專利名稱：具有優(yōu)化齒板的齒鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒鏈(或有齒鏈)，該齒鏈包括彼此交替相繼的內(nèi)鏈節(jié)和外鏈節(jié)， 該外鏈節(jié)包括至少兩個外板、至少一個中板以及兩個銷，該內(nèi)鏈節(jié)包括形成為齒板的至少兩個內(nèi)板，該至少一個中板位于內(nèi)板之間。
背景技術(shù)：
這種齒鏈例如用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的控制組件。齒鏈充當(dāng)凸輪軸的傳動裝置并且提供從曲軸到凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳遞。此外，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的附屬單元也可通過齒鏈方式被驅(qū)動。這可以例如是交流發(fā)電機(jī)、用于伺服轉(zhuǎn)向裝置的泵、或者空調(diào)壓縮機(jī)。現(xiàn)代內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中的齒鏈?zhǔn)侵刎?fù)荷部件，其暴露于發(fā)動機(jī)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(xiàn)代發(fā)動機(jī)中，越來越注重重量減少以及平穩(wěn)運(yùn)行，從而人們始終致力于在其功能、運(yùn)行特性以及使用壽命上對齒鏈進(jìn)行優(yōu)化。從文獻(xiàn)US 49062M可知一種普通的齒鏈。該齒鏈由外鏈節(jié)和內(nèi)鏈節(jié)交替地建立起來。外鏈節(jié)由兩個導(dǎo)板、中板和兩個銷形成。兩個齒板充當(dāng)內(nèi)鏈節(jié)。中板被壓入銷中。齒板的厚度是導(dǎo)板或中板厚度的兩倍。此處，齒板在橫向于齒鏈延伸范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(jìn)一步可能的構(gòu)造。該齒鏈的外鏈節(jié)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(nèi)板充當(dāng)內(nèi)鏈節(jié)，但是與外板相比，其被制造成比所述外板寬得多。為了更加具體，內(nèi)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(nèi)板的襯套。然而，該構(gòu)造導(dǎo)致明顯的聲音，從而這種鏈已經(jīng)極少地應(yīng)用于汽車工程中。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(nèi)板。然而，該復(fù)雜的構(gòu)造需要很多制造工作并且因此耗費很大的制造成本，而這就是汽車工業(yè)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(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)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(jìn)的特性。特別地，鏈磨損得到降低并且疲勞強(qiáng)度得到增強(qiáng)，與此同時嘗試獲得便宜的構(gòu)造。在普通的齒鏈中，內(nèi)板可從而具有板厚度d和臺面寬度(land width)b，并且板厚度d與臺面寬度b的比大于1. 6。此處，板厚度d是在板背上沿橫向于齒鏈縱向軸線的方向測量的。腹板寬度b是在內(nèi)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于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(guān)于鏈接頭中引起的摩擦以及可接收力而產(chǎn)生齒鏈的有利設(shè)計。例如， 內(nèi)板的“寬”設(shè)計實現(xiàn)了所謂的襯套效應(yīng)。因而，雖然齒鏈沒有襯套，但齒鏈的該設(shè)計以及因而存在的銷開口在內(nèi)板和銷之間產(chǎn)生摩擦作用，而這在目前為止只可能存在于襯套和銷之間。因此，將板厚度與臺面寬度相關(guān)是有利的，因為在板厚度增大的情況下，也可在單一內(nèi)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(jīng)證明是所可能被吸收的力的最佳指示。而且，這種設(shè)計出于以下原因是有利的銷上的剪切點(shear point)的數(shù)量得以減少。如果不同于寬內(nèi)板而使用多個小的內(nèi)板(所謂的板組)，則所述內(nèi)板中的每一個由于生產(chǎn)工藝而表現(xiàn)出公差。這帶來的結(jié)果是單個內(nèi)板和各自與其接觸的銷部分之間的接觸力對于每個內(nèi)板是不同的。因此，銷沿其長度被不同地加載，這可能導(dǎo)致關(guān)于磨損和疲勞強(qiáng)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于1. 7，或者在一個進(jìn)一步實施例中大于1. 75。這允許齒鏈的進(jìn)一步有利的設(shè)計。與具有比為1. 6的齒鏈相比，比為1. 7 或1. 7的齒鏈構(gòu)造意味著臺面寬度b相對于板厚度d被減小。由其是對于沒有或僅有較小負(fù)載峰值被傳遞到齒鏈的發(fā)動機(jī)而言，這由此使得可能為齒鏈?zhǔn)褂脙?yōu)化的齒板設(shè)計。臺面寬度b因而可在材料上進(jìn)行優(yōu)化，而不對齒鏈的疲勞強(qiáng)度造成任何負(fù)面影響。替代性地，可假設(shè)板厚度d與臺面寬度b的比小于或等于3。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)板厚度d與臺面寬度b的比的隨意增大并沒有進(jìn)一步改善齒鏈的特性。例如，必須擔(dān)心的是，在非常寬的內(nèi)板的情況下，即板厚度與臺面寬度的比大于3時，無法以安全的方式保證內(nèi)板和銷之間的必要潤滑。此外，可假設(shè)內(nèi)鏈節(jié)的所有板的總厚度與外鏈節(jié)的所有板的總厚度之比大于 1.13。這帶來了至銷上的優(yōu)化的力傳遞或者力引入。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，盡管內(nèi)鏈節(jié)的所有板的總厚度與外鏈節(jié)的所有板的總厚度相比更大，但這不會導(dǎo)致外鏈節(jié)上的過度負(fù)載。此外，可假設(shè)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(gòu)造成使得一個中板或多個中板總是在其內(nèi)部(即在對稱軸線延伸的區(qū)域中)延伸，并且內(nèi)板被定位成在兩側(cè)鄰接該板或這些板。這實現(xiàn)了至銷上的優(yōu)化力引入并且確保了齒鏈的疲勞強(qiáng)度。根據(jù)進(jìn)一步的實施例，可假設(shè)一個中板的厚度或者多個中板的總厚度小于內(nèi)板的板厚度d。在該設(shè)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(gòu)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(shè)計不會必然導(dǎo)致任何缺點。替代性地，可假設(shè)至少一個中板被構(gòu)造成齒板。這對于齒鏈接合到相關(guān)聯(lián)的鏈輪中而言導(dǎo)致改善的行為。鏈輪和齒鏈之間出現(xiàn)的力被傳遞到較大的接觸區(qū)域，這對于齒鏈和鏈輪的總使用壽命而言具有有利的影響。根據(jù)進(jìn)一步的實施例，可假設(shè)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。這確保了簡單的制造工藝并且避免不必要的成本。此外，齒鏈可被設(shè)計成使得外板形成為導(dǎo)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(dāng)鏈輪的齒接合到齒板中時，各自的齒被外板側(cè)向地覆蓋，由此防止鏈在鏈輪上側(cè)向地滑動。形成為導(dǎo)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于前述實施例之一的齒鏈的內(nèi)板。


現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)的描述這些實施例，附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明齒鏈的內(nèi)板頂側(cè)看到的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)板從側(cè)面看到的視圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)板從頂側(cè)的示意圖；并且圖4是具有構(gòu)造成導(dǎo)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(jù)本發(fā)明的齒鏈1的一部分。齒鏈1由沿齒鏈交替的多個內(nèi)鏈節(jié)2 和外鏈節(jié)3組成。外鏈節(jié)3包括至少兩個外板4、至少一個中板5和兩個銷6。內(nèi)鏈節(jié)包括形成為齒板的至少兩個內(nèi)板7。銷6沿橫向于齒鏈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(每個屬于同一外鏈節(jié)3)上，單個中板5定位成基本處于銷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(nèi)板7分別滑動到外鏈節(jié)3的每個銷6上， 以鄰接并接觸中板5。內(nèi)板7還包括銷可延伸通過的銷開口。內(nèi)板7沿齒鏈1延伸朝向相鄰的外鏈節(jié)2并且經(jīng)由各自的銷6與之連接。因而，第一外鏈節(jié)2的一個銷6延伸通過內(nèi)板7的第一銷開口 15，并且第二外鏈節(jié)2的第二銷6延伸通過內(nèi)板7的第二銷開口 15。接著內(nèi)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(guān)于縱向軸線8對稱地建造。根據(jù)本發(fā)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(shù)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(shù)個中板5，則縱向軸線8在接觸的中板5之間延伸。內(nèi)板7具有不同于外板4和中板5的厚度的板厚度d。此處，內(nèi)板7的板厚度d被選擇為大于其余板(即外鏈節(jié)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相加的總厚度小于單個內(nèi)板7的板厚度d。而且，內(nèi)鏈構(gòu)件2的所有板的相加總厚度與外鏈節(jié)3的所有板的相加總厚度之比大于1. 13。單個中板5或者多個中板5可構(gòu)造成齒板。外鏈節(jié)2的特征在于板和銷6之間沒有相對運(yùn)動。內(nèi)鏈節(jié)3和外鏈節(jié)2之間僅存在樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。結(jié)果，內(nèi)板7繞銷6樞轉(zhuǎn)。確保了齒鏈柔性的鏈節(jié)從而由內(nèi)板7和銷6形成。 內(nèi)板7的寬設(shè)計加大了接頭區(qū)域，即內(nèi)板7和銷6之間的接觸區(qū)域。相比原來已知的沒有襯套的齒鏈中可能的接頭區(qū)域，這產(chǎn)生了更大的接頭區(qū)域。而且，內(nèi)板7的寬構(gòu)造提供了平坦的(即沒有脊的)接頭區(qū)域。到目前為止，在使用多個薄內(nèi)板作為板組時，由于所存在的制造公差，這是不可實現(xiàn)的。圖2在側(cè)視圖中示出了單獨的內(nèi)板7。內(nèi)板7構(gòu)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(nèi)板7包括兩個外齒腹根面11、12，其可與鏈輪齒的對應(yīng)齒腹根面接觸。此外，內(nèi)板7包括兩個內(nèi)齒腹根面 13、14。內(nèi)齒腹根面13、14可與鏈輪齒的齒腹根面接觸。此外，內(nèi)板7包括兩個銷開口 15、 16，在齒鏈1的組裝狀態(tài)中，對應(yīng)的銷6延伸通過所述銷開口。內(nèi)板7關(guān)于對稱線18成鏡像對稱，對稱線18從內(nèi)板7的頂側(cè)17延伸到鏈齒接收裝置10。在齒鏈的操作期間，內(nèi)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 在橫向于對稱線18的方向上沿內(nèi)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。由于力和Fl，銷開口 15、16和外齒腹根面11、12之間的區(qū)域代表了內(nèi)板7的負(fù)載最大的區(qū)域之一。內(nèi)板7的負(fù)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(qū)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以相對于外齒腹根面11、12成直角地測量。外齒腹根面11、12不是必然地需要被構(gòu)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不是必然地需要被制造成圓柱形，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(nèi)齒腹根面14之間以及外齒腹根面12與內(nèi)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(cè)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(cè)17中。頂側(cè)17在過渡部分21、22之間沿直線延伸。此外，內(nèi)板7包括帶圓角的內(nèi)齒腹根面部分23，其形成內(nèi)齒腹根面13到內(nèi)齒腹根面14的過渡部。圖3 (其未按比例)示出了內(nèi)板7的頂側(cè)17。內(nèi)板7具有板厚度d，板厚度d沿橫向于齒鏈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(cè)17的兩側(cè)。圖4示出了齒鏈1的側(cè)視圖，但未示出銷6。齒鏈1通過外板4在側(cè)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(nèi)板7之間的中間部分。如果中板5構(gòu)造為齒板，則中板5的鏈齒接收裝置10的區(qū)域被外板4側(cè)向地覆蓋。內(nèi)板可通過精細(xì)沖切或剪切的方式生產(chǎn)。銷開口中的直切部分大于或等于板厚度 d的90%。在內(nèi)齒腹根面上，直切部分至少為板厚度d的80%。
權(quán)利要求
1.一種齒鏈(1)，所述齒鏈(1)包括彼此交替相繼的內(nèi)鏈節(jié)(2)和外鏈節(jié)(3)，所述外鏈節(jié)(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(nèi)鏈節(jié)(3)包括形成為齒板的至少兩個內(nèi)板(7)，所述內(nèi)板(7)包括兩個外齒腹根面(11、12)和兩個銷開口(15、 16)，并且所述至少一個中板(5)位于所述內(nèi)板(7)之間，其特征在于，所述內(nèi)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，并且板厚度(d)與臺面寬度(b)之比大于1. 6。
2.如權(quán)利要求1所述的齒鏈(1)，其特征在于，所述板厚度(d)與臺面寬度(b)之比大于1.7，特別優(yōu)選地大于1.75。
3.如權(quán)利要求1或2所述的齒鏈(1)，其特征在于，所述板厚度(d)與臺面寬度(b)之比小于或等于3。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特征在于，所述內(nèi)鏈節(jié)(2)的所有板的總厚度與所述外鏈節(jié)(3)的所有板的總厚度之比大于1. 13。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特征在于，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(quán)利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特征在于，所述一個中板(5)的厚度或者所述多個中板(5)的總厚度小于所述內(nèi)板(7)的所述板厚度(d)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特征在于，所述至少一個中板(5)被構(gòu)造成齒板。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特征在于，所述至少一個中板(5)被滑動到所述銷(6)上。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的齒鏈(1)，其特征在于，所述外板(4)被構(gòu)造為導(dǎo)板。
10.一種用于齒鏈(1)的內(nèi)板(7)，所述內(nèi)板(7)包括兩個外齒腹根面(11、12)和兩個銷開口(15、16)，其特征在于，所述內(nèi)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，并且板厚度 (d)與臺面寬度(b)之比大于1.6。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有優(yōu)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(nèi)鏈節(jié)和外鏈節(jié)，該外鏈節(jié)包括至少兩個外板、至少一個中板以及兩個銷。該內(nèi)鏈節(jié)包括形成為齒板的至少兩個內(nèi)板，該至少一個中板位于所述內(nèi)板之間。所述內(nèi)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)之比大于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(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者S·貝爾默, V·赫希曼 申請人:伊威斯發(fā)動機(jī)系統(tǒng)有限責(zé)任兩合公司