專利名稱：具有多種不同外徑滾子的鏈條的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鏈傳動裝置，尤其是涉及能減小動態載荷和傳動噪聲的一種具有多種不同外徑滾子的鏈條。
背景技術：
鏈傳動是最為普遍使用的傳動裝置之一。鏈傳動常常輸出動態載荷，例如在汽車內燃機的傳動系中，包括曲軸鏈輪、至少一個凸輪軸鏈輪和傳動鏈的正時鏈傳動裝置，凸輪軸的轉動會引起鏈輪扭矩的動態變化。由于一般鏈輪要輸出波動的扭矩，鏈條張力波動會動態變化，特別是鏈條緊邊的張力尤其嚴重。變化的張力不僅會引起振動和噪聲，增加了鏈輪鏈條的磨損，降低了鏈傳動的使用壽命，而且跳齒發生的機會大大增加。目前公知的解決方案有如下幾種。在US8066602 B2公開了一種所謂的隨機化鏈輪。其特征是設置多種根徑(根徑定義為齒槽底部到鏈輪中心的距離)，根徑在鏈輪上隨機排列。變化根徑可以造成滾子在輪齒上徑向位置的隨機變化，該方案目的是要產生調制噪聲的效果，但不能降低傳動系的動態載荷。在CN200780035538. 4公開了一種具有多種齒距的鏈輪。由于與之嚙合的鏈條的節距是恒定的，鏈條的滾子在鏈輪徑向上的位置因齒距的變化而變化。此種不同齒距在齒環上沿在鏈輪的旋轉方向的交替布置在正時鏈傳動裝置內導致了與振動載荷方向相反的附加振動激勵，以此振動激勵降低了在正時鏈傳動裝置內出現的鏈條力。多齒距的特點將增加鏈輪的制造成本。在CN200480026879.1公開了一種具有非圓鏈輪的鏈傳動裝置。該方案通過合理設置非圓輪廓凸出部的數目和位置，降低特定階數的扭轉振動。非圓徑向輪廓在旋轉過程中產生校正扭矩，減小傳動裝置的動態載荷和振動。但非圓鏈輪的變速特性和變傳動比特性會導致正時誤差。在現有的公知方案中許多用于降低傳動系的噪聲和動載荷的解決方案在其使用范圍內結果是很好的，而實際希望能進一步降低傳動裝置動態載荷，降低傳動噪聲，并且成本較低。

發明內容
本發明的目的在于提供一種具有多種不同外徑滾子的鏈條，用在鏈傳動裝置中具有噪聲低、鏈條張力波動小、可制造性好等優點。本發明解決技術問題采用的技術方案如下
本發明包括外鏈節、內鏈節和滾子；外鏈節由一對外鏈板和固定連接外鏈板的銷軸構成，內鏈節由一對內鏈板和固定連接內鏈板的套筒形成，滾子與套筒為間隙配合，外鏈節和內鏈節交替地用銷軸連接而成所述鏈條至少包含兩種以上不同外徑的滾子，安裝在套筒外的滾子根據外徑從大到小再從小到大周期性地排列于鏈條上，所述滾子外徑大小是按余弦規律變化。本發明具有的有益效果是
本發明的鏈條用在鏈傳動裝置中，可減小動載荷，即鏈條緊邊張力的波動，從而增強了鏈條的疲勞強度，另外傳動噪聲和振動也大大減??；由于不同外徑的滾子與鏈輪嚙合時產生的聲音頻率不同，鏈條與鏈輪嚙合產生的噪聲能量將分散到各聲音頻率段上，這樣可以起到降低傳動噪聲的作用。


圖1是本發明的結構示意圖。圖2是本發明與鏈輪裝配的三維圖。
圖3是鏈條與鏈輪裝配的局部放大圖。圖中1、內鏈板，2、外徑Cl1滾子，3、內鏈板，4、套筒，5、外鏈板，6、銷軸，7、外徑d2的滾子，8、外徑d3滾子，9、外徑d4滾子，10、外徑d5滾子，11、外徑d4滾子，12、外徑d3滾子，13、外徑d2滾子，14、外徑Cl1滾子，15、外鏈板，16、鏈輪。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。如圖1所示，本發明包括外鏈節、內鏈節和滾子；外鏈節由一對外鏈板5、15和固定連接外鏈板的銷軸6構成，內鏈節由一對內鏈板1、3和固定連接內鏈板的套筒4形成，滾子與套筒4為間隙配合，外鏈節和內鏈節交替地用銷軸6連接而成；所述鏈條至少包含兩種以上不同外徑的滾子，安裝在套筒4外的滾子根據外徑從大到小再從小到大周期性地排列于鏈條上，所述滾子外徑大小是按余弦規律變化。如圖1、圖2所不,滾子鏈條具有5種不同直徑的滾子,外徑(I1為滾子2,外徑為d2的滾子7，外徑為d3滾子8，外徑為d4滾子9，外徑d5為滾子10，外徑為d4滾子11，外徑為d3滾子12，外徑為d2滾子13，外徑為Cl1滾子14。滾子內徑優選的取相同值，這樣可以使銷軸6直徑保持相同，有利于少裝置的制造成本。其他的結構與一般滾子鏈一樣，鏈節距依舊相同。滾子外徑大小的確定和排列方法依據載荷規律確定。以消除余弦規律變化的動載荷為例，一個周期內的每個滾子外徑4可以按如下公式計算，d^c^+Acos (2* π*η/Ν)，其中η的值依次從I取到Ν，Ν為一個周期內的滾子數目，A為滾子直徑變化幅值Mtl為滾子的平均外徑。在實施例中N=9, dQ=4. 9,變化幅度A=O. 4,計算得到滾子的外徑如下4=5.3000,d2=5. 2064，d3=4. 9695，d4=4. 7000，d5=4. 5241，d6=4. 7000，d7=4. 9695，d8=5. 2064，d9=5. 3000，滾子外徑在4. 524Γ5. 3000范圍內按余弦規律變化。A的取值與扭矩變化的幅度有關，A的大小要消除扭矩波動。在需要輸出較大的扭矩時刻，布置直徑較大的滾子；在需要輸出較小的扭矩時刻，布置直徑較小的滾子。以此方式降低鏈條的張力波動幅度。圖3給出了的鏈輪16與部分鏈條嚙合的局部放大圖，圖中r1、r2、r3為圖1相應滾子的半徑，R1、R2、R3分別為滾子14、滾子13、滾子12的嚙合半徑，嚙合半徑是滾子圓心到鏈輪中心的距離，R_t為鏈輪的齒根圓。與非對稱滾子鏈嚙合的鏈輪16的幾何結構與普通鏈輪相同，它具有一個節圓。直徑為Cltl的滾子中心在鏈輪的節圓上，直徑大于Cltl的滾子中心在鏈輪節圓之上，直徑小于Cltl的滾子中心在鏈輪節圓之下。從圖中可以看出滾子與鏈輪形成的嚙合曲線不再是圓形，而是非圓形。為了鏈輪與鏈條的較好的嚙合，鏈輪齒槽底部的曲率半徑應大于滾子鏈的滾子最大半徑。由于鏈條上的滾子直徑是變化的，相應滾子的嚙合半徑也是變化的，因此鏈輪的扭矩將會隨之變化。在輸出扭矩變化的情況下要使鏈條張力波動范圍盡可能的小，問題可轉化為鏈傳動裝置在鏈條張力基本不變的情況下輸出變化的扭矩。根據力矩公式
T =F. r可知，鏈條張力造成的扭矩等于張力F乘以鏈條與鏈輪切點處的嚙合半徑r，其中嚙
合半徑是滾子的半徑與鏈輪齒根圓半徑之和。在張力F基本不變的前提下，要使輸出扭矩動態變化，唯一的方法是使嚙合半徑r動態變化。也就是把鏈條的滾子直徑設計得不相同，當鏈輪帶動鏈條運轉時，嚙合半徑r將動態變化。在具體設計時，可以根據負載扭矩的變化規律確定滾子直徑的變化規律。本發明提供的非對稱滾子鏈，與鏈輪組合成的鏈傳動裝置，與鏈輪嚙合的滾子到鏈輪中心的半徑，在輸出扭矩變大時，要求用滾子大的；輸出扭矩變小時，用滾子小的。這種方式可以減小鏈條的張力波動幅度。上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種具有多種不同外徑滾子的鏈條，包括外鏈節、內鏈節和滾子；外鏈節由一對外鏈板(5、15 )和固定連接外鏈板的銷軸(6 )構成，內鏈節由一對內鏈板(1、3 )和固定連接內鏈板的套筒(4)形成，滾子與套筒(4)為間隙配合，外鏈節和內鏈節交替地用銷軸(6)連接而成；其特征在于所述鏈條至少包含兩種以上不同外徑的滾子，安裝在套筒(4)外的滾子根據外徑從大到小再從小到大周期性地排列于鏈條上。
2.根據權利要求1所述的一種具有多種不同外徑滾子的鏈條，其特征在于所述滾子外徑大小是按余弦規律變化。
全文摘要
本發明公開了一種具有多種不同外徑滾子的鏈條。包括外鏈節、內鏈節和滾子；外鏈節由一對外鏈板和固定連接外鏈板的銷軸構成，內鏈節由一對內鏈板和固定連接內鏈板的套筒形成，滾子與套筒為間隙配合，外鏈節和內鏈節交替地用銷軸連接而成所述鏈條至少包含兩種以上不同外徑的滾子，安裝在套筒外的滾子根據外徑從大到小再從小到大周期性地排列于鏈條上；滾子外徑大小是按余弦規律變化。本發明用在鏈傳動裝置中，可減小動載荷，即鏈條緊邊張力的波動，從而增強了鏈條的疲勞強度，另外傳動噪聲和振動也大大減?。挥捎诓煌鈴降臐L子與鏈輪嚙合時產生的聲音頻率不同，鏈條與鏈輪嚙合產生的噪聲能量將分散到各聲音頻率段上，起到降低傳動噪聲的作用。
文檔編號F16G13/07GK103016617SQ201210577030
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者邱清盈, 馮培恩, 王少劍, 戚玉軒, 展京洲 申請人:浙江大學