CN108506433A - 同步带传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同步带传动装置，可降低起因于同步带与同步带轮的啮合的噪音、振动，且提高同步带的耐久性。具体而言，同步带传动装置(10)其特征在于，同步带(20)的齿高E1及同步带轮(30)的齿高E2被设定为，在同步带(20)与同步带轮(30)啮合开始时，在同步带(20)的齿底部(20b)与同步带轮(30)的齿顶部(30a)接触前，同步带(20)的齿顶部(20a)与同步带轮(30)的齿底部(30b)进行接触。

Description

同步带传动装置

技术领域

本发明涉及使具有带齿的同步带与具有轮齿的同步带轮啮合来传递旋转的同步带传动装置。

背景技术

以往，同步带传动装置被广泛用于汽车用发动机的曲轴和凸轮轴间的旋转传递等需要在驱动轴及从动轴间传递旋转的用途，所述同步带传动装置由具有带齿的同步带和具有轮齿的同步带轮构成(例如参照专利文献1、2)。

由于在这样的同步带传动装置上，在装置的驱动时产生有噪音，因此尝试有下述用于抑制噪音的各种各样的研究，即，例如将带齿、轮齿形成倾斜于旋转轴而切成的斜齿状，以将齿碰撞分散来抑制噪音等。

专利文献1：日本特开2010-101395号公报

专利文献2：日本特开2010-096257号公报

发明内容

可是，近年随着汽车的电动化，还存在有下述情况，即，将同步带传动装置导入到使用有马达等以便用源自电的力来进行辅助的装置(带驱动式的电动转向装置等减速机构)等情况，由于辅机类较简单，没有像现有的发动机用定时带那样的隔音罩，因此噪音容易传到乘坐者，因而对于抑制噪音的要求水准进一步升高，需要进一步的用于抑制噪音的研究。

因此，根据对产生噪音的主要原因研究积累的结果，本发明人了解到同步带的齿底部与同步带轮的齿顶部的碰撞为产生噪音的一个原因。即，在用于需要传递高转矩的用途的同步带上，为了确保同步带120的拉伸强度，如图8所示，在齿底部120b附近埋设有由玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维等硬材料形成的芯线123，如图8的D部所示，埋设有该芯线123的同步带120的齿底部120b与金属制的同步带轮130的齿顶部130a的碰撞成为产生噪音的一个原因。

因此，本发明是解决这些问题的发明，所要解决的技术问题是提供一种同步带传动装置，可降低起因于同步带与同步带轮的啮合的噪音、振动，且提高同步带的耐久性。

本发明为使具有带齿的同步带和具有轮齿的同步带轮啮合来传递旋转的同步带传动装置，其通过下述内容来解决所述课题，即，所述同步带的齿高及所述同步带轮的齿高被设定为，在所述同步带与所述同步带轮啮合开始时，在所述同步带的齿底部与所述同步带轮的齿顶部接触前，所述同步带的齿顶部与所述同步带轮的齿底部进行接触。

根据本发明的一个形态，同步带的齿高及同步带轮的齿高被设定为，在同步带与同步带轮啮合开始时，在同步带的齿底部与同步带轮的齿顶部接触前，同步带的齿顶部与同步带轮的齿底部进行接触。

由此，由于可以在通过由橡胶等的弹性材料形成的同步带的齿顶部的弹性变形对同步带与同步带轮的啮合开始时的冲击进行缓冲后，使同步带的齿底部与同步带轮的齿顶部进行接触，因此能够降低起因于同步带的齿底部、同步带轮的齿顶部的接触而产生的噪音、振动，所述同步带的齿底部埋设有由玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维等硬材料构成的芯线，所述同步带轮的齿顶部由金属等构成。

此外，通过在利用同步带的齿顶部的弹性变形对啮合时的冲击进行缓冲后，使同步带的齿底部与同步带轮的齿顶部接触，由于可以抑制同步带的齿底部的磨耗，所述磨耗起因于埋设有硬芯线的同步带的齿底部与金属制的同步带轮的齿顶部的摩擦，因此能够延长同步带的寿命，此外，由于通过较高地设定了同步带的齿高，可以提高带齿挂住轮齿的固定效果，因此能够抑制跳齿的产生，由此，能够扩大对应于同步带的高速运行等的同步带传动装置的使用用途。

根据本发明的其他形态，通过将带齿的齿面的齿根侧凹状弯曲部的曲率半径设定为在轮齿的齿面的齿顶侧凸状弯曲部的曲率半径以上，由于可以在同步带与同步带轮的啮合中途，使带齿的齿根侧凹状弯曲部与同步带轮的齿顶侧凸状弯曲部切实地接触，因此不仅能够使带齿的齿根侧凹状弯曲部与同步带轮的齿顶侧凸状弯曲部平滑地接触，缓冲啮合时的冲击，还能够得到以下的效果。即，通过在同步带与同步带轮啮合的状态下，使带齿的齿根侧凹状弯曲部与同步带轮的齿顶侧凸状弯曲部接触，由于在带齿的齿根侧，抑制了带齿相对于轮齿的在前后方向(带长度方向)上的移动，因此即使在将同步带传动装置应用于需要进行往返运行的装置、汽车特有的产生有爆发性变化的发动机的情况下，也能够抑制起因于带齿与轮齿在前后方向上碰撞的噪音、振动的产生，此外，由于能够同样地降低施加于带齿的齿根的剪切力，因此能够防止豁齿等，延长同步带的寿命。

根据本发明的其他形态，通过将带齿的齿面的压力角设定成比轮齿的齿面的压力角更大，由于在同步带与同步带轮啮合时，在带齿及轮齿的侧面部分上，在带齿和轮齿的齿面间产生有空隙，因此能够向齿线方向放出压缩空气来避免因爆破音而导致的啮合噪音的原因，且夹在齿面间的空气不会被封闭，同时利用所述齿面间的空隙来弹性地缓和啮合冲击力。此外，由于可以使弹性变形的带齿的弹性材料避入到所述齿面间的空隙，因此能够缓和碰撞的能量，此外，由于弹性变形的带齿的弹性材料填补了前述齿面间的空隙，因此能够提高带齿挂住轮齿的固定效果，抑制跳齿的产生。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的同步带传动装置的立体图。

图2是表示同步带及同步带轮的说明图。

图3是表示同步带及同步带轮的啮合中途的状态的说明图。

图4是表示同步带的第1变形例的说明图。

图5是表示同步带的第2变形例的说明图。

图6是表示同步带的第3变形例的说明图。

图7是表示同步带轮的变形例的说明图。

图8是表示参考例的同步带及同步带轮的说明图。

符号说明

10-同步带传动装置；20-同步带；20a-齿顶部；20b-齿底部；20c-凹部；21-带本体；22-带齿；22a-齿根侧凹状弯曲部；22b-齿顶侧凸状弯曲部；23-芯线；24-齿面布；30-同步带轮；30a-齿顶部；30b-齿底部；30c-凹部；31-带轮本体；32-轮齿；32a-齿顶侧凸状弯曲部；32b-齿根侧凹状弯曲部；L1-同步带的径向线；L2-同步带轮的径向线；E1-同步带的齿高；E2-同步带轮的齿高；R1-带齿的齿根侧凹状弯曲部的曲率半径；R2-轮齿的齿顶侧凸状弯曲部的曲率半径；α1-带齿的齿面的压力角；α2-轮齿的齿面的压力角。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一个实施方式所涉及的同步带传动装置10进行说明。

首先，如图1所示，同步带传动装置10由在内周侧具有带齿22的同步带20、在外周侧具有轮齿32的多个同步带轮30构成，通过将同步带20卷挂于同步带轮30，可将旋转从驱动侧的同步带轮30传递到从动侧的同步带轮30。

如图1所示，同步带20具有带本体21、在带本体21的内周面上且在带长度方向上隔着规定间隔而形成的多个带齿22。带本体21及带齿22由橡胶等弹性材料形成。

此外，如图1、图2所示，在带本体21内埋设有由玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维等构成的芯线23。该芯线23沿着带长度方向延伸，并配置在比同步带20的齿底部20b稍微更靠内侧。此外，如图1所示，在带齿22的表面上设置有齿面布24。

同步带轮30由金属等构成，如图1所示，具有带轮本体31、在带轮本体31的外周面上且在带轮周向上隔着规定间隔而形成的多个轮齿32。

在本实施方式中，带齿22、轮齿32形成倾斜于旋转轴而切成的斜齿状。另外，在图1中，图示有带齿22、轮齿32形成平行于旋转轴而切成的平齿状的情况。

如图2所示，各带齿22的齿面具有与同步带20的齿底部20b连接的齿根侧凹状弯曲部22a、与同步带20的齿顶部20a的顶点连接的齿顶侧凸状弯曲部22b。此外，各带齿22在带长度方向上形成前后对称，换言之，夹着(在同步带20的齿顶部20a的顶点上通过的)带齿22的径向线L1而形成对称。

如图2所示，各轮齿32的齿面具有与同步带轮30的齿顶部30a连接的齿顶侧凸状弯曲部32a、与同步带轮30的齿底部30b的顶点连接的齿根侧凹状弯曲部32b。轮齿32的齿面夹着径向线L2而形成对称，所述轮齿32的齿面夹着(在同步带轮30的齿底部30b的顶点上通过的)轮齿32的径向线L2而相对。

在同步带20与同步带轮30啮合时，在带齿22的齿根侧凹状弯曲部22a与轮齿32的齿顶侧凸状弯曲部32a相对并接触的同时，带齿22的齿顶侧凸状弯曲部22b与轮齿32的齿根侧凹状弯曲部32b相对并接触。

另外，虽然在本实施方式中这些弯曲部22a、22b、32a、32b被形成为圆弧状，但这些弯曲部22a、22b、32a、32b的具体形态不局限于上述内容，例如也可以用曲率半径连续改变的近似于圆弧的曲线、二次曲线、抛物线等来形成弯曲部22a、22b、32a、32b。

此外，既可以使带齿22的齿根侧凹状弯曲部22a和齿顶侧凸状弯曲部22b直接平滑地连接，此外，也可以在齿根侧凹状弯曲部22a和齿顶侧凸状弯曲部22b之间夹杂其他平坦部、弯曲部。

同样，既可以使轮齿32的齿顶侧凸状弯曲部32a和齿根侧凹状弯曲部32b直接平滑地连接，此外，也可以在齿顶侧凸状弯曲部32a和齿根侧凹状弯曲部32b之间夹杂其他平坦部、弯曲部。

接下来，下面对作为本实施方式的同步带传动装置10的特征的同步带20及同步带轮30的设计的相关性进行说明。

首先，同步带20的齿高E1及同步带轮30的齿高E2被设定为，在同步带20与同步带轮30啮合开始时，在同步带20的齿底部20b与同步带轮30的齿顶部30a接触前，同步带20的齿顶部20a与同步带轮30的齿底部30b进行接触，在本实施方式的情况下，如图2所示，同步带20的齿高E1被设定为比同步带轮30的齿高E2更大。

由此，在同步带20与同步带轮30啮合开始时，在同步带20的齿底部20b与同步带轮30的齿顶部30a在图3的D部上接触前，同步带20的齿顶部20a与同步带轮30的齿底部30b在图3的A部上进行接触。其结果，能够在通过由橡胶等的弹性材料形成的同步带20的齿顶部20a的弹性变形而在图3的A部上对同步带20与同步带轮30啮合时的冲击进行缓冲后，使同步带20的齿底部20b与同步带轮30的齿顶部30a在图3的D部上进行接触。

此外，带齿22的齿根侧凹状弯曲部22a的曲率半径R1被设定为在轮齿32的齿顶侧凸状弯曲部32a的曲率半径R2以上。由此，由于可以在同步带20与同步带轮30的啮合中途，使各带齿22的齿根侧凹状弯曲部22a与各轮齿32的齿顶侧凸状弯曲部32a在图3的C部上切实地接触，因此能够在带齿22与轮齿32啮合的状态下，在带齿22的齿根侧，抑制带齿22相对于轮齿32的在前后方向(带长度方向)上的移动。

此外，通过将带齿22的齿面的压力角α1设定成比轮齿32的齿面的压力角α2更大，如图3的B部所示，能够在带齿22及轮齿32的侧面部分(同步带20的齿顶部20a和齿根侧凹状弯曲部22a之间，或同步带轮30的齿底部30b和的齿顶侧凸状弯曲部32a之间)上，在带齿22和轮齿32的齿面间切实地产生空隙。

另外，“带齿22的齿面的压力角α1”是指形成于基准部(啮合部)上的带齿22的齿面的切线、(在同步带20的齿顶部20a的顶点上通过的)同步带20的径向线L1之间的角度。

同样，“轮齿32的齿面的压力角α2”是指形成于基准部(啮合部)上的轮齿32的齿面的切线、(在同步带轮30的齿底部30b的顶点上通过的)同步带轮30的径向线L2之间的角度。

此外，由于在同步带20与同步带轮30啮合的状态下，带齿22的齿面以与轮齿32的齿面贴合的方式进行弹性变形，因此在同步带20的齿底部20b与同步带轮30的齿顶部30a在图3的D部上进行接触的同时，最终带齿22的齿面整体接触于轮齿32的齿面，从而应传递的动力在带齿22和轮齿32相互间充分传递，而不会导致局部性应力集中。

此外，虽然在本实施方式中构成为，在带齿22的齿根侧凹状弯曲部22a与轮齿32的齿顶侧凸状弯曲部32a在图3的C部上接触前，同步带20的齿顶部20a与同步带轮30的齿底部30b在图3的A部上进行接触，但相反也可以构成为，在带齿22的齿根侧凹状弯曲部22a与轮齿32的齿顶侧凸状弯曲部32a在图3的C部上接触后，同步带20的齿顶部20a与同步带轮30的齿底部30b在图3的A部上进行接触。

此外，在本实施方式中构成为，在带齿22的齿根侧凹状弯曲部22a与轮齿32的齿顶侧凸状弯曲部32a在图3的C部上接触后，同步带20的齿底部20b与同步带轮30的齿顶部30a在图3的D部上进行接触。

以上，虽然对本发明的实施方式进行了详述，但本发明不局限于上述实施方式，在不脱离权利要求的范围所记述的本发明的前提下，可以进行各种各样的设计变更。

例如，虽然在上述实施方式中对同步带传动装置10被安装并用于电动转向装置的情况进行了说明，但本发明的同步带传动装置10的用途不局限于此，例如也可以安装并用于汽车发动机用的定时系统。

此外，虽然在上述实施方式中对带齿22及轮齿32被形成为斜齿状的情况进行了说明，但带齿22及轮齿32的具体形态不局限于上述内容，例如也可以将带齿22及轮齿32形成为平齿状。

此外，虽然在上述实施方式中，如图2所示，同步带20的齿顶部20a作为凸状的弯曲部而形成，但同步带20的齿顶部20a的形状也可以为任意的形态，例如也可以将同步带20的齿顶部20a形成为平坦面状。

此外，如图4～图7所示，也可以在同步带20的齿顶部20a、同步带轮30的齿底部30b上形成1个或多个凹部20c、30c，此时，在同步带20的齿顶部20a与同步带轮30的齿底部30b接触时，能够使压缩空气向齿线方向逃逸来避免噪音的原因，且夹在同步带20的齿顶部20a和同步带轮30的齿底部30b之间的空气不会被封闭，同时由于可以使弹性变形的带齿22的弹性材料避入到所述空隙中，因此能够缓和碰撞的能量。

Claims (4)

1.一种同步带传动装置，使具有带齿的同步带和具有轮齿的同步带轮啮合来传递旋转，其特征在于，

所述同步带的齿高及所述同步带轮的齿高被设定为，在所述同步带与所述同步带轮啮合开始时，在所述同步带的齿底部与所述同步带轮的齿顶部接触前，所述同步带的齿顶部与所述同步带轮的齿底部进行接触。

2.根据权利要求1所述的同步带传动装置，其特征在于，所述同步带的齿高被设定为比所述同步带轮的齿高更大。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的同步带传动装置，其特征在于，

所述带齿的齿面具有齿根侧凹状弯曲部，

所述轮齿的齿面具有在所述同步带与所述同步带轮啮合时与所述齿根侧凹状弯曲部相对的齿顶侧凸状弯曲部，

所述带齿的所述齿根侧凹状弯曲部的曲率半径被设定为在所述轮齿的所述齿顶侧凸状弯曲部的曲率半径以上。

4.根据权利要求1至权利要求3任一所述的同步带传动装置，其特征在于，所述带齿的齿面的压力角被设定为比所述轮齿的齿面的压力角更大。