[发明专利]高速传动齿形链链条和链轮

说明书

(一)技术领域

本发明属于机械制造领域，涉及到高速链传动技术，特别适用于汽车、摩托车发动机的配气/正时链传动和机油泵传动等高速传动。

(二)背景技术

齿形链传动广泛用于各种要求运动平稳、噪声低、速度高的工作场合，如汽车、摩托车发动机正时/配气传动。摩托车和汽车发动机曲轴与凸轮轴之间的配气传动，以实现点火时间准确，配气链传动速度非常高。标准的齿形链是链片外侧直边齿廓与链轮直线齿廓啮合，每个链节与链轮的啮合在瞬间完成，啮合过程属于非共轭啮合。由于链传动多边形效应，标准的齿形链条的节距线与链轮的节圆交替的相割或相切，其链条中心线位置周期性的变化。标准的链传动在高速运动时将产生大的冲击振动和噪音，严重影响发动机的性能。

为了有效消减链条的横向移动量，德国Ramsey公司将齿形链的铰链结构由传统的滑动摩擦副改进为滚动摩擦副，发展成为具有变节距性能的滚动销齿形链，直接与具有渐开线齿形的链轮啮合。我国专利号为92226376.0也公开了一种与变节距滚动销齿形链相配合的链轮加工刀具。德国Ramsey公司生产的采用滚动销或卵形销的齿形链通常也限于≤5000转/分的中低速，而且工艺复杂，成本高，难以推广应用，特别是不适合摩托车和汽车所用的小节距齿形链。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足，提供一种具有低噪音、适合高速传动的齿形链和链轮传动机构。

本发明的高速传动齿形链链条和链轮采用双面啮合的形式，即链条链板的内外侧齿廓均可与链轮的轮齿啮合。当双面啮合的齿形链链条与链轮啮合时，啮入链板的内侧齿廓首先与链轮轮齿啮合，随链轮的旋转，逐步过渡到啮入链板的内侧齿廓和外侧齿廓同时与链轮啮合，直至外侧齿廓最终定位于链轮的轮齿之上。

本发明的高速传动齿形链链轮的齿形由链条齿形包络而成。链传动是一种多刚体的运动形式，不但链节和链轮有运动关系，而且前后链节之间也存在一定的运动关系。确定双面啮合链轮齿形，须首先导出链节与链轮之间的运动关系和链节齿形的数学方程。链节之间、链条与链轮之间的复杂运动关系须做合理简化，求解与之啮合的链轮齿形。链轮单齿单侧齿廓线可由过渡曲线、渐开线、修正渐开线组成。

本发明的高速传动齿形链链条链板的内侧齿廓外凸于外侧齿廓。链板内侧齿廓先与链轮啮合，并在后续的过程中，随链轮的转动，链板内侧齿廓持续地与链轮齿廓啮合，直到同侧的外侧齿廓定位于链轮轮齿上，这样就完成了啮入链节两铰链中心连线与链轮分度圆相切到相交再到相割的周期性过程。双面啮合不同于标准齿形链在瞬时与链轮齿廓啮合并定位于链轮上。双面啮合齿形链链板内侧廓线与外侧廓线对称线的法向距离为f， f = h · sin α 2 + l · cos α 2 , ]]>h为标准齿形链机构多边形效应的幅值，l为紧边链条平动距离差。

本发明的高速传动齿形链链条和链轮可以保证齿形链链条和链轮啮入完毕后，链节处于较大的圆上，可以消除在链条和链轮在啮合过程中的啮合线位置变化，以及链条中心线横向移动量。

本发明的高速传动齿形链链条和链轮可以保证链条紧边链条中心线保持水平，与链轮分度圆相交的链节铰链中心连线和紧边链条中心线之间有一定的夹角，而不是象标准链传动一样，与紧边链条中心线重合。双侧齿廓啮合的形式使得链板的内侧齿廓线先与链轮齿廓啮合，保证紧边链条的中心线不下降到与链轮分度圆相割的位置，减小了多边形效应的影响。

本发明的齿形链链条节距和链轮齿廓的设计特点可以保证实现由单面啮合平稳的过渡到双面啮合，使链条啮入链轮平稳，啮合作用力无突变，啮入冲击速度小。而且，链轮轮齿齿根无应力集中，有助于提高齿形链的传动能力。