具有對稱墊圈的滾鏈鏈輪的製作方法

2023-05-13 14:38:11

專利名稱：具有對稱墊圈的滾鏈鏈輪的製作方法
相關申請的交叉引用本申請要求於2000年12月1日申請的序號為09/728,698、現在是美國專利No.6,371,875的美國申請的優先權，美國專利No.6,371,875又要求於1999年8月25日申請的序號為09/383,128、現在是美國專利No.6,179,741的美國申請的優先權，美國專利No.6,179,741又要求於1998年8月25日申請的序號為60/097,931的美國臨時申請的優先權。
背景技術：
本發明涉及汽車定時鏈技術。這裡尤其是涉及一種用於汽車凸輪軸驅動領域的滾鏈鏈輪，並將具體參照其進行描述。然而，本發明還涉及其他可減小鏈驅動噪音能級的鏈驅動系統和應用。
用於汽車發動機凸輪軸驅動的滾鏈鏈輪通常根據一個或多個國際標準，如DIN、JIS、ISO等等，來製造。ISO-6061994(E)(國際標準化組織)標準規定了對短節距精度滾鏈和相關鏈輪或鏈輪齒的要求。
圖1示出一用於ISO-606柔順量鏈輪的對稱齒間形狀。上述齒間具有一連續的圓角或齒根半徑Ri，如滾子就位角度a所限定的那樣從齒側(即，側面)延伸到相鄰齒側。齒側半徑Rf在切點TP處與上述滾子就位半徑Ri正切。連杆節距為P的鏈具有與上述齒間相接觸的直徑為D1的滾子。該ISO鏈輪具有長度也為P的弦節距、齒根直徑D2、齒數Z。上述節圓直徑PD、齒頂園直徑或外徑OD和齒角(tooth angle)A(等於360°/Z)進一步限定上述ISO-606柔順量鏈輪。上述最大和最小滾子就位角度a可限定為amax＝140°-(90°/Z)以及amin＝120°-(90°/Z)參考圖2，一示範性ISO-606柔順量滾鏈驅動系統10在如箭頭11所示的順時針方向上旋轉。上述鏈驅動系統10包括驅動鏈輪12、從動鏈輪14和具有多個滾子18的滾鏈16。通常，鏈輪12、14和鏈16的每個都符合ISO-606標準。
滾鏈16嚙合並環繞在鏈輪12、14上，且具有在上述鏈輪之間延伸的兩個跨距、鬆弛鏈條20和拉緊鏈條22。上述滾鏈16如箭頭24所示張緊。通過傳統的鏈導向部件(未示出)，上述拉緊鏈條22的中間部分可在從動鏈輪14與驅動鏈輪12之間受引導。第一滾子28圖示為處於驅動鏈輪12上12點時刻位置的初始嚙合位置。第二滾子30與上述第一滾子28鄰接，並且是下一個要與驅動鏈輪12嚙合的滾子。
鏈驅動系統具有幾個會產生所不希望的噪音的元件。滾鏈驅動噪音的主要來源就是當滾子離開上述跨距以及在嚙合過程中與鏈輪相碰撞時所產生的聲音。生成的衝擊噪音以等於鏈嚙合鏈輪的頻率相等的頻率循環往復。衝擊噪音的響度是在嚙合過程中生成的衝擊能量(EA)的函數。衝擊能量(EA)和發動機速度、鏈質量、以及鏈與鏈輪之間在起始嚙合時的衝擊速度有關。上述衝擊速度受鏈-鏈輪嚙合幾何形狀所影響，嚙合齒側壓力角g(圖3)為其一因數，其中EA＝WP--2000VA2；VA＝pnp--30000sin(360--Z+g)；g＝180-A-a--2；其中EA＝衝擊能量(N·m)VA＝滾子衝擊速度(m/s)g＝嚙合齒側壓力角n＝發動機速度(RPM)W＝鏈質量(Kg/m)Z＝鏈輪齒數A＝齒角(360°/Z)a＝滾子就位角度P＝鏈節距(弦節距)衝擊能量(EA)的方程式假定鏈驅動運動學通常符合準靜態分析模型，並且當鏈輪從上述跨距上接收滾子時，在齒側和齒根半徑的切點TP(圖3)處發生滾子-鏈輪驅動接觸。
如圖3所示，壓力角g由線A和線B之間的角度限定，其中線A為當嚙合滾子28在切點TP接觸到嚙合齒側時從嚙合滾子28的中心引出並通過齒側半徑Rf中心，線B連接在完全就位的位於齒根半徑D2上的滾子28的中心與下一嚙合滾子30的如同該滾子30在其嚙合齒間仍處於齒根半徑D2上時的中心。上述在圖27中所列的滾子就位角a和壓力角g可由上述方程所計算。應當理解的是，上述角度g在角度a最大時最小。於是，圖2和3所示的符合ISO-606的示範性23齒柔順量驅動鏈輪12的壓力角g的範圍在如圖4的表中所列出的14.13°到24.13°之間。
圖3中還示出當驅動鏈輪12在箭頭11的方向上旋轉時，嚙合路徑(假想滾子)和滾子28(實線)的驅動接觸位置。圖3描述了一種理論情況，其中鏈滾子28位於鏈節距和鏈輪弦節距都等於理論節距P的最大實體鏈輪的齒根直徑D2上。對於該理論情況，在滾子嚙合的開始就產生的噪音具有一個由於滾子28和齒根表面Ri相碰撞而產生的徑向分量FR、以及一個在滾子移動為驅動接觸時、同一滾子28在切點TP與嚙合齒側相碰撞所產生的切向分量FT。可以認為，徑向衝擊首先發生，幾乎同時伴隨有切向衝擊。滾子衝擊速度VA如圖所示通過並基本上垂直於嚙合齒側切點TP，而滾子28正驅動接觸在該點TP上。
上述衝擊能量(EA)方程式僅僅計算了在嚙合過程中的切向滾子衝擊。因此，假定為具有徑向和切向衝擊(可以任何順序發生)的實際的滾子嚙合看來與上述衝擊能量(EA)方程不符。這種準靜態模型的應用，可有利地用作為一種定向工具，允許對那些特徵進行分析，這些特徵可被修正來降低在嚙合初始的切向滾子-鏈輪碰撞過程中產生的衝擊能量。嚙合過程中的徑向衝擊及其對噪音級的影響都可以與衝擊能量(EA)方程分開來評價。
在實際的條件下，由於特徵尺寸公差，鏈和鏈輪之間的節距通常不匹配，在應用中這些零件由於磨損，這種不匹配情況更加嚴重。該節距失配會移動嚙合衝擊的點，而上述徑向碰撞仍發生在齒根表面Ri，但不一定是在D2上。切向碰撞通常在點TP附近發生，但作為上述實際鏈-鏈輪節距失配的函數，這種接觸會爬升到齒根半徑Ri的嚙合邊緣，或者甚至在嚙合齒側半徑Rf上從TP點徑向向外。
如衝擊能量(EA)方程所推算的那樣，減小上述嚙合齒側壓力角g就會減小滾鏈驅動的嚙合噪音級。可行但不值得推薦的是在保持對稱齒廓的同時減小上述壓力角g，這可以通過簡單地增大滾子就位角a、有效降低兩齒側壓力角來完成。所述這種輪廓需要磨損的鏈在滾子經過鏈輪卷折部(sprocketwrap)(下面會描述)時，與更陡的斜面接觸，因此上述滾子在離開上述卷折部之前就必須在斜坡齒側(coast flank)上爬升得更高。
鏈驅動噪音的另一個來源就是由軸的扭轉振動和鏈、鏈輪之間的微小的尺寸誤差而在部件中產生的寬頻機械噪音。造成寬頻機械噪音的最大原因是在滾子經過上述鏈輪卷折部時，發生在無負載滾子和鏈輪齒之間的間歇接觸或振動接觸。尤其是，常見的鏈驅動系統磨損包括鏈輪齒面磨損和鏈磨損。上述鏈磨損是由連結合部的軸承磨損引起的，且特徵為節距伸長。可以認為和ISO標準鏈輪嚙合的磨損鏈僅僅有一個滾子處於驅動接觸並承載最大負荷的狀態。
再參照圖2，處於最大負荷的驅動接觸發生在滾子進入到驅動鏈輪卷折部32進行嚙合時。嚙合滾子28如圖所示處於驅動接觸並承載最大負荷的狀態。滾子28上的負荷主要是嚙合衝擊負荷和鏈拉緊負荷。在滾子28前面的卷折部32上鄰近的幾個滾子分擔鏈拉緊負荷，但是呈逐漸遞減的比率。滾子28的負荷(以及卷折部上鄰近的幾個滾子在較小的程度上)可以保持這些滾子與鏈輪齒根面34穩固或強力地接觸。
滾子36是在驅動鏈輪卷折部32中進入鬆弛鏈條20之前的最後一個滾子。滾子36也與驅動鏈輪12強力地接觸，但只是接觸在上述齒根面34上的更高的某一點上(例如徑向向外)。除了滾子28和36、以及滾子28之前的幾個承擔鏈拉緊負荷的滾子以外，上述驅動鏈輪卷折部32上的其他滾子都不會和鏈輪齒根面34強力地接觸，所以當它們繞著上述卷折部移動時就會相對上述鏈輪齒根面自由地振動，由此導致所不希望的寬頻機械噪音的產生。
滾子38是從動鏈輪14的鏈輪卷折部40中進入拉緊鏈條22之前的最後一個滾子。滾子38和鏈輪14驅動接觸。與在驅動鏈輪卷折部32中的滾子36同樣，鏈輪卷折部40內的滾子42與從動鏈輪14的齒根半徑44強力接觸，只是通常不在齒根直徑處。
眾所周知，即使滾鏈磨損，在鏈輪齒之間的節距線間隙(PLC)也會促進鏈輪卷折部中鏈滾子和鏈輪之間的強力接觸。添加到齒間的節距線間隙量可限定一集中在上述齒間並形成齒根直徑D2一段的短弧線長度。齒根圓角半徑Ri正切於上述齒側半徑Rf和齒根直徑弧線段。上述齒廓仍然對稱，但Ri不再是從一個齒側半逕到相鄰齒側半徑的連續圓角半徑。這就具有降低鏈驅動系統的寬頻機械噪音分量的作用。但是，在鏈輪齒之間增加節距線間隙不會減小由滾子-鏈輪衝擊相碰撞所引起的鏈驅動噪音。
美國專利No.5,397,278中描述了降低與滾鏈相關的噪音級的另一種嘗試，其公開了對齒根面凹切或鏟齒以便消除在嚙合初始滾子-齒根面的徑向接觸。然而，在′278專利中公開的發明沒有調節嚙合衝擊頻率。也就是說，所有齒廓基本上相同。因此，齒側衝擊以嚙合頻率而產生。′278專利中公開的鏈輪的其他缺點在於滾子在完全嚙合時既與嚙合齒側又與非嚙合齒側接觸。於是，當滾子就位於完全嚙合時，滾子與非嚙合齒側之間沒有設置間隙時，滾子可能變成楔在(wedge)齒間內。
降低與滾鏈嚙合相關的噪音級的另一個嘗試是加入一個或多個用來緩衝或軟化滾子在嚙合過程期間當該滾子離開該跨距並與鏈輪相撞時的嚙合衝擊的彈性墊圈。參照圖6，與傳統滾鏈驅動系統110關聯的驅動鏈輪112採用了對稱的ISO-606柔順量齒廓。除了驅動鏈輪112包括兩個在每個鏈輪112輪轂上固定一個的圓形墊圈144以外，驅動鏈輪112與驅動鏈輪12(圖2)基本上相同。每個墊圈144具有連續的或其他均勻的由半徑R限定的外表面。本領域公知的是，墊圈144用來緩衝或軟化滾子在嚙合過程期間當其離開該跨距並與鏈輪相撞時的嚙合衝擊。
更具體而言，如圖6a和6b所示，一個滾子128、一個襯套129和一個相關銷釘131由兩套交迭的鏈節板146L、146R和148L、148R支撐。當驅動鏈輪112沿箭頭11的方向旋轉時，在滾子128與相關鏈輪齒碰撞之前，鏈節板146對兩個墊圈144的外表面施加衝擊、並接著壓縮或其他的變形，緊接著由鏈節板148來作用。結果，滾子128的衝擊速度在與鏈輪嚙合之前得到了降低，由此降低了嚙合衝擊噪音。墊圈壓縮的最大量149出現在或接近於具有鏈節距P的相鄰滾子之間的中點P/2處。圖6b顯示出橡膠衝壓以便交替變換鏈節板146與鏈節板148之間的連續節距。墊圈的一個典型的問題是耐久性問題。也就是說，可以預期在反覆地鏈衝擊之後在最大圈壓縮區域出現墊圈彈性材料的磨損和壓縮變形。此外，由於在嚙合過程期間的重複的壓縮循環，墊圈最終會產生疲勞。
因此，人們認為可取的是開發一種新式改進的滾鏈驅動系統和鏈輪，其可滿足上述需求並能克服上述的和其他的缺陷，同時提供更好的和更多的優點。

發明內容
根據本研發的一個方面，一個鏈輪包括一個輪轂和多個從所述輪轂徑向向外突出的齒。至少一個墊圈定位成與所述齒鄰近，所述墊圈形成多個彼此由橫向凹槽分開的壓縮式墊。每個所述壓縮式墊相對於一個圓周方向的中點而對稱地形成。
根據本研發的另一個方面，一種鏈輪，包括一個輪轂和多個從所述輪轂徑向向外突出的齒。至少一個墊圈定位成鄰近所述齒。所述墊圈形成一個包括多個形成於其中的軸向延伸凹槽的對稱外表面。
根據本研發的另一個方面，一種鏈輪包括一個輪轂和多個從所述輪轂徑向向外突出的齒。至少一個墊圈定位成鄰近所述齒，並包括多個通過凹槽而彼此隔開的壓縮式墊。所述墊圈可在第一和第二相反的旋轉方向上同樣地操作。
根據本研發的有一個方面，一種鏈輪，包括一個輪轂和多個從所述輪轂徑向向外突出的齒。至少一個墊圈定位成鄰近所述齒，並且所述墊圈形成多個通過橫向凹槽而彼此隔開的壓縮式墊。每個壓縮式墊包括一個具有離開所述輪轂的中心相同的徑向距離的一前端和一後端的外表面，所述鏈輪繞所述輪轂的中心旋轉。
本發明的一個優點是設置了一個包括至少一個墊圈的鏈輪，該墊圈設計成增加形成墊圈的彈性材料的疲勞壽命。
本發明的另一個優點是提供了具有兩套採用不同齒廓的鏈輪齒的鏈輪以及墊圈，該墊圈與所述齒廓配合來將鏈傳動系統噪音級降低至齒廓或墊圈單獨使用時所產生的噪音級以下。
本發明的另一個優點是提供了具有不同的兩套非對稱鏈輪齒、每套都採用了齒根修正的鏈輪。
本發明的另一個優點在於提供了一種鏈輪，其相對於第二齒廓的滾子-到-嚙合齒側初始接觸對第一齒廓的滾子-到-嚙合齒側初始接觸的頻率作出相位調整或調節，由此變更了滾子-到-第一嚙合齒側與滾子-到-第二嚙合齒側的初始接觸的節奏。
本發明的又一個優點在與提供了一種鏈輪，其使在嚙合期間由滾子-鏈輪碰撞產生的衝擊噪音和/或在鏈輪卷折部的未承載滾子產生的寬頻機械噪音最小化。
本發明的又一個優點在於提供了一種鏈輪，其提供了″分階段″滾子衝擊(即，滾子嚙合間隔的延長)，此處切向滾子-鏈輪衝擊首先出現，繼之以在完全嚙合處的徑向滾子-鏈輪衝擊。
本發明的又一個優點在於提供了一種鏈輪，其將滾子嚙合分布在相當大的時間間隔上，以便使負荷傳遞更加平緩，由此使得滾子-鏈輪衝擊和由此產生的固有噪音最小化。
本發明的還一優點在與提供了一種鏈輪，其包括含有齒根修正的對稱齒間和墊圈，由此在滾子完全就位於各自的齒間時，在相關滾鏈的滾子與鏟齒了的齒根面在各自的齒間中間隔開。
對於本領域普通技術人員來說，通過閱讀和理解下面對優選實施例的詳細描述，本發明其它優點是顯而易見的。


本發明可以具體化為各種部件和部件的設置，以及各種步驟和步驟的設置。這些附圖僅僅是為了說明優選實施例，而並不解釋為對本發明的限制。
圖1示出ISO-606柔順量滾鏈鏈輪的對稱齒廓；圖2是一具有ISO-606柔順量驅動鏈輪、從動鏈輪和滾鏈的示意性滾鏈驅動系統；圖3是圖2的驅動鏈輪的放大了的局部視圖，顯示出驅動鏈輪順時針轉動時的嚙合路徑(假想的)和一在驅動位置的滾子(實線)；圖4是列出多個不同的ISO-606柔順量鏈輪尺寸的滾子就位角α和壓力角γ的表；圖5是列出本發明變更鏈輪尺寸的三個不同的非對稱齒廓(1-3)的最大貝塔(β)角和相應的壓力角(γ)的表；圖6圖示出一個在其每個面上均採用了一個傳統的墊圈或阻尼圈的示範性ISO-606柔順量驅動鏈輪；圖6a是圖6的驅動鏈輪的放大了的局部視圖，顯示出滾鏈鏈節板與墊圈之間的相互作用；圖6b是沿圖6a中的6b-6b線截取的穿過滾鏈鏈節板的橫截面視圖；圖7圖示出其中採用了本發明的特徵的一個示範性滾鏈驅動系統；圖8圖示出圖7的驅動系統的一個隨機嚙合滾鏈驅動鏈輪；圖8a是沿圖8的8a-8a線截取的通過鏈輪的橫截面視圖；圖9圖示出用於圖8的鏈輪的第一非對稱齒廓；圖9a是滾子完全就位成兩點接觸時，圖9的第一非對稱齒廓的嚙合齒側的局部放大視圖；圖9b是圖9的第一非對稱齒廓的局部放大視圖，顯示出滾子完全就位成兩點嚙合；圖9c是圖9的第一非對稱齒廓的局部放大視圖，顯示出滾子就位於下部齒側點S和S；圖10圖示出用於圖8的鏈輪的第二非對稱齒廓；圖11圖示出圖9的非對稱齒廓與圖10的非對稱齒廓相重疊；圖12是在拉緊鏈條-鏈輪界面處的圖7的隨機嚙合滾鏈驅動鏈輪的局部放大視圖；圖12a是圖8的隨機嚙合滾鏈驅動鏈輪的局部放大視圖；圖12b是圖12a的鏈輪的局部放大視圖，圖示出鏈輪齒間與墊圈墊和凹槽之間的位置關係；圖12c是圖12的鏈輪的局部放大視圖；圖12d是圖12的鏈輪的局部放大視圖；圖12e是圖12d的鏈輪的局部放大視圖；圖13a是ISO-606柔順量鏈輪的局部放大視圖，圖示出ISO-606柔順量鏈輪齒間與本發明的墊圈墊和凹槽之間的關係；圖13b是採用了齒根修正並包括一個根據本發明而形成的墊圈的ISO-606柔順量鏈輪的局部放大視圖；圖14圖示出圖13b的鏈輪，並顯示出一個優選的墊圈構造和部位，其中每個壓縮式墊包括一個平行於當兩個相鄰滾子都完全就位於它們相應的齒間並位於壓縮式墊相鄰的相反兩端時在這兩個相鄰滾子的中心之間延伸的弦或線段的平面。
具體實施例方式
本發明涉及具有對稱和/或非對稱齒或齒間的鏈輪，並且還涉及具有多個任意定位的非對稱齒廓的鏈輪(此處稱作隨機嚙合鏈輪)。根據本發明，這些鏈輪的任何一個包括一個或多個根據本發明形成的墊圈。並且，此處描述的具體鏈輪和齒廓意圖作為優選實施例的例子，而絕不是想將本發明限制於這些優選實施例。
現在參照圖7，滾鏈驅動系統210中採用了本發明的特徵。滾鏈驅動系統210包括一個隨機嚙合鏈輪212、一個從動鏈輪214、以及一個具有多個與鏈輪212、214嚙合並卷繞其上的滾子28的滾鏈216。鏈輪212、214沿箭頭11所示的順時針方向轉動。
滾鏈216具有兩個在鏈輪之間延伸的跨距、鬆弛鏈條220和拉緊鏈條222。滾鏈216如箭頭224所示處於張緊狀態。拉緊鏈條222的中心部可以用鏈導向部件(未示出)在從動鏈輪214和驅動鏈輪212之間引導。所示的第一滾子228完全就位於驅動鏈輪212的12點時鐘位置。第二滾子230與第一滾子228相鄰，並且是將要和驅動鏈輪212嚙合的下一個滾子。
為了便於描述本發明的非對稱齒廓，下面將僅僅討論驅動鏈輪212。然而，本發明的非對稱齒廓也可同樣地應用於從動鏈輪214上，以及應用於其他類型的鏈輪上，如惰輪及與逆轉平衡軸相關的鏈輪。
繼續參照圖7，並特別地參照圖8和8a，隨機嚙合滾鏈驅動鏈輪212圖示為一個23齒鏈輪。然而，鏈輪212可以根據需要有更多或更少的齒。鏈輪212包括一個中央輪轂213以及任意地或不規則地安置在輪轂213周圍的第一組鏈輪齒250(不再一一單獨編號)以及第二組鏈輪齒252(分別編號為鏈輪齒1、3、8、9、10、14、17、21和22)。在所描述的所示實施例中，在鏈輪212周圍安置有14個鏈輪齒250和9個鏈輪齒252。然而，應當理解的是在不背離本發明的範圍的前提下，可以改變每種類型的鏈輪齒的數目和位置。
現在仍然參照圖8和8a，鏈輪212包括兩個根據本發明形成的彈性墊圈或阻尼圈244。墊圈244固定到或以其它傳統的方式附著到輪轂213上相互毗鄰的鏈輪齒的相反的軸向面上，即在齒250、252的相反的軸向側上。在該優選實施例中，墊圈由傳統的彈性材料，如丁腈膠料形成，但是也可利用任何其它的有彈力的和耐久的材料，而不背離本發明的總體範圍和意圖。
兩套鏈輪齒250、252以隨機模式設置，以便通過變更初始滾子-與-鏈輪接觸的點和節奏來更改嚙合衝擊頻率。然而，這兩套鏈輪齒250、252可被設置成許多不同的隨機模式。並且，也可預期的是這兩套鏈輪齒250、252可以設置成多種也同樣可以起作用的常規模式(regular pattern)。在所有情況下，一個鏈輪上設置兩套鏈輪齒提供了一種用來分散或調節嚙合頻率衝擊噪音的手段，而該嚙合頻率噪音通常與全部成員的形狀基本上相同的鏈輪齒有關並由此引發。嚙合頻率噪音降低的實現一部分靠變更滾子-與-鏈輪初始接觸的點和節奏。
現在具體參照圖8，可以看到每個鏈輪齒250都包括一個嚙合側或齒形，其與相鄰齒的非嚙合側或齒形(flank profile)配合(以逆時針方式)以便形成具有齒根面256的第一非對稱齒間254。每個已編號的鏈輪齒252包括一個與相鄰齒的非嚙合側或齒形配合(以順時針方式)以便形成具有齒根面260的第二非對稱齒間258的嚙合側或齒形。如下面進一步所描述的，第一和第二組鏈輪齒250、252與墊圈244配合，以便將鏈驅動系統的噪音級降低到低於單獨使用任一齒廓使所產生的噪音級。
現在參照圖9至9c，鏈輪212包括一個具有一個嚙合側或齒側264的第一齒262、和一個具有非嚙合側或齒側268的第二齒264。嚙合齒側264和非嚙合齒側268配合來限定齒間254，齒間254一個用來接收與鏈216相連的滾子，如滾子269。於是，鏈輪齒262必然被歸類為齒250中的一個，而鏈輪齒266可被歸類為鏈輪齒250或252中的任何一個。
嚙合滾子269具有滾子直徑D1，並且如圖所示在齒間254之內完全就位為兩點接觸。更具體地說，當在齒間254之內完全就位成驅動接觸時，嚙合滾子269與兩條沿著嚙合齒側表面或面軸向延伸(即沿與附圖平面垂直的方向)的線或脊B和C相接觸。然而，為了便於其描述，線或脊B和C在後面顯示並稱為齒間內的接觸點。
嚙合齒側264具有與齒側平面(flank flat)270的徑向外端相切的半徑Rf。由半徑Ri限定的齒根面256的第一部分在其一端與齒側平面270的徑向內端相切，在其另一端與從點C徑向向外延伸的第一非功能(non-functional)平面(未示出)的徑向外端相切。如圖9a中所明確地顯示出的，為了確保在點B和C處發生兩點/線接觸，齒根半徑Ri的最大值必須等於或小於最小滾子半徑的0.5D1。作為Ri≤0.5D1的結果，在滾子就位於點B和C處時，在齒根面256與滾子269之間形成小間隙273。
第二非功能平面(未示出)在點B和由半徑Ri限定的齒根面部分的徑向外端之間延伸。第二非功能平面與齒側平面270相連。也就是說，齒側平面270的第一部分從點B徑向向外延伸以便便於使滾子-鏈輪嚙合″分階段發生″。齒側平面270的一個第二非功能部分在點B徑向向內延伸，並與從點C徑向向外延伸的第一非功能平面配合，以便於滾子在點B和C處就位成兩點接觸。
再次參照圖9，齒側平面270的位置由角度β確定，並且平面方向在滾子269在點B和C處接觸鏈輪時與通過點B和該滾子中心(點X)的直線正交或垂直。從點B徑向向外延伸的齒側平面部分的長度影響鏈輪212和滾子269之間在第一接觸點A沿齒側平面270的初始切向衝擊與隨後的在點C處的徑向衝擊之間的時間延遲。應當理解的是，壓力角γ(下面將進一步描述)、鏈和鏈輪之間的節距失配的量、以及齒側平面的長度可以改變，以便在滾子-鏈輪嚙合的一開始得到所希望的初始滾子接觸點A.還應該理解的是，在理論條件下，初始滾子-鏈輪接觸在點B處發生。然而，對於所有其他節距失配的情況，初始接觸發生在從點B偏移至的點A處。對於所有理論條件以外的所有情況，在嚙合一開始，初始切向接觸發生在點A處，具有其相關的衝擊力FT(圖9b)。
可以相信，在鏈輪轉動使滾子移動到完全嚙合並隨後在點C徑向接觸時，滾子269從點A到點B保持與齒側平面270的強力接觸。徑向衝擊力FR(圖9b)沒有出現，直到鏈輪充分旋轉以使滾子269在點C開始徑向接觸。於是徑向衝擊力FR出現在完全嚙合的瞬間。力矢量FR用實線表示，以便指示在點C處徑向衝擊的出現，力矢量FT只用輪廓線表示，以便指示先前在點A處切向衝擊的出現。
拉緊鏈條負荷到嚙合滾子的傳遞被認為是在完全嚙合時完成的。在點C處受滾子269的徑向碰撞、並得到其徑向衝擊力FR的瞬間，切向衝擊力FT已經出現，並不再起作用。在切向與徑向滾子-鏈輪碰撞之間的時間延遲(″分階段″嚙合)有效地將嚙合過程期間產生的衝擊能分布在一個較大的時間間隔上，由此減小了其對以嚙合頻率而產生的噪音級的作用。此外，該非對稱鏈輪齒廓有益地使得隨著嚙合滾子從其點A的初始嚙合移動到其在點B和C處的完全兩點嚙合位置，拉緊鏈條的負荷從一個完全嚙合滾子到一個正在嚙合滾子的更加平緩地傳遞。
再次參照圖9，齒根面256採用了齒根修正。也就是說，一個第二平面272從點C徑向向內延伸。由半徑Ri′限定的齒根面256的第二部分與平面272的徑向內端相切，並與第三平面274的徑向內端相切。由半徑Rf′限定的非嚙合齒側(disengaging flank)268與第三平面274的徑向外端相切。
應當理解的是從點C徑向向外延伸的非功能平面與平面272相連。也就是說平面272的第一部分從點C徑向向外延伸，並與從點B徑向向內延伸的第二非功能平面(與齒側平面270相關連)配合，以便使滾子在點B和C處就位成兩點接觸。平面272的第二部分在點C內側徑向延伸，並與第三平面274配合，以便設置齒根修正(root relief)。
當滾子269在點B和C處就位成完全嚙合時，在滾子269與修正後的齒根面256之間存在間隙276。對於齒根修正了的齒間254來說，滾子269當其中心在理論節園直徑PD上時接觸點B並完全嚙合。第二齒根半徑Ri′必須等於或小於滾子269直徑D1的一半。圖9b示出了滾子268在點B和C處完全嚙合位置的到非嚙合齒側268之間的滾子間隙278。
現在參照圖9c，齒根修正此處定義為在滾子269跨接在齒根上並就位於分別在相對的嚙合和非嚙合齒側264、268上的點S和S′上時，在滾子269與修正後的齒根面256之間存在的間隙280。於是，在鏈輪212旋轉至滾子269跨接於齒根之上並就位於分別在相對的嚙合和非嚙合齒側264、268上的點S和S′上時，防止了滾子269接觸齒根面256。具體地說，圖9c示出了這點，在此，當鏈輪212繞鏈輪卷折部232(圖7)旋轉時滾子269從點C徑向向內移動、並在點S和S′處接觸下部齒側。應當理解的是，當滾子連續繞鏈輪卷折部行進時，滾子沿著非嚙合齒側268從點S′向外移動。
為了使滾子269前進到在點S和S′與下部齒側相接觸，該滾子必須從兩點完全嚙合位置前進並且從節園直徑PD徑向向內移動一個徑向距離。如果在一些惡劣的運行條件下，鏈驅動動力迫使滾子269衝擊齒間254的下部齒側表面，滾子受嚙合幾何學的約束，其要求滾子在點A與鏈輪齒初始切向接觸，然後在其向前行進並徑向向內到點S和S′之前，在點B和C處移動到其兩點完全嚙合位置，這還要求在滾子行進了一段徑向向內路程時進一步壓縮墊圈244(下面將進一步描述)。
該非對稱齒廓的嚙合幾何結構和在點S和S′滾子-鏈輪有利的就位幾何結構一起可使圖6的傳統ISO-606橡膠墊圈系統的噪音得到優越的噪音衰減。衝擊矢量FIS和FIS′(圖9c)在初始切向接觸及隨後的兩點就位之後順序出現。另一方面，據認為，ISO-606徑向(齒根)衝擊矢量FR(圖3)是在滾子接著在嚙合齒側上移動到驅動位置之前的初始滾子-鏈輪衝擊。嚙合齒側滾子就位角β(圖9)以及非嚙合齒側滾子就位角β′取代了ISO-606滾子就位角α。壓力角γ是嚙合齒側滾子就位角β的函數。也就是說，隨著β的增加，γ減小。最小非對稱壓力角可由下列方程確定，其中γmin＝βmax-(αmax/2+γISOmin)因此，如圖5中的表所示，當βmax＝(αmax/2+γISOmin)時，非對稱壓力角γmin＝0。圖5列出了幾種鏈輪尺寸和幾種非對稱齒廓的最大貝塔角(b)和相應的壓力角(γ)。應當理解的是，減小嚙合齒側壓力角g，就會減小切向衝擊力分量FT(圖9b)，從而減小在初始嚙合時總噪音級中的切向衝擊噪音。
衝擊力FT是衝擊速度的函數，而衝擊速度又與壓力角γ相關。由於壓力角γ的減小，使得在開始嚙合時鏈和鏈輪之間的衝擊速度也相應減小，導致改進了的NVH特性。最小壓力角γ還有利於在切向接觸點A、B之間產生更大間隔或距離，以進一步增加或最大化嚙合″階段″。在優選實施例中，嚙合齒側壓力角γ範圍在大約-3.0°。到大約+8°之間，以便優化滾子和鏈輪之間的漸進衝擊。
在所述的實施例中，在最大實體條件下，滾子就位角度β大於ISOαmax/2，並且可以調節角β，直到達到所需的嚙合齒側壓力角γ。例如，滾子就位角β就可以使得壓力角γ小於零，或一負值。據認為，對於″額定″系統或對於有磨損的系統，理論鏈/鏈輪界面的小的負壓力角會有利於使壓力角γ接近於零(0)。然而，也可對嚙合齒側滾子就位角β進行有益地調整，以便使任一嚙合齒側壓力角g的數值小於最小ISO-606壓力角。
應當指出的是當壓力角γ為負值時，需要弦節距減小。否則，當滾子離開鏈輪卷折部回到跨距時，該滾子會與嚙合齒側(具有最大實體鏈輪和理論節距(最短的)鏈條)發生幹涉。並且，如前所述，減小了的弦節距有助於分階段嚙合。
另外，非嚙合齒側滾子就位角β′(圖9)可以調節為一等於αmin/2或更小的最大值。該減小的滾子就位角β′可在滾子離開鏈輪、進入跨距時，促進更快地分離。當卷折部中的滾子環繞鏈輪運動時，該減小的滾子就位角度β′還可使在磨損鏈中的滾子沿上述傾斜齒側面爬升到一不太陡的角度。
現在參照圖10，鏈輪212還包括一個具有一嚙合側或齒側364的第三齒362、以及一個具有一非嚙合側或齒側368的第四齒366。嚙合齒側364和非嚙合齒側368配合來限定一個齒間258，其用來接受與鏈條216相連的滾子，如滾子369。於是，鏈輪齒362必然被歸類為已編號鏈輪齒252(圖8)中的一個，而鏈輪齒366可被歸類為鏈輪齒250或252中的任何一個。
嚙合滾子369具有滾子直徑D1，並且如圖所示在齒間258之內完全就位為兩點接觸。嚙合滾子369在點B′和C′處完全就位於齒間內之前，最初在點A′接觸嚙合齒側364。與上面針對非對稱齒間254進行的描述相同，接觸點B′和C實際上是沿著每個鏈輪齒表面軸向(即在與附圖平面正交的方向)延伸的線。
嚙合齒側364具有在接觸點B′處與第一非功能平面(未示出)相切的半徑Rf。作用近在於便於兩點滾子接觸的平面從點B′徑向向內延伸。由半徑Ri限定的齒根面260的第一部分在其一端與第一非功能平面的徑向內端相切，在其另一端與從點C徑向向外延伸的第二非功能平面(未示出)的徑向外端相切。更具體地說，為了確保在點B′和C處發生兩點/線接觸，齒根半徑Ri的最大值必須等於或小於最小滾子半徑0.5D1。作為Ri≤0.5D1的結果，在滾子就位於點B′和C處時，在齒根面260與滾子369之間形成小間隙(相當於圖9a所示的間隙273)。
第一非功能平面的部位由角β決定，並且平面方向在滾子369在點B′和C處接觸鏈輪時與通過點B′和該滾子中心的直線正交或垂直。應當理解的是，壓力角γ、鏈和鏈輪之間的節距失配的量可以改變，以便在滾子-鏈輪嚙合的一開始得到所希望的初始滾子接觸點A′。在理論條件下，初始滾子-鏈輪接觸在點B′處發生。然而，對於所有其他節距失配的情況，初始接觸發生在點A′處，該點圖示為與點B′偏離。
於是，對於所有理論條件以外的所有情況，在嚙合一開始，初始切向接觸發生在點A處。在鏈輪轉動使滾子從其在點A′處的初始切向衝擊移動到在點B′處的完全嚙合並得到在點C處的徑向接觸期間，滾子369保持強力接觸。在鏈輪充分旋轉以使滾子369在點C開始徑向接觸之前，沒有出現徑向衝擊力。
於是，徑向衝擊力FR出現在完全嚙合的瞬間。拉緊鏈條負荷到嚙合滾子的傳遞被認為是在完全嚙合時完成的。在點C處受滾子369的徑向碰撞、並得到徑向衝擊力的瞬間，切向衝擊力已經出現，並不再起作用。在切向與徑向滾子-鏈輪碰撞之間的時間延遲(″分階段″嚙合)有效地將嚙合過程期間產生的衝擊能分布在一個較大的時間間隔上，由此減小了其對以嚙合頻率而產生的噪音級的作用。此外，該非對稱鏈輪齒廓有益地使得隨著嚙合滾子從其點A′的初始嚙合移動到其在點B′和C處的完全兩點嚙合位置，拉緊鏈條的負荷從一個完全嚙合滾子到一個正在嚙合滾子的更加平緩地傳遞。
齒根面260採用了齒根修正。也就是說，一個第二平面372從點C徑向向內延伸。由半徑Ri′限定的齒根面260的第二部分與平面372的徑向內端相切，並與第三平面374的徑向內端相切。由半徑Rf′限定的非嚙合齒側與第三平面374的徑向外端相切。
應當理解的是第二非功能平面(在點C外部徑向延伸)與平面372相連。也就是說平面372的第一部分從點C徑向向外延伸，並與從點B徑向向內延伸的第一非功能平面配合，以便使滾子在點B′和C處就位成兩點接觸。平面372的第二部分在點C內側徑向延伸，並與第三平面配合，以便設置齒根修正。
如上所指出的，當滾子369在點B′和C處就位成完全嚙合時，在滾子369與修正後的齒根面260之間存在間隙376。對於齒根修正了的齒間258來說，滾子369當其中心在理論節園直徑PD上時與點B′接觸並完全嚙合。第二齒根半徑Ri′必須等於或小於滾子369直徑的一半。圖10還示出了滾子369就位於點B′和C上時完全嚙合位置的到非嚙合齒側368之間的滾子間隙378。齒間258以與齒間254相同的方式設置齒根修正。也就是說，在滾子跨接於齒根表面並就位於點S和S′上時，防止了滾子369接觸齒根面260(參見圖9c中的間隙280)。因此，滾子369僅接觸下部嚙合齒側和非嚙合齒側。應當理解的是，當滾子連續繞鏈輪卷折部行進時，滾子沿著非嚙合齒側368從點S′向外移動。
除了在一個條件下--由節距最短的鏈條(最短的節距是理論節距)和最大實體鏈輪定義的理論條件以外，節距失配為鏈條/鏈輪界面所固有的。因此該理論條件定義了鏈條和鏈輪節距失配關係的公差範圍的一個極限(零，或者是沒有節距失配)。當最長的″剛製成的″鏈條與最小實體條件的鏈輪--或者換句話說具有最小齒廓的鏈輪--一起使用時定義了另一個極限。該極限導致節距失配的最大量。因此，節距失配的範圍由部件的特徵公差來決定。
可以引入額外的節距失配以便於在在點A處(對於非對稱齒間254而言)的初始切向(嚙合)接觸與在點A′處(對於非對稱齒間258而言)的初始切向接觸之間有更大的時間延遲。也就是說，為每個齒間254、258改變初始滾子-與-鏈輪接觸出現的時間導致嚙合頻率噪音的降低，這是因為初始滾子-與-鏈輪接觸的點和節奏得到了變更。在滾子-與-鏈輪在點A和A′的接觸之間的時間延遲，或者調節可以通過增大鏈節距與鏈輪節距之間的失配而得以增大。應當理解的是，對於齒間254的初始接觸比對於齒間258的初始接觸出現得早，主要是由於β角差異(參看圖11)以及在較小程度上是由於齒側平面270使得初始接觸在鏈輪齒250的嚙合齒側上出現得更高的緣故。
鏈輪弦節距必須比鏈節距短，以便於滾子-齒分階段接觸。此外，弦節距的降低還在滾子離開鏈輪卷折部回到鏈條中時提供了滾子-到-鏈輪的間隙。使用時弦節距的附加減小優選在0.005-0.050mm範圍之內。
對於每個齒間254、258的滾子分階段接觸可以通過設置充分小於ISO標準的鏈輪齒壓力角γ而得到進一步地幫助。人們期望等於或非常接近於零(0)的壓力角γ，或者甚至是負的壓力角。例如，圖11示出了隨機嚙合驅動鏈輪212的一個實施例，其中齒間254、258的壓力角γ不同。也就是說，兩個壓力角γ或者是正值或者是零，但是對於齒間254的壓力角γ254小於齒間258的壓力角γ258(並且滾子就位角β254大於滾子就位角β258)。於是，對於齒間254，γmin可以等於0°，對於齒間258，γmin可以等於+8°，而對於兩個齒間，γmax則總是小於ISO最小壓力角(對於兩個齒間254、258來說，γmin和γmax的特徵公差帶或範圍相同)。
因此，對於齒間254來說，滾子-到-鏈輪的初始接觸出現在點A處，繼之以隨後的在點B和C處的徑向接觸。並且，對於齒間258來說，滾子-到-鏈輪的初始接觸出現在點A′處，繼之以隨後的在點B′和C處的徑向接觸。鏈輪212可以引入附加的弦節距降低，並且可以引入齒間間隙(TSC)，這些都在美國專利No.5,921,878中得以描述，該專利的公開內容及其教導通過參考而在此引入。齒間間隙(TSC)使得磨損鏈條的滾子能夠與鏈輪齒的一個或多個傾斜齒根面保持強力接觸。也就是說，通過適應鏈節距伸長的一個指定程度ΔP，一個或多個平面272、274(圖9)和372、274(圖10)可被用來補償鏈節距的伸長或鏈條磨損。此外，傾斜齒根面有助於降低徑向反作用力，由此降低滾子徑向衝擊噪音對整個噪音級的貢獻。應當理解的是，淺的β′角與齒間間隙一起幫助在卷折部的滾子保持″強力″滾子-鏈輪接觸。
可供選擇地，對於齒間254的壓力角γmin可以總是負值，而對於齒間258的壓力角γmin可以是一個正值或零。例如，對於齒間254，γmin可以等於-3o，對於齒間258，γmin可以等於+8o，並且對於這兩個輪廓，γmax總是小於ISO最小壓力角。對於這個實施例，總是包括附加的弦節距降低，然而，可以包括也可以不包括齒間間隙。在又一個實施例中，齒間254、258可以具有相同的或者至少基本上相同的壓力角γ(於是，齒間具有相同的或者至少基本上相同的滾子就位角β254和β258)。
圖12顯示出每個滾子鏈節板，如滾子鏈節板248，當它們與鏈輪212嚙合接觸時所遵循的路徑(假想的)。當滾子230移動到在相應的鏈輪齒間內嚙合接合時，滾子鏈節板248繞完全嚙合滾子228的中心樞轉，並壓縮固定於鏈輪212的輪轂213上並在齒250和/或252的相反的正面和背面上的彈性墊圈或阻尼圈244(也可參見圖8a)。
繼續參看圖12，並且現在還參照圖12a，每個環形彈性(例如，橡膠)阻尼圈/墊圈244都包括一個不平的或波狀的外表面400，該外表面由壓縮式墊402以及橫向或軸向延伸的凹槽404交替構成。每個壓縮式墊402具有一個外表面406，該外表面是弧形、平面狀或者其它總的沿著墊圈244的外徑ODE在前端或上遊端406a到後端或下遊端406b之間延伸的形狀。每個壓縮式墊402的前端406a和後端406b都優選位於離開鏈輪212的中心或者中心縱軸CL一個共同的徑向距離(還可參看圖8、8a)，並且最為優選地，前端和後端406a、406b都位於墊圈244的外徑ODE上。在前端和後端406a、406b之間，外表面406可以具有任何所需的形狀或外形，然而它相對於平分壓縮式墊402外表面406的中點406c對稱。於是，優選地，墊圈244包括一個由對稱壓縮式墊406形成的對稱外表面或外徑ODE。另外，外表面406在其前端和後端406a、406b之間優選是平滑的，並且或者是平面形的或者沿著墊圈244的外徑ODE平滑地和成弧形地延伸。
於是，形成了每個壓縮式墊402的外表面406，從而在滾子230移動到與鏈輪212嚙合時，墊402從前端406a到後端406b受到了鏈條的鏈環248的均勻地一致地壓縮。換句話說，繼續參照圖12所示的例子，每個壓縮式墊402的壓縮梯度(compression gradient)均勻地分布在就位滾子228與下一個嚙合滾子230之間。
位於每個墊圈244的相繼壓縮式墊402之間的凹槽404橫向或軸向(即，平行於鏈輪212的中心軸CL)延伸，在滾鏈鏈節板位於鄰近已就位和樞轉滾子228的部分，對墊圈244提供最小地壓縮或不壓縮，在那裡壓縮僅有很少好處或幾乎沒有好處。另外，凹槽404提供彈性材料在其中形成壓縮式墊402的後端406b的空隙或空位，並且在每個滾子的嚙合及那個滾子的隨後通過鏈輪卷折部232的旋轉期間能夠移動。
現在參照圖12b，每個凹槽404由至少一個從凹槽404的圓弧中心408延伸的半徑R2限定(在所述的實施例中，凹槽404由至少兩個半徑限定)。同樣地，齒間254、258的齒根面256、260的一部分分別由從由半徑Ri′限定的齒根面部分的圓弧中心410延伸的半徑Ri′限定。
因此，在所示的例子中，可以在圓弧中心410、圓弧中心408和鏈輪212的中心CL之間畫出一條徑向線412。可以看出墊圈244，更具體地說是壓縮式墊402和凹槽404，相對於鏈輪212而定向，從而凹槽404的圓弧中心408沿著徑向線412而對齊。一般地說，根據本發明，每個墊圈244的每個凹槽404定位成從鏈輪212的齒間254、258中的一個徑向向內、並在圓周方向上與其對齊。最為優選的是，每個凹槽404被從鏈輪212的中心CL延伸並通過圓弧中心410的徑向線412二等分。並且，儘管此處所示的凹槽404由半徑，如半徑R2，限定，然而也可預期凹槽可以其他的方式限定或構成，即凹槽可以由一個或多個平面和/或其它非平面形成。
現在參照圖12c，鏈輪212沿順時針方向11旋轉(同圖12相比)直到滾子230完全就位成與鏈輪212成兩點驅動接觸。可以看出，當兩個連續的滾子228、230與鏈輪212嚙合時，壓縮式墊402的外表面406在其前端和後端406a和406b之間被均勻地壓縮一個量249，如圖12c所示。
現在參照圖12d，滾子282如圖所示在由垂直於滾子和齒側的短線286a指示的點處與嚙合齒側相接觸。滾子284如圖所示在其佔據的齒間內的部位286b處與非嚙合齒側相接觸。在輥子282當前位置與目前由滾子284佔據的角位置之間的某處將發生輥子282在其在圖12d所示的角位置上的向前行進，直到其接觸到相鄰齒的非嚙合齒側為止。
圖12e顯示出鏈輪212在箭頭11的方向轉過小於齒角A的某個角度，直到滾子282接觸到由線S、S′指示的兩齒側這一瞬間為止。如前所述，為了實現這個狀態，為了使接觸出現在兩齒側上的點S、S′處，滾子282必須徑向向內移動一段距離288，並進一步壓縮橡膠墊圈244的墊。實際上，在其從嚙合齒側接觸前進到非嚙合齒側接觸時，滾子282的中心可以待在節園直徑PD上。在兩種情況下，墊圈244都阻止在鏈輪卷折部232中的滾子發生振動，而該振動會引起該滾子與鏈輪齒的間歇地接觸，從而導致不希望的寬頻噪音的產生。
應當注意的是，與任意模式相反，在許多常規模式中可以設置不同組鏈輪齒。在所有場合，在一個鏈輪上設置兩套不同的鏈輪齒提供了一種用來分散通常與鏈輪齒的形狀基本上相同，並由其引發的嚙合頻率衝擊噪音的裝置。嚙合頻率噪音的降低和寬頻噪音的降低可通過變更從一個齒廓到下一個齒廓的滾子-到-鏈輪的初始接觸的點和節奏，以及通過緩衝或弱化在嚙合過程期間滾子離開跨距並與鏈輪碰撞時的滾子的嚙合衝擊來實現。
上述隨機嚙合滾鏈驅動鏈輪212有兩組鏈輪齒，每組具有不同的採用齒根修正的齒廓。然而，可以預期的是，兩套鏈輪齒的僅僅一套被使用和/或採用齒根修正。還可以預期的是，第一和/或第二多個鏈輪齒中的僅僅某些採用齒根修正。
曲柄軸鏈輪，這種通常在鏈驅動中最小的鏈輪，通常是噪音的主要來源。而典型的大型從動凸輪軸鏈輪也會促進噪音級的產生，只不過通常其程度小於曲柄軸鏈輪而已。然而，從動鏈輪，尤其是其尺寸幾乎與驅動鏈輪相同或略小時，就會成為噪音的主要產生者，用平衡軸鏈輪和泵用鏈輪的情況就是如此。於是，本發明的特徵也可以有利地以凸輪軸或者從動鏈輪的方式使用。
可以理解，可以對公開的非對稱齒廓特徵進行略微地變更，而基本上不會背離本發明中用以得到噪音減小的優點的鏈和鏈輪嚙合動力學。舉例來說，嚙合非對稱齒側輪廓可以近似為漸開線形式，而非嚙合非對稱齒側輪廓可以近似為另一種不同的漸開線形式。出於製造和/或質量控制原因，或者僅僅是為了改進部件尺寸度量，可對這些輪廓作一些細微的改變。
也可以預期的是，一個或多個本發明的墊圈244可以安裝到已知的ISO-606柔順量鏈輪或任何其他具有對稱形成的齒和齒間的諸如鏈輪12(圖2)這樣的鏈輪，以便相對於採用已知的墊圈，如墊圈144(圖6-6b)，的ISO-606柔順量鏈輪得到NVH收益。現在參照圖13a，一個ISO-606柔順量鏈輪512包括多個對稱的鏈輪齒514。連續的相鄰鏈輪齒配合來形成一個具有齒根面518的對稱齒間516。至少一個彈性墊圈244安裝到鏈輪512上。優選地，墊圈244安裝成與鏈輪512的每個軸向表面相鄰，從而齒514如上所述相對於鏈輪212軸向定位於兩個墊圈244之間。
在圖13a所示的實施例中，每個凹槽404由至少一個從凹槽404的圓弧中心520延伸的半徑R2限定(在正在描述的該實施例中，凹槽404由至少兩個半徑限定)。同樣地，每個對稱齒間516的齒根面518由從由半徑Ri限定的齒根面的圓弧中心522延伸的半徑Ri限定。可以在由半徑Ri限定的齒根面部分的圓弧中心522和鏈輪512的中心(未示出)之間畫出一條徑向線524。墊圈244，更具體地說是壓縮式墊402和凹槽404，優選地相對於鏈輪而定向，從而由半徑R2限定的凹槽部分的圓弧中心520定位成至少最接近徑向線524。在這種情況下，徑向線524可以畫成至少通過每個凹槽404的一部分。優選地，由半徑R2限定的凹槽部分的圓弧中心520位於徑向線524上。在這種情況下，徑向線524二等分凹槽404。一般地說，如上所述，優選為墊圈244的凹槽404分別定位成從齒根面518徑向向內、並且至少部分地在圓周方向上被齒根面518重疊覆蓋。
圖13b部分地示出了一個包括根據本發明的墊圈244的鏈輪512′。除了另外顯示和描述的以外，鏈輪512′和固定於其上的墊圈244與剛才描述的並在圖13a中顯示的鏈輪512相同。然而，鏈輪512′進行了略微地改進，即齒根面518(假想地示出)得到了減少，從而鏟齒了的518′形成了在連續的齒514之間的根部的至少一部分。具體地說，形成了鏟齒了的齒根面518′，從而相關滾鏈的滾子(參見圖14中的滾子R1)在完全就位於齒間516′中時不會接觸到鏟齒了的齒根面518′。鏟齒了的齒根面518′可以由一個或多個半徑和/或一個或多個平面限定，並且鏟齒了的齒根面518′自身的形狀由於其從不接觸滾鏈的滾子，因而是不重要的。
鏟齒了的齒根面518′的精確位置和長度可以改變而不會背離本發明的總體範圍和目的。優選地是，如所示出的，鏟齒了的齒根面518′相對於齒間516′對稱地形成，即繞二等分齒間516′的徑向線524對稱地形成，儘管這不是必須的。然而，在最低限度，重要的是，相關滾子在完全就位於齒間516′中時，在齒間516′的中心處，即在徑向線524處，與鏈輪隔開。
對於對稱鏈輪512、512′或者任何其他對稱鏈輪來說，根據本發明形成的對稱墊圈244相對於已知的″鋸齒狀″墊圈或其它具有非對稱外表面的墊圈具有顯著的優點，即墊圈244可以安裝或夾物模壓(insert-molded)到鏈輪齒514的任一側而不用向後安裝。換句話說，如果墊圈244固定到對稱鏈輪，如鏈輪512、512′上，則不管其旋轉方向如何，墊圈244都能正常地起作用。於是，在安裝操作中，裝配時間和失誤降低了，而在夾物模壓操作中，鏈輪512、512′放置在注模(injection mold)中並將墊圈直接澆鑄於此，不需要鏈輪放置成正面朝上。
圖14示出了圖13b的鏈輪512′，並且顯示出一個優選的墊圈構形和位置，其中每個壓縮式墊402包括一個平的外表面406，該平的外表面平行於弦或平行於在兩個相鄰滾子R1、R2都完全就位於它們各自齒間516′並定位成與壓縮式墊402的相反端部鄰近時這兩個滾子中心之間延伸的線段CR12。如此，壓縮式墊402被在滾子R1、R2之間延伸的鏈環壓縮一個均勻的量X49。其中該墊成形和設置，從而表面406是平的，並平行於線段CR12，以及表面406沿其長度被在相鄰完全就位滾子R1、R2之間延伸的鏈環均勻地壓縮的這個關係被稱作Tau(T)＝0o。
已經參照優選實施例對本發明進行了描述。顯然，在閱讀和理解了說明書後會對其它部分作出改進，本發明意圖包括在落入到後附權利要求書或其等效要求的範圍之內的範圍。
例如，應當理解的是，當i)嚙合側滾子就位角β大於非嚙合側滾子就位角β′；以及ii)嚙合側滾子就位角β等於非嚙合側滾子就位角β′並且嚙合側形狀不同於相鄰的非嚙合側形狀，如當嚙合側包括一個齒側平面270等時，本發明的齒間實施例可被歸類為非對稱的。並且，嚙合非對稱齒形可以近似為漸開線形狀，而非嚙合齒形可以接近一個不同的漸開線形狀。
儘管墊圈244以在此處描述為固定到各種鏈輪212、512、512′的軸向突出輪轂上，然而本領域普通技術人員會認可一個或多個墊圈可以直接固定到鏈輪的相反的正面和/或背面，而不是固定到輪轂上。這會，例如連同不包括軸向延伸的輪轂的鏈輪一起出現。墊圈必須如此處所述簡單地定位於鄰近鏈輪齒和齒間，以便如上所述接合相關滾鏈的鏈節板。
權利要求
1.一種鏈輪，包括一個輪轂；多個從所述輪轂徑向向外突出的齒；至少一個定位成與所述齒鄰近的墊圈，所述墊圈形成多個通過凹槽彼此隔開的壓縮式墊，每個所述壓縮式墊相對於一個圓周方向的中點而對稱地形成。
2.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於所述多個壓縮式墊的每個包括一個具有離開所述輪轂的中心相同的徑向距離的一前端和一後端的外表面，所述鏈輪繞所述輪轂的中心旋轉。
3.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於所述至少一個墊圈包括定位成分別與所述齒的相反的第一和第二軸向面相鄰的第一和第二墊圈。
4.如權利要求3所述的鏈輪，其特徵在於，所述第一和第二墊圈安裝在所述輪轂上。
5.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於，所述至少一個墊圈安裝在所述輪轂上。
6.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於，所述凹槽包括軸向延伸的凹槽，所述凹槽與分隔所述多個齒中的連續齒的齒間徑向對齊。
7.如權利要求3所述的鏈輪，其特徵在於，所述凹槽包括軸向延伸的凹槽，所述凹槽與分隔所述多個齒的連續齒中的齒間徑向對齊。
8.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於，所述凹槽由中心置於各自凹槽圓弧中心的半徑限定，並且所述鏈輪的所述多個齒被至少部分地由中心在各自齒根圓弧中心的半徑所限定的齒根面分隔，並且每個所述凹槽圓弧中心與所述齒跟圓弧中心中的一個對齊。
9.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於，每個壓縮式墊包括一個由一拱形表面形成的外表面。
10.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於每個壓縮式墊包括一個由一平面形成的外表面。
11.如權利要求10所述的鏈輪，其特徵在於每個所述壓縮式墊適合於包括一個平行於一個線段的外表面，所述線段當兩個關聯的滾子完全就位於各自的相鄰的齒間中時在關聯鏈條的這兩個關聯的滾子之間延伸。
12.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於所述多個齒被一個對稱的齒間彼此分開。
13.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於所述多個齒被一個非對稱的齒間彼此分開。
14.如權利要求12所述的鏈輪，其特徵在於所述多個齒被一個齒根面彼此分開，所述齒根面適合於是一個鏟齒了的表面，該表面在關聯滾子完全就位於所述齒間內時與該關聯滾子間隔開。
15.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於所述多個齒包括至少兩個不同的齒廓。
16.如權利要求15所述的鏈輪，其特徵在於所述至少兩個不同的齒廓繞所述輪轂隨意定位。
17.如權利要求1所述的鏈輪，其特徵在於所述至少一個墊圈由一種彈性化合物組成。
18.一種鏈輪，包括一個輪轂；多個從所述輪轂徑向向外突出的齒；至少一個定位成鄰近所述齒的墊圈，所述墊圈形成一個包括多個形成於其中的軸向延伸凹槽的對稱外表面。
19.一種鏈輪，包括一個輪轂；多個從所述輪轂徑向向外突出的齒；至少一個定位成鄰近所述齒的墊圈，所述墊圈包括多個通過凹槽而彼此隔開的壓縮式墊，所述墊圈可在第一和第二相反的旋轉方向上同樣地操作。
20.一種鏈輪，包括一個輪轂；多個從所述輪轂徑向向外突出的齒；至少一個定位成鄰近所述齒的墊圈，所述墊圈形成多個通過凹槽而彼此隔開的壓縮式墊，所述壓縮式墊的每個包括一個具有離開所述輪轂的中心相同的徑向距離的一前端和一後端的外表面，所述鏈輪繞所述輪轂的中心旋轉。
21.如權利要求20所述的鏈輪，其特徵在於每個所述壓縮式墊的所述外表面包括一個平面。
22.如權利要求21所述的鏈輪，其特徵在於每個所述壓縮式墊的所述平的外表面在所述前端和所述後端之間延伸，並包括前端和後端。
全文摘要
一個鏈輪(212)包括一個輪轂和多個從輪轂徑向向外突出的齒。至少一個定位成與所述齒鄰近的墊圈(244)，所述墊圈形成多個通過橫向凹槽(404)而彼此隔開的壓縮式墊(402)。每個所述壓縮式墊相對於一個圓周方向的中點而對稱地形成。當鏈輪的一部分具有對稱齒間時，墊圈可在第一和第二相反旋轉方向上同樣地操作。在一種方案中，每個壓縮式墊包括一個具有一前端和一後端的平的外表面，其中所述前端和後端定位成離開輪轂的中心相同的徑向距離，鏈輪繞所述輪轂的中心旋轉。鏈輪的齒間可以是對稱的、非對稱的，並且齒根面可以減少。鏈輪可以包括任意分布在輪轂上的多種齒廓。
文檔編號F16H57/00GK1646831SQ03808464
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月15日 優先權日2002年4月16日
發明者詹姆斯·D.·揚 申請人:克勞伊斯傳動裝置產品有限公司