TWI254109B - Idler sprocket - Google Patents

Description

1254109 _;.:發__: 【發明之領域】 本發明係關於導輪鏈輪，尤其係關於在帶驅動系統中之 導輪鏈輪。 【發明之背景】 帶驅動系統可以包含二個或多個滑輪，其中係利用帶環 繞於其間。帶可以包含任何習知的外形，包含齒狀、多肋 狀v型帶。 爲了確保適當的操作和帶壽命，帶張力或預負載 (preload)係應用於此帶。這可以僅藉由輕微地將滑輪移開 相距一預定距離來完成。這也可以藉由使用一應用於此帶 之彈簧負載張力裝置來完成。另一個選擇則係使用可調整 導輪鏈輪。 在使用導輪鏈輪的情況下，帶張力會是導輪相對於帶之 位置函數。導輪也會具有一帶承載表面。在將導輪鏈輪與 同步或齒狀帶一起使用的情況下，導輪鏈輪帶承載表面也 可以包含齒狀部份。尤其是當導輪鏈輪承載帶的齒狀邊時。 在操作期間，由於在帶上的鏈輪齒狀部份的影響，當鏈 輪轉動時，齒狀導輪鏈輪會產生噪音。這噪音可以是非常 令人不愉快的。 習知技術的代表爲Ricoh公司的日本專利申請號碼 0922 0 82 1 A，其揭露設定一位置，其中n個（其爲等於或大 於2之整數）時規皮帶之每一齒狀部份會開始嚙合於驅動 滑輪的齒狀槽，因此其會在圓周方向上偏離1 /η個驅動滑 輪之一齒狀部份之節距。 5 312/發明說明書(補件)/92-02/91134598 1254109 所需要的是一個具有大爲減少的操作噪音的鏈輪。所需 要的是一個具有拱形節距的鏈輪，其實質地將帶的節距嚙 合於鏈輪。所需要的是一個與具有最小纒繞角的帶一起使 用的鏈輪。本發明則符合這些需要。 【發明之槪述】 本發明之主要態樣在於提供一個具有大爲減少之操作 噪音的鍵輪。 本發明之另一態樣在於提供一鏈輪，其具有實質地匹配 與一鏈輪嚙合之帶的節距之一拱形節距。 · 本發明之另一態樣在於提供一個與具有最小纏繞角的 帶一起使用的鏈輪。 本發明之其他態樣將藉由以下之發明說明與伴隨圖式 來明確指出。 本發明包含一帶驅動系統以及齒狀導輪鏈輪，其具有拱 形節距，以顯著地減少噪音。齒狀導輪鏈輪具有一節距， 以最小帶纏繞角適當地將帶與鏈輪嚙合。 【發明之詳細說明】 ♦ 圖1爲滑輪之側視圖。滑輪1 0包含凹槽1 1和齒狀部份 1 2配置於凹槽1 1之間。齒狀帶20嚙合於滑輪1 0。滑輪 1 〇可以嚙合於在帶驅動系統中之任何帶間距。一般而言， 導輪滑輪係用來調整在系統中的帶張力。 請參考圖1，在帶驅動系統中，帶的節距恳係相鄰的帶 齒狀部份2 1之中心之間的距離。鏈輪1 0的節距乃係爲每 一相鄰齒狀部份表面之相鄰鏈輪齒狀部份1 2之中心之間 之距離。爲了適當地操作，帶係嚙合於滑輪，大約爲滑輪 6 312/發明說明書(補件)/92-02/91134598 1254109 的周圍的一部份，並且稱爲纏繞角。 在標準滑輪/帶系統的情況下，爲了達到適當的纒繞角， 必要將鏈輪齒狀部份節距&輕微地較小於帶齒狀部份節距 a ’或者使鏈輪節線直徑相等於帶節線直徑。節線一般係 爲於帶張力繩（belt tensile cord )的位置。節線通常係藉 由參考弧來表示，其置於鏈輪齒狀部份表面上一距離處。 在此技術中所使用的其他値係爲節線差或PLD。其一般 係帶節線位置或鏈輪節距直徑（PD)與鏈輪外部直徑（0D) 之間的差。換句話說：

PD - OD = PLD 〇 D係測量於鏈輪外部齒狀部份表面。例如，8 Μ Μ - 2 8齒 狀部份鏈輪的〇 D可以係2 · 7 4 4 ”，其將會導致鏈輪節距直 徑（PD)爲2.807 ”。在這種情況下，0.0 6 3 ”的PLD允許帶齒 狀部份具有8 · 0ΜΜ的節距，以沿著纏繞角適當地嚙合於鏈 輪齒狀部份。 在先前技術中，使用於齒狀帶驅動系統的導輪會利用 P L D方法切開。這意指一個先前技術的導輪將會沿著相當 大的纏繞角適當地嚙合於帶。這也意指鏈輪齒狀部份將會 衝擊每一個帶間距。相反於先前技術，帶將不會以任何相 當大的纏繞角適當地嚙合於本發明鏈輪，以下將對此詳加 描述。 尤其是’在大部分的導輪應用中，其中帶的齒狀邊係被 嚙合，纒繞角α—般係小於3 0。。這意指帶實質上係爲齒條 部份（r a c k)形式’例如’平坦的，當鏈輪嚙合於帶時。例 如’二個嚙合齒狀部份的外形，當適當地以齒條部份形式 312/發明說明書(補件)/92-02/9113C98 7 1254109 嚙合時，將會具有完全相同的節距。然而，外形之間的節 距差，其作爲P L D設計之用，將會導致外形輕微地不符合 齒條部份形式。這會導致在帶齒狀部份側面和鏈輪凹槽之 間無法接受的空隙。在這些空隙中的帶運動會導致操作噪 音，如同內燃機的情況。在此揭露中，纏繞的角度（angle o f w r a p )和纏繞角（w r a p a n g 1 e )可以交替使用，並且具 有相同的意義。 在相鄰的鏈輪齒狀部份之間係爲一凹槽，其包含一凹槽 深度。深度係被選擇以確保帶齒狀部份適當地嚙合於滑輪 凹槽，其確保最大的動力傳送。每一滑輪齒狀部份係嚙合 於每一帶齒狀部份之間的間距（land)。在操作期間，每一 個鏈輪齒狀部份與一帶間距所產生的衝擊會導致噪音的產 生。噪音的強度係各種因素的函數，包含齒狀部份的高度， 相較於間距的深度。 本發明鏈輪顯著地減少了操作噪音，其具有位於實質 「齒條部份」或平坦位置並且位於低纏繞角的帶，因爲鏈 輪的節距貫質上係匹配於帶的節距於配合介面。例如， 8.0 Μ Μ的節距帶，其齒狀部份與齒狀部份間距爲8.0 Μ Μ。 因此，爲了達到低噪音條件，鏈輪的齒狀部份與齒狀部份 間距（拱形節距）必須也是8.0ΜΜ。這個「嚙合於齒條部份 上」係適用的’如果只有一個鏈輪齒狀部份與帶接觸於真 實齒條部份位置。 在具有可測量帶間距彎曲以及超過一個帶齒狀部份接 觸於鏈輪的應用中，鏈輪「嚙合於齒條部份土」〇 D必須 減少一個適當的量，以維持鏈輪齒狀部份和帶凹槽之間的 8 3 ] 2/發明說明書(補件)/92-02/91 ] 34598 1254109 適當嚙合。 以下的公式係用來決定一系統中本發明鏈輪之被調整 的OD( Ad)，其中該系統中帶間距係偏離一齒條部份位置。 除了在鏈輪上的齒狀部份數量之外，必須知道兩件事，具 有相同數量的齒狀部份之「標準」鏈輪的P L D，以及在系 統操作期間，在鏈輪上的帶纏繞量。齒狀部份數量和PLD 可在各種產品目錄的規格表中取得。纏繞角也可以利用習 知的方法計算出來。 因此，

Ad = Sd - (PLDd χ B W d) 其中 PLD =節線差 BWd =帶纏繞角 S d ==帶齒條之節距嚙合時之鏈輪外部直徑 A d ==被調整的鏈輪外部直徑 PLDd = PLD/3 6 0 度 以”8MM”-28齒狀部份鏈輪之纒繞角5°爲例的計算爲： PLD = 0.063’， BWd = 5° S d - 2.8 0 7 π PLDd = 〇.00018'，/ ° 因此；

Ad = 2.807 丨，-(0.00018 ”/。x 5。）= 2.806，， 對於具有纏繞角5。的系統而言，Ad= 2.8 0 6 ”。這可以相 較於2· 744 ”的「標準」〇D。本發明鏈輪具有0.062 "的OD， 9 312/發明說明書(補件)/92-02/9] 134598 1254109 其大於標準鏈輪。齒狀部份的數量維持爲2 8個。令人讚賞 的是，此計算係適用於具有任何數量的齒狀部份的鏈輪。 再者，假設A d = 2 · 8 0 6 ”，纏繞角5 °之本發明鏈輪之節距 爲： 本發明節距=几（2.806 ”）/28 = 0.3148 ” 或 7.9959 mm。這 相較於標準鏈輪的節距： 標準節距=π(2.744 " )/28 = 0.3079，’或 7.8206mm。 標準鏈輪和本發明鏈輪之間的節距差爲〇 · 〇 〇 6 9 "或 〇 · 1 7 5 3 m m。這說明了本發明鏈輪於低纏繞角具有較大的節 距，相較於標準鏈輪，因此加強了鏈輪和帶之間的嚙合。 換句話說，鏈輪節距係反比於纏繞角，亦即，當纏繞角減 少時，鏈輪節距會增加。習知技藝者可以看出，當纏繞角 接近零時，鏈輪節距會實質地相等於其所嚙合的帶的齒條 部份節距。這進一步說明了本發明鏈輪顯著地減少或消除 了在鏈輪導輪系統中’鏈輪外形和帶外形之間不相稱的情 況’進而減少或消除了由於不相稱所造成的噪音。 雖然本發明鏈輪係適用於低纏繞角，例如5。以下，此方 法可以應用於任何具有特定纏繞角並且要求導輪鏈輪和帶 之間精準嚙合的導輪情況，其中纏繞角可爲丨8 〇。纏繞角。 爲了更進一步地降低噪音，鏈輪凹槽外形可以爲帶齒狀 部份外形的鏡像，以消除因爲旋轉速率變化而產生的噪音 的反撞擊（backlash)，例如在內燃引擎中。減少鏈輪凹槽深 度可以加強聲音特徵。這會使得間距區域空隙產生於帶/ 鏈輪介面，因而減少聲音的壓力程度。 因此，本發明可以改善習知技術的許多問題。本發明鏈 10 312/發明說明書(補件)/92-02/91134598 1254109 輪和系統有許多好處。首先，鏈輪的齒狀部份更爲充分且 精確地適當嚙合於每一帶齒狀部份表面，相較於標準P L D 鏈輪。其次，鏈輪齒狀部份高度可以減少，相較於帶凹槽 深度，以確保帶齒狀部份側面和鏈輪凹槽之間的充分嚙 合。第三，鏈輪齒狀部份以適當的形式嚙合於每一帶齒狀 部份，反映特定的纏繞角，而非一般的P L D形式。第四， 經改善的鏈輪/帶嚙合導致帶驅動系統操作期間所產生的 噪音的顯著減少，由於鏈輪齒狀部份和帶間距之間的接觸 減少。第五，鏈輪凹槽和帶齒狀部份之間的空隙會顯著地 減少，因此鏈輪和帶之間的相對運動所造成的噪音也會減 少〇 例如，在本發明中，在縱向上延伸的凹槽外形可以實質 地形塑爲等切距曲線，如Westhoff所發明之美國專利號碼 4,605,389中所揭露者，在此作爲參考資料使用。雖然本具 體例之凹槽外形包含等切距曲線，但是本發明之實用性並 不限於單一的齒狀部份外形。凹槽外形可以包含任何其他 齒狀部份外形，如同可以使用於齒狀帶之技術中，只要本 發明導輪鏈輪具有可以嚙合帶外形之外形即可。 在圖3所示之另一具體例中，本發明鏈輪500的外部周 圍包含彈性材質5 0，例如包含自然和合成橡膠的彈性材 質。輪轂部份5 1包含不可壓縮的材質，例如，金屬。可壓 縮部份5 0係藉由習知的膠黏劑結合於輪轂部份5 1。彈性 材質會抑制在操作期間由於帶嚙合於鏈輪所導致的振動。 圖2爲具有本發明導輪之二個滑輪驅動系統之側視圖。 導輪滑輪係嚙合於驅動滑輪3 0和被驅動滑輪4 0之間的帶 312/發明說明書(補件)/92-02/91134598 1254109 間距。纏繞角係大約少於7 2。。纏繞角可以盡可能的最小 化’只要其允許單一鏈輪齒狀部份嚙合於帶即可。當然， 當系統配置有這樣的需求時，纏繞角可以超過7 2。。滑輪 1 〇可以藉由在托齒條部份B上的運動M來調整。 雖然本發明已參照較佳具體例及舉例性附圖敘述，惟其 應不被認爲其係限制性者。熟悉本技藝者在不離開本發明 之精神及範疇內，當可對其形態及特殊具體例之內容作各 種修改、省略及變化。 【圖式簡單說明】 參照以下對較佳實施例的描述以及所附圖式，可最適當 地了解本發明及其目的與優點，其中： 圖1爲滑輪之側視圖。 圖2爲具有本發明導輪之二個滑輪驅動系統之側視圖。 圖3爲本發明導輪之另一具體例。 【元件符號說明】 10 滑輪 11 凹槽 12 齒狀部份 20 齒狀帶 2 1 帶齒狀部分 3 0 驅動滑輪 40 被驅動滑輪 5 0 彈性材質 5 1 輪轂部份 5 00 鏈輪 312/發明說明書(補件)/92-〇2/91134柳

Claims (1)

1254109 齡雜魂識ί專利丨職隱 1 · 一種帶驅動系統，包含： 一園狀m ’具有一節距，該帶係環繞於至少二個鏈輪之 間； 一具有一節距之第三鏈輪，該第三鏈輪係嚙合於一帶齒 狀表面； 該帶具有一纏繞角沿著該第三鏈輪；以及 ^桌一鏈輪_距係由該纏繞角來決定。 2 ·如申請專利範圍第1項之帶驅動系統，其中一第三鏈 輪噪音係顯著地減少。 3 ·如申請專利範圍第1項之帶驅動系統，其中在縱向上 之帶齒狀部份外形實質上係形塑爲等切距曲線。 4 ·如申請專利範圍第1項之帶驅動系統，其中一纏繞角 係大約小於7 2。。 5 ·如申請專利範圍第1項之帶驅動系統，其中一帶凹槽 具有一深度，其相等於或大於一滑輪齒狀部份高度。 6 · —種具有複數個齒狀部份於圓柱表面上之鏈輪，該齒 狀部份具有一節距，其特徵包含： 該節距實質上係根據一帶纏繞角來決定。 7 ·如申請專利範圍第6項之鏈輪，其中 該節距的計算係藉由等式 MAd)/(鏈輪之齒狀部份數量）；以及 其中Ad的計算係藉由等式 Sd - (PLDd x B Wd)。 8 . —種具有複數個齒狀部份於圓柱表面上之鏈輪，該齒 13 312/發明說明書(補件)/92-02/91 ] 34598 1254109 狀部份具有一節距，其特徵包含：該節距係根據一帶纏繞 角來決定，以最小化帶噪音。 9 ·如申請專利範圍第8項之鏈輪，其中該節距實質上係 相等於一帶節距，當一帶纏繞角接近零時。 1 〇 .如申請專利範圍第6項之鏈輪，其中該節距實質上係 相等於一帶節距，當一帶纏繞角接近零時。 1 1 .如申請專利範圍第1項之系統，其中該節距實質上係 相等於一帶節距，當一帶纏繞角接近零時。 1 2 · —種具有複數個齒狀部份於圓柱表面上之鏈輪，該齒 狀部份具有一節距，其特徵包含： 該節距實質上係反比於一帶纒繞角。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之鏈輪，其中 該節距的計算係藉由等式 ;r(Ad)/(齒狀部份數量）；以及 Ad的計算係藉由等式 Sd-(PLDd xB Wd)，其中 BWd =帶纏繞角； S d =帶齒條部份節距嚙合之鏈輪外部直徑；以及 PLDd = PLD/ 3 6 0 0。 14 312/發明說明書(補件)/92-02/9]134598