CN107107973B

CN107107973B - 弹性履带驱动机构

Info

Publication number: CN107107973B
Application number: CN201580067584.7A
Authority: CN
Inventors: 水泽崇
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2019-06-25
Anticipated expiration: 2035-11-04
Also published as: EP3231693A4; WO2016092739A1; US20170327163A1; US10308297B2; JP2016112995A; JP6472231B2; EP3231693B1; CN107107973A; EP3231693A1

Abstract

提供通过抑制了磨耗的发生而获得高耐久性的弹性履带驱动机构。该弹性履带驱动机构设置有：弹性履带(20)，其具有配置于无端带状体(21)的接合部(22)；和链轮(10)，其具有齿(12)。各接合部(22)的接合面(F₂)均具有在接合部(22)与链轮(10)的齿底面(11a)接触时均与链轮(10)的对应齿面(F₁)的一部分接触的平坦的接合平面(22b)，并且当接合部(22)与齿底面(11a)接触且平坦的接合平面(22b)与链轮(10)的齿面(F₁)接触时，链轮(10)的各齿面(F₁)和/或接合部(22)的各平坦的接合平面(22b)形成间隙(C)，间隙(C)位于平坦的接合平面(22b)与齿面(F₁)之间、位于比齿面(F₁)与平坦的接合平面(22b)之间的接触部分(P)靠齿底面(11a)的位置。

Description

弹性履带驱动机构

技术领域

本发明涉及弹性履带驱动机构。

背景技术

已知用于将链轮齿接合到弹性履带的芯轴等的接合部以驱动弹性履带的驱动机构(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-47173号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在传统的驱动机构中，在链轮齿与芯轴的接合刚要完成之前或该接合刚开始解除之后会发生滑动接触(在彼此打滑的同时接触)，因而容易在链轮的齿根部分和芯轴的接合部分发生磨耗。

本发明提供归因于抑制了弹性履带和链轮的磨耗的发生而耐久性优异的弹性履带驱动机构。

用于解决问题的方案

根据本发明的弹性履带驱动机构包括：弹性履带和链轮，弹性履带具有布置于有弹性的无端带状体的多个接合部，链轮具有能够与弹性履带的接合部接合的多个齿，其中：

弹性履带的接合部具有在接合部与链轮的齿底面接触时与该链轮的齿面的一部分接触的平坦的接合平面，并且

当接合部与齿底面接触并且同时接合部的接合平面与链轮的齿面接触时，链轮的齿面和接合部的接合平面之间形成间隙，间隙位于链轮的齿面与接合部的接合平面之间、位于比接合部的接合平面与链轮的齿面的接触部分靠该链轮的齿底面的那侧。

根据本发明的弹性履带驱动机构，归因于抑制了弹性履带和链轮的磨耗的发生，耐久性是优异的。

发明的效果

根据本发明，能够提供归因于抑制了弹性履带和链轮的磨耗的发生而耐久性优异的弹性履带驱动机构。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施方式的弹性履带驱动机构中使用的链轮的示例，并且是布置于链轮的多个齿中的被放大的一个齿的示意性侧视图；

图2示出了根据本发明的一个实施方式的使用图1的链轮的弹性履带驱动机构，并且示出了根据该驱动机构的弹性履带与链轮的接合部分的示意性截面图及其放大截面图；

图3的(a)示出了作为与图1的链轮接合的接合部的示例的芯轴的示意性截面图，图3的(b)示出了在图2的弹性履带驱动机构中当链轮沿一个方向旋转时芯轴的轨迹的示意性分析图；以及

图4是示出图1的链轮的齿形的创成法的示意性侧视图，其中图4的(a)是示出该创成法中使用的材料和齿条的一部分的示意性侧视图，图4的(b)是示出当生成齿形时材料在齿条上转动时的轨迹的示意性侧视图。

具体实施方式

以下，通过参照附图说明根据本发明的一个实施方式的弹性履带驱动机构。在以下说明中，“弹性履带的宽度方向”与无端带状体的宽度方向同义，术语“弹性履带的周向”还与无端带状体的周向同义。

在图1中，附图标记10是根据本发明的一个实施方式的弹性履带驱动机构100中使用的链轮。链轮10具有作为旋转构件的圆盘11和沿圆盘11的周向间隔开地配置的多个齿12(图中仅示出了一个齿12)。在本实施方式中，圆盘11的外周面11a形成齿底面(以下还称作“齿底面11a”)的形状。

此外，在本实施方式中，如图1所示，当从侧方观察链轮10时，各齿12均具有相对于从圆盘11的中心放射状延伸的线O₁对称的轮廓形状，并且均具有夹着轴线(以下还称作“中心轴线”)O₁从齿底面11a朝向齿顶面12c渐缩的两个齿面F₁。两个齿面F₁经由齿顶面12c彼此相连。

在本实施方式中，两个齿面F₁分别具有与齿底面11a相连的齿根面12a。在本实施方式中，当从侧方观察时，齿根面12a分别具有从齿底面11a朝向齿12的内侧(齿12的中心线O₁侧)凹陷的弯曲面的轮廓形状。齿根面12a分别具有末端扩大(wide end)的与齿底面11a平滑相连的形状。在本实施方式中，当从侧方观察时，齿根面12a分别具有曲率半径r_a的弯曲面的轮廓形状。曲率半径r_a可以是任意值，但是优选在例如3mm以上且10mm以下的范围(3mm≤r_a≤10mm)。具体的曲率半径r_a被例示为r_a＝5mm。

在本实施方式中，两个齿面F₁分别具有与齿根面12a相连的接合齿面12b。如图1所示，齿12的接合齿面12b分别是从齿根面12a朝向齿12的外侧(齿12的与中心线O₁所在侧相反的那侧)凸出的弯曲面。在本实施方式中，接合齿面12b的形状被形成为具有曲率半径r_b的弯曲面。曲率半径r_b可以在40mm以上且150mm以下的范围(40mm≤r_b≤150mm)。具体的曲率半径r_b被例示为r_b＝45.86mm。

更具体地，可以利用以下关系式(1)、(2)规定链轮10的接合齿面12b。

用于形成接合齿面12b的形状的曲率半径r_b的中心O_r(以下还称作“齿形状中心O_r”)存在于与链轮10(圆盘11)的中心同心的具有直径D的假想圆上。可以利用以下关系式(1)规定该假想圆的直径(以下还称作“假想圆直径”)。

D＝a×PCD…(1)

这里，“a”是为任意值的第一系数。

另外，“PCD”是节圆直径(以下还称作“节圆直径PCD”)(mm)。在本实施方式中，可以利用以下关系式规定节圆直径PCD。

PCD＝齿数×芯轴节距/P1…(2)

这里，芯轴节距是指芯轴22的在弹性履带20的周向上的节距，该节距与相邻芯轴22之间的间隔不同。具体的例示是PCD＝229.3mm，其中芯轴节距＝90mm，齿数＝8，P1＝π。在这种情况下，当a＝0.82时，根据式(1)，假想圆的直径D是D＝188.26mm。通过使用PCD作为标准，即使整个链轮10的尺寸是变化的，也能够获得期望的齿12的形状。

此外，可以利用以下关系式(3)规定曲率半径r_b。

r_b＝PCD×b…(3)

这里，“b”是为任意值的第二系数。

在这种情况下，因为从关系式(2)确定了PCD＝229.3mm，所以当b＝0.2时，根据式(1)和式(3)，曲率半径r_b是r_b＝45.86mm。

也就是，在本实施方式中，如图1所示，当从侧方观察时，链轮10的齿12的接合齿面12b的轮廓形状是圆弧形，该圆弧形以在具有假想圆直径D(＝188.26mm)的假想圆上具有齿形状中心O_r的方式被形成为具有曲率半径r_b(＝45.86mm)的形状。

在本实施方式中，齿顶面12c是朝向齿12的外侧凸出的弯曲面。在本实施方式中，齿顶面12c的形状以使两个接合齿面12b相连的方式被形成为具有曲率半径r_c的弯曲面。曲率半径r_c可以是任意值，但是优选在例如5mm以上且15mm以下的范围(5mm≤r_c≤15mm)。具体的曲率半径r_c被例示为r_c＝10mm。

在图2中，附图标记100是根据本发明一个实施方式的使用图1的链轮10的弹性履带驱动机构。附图标记20是内置有芯轴的弹性履带。弹性履带20具有多个芯轴(接合部)22，芯轴22布置于具有弹性的无端带状体21。无端带状体21是无端部的环状构件。在本实施方式中，无端带状体21经由例如橡胶材料的硫化成形而获得。芯轴22沿周向间隔地布置于无端带状体21的内周侧。在本实施方式中，在无端带状体21，沿无端带状体21的延伸方向间隔地形成有多个收容部23。除了如图示的贯通孔以外，收容部23还可以是腔。另外，根据本实施方式的弹性履带20具有配置在无端带状体21内部的主帘线层24。主帘线层24通过绕着无端带状体21在宽度方向上分离地配置多根钢帘线而形成。这里，弹性履带2的无端环状体21的外周面通常布置有多个花纹块，但是在本实施方式中省略。

如图3的(a)所示，芯轴22分别具有顶端面22a、接合面F₂和底面22c，并且分别沿弹性履带20的宽度方向(图的表里方向)延伸。芯轴22由诸如铁等的金属材料经由铸造或锻造形成，并且通过使用硫化粘接等固定于无端带状部21的内周侧。在本实施方式中，如图3的(a)所示，当从侧方观察时，各芯轴22均具有相对于各芯轴22的中心线(使芯轴22的顶端面22a在弹性履带20的旋转方向(行进方向)上二等分的线)O₂对称的截面轮廓形状。另外，如图2所示，芯轴22的底面22c被配置成陷入无端环状体21的外周侧，顶端面22a配置于无端带状体21的内周侧。

如图3的(a)所示，在本实施方式中，当从侧方观察时，芯轴22具有从底面22c朝向顶端面22a渐缩的截面轮廓形状。此外，如图3的(a)所示，接合面F₂分别具有沿弹性履带20的宽度方向延伸的平坦接合面(以下还称作“接合平面”)22b，当从侧方观察时，接合平面22b的截面轮廓形状是直线状。在本实施方式中，接合平面22b分别是具有直线状轮廓形状的平坦面，接合平面22b以随着朝向顶端面22a去而接近芯轴22的中心线O₂的方式相对于芯轴22的中心线O₂倾斜。两个接合平面22b的角度(以下还称作“芯轴对向面角度”)A被例示为A＝70°、A＝60°、A＝50°等。

在本实施方式中，接合面F₂具有与顶端面22a相连的转角面22d。当从侧方观察时，各转角面22d均具有由朝向芯轴22的外侧(与芯轴22的中心线O₂所在侧相反的那侧)凸出的弯曲面形成的截面轮廓形状。在本实施方式中，两个转角面22d分别由具有曲率半径r_d的弯曲面形成。相对于芯轴22的中心线O₂，曲率半径r_d可以在3mm以上且10mm以下的范围(3mm≤r_d≤10mm)。具体的曲率半径r_d被例示为r_d＝5mm。此外，在本实施方式中，各顶端面22a均是垂直于芯轴22的中心线O₂的平坦面。

以下，主要使用图2说明根据本实施方式的弹性履带驱动机构100。在图2中，将链轮10逆时针旋转时的旋转方向称作前进旋转方向D。另外，在链轮10的两个齿12之中，将配置于图的左侧的齿12称作位于左侧的齿(前进旋转方向侧的齿)，将配置于图的右侧的齿12称作位于右侧的齿(后退旋转方向侧的齿)。此外，在各齿12的两个齿面F₁之中，将配置于图的左侧的齿面F₁称作位于前进旋转方向侧的齿面F₁，将配置于图的右侧的齿面F₁称作位于后退旋转方向侧的齿面F₁。接下来，在芯轴22的接合面F₂之中，将配置于图的左侧的接合面F₂称作位于左侧的接合面F₂，将配置于图的右侧的接合面F₂称作位于右侧的接合面F₂。

在本实施方式中，如图2所示，当弹性履带20卷绕于链轮10时，链轮10的齿12收容在形成于弹性履带20的无端带状体21的收容部23中，而弹性履带20的芯轴22收容在位于两个齿12之间的齿槽中。在本实施方式中，当使链轮10沿前进旋转方向D旋转以驱动弹性履带20时，在链轮10中，主要是位于右侧的齿12的位于前进旋转方向侧的齿面F₁与芯轴22的位于右侧的接合面F₂接合。

在本实施方式中，当弹性履带20卷绕于链轮10并被驱动时，如图2的放大截面图所示，芯轴22的顶端面22a与链轮10的齿底面11a接触，同时，如图2的全体视图所示，芯轴22的至少一个接合面F₂与链轮10的齿12的齿面F₁的一部分接触。与此同时，链轮10的齿12的齿面F₁和弹性履带20的芯轴22的接合面F₂形成间隙C，间隙C位于链轮10的齿12的齿面F₁与弹性履带20的芯轴22的接合面F₂之间、位于比链轮10的齿面F₁与芯轴22的接合面F₂的接触部分P靠链轮10的齿底面11a的那侧。

这里，更具体地说明弹性履带驱动机构100的作用。

图3的(b)示出了当使链轮10沿前进旋转方向D旋转以驱动弹性履带20时芯轴22相对于链轮10的轨迹。当链轮10沿前进旋转方向D旋转时，弹性履带20卷绕于链轮10，由此，弹性履带20的芯轴22描绘出从图的左侧起的渐开曲线，同时沿着箭头d₁垂直地进入形成于链轮10的两个齿12之间的齿槽。

在本实施方式中，芯轴22的接合面F₂的一部分是平坦的接合平面22b，链轮10的齿12的齿面F₁的一部分形成朝向外侧弯曲的接合齿面12b。在这种情况下，与卷绕弹性履带20同时地，芯轴22沿着渐开曲线移动，并且芯轴22的位于左侧的接合面F₂(接合平面22b)与链轮10的位于左侧的齿12的位于后退旋转方向侧的齿面F₁(接合齿面12b)接触。然后，弹性履带20的芯轴22以在链轮10的位于左侧的齿12的位于后退旋转方向侧的接合齿面12b沿箭头d2所示的方向转动的方式移动。由此，随着弹性履带20卷绕于链轮10，芯轴22以如下方式沿着链轮10的位于左侧的齿12的齿面F₁进入齿槽：芯轴22的顶端面22a相对于链轮10的齿底面11a平行。

以这种方式，归因于芯轴22的顶端面22a与链轮10的齿12的齿底面11a的接触，弹性履带20牢固地卷绕于链轮10。此外，当链轮10进一步朝向前进旋转方向D侧旋转时，链轮10的位于右侧的齿12的前进旋转方向侧的接合齿面12b与芯轴22的位于右侧的接合平面22b接触，由此，弹性履带20的芯轴22与链轮10的齿12接合。以这种方式，能够将链轮10的旋转传递到弹性履带20。也就是，链轮10能够向弹性履带20传递驱动力。

与此同时，在本实施方式中，如图3的(b)中的实线所示，链轮10的齿12的齿面F₁和弹性履带20的芯轴22的接合面F₂在比接触部分P靠链轮10的齿底面11a的那侧形成间隙C。因此，当弹性履带20卷绕于链轮10时，链轮10的齿12与芯轴22在比接触部分P靠链轮10的齿底面11a的那侧不接触。

随着链轮10的进一步旋转，当在链轮10的下侧(附图中省略)弹性履带20的卷绕从链轮10解除时，即当链轮10的接合齿面12b与芯轴22的接合平面22b接合，然后芯轴22从链轮10的齿槽脱离时，芯轴22沿着渐开曲线跟随与箭头d₁相反的轨迹。因此，当弹性履带20的卷绕从链轮10解除时，因为在比接触部分P靠链轮10的齿底面11a的那侧形成有间隙C，所以链轮10与芯轴22在比接触部分P靠链轮10的齿底面11a的那侧不接触。

另一方面，在图2和图3中，通过使链轮10沿与前进旋转方向D相反的方向(后退旋转方向)旋转，作用与沿后退方向驱动弹性履带20的情况同样。

以这种方式，根据本实施方式的弹性履带驱动机构100，弹性履带20的芯轴22具有与链轮10的齿12的齿面F₁的一部分接触的平坦面(接合平面)22b，因此，当弹性履带20的芯轴22与链轮10的齿12接合以及从链轮10的齿12解除时，芯轴22能够与链轮10的齿12的齿面F₁转动接触而不滑动接触。另外，因为链轮10的齿12和弹性履带20的芯轴22在比接触部分P靠链轮10的齿底面11a的那侧形成间隙C，所以芯轴22的转角面22d不与链轮10的齿12接触，这能够防止在比接触部分P靠链轮10的齿底面11a的那侧发生钩住和滑动接触。

因此，根据本实施方式的弹性履带驱动机构100，归因于抑制了链轮10和弹性履带20的磨耗的发生，耐久性是优异的。

在本实施方式中，链轮10的齿12的齿面F₁中的比接触部分P靠齿底面11a的那侧的部分是朝向内侧凹陷的弯曲面(齿根面12a)。在这种情况下，通过调整链轮10的齿12的齿面F₁(齿根面12a)的形状、尺寸等，能够形成间隙C。特别地，如果如本实施方式所述的链轮10的齿12的齿根面12a是朝向齿底面11a末端扩大的形状，则能够确保间隙C，同时能够改善齿12的强度。这里，链轮10的齿12的齿根面12a可以是朝向齿12的外侧凸出的弯曲面，但是如果如本实施方式所述的弯曲面朝向齿12的内侧凸出，则如下提及的，较容易形成齿12。

在本实施方式中，芯轴22的转角面22d是朝向外侧凸出的弯曲面。在这种情况下，能够通过调整芯轴22的转角面22d的形状、尺寸等形成间隙C。间隙C可以通过调整链轮10的齿12和芯轴22的转角面22d中的至少任一者而形成，但是优选如本实施方式所述地调整链轮10的齿12和芯轴22的转角面22d两者。

在本实施方式中，链轮10的齿12的齿面F₁是弯曲面(接合齿面12b)，该弯曲面的比接触部分P靠齿顶面12c的那侧的部分朝向外侧凸出。在这种情况下，芯轴22能够容易地与链轮10的接合齿面12b转动接触，因而更有效地防止了弹性履带20的芯轴22和链轮10的齿12的磨耗。

在本实施方式中，链轮10的齿12的齿顶面12c是朝向外侧凸出的弯曲面。在这种情况下，链轮10的齿顶与弹性履带20的芯轴22不大可能彼此干涉，并且即使在干涉的情况下，芯轴22也能够容易地与链轮10的接合齿面12b转动接触。因此，有效地防止了弹性履带20的芯轴22和链轮10的齿12的磨耗。

根据以上内容，根据本实施方式的弹性履带驱动机构100是因抑制了链轮10和弹性履带20的磨耗的发生而耐久性优异的弹性履带驱动机构。

如图4的(a)和图4的(b)所示，根据本实施方式的弹性履带驱动机构100中使用的链轮10的齿12的齿形能够经由使用加工材料M和标准齿条R的创成法(generative method)形成。在本实施方式中，如图4的(a)所示，归因于齿条R的齿轮切削，能够创成渐开齿形。在根据本实施方式的弹性履带驱动机构100中，链轮10的齿形的至少一部分被设定成渐开齿形。在这种情况下，通过使用齿条R经由被叫做齿轮切削的简单方法，能够容易地制造根据本发明的链轮10的能够有效防止磨耗的齿形。

以下，表1示出了与芯轴22的芯轴对向面角度A相对应的优选的第一系数a和第二系数b以及适合齿数。这里，对于第一系数a和第二系数b，容许有大约±15％的调整。此外，对于齿隙，将齿宽调整成圆节距的0.5％至5％。

[表1]

芯轴对向面角度(°)	系数a	系数b	适合齿数
				70	0.82	0.2	7-
60	0.87	0.2	15-
				50	0.93	0.2	22-

以上提及的只是本发明的一个实施方式，可以根据权利要求书将其改变成各种模式。例如，在链轮10的旋转方向是恒定方向的情况下，根据本发明的链轮10的齿12的齿面F₁和芯轴22的接合面F₂等可以使用在用于形成一个齿12的形状的两个齿面F₁中的任一齿面F₁和芯轴22的与该齿面F₁对应的接合面F₂。另外，本实施方式具有内置在弹性履带20的无端带状体21中的主帘线层24，但是可以添加包括相对于弹性履带20的周向倾斜的帘线等的增强层，可以省略主帘线层24。此外，根据本发明，通过代替在芯轴22而在弹性履带20的无端带状体21配置多个引导件，并且通过使用被形成为弹性(橡胶)突起的这些引导件作为“接合部”，能够应用相同的构造作为芯轴22。用于形成接合部的材料不限于前述材料。例如，还可以使用由树脂制成的芯轴作为芯轴。

产业上的可利用性

本发明可以使用在弹性履带驱动机构中，该弹性履带驱动机构包括：弹性履带，其具有布置于具有弹性的无端带状体的多个接合部；和链轮，其具有能够与弹性履带的接合部接合的多个齿。

附图标记说明

10：链轮，

11：圆盘，

11a：齿底面，

12：齿，

12a：齿根面，

12b：接合齿面，

12c：齿顶面，

20：弹性履带，

21：无端带状部，

22：芯轴(接合部)，

22a：顶端面，

22b：接合平面，

22c：转角面，

23：贯通孔，

24：主帘线层，

100：弹性履带的驱动机构，

a：第一系数，

b：第二系数，

C：间隙，

P：接触部分，

r_a：齿根面的曲率半径，

r_b：齿末面的曲率半径，

r_c：齿顶面的曲率半径，

r_d：转角面的曲率半径，A：芯轴对向面角度，F₁：齿面，

F₂：接合面，

O₁：齿的中心线，

O₂：芯轴的中心线，

Claims

1.一种弹性履带驱动机构，其包括弹性履带和链轮，所述弹性履带具有布置于有弹性的无端带状体的多个接合部，所述链轮具有能够与所述弹性履带的所述接合部接合的多个齿，其中，

所述弹性履带的所述接合部具有在所述接合部与所述链轮的齿底面接触时与该链轮的齿面的一部分接触的平坦的接合平面，并且

当所述接合部与所述齿底面接触并且同时所述接合部的所述接合平面与所述链轮的所述齿面接触时，所述链轮的所述齿面和所述接合部的所述接合平面之间形成间隙，所述间隙位于所述链轮的所述齿面与所述接合部的所述接合平面之间、位于比所述接合部的所述接合平面与所述链轮的所述齿面的接触部分靠该链轮的所述齿底面的那侧；

其中，从所述弹性履带在所述链轮上的卷绕到所述弹性履带从所述链轮解除，所述间隙使得所述链轮的齿和所述弹性履带的所述接合部在比所述接触部分靠所述链轮的所述齿底面的那侧彼此不接触。

2.根据权利要求1所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述链轮的所述齿面的比所述接触部分靠所述齿底面的那侧的部分是朝向内侧凹陷的弯曲面。

3.根据权利要求1所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述接合部的与所述链轮的齿根部分相邻的转角面是弯曲面。

4.根据权利要求2所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述接合部的与所述链轮的齿根部分相邻的转角面是弯曲面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述链轮的所述齿面的比所述接触部分靠齿顶面的那侧的部分是朝向外侧凸出的弯曲面。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述链轮的齿顶面是朝向外侧凸出的弯曲面。

7.根据权利要求5所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述链轮的齿顶面是朝向外侧凸出的弯曲面。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述链轮的齿形的至少一部分是渐开齿形。

9.根据权利要求5所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述链轮的齿形的至少一部分是渐开齿形。

10.根据权利要求6所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述链轮的齿形的至少一部分是渐开齿形。

11.根据权利要求7所述的弹性履带驱动机构，其特征在于，所述链轮的齿形的至少一部分是渐开齿形。