TWI233473B - Composite sprocket - Google Patents

Description

1233473 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種複合鏈輪，且更具體地係屬於一種 包含以固定構件及橫向凸出部安裝至一金屬轂之聚合物環 的複合鏈輪。 【先前技術】 鏈輪在動力傳輸的技術中係為被熟知的。兩個以上之鏈 輪可藉由皮帶、鏈條或其他適於承載張力之撓性體連接。 鏈輪可具有一平坦皮帶承載面或包含橫向安裝齒、齒輪或 溝槽。 先前技術之鏈輪係一般為均質的，意指鍵輪體及齒係由 同樣材料製成或裁切下來。該材料可包含金屬、塑膠或其 他合適勃性材料。在其他例子中該鏈輪齒係為可移除的。 這允許齒可個別地被更換，使得在維修期間鏈輪仍可保持 運轉。先前技術中此類鏈輪包含例如鋼之金屬且係被應用 於負載量大的工作，例如土石搬運設備。 此技術之代表係為頒與 L a m m e r s 之美國專利第 4，7 5 2，2 8 1號（1 9 8 8 )，其揭示一種具有一支撐轂及複數個 可更換齒之驅動鏈輪組。 另一代表則為頒與 Berg 之英國專利第 2 0 6 4 7 0 8 號 ( 1 9 8 0 )，其係揭示一複合齒輪或鏈輪，其外齒狀部係由附 著至齒輪之邊緣或鏈輪中心處或盤之一條連續模製的撓性 齒輪皮帶製成。 亦請參照同一發明人於2 0 0 3年3月31日申請之共同審 5 312/發明說明書(補件)/93-11 /93121836 1233473 理中的類似申請案第1 Ο / 4 Ο 4，1 8 1號，其係揭示具有一非金 屬環以嵌合一驅動構件之複合鏈輪。 先前技術之鏈輪並未教示具有一可移除磨耗表面之 轂，其中該磨耗表面係使用固定環及橫向凸出部而附著至 轂以防止轉動。 所需要的是一種複合鏈輪，其包含一具有一可移除磨耗 表面之轂，其中該磨耗表面係藉由固定環及橫向凸出部而 附著至轂以防止在該轂與該可移除磨耗表面間之轉動。本 發明可滿足此需要。 【發明内容】 本發明之第一態樣係提供一種複合鏈輪，其包含一具有 一可移除磨耗表面之轂，其中該磨耗表面係藉由固定環及 橫向凸出部而附著至轂以防止在該轂與該可移除磨耗表面 間之轉動。 本發明之其他態樣皆藉由下列本發明之說明及隨附之 圖式當可更加清楚明白。 本發明包含一複合鏈輪。該鏈輪包含安裝至一金屬内轂 之聚合物外環。該外環具有一例如齒狀之外形。該齒狀環 包含一熱固性材料，例如聚胺酯（Ρ 〇 1 y u r e t h a n e )。該轂包 含任何適合之金屬或非金屬材料，該材料係足以由環傳輸 扭矩至一軸。一固定環或黏著劑（或兩者）係用以將該環 固定在轂上。當受到扭矩時，環上之凸出部及轂上之溝槽 的配合係可防止該環轉動。一個或多個固定構件係被用於 防止該環之橫向移動。 6 312/發明說明書(補件)/93-11 /93121836 1233473 【實施方式】 圖1係為本發明鏈輪之橫剖面圖。複合鏈輪大致包含轂 1 0及環2 0。 轂 1 0具有一外緣 1 1。外緣 1 1包含徑向突出物或肩部 1 2。轂1 0可由任何適合傳輸扭矩之材料組成，例如金屬或 非金屬材料，如（係用以示例而非限制）鋼、具有硬化之 皮帶承載面的不銹鋼、鋁、以及其均等物或結合物。 環形構件或環 2 0 包含設置在該環一側上以保持皮帶對 準於該處之凸緣21。環20亦包含一用以嵌合皮帶之齒狀 外形，其在齒2 2間包含溝槽21，如圖2所示。齒狀皮帶 (亦可稱為同步皮帶）係被使用於機車之傳動裝置中。環 2 0亦可包含一平坦或有溝槽之外形。 環 2 0 包含一聚合材料，意即，模鑄之熱固性或熱塑性 材料，如（係用以示例而非限制）聚胺酯、聚醯胺 (polyamide )、聚苯乙炼（polystyrene )、聚乙稀 (polyethylene) 以及前述兩種以上之結合物及其均等 物。例如，環2 0可包含A d i p r e n e L - 3 2 5，其係為一種液 態聚胺酯彈性體，可藉由其末端之異氰酸酯基（isocyanate group)與聚胺（polyamine)或多元醇（Polyol)反應而 固化成一堅固又有彈性之固體。適當固化之L-325可產生 堅韌且可達成結構塑膠強度之產品。L - 3 2 5係典型地具有 彈性及伸展性而具有高衝擊強度，且能夠抵抗磨損及變 形。L - 3 2 5硬化物係能防熱、防水、防臭氧、防油及大多 數之溶劑。 7 312/發明說明書(補件)/93-11/93121836 1233473 使用熱固性或熱塑性材料具有可以改善對夾在皮帶與 環2 0間之碎片所產生影響之抵抗性的優點。該環係較先前 技術之金屬鏈輪更為相容，因為該環係被允許吸收部分的 碎片貫穿力，先前技術中該力只能由皮帶來吸收，因此容 易使得皮帶損壞。環2 0亦可由一金屬材料構成。 環 2 0係在室溫條件下被模製成具有一半徑 I D1。外緣 1 1之外表面1 6係被製成具有一半徑I D 2。肩部1 2具有一 半徑I D 3。半徑I D 3係大於I D 1。半徑I D 1、I D 2與I D 3係 為該環2 0之熱膨脹係數的函數。可期望的是該環係足以膨 脹使得在其被加熱後可被滑至或壓至外緣 1 1上以抵壓至 表面1 6上。在冷卻後環之半徑就會縮回I D 1。 固定構件或固定環1 3係在外緣1 1中與周圍溝槽1 4嵌 合。固定環1 3可預防橫向位移及將環2 0固定至外表面1 6 上。在本發明中所使用者係由斯莫理鋼環公司（S m a 1 1 e y Steel Ring Company)所製造，編號WS-1100之固定環， 但其係為示例而非限制者。 為組裝該複合鏈輪，係在必要時加熱環 2 0以將其稍微 軟化且膨脹。環被加熱之溫度範圍係為約6 5 °C至1 7 5 °C。 加熱環可使半徑I D 1根據該環材料之熱膨脹係數而膨脹。 環2 0接著被壓過且與表面1 6嵌合。凸出部1 7係與溝槽 1 5對準並嵌合。在此過程中，轂1 0係維持於室溫（約2 3 °C )。當環2 0冷卻，其會收縮，使環的半徑回到ID1，藉 以可機械地將環2 0鎖入轂1 0中。接著固定環1 3便扣在溝 槽1 4中之適當處。 8 312/發明說明書(補件)/93-11/93121836 1233473 在其他實施例中係不使用固定環。環 2 0係藉由 I D 3間之徑向尺寸差來固定。意即一旦環2 0冷卻4 係具有足夠的量來在該環及轂間產生一干涉配合以 從鏈輪脫落。 金屬環亦可以類似方式安裝，即藉由加熱以部分 環且接著將該環滑至轂上，而該轂係維持於室溫。 1 3係被使用以適當固定金屬環2 0。該金屬實施例可 硬化之皮帶承載面的不銹鋼所構成。轂1 0係藉由i 圖示）繫合孔19而被裝附至一已知之機車輪W。 圖2係為圖1中本發明鏈輪沿著A - A之部分平面 槽2 1與齒2 2係可描繪成具有在鏈輪領域中之任何 形。 環 2 0 包含在環内表面 1 8上橫向跨越環寬度之 1 7。凸出部接收溝槽1 5係配置在外表面1 6附近。 接收溝槽1 5係橫向定位以當環2 0被壓至外表面1 6 協助嵌合凸出部1 7。溝槽1 5係稍稍較凸出部之高 以幫助安裝及消除凸出部及溝槽間之徑向干涉，請 G。凸出部1 7在轂上鎖定該環使得過度之扭矩不會 環及該轂之相對旋轉移動。 複數對凸出部1 7及溝槽1 5可在圓周上彼此間隔 可創造一獨特鍵狀配置，藉此在環2 0與轂1 0間可 種程度之配向。例如，兩凸出部及溝槽組之間隔可 外之凸出部及溝槽組的間隔。此種鍵狀特徵係被使 保該環與鏈輪間之一期望關係。 312/發明說明書(補件)/93-11 /9312183 6 ID1與 ί，ID3 預防環 膨脹該 固定環 由具有 (栓（未 圖。溝 習知外 凸出部 凸出部 上時可 度為深 見間隙 導致該 設置使 達成某 小於另 用以確 9 1233473 表面1 6可以習知之黏著劑處理以黏接環2 0至轂1 0。例 如，可使用任何適於該溫度及材料之環氧黏著劑，包括但 非受限於 3 Μ公司之 8 0 0系列環氧物，例如 3 Μ公司之 D Ρ 8 1 Ο τ Μ。此外，可藉由在室溫條件下使I D 2大於I D 1而產 生干涉配合。兩種固定環之方法係可將環鎖定至轂上，藉 以預防當傳輸扭矩時環會相對於轂移動。 本發明之鏈輪係有助於鏈輪之維修。當該齒狀外形磨損 至一預定量時，外環2 0可輕易地被移除及更換。此可消除 更換全部鏈輪之需要，且消除從一輪上移除全部鏈輪之需 要。 鏈輪、輪及輪胎係代表機車後懸吊之非彈簧負荷重量 (unsprung weight)的一特定部分。減少非彈簧負荷重量 係可顯著地改善機車之操控特性。本發明之鏈輪係可作為 此目的。使用熱塑性環2 0係可顯著減少非彈簧負荷重量。 例如，高速工具鋼之平均密度可達到 8. 7gm/cc 或 546 lb/ft3。而聚胺酯之平均密度則為1.3g/cc或821b/ft3。 此種密度差異係代表在單一複合滑輪系統中之重量減少， 以及在一應用複數複合滑輪系統中之顯著重量減少。 在一典型機車後懸吊中使用本發明之鏈輪係可達到約 6 7 6克之非彈簧負荷重量減少。例如，一習知ί呂鏈輪、輪、 煞車碟盤、安裝螺栓以及輪胎組合係重約2 1 . 1 2公斤。使 用本發明複合鏈輪之同樣組合係重2 0 . 4 5公斤。尤其是， 使用在先前系統中之習知金屬鏈輪係重2 8 3 2克。一相同物 理設計之複合鏈輪係重2 1 4 7克，鏈輪重量減少約2 5 %。 10 312/發明說明書(補件)/93-11 /93121836 1233473 此亦直接影響懸吊元件例如避震及彈簧之維修條件及全部 費用的減少。 圖3係為另一實施例之橫剖面圖。在此另一實施例中肩 部 1 2係藉由另一固定環1 3 a所代替。此實施例包含在環 2 0兩側上之固定環。在此實施例中環2 0可由外緣1 1之任 一側安裝或移除。此亦代表藉由以溝槽1 4 a及固定環1 3 a 代替金屬肩部1 2可達到淨重之減少。 圖4係為另一實施例之橫剖面圖。在此另一實施例中固 定環1 3係藉由另一肩部1 2所代替。此實施例包含在環2 0 兩側上之肩部1 2。在此實施例中環2 0可由外緣1 1之任一 側安裝或移除。 圖5係為另一實施例之橫剖面圖。在此實施例中，凸緣 7 0係從外緣1 1之一側徑向延伸。一固定環1 3係與溝槽1 4 嵌合。環2 0係被固持在固定環1 3及凸緣7 0間。 圖6係為另一實施例之橫剖面圖。在此實施例中，凸緣 7 0係從外緣1 1之一側徑向延伸。一肩部係設置在凸緣7 0 相反側之外緣1 1上。環2 0係被固持在肩部1 2及凸緣7 0 間。欲安裝時，環2 0係被加熱至在本文中所描述之溫度。 環2 0接著被壓過肩部1 2。當環2 0冷卻時直徑會收縮，藉 以機械地變成被侷限在肩部1 2與凸緣7 0間。 圖7係為另一實施例之橫剖面圖。在圖7中之實施例係 與圖 3 中之實施例相同，除了在此實施例中包含兩個環 2 0。環2 0係如同圖2中所描述的。環2 0具有一寬度（W )， 故允許兩個環 2 0肩並肩地安裝至外緣 1 1上。凸出部 1 7 11 312/發明說明書(補件)/93-11 /93121836 1233473 及溝槽1 5可確保該兩環之適當對位。 圖8係為另一實施例之橫剖面圖。在圖8中之實施例係 與圖 4 中之實施例相同，除了在此實施例中包含兩個環 2 0。環2 0係如同圖2中所描述的。環2 0具有一寬度（W， 請參見圖 7 )，故允許兩個環 2 0肩並肩地安裝至外緣 1 1 上。凸出部1 7及溝槽1 5可確保該兩環之適當對位。 圖9係為另一實施例之橫剖面圖。在此實施例中沒有將 固定環2 0至外緣1 1上之固定環或肩部。環2 0具有稍微小 於外緣1 1外直徑之内直徑。環2 0接著如同此說明書他處 所述般被加熱。環2 0接著被壓至外緣1 1上且使其冷卻。 此可產生環2 0及外緣1 1間之干涉配合。凸出部1 7及溝槽 1 5係如同圖2中所述。 表面1 6可以習知之黏著劑處理以黏接環2 0至轂1 0。例 如，可使用任何適於該溫度及材料之環氧黏著劑，包括但 非受限於 3 Μ 公司之 8 0 0系列環氧物，例如 3 Μ公司之 DP8 1 0ΤΜ。此外，藉由在室溫條件下使I D2大於I D1而產生 干涉配合。兩種固定環之方法係可將環鎖定至轂上，藉以 預防當傳輸扭矩時環會相對於轂移動。 在另一實施例中環 2 0 係以習知技術被施加在外緣 1 1 上。 圖 1 0係為本發明鏈輪在機車之次傳動裝置與懸吊中之 側視圖。習知之懸吊包含以一樞軸Ρ連接至框架構件F之 搖臂SA。吸震構件SH係連接於框架F及搖臂SA間以懸掛 該框架及吸震構件及降低來自道路表面上之衝擊。一連接 12 312/發明說明書(補件)/93-11 /93121836 1233473 至此技術中之習知傳輸輸出軸的傳輸鏈輪 T S係以環狀構 件B與位在後輪WH及輪胎T上之本發明鏈輪100嵌合。後 輪WH係在軸A上樞接至搖臂SA。環狀構件B包含一齒狀 皮帶。複合鏈輪1 0 0係如同本文所述。在此系統中本發明 鏈輪之一明顯優點係為當環2 0因為使用而磨損時，可被輕 易及便宜地更換。然而，只有該磨損之環2 0需要被更換。 該鏈輪之外緣及轂部分不需要被更換。反之，習知技術之 金屬鏈輪一旦因使用而磨損時則需要全部更換。 雖然在此敘述本發明之多種形式，但熟悉此技術者在不 離開本發明之精神及範疇内當可清楚地對其結構及部件間 之關係作各種變化。 【圖式簡單說明】 圖1係為本發明鏈輪之橫剖面圖。 圖2係為圖1中本發明鏈輪沿著A - A之部分平面圖。 圖3係為另一實施例之橫剖面圖。 圖4係為另一實施例之橫剖面圖。 圖5係為另一實施例之橫剖面圖。 圖6係為另一實施例之橫剖面圖。 圖7係為另一實施例之橫剖面圖。 圖8係為另一實施例之橫剖面圖。 圖9係為另一實施例之橫剖面圖。 圖 1 0係為本發明鏈輪在機車之次傳動裝置與懸吊中之 側視圖。 【主要元件符號說明】 13 312/發明說明書(補件)/93-11 /9312183 6 1233473 10 毅 11 外 緣 12 肩 部 12a 肩 部 13 固 定 環 13a 固 定 環 14 溝 槽 14a 溝 槽 15 溝 槽 16 表 面 17 凸 出 部 18 表 面 19 孔 20 環 2 1 凸 緣 2 1’ 溝 槽 22 齒 70 凸 緣 10 0 鏈 輪 A 軸 B 環 狀 構件 F 框 架 構件 G 間 隙 P 樞 軸 312/發明說明書(補件)/93-11 /93121836 14 1233473 S A 搖臂 S H 吸震構件 Τ 輪胎 TS 傳輸鏈輪 W 寬度 WH 後輪 I D1 半徑 I D 2 半徑 I D 3 半徑 15 312/發明說明書(補件)/93-11/93121836

Claims (1)

1233473 十、申請專利範圍： 1 . 一種鏈輪，其包含： 一轂，其係在一外表面上具有一橫向溝槽； 一環，其係與該轂之外表面欲合； 一固定構件，其係與該轂嵌合以將該環固定於該轂之外 表面上；以及 該環具有一外形且在一内表面上具有一凸出部’以共同 嵌合該溝槽。 2 .如申請專利範圍第1項之鏈輪，其中該轂更包含一周 圍溝槽，以接收該固定構件。 3 .如申請專利範圍第1項之鏈輪，其中該固定構件包含 一固定環。 4. 如申請專利範圍第1項之鏈輪，其中該環之外形包含 一齒狀外形。 5. —種鏈輪，其包含： 一轂； 一環，其係與該轂嵌合，該環在一外表面上係具有一外 形且在一内表面上係具有一徑向向内突出並橫向延伸之凸 出部； 該轂包含一溝槽，以共同嵌合該凸出部； 一固定構件，其係與該轂嵌合以將該環固定於該轂之外 表面上；以及 該環包含聚胺酯。 6 .如申請專利範圍第5項之鏈輪，其中該外形係構成為 16 312/發明說明書(補件)/93-11/93121836 1233473 齒狀。 7 .如申請專利範圍第5項之鏈輪，其係裝至一機車輪。 8 .如申請專利範圍第5項之鏈輪，其中該固定構件包含 一固定環。 9 .如申請專利範圍第8項之鏈輪，其中該轂更包含一周 圍溝槽，以接收該固定構件。 10. —種鏈輪，其包含： 一轂，其係在一外表面上具有一橫向溝槽； 一環，其係與該轂嵌合； 該環在一外表面上係具有一外形且在一内表面上係具 有一凸出部，該凸出部係共同嵌合該溝槽；以及 一第一及第二固定構件，其係在該環之兩側上嵌合該 轂，以將該環固定至該轂之外表面上。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之鏈輪，其中該轂更包含設 置在該環兩側上之第一及第二周圍溝槽，以接受該第一及 第二固定構件。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之鏈輪，其中該各固定構件 包含一固定環。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項之鏈輪，其中該環包含一齒 狀外形。 1 4.如申請專利範圍第1 0項之鏈輪，其中該各固定構件 包含一肩部，該肩部之半徑（I D 3 )係大於環半徑（I D 1 )。 1 5 .如申請專利範圍第1 0項之鏈輪，其中該環包含聚胺 酯、聚醯胺、聚苯乙烯、聚乙烯或前述兩種或兩種以上之 17 312/發明說明書(補件)/93-11 /93121836 1233473 結合物。 1 6 . —種機車懸吊系統，其包含： 一第一鏈輪，其包含： 一轂，其係在一外表面上具有一橫向溝槽； 一環，其係與該轂欲合，該環具有一表面以敌合一皮帶； 一固定構件，其係與該轂嵌合以將該環固定於該轂上； 該環係具有一外形且在一内表面上係具有一凸出部，以 共同嵌合該溝槽； 該鏈輪連接至一輪； 該環包含聚合材料； 一框架構件； 一搖臂，其係於一樞軸樞接至該框架構件； 該輪細樞接至該搖臂； 一吸震構件，其係連接於該搖臂及該框架間； 一第二鏈輪，其係與該第一鏈輪共同設置； 一環狀構件，其係運轉於該第一鏈輪與該第二鏈輪間。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之機車懸吊系統，其中該轂 更包含一周圍溝槽，以接收該固定構件。 1 8.如申請專利範圍第1 6項之機車懸吊系統，其中該固 定構件包含一固定環。 1 9 .如申請專利範圍第1 6項之機車懸吊系統，其中該環 包含一齒狀外形。 20. —種鏈輪，其包含： 一轂； 18 312/發明說明書(補件)/93-11 /9312183 6 1233473 一環，其係以一黏著劑與該轂嵌合，該環在一外表面上 係具有一外形以彼合一皮帶，且在一環之内表面上係具有 一徑向向内突出並橫向延伸之凸出部，該環之内直徑係小 於轂之外直徑； 該轂包含一溝槽，以共同嵌合該凸出部；以及 該環包含聚胺酯。 21. —種鏈輪，其包含： 一轂，其係在一外表面上具有一橫向溝槽； 一聚合環，其係裝在該轂外表面上之適當位置；以及 該環具有一外部外形。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之鏈輪，其中該環之外部外 形包含一齒狀外形，以嵌合一皮帶。 19 312/發明說明書(補件)/93-11 /9312183 6