-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft einen geräuscharmen Kettentrieb vom Typ, der zur Kraftübertragung in Automobilmotoren und industriellen Maschinen verwendet wird.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Geräuscharme Ketten sind als Steuerketten in Automobilmotoren zur Kraftübertragung von der Motorkurbelwelle zu einer oder mehreren die Ventile betätigenden Nockenwellen weit verbreitet. Die geräuscharme Kette besteht aus Kettenlaschen, die jeweils ein Paar von Zähnen aufweisen, und bei dieser Anwendung wird durch den Eingriff entweder der inneren Flanken oder der äußeren Flanken der Zähne der Kettenlaschen mit den Kettenradzähnen Kraft übertragen.
-
Bei einem herkömmlichen geräuscharmen Kettentrieb ist die Zahnform der Laschenzähne einheitlich, wie auch die Zahnform der Kettenradzähne einheitlich ist. Jedoch werden bei einem herkömmlichen geräuscharmen Kettentrieb Eingriffsgeräusche erzeugt, wenn Paare der Laschenzähne der Kettenlaschen mit Zahnflächen der Kettenradzähne eingreifen. Die Wiederholung von im Wesentlichen gleichen Geräuschen verursacht Resonanzschwingungen des Motors bei bestimmten Motorgeschwindigkeiten und führt zu einem erhöhten Lärmpegel.
-
Es sind unterschiedliche Maßnahmen getroffen worden, um den Lärm zu verringern, der durch einen geräuscharmen Kettentrieb erzeugt wird. Zum Beispiel wird bei einem geräuscharmen Kettentrieb, der in der
US 6 663 522 B2 beschrieben ist, eine geräuscharme Kette vom Typ zufälliger Anordnung verwendet, bei der erste Kettenlaschen, die sich an einem Kettenradzahn durch Eingriff von deren inneren Flanken mit dem Kettenradzahn setzen, und zweite Kettenlaschen, die sich an einem Kettenradzahn mit deren äußeren Flanken setzen, die mit dem Kettenradzahn eingreifen, in einer zufälligen Anordnung entlang der Länge der Kette angeordnet sind. Das Mischungsverhältnis der ersten Kettenlaschen zu sämtlichen Kettenlaschen beträgt 50% oder weniger, und zumindest eine oder mehrere der zweiten Kettenlaschen ist bzw. sind an vorderen und hinteren Positionen relativ zu jeder ersten Kettenlasche angeordnet. Da die geräuscharme Kette vom Typ zufälliger Anordnung, die in der
US 6 663 522 B2 offenbart ist, erste Kettenlaschen und zweite Kettenlaschen verwendet, die unterschiedliche Formen aufweisen, ist jedoch die Herstellung und Montage der Kette kostspielig und nachteilig. Dabei sind die Kettenradzähne der ersten und zweiten Kettenlaschen mit gleicher Zahnform ausgebildet.
-
Aus der
DE 28 21 039 A1 ist ein Kettentrieb mit einer Kette aus Kettenlaschen 18 mit gleicher Form beschrieben. Ferner ist ein Kettenrad 20 vorgesehen, das unterschiedliche Kettenradzähne aufweist, die willkürlich angeordnet sind. Während die erste Art als herkömmlicher Kettenradzahn 46 ausgebildet ist, weist das Kettenrad 20 auch Zähne 52 mit Flanken 54 auf, die um einen vorgegebenen Betrag hinterschnitten sind. Bei einem Eingriff der Kettenlaschen 18 mit dem Kettenrad 20 berühren die Kettenlaschenzähne 42a den Zahnlückengrundkreis 50 der Zähne 46 nicht. Hingegen berühren die Köpfe 42a den Zahnlückengrundkreis 56 der Kettenradzähne 52, ohne dass eine Berührung zwischen den Flanken 40a und 40b mit den Flanken 54 des Kettenrades eintritt.
-
Die
EP 1 722 131 A2 zeigt gemäß einem in
8 dieses Dokuments dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kettentrieb mit einer endlosen Kette und einem Kettenrad. Die Kette weist Kettenlaschen mit gleicher Form auf und das Kettenrad weist gemäß
8 dieses Dokuments drei verschiedene Teilungsradii PR1, PR2 und PR3 auf. Dies wird durch ungleichmäßige Zahnabstände verwirklicht. Die in gleichen Winkeln in einer Umfangsrichtung angeordneten Kettenradzähne zeigt dieses Dokument ebenso wenig wie Kettenradzähne mit unterschiedlichen Zahnhöhen.
-
Weiterhin zeigt die
US 3 377 875 A einen Kettentrieb mit einer endlosen Kette aus überlappenden Kettenlaschen mit gleicher Form und ein Kettenrad 16, das eine Vielzahl von Kettenradzähnen aufweist. Das Kettenrad 16 weist zwei Arten von Zähnen auf, nämlich herkömmliche, ungleichmäßig beabstandete Zähne normaler Höhe und dazwischen angeordnete abgeschnittene Zähne mit nur geringer Höhe. Diese berühren die Kette im auf dem Kettenrad gesetzten Zustand nicht. Ein kraftübertragender Kontakt zwischen Kettenlasche und Kette findet nur an den Zähnen mit normaler Höhe statt. In gleichen Winkeln in einer Umfangsrichtung angeordnete Kettenradzähne zeigt dieses Dokument nicht. Zudem ist nicht offenbart, dass eine der zwei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich die inneren Flanken und die äußeren Flanken der Laschenzähne gleichzeitig setzen und wobei die andere der zwei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich lediglich die äußeren Flanken der Laschenzähne setzen.
-
Die weiter entgegengehaltene
JP S55-24 203 A zeigt ebenfalls einen Kettentrieb mit einer endlosen Kette und einem Kettenrad, das eine Vielzahl von Kettenradzähnen aufweist. Das Kettenrad weist zwei unterschiedliche Arten von Zähnen 4, 5 auf, nämlich herkömmliche Zähne 4 und Zähne 5, die eine reduzierte Dicke aufweisen. Außerdem sind die Kettenradzähne nicht in gleichen Winkeln in einer Umfangsrichtung angeordnet. Zudem findet ein Kontakt zwischen den Kettenradzähnen und den Kettenlaschen - unabhängig von der Art des Kettenradzahns - stets an den äußeren Flanken statt.
-
Des Weiteren zeigt die
JP S56-150 655 A einen Kettentrieb mit einer endlosen Kette mit Kettenlaschen gleicher Form und einem Kettenrad, das eine Vielzahl von Kettenradzähnen aufweist. Das Kettenrad weist zwei unterschiedliche Arten von Kettenradzähnen T1, T2 auf, die sich in den Zahnhöhen unterscheiden. Ein Setzvorgang findet jedoch stets an den Außenseiten der Kettenlaschen statt.
-
Des Weiteren zeigt die
DE 10 2004 028 222 A1 einen geräuscharmen Kettentrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 bis 4. Dabei sind die Zähne eines Kettenrads in gleichen Winkeln in einer Umfangsrichtung angeordnet. Die Laschenzähne sind in jeder Reihe an den Kettenradzähnen setzbar und gelangen anfangs durch Eingriff der inneren Flanken mit einem Kettenradzahn in Eingriff.
-
Des Weiteren zeigt die
DE 31 16 834 A1 einen Kettentrieb mit einer Vielzahl von Kettenlaschen und einem Kettenrad. Zur Reduktion von Eingriffsgeräuschen wird gemäß diesem Dokument die Verwendung von in der Form unterschiedlich ausgebildeten Kettenlaschen gelehrt. Kettenlaschen mit gleicher Form sind in diesem Dokument nicht gezeigt. Ebenso wenig zeigt dieses Dokument ein Kettenrad mit unterschiedlichen Zahnformen, mit unterschiedlichen Zahnhöhen oder unterschiedlichen Zahnflächen.
-
Aus der
US 4 758 209 A ist ebenfalls ein geräuscharmer Kettentrieb mit einer endlosen geräuscharmen Kette bekannt.
-
Aus der
DE 10 2006 046 520 A1 ist des Weiteren ein geräuscharmer Kettentrieb bekannt, bei dem die Kettenräder in Umfangsabschnitte mit unterschiedlichen Teilungen und die Antriebskette in entsprechende Längsabschnitte mit einer dementsprechenden Teilung aufgeteilt sind, um zu vermeiden, dass sich im Betrieb infolge der gleichbleibenden Eingriffsfrequenz so genannte reine Töne einstellen, die unerwünscht sind.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen kostengünstigeren geräuscharmen Kettentrieb anzugeben, der verringerten Eingriffslärm aufweist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die voranstehende Aufgabe wird in alternativer Weise durch Kettentriebe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 4 gelöst. Danach ist ein geräuscharmer Kettentrieb mit einer endlosen geräuscharmen Kette, die aus überlappenden breitenmäßigen Reihen von Kettenlaschen mit gleicher Form besteht, wobei jede Kettenlasche ein Paar Laschenzähne, wobei jeder Laschenzahn eine innere Flanke und eine äußere Flanke aufweist, ein Paar Stiftlöcher und Verbindungsstifte aufweist, die sich durch die Stiftlöcher erstrecken und die überlappenden Reihen von Kettenlaschen verbinden, wodurch die Kettenlaschen jeder Reihe gelenkig relativ zu den Kettenlaschen einer angrenzenden Reihe sind, die sich damit überlappt, und einem Kettenrad, das eine Vielzahl von Kettenradzähnen aufweist, die in gleichen Winkeln in einer Umfangsrichtung angeordnet ist, wobei die Laschenzähne der Kettenlaschen in jeder der Reihen an den Kettenradzähnen setzbar sind, wobei die Kettenlaschen mit dem Kettenrad anfangs durch Eingriff der inneren Flanken mit einem Kettenradzahn in Eingriff gelangen, bereitgestellt, der gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vielzahl der Zähne des Kettenrads zwei Arten von Zähnen umfasst, die unterschiedliche Zahnformen mit unterschiedlichen Zahnhöhen und unterschiedlichen Zahnflächen aufweisen, wobei eine der zwei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich die inneren Flanken und die äußeren Flanken der Laschenzähne gleichzeitig setzen und wobei die andere der zwei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich lediglich die äußeren Flanken der Laschenzähne setzen.
-
Gemäß Anspruch 2 ist der Kettentrieb dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Zähne des Kettenrads zwei Arten von Zähnen umfasst, die unterschiedliche Zahnformen mit unterschiedlichen Zahnhöhen und unterschiedlichen Zahnflächen aufweisen, wobei eine der zwei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich die inneren Flanken und die äußeren Flanken der Laschenzähne gleichzeitig setzen und wobei die andere der zwei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich lediglich die inneren Flanken der Laschenzähne setzen.
-
Gemäß Anspruch 3 ist der Kettentrieb dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Zähne des Kettenrads zwei Arten von Zähnen umfasst, die unterschiedliche Zahnformen mit unterschiedlichen Zahnhöhen und unterschiedlichen Zahnflächen aufweisen, wobei eine der zwei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich lediglich die äußeren Flanken der Laschenzähne setzen und wobei die andere der zwei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich lediglich die inneren Flanken der Laschenzähne setzen.
-
Gemäß Anspruch 4 ist der Kettentrieb dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Zähne des Kettenrads drei Arten von Zähnen umfasst, die unterschiedliche Zahnformen mit unterschiedlichen Zahnhöhen und unterschiedlichen Zahnflächen aufweisen, wobei eine der drei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich die inneren Flanken und die äußeren Flanken der Laschenzähne gleichzeitig setzen, wobei eine weitere der drei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich lediglich die äußeren Flanken der Laschenzähne setzen und wobei die andere der drei Arten von Zähnen ausgebildet ist, dass sich lediglich die inneren Flanken der Laschenzähne setzen.
-
In einigen Fällen gibt es beim anfänglichen Eingriff der Kette mit dem Kettenrad beim Setzen einen Übergang vom inneren Flankenkontakt zum äußeren Flankenkontakt. Wenn der Kontakt der Kettenlasche mit einer Zahnfläche eines Kettenradzahns von der inneren Flanke zur äußeren Flanke wechselt, verändern sich wegen der zwei oder mehr unterschiedlichen Arten von Kettenradzähnen die Zeiten des Kontaktübergangs und lassen sich Geräusche zum Zeitpunkt des Zahneingriffs verringern. Ein ähnlicher Lärm reduzierender Effekt wird durch unregelmäßige Eingriffszeiten selbst in dem Fall erreicht, wenn kein Übergang vom inneren Flankenkontakt beim anfänglichen Eingriff zum äußeren Flankenkontakt beim Setzen besteht. Da außerdem das Kettenrad zwei oder mehr Arten von Zähnen umfasst, die unterschiedliche Zahnformen aufweisen, können die Kosten reduziert werden im Vergleich zu den Kosten eines geräuscharmen Kettentriebs wie im Stand der Technik, bei dem die Eingriffszeiten durch Bereitstellung von zwei oder mehr Arten von Kettenlaschen in der Kette unregelmäßig gestaltet sind.
-
Wenn der erfindungsgemäße geräuscharme Kettentrieb als Steuerantrieb für ein Automobil verwendet wird, ist weiterhin eine bestimmte Kettenradzahnform nicht notwendigerweise optimal, da die natürlichen Schwingungsfrequenzen von Motoren variieren. Durch Verändern der Zahnformen von zwei oder mehr Arten von Kettenradzähnen und durch Verändern der Reihenfolge der zwei oder mehr Arten von Zähnen kann die Abstimmung verbessert und können Resonanzeffekte vermieden werden. Dies lässt sich für einen gegebenen Motor durch Auswahl eines geeigneten Satzes von Kettenrädern leicht durchführen.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Teil eines erfindungsgemäßen geräuscharmen Kettentriebs zeigt,
- 2 ist eine Draufsicht, die einen Teil der geräuscharmen Kette aus 1 zeigt,
- 3 ist eine Draufsicht auf ein Kettenrad gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer ersten Abwandlung einer Setzbeziehung einer Kettenlasche an einem Kettenradzahn bei dem Ausführungsbeispiel aus 3,
- 5 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer zweiten Abwandlung einer Setzbeziehung einer Kettenlasche an einem Kettenradzahn bei dem Ausführungsbeispiel aus 3,
- 6 ist eine Draufsicht auf ein Kettenrad gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 7 ist eine vergrößerte schematische Ansicht einer Setzbeziehung einer Kettenlasche an einem Kettenradzahn bei dem Ausführungsbeispiel aus 6,
- 8 ist eine Draufsicht auf ein Kettenrad gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 9 ist eine Draufsicht auf ein Kettenrad gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 10 ist eine vergrößerte schematische Ansicht, in der die Setzbeziehungen einer Kettenlasche mit jeder der drei unterschiedlichen Arten von Kettenradzähnen verglichen werden.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Wie in den 1 und 2 gezeigt, wird bei dem erfindungsgemäßen geräuscharmen Kettentrieb durch flexibles Verbinden von Gliedreihen L durch Verbindungsstifte 15 eine endlose geräuscharme Kette 11 gebildet. Jede Gliedreihe L erstreckt sich in der Breitenrichtung der Kette und umfasst eine Vielzahl paralleler Kettenlaschen 12. Jede Kettenlasche 12 weist ein Paar von Laschenzähnen 13 und ein Paar von Stiftlöchern 14 auf. Der Kettentrieb umfasst weiterhin ein Kettenrad, das eine Vielzahl von Zähnen aufweist, die mit den Laschenzähnen 13 eingreifen.
-
Wie in 2 gezeigt, weist jeder Laschenzahn 13 eine innere Flanke 13a und eine äußere Flanke 13b auf. Die geräuscharme Kette 11 kann ausgebildet sein, um sich an einem Kettenrad durch Eingriff von deren inneren Flanken 13a mit einem Kettenradzahn oder durch Eingriff von deren äußeren Flanken 13b zu setzen, die jeweils mit zwei verschiedenen Kettenradzähnen eingreifen, die voneinander durch einen dazwischen liegenden Kettenradzahn getrennt sind, der sich in der Lücke zwischen den Laschenzähnen erstreckt, ohne die Laschenzähne zu berühren. Für die Kette ist es ebenfalls möglich, sich mit sowohl den inneren als auch den äußeren Flanken von deren Zähnen, die mit den Kettenradzähnen eingreifen, an einem Kettenrad zu setzen. Wenn sich die Kette auf eine dieser Arten gesetzt hat, kann über die Kette Kraft auf das Kettenrad übertragen werden oder kann Kraft durch das Kettenrad auf die Kette übertragen werden. Ungeachtet der endgültigen Setzanordnung beginnt der anfängliche Eingriff der Kette mit dem Kettenrad mit dem Eingriff einer inneren Flanke 13a der Kette mit einem Kettenradzahn.
-
In jeder Gliedreihe L der Kette weisen sämtliche Kettenlaschen 12 die gleiche Form auf. Vorzugsweise weisen sämtliche Kettenlaschen der Kette die gleiche Form auf.
-
Wie in 1 angezeigt, werden vier unterschiedliche Arten von Kettenrädern beschrieben: ein Kettenrad 21ab, das zwei unterschiedliche Arten von Zähnen A und B aufweist; ein Kettenrad 21ac, das zwei unterschiedliche Arten von Zähnen A und C aufweist; ein Kettenrad 21bc, das zwei unterschiedliche Arten von Zähnen B und C aufweist; und ein Kettenrad 21abc, das drei unterschiedliche Arten von Zähnen A, B und C aufweist. In jedem Fall sind die Zähne des Kettenrads 21ab mit einheitlichem umfänglichem Abstand angeordnet, so dass der Winkelabstand zwischen angrenzenden Zähnen, d.h. der Winkelabstand zwischen korrespondierenden Teilen angrenzender Zähne einheitlich ist.
-
Im Fall des Kettenrads 21ab, das in 3 gezeigt, ist, weist das Kettenrad Zähne A und B auf. Die Zähne A weisen die gleiche Zahnform und die gleichen Zahnhöhen auf, wie auch die Zähne B. Jedoch unterscheidet sich die Zahnform der Zähne A von der Zahnform der Zähne B. Das Kettenrad weist einen gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmesser df auf. Die Höhen 22ah und 22bh der jeweiligen Zähne A und B unterscheiden sich, und die Formen der jeweiligen Zahnflächen 23a und 23b unterscheiden sich.
-
Wie in 2 gezeigt, weist die Kettenlasche 12, die jedes Glied L bildet, ein Paar von Laschenzähnen 13 und ein Paar von Laschenlöchern 14 auf, und jeder Laschenzahn 13 wird durch eine ebene innere Flanke 13a und eine ebene äußere Flanke 13b gebildet. Wenn die geräuscharme Kette 11 in einer Längsrichtung auf einer geraden Linie gestreckt wird, ragen die inneren Flanken 13a der Zähne 13 leicht über die äußeren Flanken 13b der Zähne in der angrenzenden, überlappenden Gliedreihe hinaus.
-
Die Kette 11 weist eine einheitliche Kettenteilung p auf, d.h. einen einheitlichen Abstand zwischen den Mitten der Verbindungsstifte 15. Da sämtliche Kettenlaschen 12 die gleiche Form aufweisen, ist sowohl der Abstand zwischen korrespondierenden inneren Flanken 13a in aufeinanderfolgenden Reihen als auch der Abstand zwischen korrespondierenden äußeren Flanken 13b in aufeinanderfolgenden Reihen gleich der Kettenteilung p.
-
Wie in 3 gezeigt, weist ein Kettenrad 21ab zwei Arten von Zähen A und B zum Eingriff mit Zähnen 13 der geräuscharmen Kette 11 auf. Die Zähne sind einheitlich über den Umfang des Kettenrads angeordnet. Das heißt, der Winkel zwischen radialen Mittellinien jedes Paars aufeinanderfolgender Zähne des Kettenrads ist einheitlich.
-
Die Zähne A und B weisen unterschiedliche Höhe und unterschiedliche Zahnformen auf. Der Zahn A weist eine Zahnhöhe 22ah und eine Zahnfläche 23a in der Form einer Evolventenkurve auf. Der Zahn B weist eine Zahnhöhe 22bh und eine Zähnfläche 23b in Form einer anderen Evolventenkurve auf. Die Zahnhöhe 22ah des Zahns A ist etwas größer als die Zahnhöhe 22bh des Zahns B. Das heißt, 22ah > 22bh.
-
Die Zähne A und B sind mit einem gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmesser (Wurzeldurchmesser) df ausgebildet. Wie in 3 zu sehen, kann der Durchmesser daa des Zahnkopfkreises der Zähne A daher als die Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Höhe 22ah eines Zahns A ausgedrückt werden. Das heißt, daa = df + 22ah x 2. Der Durchmesser dab des Zahnkopfkreises der Zähne B kann gleichermaßen ausgedrückt werden als die Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Zahnhöhe 22bh eines Zahns B. Das heißt, dab = df + 22bh x 2. Wie in 3 gezeigt, ist der Durchmesser daa des Zahnkopfkreises der Zähne A daher geringfügig größer als der Durchmesser dab des Zahnkopfkreises der Zähne B. Das heißt, daa > dab.
-
Wie zuvor erwähnt, unterscheidet sich die Form der Zähnflächen 23a von der Form der Zahnflächen 23b. Bei der Herstellung des Kettenrads werden im ersten Schritt sämtliche Zähne durch einen Fräser so groß wie die Zähne A ausgebildet, die einen Zahnkopfdurchmesser daa aufweisen. Dann werden einige, aber nicht sämtliche der Zähne A, die mittels des Fräsers ausgebildet worden sind, mittels einer Fräsmaschine nachgefräst, um eine gewünschte Anzahl von Zähnen B auszubilden. Die äußere Form des Fräswerkzeugs, das zur Ausbildung der Zähne B verwendet wird, unterscheidet sich von der äußeren Form der Schnittfläche des Fräsers, der zur Ausbildung der Zähne A verwendet wird. Im Ergebnis sind die Höhen 22ah und 22bh der jeweiligen Zähne A und B, wie auch die Formen der Zahnflächen 23a und 23b unterschiedlich und weist das Kettenrad zwei unterschiedliche Arten von Zähnen A und B auf, die zufällig über den Umfang des Kettenrads verteilt sein können, wie in 3 gezeigt.
-
Durch Verwendung unterschiedlicher Fräser und unterschiedlicher Fräswerkzeuge können die Zahnformen der zwei Arten von Zähnen A und B verändert werden. Die Anordnung der zwei Arten von Zähnen A und B kann ebenfalls verändert werden, und die in 3 gezeigte Anordnung ist ein Beispiel von zahlreichen möglichen Anordnungen der Zähne A und B.
-
Wenn sich das Kettenrad 21ab im Uhrzeigersinn dreht, beginnt die geräuscharme Kette 11 den Eingriff mit dem Kettenrad durch Eingriff der inneren Flanken 13a ( 2) der Kettenzähne mit den Zähnen A und B des Kettenrads. Wenn sich die Kette um das Kettenrad bewegt, setzt sich die Kette an den Kettenradzähnen mit den inneren und äußeren Flanken oder ausschließlich mit den äußeren Flanken, im Kontakt mit den Kettenradzähnen. Wie in 4 gezeigt, setzen sich an einem Zahn A des Kettenrads 21ab die inneren Flanken 13a und die äußeren Flanken 13b der Zähne an vier Setzstellen ta gleichzeitig. Wie in 5 gezeigt, setzen sich an einem Zahn B lediglich die äußeren Flanken 13b an zwei Setzpunkten ta. Da das Kettenrad zwei Arten von Zähnen A und B mit unterschiedlichen Zahnformen und unterschiedlichen Zahnhöhen aufweist, findet der Übergang vom inneren Flankenkontakt zum äußeren Flankenkontakt für die Kettenradzähne A und B zu unterschiedlichen Zeiten statt und werden im Ergebnis Geräusche zur Zeit des setzenden Eingriffs verringert.
-
Da sich die inneren Flanken 13a und die äußeren Flanken 13b gleichzeitig an den vier Setzpunkten ta setzen, wie in 4 gezeigt, werden weiterhin Setzbelastungen verteilt, wird Spannung abgebaut und wird die Setzstoßkraft reduziert, wodurch der Lärmpegel verringert wird.
-
Da das Kettenrad zwei Arten von Zähnen A und B aufweist, die unterschiedliche Zahnformen aufweisen, können die Gesamtkosten des Kettentriebs geringer sein als die eines geräuscharmen Kettentriebs, bei dem, wie im Stand der Technik, die Eingriffszeiten durch Bereitstellen von zwei oder mehr Arten von Kettenlaschen in der Kette unregelmäßig gestaltet werden.
-
Automobilmotoren weisen unterschiedliche natürliche Frequenzen auf, und Resonanz kann auftreten, wenn bestimmte Ketten verwendet werden, um von der Kurbelwelle des Motors die Nockenwelle des Motors anzutreiben. Wenn der erfindungsgemäße geräuscharme Kettentrieb als Steuerkette in einem Automobilmotor verwendet wird, können die unterschiedlichen natürlichen Frequenzen verschiedener Motoren durch Veränderung der Zahnformen der Zähne A und B und durch Veränderung der Reihenfolge der Zähne A und B auf einfache Weise aufgenommen werden, wodurch Resonanzeffekte vermieden werden.
-
Bei dem in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die geräuscharme Kette die gleiche wie die beim ersten Ausführungsbeispiel verwendete Kette sein. Wie in 6 gezeigt, weist das Ketterad 21ac eine Vielzahl von Zähnen auf, die mit den Laschenzähnen 13 der geräuscharmen Kette 11 eingreifen, die in 2 gezeigt ist. Die Zähne des Kettenrads bestehen aus Zähnen A und C, die einheitlich über den Umfang des Kettenrads angeordnet sind, so dass der Winkel zwischen den radialen Mittellinien für jedes Paar aufeinanderfolgender Zähne des Kettenrads einheitlich ist.
-
Die Zähne A weisen eine Höhe 22ah und Zahnflächen 23a auf, welche die Form einer Evolventenkurve aufweisen. Die Zähne C weisen eine Höhe 22ch und Zahnflächen 23c auf, die ebenfalls die Form einer Evolventenkurve aufweisen.
-
Die Höhe 22ch der Zähne C ist geringfügig größer als die Höhe 22ah der Zähne A. Das heißt, 22ch > 22ah. Die Zähne A und C sind mit einem gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmesser (Wurzeldurchmesser) df ausgebildet. Wie in 6 zu sehen, kann der Durchmesser daa des Zahnkopfkreises der Zähne A daher als die Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Höhe 22ah eines Zahns A ausgedrückt werden. Das heißt, daa = df + 22ah x 2. Der Durchmesser dac des Zahnkopfkreises der Zähne C kann gleichermaßen als die Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Zahnhöhe 22ch der Zähne C ausgedrückt werden. Das heißt dac = df + 22ch x 2. Wie in 6 gezeigt, ist der Durchmesser dac des Zahnkopfkreises der Zähne C geringfügig größer als der Durchmesser daa des Zahnkopfkreises der Zähne A. Das heißt dac > daa.
-
Die Form der Zahnfläche 23a unterscheidet sich ebenfalls von der Form der Zähnfläche 23c.
-
Bei der Herstellung des Kettenrads werden im ersten Schritt mit einem Fräser sämtliche Zähne so groß wie die Zähne C ausgebildet, die einen Zahnkopfdurchmesser dac aufweisen. Dann werden einige, aber nicht sämtliche der Zähne C, die durch den Fräser ausgebildet sind, mittels einer Fräsmaschine nachgefräst, um eine gewünschte Anzahl von Zähnen A auszubilden. Die äußere Form des Fräswerkzeugs, das zur Ausbildung der Zähne A verwendet wird, unterscheidet sich von der äußeren Form der Schneidfläche des Fräsers, der zur Ausbildung der Zähne C verwendet wird. Im Ergebnis unterscheiden sich die Höhen 22ah und 22ch der jeweiligen Zähne A und C, wie auch die Formen der Zahnflächen 23a und 23c voneinander, und das Kettenrad weist zwei unterschiedliche Arten von Zähnen A und C auf, die zufällig über den Umfang des Kettenrads verteilt sein können, wie in 6 gezeigt.
-
Durch Verwendung unterschiedlicher Fräser und unterschiedlicher Fräswerkzeuge können die Zahnformen der zwei Arten von Zähnen A und C verändert werden. Die Anordnung der zwei Arten von Zähnen A und C kann ebenfalls verändert werden, und die in 6 gezeigte Anordnung ist ein Beispiel von zahlreichen möglichen Anordnungen der Zähne A und C.
-
Wenn sich das Kettenrad 21ac im Uhrzeigersinn dreht, beginnt die geräuscharme Kette 11 den Eingriff mit dem Kettenrad durch Eingriff der inneren Flanken 13a ( 2) der Kettenzähne mit den Zähnen A und C des Kettenrads. Wenn sich die Kette um das Kettenrad bewegt, setzt sich die Kette an den Kettenradzähnen mit den inneren Flanken und äußeren Flanken, oder lediglich mit den inneren Flanken, im Kontakt mit den Kettenradzähnen. Bei einer Serie von Kettenradzähnen A können sich die inneren Flanken 13a und die äußeren Flanken 13b der Zähne einer Kettenlasche an vier Setzpunkten ta setzen, wie in 4 gezeigt. Bei einer Serie von Kettenradzähnen C setzen sich lediglich die inneren Flanken der Kettenlasche an zwei Setzpunkten tc, wie in 7 gezeigt. Da das Kettenrad zwei Arten von Zähnen A und C mit unterschiedlichen Zahnformen und unterschiedlichen Zahnhöhen aufweist, findet der Setzkontakt zwischen den folgenden inneren Flanken und den Kettenradzähnen für die Kettenradzähne A und C zu unterschiedlichen Zeiten statt und werden als Folge der Veränderung der Setzzeiten Geräusche verringert, die beim setzenden Eingriff auftreten.
-
Da sich die inneren Flanken 13a und die äußeren Flanken 13b gleichzeitig an den vier Setzpunkten ta setzen, verteilen sich, wie in 4 gezeigt, weiterhin die Setzbelastungen, wird Spannung abgebaut und wird die Setzstoßkraft verringert, wodurch der Lärmpegel reduziert wird.
-
Wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels können die Gesamtkosten des geräuscharmen Kettentriebs geringer sein als die eines geräuscharmen Kettentriebs, bei dem die Eingriffszeiten, wie im Stand der Technik, durch Bereitstellung von zwei oder mehr Arten von Kettenlaschen in der Kette unregelmäßig gestaltet sind, da das Kettenrad 21ac des zweiten Ausführungsbeispiels zwei Arten von Zähnen A und C aufweist, die unterschiedliche Zahnformen aufweisen.
-
Wenn der geräuscharme Kettentrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als Steuerkette in einem Automobilmotor verwendet wird, können die unterschiedlichen natürlichen Frequenzen verschiedener Motoren durch Veränderung der Zahnformen der Zähne A und C und durch Veränderung der Reihenfolge der Zähne A und C auf einfache Weise aufgenommen werden, wodurch Resonanzeffekte vermieden werden.
-
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 8 gezeigt ist, kann die geräuscharme Kette die gleiche wie die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete Kette sein. Wie in 8 gezeigt, weist das Kettenrad 21bc eine Vielzahl von Zähnen auf, die mit den Laschenzähnen 13 der geräuscharmen Kette 11, die in 2 gezeigt ist, eingreifen. Die Zähne des Kettenrads bestehen aus Zähnen B und C, die einheitlich über den Umfang des Kettenrads angeordnet sind, so dass der Winkel zwischen den radialen Mittellinien für jedes Paar aufeinanderfolgender Zähne des Kettenrads einheitlich ist.
-
Die Zähne B weisen eine Höhe 22bh und Zahnflächen 23b auf, welche die Form einer Evolventenkurve aufweisen. Die Zähne C weisen eine Höhe 22ch und Zahnflächen 23c auf, die ebenfalls die Form einer Evolventenkurve aufweisen.
-
Die Höhe 22ch der Zähne C ist geringfügig größer als die Höhe 22bh der Zähne B. Das heißt, 22ch > 22bh. Die Zähne B und C sind mit einem gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmesser (Wurzeldurchmesser) df ausgebildet. Wie in 8 zu sehen, kann der Durchmesser dab des Zahnkopfkreises der Zähne B daher als die Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Höhe 22bh eines Zahns B ausgedrückt werden. Das heißt dab = df + 22bh x 2. Gleichermaßen kann der Durchmesser dac des Zahnkopfkreises der Zähne C als die Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Zahnhöhe 22ch der Zähne C ausgedrückt werden. Das heißt, dac = df + 22ch x 2. Wie in 8 gezeigt, ist der Durchmesser dac des Zahnkopfkreises der Zähne C geringfügig größer als der Durchmesser dab des Zahnkopfkreises der Zähne B. Das heißt, dac > dab.
-
Die Form der Zahnfläche 23b unterscheidet sich ebenfalls von der Form der Zahnfläche 23c.
-
Bei der Herstellung des Kettenrads werden im ersten Schritt mit einem Fräser sämtliche Zähne so groß wie die Zähne C ausgebildet, die einen Zahnkopfdurchmesser dac aufweisen. Dann werden einige, aber nicht sämtliche der Zähne C, die durch den Fräser ausgebildet sind, mittels einer Fräsmaschine nachgefräst, um eine gewünschte Anzahl von Zähnen B auszubilden. Die äußere Form des Fräswerkzeugs, das zur Ausbildung der Zähne B verwendet wird, unterscheidet sich von der äußeren Form der Schneidfläche des Fräsers, der zur Ausbildung der Zähne C verwendet wird. Im Ergebnis unterscheiden sich die Höhen 22bh und 22ch der jeweiligen Zähne B und C, wie auch die Formen der Zahnflächen 23b und 23c voneinander, und das Kettenrad weist zwei unterschiedliche Arten von Zähnen B und C auf, die zufällig über den Umfang des Kettenrads verteilt sein können, wie in 8 gezeigt.
-
Durch Verwendung unterschiedlicher Fräser und unterschiedlicher Fräswerkzeuge können die Zahnformen der zwei Arten von Zähnen B und C verändert werden. Die Anordnung der zwei Arten von Zähnen B und C kann ebenfalls verändert werden, und die in 8 gezeigte Anordnung ist ein Beispiel von zahlreichen möglichen Anordnungen der Zähne B und C.
-
Wenn sich das Kettenrad 21bc im Uhrzeigersinn dreht, beginnt die geräuscharme Kette 11 den Eingriff mit dem Kettenrad durch Eingriff der inneren Flanken 13a ( 2) der Kettenzähne mit den Zähnen B und C des Kettenrads. Wenn sich die Kette um das Kettenrad bewegt, setzt sich die Kette an den Kettenradzähnen mit den inneren Flanken oder den äußeren Flanken im Kontakt mit den Kettenradzähnen. Bei einer Serie von Kettenradzähnen A können sich die äußeren Flanken 13b der Zähne einer Kettenlasche an vier Setzpunkten ta setzen, wie in 4 gezeigt. Bei einer Serie von Kettenradzähnen C setzen sich lediglich die inneren Flanken der Kettenlasche an zwei Setzpunkten tc, wie in 7 gezeigt. Da das Kettenrad zwei Arten von Zähnen B und C mit unterschiedlichen Zahnformen und unterschiedlichen Zahnhöhen aufweist, findet der Setzkontakt zwischen den Flanken und den Kettenradzähnen für die Kettenradzähne B und C zu unterschiedlichen Zeiten statt und werden als Folge der Veränderung der Setzzeiten Geräusche verringert, die beim setzenden Eingriff auftreten.
-
Wie im Fall des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels können die Gesamtkosten des geräuscharmen Kettentriebs geringer sein als die eines geräuscharmen Kettentriebs, bei dem die Eingriffszeiten, wie im Stand der Technik, durch Bereitstellung von zwei oder mehr Arten von Kettenlaschen in der Kette unregelmäßig gestaltet sind, da das Kettenrad 21ac des zweiten Ausführungsbeispiels zwei Arten von Zähnen B und C aufweist, die unterschiedliche Zahnformen aufweisen.
-
Wenn der geräuscharme Kettentrieb gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel als Steuerkette in einem Automobilmotor verwendet wird, können die unterschiedlichen natürlichen Frequenzen verschiedener Motoren durch Veränderung der Zahnformen der Zähne B und C und durch Veränderung der Reihenfolge der Zähne B und C auf einfache Weise aufgenommen werden, wodurch Resonanzeffekte vermieden werden.
-
Bei dem in den 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die geräuscharme Kette die gleiche wie die beim ersten Ausführungsbeispiel verwendete Kette sein.
-
Wie in 9 gezeigt, weist das Ketterad 21abc eine Vielzahl von Zähnen auf, die mit den Laschenzähnen 13 der geräuscharmen Kette 11 eingreifen, die in 2 gezeigt ist. Die Zähne des Kettenrads bestehen aus drei Arten von Zähnen A, B und C, die einheitlich über den Umfang des Kettenrads angeordnet sind, so dass der Winkel zwischen den radialen Mittellinien für jedes Paar aufeinanderfolgender Zähne des Kettenrads einheitlich ist.
-
Die Zähne A weisen eine Höhe 22ah und Zahnflächen 23a auf, welche die Form einer Evolventenkurve aufweisen. Die Zähne B weisen eine Höhe 22bh und Zahnflächen 23b auf, welche die Form einer Evolventenkurve aufweisen. Die Zähne C weisen eine Höhe 22ch und Zahnflächen 23c auf, die ebenfalls die Form einer Evolventenkurve aufweisen.
-
Die Höhe 22ch der Zähne C ist geringfügig größer als die Höhe 22ah der Zähne A, und die Höhe 22ah der Zähne A ist geringfügig größer als die Höhe 22bh der Zähne B. Das heißt, 22ch > 22ah > 22bh.
-
Die Zähne A, B und C sind mit einem gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmesser (Wurzeldurchmesser) df ausgebildet. Wie in 9 zu sehen, kann der Durchmesser daa des Zahnkopfkreises der Zähne A daher als die Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Höhe 22ah eines Zahns A ausgedrückt werden. Das heißt, daa = df + 22ah x 2. Der Durchmesser dab des Zahnkopfkreises der Zähne B kann gleichermaßen als die Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Zahnhöhe 22bh der Zähne B ausgedrückt werden. Das heißt dab = df + 22bh x 2. Gleichermaßen kann der Durchmesser dac des Zahnkopfkreises der Zähne C als Summe des gemeinsamen Zahnlückengrunddurchmessers df und der doppelten Zahnhöhe 22ch der Zähne C ausgedrückt werden. Das heißt, dac = df + 22ch x 2. Der Durchmesser dac des Zahnkopfkreises der Zähne C ist daher geringfügig größer als der Durchmesser daa des Zahnkopfkreises der Zähne A, und der Durchmesser des Zahnkopfkreises der Zähne A ist geringfügig größer als der Durchmesser dab des Zahnkopfkreises der Zähne B. Das heißt, dac > daa > dab.
-
Die Formen der Zahnflächen 23a, 23b und 23c unterscheiden sich ebenfalls voneinander.
-
Bei der Herstellung des Kettenrads 21abc werden im ersten Schritt mit einem Fräser sämtliche Zähne so groß wie die Zähne C ausgebildet, die einen Zahnkopfdurchmesser dac aufweisen. Dann werden einige, aber nicht sämtliche der Zähne C, die durch den Fräser ausgebildet sind, mittels einer Fräsmaschine nachgefräst, um eine gewünschte Anzahl von Zähnen A auszubilden. Die äußere Form des Fräswerkzeugs, das zur Ausbildung der Zähne A verwendet wird, unterscheidet sich von der äußeren Form der Schneidfläche des Fräsers, der zur Ausbildung der Zähne C verwendet wird. Als nächstes wird eine weitere Gruppe großer Zähne C mittels eines Fräswerkzeugs gefräst, um eine gewünschte Anzahl von Zähnen B auszubilden. Die Fräswerkzeuge, die zur Ausbildung der Zähne A und B verwendet werden, unterscheiden sich voneinander und weisen eine von der Form des Fräsers unterschiedliche Form auf, der zur Ausbildung der Zähne C verwendet wird. Im Ergebnis unterscheiden sich die Höhe 22ah, 22bh und 22ch der jeweiligen Zähne A, B und C, wie auch die Formen der Zahnflächen 23a, 23b und 23c voneinander, und weist das Kettenrad drei unterschiedliche Arten von Zähnen A, B und C auf, die zufällig über den Umfang des Kettenrads verteilt sein können, wie in 9 gezeigt.
-
Durch Verwendung unterschiedlicher Fräser und unterschiedlicher Fräswerkzeuge können die Zahnformen der drei Arten von Zähnen A, B und C verändert werden. Die Anordnung der unterschiedlichen Arten von Zähne A, B und C kann ebenfalls verändert werden, und die in 9 gezeigte Anordnung ist ein Beispiel von zahlreichen möglichen Anordnungen der Zähne A, B und C.
-
Wenn sich das Kettenrad 21abc im Uhrzeigersinn dreht, beginnt die geräuscharme Kette 11 den Eingriff mit dem Kettenrad durch Eingriff der inneren Flanken 13a ( 2) der Kettenzähne mit den Zähnen A, B und C des Kettenrads. Wenn sich die Kette um das Kettenrad bewegt, setzt sich die Kette an den Kettenradzähnen mit den inneren Flanken und äußeren Flanken (wie in 4), den äußeren Flanken (wie in 5) oder den inneren Flanken (wie in 7), im Kontakt mit den Kettenradzähnen. Da das Kettenrad drei Arten von Zähnen A, B und C aufweist, die unterschiedliche Zahnformen und unterschiedliche Zahnhöhen aufweisen, unterscheiden sich die Zeiten des Setzkontakts für die unterschiedlichen Zahnflanken, wie auch die Zeiten des Übergangs vom inneren Flankenkontakt zum äußeren Flankenkontakt.
-
Da sich die inneren Flanken 13a und die äußeren Flanken 13b gleichzeitig an den vier Setzpunkten ta an den Kettenradzähnen A setzen, verteilen sich, wie in 4 gezeigt, weiterhin die Setzbelastungen, wird Spannung abgebaut und wird die Setzstoßkraft verringert, wodurch der Lärmpegel reduziert wird.
-
Da das Kettenrad 21abc des vierten Ausführungsbeispiels drei Arten von Zähnen A, B und C aufweist, die unterschiedliche Zahnformen aufweisen, können die Gesamtkosten des geräuscharmen Kettentriebs geringer sein als die eines geräuscharmen Kettentriebs, bei dem die Eingriffszeiten, wie im Stand der Technik, durch Bereitstellung von zwei oder mehr Arten von Kettenlaschen in der Kette unregelmäßig gestaltet sind.
-
Wenn der geräuscharme Kettentrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als Steuerkette in einem Automobilmotor verwendet wird, können die unterschiedlichen natürlichen Frequenzen verschiedener Motoren durch Veränderung der Zahnformen der Zähne A, B und C und durch Veränderung der Reihenfolge der Zähne A, B und C auf einfache Weise aufgenommen werden, wodurch Resonanzeffekte vermieden werden.
-
10 zeigt schematisch wie sich eine Kettenlasche einer geräuscharmen Kette an den Kettenradzähnen A, B und C setzen kann. Im Fall eines hohen Kettenradzahns C findet das Setzen an den inneren Flanken statt, und im Fall eines niedrigen Kettenradzahns B findet das Setzen an den äußeren Flanken statt. Das Setzen kann im Fall eines Kettenradzahns A, der eine mittlere Höhe aufweist, sowohl an den inneren Flanken als auch den äußeren Flanken stattfinden. Weitere Kombinationen des inneren Flankensetzens und äußeren Flankensetzens können mit einer gegebenen Kettenlasche auftreten, abhängig von der Reihenfolge und der Anordnung der Kettenradzähne.
-
An dem erfindungsgemäßen geräuscharmen Kettentrieb können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden. Obwohl die Gliedreihen L der geräuscharmen Kette 11 durch runde Verbindungsstifte (d.h. Stifte, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen) verbunden sind, können die Glieder der Kette statt dessen bspw. durch so genannte „rocker pins“ verbunden werden.
