[发明专利]降低了啮合冲击的齿形链和链轮驱动系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2009年9月9日(09/09/2009)提交的序列号为No.12/556,332的美国专利申请的延续，该美国专利申请要求2008年9月9日(09/09/2008)提交的序列号为No.61/095,393的美国临时申请的提交日的优先权及其权益，且这些在先申请的全部公开内容通过参考而清楚地并入本说明书中。

背景技术

齿形链10长期以来在自动化应用中用于在轴之间传递动力和运动，且如图1所示，其通常由交错链节片30的行或排30a、30b等构造成循环链，每个链节片30具有一对齿34，齿34具有外侧侧面37和内侧侧面36，在各个齿之间形成胯部35，并且，每个链节片30具有两个孔32，这些孔在链节排上对齐，从而接收连接销40(例如圆销、摇杆接头等)以可枢转地结合所述排，并且在齿形链与驱动或者从动链轮开始啮合并在链节片的内侧侧面(“内侧侧面结合”)或外侧侧面(“外侧侧面结合”)与链轮齿可驱动地接合时，绕销的中心C提供链10的关节连接。销中心C以链的链节距P隔开。术语“销中心C”是指连续的链节排30a、30b互相相对旋转的轴线，不考虑销40是否包括圆销、摇杆接头或者其它适当的接头。该外侧侧面37为直边(但可以为曲边)，并且其由外部或外侧侧面角ψ限定。该内侧侧面凸起地弯曲，并且具有圆弧段，该圆弧段由中心位于弧线中心79的半径R限定(图3A)。

虽然内侧侧面接合及外侧侧面接合两种啮合方式均被用于汽车发动机定时驱动，但内侧侧面接合更为普遍。还参照图1，当链节排30a、30b沿直线定位时，这种情况通常发生在未被支撑的链跨度(chain span)开始与链轮相啮合时，链节片30的引导(在链运动的方向方面)内侧侧面36因具有向外的突起λ，而相对于位于前面的排30a的相邻链节片30的外侧侧面37有利于内侧侧面的啮合接触。

啮合开始时链与链轮的冲击是链驱动系统中的主要的噪音源，且其发生在链的链节排脱离所述跨度并在接合中与链轮齿相冲击时。啮合现象的复杂动态行为在本领域中是被人熟知的，并且链与链轮的啮合冲击量值受多种因素影响，其中已知多边形效应(被人称为“弦线作用”或“弦线运动”)在链沿着切线接近链轮时在位于链轮上游的“自由”或未被支撑的跨度上引起横向振动。链与链轮齿在啮合过程中相互接合时会产生弦线运动，并且弦线运动能够在与链和链轮相同的平面上且沿垂直于链运行方向上引起链运动。这种不期望的链摆动运动在初始接触点上导致啮合链的链节排与链轮齿之间的速度差，从而导致链与链轮的啮合冲击以及与之相关的链接合噪音级别的加剧。

图2A和2B示出了链轮的弦升高(chordal rise)，其中，弦升高CR通常被限定为，当移动通过角α/2时链的销中心C(或者其它链接头)的垂直位移，其中：

CR＝rp-rc＝rp[1-cos(180°/N)]

并且，其中rc为弦半径或者从链轮中心到长度为P的链轮节距弦线的距离，上述节距弦线同样等于链的节距长度；rp为链轮的理论节距半径，即，节距直径PD的一半；N为链轮齿的数量；并且α等于链轮齿角度或者360°/N。图2A示出了位于第一位置的链销中心C，在该位置，其恰好与链轮相啮合并且其同时与切线TL以及链轮节距直径PD相对齐。如本领域公知的，以及如此处所使用的，切线TL为理论直线路径，啮合链销的中心C沿该路径接近链轮。如此处所示，切线TL位于水平方向，在这种情况下，切线TL在节距直径PD的上止点(top-dead-center)或者12点钟位置与节距直径PD相切，即，切线TL在以下位置与节距直径PD相切：链销的中心被置于节距直径PD的中心且被置于垂直于切线TL的径向参考线的中心位置(如此处所示，当切线水平时，参考线垂直)。图2B示出了在链轮已经旋转过α/2角度后同一销中心C的位置，其中可以看出，随着销中心C围绕链轮的外部(sprocket wrap)继续运动，销中心C横向位移了距离CR，并且销中心的这种垂直位移导致上游链跨度以及其切线TL的相应位移。随着链的销中心C通过弦升高及下降的运动，销中心C的这种横向位移会引起在未被支撑的链跨度上的不被期望的振动。