CN101896736B - 皮带 - Google Patents

Abstract

一种皮带和链轮系统，包括：张力绳，其设置在皮带体内；齿，其从皮带体突出，该齿的轮廓具有连续地连接并设置在齿顶与齿根之间的至少两个不相等的半径；链轮，其具有用于容纳齿的凹槽，凹槽的轮廓包括设置在至少两个不相等的半径之间的至少一个大致的线性部；齿顶，其接合链轮凹槽的预定部分，使得以使张力绳在齿根之间具有大致的弓形形状的方式支撑张力绳。

Description

皮带

技术领域

本发明涉及一种皮带，其具有接合链轮(sprocket)凹槽的预定部分的齿顶，使得以使张力绳(tensile cord)在齿根之间具有大致的弓形形状的方式支撑该张力绳。

背景技术

现有技术的皮带和链轮系统基于模制凹槽轮廓，并且在皮带齿顶与带轮凹槽的底部之间需要余隙。皮带齿高在硫化之后还存在少许收缩，这增加皮带齿顶与带轮凹槽底部之间的该余隙。该余隙导致当呈齿条形式的带齿与链轮凹槽啮合时，皮带的节线在带轮凹槽上方变成弦状。当皮带节线被驱动和从动链轮齿重复地抬高和降低时，从动链轮的角速度交替地增大和减小。该嵌齿(cogging)作用被自行车踏板曲柄放大，于是例如能由自行车骑乘者感觉为振动。

代表本领域的是授予Miller的美国专利No.3,756,091，其公开了带齿的动力传动带和带轮系统，其中皮带具有环状的、基本不能延伸的张力构件，该张力构件带有固定到该张力构件上的齿，齿具有由两圆形相交弧构成的横截面构造，以便与匹配的共轭曲线的带轮齿啮合。齿的尺寸、曲率半径的长度、以及相交的角度与点由如其中所记载的一组设计准则和公式确定。

需要的是一种皮带，其具有接合链轮凹槽的预定部分的齿顶，使得以使张力绳在齿根之间具有大致的弓形形状的方式支撑该张力绳。本发明满足该需求。

发明内容

本发明的主要方面是提供一种皮带，其具有接合链轮凹槽的预定部分的齿顶，使得以使张力绳在齿根之间具有大致的弓形形状的方式支撑该张力绳。

本发明的其它方面将通过本发明以下的说明和附图来被指出或变得显而易见。

本发明包括一种皮带和链轮系统，包括：张力绳，其设置在皮带体内；齿，其从皮带体突出，该齿的轮廓具有连续地连接并设置在齿顶与齿根之间的至少两个不相等的半径；链轮，其具有用于容纳齿的凹槽，凹槽轮廓包括设置在至少两个不相等的半径之间的至少一个大致的线性部；齿顶，其接合链轮的预定部分，使得以使张力绳在齿根之间具有大致的弓形形状的方式支撑张力绳。

附图说明

并入并形成本说明书的一部分的附图示出了本发明的优选实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。

图1是示出弦效果的现有技术的皮带和链轮的轮廓。

图2是本发明的链轮凹槽的侧视图。

图2a和图2b分别是示例尺寸的表格。

图3是本发明的带齿的侧视图。

图3a和图3b分别是示例尺寸的表格。

图4是在凹槽中的本发明的带齿的侧视图。

图5是本发明的带齿和链轮的替代实施例的侧视图。

具体实施方式

图1是示出弦效果的现有技术的皮带和链轮的轮廓。现有技术的带齿皮带系统包括具有节线(C)的皮带。节线在皮带体中通常与张力绳T位置重合，但情况不总是这样的。在皮带驱动系统中张力绳在皮带的运转期间承载皮带载荷。图1是皮带和链轮的侧视图。在本领域中，“齿”设置成横跨皮带的宽度并通常布置在张力绳的法线上。

带齿皮带通常接合具有凹槽(D)的链轮(S)。带齿(E)接合链轮凹槽(D)。图1描绘了与一个带齿接合的链轮的一部分。通常多个齿分别接合链轮。

皮带支撑在包括部分(A)和(B)的链轮外表面上。链轮通常包括接合带齿皮带的机械装置。链轮上的各凹槽与旋转轴线平行延伸。

在运转中，节线“跨”在A与B之间，使得节线(C)以及因此使得张力绳T在A与B之间大致为线性。这是因为在生产期间存在齿的少许收缩或者可能需要余隙。这可导致凹槽底部G与齿顶H之间的间隙或无载状态。这继而导致当呈齿条形式的带齿与链轮凹槽啮合时，皮带的节线在带轮凹槽部分(A和B)上变成弦状的(直线状的)。点A和B大约为链轮接合齿根的位置。

因此，随着皮带节线被链轮齿抬高和降低时，链轮的角速度交替地增大和减小。这可导致例如能由自行车上的用户察觉到的皮带驱动系统中不合需要的振动。

图2是本发明的链轮凹槽的侧视图。本发明的系统包括皮带和链轮。

示例的链轮凹槽具有如图2a所示的尺寸。图2a和图3a中的值仅作为示例给出，并且不用于限制本发明的范围。

凹槽包括关于中心线CL结合到一起的两半部10和20。各半部均包括连续地连接的三个半径R1、R2、R3。在R3与R4之间连接有大致的线性段S1。在本说明书中描述的各半径为圆的一部分，意味着各半径大致为常数。在替代的实施例中，各半径R1或R2或R3均可根据运转条件所需要地作为dR/dx的函数而变化。

此外，凹槽各半部的各半径R1由线性段S2连接。各段S1和S2在凹槽与齿之间均提供预定的余隙，以便于在运转期间齿与凹槽的接合。

本发明的皮带体可包括任何常规的和/或合适的硫化或热塑性弹性体成分。可用于该用途的合适的弹性体例如包括聚氨酯弹性体(同样包括聚氨酯/脲弹性体)(PU)、氯丁橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、丁苯橡胶(SBR)、烷基化氯磺化聚乙烯(ACSM)、表氯醇、聚丁二烯橡胶(BR)、天然橡胶(NR)、以及诸如二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯辛烯共聚物(EOM)、乙烯丁烯共聚物(EBM)、乙烯辛烯三元共聚物(EODM)的乙烯基α烯烃弹性体；和乙烯丁烯三元共聚物(EBDM)；和硅橡胶、或前述材料中的任意两种或多种的组合。张力绳可包括聚酯、碳纤维、金属线、尼龙、聚芳族酰胺、玻璃或前述材料中的两种或多种的呈诸如绞合或编织的任一合适和/或常规构造的任一组合，并且通常可包括一根或多根绳股，所述一根或多根绳股本身可具有诸如绞合或编织的任一合适和/或常规的构造，并且通常可包括一根或多根线(yarn)。“线”指的是以从线厂家得到的形式的细丝或纤维束，其可包括捻线或没有捻的线。“绳股”指的是作为形成绳的中间步骤已捻合、绞合或编织的一根或多根线。

图3是本发明的带齿的侧视图。齿廓包括半径R5、R6和R7，各半径在点P4与P1之间连续地连接。仅供参考目的，点P4设置在中心线CL上。点P1设置在齿根50、51处。和图2中的凹槽轮廓的情况不一样，在齿廓中不包括线性段。在图3a中包括点P1、P2、P3和P4的平面直角坐标位置的示例尺寸值。

图4是在凹槽中的本发明的带齿的侧视图。由于齿与凹槽之间稍微不同的尺寸，所以在齿的侧面与凹槽之间设置有两间隙(α1)和(α2)。在该实施例中，齿的顶端接触凹槽的底部。

同样示出的是凹槽底部中位于齿的端部处的俘获区β，其中齿被“俘获”在凹槽内。这意味着在运转中，齿顶在凹槽底部中在载荷作用下经受压缩，从而以大致弓形形状支撑张力绳T的叠置部分，见部分30。然而，没有完全压缩整个齿，而是，仅为齿的占据凹槽底部与点P5之间的部分。该部分还对应于在中心线CL的各侧边上的半径部分R1。

当在运转中使皮带和齿完全接合时，齿材料膨胀，以便大致占据间隙(α1)和(α2)。这种情形与张力绳部分30由区域β内的材料支撑同时发生。由于该支撑，张力绳T在根部50、51之间呈具有半径RT的大致的弓形形状，见图5。这导致在运转中皮带明显减小的振动。

在图2a中给出示例的尺寸。对所有尺寸的参考是相对于在(0，0)处的原点。区域β的上部的近似位置位于距坐标0，0为距离“x”的位置处。

图5是本发明的带齿和链轮的替代实施例的侧视图。在该实施例中，在凹槽的底部中存在间隙或没有材料。这导致齿顶可稍微膨胀进入的自由体积ζ。然而，齿在F和G处支撑在凹槽上。齿顶表面在F与G之间的部分100近似具有均匀分布的载荷的简支梁。还能通过凹槽底部的部分200的消除(也称为狭槽)获得齿顶的缺失和自由体积ζ。

可根据系统的运转条件调节部分100的宽度。在该实施例中，表面部分100为大致平坦的。坐标0，0设置在距张力绳T为预定距离“y”的位置处。

尽管在此已描述了本发明的形式，但对于本领域的技术人员明显的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可在部件的结构和关系中作出变化。

Claims (4)

1.一种皮带和链轮系统，包括：

张力绳，其设置在皮带体内；

齿，其从所述皮带体突出；

所述齿的轮廓具有连续地连接并设置在齿顶与齿根之间的至少两个不相等的半径；

链轮，其具有用于容纳所述齿的凹槽，所述凹槽的轮廓包括设置在所述至少两个不相等的半径之间的至少一个线性部；

齿顶，其接合所述链轮的凹槽的预定部分，使得以使所述张力绳在所述齿根之间具有弓形形状的方式支撑所述张力绳。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述凹槽还包括设置在凹槽底部处、在相邻并且相等的半径之间的第二线性部。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述齿顶是平坦的。

4.根据权利要求1所述的系统，其中省略所述凹槽底部的一部分以形成狭槽。

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