具有優化齒板的齒鏈的製作方法

2023-05-20 13:08:36

專利名稱：具有優化齒板的齒鏈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種齒鏈(或有齒鏈)，該齒鏈包括彼此交替相繼的內鏈節和外鏈節， 該外鏈節包括至少兩個外板、至少一個中板以及兩個銷，該內鏈節包括形成為齒板的至少兩個內板，該至少一個中板位於內板之間。
背景技術：
這種齒鏈例如用於內燃發動機的控制組件。齒鏈充當凸輪軸的傳動裝置並且提供從曲軸到凸輪軸的旋轉運動的傳遞。此外，內燃發動機的附屬單元也可通過齒鏈方式被驅動。這可以例如是交流發電機、用於伺服轉向裝置的泵、或者空調壓縮機。現代內燃發動機中的齒鏈是重負荷部件，其暴露於發動機操作期間的巨大的力。 例如在改變溫度而且在頻繁速度變化的情況下，必須在所有時候都保證完美的操作。而且， 在現代發動機中，越來越注重重量減少以及平穩運行，從而人們始終致力於在其功能、運行特性以及使用壽命上對齒鏈進行優化。從文獻US 49062M可知一種普通的齒鏈。該齒鏈由外鏈節和內鏈節交替地建立起來。外鏈節由兩個導板、中板和兩個銷形成。兩個齒板充當內鏈節。中板被壓入銷中。齒板的厚度是導板或中板厚度的兩倍。此處，齒板在橫向於齒鏈延伸範圍的方向上的寬度被稱為厚度。從DE 20304437U1中可知齒鏈的一種進一步可能的構造。該齒鏈的外鏈節由兩個外板形成，該兩個外板被兩個各自的銷相互連接。單一的內板充當內鏈節，但是與外板相比，其被製造成比所述外板寬得多。為了更加具體，內板比兩個外板放在一起還要寬。套鏈也是已知的，其包括至少延伸通過內板的襯套。然而，該構造導致明顯的聲音，從而這種鏈已經極少地應用於汽車工程中。還知道使用一種套型齒鏈，其中，襯套也延伸通過形成為齒板的內板。然而，該複雜的構造需要很多製造工作並且因此耗費很大的製造成本，而這就是汽車工業為何試圖避免使用這種鏈的原因所在，因為巨大的成本壓力。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種齒鏈，其與齒鏈的已知實施例相比具有改進的特性。特別地，鏈磨損得到降低並且疲勞強度得到增強，與此同時嘗試獲得便宜的構造。在普通的齒鏈中，內板可從而具有板厚度d和臺面寬度(land width)b，並且板厚度d與臺面寬度b的比大於1. 6。此處，板厚度d是在板背上沿橫向於齒鏈縱向軸線的方向測量的。腹板寬度b是在內板的銷開口與沿力方向與其間隔開的齒腹根面(flank)之間測量的，該寬度被定義為從齒腹根面相對於銷開口成直角的最小距離。板厚度d和臺面寬度b之間的選定比關於連結頭中引起的摩擦以及可接收力而產生齒鏈的有利設計。例如， 內板的「寬」設計實現了所謂的襯套效應。因而，雖然齒鏈沒有襯套，但齒鏈的該設計以及因而存在的銷開口在內板和銷之間產生摩擦作用，而這在目前為止只可能存在於襯套和銷之間。因此，將板厚度與臺面寬度相關是有利的，因為在板厚度增大的情況下，也可在單一內板上作用更大的力，該力必須被銷開口周圍的材料吸收。此處，臺面寬度已經證明是所可能被吸收的力的最佳指示。而且，這種設計出於以下原因是有利的銷上的剪切點(shear point)的數量得以減少。如果不同於寬內板而使用多個小的內板(所謂的板組)，則所述內板中的每一個由於生產工藝而表現出公差。這帶來的結果是單個內板和各自與其接觸的銷部分之間的接觸力對於每個內板是不同的。因此，銷沿其長度被不同地加載，這可能導致關於磨損和疲勞強度的問題。為了計算兩個尺寸之間的比，將第一個尺寸除以第二個尺寸。為了確定板厚度d 和臺面寬度b之間的比，從而將板厚度d除以臺面寬度b (S卩，d/b )。替代性地，還可以將板厚度與臺面寬度的比選擇為大於1. 7，或者在一個進一步實施例中大於1. 75。這允許齒鏈的進一步有利的設計。與具有比為1. 6的齒鏈相比，比為1. 7 或1. 7的齒鏈構造意味著臺面寬度b相對於板厚度d被減小。由其是對於沒有或僅有較小負載峰值被傳遞到齒鏈的發動機而言，這由此使得可能為齒鏈使用優化的齒板設計。臺面寬度b因而可在材料上進行優化，而不對齒鏈的疲勞強度造成任何負面影響。替代性地，可假設板厚度d與臺面寬度b的比小於或等於3。已經發現板厚度d與臺面寬度b的比的隨意增大並沒有進一步改善齒鏈的特性。例如，必須擔心的是，在非常寬的內板的情況下，即板厚度與臺面寬度的比大於3時，無法以安全的方式保證內板和銷之間的必要潤滑。此外，可假設內鏈節的所有板的總厚度與外鏈節的所有板的總厚度之比大於 1.13。這帶來了至銷上的優化的力傳遞或者力引入。而且，已經發現的是，儘管內鏈節的所有板的總厚度與外鏈節的所有板的總厚度相比更大，但這不會導致外鏈節上的過度負載。此外，可假設沿齒鏈延伸的對稱軸線延伸通過至少一個中板或者在至少兩個接觸的中板之間延伸。齒鏈還構造成使得一個中板或多個中板總是在其內部(即在對稱軸線延伸的區域中)延伸，並且內板被定位成在兩側鄰接該板或這些板。這實現了至銷上的優化力引入並且確保了齒鏈的疲勞強度。根據進一步的實施例，可假設一個中板的厚度或者多個中板的總厚度小於內板的板厚度d。在該設計的情況下，齒鏈所與之接合的鏈輪的厚度可保持小。中板不是必然地需要被構造成齒板，從而其僅僅起到沿鏈傳遞力的作用，而不需要與鏈輪本身接觸。因此，中板的較薄的設計不會必然導致任何缺點。替代性地，可假設至少一個中板被構造成齒板。這對於齒連結合到相關聯的鏈輪中而言導致改善的行為。鏈輪和齒鏈之間出現的力被傳遞到較大的接觸區域，這對於齒鏈和鏈輪的總使用壽命而言具有有利的影響。根據進一步的實施例，可假設至少一個中板被滑動到銷上。因而，中板與銷接觸， 但是例如不是被壓到其上或者以其他方式被不可脫開地連接到銷。這確保了簡單的製造工藝並且避免不必要的成本。此外，齒鏈可被設計成使得外板形成為導板。因而，外板不具有齒形形狀，而是覆蓋由齒板的齒形成的空隙。因而，當鏈輪的齒接合到齒板中時，各自的齒被外板側向地覆蓋，由此防止鏈在鏈輪上側向地滑動。形成為導板的外板因而可具有卵形形狀。此外，上述目的的解決方案還包括用於前述實施例之一的齒鏈的內板。


現在將參照附圖更詳細的描述這些實施例，附圖中 圖1是根據本發明齒鏈的內板頂側看到的示意圖2是根據本發明的內板從側面看到的視圖； 圖3是根據本發明的內板從頂側的示意圖；並且圖4是具有構造成導板的外板的齒鏈的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了根據本發明的齒鏈1的一部分。齒鏈1由沿齒鏈交替的多個內鏈節2 和外鏈節3組成。外鏈節3包括至少兩個外板4、至少一個中板5和兩個銷6。內鏈節包括形成為齒板的至少兩個內板7。銷6沿橫向於齒鏈1的對稱軸線或縱向軸線8的方向延伸。在兩個相鄰的銷6(每個屬於同一外鏈節3)上，單個中板5定位成基本處於銷6的中間。中板5滑動到銷6上， 銷6延伸通過中板5的兩個銷開口。此外，兩個內板7分別滑動到外鏈節3的每個銷6上， 以鄰接並接觸中板5。內板7還包括銷可延伸通過的銷開口。內板7沿齒鏈1延伸朝向相鄰的外鏈節2並且經由各自的銷6與之連接。因而，第一外鏈節2的一個銷6延伸通過內板7的第一銷開口 15，並且第二外鏈節2的第二銷6延伸通過內板7的第二銷開口 15。接著內板7，銷6在其上定位了各自的外板4，銷6也延伸通過所述外板4。外板4可被壓到銷上或者可與之鉚接。因而，齒鏈1關於縱向軸線8對稱地建造。根據本發明，可以使用單個中板5或者也可使用彼此接觸的多個中板5 (稱為板組)。在具有單個中板5的齒鏈的情況中，或者在奇數個中板5的情況中，縱向軸線8延伸通過該中板5或者通過中板5中的一個。如果安裝有兩個中板5或者偶數個中板5，則縱向軸線8在接觸的中板5之間延伸。內板7具有不同於外板4和中板5的厚度的板厚度d。此處，內板7的板厚度d被選擇為大於其餘板(即外鏈節2的板)的各自厚度。特別地，中板5的厚度或者彼此接觸的多個中板5相加的總厚度小於單個內板7的板厚度d。而且，內鏈構件2的所有板的相加總厚度與外鏈節3的所有板的相加總厚度之比大於1. 13。單個中板5或者多個中板5可構造成齒板。外鏈節2的特徵在於板和銷6之間沒有相對運動。內鏈節3和外鏈節2之間僅存在樞轉運動。結果，內板7繞銷6樞轉。確保了齒鏈柔性的鏈節從而由內板7和銷6形成。 內板7的寬設計加大了接頭區域，即內板7和銷6之間的接觸區域。相比原來已知的沒有襯套的齒鏈中可能的接頭區域，這產生了更大的接頭區域。而且，內板7的寬構造提供了平坦的(即沒有脊的)接頭區域。到目前為止，在使用多個薄內板作為板組時，由於所存在的製造公差，這是不可實現的。圖2在側視圖中示出了單獨的內板7。內板7構造為具有兩個齒9的齒板，鏈齒接收裝置10定位在兩個齒9之間。鏈輪的齒可接合到鏈齒接收裝置中。內板7包括兩個外齒腹根面11、12，其可與鏈輪齒的對應齒腹根面接觸。此外，內板7包括兩個內齒腹根面 13、14。內齒腹根面13、14可與鏈輪齒的齒腹根面接觸。此外，內板7包括兩個銷開口 15、 16，在齒鏈1的組裝狀態中，對應的銷6延伸通過所述銷開口。內板7關於對稱線18成鏡像對稱，對稱線18從內板7的頂側17延伸到鏈齒接收裝置10。在齒鏈的操作期間，內板 7被加載有力！^和&。這些力由沿對稱軸線作用在齒鏈1上的張力施加。因此，力！^和Fl 在橫向於對稱線18的方向上沿內板7作用，例如從對稱線18沿銷開口 15、16的方向以及沿外齒腹根面11、12的方向。由於力和Fl，銷開口 15、16和外齒腹根面11、12之間的區域代表了內板7的負載最大的區域之一。內板7的負載承受能力因此也由銷開口 15、16和外齒腹根面11、12之間的區域的臺面寬度b決定。此處，臺面寬度b的尺寸被確定為外齒腹根面11、12與銷開口 15、16之間最小距離。此處，臺面寬度b以相對於外齒腹根面11、12成直角地測量。外齒腹根面11、12不是必然地需要被構造成直的齒腹根面，而是可具有小的半徑。類似地，銷開口 15、16不是必然地需要被製造成圓柱形，而是也例如可具有卵形或橢圓形輪廓。外齒腹根面11、12由齒腹根面過渡部19、20限定，齒腹根面過渡部19、20形成為帶圓角的齒尖。齒腹根面過渡部19、20形成了外齒腹根面11和內齒腹根面14之間以及外齒腹根面12與內齒腹根面14之間的邊界和過渡。此外，外齒腹根面11、12由過渡部分21、 22限定。外齒腹根面11通過帶圓角的過渡部分21通向頂側或背部17中。類似地，外齒腹根面12通過過渡部分22通向頂側17中。頂側17在過渡部分21、22之間沿直線延伸。此外，內板7包括帶圓角的內齒腹根面部分23，其形成內齒腹根面13到內齒腹根面14的過渡部。圖3 (其未按比例)示出了內板7的頂側17。內板7具有板厚度d，板厚度d沿橫向於齒鏈1的對稱軸線8的方向測量。過渡部分21和過渡部分22鄰接頂側17的兩側。圖4示出了齒鏈1的側視圖，但未示出銷6。齒鏈1通過外板4在側面而完成。在所示實施例中，外板4具有卵形形狀。因此，外板4覆蓋兩個內板7之間的中間部分。如果中板5構造為齒板，則中板5的鏈齒接收裝置10的區域被外板4側向地覆蓋。內板可通過精細衝切或剪切的方式生產。銷開口中的直切部分大於或等於板厚度 d的90%。在內齒腹根面上，直切部分至少為板厚度d的80%。
權利要求
1.一種齒鏈(1)，所述齒鏈(1)包括彼此交替相繼的內鏈節(2)和外鏈節(3)，所述外鏈節(3)包括至少兩個外板(4)、至少一個中板(5)以及兩個銷(6)，所述內鏈節(3)包括形成為齒板的至少兩個內板(7)，所述內板(7)包括兩個外齒腹根面(11、12)和兩個銷開口(15、 16)，並且所述至少一個中板(5)位於所述內板(7)之間，其特徵在於，所述內板(7)的每一個具有板厚度(d)和臺面寬度(b)，所述臺面寬度(b)被定義為外齒腹根面(11、12)和最接近的銷開口(15、16)之間的最小距離，並且板厚度(d)與臺面寬度(b)之比大於1. 6。
2.如權利要求1所述的齒鏈(1)，其特徵在於，所述板厚度(d)與臺面寬度(b)之比大於1.7，特別優選地大於1.75。
3.如權利要求1或2所述的齒鏈(1)，其特徵在於，所述板厚度(d)與臺面寬度(b)之比小於或等於3。
4.如前述權利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特徵在於，所述內鏈節(2)的所有板的總厚度與所述外鏈節(3)的所有板的總厚度之比大於1. 13。
5.如前述權利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特徵在於，沿所述齒鏈(1)延伸的對稱軸線(8 )延伸通過至少一個中板(5 )或者在至少兩個接觸的中板(5 )之間延伸。
6.如前述權利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特徵在於，所述一個中板(5)的厚度或者所述多個中板(5)的總厚度小於所述內板(7)的所述板厚度(d)。
7.如前述權利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特徵在於，所述至少一個中板(5)被構造成齒板。
8.如前述權利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特徵在於，所述至少一個中板(5)被滑動到所述銷(6)上。
9.如前述權利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特徵在於，所述外板(4)被構造為導板。
10.一種用於齒鏈(1)的內板(7)，所述內板(7)包括兩個外齒腹根面(11、12)和兩個銷開口(15、16)，其特徵在於，所述內板(7)具有板厚度(d)和臺面寬度(b)，所述臺面寬度 (b)被定義為外齒腹根面(11、12)和最接近的銷開口(15、16)之間的最小距離，並且板厚度 (d)與臺面寬度(b)之比大於1.6。
全文摘要
本發明涉及具有優化齒板的齒鏈，具體地提出了一種齒鏈，其包括彼此交替相繼的內鏈節和外鏈節，該外鏈節包括至少兩個外板、至少一個中板以及兩個銷。該內鏈節包括形成為齒板的至少兩個內板，該至少一個中板位於所述內板之間。所述內板的每一個具有板厚度(d)和臺面寬度(b)，板厚度(d)與臺面寬度(b)之比大於1.6。
文檔編號F16G13/04GK102192270SQ201110064428
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月17日 優先權日2010年3月18日
發明者S·貝爾默, V·赫希曼 申請人:伊威斯發動機系統有限責任兩合公司