专利名称：组合链轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种链轮，更具体地说涉及一种组合链轮，其包括一通过定位件和横向凸耳来安装到一金属轮毂上的聚合物环。
背景技术：
链轮在动力传动领域是一种公知的部件。可以通过皮带、链条或者其它适于承受拉伸载荷的可弯曲构件来连接两个或多个链轮。一个链轮可以具有一个平的皮带支承面或者包括横向安装的牙、齿或者槽。
现有技术的链轮通常是一体的，即链轮体和链轮齿都是用相同材料制成或者切割成的。这种材料可以包括金属、塑料、或者其它适宜的硬质材料。另外一种情况就是链轮齿是可拆卸的。这使得可以单独更换齿，从而使链轮在维修期间仍能运转。现有技术的这类链轮含有金属，例如钢，其用在负载比较重的应用中，例如推土设备中。
这种技术的代表是Lammers的美国专利No.4752281(1980)，其公开了一种驱动链轮组件，包括一支撑轮毂和多个可更换的齿。
另一代表性技术是Berg的GB2064708(1980)，其公开了一种组合齿轮或者链轮，外齿部分由一片连续模塑形成的可弯曲齿带构成并连在齿轮或链轮中心坯料或者中心盘上。
还可以参考由本申请发明人于2003年3月31日提交的未审专利10/404,181，其公开了一种组合链轮，该组合链轮具有一与驱动件啮合的非金属环。
现有技术链轮并没有教导一种具有可拆卸磨损表面的轮毂，该可拆卸磨损表面通过一种定位环和横向凸耳连接在轮毂上而无法转动。
所需的是提供一种组合链轮，其轮毂上具有一可拆卸磨损表面，该表面通过定位件和横向凸耳连接在轮毂上，以防止其转动。本发明满足了这种需要。
发明内容
本发明的主要内容是提供一种组合链轮，其具有一带有可拆卸磨损表面的轮毂，其通过一种定位环和横向凸耳来防止轮毂与该可拆卸磨损表面之间的转动。
本发明的其它方面内容通过本发明的下文说明以及附图来进行说明或者变得更清楚。
本发明包括一种组合链轮。该链轮包括一安装到一金属内轮毂上的聚合物外环。该外环具有一轮廓，例如一齿形轮廓。该齿形环包含一热固性材料，例如聚氨酯。轮毂包括适于从环上向一个轴传递转矩的任意金属或非金属材料。使用一定位环或者粘结剂或者二者组合来将该环定位在轮毂上。环上的横向凸耳和轮毂上的槽协同作用，以在环受到转矩作用时防止环转动。用一个定位件或者多个定位件来阻止环的侧向移动。
图1是本发明链轮的剖面图。
图2是图1中A-A处本发明链轮的局部平面图。
图3是一可选实施例的剖面图。
图4是一可选实施例的剖面图。
图5是一可选实施例的剖面图。
图6是一可选实施例的剖面图。
图7是一可选实施例的剖面图。
图8是一可选实施例的剖面图。
图9是一可选实施例的剖面图。
图10是一在摩托车次级驱动系统及悬架上的本发明链轮的侧视图。
具体实施例方式
图1是本发明链轮的剖面图。组合链轮100通常包括轮毂10和环20。
轮毂10具有一外缘11。外缘11包括径向突起或者肩部12。轮毂10可以采用适于传递转矩的材料，例如金属或者非金属材料，举例来说但非限制性地可以是钢、在皮带支承面上加硬的不锈钢、铝以及其它等效物，或者上述材料的组合。
环形部件或者环20包括一设置在环一侧上的凸缘21，以在环上固定皮带。环20还包括一外轮廓，例如一与皮带接合的齿形轮廓，包括在齿22之间的槽21。一齿形带，也叫做同步带，用于摩托车驱动中。环20可以还具有一平的轮廓或者槽形轮廓。
环20含有一种聚合材料，即模制热固性或热塑性材料，包括但不限制于聚氨酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚乙烯和以上两种或多种的组合以及它们的等价物。例如，环20可以包括Adiprene L-325，其是一种液态聚氨酯弹性体，它可以通过自身端部的异氰酸酯基团和多胺或多元醇化合物反应而固化成坚硬的橡胶状固体。适当固化的L-325可以获得能达到结构塑料强度的硬质产品。L-325通常具有较高的冲击强度、耐磨性、弹性变形能力以及延展性。L-325硫化体耐热、水、臭氧、油和大多数的溶剂。
使用热固性或热塑性材料的优点在于可以提高抵抗皮带与环20之间的碎屑效应的能力。这种环比现有技术的金属链轮更软，从而使得环可以部分地吸收碎屑产生的刺穿力，不然这刺穿力则只由皮带吸收，这容易损坏皮带。环20可以也用金属材料。
环20在环境条件下被模制成半径为ID1。外缘11的外表面16被制成半径为ID2。肩部12半径为ID3。半径ID3大于ID1。ID1、ID2和ID3之间的关系是环20的热膨胀系数的函数。需要使环在加热后刚好膨胀成可以滑动或压紧在轮缘11上以支撑在面16上。在冷却后环缩回至半径ID1。
定位件或定位环13在轮缘11上与圆周槽14啮合。定位环13可以防止侧向移动并将环保持在外表面16上。举例但非限制地来说，本发明可以使用Smalley Steel Ring Company公司制造的定位环，部件编号为WS-1100。
为了组装该组合齿轮，环20在必要时要进行加热，以将其轻微软化并使环膨胀。环加热的温度范围大约是65℃到175℃。加热环使半径ID1根据环材料的热膨胀系数来加大。然后将环20压到表面16上并与表面16咬合。凸耳17与槽15对齐并啮合。轮毂10在此过程中被保持在环境温度下，大约为23℃。当环20冷却时，其收缩返回到半径ID1，从而将环20机械锁定到轮毂10上。然后定位环13就被紧压在槽14上。
在另一实施例中，不使用定位环。环20容光ID1和ID3之间的径向尺寸差来定位。即通过在环和轮毂之间形成间隙配合，从而一旦将环冷却，则ID3的尺寸足以防止环20从链轮上脱落。
可以用相同的方式安装一金属环，即通过加热来局部膨胀环，然后将其套在轮毂上，同时将轮毂保持为环境温度。定位环13用于将金属环20定位。该金属材料实施例可以采用具有加硬的带支承面的不锈钢。通过用螺栓(未示出)与孔19啮合来将轮毂10连接到一公知的摩托车车轮W上。
图2是图1中A-A处本发明链轮的局部平面图。槽21和齿22可以是链轮领域公知的任意形状。
环20包括凸耳17，其在环内表面18上横向穿过环的宽度方向延伸。围绕外表面16来设置凸耳接收槽15。凸耳槽15横向定向以在将环压到外表面16上时与凸耳17啮合。槽15比凸耳高度略深，以便于安装并消除凸耳与槽之间的径向间隙，参见间隙G。凸耳17将环锁定在轮毂上，从而过大的转矩不会在环和轮毂之间引起相对转动。
可以沿圆周方向间隔布置一定数量的凸耳17和槽15，以形成一特定的钥匙布局(keyed arrangement)，从而在环20和轮毂10之间实现某种定向。例如，在两组凸耳与槽之间的间隔可以小于另外两组凸耳与槽之间的间隔。这种钥匙特征可以用来确保环与链轮之间的所需关系。
表面16可以用一种公知的粘合剂来讲环20粘结在轮毂10上。例如，可以使用一种适合该材料和温度的树脂粘合剂，包括但不限于3M公司800系列环氧化物产品，如3M DP810TM。另外，可以形成一种间隙配合，在环境温度下让ID2大于ID1。每种将环固定到轮毂上的方法都用于将环锁定在轮毂上，从而防止其在传递转矩时相对于轮毂移动。
本发明的链轮便于维修链轮。当齿廓磨损了一预定量时，可以很容易地拆下并更换外环20。从而无需更换整个链轮，也无需将整个链轮从车辆上卸下来。
该链轮、车轮、轮胎代表了摩托车后悬架系统的簧下重量的主要部分。降低簧下重量可以显著地改善摩托车的操纵性能。本发明链轮就是用于这个目的。使用热塑性环20可以显著减小链轮重量。例如，高速工具钢的平均密度是～8.7gm/cc，或者546lb/ft3。聚氨酯的平均密度是～1.3gm/cc，或者82lb/ft3。这种密度差异就表示了在一个单独的组合皮带轮系统中可以显著减小重量，同样在使用多个组合皮带轮的系统中也可以显著减小重量。
在典型的摩托车后悬架系统中使用本发明链轮可以减小大约676克的簧下重量。例如，一公知的铝链轮、车辆、制动盘、安装螺栓(5)和轮胎的总重量是21.12千克。而使用本发明组合链轮的相同配置的总重量是20.45千克。更具体地说，用在前述系统中的现有金属链轮重2832克。同样结构设计的组合链轮重2147克，大约减少了25％的链轮重量。这还直接导致可以减少悬架组件例如吸震器及弹簧，从而降低总成本。
图3是一可选实施例的剖面图。在该可选实施例中，肩部12被替换为另一定位环13a。该实施例在环的两侧上都具有一定位环。对于该实施例环20可以从两侧上安装到轮缘11上或从轮缘11上拆下。其还表示用槽14a和定位环13a来替代金属肩部12可以减小净重。
图4是一可选实施例的剖面图。在该可选实施例中定位环13由另一肩部12替换。该实施例在环20的两侧上都具有一个肩部12。对于该实施例，环20可以从两侧上安装到轮缘11上或从轮缘11上拆下。
图5是一可选实施例的剖面图。在该可选实施例中，凸缘70从轮缘11的一侧径向延伸。一定位环13与槽14啮合。环20臂固定在定位环13和凸缘70之间。
图6是一可选实施例的剖面图。在该可选实施例中，凸缘70从轮缘11的一侧径向延伸。一肩部布置在轮缘11上与凸缘70相对的位置上。环20固定在肩部13和凸缘70之间。为了进行安装，将环20加热到本文公开的温度。然后将环20压到肩部12上。当环20冷却时，其半径缩小，从而机械限定在肩部12与凸缘70之间。
图7是一可选实施例的剖面图。图7的实施例与图3所述的实施例基本相同，除了该实施例包括两个环20。每个环20都和图2所述的实施例一样。各环20的宽度(W)使得两个环20可以并排安装在轮缘11上。凸耳17和槽15保证了两个环可以正确对齐。
图8是一可选实施例的剖面图。图8的实施例与图4所述的实施例基本相同，除了该实施例包括两个环20。每个环20都和图2所述的实施例一样。各环20的宽度(W，参见图7)使得两个环20可以并排安装在轮缘11上。凸耳17和槽15保证了两个环可以正确对齐。
图9是一可选实施例的剖面图。在该可选实施例中不设置定位环或肩部来在轮缘11上固定环20。环20的内径略小于轮缘11的外径。然后将环20如说明书前部分所述进行加热。使得在环20和轮缘11之间形成一间隙配合。凸耳17和槽15和图2所示的一样。
表面16可以用一种公知的粘合剂来讲环20粘结在轮毂10上。例如，可以使用一种适合该材料和温度的树脂粘合剂，包括但不限于3M公司800系列环氧化物产品，如3M DP810TM。另外，可以形成一种间隙配合，在环境温度下让ID2大于ID1。每种将环固定到轮毂上的方法都用于将环锁定在轮毂上，从而防止其在传递转矩时相对于轮毂移动。
在一可选实施例中环20通过公知技术被铸造在轮辋11的适当位置上。
图10是本发明链轮在摩托车次级驱动和悬架系统上的侧视图。一种公知的悬架系统包括一在枢轴P上连接到车架元件F上的摆臂SA。一减震器SH连接在车架F和摆臂SA之间，以悬挂车架并吸收及抑制路面所传递过来的冲击。传动链轮TS连接在本领域公知的传动输出轴(未示出)上，并通过一环形件B与位于后轮WH和轮胎T上本发明链轮100向接合。后轮WH通过轴颈与摆臂SA在轴A上相连。环形件B包括一齿形带。组合链轮100如本文所述。本发明链轮在该系统中的一个显著好处就是当环20在使用过程中磨损了时，其可以很容易的进行更换，并且不贵。然而，只需要更换磨损的环20。而无需更换链轮的轮缘和轮毂部分。另一方面，一旦磨损了，无须像现有技术一样更换整个金属链轮。
尽管是按照上述形式来描述本发明的，但是显然对于那些本领域技术人员来说可以在不偏离本发明宗旨和范围的情况下对结构和相关部件进行改变。
权利要求
1.一种链轮，包括一在外表面上具有横向槽的轮毂；一啮合在轮毂外表面上的环；一与轮毂啮合以将环定位在轮毂外表面上的定位件；以及该环具有一轮廓，且在内表面上具有凸耳，其与上述槽啮合来协同作用。
2.按照权利要求1所述的链轮，其特征在于所述轮毂还包括一容纳该定位件的周向槽。
3.按照权利要求1所述的链轮，其特征在于所述定位件包括一定位环。
4.按照权利要求1所述的链轮，其特征在于该环的轮廓包括一齿形轮廓。
5.一种链轮，包括一轮毂；一与该轮毂啮合的环，该环在外表面上具有一轮廓，并在内表面上具有一径向向内突出并横向延伸的凸耳；该轮毂包括一与该凸耳啮合以协同作用的槽；一与该轮毂啮合的定位件，以将该环固定在轮毂上；和该环包含聚氨酯。
6.按照权利要求5所述的链轮，其特征在于该轮廓包括齿。
7.按照权利要求5所述的链轮，其特征在于该链轮连在一摩托车车轮上。
8.按照权利要求5所述的链轮，其特征在于该定位件包括一定位环。
9.按照权利要求8所述的链轮，其特征在于该轮毂包括一容纳该定位环的周向槽。
10.一种链轮，包括一在外表面上具有横向槽的轮毂；一与该轮毂啮合的环；该环在外表面具有一轮廓，并且在内表面上具有一凸耳，其与上述槽啮合来协同作用；以及一在该环的两侧上与轮毂啮合的第一和第二定位环，以将该环定位在轮毂外表面上。
11.按照权利要求10所述的链轮，其特征在于该轮毂还包括设置在环两侧上的第一和第二周向槽，以容纳该第一和第二定位件。
12.按照权利要求11所述的链轮，其特征在于各定位件包括一定位环。
13.按照权利要求10所述的链轮，其特征在于该环包括一齿形轮廓。
14.按照权利要求10所述的链轮，其特征在于各定位件都包括一半径(ID3)大于环半径(ID1)的肩部。
15.按照权利要求10所述的链轮，其特征在于该环包括聚氨酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚乙烯或以上两种或多种的组合。
16.一种摩托车悬架系统，包括一第一链轮，包括一在外表面上具有横向槽的轮毂；一与该轮毂啮合的环，其具有一与皮带啮合的表面；一与轮毂啮合以将环定位在轮毂上的定位件；以及该环具有一轮廓，且在内表面上具有凸耳，其与上述槽啮合来协同作用；该链轮连接到一车轮上；该环包括一聚合材料；一车架件；一在一枢轴上转动连接在该车架件上的摆臂；该车轮通过轴颈连接在摆臂上；一连接在摆臂和车架之间的减震件；一与第一链轮一同工作的第二链轮；一在第一链轮和第二链轮之间进行传送的环形件。
17.按照权利要求16所述的第一链轮，其特征在于所述轮毂还包括一容纳该定位件的周向槽。
18.按照权利要求16所述的第一链轮，其特征在于所述定位件包括一定位环。
19.按照权利要求16所述的第一链轮，其特征在于该环包括一齿形轮廓。
20.一种链轮，包括一轮毂；一与该轮毂通过粘结剂接合的环，该环在外表面上具有一轮廓以与皮带接合，并在环内表面上具有一径向突出并横向延伸的凸耳，该环的内径小于轮毂的外径；该轮毂包括一与该凸耳啮合以协同作用的槽；该环包含聚氨酯。
21.一种链轮，包括一在外表面上具有横向槽的轮毂；一铸造在轮毂外表面位置上的聚合物环；以及该环具有一外轮廓。
22.按照权利要求21所述的链轮，其特征在于该环的外轮廓包括一齿形轮廓，以与皮带接合。
全文摘要
一种组合链轮。该链轮包括一安装到一金属内轮毂(10)上的聚合物外环(20)。该外环具有一轮廓，例如一齿形轮廓。该齿形环包含一热固性材料，例如聚氨酯。轮毂包括适于从环上向一个轴传递转矩的任意金属或非金属材料。使用一定位环(13)或者粘结剂或者二者组合来将环定位在轮毂上。环上的横向凸耳(17)和轮毂上的槽(15)协同作用，以在环受到转矩作用时防止环转动。用一个定位件(13)或者多个定位件来阻止环的侧向移动。
文档编号F16H55/12GK1826485SQ200480021066
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月20日 优先权日2003年7月22日
发明者J·D·雷德蒙 申请人:盖茨公司