專利名稱：發(fā)動機(jī)正時帶傳動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動機(jī)正時帶傳動機(jī)構(gòu)，用于發(fā)動機(jī)曲軸與凸輪軸之間的傳動上。此外，還可用于要求與發(fā)動機(jī)軸與凸輪軸之間的傳動上，此外還用于要求與發(fā)動機(jī)曲軸保持固定傳動比的輔助系統(tǒng)上，如噴油泵、配電盤和水泵的傳動上。
發(fā)動機(jī)輪軸傳動有很高的同步要求。為保證發(fā)動機(jī)配氣與點(diǎn)火時間準(zhǔn)確，長期以來均采用齒輪或正時鏈進(jìn)行傳動，但隨著發(fā)動機(jī)頂置式凸輪軸的采用及對發(fā)動機(jī)重量、噪聲等提出更高的要求，近年來又出現(xiàn)了發(fā)動機(jī)同步帶傳動，成為汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸傳動的一種主要形式。例如現(xiàn)有一汽奧迪100轎車中即采用同步帶傳動。在這些傳動中，齒輪、鏈傳動，重量大，較高速度時噪聲大；另外，還要配備有復(fù)雜的潤滑系統(tǒng)；鏈傳動動中的多邊形效應(yīng)更加劇整個系統(tǒng)的振動；齒輪、鏈傳動的材料和制造費(fèi)用高，因此，其經(jīng)濟(jì)性差。而現(xiàn)在發(fā)動機(jī)中廣泛采用的是按照ISO ISO/DIS 9010規(guī)定的汽車同步帶傳動。它重量較輕，高速時噪聲也較小。但由于同步帶基體是用氯丁橡膠等有機(jī)合成材料制成的，因其強(qiáng)度原因，在傳動中帶齒受彎曲作用產(chǎn)生后移，從而產(chǎn)生等效彈性滑動，這對傳動準(zhǔn)確度會產(chǎn)生不利的影響；氯丁橡膠置于發(fā)動機(jī)的高溫油氣和塵埃中，使其極易老化，這樣就會降低它的使用壽命；同步帶的抗磨損耐腐蝕能力較差，傳動中產(chǎn)生大量有害粒子；另外，由于強(qiáng)度原因還會產(chǎn)生蠕變可能導(dǎo)致爬齒和跳齒現(xiàn)象，這些都直接影響著發(fā)動機(jī)的正常工作；同步帶制造復(fù)雜，材料昂貴，其制造成本高。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種強(qiáng)度高、傳動準(zhǔn)確、低噪聲的發(fā)動機(jī)正時帶傳動機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合
如下發(fā)動機(jī)正時帶傳動機(jī)構(gòu)是由帶輪4、金屬帶2和輪齒5組成，其特征在于金屬帶2是由多層金屬薄帶疊合而成，其上設(shè)有嚙合孔6，該嚙合孔6與帶輪4上的輪齒5相嚙合。
所說的金屬帶2可以由多條單層或多層金屬薄帶平行布置在帶輪4上。
所說的輪齒5之間節(jié)距固定，嚙合孔6與輪齒5完全嚙合處的形狀相同，嚙合孔6略大于輪齒5。
采用上述傳動機(jī)構(gòu)與現(xiàn)有此領(lǐng)域的傳動機(jī)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)金屬帶采用彈簧鋼制造，由于彈簧鋼的高彈性模量，使金屬帶在傳動中幾乎不伸長，這就使傳動達(dá)到很高的傳動定位精度，因此它有更高、更精確傳動的同步性。由于材料不同，金屬帶比同步帶具有更高的強(qiáng)度。帶傳動中的蠕變是傳動效率降低的主要原因，而金屬帶的蠕變量極其微小，這就保證了它有高的傳動效率。多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其傳動效率為0.98-0.99。更重要的是采用多層金屬薄帶，這樣就大大降低了對其傳動壽命有重要影響的彎曲應(yīng)力，多層帶疊合不會加大彎曲應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)中得出在輪直徑與單層厚比達(dá)650∶1時，其運(yùn)動循環(huán)次數(shù)可達(dá)1,000,000次以上。此外，其傳動速度可達(dá)50m/s。金屬帶重量輕，其單位長度重量以平均厚度0.15mm計算約為0.0134N/mm.m，是同步帶的1/3-1/4。金屬帶結(jié)構(gòu)簡單，材料來源廣，制造工藝簡單，這大大降低了其生產(chǎn)成本，使其有更好的經(jīng)濟(jì)性。
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖1.是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式(多層金屬薄帶疊合傳動)示意圖。
圖2.圖1的俯視圖。
圖3.是圖2輪帶嚙合沿A-A線的帶放大剖示圖。
圖4.是本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式(多條單層平行傳動)示意圖。
圖5.為公知現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)同步帶傳動機(jī)構(gòu)布置圖。
圖6.為公知的發(fā)機(jī)機(jī)同步帶構(gòu)造。
圖5所示為前面背景技術(shù)部分所提到的發(fā)動機(jī)同步帶傳動機(jī)構(gòu)布置圖，該種機(jī)構(gòu)是現(xiàn)在發(fā)動機(jī)中廣泛采用的傳動。它由曲軸正時同步帶輪7，中間軸正時帶輪8、正時同步帶9、張緊輪10及輪軸正時帶輪等幾部分組成。圖2為公知的同步帶構(gòu)造，它有帶齒12、包布層13、帶背14和承載繩15組成，當(dāng)傳動時，帶齒12嚙合進(jìn)輪的嚙合槽中，其帶齒12和帶背14由氯丁橡膠等有機(jī)合成材料制成，受到復(fù)雜的彎曲和剪切應(yīng)力。由于帶齒12強(qiáng)度低于承載繩15的強(qiáng)度，所以產(chǎn)生帶齒滯后于承載繩的現(xiàn)象，出現(xiàn)等效彈性滑動而影響其傳動的精度。整條帶處于發(fā)動機(jī)的高溫和油性中使帶齒12、包布層13和帶背14加速老化。另外，由于磨損而產(chǎn)生的有機(jī)粒子散發(fā)到空氣中，對人體是有害的，老化的帶回收成本高，廢棄會造成環(huán)境的污染。
本實(shí)用新型的核心是將傳動帶設(shè)計成由彈簧鋼制成的多層金屬薄帶，并對帶輪的輪齒結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，從而，本實(shí)用新型的設(shè)計要求。此金屬薄帶每層帶厚在0.1mm-0.3mm之間，具體視帶輪直徑的大小而定。嚙合過程原理上與同步帶原理是完全不同的，在某種程度上可認(rèn)為它是“壓成帶狀的鏈條”。帶輪上嚙合齒或者說是嚙合凸起嚴(yán)格按固定節(jié)距制造，而金屬帶上按同樣節(jié)距制造出嚙合孔。傳動時輪上的嚙合齒和金屬帶上的嚙合孔進(jìn)入嚙合，而非齒部分的輪、帶是完全接觸的，這樣傳動中就存在嚙合部分產(chǎn)生的嚙合力和輪帶接觸部分產(chǎn)生的磨擦力，二者大小的分配可通過張緊輪3的張緊程度來確定。嚙合齒可作成球形，漸開線齒廓形狀等。嚙合的主要任務(wù)是用來傳遞動力，提高重復(fù)定位精確度等。
本實(shí)用新型中，主要從提高強(qiáng)度、精度和使用經(jīng)濟(jì)性方面考慮，來克服現(xiàn)有傳動的缺點(diǎn)。圖1為多層金屬薄帶疊合傳動示意圖，小帶輪4與大帶輪1上制造有相同精確節(jié)距的輪齒5嚙合齒有多種齒廓形狀，如圓形、漸開線、雙曲線齒等。由于疊合帶2有一定厚度(1mm-2mm)，因此金屬帶孔的形狀應(yīng)與齒廓完全嚙合部分一致以達(dá)到傳動過程中嚙合充分的效果，如圖3嚙合孔6的孔形，調(diào)整張緊輪3可改變嚙合力與磨擦力的載荷分配。在應(yīng)用中可對嚙合齒和帶孔邊緣進(jìn)行“修形”和熱處理，以減小應(yīng)力集中，提高強(qiáng)度，減少磨損，可采用先跑合，使接觸充分后再進(jìn)行熱處理的工藝，這種固定節(jié)距的齒、孔嚙合方式，嚙合輪齒5在力的作用下不會產(chǎn)生后移。金屬帶傳動中出現(xiàn)的蠕變由于嚙合部位的定位作用使其蠕變分配到各個節(jié)距上，不會導(dǎo)致整條帶蠕變的累計誤差而影響傳動精確度，更不會因?yàn)榻饘賻?的伸長而引起爬齒和跳齒現(xiàn)象。
金屬帶傳動為完全柔性傳動，嚙合完成時疊合的金屬帶2和輪齒5的嚙合部位具有相同的線速度，不會出現(xiàn)速度的瞬間改變而產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象，因此傳動平穩(wěn)、噪聲小。金屬帶在傳動中一直為單側(cè)接觸，另一側(cè)不受嚙合力，這樣，嚙合孔6和輪齒5的磨損都出現(xiàn)在接觸側(cè)。理論節(jié)距與相鄰帶孔接觸邊側(cè)的距離是相同的。節(jié)距并不會因帶和輪齒的磨損而改變。相反，磨損后會使嚙合更充分。因此，磨損不會導(dǎo)致壽命降低。
本實(shí)用新型的另一個實(shí)施例在結(jié)構(gòu)允許的情況下，可采用多條金屬薄帶平行布置的方式?？刹捎幂^窄的金屬帶。這種方式可減小由于兩輪軸線的平行度誤差造成較寬帶出現(xiàn)的跑偏和磨損等不利情況，也可減小由于疊加而產(chǎn)生的附加動載荷。該實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)參閱圖4帶輪4上平行布置多條輪齒5，每圈輪齒5與一條金屬窄薄帶2’嚙合，帶與帶之間有間隔。這樣就有更多的嚙合點(diǎn)以增大嚙合力；也有更大的輪、帶接觸面積而增加磨擦力。這種方式可以減小由于多層疊合而產(chǎn)生的附加動載荷。
本實(shí)用新型不局限于上述齒廓及帶的布置，只要此領(lǐng)域中的傳動為輪齒與帶孔嚙合的金屬帶傳動，均實(shí)用于本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.發(fā)動機(jī)正時帶傳動機(jī)構(gòu)是由帶輪(4)、金屬帶(2)和輪齒(5)組成，其特征在于金屬帶(2)是由多層金屬薄帶疊合而成，其上設(shè)有嚙合孔(6)，該嚙合孔(6)與帶輪(4)上的輪齒(5)相嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)正時金屬帶傳動機(jī)構(gòu)，其特征是所說的金屬帶(2)可以由多條單層或多層金屬薄帶平行布置在帶輪(4)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動機(jī)正時金屬帶傳動機(jī)構(gòu)，其特征是所說的輪齒(5)之間節(jié)距固定，嚙合孔(6)與輪齒(5)完全嚙合處的形狀相同，嚙合孔(6)略大于輪齒(5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動機(jī)正時帶傳動機(jī)構(gòu),用于發(fā)動機(jī)曲軸與凸輪軸之間的傳動上。它由帶輪4、由彈簧鋼制成的帶有嚙合孔6的金屬帶2及輪齒5構(gòu)成。金屬帶2由多層金屬薄帶疊合而成或多條金屬薄帶在帶輪上平行布置,以靠嚙合力和摩擦力傳遞動力。傳動時,輪齒5與嚙合孔6進(jìn)入嚙合狀態(tài)。采用上述結(jié)構(gòu)的傳動機(jī)構(gòu)具有傳動強(qiáng)度高,高效、高速,傳動準(zhǔn)確,重量輕、傳動平穩(wěn)、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等特點(diǎn)。
文檔編號F16G1/28GK2387318SQ99215770
公開日2000年7月12日 申請日期1999年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月8日
發(fā)明者劉建芳, 劉曉論 申請人:劉建芳