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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Zahnrad mit einem ungleichmäßigen Durchmesser,
wobei das Zahnrad verwendet wird, um eine Kurbelwelle, eine Nockenwelle
oder einen Zahnriemen einer Brennkraftmaschine anzutreiben.
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Stand der
Technik
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Das
durch eine Kette oder einen Gurt angetriebene Zahnrad wird zum Antreiben
einer Kurbelwelle, einer Nockenwelle oder eines Zahnriemens einer
Brennkraftmaschine verwendet. Gewöhnlich wird ein Zahnrad mit
einem gleichmäßigen Durchmesser für derartige
Zwecke verwendet. Jedoch wird manchmal ein Zahnrad mit einem ungleichmäßigen Durchmesser
verwendet, um eine Spannung einer Kette oder eines Gurts zu reduzieren
oder deren Lebensdauer zu verlängern.
Das Zahnrad mit ungleichmäßigem Durchmesser
kann verwendet werden, um Antriebsgeräusche zu reduzieren. Das Zahnrad
mit drei Abschnitten mit großem
Durchmesser und drei Abschnitten mit kleinem Durchmesser, wobei
es einen dreieckigen Außenumfang
ausbildet, wird für
eine Maschine mit drei Zylindern verwendet. Das Zahnrad mit einem
ovalen Außenumfang
wird für
eine Maschine mit vier Zylindern verwendet und das Zahnrad mit einem
fünfeckigen
Außenumfang
wird für
eine Maschine mit fünf
Zylindern verwendet. Ein Radiusunterschied zwischen dem Abschnitt
mit großem
Radius und dem Abschnitt mit kleinem Radius ist in etwa maximal
2 mm.
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Zum
Prüfen
eines Außendurchmessers
des Zahnrads werden ein Paar Rollen oder Kugeln bei diametrisch
gegenüberliegenden
Positionen positioniert in die Zahnmulden gesetzt, und ein Abstand
zwischen dem Paar Rollen wird gemessen. Der Abstand zwischen einem
Paar Rollen wird als Durchmesser mittels Stiften bezeichnet. Der
Durchmesser mittels Stiften wird bei dem Fall eines Zahnrads mit
einem gleichmäßigen Durchmesser
(oder einem gleichmäßigen Außenumfang)
leicht gemessen und der Durchmesser mittels Stiften ist bei allen
Positionen des Durchmessers gleich. Jedoch, bei dem Fall, bei dem
das Zahnrad einen ungleichmäßigen Durchmesser
aufweist, unterscheidet sich der Durchmesser mittels Stiften von
Position zu Position und es ist schwierig, eine Position zu finden,
bei der der Abschnitt mit größtem oder
kleinstem Durchmesser liegt, weil der Durchmesserunterschied klein
ist (beispielsweise höchstens
2 mm). Deshalb dauert es, die Position mit größtem oder kleinstem Durchmesser
zu finden und es ist durchaus möglich,
eine nicht beabsichtigte Durchmesserposition zu messen.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Erfindung wurde hinsichtlich des vorstehend erwähnten Problems gemacht und
es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Zahnrad (einen
verbesserten Zahnkranz) vorzusehen, das Markierungen aufweist, die
Positionen von Zähnen
mit größtem und
kleinstem Radius (Durchmesser) angeben.
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Das
Zahnrad besteht aus einer zylindrischen Nabe und einem kreisförmigen Rand
(einem Kranz), der einstückig
um die zylindrische Nabe ausgebildet ist. Die zylindrische Nabe
hat eine axiale Öffnung. Mehrere
Zähne sind
an einem Außenumfang
des kreisförmigen
Rands (des Kranzes) ausgebildet. Die Zähne umfassen Zähne mit
großem
Radius (ein Abstand von der axialen Mitte des Zahnrads zu der Zahnspitze
ist groß)
und Zähne
mit kleinem Radius (ein Abstand von der axialen Mitte des Zahnrads
zu der Zahnspitze ist klein). Die Zähne mit großem Radius und die Zähne mit
kleinem Radius sind abwechselnd an dem Außenumfang des Zahnrads bei
einem gleichen Winkelintervall positioniert. Der Radius (ein Abstand
von der axialen Mitte zu einer Zahnspitze) von anderen Zähnen, die
zwischen einem Zahn mit großem
Durchmesser und einem Zahn mit kleinem Durchmesser positioniert
sind, werden graduell und stetig geändert.
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Es
kann drei Zähne
mit großem
Radius und drei Zähne
mit kleinem Radius geben, die eine Dreiecksform ausbilden. Es kann
zwei Zähne
mit großem Radius
und zwei Zähne
mit kleinem Radius geben, die eine ovale Form ausbilden. Es ist
auch möglich, andere
Anzahlen von Zähnen
mit großem
und kleinem Durchmesser vorzusehen. Wenn beispielsweise fünf Paare
an Zähnen
mit großem
und kleinem Durchmesser ausgebildet sind, bildet der Außenumfang
des Zahnrads eine fünfeckige
Form aus. Da ein Unterschied zwischen dem großen Radius und dem kleinen
Radius nicht groß ist
(maximal 2 mm), sieht die Form des Außenumfangs des Zahnrads mit
bloßem
Auge wie eine runde Form aus, selbst wenn sie dreieckig, oval oder
fünfeckig
ist.
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Eine
erste Markierung, die eine Position des Zahns mit großem Durchmesser
angibt, und eine zweite Markierung, die eine Position des Zahns
mit kleinem Durchmesser angibt, sind an einer Seitenfläche des
Zahnrads ausgebildet. Bei einem Messprozess von dem Radius der Zähne, werden
die Positionen der Zähne
mit großem
und kleinem Durchmesser leicht gefunden. Bei einem Montageprozess
des Zahnrads an einer Kurbelwelle einer Maschine wird das Zahnrad
korrekt bei einer richtigen Winkelposition an der Kurbelwelle befestigt.
- Technische Aufgabe
- Technische Lösung
- Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Kurze Beschreibung
der Abbildungen der Zeichnungen
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Andere
Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus einem besseren Verständnis der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
besser verstanden werden, die nachstehend unter Bezugnahme auf die
folgenden Zeichnungen beschrieben werden.
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1 ist
eine Draufsicht, die ein Zahnrad mit einem ungleichmäßigen Radius
(Durchmesser) als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt;
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2 ist
eine teilweise Querschnittansicht, die eine erste Markierung (niedergedrückt, abgesenkt)
zeigt, die den Abschnitt mit größtem Radius angibt,
und zwar entlang Linie II-II in 1;
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3 ist
eine teilweise Querschnittansicht, die eine zweite Markierung (niedergedrückt, abgesenkt)
zeigt, die den Abschnitt mit kleinstem Radius angibt, und zwar entlang
Linie III-III in 1;
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4 ist
eine Draufsicht eines Zahnrads mit einem ungleichmäßigen Radius
(Durchmesser) als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5 ist
eine teilweise Querschnittansicht, die eine erste Markierung (vorstehend)
zeigt, die den Abschnitt mit größtem Radius
angibt, und zwar entlang Linie V-V in 4; und
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6 ist
eine teilweise Querschnittansicht, die eine zweite Markierung (vorstehend)
zeigt, die den Abschnitt mit kleinstem Radius angibt, und zwar entlang
Linie VI-VI in 4.
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Bester
Weg zur Ausführung
der Erfindung
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Weg(e) zur Ausführung der
Erfindung
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt
ein Zahnrad mit einem ungleichmäßigen Durchmesser.
Das Zahnrad besteht aus einer zylindrischen Nabe 1 mit
einer axialen Bohrung 10 und einem kreisförmigen Radkranz
(Rand) 3, der einstückig
mit der zylindrischen Nabe 1 an deren Außenseite
ausgebildet ist. An einem Außenumfang des
kreisförmigen
Radkranzes 3 sind dreißig
(30) Zähne 4 ausgebildet.
Zahnmulden 17 sind abwechselnd mit den Zähnen 4 ausgebildet.
Ein Zahn 4(1) ist der Zahn mit größtem Radius (ein Abstand von
der axialen Mitte C zu dem Zahnende ist der größte), und ein Radius jedes
Zahns (ein Abstand von der Mitte C zu einem Ende jedes Zahns) wird
graduell kleiner, wenn die Zähne
im Uhrzeigersinn verlaufen. Das heißt, der Radius des Zahns wird
graduell kleiner, und zwar in der Abfolge von: 4(1), 4(2), 4(3), 4(4), 4(5) und 4(6).
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Der
Zahn 4(6) ist der Zahn mit kleinstem Radius und ein Radius
von jedem Zahn wird graduell größer, und
zwar in der Abfolge von: 4(6), 4(7), 4(8), 4(9), 4(10) und 4(11).
Der Zahn 4(11) ist der Zahn mit größtem Radius. Auf ähnliche
Weise wird der Radius des Zahns graduell kleiner und der Zahn 4(16) ist
der Zahn mit kleinstem Radius. Das gleiche wird wiederholt. Der
Zahn 4(21) ist der Zahn mit größtem Radius, der Zahn 4(26) ist
der Zahn mit kleinstem Radius. Schließlich kehrt die Folge der Zähne zurück zu dem ersten
Zahn, d.h. zu dem Zahn mit größtem Radius 4(1).
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Der
Außenumfang
(Endstücke
der Zähne) des
Zahnrads bildet eine dreieckige Form aus, wenn er übertrieben
betrachtet wird. Jedoch ist die dreieckige Form mit bloßem Auge
nicht sichtbar, weil der Unterschied von dem Radius zwischen dem
Zahn mit größtem Radius 4(1) und
dem Zahn mit kleinstem Radius 4(6) beispielsweise höchstens
in etwa 2 mm ist. Eine erste Markierung 5, die die Position
jedes Zahns mit größtem Radius 4(1), 4(11), 4(21) angibt, ist
bei einem Fuß jedes
Zahns mit größtem Radius ausgebildet.
Die erste Markierung 5 ist von einer Seitenfläche des
Rands 3 niedergedrückt
(abgesenkt) und in der radialen Richtung verlängert, und zwar entlang einer
Linie, die eine Zahnspitze und die axiale Mitte C verbindet, wie
es in den 1 und 2 gezeigt
wird.
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Auf ähnliche
Weise ist eine zweite Markierung 6, die die Position jedes
Zahns mit kleinstem Radius 4(6), 4(16), 4(26) angibt,
an einem Fuß jedes Zahns
mit kleinstem Radius ausgebildet. Die zweite Markierung 6 ist
von einer Seitenfläche
des Rands 3 niedergedrückt
(abgesenkt) und an einer Linie ausgebildet, die eine Zahnspitze
und die axiale Mitte C verbindet, wie es in den 1 und 3 gezeigt
ist. Die zweite Markierung 6 ist rund und kleiner als die erste
Markierung 5. Auf diese Art und Weise werden die Positionen
der drei Zähne
mit größtem Radius und
der drei Zähne
mit kleinstem Radius klar gezeigt, so dass sie mit bloßem Auge
sichtbar sind. Das Zahnrad kann aus Gusseisen hergestellt sein und
die ersten und zweiten Markierungen 5, 6 können einstückig mit
einem Körper
des Zahnrads ausgebildet sein.
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Die
Markierungen, die die Positionen der Zähne mit größtem und kleinstem Radius angeben, sind
bei einem herkömmlichen
Zahnrad, das einen ungleichmäßigen Durchmesser
aufweist, nicht ausgebildet. Deshalb ist es schwierig, bei einem
Prozess eines Messens von Abmessungen der Zähne die Positionen von größten und
kleinsten Zähnen
zu bestimmen. Es ist auch schwierig, das Zahnrad bei einem Montageprozess
korrekt einzubauen. Da die Positionen der Zähne mit dem größten und
dem kleinsten Radius durch die ersten und die zweiten Markierungen
gemäß der Erfindung
klar angegeben werden, wird der Prozess eines Messens von Abmessungen
der Zähne
vereinfacht. Außerdem
wird das Zahnrad gemäß der Erfindung
leicht an einer Maschine montiert, und zwar beispielsweise mit einer korrekten
Winkelbeziehung zu einer Kurbelwelle.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben.
Ein Zahnrad mit einem ungleichmäßigen Durchmesser
besteht aus einer zylindrischen Nabe 11 mit einer axialen Öffnung 20 und
einem kreisförmigen
Rand 13, der einstückig
mit der zylindrischen Nabe 11 ausgebildet ist. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
sind die Zähne
mit größtem Radius
die Zähne 14(1) und 14(16),
die bei gegenüberliegenden Enden
einer Durchmesserlinie positioniert sind. Die Zähne mit kleinstem Radius sind
ein Paar Zähne 14(8) und 14(9) und
ein anderes Paar an Zähnen 14(23) und 14(24).
Der Radius jedes Zahns (ein Abstand von einer Zahnspitze zu der
axialen Mitte C) ändert
sich graduell zwischen dem Zahn mit größtem Radius und dem Zahn mit
kleinstem Radius in der gleichen Art und Weise, wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Der Außenumfang
(Endstücke
der Zähne)
des Zahnrads bildet ein Oval aus, wenn man ihn genau betrachtet.
Jedoch ist die ovale Form mit bloßem Auge nicht sichtbar, weil
der Unterschied des Radius zwischen dem Zahn mit größtem Radius 14(1) und
dem Zahn mit dem kleinsten Radius 14(8) beispielsweise
höchstens
in etwa 2 mm ist.
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Erste
Markierungen 15, die die Positionen von zwei Zähnen mit
größtem Radius
angeben, sind bei einem Fuß von
jedem größten Zahn
ausgebildet und sind an der Durchmesserlinie positioniert und entlang
der Durchmesserlinie verlängert.
Zweite Markierungen 16, die die Positionen von Zähnen mit kleinstem
Radius angeben, sind bei Mulden 17 zwischen jedem Paar
der Zähne
mit kleinstem Radius 14(8), 14(9); und 14(23), 14(24) ausgebildet.
Die zweiten Markierungen 16, von denen eine jede eine runde
Form hat, sind an der anderen Durchmesserlinie positioniert. Beide
Durchmesserlinien kreuzen sich einander in einem rechten Winkel
(90°).
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Wie
es in den 5 und 6 gezeigt
ist, stehen sowohl die ersten, als auch die zweiten Markierungen 15, 16 von
der Fläche
des kreisförmigen Rands 13 vor.
Das Zahnrad von diesem Ausführungsbeispiel
ist aus einem gesinterten hochfesten Stahl durch Pulvermetallurgie
hergestellt. Die ersten und die zweiten Markierungen 15, 16 sind
einstückig mit
dem Körper
des Zahnrads ausgebildet.
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Da
die Positionen der Zähne
mit größtem Radius
und mit kleinstem Radius klar durch die ersten und die zweiten Markierungen 15, 16 angegeben werden,
können
die Abmessungen der Zähne
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
leicht gemessen werden. Da die Form des Zahnrads von diesem Ausführungsbeispiel
oval ist, können
ein Paar Stifte bei einem Paar Mulden 17 positioniert werden
und die Abmessung des Zahnrads kann basierend auf dem Durchmesser
mittels Stiften gemessen werden. Bei einem Montageprozess kann das
Zahnrad beispielsweise leicht an einer Kurbelwelle montiert werden, und
zwar mit der korrekten Winkelbeziehung, weil die Positionen der
Zähne mit
größtem und
kleinstem Radius klar durch die ersten und zweiten Markierungen gezeigt
wird.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf die vorangehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele
gezeigt und erklärt
wurde, wird es Fachleuten offensichtlich sein, dass Änderungen
bei der Form und den Details durchgeführt werden können, ohne
von dem Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den
beigefügten
Ansprüchen definiert
ist.
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Ein
Zahnrad hat eine zylindrische Nabe (1, 11) mit
einer axialen Öffnung
(10, 20) und einem kreisförmigen Rand (3, 13),
der einstückig
um die zylindrische Nabe ausgebildet ist. Mehrere Zähne (4, 14),
wobei jeder einen sich graduell ändernden
Abstand (Radius) von der axialen Mitte aufweist, sind an einem Außenumfang
des Zahnrads ausgebildet. Beispielsweise können zwei Zähne mit großem Radius und zwei Zähne mit
kleinem Radius bei gleichem Abstand ausgebildet sein, wodurch sie
eine ovale Form ausbilden. Drei Zähne mit großem Radius und drei Zähne mit
kleinem Radius können
mit gleichmäßigem Abstand
vorgesehen sein, wodurch sie eine dreieckige Form ausbilden. Eine
erste Markierung (5, 15), die die Position des
Abschnitts mit großem
Radius angibt, und eine zweite Markierung (6, 16),
die den Abschnitt mit kleinem Radius angibt, sind an einer Seitenfläche des
Zahnrads ausgebildet. Diese Markierungen werden in geeigneter Weise
verwendet, um Winkelpositionen der Zähne mit großem und kleinem Radius bei
einem Prozess eines Messens von Abmessungen der Zähne und
bei einem Prozess eines Montierens des Zahnrads an einer Kurbelwelle eines
Maschine zu finden.