DE10113062A1 - Geräuscharme Zahnkette - Google Patents
Geräuscharme ZahnketteInfo
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Abstract
Jede Kettenlasche (10) einer geräuscharmen Zahnkette weist eine innere Eingriffsfläche (11) auf, die an der Innenflanke eines jeden Laschenzahns (10a) ausgebildet ist. Die innere Eingriffsfläche (11) weist einen konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitt (11a) auf, der an einer Spitzen-Seite eines jeden Laschenzahns (10a) angeordnet ist, und einen konvex gekrümmten Eingriffsführungsabschnitt (11b), der an einer Fußseite eines jeden Laschenzahns (10a) angeordnet ist. Der gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt (11b) weist einen Krümmungsradius (Rb) und eine Kreisbogenlänge (Lb) auf, die größer sind als ein Krümmungsradius (Ra) bzw. eine Kreisbogenlänge (La) des konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitts (11a). Wenn die Zahnkette mit einem Zahnrad kämmt, schreitet der Eingriff gleichmäßig und stetig von der inneren Eingriffsfläche (11) zu der äußeren Eingriffsfläche (12) fort. Dies trägt zu der Reduktion des Geräuschniveaus der Zahnkette durch Unterdrückung von Eingriffsgeräuschen der äußeren Eingriffsfläche (12) und Vibrationsgeräuschen der Kette insgesamt bei.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnkette, die zur Verwendung in einem
Steuerketten-Kraftübertragungssystem für Automobile, einem Ketten-
Kraftübertragungssystem für Industriemaschinen usw. geeignet ist.
In herkömmlicher Weise ist eine Zahnkette, die umfassend zur Kraftübertragung
zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines Automobilmotors
verwendet wird, aus einer großen Anzahl an überlappenden Kettenlaschen
zusammengesetzt, die zum Eingriff mit den Zähnen eines Zahnrads jeweils ein
Paar von Laschenzähnen aufweisen, die in Gabelform ausgebildet sind. Wenn
die Zahnkette in einem gespannten, im Wesentlichen geradlinigen Zustand ist,
ragt eine innere Eingriffsfläche - Innenflanke - eines jeden Laschenzahns einer
Kettenlasche geringfügig von einer äußeren Eingriffsfläche - Außenflanke -
eines lateral überlappenden Zahns der angrenzenden Kettenlasche nach außen
ab. Mit dieser Anordnung berühren die inneren Eingriffsflächen - Innenflanken -
der Kettenlaschen die Zähne des Zahnrads zu Beginn des Eingriffs mit dem
Zahnrad und berühren die äußeren Eingriffsflächen - Außenflanken - der
Kettenlaschen die Zähne des Zahnrads, wenn sich die Zahnkette um das
Zahnrad windet. Auf diese Weise tritt der Kontakt zwischen den Kettenlaschen
und dem Zahnrad in zwei Schritten auf, um das Geräusch während des
Kraftübertragungsbetriebs zu reduzieren.
Bei einer herkömmlichen Zahnkette, die in der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. (HEI) 2-19339 gezeigt ist, weist jeder Laschenzahn
eine gekrümmte innere Eingriffsfläche auf, die derart profiliert ist, dass sie einen
Gleitkontakt mit den Zähnen eines Zahnrads sicherstellt, um die Erzeugung von
Schlaggeräuschen zu vermeiden, wenn die Zahnkette beginnt, mit dem Zahnrad
einzugreifen oder sich von dem Zahnrad zu lösen.
Bei einer anderen herkömmlichen Zahnkette, die in der japanischen
Patentoffenlegungs-Veröffentlichung Nr. (HEI) 8-74940 gezeigt ist, weist jeder
Laschenzahn eine gekrümmte innere Eingriffsfläche auf, deren
Krümmungsradius etwa das Doppelte der oder größer als die Kettenteilung ist.
Während des kämmenden Eingriffs zwischen der Zahnkette und einem Zahnrad
greifen die gekrümmten inneren Eingriffsflächen der Kettenlaschen mit den
Zähnen des Zahnrads derart ein, dass eine Auf- und Abbewegung der Zahnkette
bezüglich des Zahnrads unterdrückt wird, wodurch das Betriebsgeräusch
reduziert wird.
Die herkömmlichen Zahnketten sind in der Lage, Eingriffsgeräusche zu
reduzieren, die sich aus dem Eingriff der inneren Eingriffsflächen der
Kettenlaschen mit den Zahnradzähnen zu Beginn des Eingriffs zwischen der
Zahnkette und dem Zahnrad ergeben. Da sich jedoch der Eingriffszustand der
Kettenlaschen bezüglich des Zahnrads nicht stetig von den inneren
Eingriffsflächen zu den äußeren Eingriffsflächen verschiebt, wird ein zusätzliches
Eingriffsgeräusch erzeugt, wenn die äußeren Eingriffsflächen die Zahnradzähne
berühren, um die Kettenlaschen in eine vollständig sitzende Stellung auf den
Zahnradzähnen zu bringen.
Zusätzlich erzeugen die gekrümmt profilierten inneren Eingriffsflächen der
herkömmlichen Zahnketten eine elastische Längung, die von der Auf- und
Abbewegung der Zahnkette herrührt, welche erzeugt wird, wenn die Zahnkette
einen Kraftübertragungsbetrieb in gespanntem Zustand ausführt. Aufgrund der
elastischen Längung ist die Kette an ihrer Schlaffseite erschlafft, wodurch eine
auf- und abgerichtete Sehnenbewegung der Kette auf ihrer Schlaffseite erzeugt
wird. Die auf- und abgerichtete Sehnenbewegung erzeugt ein zusätzliches
Vibrationsgeräusch, das das Gesamtgeräusch erhöht, welches als ein
Gesamtwert während des Kraftübertragungsbetriebs gemessen wird, und macht
es schwierig, einen konstanten Eingriffspunkt bezüglich des Abtriebszahnrads
aufrechtzuerhalten, das am hinteren Ende eines schlaffen Abschnitts der
Zahnkette angeordnet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
geräuscharme Zahnkette bereitzustellen, die ein gleichmäßiges und stetiges
Verschieben des kämmenden Eingriffs der Zahnkette mit einem Zahnrad von
den inneren Eingriffsflächen der Laschenzähne zu den äußeren Eingriffsflächen
der Laschenzähne gewährleisten kann, wodurch das gesamte Geräuschniveau
der Kette durch ein Unterdrücken von Eingriffsgeräuschen zwischen den
äußeren Eingriffsflächen und den Zähnen des Zahnrads reduziert wird, und die
Vibrationsgeräusche der Kette während des Kraftübertragungsbetriebs
unterdrücken kann, um dadurch das Geräuschniveau der Kette insgesamt zu
reduzieren.
Erfindungsgemäß ist die voranstehende Aufgabe durch eine geräuscharme
Zahnkette mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist
bereitgestellt eine geräuscharme Zahnkette zum Eingriff mit einem Zahnrad, mit
einer Anzahl an Kettenlaschen, die jeweils ein Paar von Laschenzähnen
aufweisen, die zum Eingriff mit Zähnen des Zahnrads gabelförmig ausgebildet
sind, wobei die Kettenlaschen überlappend angeordnet und durch
Verbindungsstifte miteinander gekoppelt sind, wobei jeder Laschenzahn eine
innere Eingriffsfläche, die an der Innenflanke des Laschenzahns ausgebildet ist,
eine äußere Eingriffsfläche, die an der Außenflanke des Laschenzahns
ausgebildet ist, und eine Spitze aufweist, bei der die innere und die äußere
Eingriffsfläche zusammenlaufen, und wobei die innere Eingriffsfläche eines
Laschenzahns geringfügig von der äußeren Eingriffsfläche eines weiteren
Laschenzahns, der den einen Laschenzahn überlappt, nach außen abragt, wenn
die Zahnkette geradlinig gespannt ist, so dass der kämmende Eingriff der
Laschenzähne in Bezug auf die Zahnradzähne von der inneren Eingriffsfläche
aus beginnt und dann beendet ist, wenn die äußere Eingriffsfläche auf einem
Zahnradzahn sitzt, wobei die Zahnkette derart ausgestaltet ist, dass die innere
Eingriffsfläche einen konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitt, der an einer
Spitzen-Seite eines jeden Laschenzahns angeordnet ist, und einen konvex
gekrümmten Eingriffsführungsabschnitt aufweist, der an einer Fußseite eines
jeden Laschenzahns angeordnet ist, und dass der konvex gekrümmte
Eingriffsführungsabschnitt einen Krümmungsradius und eine Kreisbogenlänge
aufweist, die größer sind als jeweils ein Krümmungsradius und eine
Kreisbogenlänge des konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitts.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Krümmungsradius
und die Kreisbogenlänge des konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitts unter
den Kettenlaschen, die in der Längsrichtung der Zahnkette angeordnet sind,
ungleichmäßig ausgebildet.
Es ist wünschenswert, dass die innere Eingriffsfläche derart profiliert ist, dass die
innere Eingriffsfläche einen gleichmäßigen Gleitkontakt mit der Zahnflanke eines
Zahnradzahns entlang einem Bereich aufrechterhalten kann, der sich von dem
konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitt zu dem konvex gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt hin erstreckt. Der konvex gekrümmte
Eingriffsstartabschnitt und der konvex gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt
können direkt miteinander verbunden sein, um die innere Eingriffsfläche zu
bilden. Als Alternative kann die innere Eingriffsfläche des Weiteren einen
Zwischenabschnitt aufweisen, der zwischen dem konvex gekrümmten
Eingriffsstartabschnitt und dem konvex gekrümmten Eingriffsführungsabschnitt
angeordnet ist. Der Zwischenabschnitt kann ein konvex gekrümmtes Profil
aufweisen, das einen Krümmungsradius aufweist, der von den
Krümmungsradien des konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitts und des
konvex gekrümmten Eingriffsführungsabschnitts verschieden ist. Alternativ kann
der Zwischenabschnitt ein geradliniges Profil aufweisen.
Da bei der geräuscharmen Zahnkette der Eingriff gleichmäßig und stetig bzw.
kontinuierlich von dem gekrümmten Eingriffsführungabschnitt der inneren
Eingriffsfläche einer Kettenlasche zu der äußeren Eingriffsfläche der
vorangegangenen Kettenlasche fortschreitet, kann ein Zwischenraum minimiert
werden, der zwischen dem gekrümmten Eingriffsführungsabschnitt der
Kettenlasche und der Zahnflanke des Zahnradzahns ausgebildet ist, wenn die
Kettenlasche auf der Zahnradzahnflanke sitzt. Im Fall eines Zahnrads, das eine
maximale Anzahl an Zähnen aufweist, kann der Zwischenraum auf etwa Null
reduziert werden.
Die Zähne des Zahnrads, das mit der geräuscharmen Zahnkette verwendet wird,
weisen eine Evolventen-Zahnform auf. Die Zahnkette kann in Kombination mit
Zahnrädern verwendet werden, die irgendeine andere Zahnform aufweisen als
die Evolventen-Zahnform.
Wenn die Zahnkette der vorliegenden Erfindung mit dem Zahnrad eingreift,
berührt die innere Eingriffsfläche eines führenden Laschenzahns einer
Kettenlasche die Zahnflanke eines Zahnradzahns. Da die innere Eingriffsfläche
zumindest durch einen konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitt, der an einer
Zahnspitzen-Seite angeordnet ist, und einen konvex gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt gebildet ist, der an einer Zahnfußseite angeordnet ist,
berührt in diesem Fall die Zahnradzahnflanke zunächst den gekrümmten
Eingriffsstartabschnitt, gleitet dann auf dem Eingriffsstartabschnitt und bewegt
sich nachfolgend in gleitenden Kontakt mit dem gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt in einer ununterbrochenen Weise.
Da die Kreisbogenlänge des gekrümmten Eingriffsführungsabschnitts größer ist
als diejenige des gekrümmten Eingriffsstartabschnitts, kann der
Eingriffsführungsabschnitt eine längere Eingriffszeit aufrechterhalten als der
Eingriffsstartabschnitt. Da der Krümmungsradius des gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitts größer ist als der Krümmungsradius des gekrümmten
Eingriffsstartabschnitts kann zusätzlich der gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt
mit einem kleineren Gleitwinkel als der gekrümmte Eingriffsstartabschnitt mit der
Zahnradzahnflanke eingreifen. Mit dieser Anordnung dreht sich eine
Kettenlasche allmählich um den Verbindungsstift und wird daher um das
Zahnrad gewunden, während ihr gekrümmter Eingriffsführungsabschnitt in
Gleitkontakt mit der Zahnflanke eines Zahnradzahns ist. Während dieser Zeit
gelangt die innere Eingriffsfläche der als Nächstes folgenden Lasche in Kontakt
mit der Zahnflanke des als Nächstes folgenden Zahnradzahns. Daher weist der
gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt eine gleichzeitige Gleitkontakt-
Führungsfunktion auf, in welcher die jeweiligen inneren Eingriffsflächen zweier
angrenzender, longitudinal überlappender Kettenlaschen die jeweiligen
Zahnflanken zweier angrenzender Zahnradzähne zum selben Zeitpunkt
berühren.
Da die Kreisbogenlänge des gekrümmten Eingriffsführungsabschnitts größer ist
als die Kreisbogenlänge des gekrümmten Eingriffsstartabschnitts kann zusätzlich
der Eingriffsführungsabschnitt einen gleichmäßigen Gleitkontakt mit und eine
allmähliche Trennung von der Zahnradzahnflanke erreichen. Während dieser
Zeit dreht sich die vorangegangene Kettenlasche in einer solchen Weise
allmählich um den Verbindungsstift, dass sie sich um das Zahnrad windet. In
diesem Fall gelangt die äußere Eingriffsfläche des hinteren Laschenzahns der
vorangegangenen Kettenlasche in Kontakt mit derselben Zahnradzahnflanke und
sitzt dann auf der Zahnradzahnflanke. Daher gelangen der gekrümmte
Eingriffsführungsabschnitt der inneren Eingriffsfläche einer Kettenlasche und die
äußere Eingriffsfläche der vorangegangenen Kettenlasche mit der Zahnflanke
desselben Zahnradzahns zumindest in einem Moment in Kontakt, und dann
trennt sich der gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt von derselben
Zahnradzahnflanke. Der gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt weist auch eine
ununterbrochene Eingriffsführungsfunktion auf, in welcher der Eingriff des
gekrümmten Eingriffsführungsabschnitts einer Kettenlasche in Bezug auf einen
Zahnradzahn durch den Eingriff der äußeren Eingriffsfläche der
vorangegangenen Kettenlasche in Bezug auf denselben Zahnradzahn
ununterbrochen übernommen wird.
Aufgrund der gleichzeitigen Gleitkontakt-Führungsfunktion und
ununterbrochenen Eingriffsführungsfunktion des gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitts werden die individuellen Kettenlaschen der
Zahnkette sukzessiv auf die Zahnradzähne gesetzt, um einen
Kraftübertragungsbetrieb auszuführen.
Da der gekrümmte Eingriffsstartabschnitt, der an einer Zahnspitzen-Seite der
inneren Eingriffsfläche einer Kettenlasche angeordnet ist, profiliert ist, um
geringfügig von der äußeren Eingriffsfläche der angrenzenden Kettenlasche
nach außen abzuragen, ist die Wirkungslinie - Eingriffslinie - der Zahnkette
angehoben, wenn der gekrümmte Eingriffsstartabschnitt den Zahnradzahn zu
Beginn des kämmenden Eingriffs zwischen der Zahnkette und dem Zahnrad
berührt. Durch ein derartiges Anheben der Eingriffslinie wird die Zahnkette
gespannt, so dass ein Erschlaffen der Kette, welches auf der Schlaffseite der
Zahnkette erzeugt wird, aufgenommen bzw. ausgeglichen werden kann. Daher
können eine auf- und abgerichtete Sehnenbewegung der Kette und Vibrationen
der Kette unterdrückt werden.
In dem Fall, in dem der Krümmungsradius und die Kreisbogenlänge des konvex
gekrümmten Eingriffsstartabschnitts zwischen den Kettenlaschen, die in der
Längsrichtung der Zahnkette angeordnet sind, ungleichmäßig ausgebildet sind,
kann das Timing bzw. die zeitliche Abfolge des kämmenden Eingriffs zwischen
den gekrümmten Eingriffsstartabschnitten der individuellen Kettenlaschen und
den Zahnradzähnen unter den Kettenlaschen, die in der Längsrichtung der
Zahnkette angeordnet sind, variiert werden. Diese Anordnung trägt zur
Unterdrückung periodischer Veränderungen oder Fluktuationen des kämmenden
Eingriffs bei.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im
Folgenden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitende
Zeichnung detailliert beschrieben, in welcher
Fig. 1 eine fragmentarische Vorderansicht ist, die die Art und Weise zeigt,
in welcher eine geräuscharme Zahnkette gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem Zahnrad
kämmt,
Fig. 2 eine Vorderansicht einer Kettenlasche der Zahnkette ist,
Fig. 3 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht ist, die jedoch eine Kettenlasche
gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 4 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht ist, die jedoch eine Kettenlasche
gemäß einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung
zeigt,
Fig. 5A eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von Fig. 1 ist, welche
einen gekrümmten Eingriffsstartabschnitt einer Kettenlasche zeigt,
die sich in gleitendem Kontakt mit einem Zahnradzahn befindet,
Fig. 5B eine Fig. 5A ähnliche Ansicht ist, die jedoch einen gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt einer weiteren Kettenlasche zeigt, die
sich in gleitendem Kontakt mit einem weiteren Zahnradzahn
befindet,
Fig. 5C eine Fig. 5A ähnliche Ansicht ist, die jedoch eine äußere
Eingriffsfläche einer weiteren Kettenlasche zeigt, die auf einem
weiteren Zahnradzahn sitzt,
Fig. 6A eine Zeittafel ist, die den Fortgang des kämmenden Eingriffs
zwischen der Zahnkette gemäß der vorliegenden Erfindung und
dem Zahnrad zeigt,
Fig. 6B eine Zeittafel ist, die den Fortgang des kämmenden Eingriffs
zwischen einer herkömmlichen Zahnkette und dem Zahnrad zeigt,
Fig. 7 eine grafische Darstellung ist, die die geräuscharme Zahnkette
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn sie zwischen einem
Antriebszahnrad und einem Abtriebszahnrad gespannt ist, und
Fig. 8 eine grafische Darstellung ist, die eine herkömmliche Zahnkette
zeigt, wenn sie zwischen einem Antriebszahnrad und einem
Abtriebszahnrad gespannt ist.
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt
keinesfalls, die Erfindung oder ihre Anwendungsbereiche oder Verwendungen
einzuschränken.
Fig. 1 zeigt eine geräuscharme Zahnkette gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Die Zahnkette ist aus einer großen Anzahl an
Kettenlaschen aufgebaut, wobei vier Kettenlaschen durch 10, 20, 30 und 40
bezeichnet sind und wobei jede Kettenlasche ein Paar von Laschenzähnen 10a,
20a, 30a, 40a aufweist, das gabelförmig ausgebildet ist. Die Kettenlaschen 10,
20, 30, 40 sind überlappend angeordnet und mittels Verbindungsstiften 13, 23,
33, 43 in endloser Weise gekoppelt.
Obwohl nicht gezeigt, weist die Zahnkette auch Führungslaschen auf, die
paarweise an den entgegengesetzten Außenseiten der Zahnkette zum führenden
Eingriff mit entgegengesetzten Endflächen eines Zahnrads S angeordnet sind,
um ein Versetzen der Zahnkette von dem Zahnrad S herunter zu verhindern.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Verbindungsstifte 13,
23, 33, 43 aus runden Stiften. Diese Erfindung kann auf die sogenannte
Rollenlagertyp-Zahnkette angewendet werden, bei der Rollenlagerstifte anstatt
runden Stiften verwendet werden. Das Zahnrad S. das in Kombination mit der
Zahnkette verwendet wird, weist eine Vielzahl von gleichmäßig zueinander
beabstandeten Zahnradzähnen mit Evolventen-Zahnform auf.
Fig. 2 zeigt die Außenform oder das Profil einer jeden Kettenlasche, wobei die
Kettenlasche 10 gezeigt ist. Jeder Laschenzahn 10a der Kettenlasche 10 weist
eine innere Eingriffsfläche 11 auf, die an der Innenflanke des Laschenzahns 10a
ausgebildet ist, und eine äußere Eingriffsfläche 12, die an der Außenflanke des
Laschenzahns 10a ausgebildet ist. Die inneren Eingriffsflächen 11 der jeweiligen
Laschenzähne 10a sind durch eine konkav gekrümmte Gabelung 14 verbunden.
Die innere Eingriffsfläche 11 an der inneren Zahnflanke und die äußere
Eingriffsfläche 12 an der äußeren Zahnflanke laufen an einer Spitze 15 des
Laschenzahns 10a zusammen. Die inneren Eingriffsflächen 11 weisen jeweils
einen konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitt 11a auf, der an einer Spitzen-
Seite des Laschenzahns 10a angeordnet ist, und einen konvex gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt 11b, der an einer Fußseite - Gabelungsseite - des
Laschenzahns 10a angeordnet ist. Der konvex gekrümmte
Eingriffsführungsabschnitt 11b weist einen Krümmungsradius Rb und eine
Kreisbogenlänge Lb auf, die größer sind als ein Krümmungsradius Ra bzw. eine
Kreisbogenlänge La des konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitts 11a. Die
äußere Eingriffsfläche 12 weist ein geradliniges Profil auf.
Wenn die Zahnkette mit den derart profilierten Laschenzähnen 10a in einem
gespannten geraden Zustand ist, ragt die innere Eingriffsfläche 11 eines jeden
Laschenzahns 10a einer Kettenlasche 10 geringfügig von der äußeren
Eingriffsfläche 12 eines lateral überlappenden Zahns 20a der angrenzenden
Kettenlasche 20 nach außen ab. Man sehe hierzu die Positionsbeziehung
zwischen der konvex gekrümmten inneren Eingriffsfläche 31 der Kettenlasche 30
und der geradlinigen äußeren Eingriffsfläche 42 der Kettenlasche 40, wie dies in
Fig. 1 gezeigt ist.
In dem Fall der in Fig. 2 gezeigten inneren Eingriffsfläche 11 grenzen der konvex
gekrümmte Eingriffsstartabschnitt 11a und der konvex gekrümmte
Eingriffsführungsabschnitt 11b aneinander an. Diese Anordnung ist für die
vorliegende Erfindung nicht wesentlich. Der konvex gekrümmte
Eingriffsstartabschnitt 11a und der konvex gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt
11b können entweder durch einen in Fig. 3 gezeigten konvex gekrümmten
Zwischenabschnitt 11c oder alternativ durch einen in Fig. 4 gezeigten
geradlinigen Zwischenabschnitt 11d verbunden sein. Wesentlich ist, dass die
innere Eingriffsfläche 11 derart profiliert ist, dass wenn die Zahnkette mit dem
Zahnrad S in Eingriff gelangt, die innere Eingriffsfläche 11 einen gleichmäßigen
Gleitkontakt mit der Zahnflanke eines Zahnradzahns entlang einem Bereich
aufrechterhalten kann, der sich von dem Eingriffsstartabschnitt 11a zu dem
Eingriffsführungsabschnitt 11b erstreckt.
Es ist bevorzugt, dass der Krümmungsradius Ra und die Kreisbogenlänge La
des konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitts unregelmäßig zwischen den
Kettenlaschen 10, 20, 30, 40 ausgebildet sind, die in der Richtung der Länge der
Zahnkette in Reihe angeordnet sind. Da sich das Timing des kämmenden
Eingriffs zwischen den gekrümmten Eingriffsstartabschnitten der individuellen
Kettenlaschen und den Zahnradzähnen im Rahmen der Kettenlaschen
verändert, die in der Längsrichtung der Zahnkette angeordnet sind, ist es bei
dieser Anordnung möglich, das Ausmaß an periodischen Veränderungen beim
kämmenden Eingriff zwischen den Kettenlaschen und den Zahnradzähnen
gering zu halten.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und die Fig. 5A bis 5C
eine Sequenz von Eingriffsvorgängen der Zahnkette unter Berücksichtigung der
zeitabhängigen Veränderungen der Position der Kettenlasche 30 beschrieben.
Die Fig. 5A, 5B und 5C sind vergrößerte Ansichten der Abschnitte, die
jeweils durch die Buchstaben A, B und C in den in Fig. 1 gezeigten Klammern
bezeichnet sind. In Fig. 5A ist der konvex gekrümmte Eingriffsstartabschnitt 31a
der Kettenlasche 30 in Gleitkontakt mit der Zahnflanke eines Zahnradzahns T3.
In Fig. 5B ist der konvex gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt 21b der
Kettenlasche 20 in Gleitkontakt mit der Zahnflanke eines weiteren Zahnradzahns
T2. In Fig. 5C sitzt die äußere Eingriffsfläche 12 der Kettenlasche 10 auf der
Zahnflanke eines weiteren, nicht bezeichneten Zahnradzahns.
Wie zunächst in Fig. 5A gezeigt, beginnt ein Zahnradzahn T3, mit der inneren
Eingriffsfläche 31 eines Laschenzahns 30a einzugreifen, die - in der
Drehrichtung des Zahnrads S gesehen - an der Führungsseite der Kettenlasche
30 angeordnet ist. In diesem Fall berührt der Zahnradzahn T3 den konvex
gekrümmten Eingriffsstartabschnitt 31a der inneren Eingriffsfläche 31.
Dann rückt der Zahnradzahn T3 um eine Zahnteilung nach vorne, während er
den Eingriff mit dem konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitt 31a der inneren
Eingriffsfläche 31 der Kettenlasche 30 aufrechterhält. Während dieser Zeit
verschiebt sich der Eingriffspunkt zwischen dem Zahnradzahn T3 und der
inneren Eingriffsfläche 31 stetig von dem konvex gekrümmten
Eingriffsstartabschnitt 31a zu dem konvex gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt 31b, bis die Kettenlasche 30 dieselbe Position wie die
in Fig. 5B gezeigte vorangegangene Kettenlasche 20 einnimmt. Der gekrümmte
Eingriffsführungsabschnitt 21b der Kettenlasche 20 entspricht dem gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt 31b der Kettenlasche 30. Wenn die Kettenlasche 30
um das Zahnrad S gewunden ist, dreht sie sich im Uhrzeigersinn um den
Verbindungsstift 33, wobei der gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt 31b in
Gleitkontakt mit der Zahnflanke des Zahnradzahns T3 gehalten ist. In diesem
Fall gelangt der konvex gekrümmte Eingriffsstartabschnitt 41a des führenden
Laschenzahns 40a - Fig. 1 - der als Nächstes folgenden Kettenlasche 40 - Fig. 4 -,
die mit dem hinteren Laschenzahn 30a der Kettenlasche 30 überlappt, in
derselben Weise mit der Zahnflanke des folgenden Zahnradzahns T4 - Fig. 1 -
in Kontakt, wie dies oben unter Bezugnahme auf die Fig. 5A beschrieben ist.
Daher wird die Zahnkette derart um das Zahnrad S geführt, dass die jeweiligen
inneren Eingriffsflächen 31, 41 von zwei angrenzenden Kettenlaschen 30, 40, die
in der Längsrichtung der Zahnkette überlappen, zwei angrenzende
Zahnradzähne T3 bzw. T4 gleichzeitig berühren.
Wenn sich das Zahnrad S - Fig. 1 - um eine Zahnteilung weiter in der
Pfeilrichtung dreht, wird die vorangegangene Kettenlasche 20, die mit der
Kettenlasche 30 longitudinal überlappt, um das Zahnrad S gewunden, während
sie sich im Uhrzeigersinn um den Verbindungsstift 33 dreht. Während dieser Zeit
berühren der gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt 31b der Kettenlasche 30 und
die äußere Eingriffsfläche 22 der vorangegangenen Kettenlasche 20 zumindest
für einen Moment die Zahnflanke desselben Zahnradzahns T3 gleichzeitig, und
danach löst sich der gekrümmte Eingriffsführungsabschnitt 31b der Kettenlasche
30 allmählich von der Zahnflanke des Zahnradzahns T3. Daher übernimmt die
äußere Eingriffsfläche 22 der vorangegangenen Kettenlasche 20 ohne
Unterbrechung den Eingriff mit dem Zahnradzahn T3 von dem gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt 31b der Kettenlasche 30.
Wie oben beschrieben, werden die Kettenlaschen 10, 20, 30, 40 der Reihe nach
auf die Zahnradzähne T1, T2, T3, T4 gesetzt, um dadurch einen
Kraftübertragungsvorgang zu erreichen.
Fig. 6A ist eine Zeittafel, die die Art und Weise darstellt, in welcher drei
aufeinanderfolgende Kettenlaschen 10, 20 und 30, die in der Längenrichtung der
Zahnkette der vorliegenden Erfindung überlappen, mit den Zähnen T1-T5 des
Zahnrads S kämmen, während der Kontaktpunkt von der inneren Eingriffsfläche
zur äußeren Eingriffsfläche verschoben wird. In Fig. 6A zeigen jeweils
rechteckige Blöcke, die durch unterbrochene Linien gekennzeichnet sind, einen
Eingriffsbereich der inneren Eingriffsfläche einer Kettenlasche 10, 20, 30 in
Bezug auf die Zahnradzähne und zeigen jeweils rechteckige Blöcke, die durch
durchgehende Linien gekennzeichnet sind, einen Eingriffsbereich der äußeren
Eingriffsfläche einer Kettenlasche 10, 20, 30 in Bezug auf die Zahnradzähne. Fig. 6B
ist eine Zeittafel, die die Art und Weise darstellt, in welcher drei
aufeinanderfolgende, longitudinal überlappende Kettenlaschen einer
herkömmlichen Zahnkette mit den Zähnen T1-T5 des Zahnrads S kämmen. Bei
der herkömmlichen Zahnkette verläuft der Kontakt zwischen den Kettenlaschen
und den Zahnradzähnen in zwei Schritten, d. h., dass zuerst die innere
Eingriffsfläche und dann die äußere Eingriffsfläche in Kontakt gelangt. In Fig. 6B
bezeichnen die durch unterbrochene Linien dargestellten rechteckigen Blöcke
jeweils einen Eingriffsbereich der inneren Eingriffsfläche einer Kettenlasche in
Bezug auf die Zahnradzähne, bezeichnen die durch durchgehende Linien
dargestellten rechteckigen Blöcke jeweils einen Eingriffsbereich der äußeren
Eingriffsfläche einer Kettenlasche in Bezug zu den Zahnradzähnen und
bezeichnet der Buchstabe t die Zeitdauer eines Zustands ohne Berührung, der
zwischen dem Ende eines Kontaktzustands einer inneren Eingriffsfläche und
dem Beginn eines Kontaktzustands einer äußeren Eingriffsfläche vorliegt.
Es erscheint gemäß den Fig. 6A und 6B klar, dass der Eingriff des konvex
gekrümmten Eingriffsführungsabschnitts 31b - Fig. 5A - der inneren
Eingriffsfläche 31 der Kettenlasche 30 bezüglich des Zahnradzahns T4
kontinuierlich durch die äußere Eingriffsfläche 22 - Fig. 5A - der Kettenlasche 20
übernommen wird, ohne dass eine Unterbrechung erzeugt wird, die bei der
herkömmlichen Zahnkette auftreten kann, wie dies durch die in Fig. 6B gezeigte
kontaktlose Zeit t angezeigt ist. Folglich erzeugen die äußeren Eingriffsflächen
der Kettenlaschen kein Eingriffsgeräusch.
Wenn die Zahnkette beginnt, mit dem Abtriebszahnrad S einzugreifen, berührt
zusätzlich der konvex gekrümmte Eingriffsstartabschnitt des führenden
Laschenzahns einer Kettenlasche, beispielsweise die Kettenlasche 30, welcher
geringfügig von der äußeren Eingriffsfläche des hinteren Laschenzahns 20a der
vorangegangenen Kettenlasche, beispielsweise die Kettenlasche 20, nach
außen abragt, den Zahnradzahn T3, so dass die Wirkungslinie - auch
"Eingriffslinie" genannt - der Zahnkette um eine Distanz h nach oben gehoben
ist, wie dies in den Fig. 1 und 7 gezeigt ist. Dies erhöht die Kettenspannung,
so dass ein freier Abschnitt der Zahnkette, der auch "schlaffer Abschnitt" genannt
ist, da er auf der Schlaffseite der Zahnkette angeordnet ist, gespannt wird, um
ein Erschlaffen oder Lockern der Zahnkette zu beseitigen. Durch ein derartiges
Spannen der Schlaffseite der Zahnkette kann die auf- und abgerichtete
Sehnenbewegung des schlaffen Abschnitts der Kette unterdrückt werden. Im
Gegensatz hierzu tritt bei der in Fig. 8 gezeigten herkömmlichen Zahnkette die
auf- und abgerichtete Sehnenbewegung des schlaffen Abschnitts der Kette
aufgrund eines Erschlaffens oder Lockerns des schlaffen Abschnitts der Kette
auf.
Wenn die Zahnkette der vorliegenden Erfindung mit dem Zahnrad S eingreift,
schreitet der Eingriff - wie oben beschrieben - gleichmäßig und ununterbrochen
von der inneren Eingriffsfläche 31 eines Laschenzahns 30a zu der äußeren
Eingriffsfläche 22 des überlappenden Laschenzahns 20a fort. Mit dieser
Anordnung können ein Eingriffsgeräusch der äußeren Eingriffsflächen und ein
Vibrationsgeräusch der Kette insgesamt unterdrückt werden. Dies trägt zu der
Reduktion des Gesamtgeräuschniveaus der Zahnkette bei.
Offensichtlich sind im Licht der obigen Lehre verschiedene geringfügige
Veränderungen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es ist
daher selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs
der beigefügten Patentansprüche auch auf andere Weise ausgeführt werden
kann, als dies im Speziellen beschrieben ist.
Claims (6)
1. Geräuscharme Zahnkette zum Eingriff mit einem Zahnrad (S), mit einer
Anzahl an Kettenlaschen (10, 20, 30, 40), die jeweils ein Paar von
Laschenzähnen (10a, 20a, 30a, 40a) aufweisen, die zum Eingriff mit Zähnen (T1,
T2, T3, T4) des Zahnrads (S) gabelförmig ausgebildet sind, wobei die
Kettenlaschen (10, 20, 30, 40) überlappend angeordnet und durch
Verbindungsstifte (13, 23, 33, 43) miteinander gekoppelt sind, wobei jeder
Laschenzahn (10a) eine innere Eingriffsfläche (11), die an der Innenflanke des
Laschenzahns (10a) ausgebildet ist, eine äußere Eingriffsfläche (12), die an der
Außenflanke des Laschenzahns (10a) ausgebildet ist, und eine Spitze (15)
aufweist, bei der die innere und die äußere Eingriffsfläche (11, 12)
zusammenlaufen, und wobei die innere Eingriffsfläche (11) eines Laschenzahns
(10a) geringfügig von der äußeren Eingriffsfläche eines weiteren Laschenzahns,
der den einen Laschenzahn überlappt, nach außen abragt, wenn die Zahnkette
geradlinig gespannt ist, so dass der kämmende Eingriff der Laschenzähne (10a,
20a, 30a, 40a) in Bezug auf die Zahnradzähne (T1, T2, T3, T4) von der inneren
Eingriffsfläche aus beginnt und dann beendet ist, wenn die äußere Eingriffsfläche
auf einem Zahnradzahn sitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Eingriffsfläche (11)einen
konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitt (11a), der an einer Spitzen-Seite
eines jeden Laschenzahns (10a) angeordnet ist, und einen konvex gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitt (11b) aufweist, der an einer Fußseite eines jeden
Laschenzahns (10a) angeordnet ist, und dass der konvex gekrümmte
Eingriffsführungsabschnitt (11b) einen Krümmungsradius (Rb) und eine
Kreisbogenlänge (Lb) aufweist, die größer sind als jeweils ein Krümmungsradius
(Ra) und eine Kreisbogenlänge (La) des konvex gekrümmten
Eingriffsstartabschnitts (11a).
2. Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex
gekrümmte Eingriffsstartabschnitt (11a) und der konvex gekrümmte
Eingriffsführungsabschnitt (11b) direkt miteinander verbunden sind, um die
innere Eingriffsfläche (11) zu bilden.
3. Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere
Eingriffsfläche (11) des Weiteren einen Zwischenabschnitt (11c, 11d) aufweist,
der zwischen dem konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitt (11a) und dem
konvex gekrümmten Eingriffsführungsabschnitt (11b) angeordnet ist.
4. Zahnkette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Zwischenabschnitt (11c) ein konvex gekrümmtes Profil aufweist, das einen
Krümmungsradius (Rc) aufweist, der von den Krümmungsradien (Ra, Rb) des
konvex gekrümmten Eingriffsstartabschnitts (11a) und des konvex gekrümmten
Eingriffsführungsabschnitts (11b) verschieden ist.
5. Zahnkette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Zwischenabschnitt (11d) ein geradliniges Profil aufweist.
6. Zahnkette nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass der Krümmungsradius (Ra) und die Kreisbogenlänge (La) des konvex
gekrümmten Eingriffsstartabschnitts (11a) unter den Kettenlaschen, die in der
Längsrichtung der Zahnkette angeordnet sind, unregelmäßig ausgebildet sind.
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