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Die
Erfindung betrifft eine beidseitig wirkende Zahnkette nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Mit
einer solchen Zahnkette können
Kettenräder
angetrieben werden, die auf beiden Seiten der umlaufenden Zahnkette,
also in dem von der Zahnkette umschlossenen Bereich und außerhalb
der Zahnkette, angeordnet sind und in unterschiedliche Richtungen
laufen. Solche Zahnketten werden beispielsweise als Steuerketten
in einem Verbrennungsmotor eingesetzt, wenn die Bewegung der Kurbelwelle
nicht nur auf die Nockenwelle, sondern zudem auch auf weitere Hilfsaggregate,
wie beispielsweise eine Ölpumpe, übertragen
werden soll.
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Beidseitig
wirkende Zahnketten sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
So wird in der
US 6,440,022
B1 eine Zahnkette beschrieben, die eine Vielzahl von Zahnlaschen
mit einem identischen Profil umfasst. Die Zahnlaschen sind über Kettenbolzen
miteinander verbunden, wobei die Zähne der äußeren Laschen nach außen und
die Zähne
der verbleibenden, inneren Laschen nach innen weisen. Die Zahnkette
greift in ein Kettenrad ein, das einen ersten Umfangsbereich und
zweite Umfangsbereiche auf einem einstückigen zylindrischen Kettenradkörper aufweist.
Der erste Umfangsbereich bildet eine Stützfläche für die Kettenlaschen, die mit
ihrem Rücken
zum Kettenrad angeordnet sind. Die zweiten Umfangsbereiche weisen
Zähne auf,
in die die Zähne der
zum Kettenrad hingewandten Zahnlaschen eingreifen.
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Ähnliche
beidseitig wirkende Zahnketten, in der die Zähne der seitlichen äußeren Zahnlaschen nach
außen
weisen und die Zähne
der verbleibenden inneren Zahnlaschen nach innen weisen, sind aus der
US 2002/0025870 A1 und
der
US 2002/0013191 A1 bekannt.
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Nachteilig
an diesen Zahnketten ist jedoch das Verschleißverhalten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine beidseitig
wirkende Zahnkette bereitzustellen, mit der sowohl bei Inneneingriff
als auch bei Außeneingriff
der Kettenräder
in die Zahnkette eine gleichmäßige Belastung
erzielt, Verformung vermieden und eine längere Lebensdauer erreicht
wird. Zudem soll die Geräusch-
und Schwingungsbelastung reduziert werden.
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Hierzu
ist erfindungsgemäß eine Kette
gemäß Anspruch
1 vorgesehen.
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Sowohl
Kettenräder,
die auf der Außenseite der
Zahnkette angeordnet sind, als auch Kettenräder, die auf der Innenseite
der Zahnkette angeordnet sind, greifen also in Zahnlaschen der Außenkettenglieder
und in Zahnlaschen der Innenkettenglieder ein. Dadurch ergibt sich
eine gleichmäßigere Belastung
der Kette und die Lebensdauer der Kette kann erhöht werden. Durch den Einsatz
von Zahnlaschen wird ein verbessertes NVH-Verhalten erzielt. Die
Kettengelenke werden durch je eine Hülse und eine durch die Hülse geführten Bolzen
gebildet werden, wobei die Zahnlaschen der Innenkettenglieder auf den
Hülsen
und die Zahnlaschen der Außenkettenglieder
auf den Bolzen angeordnet sind. Dadurch, dass der Kettengelenkbolzen
in der Hülse
läuft,
wird geringerer Verschleiß erreicht.
Zudem trägt
das geringere Gewicht der Zahnkette mit Hülsen ebenfalls zu einem verbesserten
NVH-Verhalten bei. Die auf dem Bolzen angeordnete Zahnlasche des
Außenkettenglieds
und die auf der Hülse
angeordnete Zahnlasche des Innenkettenglieds, die nebeneinander
angeordnet sind, weisen mit ihren Zähnen in die gleiche Richtung.
Scherkräfte
auf das Kettengelenk werden so verringert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann vorgesehen werden, dass die Zahnlaschen der Außenkettenglieder
und der Innenkettenglieder paarweise auf den Bolzen bzw. Hülsen angeordnet
sind, wobei jedes Zahnlaschenpaar symmetrisch zur Längsachse
der Zahnkette ausgebildet ist. Damit wird eine gleichmäßige Belastung
und ein gleichmäßiger Verschleiß der Zahnkette über die
gesamte Kettenbreite erzielt.
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Weiterhin
kann vorgesehen werden, dass die Außenkettenglieder mindestens
zwei Zahnlaschen auf jeder Seite der Innenkettenglieder aufweisen,
deren Zähne
in unterschiedliche Richtungen weisen. Somit greift sowohl ein innen
liegendes Kettenrad als auch ein außen liegendes Kettenrad in
die Außenkettenglieder
ein.
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Analog
können
die Innenkettenglieder mindestens zwei Paar Zahnlaschen aufweisen
und die Zähne
der Zahnlaschenpaare der Innenkettenglieder in unterschiedliche
Richtungen weisen. Hiermit wird sichergestellt, dass sowohl ein
innen liegendes Kettenrad als auch ein außen liegendes Kettenrad in
die Innenkettenglieder eingreift.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann
vorgesehen werden, dass die Außenkettenglieder
vier parallele, mit zwei parallelen Bolzen miteinander verbundene
Zahnlaschen aufweisen und die Innenkettenglieder vier parallele,
mit zwei parallelen Hülsen
miteinander verbundene Zahnlaschen aufweisen, wobei die Zähne der
beiden äußeren Zahnlaschen
jedes Außenkettenglied
nach außen
zeigen, die Zähne
der beiden dem Innenkettenglied zugewandten Zahnlaschen jedes Außenkettengliedes
und die Zähne
der beiden dazu benachbarten Zahnlaschen jedes Innenkettengliedes
nach innen zeigen und die Zähne
der beiden inneren Zahnlaschen jedes Innenkettengliedes nach außen zeigen.
Durch den Einsatz eines Hülsengelenks,
in dem der Gelenkbolzen in einer Hülse läuft, wird der Verschleiß des Kettengelenks
verringert. Die Anordnung der Zahnlaschen der Außenkettenglieder und der Innenkettenglieder
führt dazu,
dass ein außerhalb
der umlaufenden Zahnkette angeordnetes Kettenrad mit den äußeren Zahnlaschen
der Außenkettenglieder
und den inneren Zahnlaschen der Innenkettenglieder in Eingriff kommt.
Die Kettengelenke werden nicht nur an ihren Enden sondern auch mittig
belastet. Dadurch tritt eine geringere Verformung der Kettengelenke und
ein geringerer Verschleiß auf.
Im Inneren der umlaufenden Zahnkette angeordnete Kettenräder kommen
mit den nebeneinander liegenden Zahnlaschen der Außenkettenglieder
und der Innenkettenglieder in Eingriff. Damit werden Scherbelastungen
auf den Gelenkbolzen und somit auch der Verschleiß verringert.
Wie Versuche gezeigt haben, trägt
die Kombination von Hülsengelenken
mit der beschriebenen Ausrichtung der Zahnlaschen der Außenkettenglieder und
der Innenkettenglieder zu einer unerwartet hohen Verlängerung
der Lebensdauer der beidseitig wirkenden Zahnkette bei.
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In
einer weiteren Variante sind die jeweils äußeren Zahnlaschen der Außenkettenglieder
und der Innenkettenglieder auf die Bolzen bzw. Hülsen aufgepresst und die inneren
Zahnlaschen der Außenkettenglieder
und der Innenkettenglieder im Schiebesitz auf den Bolzen bzw. Hülsen angeordnet.
Durch diese Maßnahme
kann die Lebensdauer der Kettengelenke und damit auch die Lebensdauer
der Kette weiter erhöht
werden.
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Für den Einsatz
mit einer oben beschriebenen Zahnkette können Kettenräder verwendet
werden, auf denen mindestens zwei beabstandet voneinander angeordnete
Zahnkränze
angebracht sind. Es sind also nur auf dem Umfangsbereich des Kettenrades
Zahnkränze
angeordnet, an dem das Kettenrad mit der Zahnkette in Eingriff kommt.
Die Zahnkränze
können
dabei einstückig
mit dem Körper
des Kettenrads gefertigt sein oder separat auf den Körper des
Kettenrads aufgebracht werden.
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Zwischen
den voneinander beabstandeten Zahnkränzen des Kettenrades kann eine
Nut ausgebildet sein. In dieser Nut laufen die Rücken der Zahnlaschen, deren
Zähnen
vom Kettenrad weg weisen. Dadurch wird die Zahnkette auf dem Kettenrad
geführt.
Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die Zahnkette Führungslaschen
umfasst, die die Zahnkette auf dem Kettenrad führen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin noch auf einen Kettentrieb
mit einer beidseitig wirkenden Zahnkette mit Innenkettenglieder
und Außenkettengliedern,
die mittels Kettengelenken miteinander verbunden sind, und auf beiden
Seiten der Zahnkette angeordneten Kettenrädern, die mit der Zahnkette
in Eingriff stehen, wobei sowohl die Innenkettenglieder als auch
die Außenkettenglieder
der Zahnkette Zahnlaschen umfassen, deren Zähne nach innen weisen und Zahnlaschen,
deren Zähne nach
außen
weisen, die Kettengelenke durch je eine Hülse und einen durch die Hülse geführten Bolzen gebildet
werden und wobei die Zahnlaschen der Innenkettenglieder auf den
Hülsen
und die Zahnlaschen der Außenkettenglieder
auf den Bolzen angeordnet sind und wobei die auf dem Bolzen angeordnete
Zahnlasche des Außenkettengliedes
und die daneben auf der Hülse
angeordnete Zahnlasche des Innenkettengliedes mit ihren Zähnen in
die gleiche Richtung weisen und auf den Kettenrädern mindestens zwei voneinander
beabstandete Zahnkränze
angeordnet sind, die in die dem Kettenrad zugewandten Zähne der
Zahnkette eingreifen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Steuertrieb zu
erhalten, mit dem die Bewegung der Kurbelwelle nicht nur auf die
Nockenwelle sondern auch auf weitere Hilfsaggregate, wie beispielsweise
eine Ölpumpe, übertragen
werden kann.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 Draufsicht
auf eine beidseitig wirkende Zahnkette,
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2 Schnitt
durch ein mit einer beidseitig wirkenden Zahnkette im Eingriff stehendes
Kettenrad,
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3 Schnitt
durch die Zahnkette aus 2 entlang der Linie B–B und
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4 Kettentrieb
mit einer beidseitig wirkenden Zahnkette und innerhalb sowie außerhalb
der Zahnkette angeordneten Kettenrädern.
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In 1 ist
eine Draufsicht auf eine beidseitig wirkende Zahnkette 1 dargestellt.
Die Zahnkette 1 umfasst Außenkettenglieder 2 und
Innenkettenglieder 3. Die Außenkettenglieder 2 und
die Innenkettenglieder 3 sind blockweise und in Längsrichtung
der Zahnkette 1 versetzt zueinander angeordnet und über Kettengelenke 4 miteinander
verbunden. Sowohl die Außenkettenglieder 2 als
auch die Innenkettenglieder 3 umfassen je vier Zahnlaschen 5, 6, 7, 8; 9, 10, 11, 12.
Die beiden äußeren Zahnlaschen 5, 6 der
Außenkettenglieder 2 sind
so angeordnet, dass ihre Zähne
nach innen weisen. Die Zähne
der beiden neben den Innenkettengliedern 3 angeordneten Zahnlaschen 7, 8 der
Außenkettenglieder 2 weisen nach
außen,
ebenso die Zähne
der daneben angeordneten Zahnlaschen 9, 10 der
Innenkettenglieder 3. Die beiden inneren Zahnlaschen 11, 12 der
Innenkettenglieder 3 sind wiederum so angeordnet, dass ihre
Zähne nach
innen weisen. Sowohl die Außenkettenglieder 2 als
auch die Innenkettenglieder 3 weisen somit Zahnlaschen 5, 6; 11, 12 auf,
deren Zähne nach
innen weisen, als auch Zahnlaschen 7, 8; 9, 10 deren
Zähne nach
außen
weisen.
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Sowohl
die Zahnlaschen 5, 6, 7, 8 der
Außenkettenglieder 2 als
auch die Zahnlaschen 9, 10, 11, 12 der
Innenkettenglieder 3 bilden zur Längsachse 22 der Zahnkette 1 symmetrische
Zahnlaschenpaare 5, 6; 7,8; 9, 10; 11, 12,
deren Zähne
jeweils in die gleiche Richtung weisen.
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In 2 ist
die beidseitig wirkende Zahnkette 1 in Eingriff mit einem
Kettenrad 13 dargestellt. Auf dem Umfang des Kettenrads 13 sind
drei voneinander beabstandete Zahnkränze 14, 15, 16 angeordnet.
Das Kettenrad 13 mit den Zahnkränzen 14, 15, 16 kann
einstückig
gefertigt sein. Es ist aber auch möglich, die Zahnkränze separat
auf einem Grundkörper
anzubringen.
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Wie
bereits beschrieben, umfassen sowohl die Außenkettenglieder 2 als
auch die Innenkettenglieder 3 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils
vier Zahnlaschen 5, 6, 7, 8; 9, 10, 11, 12.
Die nach innen weisenden Zähne
der äußeren Zahnlaschen 5, 6 der
Außenkettenglieder 2 greifen
in die Zähne
der Zahnkränze 14, 16 des
Kettenrades 13 ein. Die nebeneinander angeordneten Zahnlaschen 7, 8; 9, 10 der
Außenkettenglieder 2 und
der Innenkettenglieder 3, deren Zähne nach außen weisen, zeigen demnach
mit den Rücken
zum Ket tenrad. Die Zahnlaschen 11, 12 des inneren
Zahnlaschenpaars der Innenkettenglieder 3 sind wiederum
so angeordnet, dass ihre Zähne
in Richtung des Kettenrades 13 weisen und mit den Zähnen des
Zahnkranzes 15 des Kettenrades 13 in Eingriff
kommen. Zwischen den Zahnkränzen 14, 15, 16 sind
Nuten 17 ausgebildet, in die die Rücken der Zahnlaschen 7, 8; 9, 10 eingreifen.
Dadurch wird die Zahnkette 1 auf dem Kettenrad 13 geführt. Es
kann aber auch vorgesehen werden, Führungslaschen in der Zahnkette 1 anzubringen, die
diese Funktion übernehmen.
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Die
außerhalb
der umlaufenden Zahnkette 1 angeordneten und mit der Außenseite
der Zahnkette zusammenwirkenden Kettenräder weisen nur zwei voneinander
beabstandete Zahnkränze
auf, die mit den Zähnen
der inneren Zahnlaschen 7, 8 der Außenkettenglieder 2 und
mit den Zähnen
der äußeren Zahnlaschen 9, 10 der
Innenkettenglieder 3 zusammen wirken. Auch hier kann das
Kettenrad mit den Zahnkränzen
einstückig
sein oder die Zahnkränze separat
auf einem Grundkörper
angebracht werden. Die Rücken
der äußeren Zahnlaschen 5, 6 der
Außenkettenglieder 2 und
der inneren Zahnlaschen 11, 12 der Innenkettenglieder 3 laufen
in Nuten, die zwischen den Zahnkränzen angebracht sind und führen die
Zahnkette 1 auf dem Kettenrad. Wie bereits beschrieben,
können
dafür auch
Führungslaschen
eingesetzt werden.
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Die
Zähne der
benachbart zueinander angeordneten Zahnlaschen 7, 8; 9, 10 der
Außenkettenglieder 2 und
der Innenkettenglieder 3 kommen mit denselben Zahnkränzen in
Eingriff. Somit werden die Scherkräfte auf den Bolzen 10 des
Kettengelenkes 9 reduziert.
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In 3 ist
ein Schnitt durch die Zahnkette 1 entlang der Linie B–B in 1 durch
ein Kettengelenk 4 dargestellt. Ein Kettengelenk 4 besteht
aus einem Bolzen 18, der in einer Hülse 19 geführt wird. Die
Zahnlaschen 5, 6, 7, 8 der Außenkettenglieder sind
dabei auf dem Bolzen 18 angeordnet, die Zahnlaschen 9, 10, 11, 12 der
Innenkettenglieder 3 sind auf den Hülsen 19 angeordnet.
Wie in 3 zu erkennen ist, sind nur die äußeren Zahnlaschen 5, 6; 9, 10 der
Außenkettenglieder 2 und
der Innenkettenglieder 3 auf die Bolzen 18 bzw.
die Hülsen 19 aufgepresst.
Die inneren Zahnlaschen 7, 8; 11, 12 der
Außenkettenglieder 2 und
der Innenkettenglieder 3 sind im Schiebesitz auf den Bolzen 18 bzw.
den Hülsen 19 angebracht.
Dadurch wird eine Verformung der Bolzen 18 und der Hülsen 19 verringert
und somit ein besserer Lauf und ein geringerer Verschleiß der Bolzen 18 in
den Hülsen 19 erreicht.
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In 4 ist
ein Kettentrieb 20 mit einer beidseitig wirkenden Zahnkette 1 und
Kettenrädern 13, 21 dargestellt.
Die Zahnkette 1 umfasst Innenkettenglieder 3 und
Außenkettenglieder 2.
Sowohl die Außenkettenglieder 2 als
auch die Innenkettenglieder 3 weisen Zahnlaschen 5, 6; 7, 8 auf,
deren Zähne
nach innen zeigen und Zahnlaschen 7, 8; 9, 10,
deren Zähne
nach außen
zeigen. Somit kann die Zahnkette 1 sowohl mit Kettenräder 13,
die sich innerhalb der Zahnkette 1 befinden, als auch mit
Kettenräder 21, die
sich außerhalb
der Zahnkette 1 befinden, zusammen wirken. Dies ist besonders
dann vorteilhaft, wenn die Zahnkette sowohl zur Übertragung der Bewegung der
Kurbelwelle auf die Nockenwelle als auch zur Übertragung der Bewegung der
Kurbelwelle auf ein Hilfsaggregat, wie beispielsweise einer Ölpumpe,
genutzt werden soll.