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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein gesintertes Kettenrad mit Vorsprüngen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1. Ein derartiges Kettenrad kann in antreibendem
oder abtreibendem Kontakt mit einer Kette eines Kettengetriebes
stehen. Die Kette kann beispielsweise eine Rollenkette, eine Stiftkette oder
eine buchsenfreie Kette (d.h. eine Kette, bei der die äußeren Platten
mittels Stiften mit oder ohne Rollen aber ohne Buchsen verbunden
sind) sein. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
gesintertes Kettenrad mit Vorsprüngen,
die an seinen Seiten ausgebildet sind, um die Kette in einem symmetrischen
Verhältnis
bezüglich
des Kettenrades zu führen,
wenn sie in Kontakt mit dem Kettenrad gelangt.
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Eine
Kette, wie eine Rollenkette, eine Stiftkette oder eine buchsenfreie
Kette kann für
die Energieübertragung
bei verschiedenen Industriemaschinen oder in anderen Anwendungen,
wie bei dem Taktsteuergetriebe eines Fahrzeugmotors, verwendet werden.
Die Kette weist Paare von inneren Platten, die voneinander beabstandet
und nebeneinander angeordnet sind, und Paare von äußeren Platten auf,
die ebenfalls voneinander beabstandet und nebeneinander angeordnet
sind. Die Paare von inneren Platten sind abwechselnd überlappend
mit den Paaren der äußeren Platten angeordnet,
um eine endlose, d.h. eine geschlossene Kette zu bilden. Die äußeren Platten
jedes Paares sind mittels zweier Stifte verbunden, und jeder Stift
erstreckt sich durch ein Paar der inneren Platten, so dass benachbarte
Paare von inneren und äußeren Platten
verschwenkbar miteinander verbunden sind. Im Falle einer Stiftkette
erstreckt sich jeder der Stifte, der ein Paar von äußeren Platten
verbindet, durch eine Buchse, die an ein Paar innerer Platten angepasst
ist. Im Falle einer Rollenkette ist eine Rolle um eine Buchse oder
an einem Stift, wenn keine Buchse vorhanden ist, verdrehbar angeordnet.
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Bei
einem Kettengetriebe ist die Kette üblicherweise in Eingriff mit
einem Antriebskettenrad und einem oder mehreren Abtriebskettenrädern. Wenn die
Kette beginnt in Eingriff mit einem Kettenrad zu gelangen, kommt
es gelegentlich vor, dass es sich dem Kettenrad mit einem leichten
seitlichen Versatz nähert.
Wenn der seitliche Versatz auftritt, kommen die inneren Platten
in Eingriff und bewegen sich entlang gekrümmter, geneigter Flächen auf
den Seiten des Kettenradzahnkopfes, und werden dabei geführt, so
dass die Rollen, Buchsen oder Stifte sauber in Eingriff mit den
Zähnen
des Kettenrades gelangen können.
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Wenn
sich die Kette dem Kettenrad mit einem seitlichen Versatz nähert, tritt
ein Phänomen
auf, das als einseitiger Kontakt bekannt ist. Das heißt, nur eine
innere Platte jedes Paares von inneren Platten kommt in Kontakt
mit dem Kettenradzahn. Ein Vorschlag, um einen einseitigen Kontakt
zu verhindern, ist in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2000-329218 beschrieben. Hierin ist, um einen einseitigen Kontakt
zwischen einem Abgas-Nockenwellen-Kettenrad und einer Taktsteuerkette
bei einem Verbrennungsmotor mit zwei über den Ventilen liegende Nockenwellen
(DOHC = dual over head cam) die Zahnweite des Kettenrades für das Auslassventil kleiner
ausgeführt
als die Zahnweite des Kettenrades für das Einlassventil. Selbst
wenn die Kettenräder
in axialer Richtung bezüglich
einander versetzt sind, so lange die enger stehenden Abgas-Nockenwellen-Kettenradzähne einen
ausreichenden Spalt zur Verfügung
stellen, kann ein einseitiger Kontakt der Kette mit den Abgas-Nockenwellen-Kettenradzähnen verhindert
werden.
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Wenn
die Fehlausrichtung der beiden Kettenräder und die seitliche Bewegung
der Kette zu groß sind,
kann der seitliche Versatz der Kette nicht durch einen Spalt aufgenommen
werden, der durch die kleinere Fertigung der Zähne des einen Kettenrades als
des anderen Kettenrades erzeugt wurde. Die inneren Platten der Kette
und die Außenseiten
des Kettenrades kontaktieren einander, erzeugen Reibungsverluste
und, wie in 7 dargestellt,
bewirken einen Verschleiß im
Bereich Q, in dem der reibende Kontakt zwischen einer inneren Platte
und einem Kettenradzahn 4 auftritt.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kettenrad
zur Verfügung
zu stellen, welches diese Nachteile nicht aufweist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Kettenrad mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung betrifft ein gesintertes Kettenrad, das um eine Drehachse
drehbar ist und zwei einander gegenüberliegende Seiten und am äußeren Umfang
ausgebildeten Zähnen
aufweist. Die Zähne weisen
Zahnköpfe
auf. Zwei benachbarte Zähne
sind durch eine Zahnlücke
voneinander getrennt, wobei die Zahnlücken einen Boden aufweisen,
der einen Kreis tangiert, dessen Mittelpunkt die Drehachse des Kettenrades
ist. Das Kettenrad weist hierbei Vorsprünge auf, die auf beiden Seiten
ausgebildet und an Schnittstellen des Kreises mit radialen Linien
angeordnet sind, die sich von der Drehachse zu den Mitten der Zahnköpfe erstrecken.
Diese Vorsprünge dienen
dazu, mit den äußeren Platten
einer Kette, welche Teil eines Kettengetriebes ist, in welchem das Kettenrad
angeordnet ist, in Kontakt kommen und die Kette in einem zentrierten
Verhältnis
bezüglich
des Kettenrades halten.
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Die
Vorsprünge
sind bevorzugt an jedem zweiten Zahn vorgesehen. Insbesondere bevorzugt sind
die Vorsprünge
jeweils auf gleicher Höhe
auf beiden Seiten des Kettenrades angeordnet.
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Vorzugsweise
verjüngen
sich die Vorsprünge in
Richtung weg von den Seiten. In Verbindung hiermit oder unabhängig hiervon
sind vorzugsweise die äußeren Enden
der Vorsprünge
abgerundet ausgebildet.
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Das
Kettenrad wird vorzugsweise in einem Kettengetriebe, aufweisend
mindestens ein besagtes Kettenrad und eine Kette, verwendet. Die
Kette und das Kettenrad sind hierbei in Eingriff miteinander. Dabei
ist das Kettenrad um eine Drehachse drehbar. Die Kette weist Paare
von inneren Platten, die beabstandet voneinander nebeneinander angeordnet
sind, und Paare von äußeren Platten,
die beabstandet voneinander nebeneinander angeordnet sind, auf, wobei
die Paare von inneren Platten und Paare von äußeren Platten abwechselnd überlappend
angeordnet sind. Die äußeren Platten
eines Paares sind mittels zwei Stiften miteinander verbunden, und
jeder Stift erstreckt sich durch ein Paar innerer Platten, wodurch
benachbarte Paare äußerer und
innerer Platten verschwenkbar miteinander verbunden sind.
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Die
Vorsprünge
erstrecken sich vorzugsweise über
die inneren Platten der Kette hinaus und können in Kontakt mit den äußeren Platten
stehen.
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Wenn
die Kette seitlich auf eine Seite versetzt ist, wenn sie sich dem
Kettenrad nähert,
gleitet die äußere Platte
an einem Vorsprung entlang, was einen Korrektureffekt bewirkt, wodurch
die Kette in ein symmetrisches Verhältnis mit dem Kettenrad gebracht
wird, so dass ein Kontakt der inneren Platten der Kette mit den
Seiten des Kettenrades verhindert wird. Im Ergebnis werden ein Reibungsverlust
und Verschleiß der
Seiten des Kettenrades und der inneren Platten verhindert. Ferner
werden, da die Kette in eine zentrale Stellung korrigiert wird,
der Fluss von Schmieröl
in den Spalt zwischen dem Stift und dem Lager und zwischen das Lager
und die Rolle vereinfacht, die Schmierung verbessert und eine Verlängerung
der Kette in Folge von Verschleiß verringert.
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Im
Folgenden ist die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Teils eines Kettenrades gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, welche den Kontakt von Kettenrad und
einer Rollenkette zeigt,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie X2-X2 von 1,
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3 eine
schematische Ansicht eines Teils eines Kettenrades gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, welche den Kontakt von Kettenrad und
einer Rollenkette zeigt,
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4 einen
Schnitt entlang der Linie X4-X4 von 3,
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5 eine
schematische Ansicht eines Teils eines Kettenrades gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, welche den Kontakt von Kettenrad und
einer Rollenkette zeigt,
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6 einen
Schnitt entlang der Linie X6-X6 von 5, und
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7 eine
ausschnittsweise Ansicht eines Teils eines herkömmlichen Kettenradzahns, welche den
Verschleiß darstellt,
der als Ergebnis eines einseitigen Kontakts auftreten kann.
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Gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das in den 1 und 2 dargestellt
ist, ist ein Kettenrad 1 mit kleinen Vorsprüngen 3 auf
seinen beiden Seiten versehen. Wie in 2 dargestellt,
ist ein Vorsprung 3 auf der rechten Seite 2 des
Kettenrades und ein ähnlicher
Vorsprung 3 auf der gegenüberliegenden, linken Seite vorgesehen.
Die Vorsprünge
haben die Gestalt von Zylindern mit abgerundeten Spitzen. Die Länge jedes Vorsprungs 3 ist
etwas größer als
die Dicke der inneren Platten 12 einer Kette 8,
die in Eingriff mit den Kettenradzähnen ist, und die Vorsprünge kommen
in Kontakt mit den Innenflächen
der äußeren Platten 13 der
Kette 8.
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Das
Kettenrad 1 wird mittels Sinterns hergestellt, wobei die
Vorsprünge
einstückig
mit dem Kettenradkörper
ausgebildet sind und aus demselben gesinterten Material bestehen,
aus dem auch die Nabe 1a und die Zähne 4 des Zahnrades
bestehen.
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Alternativ
können
die Vorsprünge
getrennt ausgebildete Elemente sein, die in Öffnungen im Zahnrad eingepasst
sind. In diesem Fall können
die Vorsprünge
aus einem beliebigen, geeigneten Material gefertigt sein, wobei
sie vorzugsweise derart gefertigt sind, dass sie die gleiche Verschleißbeständigkeit
wie die Verschleißbeständigkeit
der äußeren Platten
der Kette aufweisen.
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Die
Vorsprünge 3 sind
an Schnittstellen 7 von geraden, radialen Linien 5,
welche die Mitte (nicht dargestellt) des Kettenrades 1 mit
den Mitten 4a der Kettenrad-Zahnköpfe verbinden, und einem innenliegenden
Fußkreis 6,
an den die Zahnfußböden tangieren,
angeordnet. Vorzugsweise sind die Vorsprünge zentriert oder nahezu zentriert
bezüglich der
Schnittstellen der radialen Linie 5 und dem Fußkreis 6 angeordnet.
Jedoch werden im Folgenden auch Vorsprünge als an der Schnittstelle
zwischen der radialen Linie und dem Fußkreis bezeichnet, wenn sie
nicht exakt zentriert oder etwa zentriert auf der Schnittstelle
liegen. Die Vorsprünge,
die entlang des Fußkreises 6 angeordnet
sind, sind derart positioniert, dass sie die äußeren Platten der Kette kontaktieren
können,
wenn die Kette in Eingriff mit dem Kettenrad kommt.
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Die
Vorsprünge 3 sind
benachbart jedes zweiten Zahnes des Kettenrades vorgesehen, so dass
sie zwischen zwei aufeinanderfolgenden, inneren Platten 12 der
Kette vorstehen können.
Folglich muss das Kettenrad 1 eine gerade Anzahl von Zähnen haben.
Die Anordnung der Vorsprünge
entlang radialen Linien erstreckt sich von der Drehachse des Kettenrades
zu den Mitten der Zahneköpfe,
um sicherzustellen, dass die Vorsprünge nicht mit den inneren Platten
der Ketten interferieren.
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Die
Kette 8, die in den 1 und 2 dargestellt
ist, weist ein Paar innerer Platten 12 und ein Paar äußerer Platten 13 und
Stifte 11 auf, die in die äußeren Platten 13 eingepasst
sind. Die Stifte 11 erstrecken sich durch Lager 10,
die an die inneren Platten 12 angepasst sind. Rollen 9 sind
um die Lager 10 drehbar.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, das in den 3 und 4 dargestellt
ist, sind Teile, die Teilen des ersten Ausführungsbeispiels von den 1 und 2 vollständig entsprechen,
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ein Kettenrad 15 ist
mit kleinen Vorsprüngen 16 versehen,
welche im Wesentlichen die Gestalt einer dreieckförmigen Pyramide
mit abgerundeter Spitze haben (siehe 3). Die
pyramidenförmigen
Vorsprünge 16 sind
auf beiden Seiten des Zahnrades 15 vorgesehen.
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Wie
beim ersten Ausführungsbeispiel
ist die Höhe
jedes pyramidenförmigen
Vorsprungs 16 etwas größer als
die Dicke der inneren Platten 12 der Kette, und die Vorsprünge 16 kommen
in Kontakt mit den Innenflächen
der äußeren Platten 13 der
Kette. Bei diesem, wie auch beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel,
ist das Kettenrad gesintert, und die Vorsprünge 16 sind vorzugsweise
einstückig
mit der Nabe und den Zähnen
des Kettenrades ausgebildet und sind aus demselben Material geformt,
aus dem die Nabe und die Zähne
bestehen. Die Vorsprünge 16 sind
an Schnittstellen 7 von geraden, radialen Linien 5,
welche die Mitte des Kettenrades 15 mit den Mitten 4a der
Kettenrad-Zahnköpfe
verbinden, und einem innenliegenden Fußkreis 6, an den die
Zahnfußböden tangieren,
angeordnet. Die Vorsprünge 16 erstrecken
sich zwischen aufeinanderfolgenden inneren Platten 12 der
Kette und kontaktieren die äußeren Platten 13.
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Gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das in den 5 und 6 dargestellt
ist, sind Teile, die Teilen der Ausführungsbeispiele von den 1 bis 4 vollständig entsprechen,
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ein Kettenrad 18 ist
mit kleinen Vorsprüngen 19 versehen,
welche im Wesentlichen eine rechteckförmige Gestalt haben (siehe 5).
Die im Wesentlichen rechteckförmigen
Vorsprünge 19 sind
auf beiden Seiten des Zahnrades 18 vorgesehen.
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Wie
bei den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Höhe jedes
im Wesentlichen rechteckförmigen
Vorsprungs 19 etwas größer als die
Dicke der inneren Platten 12 der Kette, und die Vorsprünge 19 kommen
in Kontakt mit den Innenflächen
der äußeren Platten 13 der
Kette. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
ist das Kettenrad gesintert, und die Vorsprünge 19 sind vorzugsweise
einstückig mit
der Nabe und den Zähnen
des Kettenrades ausgebildet und sind aus demselben Material geformt, aus
dem die Nabe und die Zähne
bestehen. Die Vorsprünge 19 sind
an Schnittstellen 7 von geraden, radialen Linien 5,
welche die Mitte des Kettenrades 18 mit den Mitten 4a der
Kettenrad-Zahnköpfe
verbinden, und einem innenliegenden Fußkreis 6, an den die
Zahnfußböden tangieren,
angeordnet. Die Vorsprünge 19 erstrecken
sich zwischen aufeinanderfolgenden inneren Platten 12 der
Kette und kontaktieren die äußeren Platten 13.
Wie in 6 dargestellt, weisen die äußeren Enden der Vorsprünge 19 vorzugsweise
eine leicht konvexe Krümmung
auf, und die Teile der Vorsprünge,
die näher
der Drehachse des Kettenrades sind, sind in axialer Richtung länger als die
Teile der Vorsprünge,
die weiter weg von der Drehachse des Kettenrades angeordnet sind.
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Bei
jedem der Kettenräder 1, 15 und 18,
die zuvor beschrieben wurden, werden, wenn sich die Kette 8 nähert oder
mit einem leichten seitlichen Versatz in Eingriff mit dem Kettenrad
kommt, die äußeren Platten
der Kette geführt,
wenn sie an den Vorsprüngen
entlang gleiten, so dass die Position der Kette 8 korrigiert
wird, und die Kette wird in eine symmetrische Ausrichtung mit dem
Kettenrad gebracht, wie sie in den 2, 4 und 6 dargestellt
ist. Da die Kette 8 in eine zentrale Stellung gebracht
wird, wird ein Kontakt zwischen den inneren Platten 12 und den
Seiten 2 des Kettenrades verhindert. Im Ergebnis werden
ein Reibungsverlust und Verschleiß der Seiten 2 des
Kettenrades und der inneren Platten 12 verhindert. Ferner
werden, da die Kette 8 in eine zentrale Stellung korrigiert
wird, der Fluss von Schmieröl in
den Spalt zwischen dem Stift 11 und dem Lager 10 und
zwischen das Lager 10 und die Rolle 9 vereinfacht,
die Schmierung verbessert und eine Verlängerung der Kette in Folge
von Verschleiß verringert.
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Obwohl
die Vorsprünge
der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die Form von
Zylindern mit abgerundeten Spitzen, dreieckförmigen Pyramiden oder im Wesentlichen
rechteckförmigen Prismen
haben, können
beliebige andere Formen verwendet werden, wie insbesondere Pyramidenformen
mit vier dreieckförmigen
Flächen
und einer rechteckförmigen
Grundfläche.
Ferner können,
obwohl die vorliegende Erfindung anhand einer Rollenkette mit Lagern
beschrieben wurde, die Vorteile der Erfindung auch bei beliebigen
anderen Kettengetrieben verwendet werden, insbesondere die Stiftketten, oder
oder buchsenfreie Ketten mit oder ohne Rollen verwenden.
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- 1,
15, 18
- Kettenrad
- 1a
- Nabe
- 2
- Seite
- 3,
16, 19
- Vorsprung
- 4
- Zahn
- 4a
- Mitte
- 5
- radiale
Linie
- 6
- Fußkreis
- 7
- Schnittstelle
- 8
- Kette
- 9
- Rolle
- 10
- Lager
- 11
- Stift
- 12
- innere
Platte
- 13
- äußere Platte