專利名稱：滾子鏈鏈輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾子鏈鏈輪，以及更具體地，涉及一個(gè)與滾子鏈保持嚙合的鏈輪，用于向鏈條傳送驅(qū)動(dòng)力或從鏈條接收驅(qū)動(dòng)力。
背景技術(shù)：
利用這種滾子鏈鏈輪的一種典型的力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種自行車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括一個(gè)安裝到曲軸的前齒輪，一個(gè)安裝到后輪輪轂的后齒輪，以及一個(gè)連接前和后齒輪的循環(huán)鏈(例如，參見(jiàn)JP-A 9-86471)。通過(guò)踩踏板應(yīng)用于前齒輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由用于轉(zhuǎn)動(dòng)后齒輪(或后輪)以向前移動(dòng)自行車的循環(huán)鏈，來(lái)傳送給后齒輪。
圖6示出一個(gè)作為自行車的前齒輪的傳統(tǒng)鏈輪G’的構(gòu)造。鏈輪G’的每個(gè)齒T’關(guān)于齒T’的寬度方向的中心線對(duì)稱并且向頂端逐漸變細(xì)。鏈條CH’包括滾子R’，其中每個(gè)滾子R’被設(shè)計(jì)為在驅(qū)動(dòng)傳送中接觸槽底Tb’和齒側(cè)面上的壓力點(diǎn)PR’。在從壓力點(diǎn)PR’延伸到頂端的區(qū)域里，齒側(cè)面被凸形彎曲，因此齒T’向著頂端逐漸變細(xì)。
一個(gè)壓力角α被定義為一條連接與鏈輪G’嚙合的鏈條CH’的兩個(gè)相鄰滾子的中心的直線和另一條連接每個(gè)滾子的中心和壓力點(diǎn)PR’的直線之間的夾角。壓力角α隨著鏈輪齒數(shù)量的減少而增大，同時(shí)隨著鏈輪齒數(shù)量的增加而減小。通常，一個(gè)較大的壓力角α提供與鏈條滾子嚙合的更好的碰撞的減輕，和向多個(gè)齒上的較好負(fù)荷分散，但很可能導(dǎo)致由滑動(dòng)而引起的齒的跳躍。這樣的齒的跳躍是利用滾子鏈的力傳送機(jī)構(gòu)中的一個(gè)先天缺陷。因此，在鏈輪的實(shí)際設(shè)計(jì)中，即使具有小量的齒，在通常情形下壓力角也被設(shè)置在大約不大于20°。
使用在自行車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的上述的典型現(xiàn)有技術(shù)的鏈輪G還有下列問(wèn)題以待解決。
首先，如上文所述，由于每個(gè)滾子R’在包括槽底Tb’和壓力點(diǎn)PR’的兩點(diǎn)處與鏈輪G’接觸，所以滾子R’在碰撞槽底Tb’時(shí)不可避免地產(chǎn)生噪音。這是因?yàn)殒溳咷’的槽底Tb’通常與鏈條CH’的滾子R’進(jìn)入溝槽的方向垂直，由此當(dāng)鏈條與鏈輪G’嚙合時(shí)，滾子R’與槽底Tb’幾乎垂直碰撞。此外，如上文所述，即使鏈輪G具有小量的齒，壓力角α也不超過(guò)20°，從而降低由壓力角而引起的影響，提供受限的噪聲。
其次，由于壓力角α必須被設(shè)置得相當(dāng)小，所以在驅(qū)動(dòng)力的傳送中，負(fù)荷不能被分散到足夠數(shù)量的齒上。因此，負(fù)荷高度集中在與鏈條CH嚙合或脫離嚙合的一個(gè)特定齒或小量的齒上。從而，齒T被嚴(yán)重地磨損，因此鏈輪G的壽命通常被縮短。

發(fā)明內(nèi)容
在上文所述的情況下已被構(gòu)想的本發(fā)明，其目標(biāo)是提供一種滾子鏈鏈輪，其能夠降低鏈條嚙合或脫離嚙合過(guò)程中的噪聲，在驅(qū)動(dòng)力的傳送中將負(fù)荷分散到足夠數(shù)量的齒上，以及防止鏈條由滑動(dòng)而引起的的齒的跳躍。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的滾子鏈鏈輪包括在相同節(jié)距上與溝槽交替的多個(gè)齒。每個(gè)齒和每個(gè)溝槽以這樣一種方式設(shè)計(jì)，使得當(dāng)鏈輪向滾子鏈傳送或從滾子鏈接收驅(qū)動(dòng)力時(shí)，一個(gè)鏈滾子與齒的壓力傳送側(cè)面接觸，而不接觸槽底。
當(dāng)滾子鏈鏈輪被用作一個(gè)驅(qū)動(dòng)鏈輪時(shí)，一個(gè)將要嚙合滾子鏈的特定齒和跟隨其后的多個(gè)齒以鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向拉動(dòng)滾子鏈，向鏈條傳送驅(qū)動(dòng)力。更具體地，當(dāng)鏈滾子連續(xù)配合到鏈輪的溝槽中時(shí)，與旋轉(zhuǎn)鏈輪的圓周速度相同速度運(yùn)行的鏈條與鏈輪切向嚙合。這時(shí)，配合到溝槽中的每個(gè)滾子與一個(gè)相應(yīng)齒的壓力傳送側(cè)面接觸，以從齒接收驅(qū)動(dòng)力。
在根據(jù)本發(fā)明的鏈輪中，齒和溝槽以一種方式設(shè)計(jì)，使得配合到溝槽中的每個(gè)滾子與相應(yīng)的齒的壓力傳送側(cè)面接觸，而不接觸槽底。由于相應(yīng)齒的壓力傳送側(cè)面相對(duì)于滾子進(jìn)入方向傾斜，所以接觸齒的壓力傳送側(cè)面的滾子的碰撞沖擊將被顯著地降低，從而有效地降低滾子配合到溝槽中時(shí)的噪聲。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，每個(gè)齒上的壓力傳送側(cè)面在處于或接近壓力點(diǎn)處沿齒高度方向凹形彎曲。
更適宜地，槽底比鏈條滾子具有更大的曲率。
如果壓力點(diǎn)處的壓力角是25°到35°，最好是28°到32°，則是有利的。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，為有效的降低滾子的碰撞沖擊，使得壓力點(diǎn)處的壓力角比大約20°的傳統(tǒng)壓力角大。此外，由于壓力傳送側(cè)面在處于或接近壓力點(diǎn)處被凹形彎曲，所以隨著滾子變得更高，滾子沿著齒的壓力傳送側(cè)面徑向向外移動(dòng)變得更困難，從而阻止鏈條跳過(guò)齒。
當(dāng)配合在溝槽中的每個(gè)滾子從壓力傳送側(cè)面接收到一個(gè)壓力時(shí)，由于壓力點(diǎn)處的壓力角很大，所以通過(guò)齒側(cè)面的楔入效應(yīng)，滾子傾向于向外徑向偏離。該效應(yīng)繼續(xù)，直到開(kāi)始嚙合滾子鏈的齒旋轉(zhuǎn)通過(guò)對(duì)應(yīng)數(shù)個(gè)齒的一個(gè)角度為止，這意味著傳送鏈條牽引驅(qū)動(dòng)力的負(fù)荷被分散到多個(gè)齒上。因此，在驅(qū)動(dòng)力傳送中，具有這種結(jié)構(gòu)的鏈輪能夠阻止負(fù)荷集中在一個(gè)特定齒上，從而延長(zhǎng)鏈輪的壽命。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，鏈輪是一輛自行車的前齒輪或后齒輪。然而，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于自行車的這種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從下面參考附圖所給出的詳細(xì)描述將更為清晰。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的滾子鏈鏈輪的全側(cè)圖。
圖2是顯示與滾子鏈嚙合的相同鏈輪的放大局部側(cè)圖。
圖3是顯示與鏈輪嚙合的滾子鏈的行為的示意圖。
圖4是顯示與鏈輪脫離嚙合的滾子鏈的行為的示意圖。
圖5是顯示相同鏈輪的一個(gè)齒的放大的厚度方向截面圖。
圖6是顯示與滾子鏈嚙合的現(xiàn)有技術(shù)鏈輪的放大局部側(cè)圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖，描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1至圖5顯示了鏈輪G的一個(gè)例子，其作為自行車驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)前齒輪，本發(fā)明被應(yīng)用于此。
鏈輪G包括一個(gè)中心環(huán)2、以相等的角間隔從中心環(huán)2徑向伸展的撐條3、一個(gè)連接到撐條3的外端的外圍環(huán)4。鏈輪G是通過(guò)穿孔和擠壓一塊金屬板來(lái)形成的。中心環(huán)2形成有一個(gè)花鍵的中心孔徑5。通過(guò)裝配中心孔徑5，鏈輪G被安裝在連接到曲軸的曲柄臂的輪轂部分(未示出)上。鏈輪G與曲軸同軸。圖1中的鏈輪G按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)(以箭頭P方向)，來(lái)傳送驅(qū)動(dòng)力。按箭頭P方向脫離未示出的后齒輪的滾子鏈CH與鏈輪G的一個(gè)上部分嚙合。繞過(guò)鏈輪G的右半部分之后，滾子鏈CH從鏈輪G的一個(gè)下部分，朝向后齒輪脫離。鏈輪G像一個(gè)傳動(dòng)鏈輪一樣來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，拉動(dòng)滾子鏈CH，以傳送驅(qū)動(dòng)力。
鏈輪G的外圍環(huán)4在外部上提供有在相等節(jié)距與溝槽Ts交替的多個(gè)齒。一個(gè)節(jié)距圓PC上齒T間和溝槽間的節(jié)距對(duì)應(yīng)于滾子鏈CH的滾子到滾子的節(jié)距。當(dāng)滾子R連續(xù)配合到溝槽Ts中時(shí)，脫離后齒輪的滾子鏈CH與鏈輪G嚙合。如上文所述的，由于鏈輪G作為一個(gè)傳動(dòng)鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)，所以鏈輪的旋轉(zhuǎn)方向上的每個(gè)齒的前導(dǎo)側(cè)面用作一個(gè)壓力傳送側(cè)面Sp，用于接觸和擠壓一個(gè)對(duì)應(yīng)的滾子R，從而向鏈條CH傳送驅(qū)動(dòng)力。在每個(gè)滾子R的中心與鏈輪G的節(jié)距圓PC相重合的情形下，齒側(cè)面接觸和擠壓滾子R的點(diǎn)被稱為一個(gè)壓力點(diǎn)PR。
與圖6中所示的現(xiàn)有鏈輪G相反，鏈輪G的每個(gè)齒T和每個(gè)溝槽Ts關(guān)于寬度方向的中心線是不對(duì)稱的。齒T和溝槽Ts的各自輪廓具有下列特征。
第一，在壓力傳送側(cè)面Sp上的壓力點(diǎn)PR處的壓力角α是25°到35°，或更適宜的是28°到32°，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圖6中所示的現(xiàn)有技術(shù)鏈輪G’中的壓力角(20°或更小)。在示出的實(shí)施方式中，壓力角α被設(shè)定為30°。
第二，每個(gè)齒T的壓力傳送側(cè)面Sp在壓力點(diǎn)PR處被逐漸凹下。因此，當(dāng)滾子R向下從當(dāng)前壓力點(diǎn)PR偏離時(shí)，壓力角從當(dāng)前壓力點(diǎn)PR處的當(dāng)前壓力角α增加。另一方面，當(dāng)滾子R從當(dāng)前壓力點(diǎn)PR徑向向外偏離時(shí)，壓力角從當(dāng)前壓力點(diǎn)PR處的當(dāng)前壓力角α逐漸減少。
第三，鏈輪G的每個(gè)槽底Tb低于正常位置放置。此外，使得槽底Tb附近的曲率比每個(gè)滾子R的外圓周的曲率大。因此，滾子R從不與槽底Tb接觸。
第四，每個(gè)齒T的高度，特別是在節(jié)距圓PC之上的高度，比現(xiàn)有鏈輪G’中的大。
圖2示意性地示出滾子鏈CH以理想的方式嚙合鏈輪G時(shí)的一個(gè)狀態(tài)。鏈輪G按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)(按箭頭P方向)，用于向滾子鏈CH傳送驅(qū)動(dòng)力。每個(gè)嚙合滾子R的中心與鏈輪G的節(jié)距圓PC相重合。在這個(gè)狀態(tài)下，滾子R僅接觸在處于或接近壓力點(diǎn)PR處的每個(gè)嚙合齒的壓力傳送側(cè)面SP，并且從不接觸一個(gè)面對(duì)相應(yīng)壓力傳送側(cè)面Sp的相鄰齒的齒側(cè)面So，也不接觸相應(yīng)的槽底Tb。例如在由于踩踏力量的釋放，驅(qū)動(dòng)力而被釋放的情形下，滾子R可從圖2中所示的位置轉(zhuǎn)向槽底Tb。即使在這種情形下，滾子還可接觸相鄰齒的后齒側(cè)面So，而從不接觸槽底Tb。如上文所述，由于壓力點(diǎn)PR處的壓力角α被設(shè)置為30°的大值，所以由于壓力傳送側(cè)面Sp的楔入效應(yīng)，滾子R傾向于從壓力點(diǎn)PR處徑向向外偏離，以響應(yīng)從壓力傳送側(cè)面Sp到滾子R所傳送的負(fù)荷的增加。然而，滾子R被阻止由于滾子的過(guò)度向外偏離而引起的與齒嚙合的滑離，這是因?yàn)闈L子到滾子的節(jié)距保持不變，并因?yàn)閴毫茄刂鴫毫魉蛡?cè)面Sp徑向向外減小。而且，由于壓力角α大，所以從鏈輪G到滾子鏈CH的傳動(dòng)力被有效地分散到多個(gè)齒T上。
圖3是一個(gè)示意圖，示出滾子鏈CH正在進(jìn)入與鏈輪G嚙合。隨著鏈輪G的旋轉(zhuǎn)，滾子鏈CH以一種方式與鏈輪G嚙合，使得滾子R連續(xù)與溝槽Ts嚙合。如已經(jīng)描述的，由于已經(jīng)配合到相應(yīng)溝槽Ts的滾子R在處于或接近壓力點(diǎn)PR處接觸齒T的壓力傳送側(cè)面Sp，用于傳送驅(qū)動(dòng)力，所以配合到下一個(gè)溝槽Ts中的下一個(gè)滾子R也接觸下一個(gè)齒的壓力傳送側(cè)面Sp，并從不接觸槽底Tb。由于壓力傳送側(cè)面Sp相對(duì)于滾子R為配合而在其中移動(dòng)的鏈輪G的徑向而傾斜，所以有可能減小滾子R接觸壓力傳送側(cè)面Sp時(shí)所產(chǎn)生的碰撞，從而避免產(chǎn)生大的噪聲。參考圖6的現(xiàn)有鏈輪G’， 這個(gè)優(yōu)點(diǎn)容易被理解，其中每個(gè)滾子R’通常垂直碰撞一個(gè)相應(yīng)槽底Tb’。
圖4是一個(gè)示意圖，示出脫離鏈輪G的滾子鏈CH。滾子R連續(xù)脫離滾子先前配合進(jìn)的溝槽Ts。如上文所述，由于使得壓力點(diǎn)PR處的壓力角α很大，所以滾子R可以平滑地脫離，在任何情況下都不干擾壓力傳送側(cè)面Sp，即使齒的高度比現(xiàn)有鏈輪G的大。
上文給出了對(duì)于作為一個(gè)主動(dòng)鏈輪G運(yùn)行的鏈輪G的描述，即使在鏈輪G作為一個(gè)被動(dòng)鏈輪G運(yùn)行時(shí)，也可得到同樣的優(yōu)點(diǎn)。在圖3中，如果鏈輪G作為一個(gè)被動(dòng)鏈輪G來(lái)運(yùn)行，則在鏈輪G按箭頭Q方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，與鏈輪G嚙合的滾子鏈CH被驅(qū)動(dòng)，以箭頭q方向運(yùn)行，用于從鏈輪G脫離。在這種情形下，以與主動(dòng)鏈輪相同的方式，每個(gè)滾子R接觸一個(gè)相應(yīng)齒的壓力傳送側(cè)面Sp。此外，由于處于或接近壓力點(diǎn)PR處的一個(gè)大的壓力角α，從滾子鏈CH到鏈輪G的負(fù)荷或驅(qū)動(dòng)力可被分散到多個(gè)齒T上。而且，由于壓力角隨著滾子徑向向外移動(dòng)而減小，所以可阻止鏈條從齒滑離。
在圖4中，當(dāng)鏈輪G作為一個(gè)被動(dòng)鏈輪來(lái)運(yùn)行時(shí)，以箭頭q方向運(yùn)行的滾子鏈CH與以箭頭Q方向旋轉(zhuǎn)的鏈輪G嚙合。此外，在這種情形下，每個(gè)滾子R從不與相應(yīng)齒底Tb接觸。代替地，滾子R接觸傾斜的壓力傳送側(cè)面Sp，由此可阻止由滾子碰撞而導(dǎo)致的噪聲的產(chǎn)生。
如圖5所示，鏈輪G的齒T的厚度方向截面被恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)，以適合滾子鏈CH的內(nèi)盤間的空間。更適宜地，齒T具有凸起彎曲的厚度方向的側(cè)面，以提供一個(gè)錐形的結(jié)構(gòu)，有利地避免與滾子鏈CH的內(nèi)盤嚙合時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。
在這種方式下，具有上文所述結(jié)構(gòu)的滾子鏈鏈輪G能夠降低與滾子鏈CH嚙合和從其脫離過(guò)程中的噪聲，將傳動(dòng)負(fù)荷分散到大量齒T，并且阻止鏈條由滑動(dòng)而從齒跳過(guò)。
本發(fā)明的范圍并不局限于上文所闡述的實(shí)施方式，并且落入在所附的每條權(quán)利要求中所闡述的主旨內(nèi)的各種修改都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在實(shí)施方式中，用于自行車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)鏈輪被作為一個(gè)例子。然而，本發(fā)明并不被其限制在這樣一個(gè)鏈輪的應(yīng)用范圍，而是可應(yīng)用于任何通過(guò)一個(gè)滾子鏈傳送或接收傳動(dòng)力的鏈輪。
為更有效地降低與滾子鏈嚙合時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，鏈輪G，特別是其攜帶齒的圓周部分，可被包上樹(shù)脂、一種陶瓷材質(zhì)、碳或類似的東西，或者采用其它的方式處理。
權(quán)利要求
1.一種滾子鏈鏈輪，包括數(shù)個(gè)以相同節(jié)距與溝槽(Ts)交替的齒(T)；其特征在于，每個(gè)齒(T)和每個(gè)溝槽(Ts)被設(shè)計(jì)成使得當(dāng)所述鏈輪(G)向所述滾子鏈傳送或從滾子鏈接收驅(qū)動(dòng)力時(shí)，鏈滾子(R)與所述齒(T)的壓力傳送斜面(Sp)接觸，而不接觸槽底(Tb)。
2.如權(quán)利要求1所述的滾子鏈鏈輪，其中每個(gè)齒(T)上的所述壓力傳送斜面(Sp)在齒的高度方向上處于或接近壓力點(diǎn)(PR)處被凹形彎曲。
3.如權(quán)利要求2所述的滾子鏈鏈輪，其中所述槽底(Tb)具有比所述鏈滾子(R)大的曲率。
4.如權(quán)利要求2所述的滾子鏈鏈輪，其中所述壓力點(diǎn)(PR)處的壓力角為25°到35°。
5.如權(quán)利要求2所述的滾子鏈鏈輪，其中所述壓力點(diǎn)(PR)處的壓力角為28°到32°。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)所述的滾子鏈鏈輪，其中所述鏈輪(G)是自行車的前齒輪或后齒輪。
全文摘要
本發(fā)明提供一種滾子鏈鏈輪(G)，該滾子鏈鏈輪(G)包括數(shù)個(gè)在相同節(jié)距上與溝槽(Ts)交替的齒(T)。每個(gè)齒(T)和每個(gè)溝槽(Ts)以一種方式設(shè)計(jì)，使得當(dāng)鏈輪向滾子鏈(CH)傳送或從滾子鏈接收一個(gè)驅(qū)動(dòng)力時(shí)，一個(gè)鏈滾子(R)僅接觸齒(T)的壓力傳送斜面(Sp)，或僅接觸一個(gè)面向壓力傳送斜面的相鄰齒的壓力傳送斜面(Sp)和一個(gè)斜面(So)，以防止?jié)L子接觸一個(gè)槽底(Tb)。
文檔編號(hào)B62M9/10GK1573168SQ20041004875
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日
發(fā)明者吉田一也 申請(qǐng)人:杉野技術(shù)股份有限公司