РЕМЕНЬ
BELT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к ремню, имеющему вершину зубца, взаимодействующую с заданной частью выемки звездочки таким образом, что натяжной корд поддерживается так, что он имеет по существу дугообразную форму между основаниями зубцов.
Уровень техники
Система из ремня и звездочки известного уровня техники основана на профиле отформованной выемки и требует зазора между вершиной зубца ремня и основанием выемки звездочки. Существует также некоторое сжатие по высоте зубца ремня после вулканизации, которое увеличивает этот зазор между вершиной зубца ремня и основанием выемки звездочки. Этот зазор делает полюсную линию ремня хордальной по выемке звездочки, когда зубцы ремня в форме зубчатой рейки зацепляются с выемками звездочки. Поскольку полюсная линия ремня неоднократно поднимается и опускается зубцами ведущей и ведомой звездочек, угловая скорость ведомой звездочки поочередно увеличивается и уменьшается. Это действие зацепления может быть усилено коленчатым рычагом педали велосипеда и, следовательно, может чувствоваться как вибрация, например, велосипедистом.
Представителем предшествующего уровня техники является патент США 3756091, выданный Miller, в котором описан зубчатый приводной ремень, и ременная система, в которой ремень имеет бесконечный по существу нерастяжимый натяжной элемент с зубцами, причем зубцы имеют форму поперечного сечения, состоящую из двух круглых пересекающихся дуг, для зацепления с сопрягаемыми криволинейными зубцами шкива. Размеры зубцов, длина радиусов кривизны и углы и точка пересечения определены рядом критериев конструкции и приведенными там формулами.
Существует необходимость в ремне, имеющем вершину зубца, взаимодействующую с заданной частью выемки звездочки таким образом, что натяжной корд поддерживается так, чтобы он имел по существу дугообразную форму между основаниями зубцов. Настоящее изобретение удовлетворяет этой необходимости.
Раскрытие изобретения
Основной задачей изобретения является создание ремня, имеющего вершину зубца, входящую в зацепление с заданной частью выемки звездочки таким образом, что натяжной корд поддерживается так, чтобы он имел по существу дугообразную форму между основаниями зубцов.
Другие задачи изобретения будут указаны или станут очевидными из последующего описания изобретения и прилагаемых чертежей.
Согласно изобретению предлагается система ремня и звездочки, содержащая натяжной корд, расположенный в теле ремня, зубец, выступающий от тела ремня, причем зубец имеет профиль с, по меньшей мере, двумя неравными радиусами, соединенными последовательно и расположенными между вершиной зубца и основанием зубца, звездочку, имеющую выемку для приема зубца, причем профиль выемки содержит, по меньшей мере, одну по существу линейную часть, расположенную между, по меньшей мере, двумя неравными радиусами, вершину зубца, взаимодействующую с заданной частью выемки звездочки так, что натяжной корд поддерживается таким образом, что он имеет по существу дугообразную форму между основаниями зубцов.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, которые включены в описание и являются его частью, иллюстрируют предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и совместно с описанием служат для изложения принципов изобретения.
Фиг.1 представляет собой вид профиля ремня и звездочки предшествующего уровня техники, показывающий хордальный эффект.
Фиг.2 представляет собой вид сбоку выемки звездочки согласно изобретению.
Фиг.2a и фиг.2b представляют собой таблицы примерных размеров.
Фиг.3 представляет собой вид сбоку зубца ремня, соответствующего изобретению.
Фиг.3a и фиг.3b представляют собой таблицы примерных размеров.
Фиг.4 представляет собой вид сбоку зубца ремня, соответствующего изобретению, в выемке.
Фиг.5 представляет собой вид сбоку альтернативного варианта выполнения зубца ремня и звездочки согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
На фиг.1 показан профиль ремня и звездочки предшествующего уровня техники, показывающий хордальный эффект. Система с зубчатым ремнем предшествующего уровня техники содержит ремень, имеющий полюсную линию (C). Полюсная линия по существу совпадает с положением натяжного корда T в теле ремня, но так бывает не всегда. Натяжной корд несет нагрузку ремня при работе ремня в системе ременного привода. На фиг.1 показан вид сбоку ремня и звездочки. Обычно «зубец» расположен по ширине ремня и, в типичном случае, ориентирован поперек натяжных кордов.
Зубчатый ремень обычно взаимодействует со звездочкой (S), имеющей выемку (D). Зубец (E) ремня взаимодействует с выемкой (D) звездочки. На фиг.1 показана часть звездочки, взаимодействующая с одним зубцом ремня. Обычно с каждой звездочкой взаимодействует множество зубцов.
Ремень опирается на внешнюю поверхность звездочки, которая включает части (A) и (B). Звездочка обычно содержит механическое устройство, которое взаимодействует с зубчатым ремнем. Каждая выемка на звездочке проходит параллельно оси вращения.
При работе полюсная линия «перекрывает» точки A и B, в результате чего полюсная линия (C) и, следовательно, натяжной корд T располагаются по существу в линию между точками A и B. Это связано с тем, что при производстве может требоваться некоторое сжатие зубца или зазор. Это может приводить к получению промежутка или ненагруженному состоянию между основанием G выемки и вершиной Н зубца. Это, в свою очередь, делает полюсную линию ремня хордальной (линейной) над частями (A и B) паза шкива, когда зубцы ремня в форме зубчатой рейки зацепляются с выемками звездочки. Точки A и B находятся приблизительно там, где звездочка взаимодействует с основанием зубца.
Следовательно, когда полюсная линия ремня поднимается и опускается зубцами звездочки, угловая скорость звездочки поочередно увеличивается и уменьшается. Это может вызвать нежелательную вибрацию в системе ременного привода, которая может ощущаться пользователем, например, на велосипеде.
На фиг.2 показан вид сбоку выемки звездочки согласно изобретению. Система, соответствующая изобретению, содержит ремень и звездочку.
Выемка звездочки имеет примерные размеры, показанные на фиг.2a. Величины на фиг.2a и фиг.3a даны только как примеры и не ограничивают объем изобретения.
Выемка содержит две половины 10 и 20, соединенные друг с другом вокруг средней линии CL. Каждая половина содержит три последовательно соединенных радиуса R1, R2, R3. По существу линейный сегмент S1 соединен между R3 и R4. Каждый радиус, указанный в этом описании, является сегментом круга, предполагая, что величина каждого радиуса является по существу постоянной. В альтернативном варианте осуществления изобретения каждый радиус R1, R2 или R3 может изменяться как функция dR/dx, как может требоваться в соответствии с эксплуатационными условиями.
Кроме того, каждый радиус R1 для каждой половины выемки соединен линейным сегментом S2. Каждый сегмент S1 и S2 создает заданный зазор между выемкой и зубцом, для облегчения зацепления зубца с выемкой в ходе работы.
Тело ремня согласно изобретению может содержать любой обычный и/или подходящий вулканизируемый или термопластический эластомерный состав. Соответствующие эластомеры, которые могут быть использованы для этого, включают, например, полиуретановые эластомеры (включая также полиуретановые/мочевинные эластомеры), полихлоропреновый каучук, акрилонитрил-бутадиеновый каучук, гидрогенизированный акрилонитрил-бутадиеновый каучук, стирол-бутадиеновый каучук, алкилированный хлорсульфинированный полиэтилен, эпихлоргидрин-бутадиеновый каучук, натуральный каучук и этиленовые альфа-олефиновые эластомеры, такие как этиленпропиленовые сополимеры, тройные сополимеры этилена, пропилена и диена, сополимеры этилена и октена, сополимеры этилена и бутена, тройные сополимеры этилена и октена; и тройные сополимеры этилена и бутена; и кремнийорганический каучук или комбинация любых двух или больше из указанных выше материалов. Натяжной корд может содержать полиэфир, углеродное волокно, металлическую проволоку, нейлон, арамид, стекловолокно или любую комбинацию двух или больше из вышеуказанных материалов в любой подходящей и/или обычной конфигурации, такой как слоистая или сплетенная, и, в целом, может содержать одну или множество жил, которые могут сами по себе иметь любую подходящую и/или обычную конфигурацию, такую как слоистая или сплетенная, и, в целом, могут содержать одну или множество нитей. Термин «нить» относится к пряди нитей или волокон в форме, полученной от изготовителя нити, которая может включать скрученную нить или нить без кручения. Термин «жила» относится к нити или нитям, которые скручены, смотаны или сплетены перед формированием корда.
На фиг.3 показан вид сбоку зубца ремня согласно изобретению. Профиль зубца содержит радиусы R5, R6 и R7, каждый из которых соединен последовательно между точками P4 и Р1. Как контрольная точка, точка P4 расположена на средней линии CL. Точка Р1 расположена в основании 50, 51 зубца. Нет никаких линейных сегментов, включенных в профиль зубца, как имеет место в случае с профилем паза на фиг.2. Пример размерных величин для точек в прямоугольной системе координат для точек Р1, P2, P3 и P4 показан на фиг.3a.
На фиг.4 показан вид сбоку зубца ремня согласно изобретению, в выемке. Вследствие небольшого отличия размеров между зубцом и пазом существуют два промежутка (α1) и (α2), расположенные между боковыми поверхностями зубца и выемки. В этом варианте осуществления изобретения вершина зубца входит в контакт с основанием выемки.
Также описана зона β захвата на конце зубца в основании выемки, в которой зубец «захвачен» в выемке. Это означает, что при работе вершина зубца подвергается сжатию под нагрузкой в основании выемки таким образом, что он поддерживает перекрывающую часть натяжного корда T по существу в дугообразной форме, как показано частью 30. Однако весь зубец полностью не сжимается, а сжимается только часть зубца, занимающая выемку между основанием выемки и точкой P5. Это также относится к частям радиуса R1 с каждой стороны от средней линии CL.
Когда ремень и зубец полностью зацеплены в ходе работы, материал зубца расширяется, по существу занимая промежутки (α1) и (α2). Это происходит одновременно с частью 30 натяжного корда 30, поддерживаемой материалом в зоне β. В результате поддержки натяжной корд T принимает по существу дугообразную форму между основаниями 50, 51 с радиусом RT, как показано на фиг.5. Это приводит к существенному снижению вибрации ремня в ходе работы.
Примерные размеры показаны на фиг.2a. Все размеры даны относительно исходной точки (0,0). Приблизительное положение верхней части зоны β находится на расстоянии «x» от координаты 0,0.
На фиг.5 показан вид сбоку альтернативного варианта выполнения зубца ремня и звездочки согласно изобретению. В этом варианте осуществления изобретения существует промежуток или в основании выемки отсутствует материал. Это приводит к получению свободного объема ζ, в котором вершина зубца может быть немного расширена. Однако зубец упирается в выемку в точках F и G. Часть поверхности 100 вершины зубца между точками F и G подобна просто поддерживаемой балке с равномерно распределенной нагрузкой. Отсутствие вершины зубца и свободного объема ζ также может быть достигнуто устранением части 200 основания выемки с получением так называемой щели.
Ширина части 100 может быть отрегулирована согласно эксплуатационным условиям системы. В этом варианте осуществления изобретения часть 100 поверхности является по существу плоской. Координата 0,0 расположена на заданном расстоянии «y» от натяжного корда T.
Хотя здесь был описан один вариант осуществления изобретения, специалистам в данной области техники будет очевидно, что в конструкцию и соотношение частей могут быть внесены изменения, не выходящие за рамки сущности и объема описанного здесь изобретения.