DE602004013223T2

DE602004013223T2 - Zahnrad für eine Kette

Info

Publication number: DE602004013223T2
Application number: DE602004013223T
Authority: DE
Inventors: Aizoh Kubo; Masatoshi c/o Tsubakimoto Chain Co. Kita-ku Sonoda; Toyonaga Kita-ku Saitoh
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2024-07-03
Also published as: US7128673B2; CN100347469C; DE602004013223D1; CN1576652A; JP3886130B2; EP1493946A1; EP1493946B1; US20050009655A1; JP2005030501A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Zahnrad für eine Kette, bei dem eine Mehrzahl von Zähnen durch Zahnnuten gebildet ist, wobei jede gegenüberliegende Zahnflanken hat, die kontinuierlich miteinander über einen Zahngrund verbunden sind, und bei dem Rollen oder Buchsen in Eingriff mit den Zahnnuten sind.
Zahnformen für Rollenketten-Zahnräder, auf die als ISO-Zahnformen Bezug genommen wird, sind in der ISO 606: 1994 (E) definiert. 17 zeigt eine ISO-Zahnform, und 18 zeigt den Eingriff zwischen einer Rollenkette und einem Zahnrad mit der in 17 gezeigten ISO-Zahnform.
Bei der in 17 gezeigten ISO-Zahnform sind, wenn die Kettenteilung p ist, der Teilkreisdurchmesser d ist, der Rollenaußendurchmesser d1 ist, der Radius eines Bogens des Zahngrundbereichs ri ist, der Zahnflankenradius re ist, der Durchmesser des Zahngrunds df ist und die Anzahl der Zahnradzähne z ist, die Verhältnisse dieser Parameter durch die folgenden Gleichungen aus der ISO 606: 1994 (E) definiert: d = p/sin (180°/z) df = d – d1 re(max) = 0,12 d1 (z + 2) ri(min) = 0,505 d1 re(min) = 0,008 d1 (z2 + 180) ri(max) = 0,505 d1 + 0,069 (d1)1/3
Wie aus den obigen Gleichungen ersichtlich, hat bei der in 17 gezeigten ISO-Zahnform der Zahngrundbereich 3 die Gestalt eines Bogens mit einem Radius ri, der etwas größer als der Radius (d1/2) der Rolle 62 ist, und die Zahnflanke 2 hat die Gestalt eines Bogens mit einem Radius re. Die Zahnflanken 2 sind kontinuierlich zu beiden Seiten des Zahngrundbereichs 3. Ferner ist, wie aus den obigen Gleichungen ersichtlich, der Durchmesser df des Zahngrunds gleich der Differenz zwischen dem Teilkreisdurchmesser d und dem Rollenaußendurchmesser d1. Ferner ist angesichts der obigen Gleichungen der Durchmesser df des Zahngrunds im Wesentlichen gleich der Differenz zwischen dem Teilkreisdurchmesser d und zweimal dem Bogenradius ri des Zahngrundbereichs.
Wie in 18 gezeigt, ist, wenn eine Kette 61 in Eingriff mit dem und teilweise um das Zahnrad 1 mit der ISO-Zahnform gewickelt ist, und die Kette und das Zahnrad zur Kraftübertragung verwendet werden, eine Rolle 62 in einem Zahngrundbereich 3 in Eingriff mit dem Zahnrad 1, und eine polygonale Bewegung der Rollenkette 61 tritt auf, die gut bekannt ist. Diese polygonale Bewegung ermöglicht es der Rollenkette 61 zu pulsieren. Das Pulsieren seinerseits erregt die Rollenkette 61 zu Schwingungen, was die Erzeugung von Geräuschen verursacht. Ferner erzeugt diese polygonale Bewegung eine Geschwindigkeitsänderung der Rollenkette bei der Vorwärtsbewegung.
Es ist ein System zur Verringerung der Pulsbewegung der Rollenkette auf Grund der polygonalen Bewegung entworfen worden, bei dem das Zahnrad Zahnradzähne aufweist, wobei jeder eine vordere Zahnflanke (relativ bezüglich der Drehrichtung), eine hintere Zahnflanke und eine asymmetrische Zahnnut zur Aufnahme einer Rolle aufweist, die aus einer vorderen Zahnflanke und einer hinteren Zahnflanke eines benachbarten Zahns gebildet ist. Die asymmetrische Zahnnut hat einen ebenen Bereich, der an einer vorderen Zahnflanke ausgebildet ist. Dieses System ist im Japanischen Patent Nr. 2000-514287 beschrieben.
Jedoch lässt das Rollenkettenzahnrad des Japanischen Patents Nr. 2000-514287 Raum für weitere Verbesserungen bei der Verringerung der Pulsbewegung der Rollenkette auf Grund der polygonalen Bewegung.
Die EP 0 561 380 A1 , die als nächstkommender Stand der Technik erachtet wird, offenbart ein Zahnrad, das Teil eines Kettenantriebsmechanismuses eines Fahrrads oder dergleichen ist, bei dem eine Mehrzahl von Zähnen durch Zahnnuten getrennt ist, wobei jede durch einander gegenüberliegende Zahnflanken gebildet ist, die miteinander über einen Zahngrundbereich verbunden sind. Die Gestalt jedes Zahns besagten Zahnrads hat einen Bereich, in dem ein Abstand auf der Zahnkopfseite des Teilkreises von einer Zahnmittellinie, die den Drehmittelpunkt des Zahnrads mit der Mitte des Zahns verbindet, zu einer Zahnflanke auf der Vorderseite in Drehrichtung des Zahnrads bei einem besonderen Ausführungsbeispiel gleich dem Abstand besagten Teilkreises zwischen der Zahnmittellinie und der vorderen Zahnflanke ist, d. h. die Zahnflanken eines Zahns sind etwa parallel. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen ist der Abstand auf der Zahnkopfseite des Teilkreises von der Zahnmittellinie zu einer Zahnflanke auf der Vorderseite in Drehrichtung des Zahnrads kleiner als der Abstand besagten Teilkreises zwischen der Zahnmittellinie und der vorderen Zahnflanke. Die Zahnflanken eines Zahns können gerade und parallel zueinander sein.
Ein ähnliches Zahnrad mit etwa parallelen, geraden Zahnflanken ist in der US 4,492,030 A offenbart, das für eine Kettensäge verwendet wird. Im Falle dieses Zahnrads kann die Gestalt jedes Zahns symmetrisch bezüglich der Mittellinie jedes Zahns sein, welche den Drehmittelpunkt des Zahnrads mit einem vorderen Ende des Zahns verbindet.
Folglich ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Zahnrad für eine Rollenkette oder Buchsenkette zur Verfügung zu stellen, bei dem die Menge an Pulsen der Kette auf Grund der polygonalen Bewegung weiter verringert wird, und die Rolle oder Buchse gleichmäßiger außer Eingriff mit dem Zahnrad gelangt.
Das Zahnrad gemäß der Erfindung hat eine Mehrzahl von Zähnen, die durch Zahnnuten getrennt sind, von denen jede durch einander gegenüberliegende Zahnflanken gebildet ist, die miteinander über einen Zahngrundbereich verbunden sind. Rollen oder Buchsen besagter Kette können in Eingriff mit den Nuten sein, und die Gestalt jedes Zahns des Zahnrads hat einen Bereich, in dem ein Abstand auf der Zahnkopfseite des Teilkreises von einer Zahnmittellinie, die den Drehmittelpunkt besagten Zahnrads und die Mitte des Zahns verbindet, zu einer Zahnflanke auf der Vorderseite in Drehrichtung des Zahnrads größer als der Abstand des Teilkreises zwischen der Mittellinie und der vorderen Zahnflanke ist. Ferner hat der Zahn eine spezielle Gestalt, so dass jeder Zahn des Zahnrads symmetrisch bezüglich der Zahnmittellinie jeden Zahns ist, und eine größere Breite als der Zahn in einem Teilkreis besagten Zahnrads an der vorderen Endseite besagten Zahns hat.
Der Zahngrundkreisdurchmesser des Zahnrads ist bevorzugt kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser für eine ISO-Zahnform für die gleiche Kette und den gleichen Teilkreisdurchmesser.
Beim Eingriff zwischen Zahnrad und Rollenkette oder Buchse ist, während eine vorhergehende Rolle oder Buchse in Eingriff mit dem Zahnrad in einer Zahnnut ist, die nachfolgende Rolle oder Buchse in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke. Gleichzeitig sind die Mitte der vorhergehenden Rolle oder Buchse und die Mitte der nachfolgenden Rolle oder Buchse in der gleichen horizontalen Linie positioniert. Deshalb kann die Größe einer schlagenden Bewegung der Rollenkette oder Buchsenkette auf Grund einer polygonalen Bewegung weiter verringert werden. Im Ergebnis werden Schwingungen der Rollenkette oder Buchsenkette verringert, und Geschwindigkeitsänderungen der Rollenkette oder Buchsenkette werden auch verringert. Ferner kann, da die Schwingungen der Rollenkette oder Buchsenkette verringert werden, eine Geräuschverringerung erreicht werden, und die Spannungsänderung wird auch verringert, wodurch die Lebensdauer der Rollenkette oder Buchsenkette verlängert wird.
Wenn der Zahngrundkreisdurchmesser des Zahnrads kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser einer ISO-Zahnform ist, wird, während die Rollen oder Buchsen bewegt werden, während sie in die Zahnnuten rollen, wenn sich das Zahnrad dreht, die Position der Rolle oder Buchse in der Zahnnut von einer vorderen Zahnflanke zu einer hinteren Zahnflanke bewegt. An dem Ort des Außereingriffgelangens zwischen Zahnrad und Kette, wenn eine nachfolgende Rolle oder Buchse in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke gelangt, wird die vorhergehende Rolle oder Buchse gleichmäßig außer Eingriff von einer hinteren Zahnflanke eines vorhergehenden Zahns gebracht, und dadurch gleichmäßig außer Eingriff mit dem Zahnrad gebracht.
Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, bei denen:
1 eine ausschnittsweise Ansicht ist, die eine Zahnform eines Rollenkettenzahnrads gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
2 eine Ansicht ist, die den Eingriff einer Rollenkette mit einem Zahnrad zeigt, das die in 1 gezeigte Zahnform hat,
3 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht ist, die den Eingriff der Kette und des Zahnrads von 2 zeigt,
4 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht ist, die das Außereingriffkommen der Kette und des Zahnrads von 2 zeigt,
5 eine ausschnittsweise Ansicht ist, welche die Zahnform eines Rollenkettenzahnrads gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
6 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht entsprechend 3 ist, die den Eingriff einer Kette mit dem Zahnrad von 5 zeigt,
7 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht entsprechend 4 ist, die das Außereingriffkommen einer Kette und des Zahnrads von 5 zeigt,
8 eine ausschnittsweise Ansicht ist, welche die Zahnform eines Rollenkettenzahnrads gemäß eines Ausführungsbeispiels zeigt, das nicht Teil der Erfindung ist,
9 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht entsprechend 3 ist, die den Eingriff einer Kette mit dem Zahnrad von 8 zeigt,
10 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht entsprechend 4 ist, die das Außereingriffkommen einer Kette und des Zahnrads von 8 zeigt,
11 eine ausschnittsweise Ansicht ist, welche die Zahnform eines Rollenkettenzahnrads gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels zeigt, das nicht Teil der Erfindung ist,
12 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht entsprechend 3 ist, die den Eingriff einer Kette mit dem Zahnrad von 11 zeigt,
13 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht entsprechend 4 ist, die das Außereingriffkommen einer Kette und des Zahnrads von 11 zeigt,
14 eine ausschnittsweise Ansicht ist, welche die Zahnform eines Rollenkettenzahnrads gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
15 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht entsprechend 3 ist, die den Eingriff einer Kette mit dem Zahnrad von 14 zeigt,
16 eine vergrößerte ausschnittsweise Ansicht entsprechend 4 ist, die das Außereingriffkommen einer Kette und des Zahnrads von 14 zeigt,
17 eine ausschnittsweise Ansicht ist, die eine ISO-Zahnform zeigt, und
18 eine Ansicht ist, die den Eingriff einer Rollenkette mit einem Zahnrad ist, das die ISO-Zahnform hat, die in 17 gezeigt ist.
Bei einem Zahnradzahn verbindet eine Zahnmittellinie den Drehmittelpunkt des Zahnrads mit der Mitte eines Zahns. Wenn die Abstände von der Zahnmittellinie zu einer Zahnflanke an der Vorderseite des Zahns in Drehrichtung des Zahnrads betrachtet werden, ist der Abstand von der Zahnmittellinie zur Vorderseite in wenigstens einem Teil des Zahnkopfbereichs (außerhalb des Teilkreises) gleich oder größer als der Abstand von der Zahnmittellinie zur Vorderseite des Zahns innerhalb des Teilkreises. Somit ist, wenn ein Zahnrad in Eingriff mit einer Rollenkette oder einer Buchse ist, während eine vorhergehende Rolle oder Buchse in Eingriff mit dem Zahnrad in einem Zahngrund ist, die nachfolgende Rolle oder Buchse in Eingriff mit der vorderen Zahnflanke eines nachfolgenden Zahns. Gleichzeitig sind die Mitte der vorhergehenden Rolle oder Buchse und die Mitte der nachfolgenden Rolle oder Buchse in der gleichen horizontalen Linie positioniert. Deshalb kann die Größe der schlagenden Bewegung der Rollenkette oder Buchsenkette auf Grund der polygonalen Bewegung weiter verringert werden.
Der Durchmesser des Zahngrundkreises des Zahnrads ist kleiner als der Durchmesser des Zahngrundkreises einer ISO-Zahnform für die gleiche Kette und den gleichen Teilkreisdurchmesser. Somit wird, während jede der Rollen oder Buchsen während des Rollens in die Zahnnuten mit der Drehung des Zahnrads bewegt wird, die Position der Rollen bzw. Buchse von einer vorderen Zahnflanke zu einer hinteren Zahnflanke bewegt. Dann, beim Außereingriffgelangen der Rollenkette oder Buchsenkette mit dem Zahnrad, wenn die nachfolgende Rolle oder Buchse in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke gelangt, gelangt die vorhergehende Rolle oder Buchse gleichmäßig außer Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke und dadurch gleichmäßig außer Eingriff mit dem Zahnrad.
Bei dem Zahnrad 11 sind, wie in 1 gezeigt, die Zähne 15 durch Zahnnuten 14 getrennt. Einander gegenüberliegende Zahnflanken 12a und 12b sind miteinander über einen Zahngrundbereich 13 verbunden.
Eine vordere Zahnflanke 12a auf der Vorderseite eines Zahns in Drehrichtung des Zahnrads 11 und eine hintere Zahnflanke 12b des gleichen Zahns sind symmetrisch an den rechten und linken Seiten bezüglich der Mittellinie x eines Zahns 15 ausgebildet, welche die Drehmitte o (2) des Zahnrads 11 und die Mitte des Zahns 15 im Fuß desselben verbindet. Die Zahnflanke 12a und die Zahnflanke 12b haben jeweils eine im Wesentlichen konkave Krümmung in einer Schnittebene senkrecht zur Drehachse des Zahnrads. Ferner ist der Zahngrundbereich 13 bogenförmig mit einem Bogenradius ri₁₃. Die Zahnflanke 12a und die Zahnflanke 12b haben eine im Wesentlichen konkave Krümmung und sind gleichmäßig und kontinuierlich miteinander über den Zahngrundbereich 13 verbunden.
Die Zahnform des in 1 gezeigten Zahnrads hat Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in denen die Abstände von der Mittellinie x zu der vorderen Zahnflanke 12a und zu einer hinteren Zahnflanke 12b größer als der Abstand pt im Teilkreis pc sind.
In 1 ist zu Vergleichszwecken der Durchmesser df eines Zahngrundkreises bei der ISO-Zahnform durch gestrichelte Linien dargestellt. Wie in 1 gezeigt, ist ein Durchmesser df₁₃ eines Zahngrundkreises kleiner als ein Durchmesser df eines Zahngrundkreises einer ISO-Zahnform. Das heißt, df₁₃ < df.
2, 3 und 4 zeigen das Zahnrad als ein antreibendes Zahnrad, das verwendet wird, um eine Rollenkette 61 anzutreiben. Wenn das Zahnrad 11 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wie durch den gekrümmten Pfeil in 2 gezeigt, greift jede Rolle 62 der Rollenkette 61 in das Zahnrad 11 in eine Zahnnut ein, um die Rollenkette 61 anzutreiben. In diesem Fall ist an der Stelle A, an der die Kette 61 mit dem Zahnrad 11 in Eingriff steht, eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 11 in einer Zahnnut 14, und die folgende Rolle 62b ist in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 12a eines nachfolgenden Zahns. Gleichzeitig sind die Mitte der vorhergehenden Rolle 62a und die Mitte der nachfolgenden Rolle 62b in der gleichen horizontalen Linie positioniert. Wenn sich das Zahnrad entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, wird jede Rolle 62 in ihre Zahnnut 14 bewegt. Wie in 2 bildlich dargestellt, verschiebt sich die Position der Rolle 62 in der Zahnnut von der vorderen Zahnflanke 12a zu der hinteren Zahnflanke 12b eines vorgehenden Zahns. An der Stelle B (2) gelangt die Kette außer Eingriff mit dem Zahnrad. Wie in 4 gezeigt, gelangt, wenn eine nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 12b gelangt, die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff mit der hinteren Zahnflanke 12b des vorhergehenden Zahnrad-Zahnes des Zahnrads.
Die in 1 und 2 gezeigte Zahnform des Zahnrads 11 hat einen Bereich, in dem der Abstand von der Zahnmittellinie x zu der Vorderseite an wenigstens einem Teil des Zahnkopfbereichs des Zahns 15 gleich oder größer als der Abstand von der Zahnmittellinie zu der Vorderseite des Zahns im Teilkreis pc ist. Somit gelangt, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 11 in einer Zahnnut 14 ist, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 12a eines nachfolgenden Zahnradzahns. Im Ergebnis wird die Größe der schlagenden Bewegung der Rollenkette 61 auf Grund einer polygonalen Bewegung verringert. Schwingungen der Rollenkette und Geschwindigkeitsänderungen der Rollenkette 61 werden auch verringert. Ferner kann, da die Schwingungen der Rollenkette 61 verringert werden, eine Geräuschverringerung erreicht werden, und die Spannungsänderung wird auch verringert, so dass eine erhöhte Lebensdauer realisiert werden kann.
Ferner ist bei der Zahnform der in 1 und 2 gezeigten Zahnräder 11 der Zahngrundkreisdurchmesser df₁₃ des Zahnrads 11 kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser df einer ISO-Zahnform. Somit bewegt sich, wenn sich das Zahnrad dreht, jede Rolle 62, wobei sie in einer Zahnnut 14 rollt. Die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 14 bewegt sich von einer vorderen Zahnflanke 12a zu einer hinteren Zahnflanke 12b. Wie in 4 gezeigt, gelangt an einer Stelle, an der die Kette außer Eingriff mit dem Zahnrad gelangt, die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff mit einer hinteren Flanke 12b eines vorhergehenden Zahns, wenn eine nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 12b gelangt.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in den 5, 6 und 7 bildlich dargestellt ist, sind Zähne 25 durch Zahnnuten 24 getrennt, wobei einander gegenüberliegende Zahnflanken 22a und 22b kontinuierlich miteinander über einen Zahngrundbereich 23 verbunden sind.
Eine vordere Zahnflanke 22a und eine hintere Zahnflanke 22b sind symmetrisch auf den rechten und linken Seiten der Mittellinie x des Zahns 25. Jede der Zahnflanken 22a und 22b hat eine im Wesentlichen konvexe Krümmung. Ferner ist der Zahngrundbereich 23 bogenförmig mit einem Bogenradius ri₂₃. Die Zahnflanke 22a und die Zahnflanke 22b, die beide eine im Wesentlichen konvexe Krümmung haben, sind gleichmäßig und kontinuierlich miteinander über den Zahngrundbereich 23 verbunden.
Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels hat die Zahnform des Zahnrads bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in dem die Abstände von der Mittellinie zu der vorderen Zahnflanke 22a und zu einer hinteren Zahnflanke 22b größer als der Abstand pt im Teilkreis pc sind.
Der Durchmesser df₂₃ des Zahngrundkreises ist ebenfalls kleiner als der Durchmesser df eines Zahngrundkreises einer ISO-Zahnform. Das heißt, df₂₃ < df, wobei der Durchmesser df der Durchmesser des Zahngrundkreises bei der ISO-Zahnform ist, wie zu Vergleichszwecken durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.
Wie in 6 gezeigt, gelangt, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 21 in einer Zahnnut 24 gelangt, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 22a. Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels sind die Mitte der vorgehenden Rolle 62a und die Mitte der nachfolgenden Rolle 62b in der gleichen horizontalen Linie positioniert. Ferner bewegt sich, obwohl nicht dargestellt, wenn sich das Zahnrad dreht, die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 24 des Zahnrads 21 von einer vorderen Zahnflanke 22a zu einer hinteren Zahnflanke 22b. Wie in 7 gezeigt, gelangt an der Stelle des Außereingriffgelangens der Kette vom Zahnrad, wenn die nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 22b gelangt, die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff mit der hinteren Zahnflanke 22b des vorhergehenden Zahnradzahns.
Bei dem in 5 gezeigten Zahnrad 21 hat die Zahnform des Zahnrads Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in denen Abstände von der Mittellinie x zu der vorderen Zahnflanke 22a größer als der Abstand pt im Teilkreis pc sind. Somit gelangt, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 21 in eine Zahnnut 24 gelangt, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 22a. Deshalb wird die Größe der schlagenden Bewegung der Rollenkette 61 auf Grund einer polygonalen Bewegung verringert. Im Ergebnis werden Schwingungen der Rollenkette 61 verringert und die Geschwindigkeitsänderungen der Rollenkette 61 werden auch verringert. Ferner kann, da die Schwingungen der Rollenkette 61 verringert werden, ein Geräuschverringerungseffekt realisiert werden, und Spannungsänderungen werden auch verringert, so dass die Lebensdauer der Rollenkette 61 erhöht werden kann.
Ferner bewegt sich, da der Zahngrundkreisdurchmesser df₂₃ kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser df einer ISO-Zahnform ist, während sich die Rolle 62 bewegt, wenn sich das Zahnrad 21 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 24 von einer vorderen Zahnflanke 22a zu einer hinteren Zahnflanke 22b. Dann, nach dem Außereingriffgelangen, wenn eine nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 22b gelangt, wird die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff von einer hinteren Zahnflanke 22b eines vorhergehenden Zahnradzahns gebracht.
Bei dem in den 8, 9 und 10 bildlich dargestellten Ausführungsbeispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, aber einige wesentliche Merkmale zeigt, die für ein besseres Verständnis hilfreich sind, sind Zähne 35 durch Zahnnuten 34 getrennt, wobei einander gegenüberliegende Zahnflanken 32a und 32b kontinuierlich miteinander über einen Zahngrundbereich 33 verbunden sind.
Eine vordere Zahnflanke 32a und eine hintere Zahnflanke 32b sind symmetrisch auf den rechten und linken Seiten der Mittellinie x des Zahns 35. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Flanken der Zähne außerhalb des Teilkreises gerade im Querschnitt und die Zahnflanken 32a und 32b sind in der Gestalt im Wesentlichen paralleler Ebenen. Ferner ist der Zahngrundbereich 33 bogenförmig mit einem Bogenradius ri₃₃. Die Zahnflanke 32a und die Zahnflanke 32b, die beide im Wesentlichen eben sind, sind gleichmäßig und kontinuierlich miteinander über den Zahngrundbereich 33 verbunden.
In diesem Fall hat die Zahnform des Zahnrads Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in denen die Abstände von der Mittellinie x zur vorderen Zahnflanke 32a und zu einer hinteren Zahnflanke 32b gleich sind, wie der Abstand pt im Teilkreis pc.
Der Durchmesser df₃₃ des Zahngrundkreises ist ebenfalls kleiner als der Durchmesser df eines Zahngrundkreises bei einer ISO-Zahnform. Das heißt, df₃₃ < df, wobei der Durchmesser df der Durchmesser des Zahngrundkreises bei der ISO-Zahnform ist, wie zu Vergleichszwecken durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.
Wie in 9 gezeigt, gelangt, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 31 in einer Zahnnut 34 gelangt, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 32a. Wie im Falle des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels sind die Mitte der vorgehenden Rolle 62a und die Mitte der nachfolgenden Rolle 62b in der gleichen horizontalen Linie positioniert. Ferner bewegt sich, obwohl nicht dargestellt, wenn sich das Zahnrad dreht, die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 34 des Zahnrads 31 von einer vorderen Zahnflanke 32a zu einer hinteren Zahnflanke 32b. Wie in 10 gezeigt, gelangt an der Stelle des Außereingriffgelangens der Kette vom Zahnrad, wenn die nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 32b gelangt, die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff mit der hinteren Zahnflanke 32b des vorhergehenden Zahnradzahns.
Bei dem in 8 gezeigten Zahnrad 31 hat die Zahnform des Zahnrads Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in denen Abstände von der Mittellinie x zu der vorderen Zahnflanke 32a im Wesentlichen gleich groß wie der Abstand pt im Teilkreis pc sind. Somit gelangt, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 31 in eine Zahnnut 34 gelangt, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 32a. Deshalb wird die Größe der schlagenden Bewegung der Rollenkette 61 auf Grund einer polygonalen Bewegung verringert. Im Ergebnis werden Schwingungen der Rollenkette verringert, und die Geschwindigkeitsänderungen der Rollenkette 61 werden auch verringert. Ferner kann, da die Schwingungen der Rollenkette 61 verringert werden, ein Geräuschverringerungseffekt realisiert werden, und Spannungsänderungen werden auch verringert, so dass die Lebensdauer der Rollenkette 61 erhöht wird.
Ferner bewegt sich, da der Zahngrundkreisdurchmesser df₃₃ kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser df einer ISO-Zahnform ist, während sich die Rolle 62 bewegt, wenn sich das Zahnrad 31 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 34 von einer vorderen Zahnflanke 32a zu einer hinteren Zahnflanke 32b. Dann, nach dem Außereingriffgelangen, wenn eine nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 32b gelangt, wird die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff von einer hinteren Zahnflanke 32b eines vorhergehenden Zahnradzahns gebracht.
Gemäß einem anderen in den 11, 12 und 13 bildlich dargestellten Ausführungsbeispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, aber einige wesentliche Merkmale zeigt, die für ein besseres Verständnis hilfreich sind, sind Zähne 45 durch Zahnnuten 44 getrennt, wobei einander gegenüberliegende Zahnflanken 42a und 42b kontinuierlich miteinander über einen Zahngrundbereich 43 verbunden sind.
Die vordere Zahnflanke 42a und eine hintere Zahnflanke 42b sind asymmetrisch auf den rechten und linken Seiten der Mittellinie x des Zahns 45, welche die Mitte des Zahnrads und die Mitte des Zahns am Fuß schneidet. Die Zahnflanke 42a hat eine im Wesentlichen konkave Krümmung, während die Zahnflanke 42b im Wesentlichen die gleiche Krümmung wie die Zahnflanke einer ISO-Zahnform hat. Der Zahngrundbereich 43 ist bogenförmig mit einem Bogenradius ri₄₃. Die konkave Zahnflanke 42a und die Zahnflanke 42b sind gleichmäßig und kontinuierlich miteinander über den Zahngrundbereich 43 verbunden.
Bei dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Zahnform des Zahnrads Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in denen der Abstand von der Mittellinie x zur vorderen Zahnflanke 42a größer als der Abstand pt im Teilkreis pc ist.
Der Durchmesser df₄₃ des Zahngrundkreises ist ebenfalls kleiner als der Durchmesser df eines Zahngrundkreises bei einer ISO-Zahnform. Das heißt, df₄₃ < df, wobei der Durchmesser df der Durchmesser des Zahngrundkreises bei der ISO-Zahnform ist, wie zu Vergleichszwecken durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.
Wie in 12 gezeigt, ist, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 41 in einer Zahnnut 44 ist, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 42a. Die Mitte der vorgehenden Rolle 62a und die Mitte der nachfolgenden Rolle 62b sind in der gleichen horizontalen Linie positioniert. Ferner bewegt sich, obwohl nicht dargestellt, wenn sich das Zahnrad dreht, die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 44 des Zahnrads 41 von einer vorderen Zahnflanke 42a zu einer hinteren Zahnflanke 42b. Wie in 13 gezeigt, gelangt an der Stelle des Außereingriffgelangens der Kette vom Zahnrad, wenn die nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 42b gelangt, die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff mit der hinteren Zahnflanke 42b des vorhergehenden Zahnradzahns.
Bei dem in 11 gezeigten Zahnrad 41 hat die Zahnform des Zahnrads Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in denen Abstände von der Mittellinie x zu der vorderen Zahnflanke 42a größer als der Abstand pt im Teilkreis pc sind. Somit gelangt, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 41 in eine Zahnnut 44 gelangt, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 42a. Deshalb wird die Größe der schlagenden Bewegung der Rollenkette 61 auf Grund einer polygonalen Bewegung verringert. Im Ergebnis werden Schwingungen der Rollenkette verringert, und die Geschwindigkeitsänderungen der Rollenkette 61 werden auch verringert. Ferner kann, da die Schwingungen der Rollenkette 61 verringert werden, ein Geräuschverringerungseffekt realisiert werden, und Spannungsänderungen werden auch verringert, so dass die Lebensdauer der Rollenkette 61 erhöht wird.
Ferner bewegt sich, da der Zahngrundkreisdurchmesser df₄₃ kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser df einer ISO-Zahnform ist, während sich die Rolle 62 bewegt, wenn sich das Zahnrad 41 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 44 von einer vorderen Zahnflanke 42a zu einer hinteren Zahnflanke 42b. Dann, nach dem Außereingriffgelangen, wenn eine nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 42b gelangt, wird die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff von einer hinteren Zahnflanke 42b eines vorhergehenden Zahnradzahns gebracht.
Bei dem in den 14, 15 und 16 bildlich dargestellten dritten Ausführungsbeispiel sind Zähne 55 durch Zahnnuten 54 getrennt, wobei einander gegenüberliegende Zahnflanken 52a und 52b kontinuierlich miteinander über einen Zahngrundbereich 53 verbunden sind.
Bei der in 14 gezeigten Zahnform sind eine vordere Zahnflanke 52a und eine hintere Zahnflanke 52b symmetrisch auf den rechten und linken Seiten bezüglich der Mittellinie x des Zahns 55 ausgebildet. Die Zahnflanke 52a und die Zahnflanke 52b haben jeweils eine im Wesentlichen konkave Krümmung in ihrem Querschnitt. Ferner ist der Zahngrundbereich 53 durch einen Teil des Umfangs eines Zahngrundkreises gebildet. Die Zahnflanken 52a und 52b sind jeweils in Gestalt einer im Wesentlichen konkaven Krümmung ausgebildet und sind kontinuierlich mit dem Zahngrundbereich 53 über abgerundete Bereiche verbunden.
Bei dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Zahnform des Zahnrads Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in denen die Abstände von der Mittellinie x zur vorderen Zahnflanke 52a und zu einer hinteren Zahnflanke 52b größer sind, als der Abstand pt im Teilkreis pc.
Wie in 14 gezeigt, ist der Durchmesser df₅₃ des Zahngrundkreises kleiner als der Durchmesser df eines Zahngrundkreises bei einer ISO-Zahnform. Das heißt, df₅₃ < df. In 14 ist der Durchmesser df eines Zahngrundkreises bei der ISO-Zahnform zum Vergleich durch eine gestrichelte Linie gezeigt.
Wenn das Zahnrad 51 ein antreibendes Zahnrad ist, wie in 15 gezeigt, gelangt bei Eingriff des Zahnrads 51 und der Rollenkette 61, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 51 in einer Zahnnut 54 gelangt, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 52a. Gleichzeitig sind die Mitte der vorgehenden Rolle 62a und die Mitte der nachfolgenden Rolle 62b in der gleichen horizontalen Linie positioniert. Ferner bewegt sich, obwohl nicht dargestellt, wenn sich das Zahnrad dreht, die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 54 des Zahnrads 51 von einer vorderen Zahnflanke 52a zu einer hinteren Zahnflanke 52b. Wie in 16 gezeigt, gelangt an der Stelle des Außereingriffgelangens der Kette vom Zahnrad, wenn die nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 52b gelangt, die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff mit der hinteren Zahnflanke 52b des vorhergehenden Zahnradzahns.
Bei dem in 14 gezeigten Zahnrad 51 hat die Zahnform des Zahnrads Bereiche auf der Zahnkopfseite des Teilkreises pc, in denen der Abstand von der Mittellinie x zu der vorderen Zahnflanke 52a größer als der Abstand pt im Teilkreis pc ist. Somit gelangt, während eine vorhergehende Rolle 62a in Eingriff mit dem Zahnrad 51 in eine Zahnnut 54 gelangt, die nachfolgende Rolle 62b in Eingriff mit einer vorderen Zahnflanke 52a. Deshalb wird die Größe der schlagenden Bewegung der Rollenkette 61 auf Grund einer polygonalen Bewegung verringert. Im Ergebnis werden Schwingungen der Rollenkette 61 verringert, und die Geschwindigkeitsänderungen der Rollenkette 61 werden auch verringert. Ferner kann, da die Schwingungen der Rollenkette 61 verringert werden, ein Geräuschverringerungseffekt realisiert werden, und Spannungsänderungen werden auch verringert, so dass das Leben der Rollenkette 61 verlängert wird.
Ferner bewegt sich, da der Zahngrundkreisdurchmesser df₅₃ kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser df einer ISO-Zahnform ist, während sich die Rolle 62 bewegt, wenn sich das Zahnrad 51 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, die Position der Rolle 62 in der Zahnnut 54 von einer vorderen Zahnflanke 52a zu einer hinteren Zahnflanke 52b. Dann, nach dem Außereingriffgelangen, wenn eine nachfolgende Rolle 62c in Eingriff mit einer hinteren Zahnflanke 52b gelangt, wird die vorhergehende Rolle 62d gleichmäßig außer Eingriff von einer hinteren Zahnflanke 52b eines vorhergehenden Zahnradzahns gebracht.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurden Fälle beschrieben, bei denen die Durchmesser der Zahngrundkreise df₁₃ bis df₅₃ kleiner als der Durchmesser df eines Zahngrundkreises einer ISO-Zahnform sind. Diese Bedingung ist gültig, wenn die Spannung nicht auf der lockeren Seite des Rollenketten-Antriebssystems wirkt. Die Erfordernisse in Bezug auf die Durchmesser der Zahngrundkreise df₁₃ bis df₅₃ werden nicht notwendigerweise benötigt.
Ferner wurden bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen der Erfindung Fälle beschrieben, bei denen die Erfindung auf eine Rollenkette angewandt wurde. Jedoch kann die Erfindung auf jegliche Art oder eine beliebige Verwendung von Ketten angewandt werden, wenn die Ketten mit Rollen oder Buchsen versehen sind, und jede der Rollen oder Buchsen in Eingriff mit der Zahnnut eines Zahnrads steht.

2: Zahnflanke
3: Zahngrundbereich
11, 21, 31, 41, 51: Zahnrad
12a, 22a, 32a, 42a, 52a: vordere Zahnflanke
12b, 22b, 32b, 42b. 52b: hintere Zahnflanke
13, 23, 33, 43, 53: Zahngrundbereich
14, 24, 34, 44, 54: Zahnnut
15, 25, 35, 45, 55: Zahn
61: Rollenkette
62, 62a, 62b, 62c, 62d: Rolle
A: Ort
B: Ort
d: Teilkreisdurchmesser
d1: Rollenaußendurchmesser
df: Zahngrundkreisdurchmesser bei einer ISO-Zahnform
df₁₃, df₂₃, df₃₃, df₄₃, df₅₃: Zahngrundkreisdurchmesser
o: Drehmittelpunkt des Zahnrads 11
pc: Teilkreis
pt: Abstand im Teilkreis pc
ri: Bogenradius
ri₁₃, ri₂₃, ri₃₃, ri₄₃, ri₅₃: Bogenradius
x: Zahnmittellinie

Claims

Zahnrad für eine Kette, bei der eine Mehrzahl von Zähnen (15; 25; 55) durch Zahnnuten (14; 24; 54) getrennt ist, von denen jede durch einander gegenüberliegende Zahnflanken (12a und 12b; 22a und 22b; 52a und 52b) gebildet ist, die miteinander über einen Zahngrundbereich (13; 23; 53) verbunden sind, wobei die Gestalt jedes Zahns besagten Zahnrads (11; 21; 51) symmetrisch bezüglich der Zahnmittellinie (x) jeden Zahns (15; 25; 55) ist, die den Drehmittelpunkt (o) besagten Zahnrads (11; 21; 51) und ein vorderes Ende besagten Zahns (15; 25; 55) verbindet, die Gestalt jedes Zahns (15; 25; 55) besagten Zahnrads (11; 21; 51) einen Bereich hat, in dem ein Abstand auf der Zahnkopfseite des Teilkreises (pc) von der Zahnmittellinie (x) zu einer Zahnflanke (12a; 22a) auf der Vorderseite in Drehrichtung des Zahnrads (11; 21; 51) größer als der Abstand (pt) besagten Teilkreises (pc) zwischen der Zahnmittellinie (x) und der vorderen Flanke (12a; 22a; 52a) des Zahnes (15; 25; 55) ist, und die Gestalt jedes Zahns (15; 25; 55) besagten Zahnrads (11; 21; 51) eine größere Breite an der vorderen Endseite besagten Zahns (15; 25; 55) als die Breite besagten Zahns (15; 25; 55) in einem Teilkreis besagten Zahnrads (11; 21; 51) hat.
Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahngrundkreisdurchmesser (df₁₃; df₂₃; df₅₃) des Zahnrads (11; 21; 51) kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser (df) einer ISO-Zahnform für die gleiche Kette und den gleichen Teilkreisdurchmesser (d) ist.
Kettengetriebe, aufweisend eine Rollen- oder Buchsenkette und ein Zahnrad (11; 21; 51) bei dem eine Mehrzahl von Zähnen (15; 25; 55) durch Zahnnuten (14; 24; 54) getrennt ist, von denen jede durch einander gegenüberliegende Zahnflanken (12a und 12b; 22a und 22b; 52a und 52b) gebildet ist, die miteinander über einen Zahngrund verbunden sind, wobei die Rollen (62) oder Buchsen der Kette in Eingriff mit den Nuten sind, und die Gestalt jedes Zahns (15; 25; 55) des Zahnrads (11; 21; 51) einen Bereich hat, in dem ein Abstand auf der Zahnkopfseite des Teilkreises (pc) von der Zahnmittellinie (x), die den Drehmittelpunkt (o) des Zahnrads (11; 21; 51) und die Mitte des Zahns (15; 25; 55) verbindet, zu einer Zahnflanke (12a; 22a; 52a) auf der Vorderseite in Drehrichtung des Zahnrads (11; 21; 51) gleich oder größer als der Abstand (pt) besagten Teilkreises (pc) zwischen der Zahnmittellinie (x) und der Vorderseite (12a; 22a; 52a) des Zahnes (15; 25; 55) ist.
Kettengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahngrundkreisdurchmesser (df₁₃; df₂₃; df₅₃) des Zahnrads (11; 21; 51) kleiner als der Zahngrundkreisdurchmesser (df) einer ISO-Zahnform für die gleiche Kette und den gleichen Teilkreisdurchmesser (d) ist.