专利名称：垫圈链轮装置及其安装方法
相关申请的参考文献本申请要求2002年03月18日申请的美国临时申请序列第60/365,503号申请的申请日权益，且该申请特地结合在此以作参考。
背景技术：
图1A-1C示出一种常用的垫圈链轮S，其已为所属技术领域的普通技术人员所熟知。该链轮S包括一环形件或者环形部M，该环形部包括多个周向间隔开且径向向外突出的齿T。所述齿T由齿隙TS间隔开。所述齿T和一相关联的链条(未示出)相啮合。所述链轮S特定用于汽车发动机定时和/或平衡系统。
所述链轮S进一步包括轮毂H，连接到上述齿状环形部M上或者与其形成一体结构。上述轮毂H的第一和第二轮毂部H1、H2从环形部M的相对的第一、第二轴向表面F1、F2沿轴向向外突出(参考图1B和1C)。该第一和第二轮毂部H1、H2分别包括或形成有圆柱形(在容许公差范围内)的外径面OD1、OD2。需要注意的是，轮毂H和环形部M可以由单独的结构组装而成，或者以一体结构形成。上述齿状环形部M和轮毂H共同形成有可绕旋转轴线X旋转的链轮体B。围绕旋转轴线X在轮毂上设置有凹部或者贯通的孔C。该凹部或孔C可容纳一与链轮体B一起转动或可转动地支承链轮体B的轴或者其它零件。上述链轮体B通常可由合适的金属通过铸造、机加工和粉末冶金等成形技术制成，或者由任何其它合适的方式或材料制成。
第一和第二圆形垫圈R1、R2分别与轮毂部H1、H2的圆柱外径OD1、OD2间隙配合，即垫圈R1、R2形成大于与该垫圈配合的外径OD1、OD2的内径ID1、ID2，从而垫圈R1、R2可浮动地偏心设置在外径OD1、OD2上。
垫圈R1、R2通过径向加大的凸缘G1、G2可移动地约束于上述轮毂部H1、H2上，该凸缘可分别紧固、焊接或以其它方式连接在轮毂部H1、H2上。凸缘G1、G2分别形成有大于垫圈内径ID1、ID2的外径OG1、OG2，从而使上述垫圈可分别间隙设置在上述表面F1、F2和凸缘G1、G2之间。
垫圈R1、R2通常由金属制成，在使用过程中，其与和链轮齿T相啮合的相连链条(未示出)的链节相接触。在使用中，在链节动力的作用下，垫圈R1、R2可偏心地浮动于轮毂的外径OD1、OD2上，从而可缓冲或削弱相关联链条与链轮S间的冲击，以降低噪音。
这些常用垫圈链轮效率很高。但一个缺陷就是由于其还涉及到垫圈R1、R2的安装以及凸缘G1、G2和轮毂部H1、H2的连接问题，所以到目前为止，这种装置的加工相对比较复杂而又费时。鉴于上述问题，就有必要在下面公开一种垫圈链轮及其安装方法。
发明简述根据本发明，一链轮装置包括链轮体，该链轮体具有轮毂和与该轮毂相连的齿状环形部。该齿状环形部包括相对的第一、第二轴向表面和多个周向间隔开且从轮毂径向向外突出的齿。在上述齿状环形部的相对侧面上设置有和轮毂相连的第一和第二凸缘。该每一第一和第二凸缘均限定一非圆周边。第一垫圈间隙设置于第一凸缘和齿状环形部件的第一轴向表面之间的轮毂上。第二垫圈间隙设置于第二凸缘和齿状环形部件的第二轴向表面之间的轮毂上。
根据本发明的另一方面，组装垫圈链轮装置的方法包括向第一垫圈施加压紧力，以压缩第一垫圈，使其中的开口暂时弹性变形为第一非圆开口，该开口具有主直径和副直径，其中第一非圆开口的主直径大于第一非圆开口的副直径。一链轮体的第一非圆凸缘和上述第一非圆开口相对齐，以使第一凸缘的主直径和第一非圆开口的主直径相对齐，第一凸缘的副直径和第一非圆开口的副直径相对齐。第一凸缘的主直径大于第一凸缘的副直径。将第一非圆凸缘穿过第一非圆开口。在第一垫圈上去掉压紧力，从而第一垫圈的开口弹性恢复为内径大于第一凸缘副直径却小于第一凸缘主直径的形状。
根据本发明的另一方面，在链轮体上安装垫圈的方法包括向垫圈施加变形力，以使其内的开口变形为可容纳链轮体非圆凸缘通过的形状。在该垫圈变形时，链轮体的非圆凸缘穿过上述开口。从垫圈上卸载上述变形力，以使垫圈被约束于凸缘和链轮体的另一部分之间。
附图简述本发明包括结构、结构的布置以及步骤、步骤的设置，这里公开有优选实施例及参考附图，其中图1A(现有技术)为常用垫圈链轮的等大示意图；图1B和1C为图1A中链轮的等大分解视图；图2是本发明中链轮体的前视图；图2A是沿图2中线A-A的剖视图；图3是本发明中链轮体的局部剖视图；图4是本发明中在链轮体上安装垫圈方法的概略示意图；图5是本发明中垫圈链轮装置的前视图(具有相对于旋转轴线对中的垫圈(只有一个示出))；图5A是沿图5中线A-A的剖视图；图6对应于图5，但是示出了在使用过程中出现的相对于旋转轴线偏心的垫圈(只有一个示出)；图6A是沿图6中线A-A的剖视图。
优选实施例的详述参考图6和6A，本发明中的垫圈链轮装置10包括链轮体20和至少一个可操作地连接到链轮体20的垫圈。在该实施例中，该链轮装置10包括两个可操作地连接的垫圈60a、60b。在使用过程中，链轮装置10的功能基本上等同于图1A-1C中所述的链轮S。
现在参考图2和2A，所述链轮体20被单独示出，且其包括齿状环形部件或齿状环形部22，该环形部包括多个周向间隔开且径向向外突出的齿24。该齿24由齿隙26所隔开。
所述链轮体20进一步包括轮毂30，连接到上述环形部22上或者与其形成一体结构。这里如图所示，包括有环形部22和轮毂30的链轮体20，可由汽车定时和平衡链条传动系统中所熟知的合适金属材料来制成一体结构形式。尤其是上述链轮体20可由常用金属通过成形加工技术制成，例如铸造、锻造、机加工和粉末冶金等。
上述轮毂30包括从环形部22的相对的第一、第二轴向表面22a、22b轴向向外突出的第一和第二轮毂部30a、30b。该第一和第二轮毂部30a、30b分别包括或形成有圆柱形(在容许公差范围内)的外径面32a、32b。
绕旋转轴线X在轮毂上设置有凹部或者通孔34。该孔34可容纳一与链轮体20一起转动或可转动地支承链轮体20的相关轴或者其它零件。上述外径面32a、32b相对旋转轴线X偏心。
所述第一和第二轮毂部30a、30b分别包括与其相连的凸缘40a、40b或者形成为一体结构。凸缘40a、40b和齿状环形部22的相对的第一、第二轴向表面22a、22b相间隔开，因而形成第一和第二环槽42a、42b。第一环槽42a由表面22a、圆柱面32a和凸缘40a所形成。同样，第二环槽42b由表面22b、圆柱面32b和凸缘42b所形成。
根据本发明，凸缘42a、42b分别形成非圆周边44a、44b，因而环槽42a、42b在从圆柱面32a、32b到相关凸缘周边44a、44b所测量的不同周向位置上深度都有所不同。特别是参考图2A，环槽42a、42b在第一位置具有第一深度D1，在第二位置具有第二深度D2。凸缘44a、44b最好是但不必须彼此相同，因此环槽42a、42b的深度彼此也各有不同。
在优选实施例中，凸缘周边(外围边缘)44a、44b为椭圆形，且形成主轴线E1和副轴线E2。因而凸缘在主轴线E1处就形成主直径DE1，在副轴线E2处形成副直径DE2，其中DE1＞DE2。无论周边44a、44b的非圆形状如何，对于第一和第二直径DE1、DE2来说，都是DE1＞DE2。本领域普通技术人员根据下述的揭示可以理解，所述周边44a、44b不必是椭圆形，也可以为根据本发明的其他非圆形状以满足上述参数要求。
参看图3，在一实施例中，链轮体20由粉末冶金和/或其他加工方法形成的坯料构成。该坯料包括轮毂部50，从轮毂部50突出的环形部52，和中心通孔54。该坯料的轮毂部50具有所需的非圆轴向端部50a、50b，这些端部最终形成凸缘40a、40b，或者这些非圆凸缘40a、40b可由机加工等方式形成。上述坯料50由机加工或其它加工方法去除虚线所示的余料，形成上述圆柱形轮毂外径面32a、32b，齿24和齿隙26。根据另一方法，链轮体20可由图1A-1C所述的加工方式所制成，其中非圆凸缘40a、40b被分别以紧固、焊接或者其他方式连接到轮毂部30a、30b上。包括有非圆凸缘40a、40b的加工完成的链轮体20还可以直接由先进的粉末金属成形技术、压铸和其他现有技术直接成形，而不必先形成坯料，再由机加工或其它方法加工。可以理解本发明并不限定于链轮体20的任何特定方法。
图5和5A示出了链轮装置10，具有沿旋转轴线X对中的第一和第二环形垫圈60a、60b。该垫圈60a、60b分别间隙设置于环槽42a、42b内，且相对圆柱面32a、32b可偏心地浮动。每一垫圈60a、60b都形成有一具有圆柱(在容许公差内)内径DR的中心开口，其中DE1＞DR＞DE2，即垫圈60a、60b的内径DR大于上述凸缘40a、40b的副直径DE2，但小于上述凸缘40a、40b的主直径DE1。
如图5A所示，当垫圈60a、60b相对旋转轴线对中的时候，凸缘周边44a、44b和垫圈60a、60b重叠的部分形成径向干涉I1，以避免垫圈60a、60b轴向向外远离齿状环形部22的运动超出各自的凸缘40a、40b。在图5A中可以看出，在垫圈60a、60b的内径DR和副轴线E2区域内的凸缘周边44a、44b之间形成有径向间隙P1。而上述干涉I1用以防止垫圈60a、60b脱出环槽42a、42b。设置上述干涉I1，仅仅是用于在链轮10不工作时，防止垫圈60a、60b脱出各自的环槽42a、42b。因而干涉I1非常小，例如仅有0.5毫米(mm)。如下所述，链轮10在工作状态下，垫圈60a、60b可在凸缘40a、40b后获得更大范围的活动空间。
再来参看图6和6A，所示的垫圈60a、60b在链轮装置10的使用过程中，处于操作位置(未对中)。尤其是，相关联链条C的链节L1、L2(假想示出)和垫圈60a、60b相接触，且使它们相对旋转轴线X偏心。因而，当链轮装置10在使用过程中，垫圈60a、60b就会完全位于(从而可轴向紧固)各自的环槽42a、42b内。
参看图4，公开了垫圈60a、60b的安装方法。尤其是，工具Q包括有将环形垫圈60a定位于其间的第一和第二表面S1、S2(图4中仅示出了垫圈60a，但垫圈60b的安装程序和垫圈60a相对应)。工具Q可包括机械、液压和/或电子装置，用于相向移动上述第一和第二表面S1、S2，从而使垫圈60a的径向相对的部分62a、62b彼此相向压紧一足够距离，使垫圈暂时弹性变形，形成具有主轴线EA1和副轴线EA2的非圆开口EO(在优选实施例中，开口EO为椭圆形)，其中在主轴线EA1处形成主直径ED1，在副轴线EA2处形成副直径ED2，其中ED1＞ED2。而且垫圈60a的尺寸设置为在被所述工具Q压缩时，椭圆形开口EO可容纳凸缘40a穿过其中(当适当调整或者对齐凸缘40a时)，从而将垫圈60a安装在上述环槽42a内。在上述工具Q的面S1、S2分开时，垫圈60a弹性恢复为原来的具有所述圆形内径DR(在容许公差内)的自然形状。因而如果垫圈60a恢复为自由圆形，就会在凸缘40a和齿状环形部件22之间被紧固约束。而且，垫圈60a、60b还可倒置上述程序而进行拆卸。
所述垫圈60a、60b通常由金属制成，例如汽车定时平衡链条传动系统中所熟知的合适金属材料。在一实施例中，垫圈由SAE A52100号钢制成的。为了适应垫圈60a、60b对尺寸的要求，所以必须选用精确的材料，从而可使垫圈60a、60b能有效地被弹性压缩，形成合适的非圆开口EO，而不会产生永久变形。而且在撤消压缩力时，也能够使垫圈60a、60b弹性恢复到初始的圆形形状。
垫圈60a、60b被压缩时不会永久变形且在撤消压缩力后可弹性恢复到初始圆形的压缩量，将根据垫圈60a、60b所用的特定制造材料以及垫圈尺寸的不同而有所不同。通常，垫圈60a、60b必须能足够变形，以将垫圈60a、60b安装在非圆凸缘40a、40b上，但却不会发生永久变形，即不能压缩垫圈超过它们的弹性极限或者屈服点，这些都根据垫圈的材料和尺寸而各不相同，这些可以容易地手被所属领域的普通技术人员根据应力应变图和/或经验算出而得以定量确定。当然，所需压缩垫圈60a、60b的最小量也要足够使垫圈能容纳、穿过对应的非圆凸缘40a、40b。在一个实施例中，垫圈60a、60b由SAEA52100号钢制成，在未压缩状态(自由状态)时，外径为41.9862毫米，内径为39.9542毫米，厚度(内外径之差)为2.032毫米。在如上所述的安装过程中，这些垫圈60a、60b至少可被压缩主外径为43.5102毫米、次外径为40.4622毫米的椭圆形。
这里所用的术语“圆形”，“圆柱”都是利用本领域普通技术人员所熟知的容许公差的容许值制成。而且本发明参考上述优选实施例所公开。对于本领域普通技术人员来说，各种修改和替换都是被允许的，其由随后的权利要求从字义上限定，和/或根据等同原则所涵盖的修改和替换的范围。
权利要求
1.一种链轮装置，包括一链轮体，该链轮体具有轮毂和与该轮毂相连的齿状环形部，该齿状环形部包括相对的第一、第二轴向表面和多个周向间隔开且从轮毂向外径向突出的齿；在上述齿状环形部的相对侧面上设置有和轮毂相连的第一和第二凸缘，每一该第一和第二凸缘都限定一非圆周边；一第一垫圈间隙设置于第一凸缘和齿状环形部件第一轴向表面之间的轮毂上；一第二垫圈间隙设置于第二凸缘和齿状环形部件第二轴向面之间的轮毂上。
2.如权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，每一上述第一和第二凸缘都形成有主直径和小于上述主直径的副直径；上述第一垫圈形成有大于上述第一凸缘副直径却小于第一凸缘主直径的内径；以及上述第二垫圈形成有大于上述第二凸缘副直径却小于第二凸缘主直径的内径。
3.如权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，上述链轮绕旋转轴线旋转；在第一垫圈相对上述旋转轴线对中时，在上述第一凸缘和第一垫圈径向重合的部分之间形成有第一干涉；在第二垫圈相对上述旋转轴线对中时，在上述第二凸缘和第二垫圈径向重合的部分之间形成有第二干涉。
4.如权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，上述第一和第二垫圈都形成有圆形内径；在上述第一凸缘和上述第一非圆内径相对齐时，上述第一垫圈可有选择地变形，以形成一可容纳上述第一凸缘运动穿过的第一非圆内径；在上述第二凸缘和上述第二非圆内径相对齐时，上述第二垫圈可有选择地变形，以形成一可容纳上述第二凸缘运动穿过的第二非圆内径。
5.如权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，上述第一和第二垫圈均由钢制成。
6.如权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，上述链轮体的轮毂和齿状环形部形成为一体结构。
7.如权利要求6所述的链轮装置，其特征在于，上述链轮体的轮毂、齿状环形部和第一、第二凸缘形成为一体机构。
8.如权利要求7所述的链轮装置，其特征在于，上述链轮体由压紧的粉末金属形成。
9.如权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，每一上述第一和第二凸缘均形成有椭圆形周边。
10.如权利要求1所述的链轮装置，其特征在于，上述第一和第二垫圈均可偏心地浮动在上述链轮体的轮毂上。
11.一种链轮装置，包括一链轮体，该链轮体具有轮毂和与该轮毂相连的齿状环形部，该齿状环形部包括相对的第一和第二轴向表面和多个周向间隔开且从轮毂向外径向突出的齿；一第一凸缘，和所述轮毂相连且同上述齿状环形部的第一轴向表面相配合，形成第一槽，该第一凸缘限定一非圆周边；一第一垫圈间隙设置于轮毂上的第一槽内。
12.一种安装垫圈链轮装置的方法，上述方法包括向第一垫圈施加压紧力，以压缩第一垫圈，使其中的开口暂时弹性变形为第一非圆开口，该开口具有主直径和副直径，其中第一非圆开口的主直径大于第一非圆开口的副直径；将链轮体的第一非圆凸缘和上述第一非圆开口相对齐，以使第一凸缘的主直径和第一非圆开口的主直径相对齐，第一凸缘的副直径和第一非圆开口的副直径相对齐，其中第一凸缘的主直径大于第一凸缘的副直径；将第一非圆凸缘穿过第一非圆开口；在第一垫圈上去掉压紧力，从而第一垫圈的开口弹性恢复为内径大于第一凸缘副直径却小于第一凸缘主直径的形状。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括向第二垫圈施加压紧力，以压缩第二垫圈，使其中的开口暂时弹性变形为第二非圆开口，该开口具有主直径和副直径，其中第二非圆开口的主直径大于第二非圆开口的副直径；将链轮体的第二非圆凸缘和上述第二非圆开口相对齐，以使第二凸缘的主直径和第二非圆开口的主直径相对齐，第二凸缘的副直径和第二非圆开口的副直径相对齐，其中第二凸缘的主直径大于第二凸缘的副直径；将第二非圆凸缘插入到第二非圆开口内；在第二垫圈上去掉压紧力，从而第二垫圈的开口弹性恢复为内径大于第二凸缘副直径却小于第二凸缘主直径的形状。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，上述第一非圆凸缘形成有椭圆形周边。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，每一上述第一和第二凸缘都形成有椭圆形周边。
16.一种在链轮体上安装垫圈的方法，上述方法包括向垫圈施加变形力，以使其内的开口变形为可容纳链轮体非圆凸缘通过的形状；在该垫圈变形时，将链轮体的非圆凸缘插入到上述开口中；从垫圈上卸载上述变形力，使垫圈在凸缘和链轮体另一部分之间受约束。
全文摘要
一种在链轮体上安装垫圈以构造链轮装置的方法，包括向垫圈施加变形力，以使其内的开口变形为可容纳链轮体非圆凸缘通过的形状。在该垫圈变形时，将链轮体的非圆凸缘插入到上述开口中。随后从垫圈上卸载上述变形力，使垫圈在凸缘和链轮体另一部分之间受约束。上述链轮装置包括至少一个通常为两个的、分别由非圆形凸缘约束的垫圈。
文档编号F16H55/30GK1643271SQ03806355
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月18日 优先权日2002年3月18日
发明者杰弗里·R·汉密尔顿 申请人:克劳伊斯传动装置产品有限公司