专利名称：随机滚子链链轮和制造链轮的方法
技术领域：
本发明涉及链条和链轮传动装置，以及更确切地说，涉及能降噪减震的链轮。
背景技术：
内燃机使用包含链条和链轮的正时链传动系统。现有技术中已知的链条的构造实例包括逆齿(IT)链、套筒链和滚子链。由于链条在啮合过程中对链轮撞击，链条会产生震动和噪音。由于链轮齿均勻地分布于链轮边缘，在基本啮合频率下出现震动和噪音，而这个频率是正整数的倍数。一个单环正时链的基本啮合频率可以以赫兹为单位，用以下公式来计算得出ν= (nengine/60) Xzcrank其中nmgiM是以rpm(转/分)为单位的发动机的角速度，Zraank是曲轴链轮的齿数。通常，为了减震和降噪，会改变均勻地分布于链轮边缘的链轮齿，因此两次连续撞击之间的时间间隔是不同的。这打破了统一的样式，因此噪音和震动会以更广的频谱传播， 但啮合阶次的振幅将会减小，并最终被除了链条啮合之外的源所产生的发动机噪音遮盖。 希望减弱这种不愉快的啮合单音但不一定要整体噪音和震动水平的下降。
发明内容
发明提供了一种链条和链轮传动系统，该传动系统使用有恒定节距的链和使用其中一些相邻的齿隙有不同的齿隙径向位置的链轮。这样就提供了一个能够降噪减震的结构。在一种使用滚子链的实施方式中，通过改变一部分相邻的根的根部径向位置，改变滚子和链轮之间接触的时间间隔，因此打破统一的样式。具体地说，使用一组四个连续的根部，其中，中间的两个根部具有不同于其余两个根部的根部径向位置。优选地，这四个连续的根部有至少两个不同的链节夹角。一种制造链轮的方法包括形成由链轮的节圆半径限定的圆；在节圆内形成各边与的链条节距相等的多边形；接着在维持多边形的边长的状态下改变多边形形状，以形成不同的链节夹角。一种制造链轮的优选的方法包括先形成梯形，该梯形的下底的长度和在一组四个连续的齿隙中的第一、四两个齿隙的销轴中心之间的距离相等，梯形的上底和腰的长度和链条节距相等；接着在维持梯形的所有边长不变的状态下改变梯形形状；在把变形后的梯形的每个顶点选定为一组四个连续的齿隙的其中一个中定位的销轴的中心的基础上，为一组四个连续的齿隙中的每一个齿隙确定一个齿隙径向位置。总的来说，根据本发明的链条和链轮驱动装置包括具有销轴的链条，所述销轴通过链节而相互连接，每个销轴具有中心轴线且每个链条节距都被限定为是相邻销轴的中心轴线之间的距离，链条节距是恒定的。链条构造包括但不限于滚子链、套筒链和逆齿(IT) 链。链轮具有齿和围绕链轮的外围间隔开的齿隙，其中每一个齿隙都位于相邻的齿之间，用于接受滚子的套筒或链节齿中的一个。每一个齿隙都有齿隙径向位置，齿隙径向位置被限定为是链轮中心和完全托座的链节的沿径向的链条销轴中心上的点之间的距离。至少一组四个连续的齿隙分别被定义为第一齿隙、第二齿隙、第三齿隙和第四齿隙。第一齿隙和第四齿隙有相同的齿隙径向位置，而第二齿隙和齿隙根部有不同于彼此且不同于第一和第四根部的齿隙径向位置。在一个实施方式中，一组四个连续的齿隙有两个不同的链节夹角，第一链节夹角由在第一链节中心线和第二链节中心线之间的夹角限定，而第二链节夹角则由在第二链节中心线和第三链节中心线之间的夹角限定。第一链节中心线由第一齿隙中的销轴的中心轴线和第二齿隙中的销轴的中心轴线限定。第二链节中心线由第二齿隙中的销轴的中心轴线和第三齿隙中的销轴的中心轴线限定。第三链节中心线由第三齿隙中的销轴的中心轴线和第四齿隙中的销轴的中心轴线限定。本发明的制造用于链条和链轮驱动装置的降噪减震的链轮的一个方法主要包括 选择均勻的链条，该链条具有通过链节相互连接的销轴，每个销轴具有中心轴线和链条节距，链条节距被限定为是相邻的销轴的中心轴线之间的距离，链条节距是恒定的。接着，选择均勻链轮，该链轮具有多个均勻的齿和围绕链轮外围布置的均勻的齿隙，每一个均勻的齿隙都位于相邻的均勻的齿之间。每个均勻的齿隙具有齿隙径向位置，该齿隙径向位置被限定为是在均勻链轮的中心和位于完全托座的链节的沿径向的链条销轴上的一个点之间的间距，每个均勻的齿隙具有相同的齿隙径向位置。节圆具有半径，该半径被限定为是均勻链轮的中心和被牵拉在所述均勻的齿隙的一个中的销轴的中心轴线之间的距离。均勻链轮多边形被置于节圆内部，多边形的每个顶点与节圆内接且多边形的每条边的长度都与链条节距相等。通过在维持每条边的长度不变的状态下改变在均勻的多边形的边之间的顶点， 来形成第一随机链轮多边形。第一顶角由第一随机多边形的一个顶点和第一顶角的第一补角确定。第二随机链轮多边形的形成方式和第一随机多边形有所不同，它是通过在维持每条边的长度不变的状态下改变均勻的多边形的边之间的顶点形成的。接着，第二顶角由第二随机多边形的一个顶点和第二顶角的第二补角确定。随机链轮被制造成具有随机齿和围绕随机链轮的外围间隔开的随机齿隙。每一个随机齿隙都位于相邻的随机齿之间。每一个随机齿隙有齿隙径向位置，该齿隙径向位置被限定为是随机链轮的中心和位于完全托座的链节的沿径向的链条销轴中心上的点之间的间距。至少一组四个连续的随机齿隙分别被定义为第一齿隙、第二齿隙、第三齿隙和第四齿隙。第一齿隙和第四齿隙有相同的齿隙径向位置，而第二齿隙和第三齿隙有不同于彼此且不同于第一齿隙和第四齿隙的齿隙径向位置。一组四个连续的随机齿隙具有两个不同的链节夹角。第一链节夹角由在第一链节中心线和第二链节中心线之间的夹角限定，而第二链节夹角则由在第二链节中心线和第三链节中心线之间的夹角限定。第一链节中心线由第一齿隙中的销轴的中心轴线和第二齿隙中的销轴的中心轴线限定。第二链节中心线由第二齿隙中的销轴的中心轴线和第三齿隙中的销轴的中心轴线限定。第三链节中心线由第三齿隙中的销轴的中心轴线和第四齿隙中的销轴的中心轴线限定。两个不同的链节夹角中的一个等于第一补角，两个不同的链节夹角中的第二个则等于第二补角。另一种制造链轮的方法包括选择一个均勻的链条，该链条具有通过链节相互连接的销轴，每个销轴具有中心轴线和链条节距，链条节距被限定为是相邻的销轴的中心轴线之间的间距，链条节距是恒定的。选择一个均勻链轮，该链轮具有多个均勻的齿和围绕链轮外围隔开的均勻的齿隙。每一个均勻的齿隙都位于相邻的均勻的齿之间。每个均勻的齿隙具有齿隙径向位置，该齿隙径向位置被限定为是在均勻链轮的中心和位于完全托座的链节的沿径向的链条销轴上的点之间的间距，每个均勻的齿隙具有相同的齿隙径向位置。均勻的梯形包括下底，该下底的长度与在第一齿隙内的销轴的中心到均勻链轮的一组四个连续的均勻的齿隙中的第四个均勻的齿隙中的销轴的中心之间的距离相等。均勻的梯形的上底和腰在长度上等于链条节距。通过在维持每条边的长度不变的状态下移动均勻的梯形的顶点，形成四边形。通过把四边形的每个顶点分配给均勻的链条中的四个连续的销轴的其中一个的中心并且将四个连续的销轴放置在四个连续的随机齿隙中，使随机链轮被制造成具有至少一组四个连续的随机齿隙。优选的，梯形下底的两个端点不动，而梯形上底的两个端点发生移动。在另一种实施方式中，本发明的链轮具有一组四个连续的随机齿隙，其中，第一齿隙径向位置和第四齿隙径向位置相同，第二齿隙径向位置小于第一齿隙径向位置，且第三齿隙径向位置大于第一齿隙径向位置。替代地，第一齿隙径向位置和第四齿隙径向位置相同，而第二齿隙径向位置大于第一齿隙径向位置且第三齿隙径向位置小于第一根部径向位置本发明的链轮也可以具有多于一组的几组四个连续的随机齿隙。参考一个或多个如下的附图，本发明的这些和其它方面可以更易于理解。
图1示出了链条和链轮传动总成，包括现有技术中公开的实例滚子链；图2更详细地示出了根据本发明的用于滚子链和套筒链的链轮；图2’更详细地示出了根据本发明的用于IT链的链轮；图3示出了用于设计本发明的链轮的随机均勻多边形；图4示出了用梯形制造链轮的优选方法；图5示出了链轮，该链轮带有多个用于滚子链和套筒链的非均勻的齿隙式样；以及图5’示出了链轮，该链轮带有多个用于IT链的非均勻的齿隙式样。
具体实施例方式图1示出了沿箭头11方向旋转的滚子链传动系统10。滚子链传动系统10具有主动链轮12、从动链轮14和连接两个链轮的滚子链16。每个链轮12和14具有绕链轮的外缘定位的链轮齿18。在各链轮齿18之间有齿隙20。每个齿隙20具有齿隙径向位置22，该齿隙径向位置的测量从链轮的中心M起至齿隙上最接近中心M的点26。这个点沈根据惯例被定义为齿隙20的底部。节圆半径观被定义为是链轮的中心M和链条16的安置在齿隙20中的各个滚子36的中心38之间的距离。链条16具有相互连接滚子36的内链节30和外链节32。链节通过套筒或销轴34 相互连接。滚子36定位在链节之间并且可以自由旋转。每个滚子36具有旋转中心38，滚子绕该旋转中心旋转。链条节距40表示相邻的滚子36的中心38之间的距离。在本发明中，链条16具有均勻的或恒定的链条节距。换句话说，相邻的滚子36的中心38之间的距离在链条16上是恒定的。现在来看图2，图2示出了四个连续的齿隙，这四个齿隙具有不同的齿隙径向位置和不同的链节夹角(link angle)。特别是，第一齿隙20A与第二齿隙20B邻接，第二齿隙 20B依次与第三齿隙20C邻接，第三齿隙20C依次与第四齿隙20D邻接。每个齿隙20A、20B、 20C和20D具有各自的齿隙径向位置，分别用附图标记22A、22B、22C和22D标注。分别的用附图标记36A、36B、36C和36D标注的滚子安置在各个齿隙中。每个滚子分别具有用附图标记38A、38B、38C和38D标注的中心。用于四个连续的齿隙20A、20B、20C和20D的链节夹角由第一中心线50、第二中心线52和第三中心线M限定。第一中心线50由滚子36A的中心38A和滚子36B的中心38B 限定。第二中心线52由滚子36B的中心38B和滚子36C的中心38C限定。第三中心线M 由滚子36C的中心38C和滚子36D的中心38D限定。在一组四个连续的根部之间的两个不同的链节夹角由弧56与角α 1和弧58与角 α 2限定。由图可知，链节夹角56不同于链节夹角58。由图可知，齿隙径向位置22k和齿隙径向位置22D相同，而齿隙径向位置22B小于齿隙径向位置22A和22D。齿隙径向位置22C大于齿隙径向位置22A、22B和22D。因此，与图2 —致地制造的链轮具有滚子36，滚子在不同的时间间隔处碰击各个齿隙20，从而减弱噪音和振动。图2’示出了用于IT链的链轮。销轴39替代图2中的滚子36。图2的基本构思同样应用到图2’中。接下来看图3，图3示出了一种确定用于一组四个连续的齿隙的不同的链节夹角的方法。节圆60具有半径观，该半径等于所期望的链轮的节圆半径。在节圆60内画出了均勻链轮多边形62，多边形的每条边具有与链条节距40相等的长度。均勻链轮多边形62 具有顶角66和补角68。补角68等于链节夹角，且该均勻链轮的链节夹角具有均勻的齿隙径向位置22。为了达到随机根部径向位置以设计根据本发明的链轮，均勻链轮多边形被移动以形成随机链轮多边形64。随机链轮多边形64和均勻链轮62具有相同的侧壁，亦即，随机链轮64的每一侧都有等于链条节距40的长度。为了确定随机链轮的链节夹角，随机补角72 由随机多边形64的顶角70确定。在两次以不同方式改变均勻链轮多边形62时，能够达到两个不同的链节夹角并且这些链节夹角能够用来形成图2中的链节夹角56和58。将明白，在改变多边形以形成随机多边形64时，链轮必须被适当地设计从而滚子完全托座在每个根部且边缘都具有相等的长度以及该长度与链条节距相等，以便使用有恒定的链条节距的链条。在确保满足该条件时，在完全的链轮旋转期间达到适当的链条啮合。图4示出了用于制造随机链轮的优选的方法。图4示出了链轮的一部分，该部分具有齿74和四个连续的根部76A、76B、76C和76D。在均勻链轮中，每个滚子的旋转中心是TSAqqJSAq1JSAq2和78A°3。均勻的梯形具有至顶点TSAqqJSAq1JSAq2JSAq3以及底部 78A°Q-78A°3、顶部 TSAci1-TSAci2 以及侧边或腰 TSAciq-TSAci1 和 78A°2_78A°3。底部 78A°Q-78A°3 平行于顶部TSAtl1-TSAc^为了形成一组四个齿隙不均勻的连续的齿隙以及具有不均勻齿隙的链轮，顶点78心移到78A1;以及顶点78A°2移到78A2。顶点和78A°3保持不动。因此形成一个四边形以及用附图标记78&、78~、784和78A3标注该四边形。四边形的顶点78A。、 78Ai、78A2和78A3限定滚子在齿隙76A、76B、76C和76D中的新的旋转中心。既然滚子具有相同的直径，那么齿隙76B和76C的齿隙径向位置改变以适应新的中心和78A2。在形成四边形时，梯形的顶部、底部和侧边的长度保持不变，仅变化顶点处的角度。从数学上来说，在图4中示出的滚子的非均勻的样式由下列方程决定α 0 = 360° /ζα Q是图4中示出的角ζ是链轮上齿的数量0. 5° ^ δ ^ 5°δ是图4中示出的边的偏移角β J = α 0- δ是图4中示出的角
权利要求
1.一种链条和链轮传动装置，包括链条，所述链条具有通过链节相互连接的销轴，每个销轴具有中心轴线，并且所述链条具有链条节距，所述链条节距被限定为在相邻的销轴的中心轴线之间的距离，所述链条节距是恒定的；链轮，所述链轮具有多个齿和绕链轮外围间隔开的齿隙，每个所述齿隙均位于相邻的齿之间，每个所述齿隙具有径向位置，该径向位置被限定为在所述链轮的中心与沿着所述齿隙在径向上最接近所述链轮的中心的点之间的距离；以及至少一组四个连续的齿隙，被限定为第一齿隙、第二齿隙、第三齿隙和第四齿隙， 其中所述第一齿隙和所述第四齿隙具有共同的径向位置，所述第二齿隙和所述第三齿隙具有彼此不同的且与所述第一齿隙和所述第四齿隙不同的径向位置，以及所述一组四个连续的齿隙具有两个不同的链节夹角，包括第一个链节夹角和第二链节夹角，所述第一链节夹角限定在第一链节中心线与第二链节中心线之间，所述第二链节夹角限定在第二链节中心线与第三链节中心线之间，所述第一链节中心线由所述第一齿隙中的销轴的中心轴线和所述第二齿隙中的销轴的中心轴线限定，所述第二链节中心线由所述第二齿隙中的销轴的中心轴线和所述第三齿隙中的销轴的中心轴线限定，并且所述第三链节中心线由所述第三齿隙中的销轴的中心轴线和所述第四齿隙中的销轴的中心轴线限定。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述第一齿隙径向位置和所述第四齿隙径向位置相等，所述第二齿隙径向位置小于所述第一齿隙径向位置，且所述第三齿隙径向位置大于所述第一齿隙径向位置。
3.根据权利要求1所述的传动装置，其中存在多于一组的几组四个连续的齿隙。
4.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述第一齿隙径向位置和所述第四齿隙径向位置相等，而所述第二齿隙径向位置大于所述第一齿隙径向位置，且所述第三齿隙径向位置小于所述第一齿隙径向位置。
5.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述链条具有滚子链构造。
6.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述链条具有逆齿链构造。
7.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述链条具有套筒链构造。
8.—种制造用于链条和链轮传动装置的降噪减震的链轮的方法，包括选择均勻链条，所述均勻链条具有通过链节相互连接的销轴，每个销轴具有中心轴线， 并且所述均勻链条具有链条节距，所述链条节距被限定为在相邻的销轴的中心轴线之间的距离，所述链条节距是恒定的；选择均勻链轮，所述均勻链轮具有多个均勻齿和绕所述链轮外围间隔开的均勻齿隙， 每个所述均勻齿隙均位于相邻的齿之间，每个所述均勻齿隙具有齿隙径向位置，该齿隙径向位置被限定为在所述均勻链轮的中心与沿着所述均勻齿隙在径向上与所述均勻链轮的中心最接近的点之间的距离，每个均勻齿隙具有相同的齿隙径向位置，画出节圆，所述节圆具有半径，该半径被限定为在所述均勻链轮的中心与所述均勻齿隙之一中的销轴的中心轴线之间的距离；将均勻链轮多边形置于所述节圆内，所述多边形的每个顶点与所述节圆内接，且所述多边形的每条边均等于所述链条节距；通过在维持每条边的长度不变的状态下改变所述均勻多边形的边之间的顶点，形成第一随机链轮多边形；确定所述第一随机多边形的顶点的第一顶角和所述第一顶角的第一补角； 通过在保持每条边的长度不变的状态下改变所述均勻多边形的边之间的顶点，形成与所述第一随机多边形不同的第二随机链轮多边形；确定所述第二随机多边形的顶点的第二顶角和所述第二顶角的第二补角； 制成随机链轮，该随机链轮具有多个随机齿和围绕随机链轮段的外围间隔开的随机齿隙，每个所述随机齿隙之一均位于相邻的随机齿之间，每个所述随机齿隙具有齿隙径向位置，该齿隙径向位置被限定为在所述随机链轮的中心与沿所述随机齿隙在径向上最接近所述随机链轮的中心的点之间的距离；以及至少一组四个连续的随机齿隙顺次地被定义为第一齿隙、第二齿隙、第三齿隙和第四齿隙，其中所述第一齿隙和所述第四齿隙具有相同的齿隙径向位置，所述第二齿隙和所述第三齿隙具有彼此不同的且与所述第一齿隙和所述第四齿隙不同的径向位置，以及所述一组四个连续的随机齿隙具有两个不同的链节夹角，包括第一链节夹角和第二链节夹角，所述第一链节夹角由在第一链节中心线与第二链节中心线之间的夹角限定，所述第二链节夹角限定为在第二链节中心线与第三链节中心线之间的夹角，所述第一链节中心线由所述第一齿隙中的销轴的中心轴线和所述第二齿隙中的销轴的中心轴线限定，所述第二链节中心线由所述第二齿隙中的销轴的中心轴线和所述第三齿隙中的销轴的中心轴线限定，所述第三链节中心线由所述第三齿隙中的销轴的中心轴线和所述第四齿隙中的销轴的中心轴线限定，以及所述两个不同的链节夹角中的一个等于所述第一补角，所述两个不同的链节夹角中的另一个则等于所述第二补角。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一齿隙径向位置和所述第四齿隙径向位置相同，所述第二齿隙径向位置小于所述第一齿隙径向位置，且所述第三齿隙径向位置大于所述第一齿隙径向位置。
10.根据权利要求8所述的方法，其中存在多于一组的几组四个相邻的随机齿隙。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一齿隙径向位置和所述第四齿隙径向位置相同，所述第二齿隙径向位置大于所述第一齿隙径向位置，且所述第三齿隙径向位置小于所述第一齿隙径向位置。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述链条具有滚子型链条构造。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述链条具有逆齿型链条构造。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述链条具有套筒型链条构造。
15.一种制造用于链条和链轮传动装置的降噪减震的链轮的方法，包括选择均勻链条，所述均勻链条具有通过链节相互连接的销轴，每个所述销轴具有中心轴线，并且所述均勻链条具有链条节距，所述链条节距被限定为在相邻的销轴的中心轴线之间的距离，所述链条节距是恒定的；选择均勻链轮，所述均勻链轮具有多个均勻齿和绕所述链轮外围间隔开的均勻齿隙， 每个所述均勻齿隙均位于相邻的均勻齿之间，每个所述均勻齿隙具有齿隙径向位置，该齿隙径向位置被限定为在所述均勻链轮的中心与沿着所述均勻齿隙在径向上最接近所述均勻链轮的中心的点之间的距离，每个均勻齿隙具有相同的齿隙径向位置；形成具有下底的均勻梯形，所述下底的长度等于在所述均勻链轮的一组四个连续的均勻齿隙的第一均勻齿隙中的销轴的中心与第四均勻齿隙中的销轴的中心之间的距离，所述均勻梯形的上底和腰在长度上等于所述链条节距；通过在维持每条边的长度不变的状态下移动所述均勻梯形的顶点，形成四边形；以及通过把所述四边形的每个顶点分配给所述均勻链条中的四个连续的销轴中的一个的中心并且将所述四个连续的销轴放置在四个连续的随机齿隙中，制成具有至少一组四个连续的随机齿隙的随机链轮。
16.根据权利要求15所述的方法，其中形成所述四边形时，所述梯形的下底的顶点不移动，而所述梯形的上底的顶点移动。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述链条具有滚子型链条构造。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述链条具有逆齿型链条构造。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述链条具有套筒型链条构造。
全文摘要
本发明涉及一种随机链条链轮，其具有一组四个齿隙，四个齿隙具有三个不同的齿隙径向位置和两个不同的链节夹角，以及涉及一种链节节距恒定的链条。
文档编号F16H55/14GK102308123SQ201080006863
公开日2012年1月4日 申请日期2010年2月5日 优先权日2009年2月6日
发明者卢西恩·博泰兹 申请人:谢夫勒科技有限两合公司