CN111734801A - 链轮及传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可在减轻与负载转矩变化相对应的链条的张力变化的影响，抑制噪音、振动的同时，实现高强度化、轻量化且生产性高的链轮及使用该链轮的传动机构。具体而言，链轮齿(101)通过在高刚性材料制的链轮基体(110)上的齿部(111)的齿面上设置缓冲材料层(115)而构成，且链轮齿(101)被构成为，包含缓冲材料层(115)的厚度不同的链轮齿。

Description

链轮及传动机构

技术领域

本发明涉及形成有多个与链条啮合的链轮齿的链轮及使用了该链轮的传动机构。

背景技术

作为可切实地传递旋转的传动机构，常用有在链轮上卷挂有链条的传动机构，所述链轮在周面上形成多个链轮齿。

通过链轮齿与链条啮合，可在多个链轮之间切实地传递定时和旋转力，但伴随着链轮齿与链条的啮合，不可避免产生有噪音、振动。虽然在塑料制的链轮上啮合音自身较小，但存在有强度不足的问题。

另一方面，公知有一种链轮，在伴随着旋转而负载转矩周期性发生变化的传动机构的情况下，通过将多个链轮齿配置成，在将各链轮齿以等间隔与链条啮合的相位作为零时，形成相位向正侧及负侧交互变化的相位变化模式，来减轻与负载转矩变化相对应的张力变化的影响，抑制噪音、振动(例如参照专利文献1、2等)。

专利文献

专利文献1：日本国专利第4589598号公报

专利文献2：日本国专利第4235242号公报

发明内容

虽然在公知的链轮上，可通过减轻链条的张力变化来抑制因链条的振动而产生的噪音，但由于负载转矩变化是周期性的，因此不可避免产生有与该周期相对应的有序音。

此外，存在有下述可能性，即，在负载转矩变化的相位发生偏移时、或因链轮的转速与链条的固有振动频率的关系而产生共振时，反而链条的张力变化增大，或是噪音、振动增加。

此外，在链条张力较小且负载转矩较小的情况下、或在未受到链条张力的影响而啮合的区域中，由于链轮的多个齿被配置成形成相位变化模式，因此也可能会导致链轮的形状反而变成链条的张力变化或振动、噪音的主因。

此外，由于链轮齿的齿距不是一定的，因此存在有例如不能滚切加工等导致链轮的制造方法受到限制的问题。

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可减轻与负载转矩变化相对应的链条的张力变化的影响，抑制噪音、振动，而且可在维持高强度并实现轻量化的同时，可得到高生产性的链轮及使用该链轮的传动机构。

本发明所涉及的链轮为形成有与链条啮合的多个链轮齿的链轮，其通过下述内容来解决所述课题，即，具备：高刚性材料制的链轮基体，在周面上形成有多个齿部；及缓冲材料层，被设置在所述多个齿部的各个的至少齿面上，与所述齿部一起形成所述链轮齿，且所述链轮齿为包含所述缓冲材料层的厚度不同的链轮齿的构成。

根据本技术方案1所涉及的链轮，可在利用链轮齿的表面上的缓冲材料层自身的缓冲性(冲击吸收性)来得到振动噪音降低效果(NV降低效果)的同时，可通过利用缓冲材料层的厚度变化使从链条向链轮的振动传递特性发生变化来得到NV降低效果。因此，可动态地与转矩变化相对应来减轻链条的张力变化的影响，抑制噪音、振动。

而且，由于各链轮齿由高刚性材料制的链轮基体的齿部和缓冲材料层构成，因此可在维持高强度的同时实现链轮的轻量化。

根据本技术方案2所涉及的构成，由于相关于制造方法，链轮基体不会受到限制，因此可通过调整缓冲材料层的厚度来切实地得到预期的链轮，并可得到高生产性。

根据本技术方案3所涉及的构成，可减轻与周期性的负载转矩变化相对应的链条的张力变化的影响，抑制噪音、振动，而且可实现发动机的刚性降低、缩减吸音材料等，并可实现轻量化、低成本化。

根据本技术方案4所涉及的构成，通过圆滑地改变负载转矩的变化周期与相位变化模式的增减变化的周期的相位的偏移的时机，可进一步抑制有序音的产生。

此外，通过降低啮合音(噪音)，可实现发动机的刚性降低、吸音材料等的缩减，进而可实现装载有链条传动机构的发动机等的轻量化及低成本化，所述链条传动机构包含链轮。

根据本技术方案5所涉及的构成，可有效地减轻对转矩变化的影响，所述转矩变化为主要的噪音、振动的原因。

根据本技术方案6所涉及的构成，由于可在与链条啮合的状态下，在针对作用于链轮齿的弯曲应力而维持足够的高强度的同时，可用缓冲材料层来形成链轮齿上的压力小的部位，因此可实现轻量化。此外，由于可增大与链条啮合时的弯曲应力产生部位的曲率半径，因此可降低应力切口(应力集中)系数，且在此点上也维持了高强度，此外，可降低在缓冲材料层上产生的热应力。

根据本技术方案7所涉及的传动机构，由于具备上述的链轮，因此可减轻与负载转矩变化相对应的链条的张力变化的影响，抑制噪音、振动。

附图说明

图1是示意性表示本发明所涉及的传动机构的一个例子的构成的图。

图2是对图1所示的传动机构所使用的本发明所涉及的链轮的一部分进行放大表示的图。

图3A是表示相位变化模式的一个例子的图。

图3B是表示相位变化模式的其他例子的图。

图4A是示意性表示本发明的链轮的链轮齿与链条的滚子的啮合接触时的状态的图。

图4B是示意性表示比较例的链轮的链轮齿与链条的滚子的啮合接触时的状态的图。

图5是对本发明所涉及的链轮的其他构成例的一部分进行放大表示的图。

符号说明

100-链轮；101、201-链轮齿；110、210-链轮基体；111、211-齿部；112、212-齿面；113、213-齿底面；115、215-缓冲材料层；O-链轮的旋转中心；R-滚子；N-齿面的法线；T-齿面的切线；L-半径线；θ-链条と的啮合压力角；C-啮合接触点。

具体实施方式

本发明的链轮为形成有多个与链条啮合的链轮齿的链轮，只要包含下述内容，则其具体的构成可为任意，即，具备：高刚性材料制的链轮基体，在周面上形成有多个齿部；及缓冲材料层，被设置在多个齿部的各个的至少齿面上，与所述齿部一起形成链轮齿，且链轮齿包含缓冲材料层的厚度不同的链轮齿。

此外，本发明的传动机构为具有多个链轮、卷挂于多个链轮的链条的传动机构，只要至少1个链轮由本发明所涉及的链轮构成，则其具体的构成可为任意。

卷挂于链轮的链条可为静音链条、滚子链条、衬套链条等任意的链条，此外，如果为与链轮的齿啮合的结构，则也可以为同步带等可挠性传动部件。

下面，基于附图对本发明的实施例进行说明。

如图1所示，链轮100在周面上形成有与链条在本实施方式中为滚子链条的滚子R啮合的多个链轮齿101。

如在图2中将一部分放大表示的那样，链轮100具备链轮基体110、缓冲材料层115。

链轮基体110具有在以链轮100的旋转中心O为中心的节圆上形成的多个齿部111。

在本实施方式的链轮100上，多个齿部111彼此具有相同的形状，并以等齿距形成。

链轮基体110例如由钢等金属、陶瓷等高刚性材料构成。

在本实施方式的链轮100上，在链轮基体110的各齿部111的齿面112的表面及位于邻接的齿部111间的齿底面113的表面上设置有缓冲材料层115。而且，由链轮基体110的齿部111和设置在其齿面112上的缓冲材料层115而构成链轮齿101。

作为构成缓冲材料层115的原材料，只要具有弹性，可降低与链条的接触音(啮合音)，则不受特别限制，例如可使用合成树脂材料等。缓冲材料层115例如可通过嵌件(注塑)成形来形成。

而后，在本实施方式所涉及的链轮100上，缓冲材料层115被设置为，厚度在圆周方向上连续性变化，因而，多个链轮齿101为以下述方式配置的构成，即，在将各链轮齿以等间隔与链条啮合的相位作为零时，形成相位向正侧及负侧发生变化的波形的相位变化模式的方式。

虽然例如如图3-A所示，可将相位变化模式设定为，相位偏移振幅的增减变化以一定的周期而多次重复，但如图3-B所示，优选设定为，相位偏移振幅的增减变化在周向上以从大到小或从小到大连续变化的周期而多次重复。

此外，进一步优选将相位变化模式设定为，增减变化的周期包含与主要的转矩变化的周期相同的部分。例如可设定为，包含主要的输入负载变化周期的变化周期的一半的周期或加倍的周期并连续性变化。

此外，既可以将相位变化模式设定为，相位偏移振幅的增减变化包含与负载转矩变化的周期相同的最大周期并连续性变化，或增减变化包含最大周期和为最大周期的一半的最小周期并连续性变化，此外，也可以设定为，增减变化的变化量(相位偏移量)在周向上从大到小或从小到大连续变化。

如图2所示，在本实施方式的链轮100上，通过调整缓冲材料层115的厚度，使各链轮齿101的齿距(…、P+α、P-α、P+β、…)发生变化，而形成了相位变化模式。在图2中，P为链轮基体110的齿部111的齿距，α及β为彼此不同的数值。

虽然作为形成相位变化模式的具体的构成，优选使各链轮齿101的齿距发生变化，但也可以调整缓冲材料层115的厚度，使链轮齿101的齿面(啮合面)的形状、半径方向的链轮齿101与链条的啮合位置等发生变化。

此外，如图4A所示，在本实施方式的链轮100上，缓冲材料层115被设置为，链轮基体110的齿部111的齿顶相对于法线N而位于径向外方，所述法线N为链轮齿101的与链条的啮合接触点C上的链轮齿101的齿面的法线N。在图4A中，T为啮合接触点C上的链轮齿101的齿面的切线，L为半径线，θ为与链条的啮合压力角。

虽然如图4B所示，例如在将缓冲材料层115设置为，相对于与链轮齿101的链条的啮合接触点C上的链轮齿101的齿面的法线N，链轮基体110的齿部111的齿顶位于径向内方的情况下，与塑料制的链轮相同，可减小啮合音自身，但可能会导致强度不足。

根据本实施方式的链轮100，可在利用链轮齿101的表面上的缓冲材料层115自身的缓冲性(冲击吸收性)来得到振动噪音降低效果(NV降低效果)的同时，可通过利用缓冲材料层115的厚度变化使从链条向链轮100的振动传递特性发生变化来得到NV降低效果。因此，可动态地与转矩变化相对应来减轻张力变化的影响，抑制噪音、振动。

并且，对应于通过缓冲材料层115的厚度调整而形成的相位变化模式，可得到如下效果。

即，通过以形成下述相位变化模式的方式对缓冲材料层115的厚度进行调整，即，增减变化在周向上以从大到小或从小到大连续变化的周期进行多次重复的相位变化模式，可抑制与周期相对应的有序音的产生，降低啮合音(噪音)。

此外，由于通过以形成下述相位变化模式的方式对缓冲材料层115的厚度进行调整，即，增减变化的周期包含与主要的转矩变化的周期相同的部分的相位变化模式，可使因相位变化而产生的链条张力的变化周期连续性变化，从而消除周期性，进而避免张力峰值的与容易出现的固有频率一致(共振峰值降低效果)，因此可降低链条张力峰值(啮合力峰值)。在定时系统中，在输入负载上存在有变化周期的情况下，通过使相位变化模式包含主要的输入负载变化周期的变化周期的一半的周期或加倍的周期并连续性变化，可进一步切实地得到上述效果。

此外，通过以形成下述相位变化模式的方式对缓冲材料层115的厚度进行调整，即，增减变化包含与负载转矩变化的周期相同的最大周期并连续性变化的相位变化模式、或增减变化包含最大周期和为最大周期的一半的最小周期并连续性变化的相位变化模式，可降低卷挂部的链条张力。

此外，通过以形成下述相位变化模式的方式对缓冲材料层115的厚度进行调整，增减变化的变化量(相位偏移量)在周向上从大到小或从小到大连续变化的相位变化模式，可降低链条张力且不会使链条强度降低。

以上，虽然对本发明的一个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，可进行各种各样的设计变更。

例如，只需将缓冲材料层设置在链轮基体的至少齿部的齿面上即可，也可以不在齿底面的表面上设置。

此外，链轮基体上的多个齿部无需彼此为相同形状，也可以包含齿部形状不同的齿部。具体而言，例如也可以包含齿部的高度、齿部的齿面形状、齿底圆的半径尺寸及其他构成不同的齿部。并且，多个齿部的齿距也可以为非等齿距。

此外，虽然在上述实施方式中，列举了与滚子链的滚子啮合的链轮的例子而进行了说明，但本发明的链轮也可以为与静音链的链节板齿啮合的链轮。如图5所示，在这样的链轮上，只要具备高刚性材料制的链轮基体210、设置在链轮基体210的周面上并与链轮基体210的齿部211一起形成链轮齿201的缓冲材料层215，且链轮齿201为包含缓冲材料层215的厚度不同的链轮齿的构成即可。本实施方式的链轮被构成为，在各齿部211的齿面212及邻接的齿部211间的齿底面213的表面上设置有缓冲材料层215，并通过调整缓冲材料层215的厚度，使各链轮齿201的齿距(…、P+α、P-α、P+β、…)发生变化，来形成相位变化模式。形成相位变化模式的具体的构成不受特别限制。

Claims (7)

1.一种链轮，形成有多个与链条啮合的链轮齿，其特征在于，

具备：高刚性材料制的链轮基体，在周面上形成有多个齿部；及缓冲材料层，被设置在所述多个齿部的各个的至少齿面上，与所述齿部一起形成所述链轮齿，

所述链轮齿包含所述缓冲材料层的厚度不同的链轮齿。

2.根据权利要求1所述的链轮，其特征在于，所述链轮基体上的所述多个齿部彼此为相同形状，且在以链轮的旋转中心为中心的节圆上以等齿距形成。

3.根据权利要求1所述的链轮，其特征在于，

所述缓冲材料层被设置为，厚度在圆周方向上连续性变化，

所述多个链轮齿被配置为，在将各链轮齿以等间隔与链条啮合的相位作为零时，形成相位向正侧及负侧发生变化的波形的相位变化模式。

4.根据权利要求3所述的链轮，其特征在于，所述相位变化模式的增减变化被多次重复，且所述增减变化的周期被设定为在周向上从大到小或从小到大连续变化。

5.根据权利要求3或4所述的链轮，其特征在于，所述相位变化模式的增减变化被多次重复，且所述增减变化的周期包含与主要的转矩变化的周期相同的部分。

6.根据权利要求1至权利要求5的任一所述的链轮，其特征在于，所述缓冲材料层被设置为，该链轮齿所涉及的所述链轮基体的齿部的齿顶相对于下述法线而位于径向外方，即，所述链轮齿的与链条的啮合接触点上的该链轮齿的齿面的法线。

7.一种传动机构，具有多个链轮、卷挂于所述多个链轮的链条，其特征在于，至少1个链轮为权利要求1至权利要求6的任一所述的链轮。

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