的中心的通孔并且彼此相等地间隔开。链轮具有多个周边齿5。在图1(a)中以透视方式并且在图1(b)中以横截面方式(该横截面实际上对应于图1(a)的前视图)部分地示出了链轮1。
图2替代地示出了在硫化之后的相同齿链轮1。目前，对链轮1的这种硫化只局限于摩托车领域，并且只局限于这种驱动链轮1，该驱动链轮具有提供支撑底座(参见随后的解释)的轮毂(小齿轮)，其中链(未示出)的施加在橡胶上的压力(特别是在高性能摩托车中的高动态力)可以被释放。
确切地参照图2，示出了缓冲橡胶6如何在两侧、沿几乎从齿5的底座(通常在距所述齿5约1mm的距离处)延伸至轮毂2a、2b的圆形截面覆盖图1的链轮1。在图2(a)和图2(b)中，可以理想地看见在直径上对半截取的图1的链轮1，并且示出了在注塑模制工艺过程中穿透通孔4的橡胶6，从而在图2的截面中，同样对于这两个通孔4，看起来像是橡胶形成U形环。因此橡胶6形成单体并且保持在两侧上或侧截面3a、3b上固定至链轮1上。
图3示出了用于橡胶6的注入和硫化的传统模具(成两个半部7a、7b)。在图3(b)的横截面中，可以注意到的是，橡胶是通过注入孔口8(箭头F)来注入的并且然后占据所示出的整个区域。模具7a、7b的部分7a不具有注入孔口。
参照图4，示出了这种传统技术的优点和缺点。
冲击在橡胶6圆柱环形表面9上的传动链内板(未示出)防止这些内板的销钉突然冲击在齿5上，因此吸收振动和噪音。图4(a)对应于在小齿轮1硫化后的图1(a)。图4(b)在右侧示出了图4(a)的放大的细节“A”。从图4(b)中，具体地可以推断橡胶6在侧向轮毂2a、2b或轮毂2上具有支撑底座。这些箭头示出了由链施加在橡胶6和支撑底座(中央轮毂2)上的压力的释放/吸收。用于橡胶的支撑底座是必要的(以吸收链的压力)，小齿轮1的整个表面然后必须被硫化(如在这些附图中示出的)。实际上，在链与橡胶之间的唯一接触点是链板的2mm的截面(根据摩托车功率最大为2.4mm)。结果是相当大地浪费了合成材料，这同样是污染。相反，在这些优点之间必须提及由轮毂2组成的支撑底座保证了橡胶和因此链轮的显著持续时间。
最后，在这个已知技术的概述中，处理了使这种没有中央轮毂的齿冠的链轮无声的问题。就此而言，参照图5(图5(a)和图5(b))。事实上，已经尝试也将相同的无声原理应用在齿冠上，但是由于缺少支撑底座(冠不具有轮毂)，悬臂式的并且在光滑表面(类似于齿冠1′的两个侧面的表面)上的橡胶6′的密封已被证明不可靠。换言之，连续的冲击从链内板(未示出)传递至橡胶6′的环形圆柱表面9′，确定在适时逐渐减少/压缩的意义上的“橡胶磨损”，直到等于在齿冠1′上完全不存在橡胶的情况。由同样在齿冠1′的通孔4′中注入的橡胶6′所施加的保持力(与之前的链轮1的通孔4相比)不足以对抗这种压缩效果。
摩托车工业不得不舍弃无声齿冠。
本发明的一个目的是克服上述问题，为工业、尤其还为摩托车工业引入无声链轮，这些无声链轮具有显著的持续时间和减振效率、需要最少的合成材料(橡胶)、并且可以用通用的注塑模制装置来制造，这些通用的注塑模制装置可以适配于不同种类的链轮。
这些目的将以在所附权利要求书中指明的方式来实现。从属权利要求指出了若干发明执行变体。
附图说明
附图示出了：
图1-图5：已知技术的链轮以及其硫化方法，如上所述；
图6(a)、图6(b)：根据本发明的链轮(小齿轮)在其硫化之前的横截面的前视图和侧视图；
图7(a)：根据本发明的在图6中示出的小齿轮在其硫化之后的横截面的透视图；
图7(b)：在图7(a)中由圆“B”突出显示的细节的放大视图；
图8(a)：与图7(a)类似的视图，但是具有不同形状的通道(环形凹陷)；
图8(b)：与图7(b)类似的视图，但是具有不同形状的通道(环形凹陷)；
图9(a)、图9(b)：本发明的模具和根据本发明的硫化方法，用于图7中的小齿轮；
图10(a)、图10(a)分别以局部透视图(横截面)和放大细节(如在图10(a)中的圆“A”突出显示的)来观察的根据本发明的无声的齿冠；
图11(a)、图11(b)与图10类似的视图，但是具有不同轮廓或形状的双面通道(环形凹陷)。
具体实施方式
将使用本文件所附的图6至图11纯粹通过示例并且不以限制或约束的方式来描述本发明，这些附图排他地涉及本发明。这些附图示出了一些展示性实施例，但是它们不以任何方式限制或约束关于本发明的概念。
总体而言，在本说明书的以下内容中，将省去对本领域普通技术人员明显或隐含已知的所有细节。例如，用于在链轮上产生本发明的双面通道的方法可以具有不同的类型，从而不需要详细地描述制造工艺。同样，所使用的材料(在链轮硫化中使用的不同种类的橡胶，或链轮自身的材料，如淬火钢)可以由本领域技术人员适配于特定应用以便优化所实现的结果。
同样，其他技术细节必须认为是本领域普通技术人员已知的，并且在此将不再论述。
此外，在图6至图11中，作为简化，相同的参考数字将一直用于表明所要求保护的产品的相同部件。
为了将本发明与图1至图5的已知技术区别开，在图6至图11中的所有参考数字将从数字100开始。
图6将(根据本发明的)小齿轮100与已知技术的不同结构进行了突出显示。确实，等距和同心的这些通孔104现在被包含在两个圆形凹陷200(“双面通道200”)中，这两个圆形凹陷被包含在链轮100的两个表面(邻近于齿105的区段)上。通过根据本发明在小齿轮100的对应的“齿区段”(103a或103b)中实现的这种圆形“通道”200，在小齿轮100的每个侧面上相应地产生了在“齿区段”103a和103b上的两个圆形台阶(在图6(a)的横截面中可见)。已知技术的小齿轮1的对应表面(3a和3b)否则是光滑的(参见图1)。如以下更好地描述的，前述圆形台阶允许不必依赖于轮毂102来支撑。
图7示出了本发明的在硫化后的小齿轮100和根据本发明由双面通道200产生的效果。由这些圆形凹陷200产生的用于橡胶106的(横截面为矩形轮廓的)壳体由于内圆形台阶110的存在来吸收朝向内侧的推力(参见图7(b)中的箭头)。由链内板(未示出)产生的所述推力作用在圆柱形表面109上，但是与现有技术的齿冠(图5)相反，现在与内圆形台阶110相对。几毫米深的台阶110接收这种推力并且足够深以维持由链施加在橡胶106上的压力。在极限条件下进行了数百次的试验来确定这个系统的总体可靠性。
尽管(如在已知技术中)进入通孔104的橡胶106在注塑模制过程中形成固体，因此给予橡胶106自身在链轮100上的一些保持效果，这种效果不允许、或无论如何也不足以避免由链压力造成的橡胶圆柱形表面109的压缩。
图8示出了应用于小齿轮100a的本发明的替代实施例(或变体)，其中，接收链压力的台阶的轮廓是楔形的。在图8(b)中由数字100a示出的这种楔形圆形台阶允许优化由链施加的压力的吸收作用。明显地，本领域技术人员无需任何发明努力就可以想到其他类型的双面通道200的轮廓/横截面。
因此，所有这些变体都包括在本发明的相同发明概念中。在图8(b)中的两对箭头表明力朝台阶的传递，这些台阶位于根据本发明的无声链轮的两个相应的侧面上。
图8还涉及具有两个侧向轮毂的小齿轮，与图7完全相同。
在图9(图9(a)和图9(b))中，示出了根据本发明的创新的模具和硫化技术。这些创新在申请实例中是再次关于根据本发明修改的用于摩托车的(也就是说具有双面通道200的)小齿轮100来描述的。双面通道允许仅硫化橡胶所需要的表面，因此允许相当大地减少所需要的橡胶体积。例如，硫化完全相同的图2的小齿轮(然而其没有双面通道200)并且实现相同的噪音吸收，在图9(本发明)中的NBR橡胶的体积值与在图2中的传统小齿轮1的NBR橡胶的体积相比将减少2/3。因此，根据本发明(图6、图7、图8、图9)，由于由圆形凹陷200产生的台阶的存在，产生了用于橡胶的环形支撑表面，这允许相当大地减少所使用的无声材料(橡胶)的量。通过这种技术，轮毂的直径和深度是不重要的，因此被忽视。根据本发明，这允许如在图9中清楚示出的具体的模制装置(还简单地称作“模具”)，这些模制装置是更加通用的，因为它们(与在图3中的传统类型的模制装置7a、7b相反)不取决于轮毂高度/深度或其直径。
确切地，所述模制装置107a、107b(图9)产生多个通道形环(这些通道形环之一具有注入孔108)，这些通道形环具有的宽度适配于圆形凹陷200的宽度，其中与小齿轮100的表面接触的器件107a、107b的边缘被修正，以便确保在注塑模制过程中的最优紧密的密封。
总之，在所有情况下(在图6至图9中的小齿轮)，本发明与已知技术相比允许避免在图2中示出的侧向橡胶盘，其延伸至轮毂以便产生支撑底座。这允许使用更少的材料(更少的污染！)和更加通用及可适配的模具。
当应用于摩托车齿冠(驱动链轮)并且总体上应用于缺少中心轮毂的链轮时，本发明的优点更加明显。
最后的附图(图10和图11)涉及这种最后的问题。它们示出了齿冠100′和100a′如何相应地存在双面通道200、或换言之在相应的“齿区段”上(在齿冠的两个侧面上)的两个圆形凹陷200。
这两个齿冠100′和100′a在通道的横截面的轮廓方面(第一矩形、楔形、其他)不同。图10(b)和图11(b)的相应放大的细节“A”示出了与之前描述和阐明的相同的运行原理和相同的发明概念，但是重要的是注意在齿冠(无轮毂)的情况下，本发明允许第一次获得实际的“无声链轮”，其保证了长时期的运行，并且在摩托车的情况中充分地超过了对于出厂证明试验所要求的时间。这允许延长齿冠使用时期。由O形环链和根据本发明的技术的无声链轮(小齿轮和齿冠)组成的传动块允许实现堪比皮带传动的噪音值。因此噪音抑制效率同样是最优的。
用于工业的无声链轮
链轮尺寸可以更大，并且其厚度大于目前为止应对的链路的厚度，因此可以使用极大范围的轮廓(通道)以便优化橡胶耐受性。在具有高集中度的链驱动设备(产品运输处理、制造、包装等)的工作环境中的噪音是恼人的并且经常受到抗议。这种设备的制造商总是忙于开发更加无声的系统。因此为他们提供无声链轮的可能性是减小工作环境中的噪音的重大机遇。
发明系统优点：
1.最大化的结构简单性；
2.用于特定节距和齿形的独特模具(减少模具成本)；
3.在小齿轮(具有轮毂的链轮)和齿冠(无轮毂的链轮)方面均有总体可靠性；
4.通过减少所需要的橡胶体积而更少的污染；
5.允许生产用于整个工业领域的无声链轮的结构原理；
6.修改轮廓通道以便增加负荷的可能性。

Claims (21)

1.无轮毂的齿冠类型的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，该无声链轮/齿轮包括具有多个周边齿(105')的一个圆盘形金属体以及具有一个可能的中央孔的一个中心，该无声链轮/齿轮进一步包括借助于在该无声链轮/齿轮的该金属体上注塑模制来应用的一个弹性无声构件(106'，106'a)，所述弹性无声构件(106'，106'a)具有以下特征：
-该弹性无声构件在该金属体的每个侧面上、在被安排成围绕该中心的区域中、从一个基本上圆形的理想线开始并且紧邻所述周边齿(105')的底座来延伸；
-该弹性无声构件穿过多个贯通开口(104')，该多个贯通开口被包含在该金属体中并且被安排在所述区域中；
-该弹性无声构件相对于该金属体侧向地突出，在该无声链轮/齿轮的每个侧面上形成面朝径向方向的多个相应的周边外圆柱形表面(109')，这些表面被适配成与一个传动链接触；
其特征在于，在该金属体中，在每个侧面的各个所述区域中，相应的区域的表面相对于该金属体的紧邻表面形成一个凹陷，从而产生至少一个内台阶(110'；110'a)，该至少一个内台阶用于支撑和对抗能够由该链施加并且通过该弹性无声构件(106'，106'a)的周边外圆柱形表面(109')来传递至其的压力。
2.根据权利要求1所述的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，其特征在于，所述区域在该金属体的每个侧面上形成具有恒定横截面的一个圆形通道(200)，该圆形通道围绕该金属体的所述中心延伸。
3.根据权利要求1或2所述的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，其特征在于，所述贯通开口(104')是相对于该链轮/齿轮的中心以同心的方式分布的等距通孔(104')。
4.根据以上权利要求2或3中任一项所述的无声链轮/齿轮(100')，其特征在于，该圆形通道(200)的截面的轮廓是矩形的。
5.根据以上权利要求2或3中任一项所述的无声链轮/齿轮(100'a)，其特征在于，该圆形通道(200)的截面的轮廓是楔状或燕尾榫状的。
6.根据以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮，其特征在于，该弹性无声构件从由这些齿(105')的底座测量的约1mm的距离开始径向地向内延伸，即，朝向该金属体的中心或该可能的中央孔。
7.根据以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，其特征在于，该无声构件的材料是丁腈橡胶NBR。
8.根据以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，其特征在于，具有恒定截面的所述区域或所述通道(200)横向地延伸一段最小距离，例如当该链轮/齿轮的原始半径的尺寸约为10cm时对应于约1/2cm，并且在任何情况下，该区域或通道具有比该链轮/齿轮的原始半径，即，从该无轮毂的齿冠链轮/齿轮的原始圆的中心到圆周来测量的半径，小至少一个数量级的宽度。
9.根据权利要求2和以下权利要求所述的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，其特征在于，所述通孔(104')在该圆形通道(200)之内占据一段横向、即在径向方向上的距离，该距离几乎对应于该圆形通道(200)自身的整体宽度。
10.根据以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，其中所述弹性无声构件(100'；100'a)在该链轮/齿轮的每个侧面上形成一个薄条带，该薄条带具有例如约为1/2cm的宽度和≥1mm的深度/突出部。
11.根据以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，包括多个下切开口(300)。
12.根据以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100'；100'a)，其特征在于，所述弹性无声构件形成一个单个的橡胶体，该橡胶体具有穿过这些通孔(104')的多个橡胶销钉。
13.构成具有中央轮毂(102)的小齿轮的无声链轮/齿轮(100；100a)，该无声链轮/齿轮包括承载多个周边齿(105)的一个圆盘形金属体以及在该轮毂(102)中具有一个可能的中央孔的一个中心，该无声链轮/齿轮进一步包括借助于在该无声链轮/齿轮的该金属体上注塑模制来应用的一个弹性无声构件(106，106a)，所述弹性无声构件(106，106a)具有以下特征：
-该弹性无声构件在该金属体的每个侧面上、在被安排成围绕该中心的区域中、从紧邻所述周边齿(105)的底座的一个基本上圆形的理想线开始延伸；
-该弹性无声构件穿过多个贯通开口(104)，该多个贯通开口被包含在该金属体中并且被安排在所述区域中；
-该弹性无声构件相对于该金属体侧向地突出，在该无声链轮/齿轮的每个侧面上形成面朝径向方向的多个相应的周边外圆柱形表面(109)，这些表面被适配成与一个传动链接触；
其特征在于，在该金属体中，在每个侧面的各个所述区域中，相应的区域的表面相对于该金属体的紧邻表面形成一个凹陷，从而产生至少一个内台阶(110；110a)，该至少一个内台阶用于支撑和对抗能够由该链施加并且通过该弹性无声构件(106，106a)的周边外圆柱形表面(109)来传递至其的压力，并且在于，所述内台阶(110；110a)被安排在距该轮毂(102)的设定距离处，其方式使得在该链轮/齿轮或小齿轮的所述内台阶(110；110a)与该轮毂(102)之间在每个侧面上都存在基本上平面的环形表面。
14.根据权利要求13所述的无声链轮/齿轮(100；100a)，其特征在于，所述区域在该链轮/齿轮的每个侧面上形成一个圆形通道(200)，该圆形通道具有恒定截面并且具有矩形、楔状、燕尾榫状或其他轮廓。
15.根据权利要求14所述的无声链轮/齿轮(100；100a)，其特征在于，所述贯通开口(104)是相对于该链轮/齿轮或该轮毂(102)的中心以同心的方式分布的等距通孔(104)。
16.根据之前从权利要求13开始的以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100；100a)，其特征在于，该弹性无声构件从由这些齿(105)的底座测量的约1mm的距离开始径向地向内延伸，即，朝向该轮毂(102)及其可能的孔。
17.根据之前从权利要求13开始的以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100；100a)，其特征在于，该无声构件的材料是丁腈橡胶NBR。
18.根据之前从权利要求14开始的以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100；100a)，其特征在于，具有恒定截面的所述区域或所述通道(200)在宽度上延伸一段最小距离，例如对应于约1/2cm，并且在任何情况下，该区域或通道具有比该链轮/齿轮的原始半径，即，从该原始圆的中心到圆周来测量的半径，小很多的宽度。
19.根据之前从权利要求13开始的以上权利要求中任一项所述的无声链轮/齿轮(100；100a)，其特征在于，所述弹性无声构件形成一个单个的橡胶体，该橡胶体具有穿过这些贯通开口(104)或这些通孔(104)的多个橡胶销钉或构件。
20.用于对材料进行注塑模制和硫化以形成在根据以上权利要求中任一项所述的链轮/齿轮(100；100a；100'；100'a)中的弹性无声构件的部件，其特征在于，所述部件包括一个第一环形部件(107a)和一个第二环形部件(107b)，该第一环形部件和该第二环形部件各自具有带一个底座和两个侧边或翼的U形横截面，从而形成一个相应的环形通道，每个部件(107a；107b)的环形通道的所述底座具有的宽度基本上等于该链轮/齿轮的金属体的圆形区域或通道(200)的宽度，并且在于，所述部件中的至少一个部件(107b)、例如该第二部件(107b)具有一个或多个孔(108)，该一个或多个孔用于注入待硫化的合成材料，这样将形成该弹性无声构件(106；106a；106'；106'a)。
21.根据权利要求20所述的部件，其特征在于，这些部件在其与该环形通道的底座相反的开口部分上、即在该U的侧边的自由末端上具有多个接地边缘，以便确保与该金属体的最优接触和因此在待硫化的合成材料的引入过程中的最优紧密的密封，以便形成这些弹性无声构件(106；106a；106'；106'a)。
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