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Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kompensatorbaugruppe für einen
Motorrad-Primärantrieb zwischen
einer Kurbelwelle und einer Kupplung. Die Kompensatorbaugruppe dämpft Impulslasten
während
der Abgabe von Drehmoment zwischen der Kurbelwelle und der Kupplung.
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Zusammenfassung
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In
einer Ausführungsform
schafft die Erfindung eine Kompensatorbaugruppe zum Übertragen von
Drehmoment von einer Kurbelwelle eines Motors auf eine Kupplung
in einem Motorrad-Antriebsstrang. Die Kompensatorbaugruppe enthält ein Kurven-Gleitteil,
das an einem ersten Ende der Kurbelwelle angebracht ist, wobei das
Kurven-Gleitteil so ausgeführt
ist, dass es sich mit der Kurbelwelle um eine Kurbelwellenachse
herum dreht. Die Kompensatorbaugruppe enthält ein Kettenrad, das an dem ersten
Ende der Kurbelwelle an das Kurven-Gleitteil angrenzend angebracht
ist, wobei das Kettenrad relativ zu der Kurbelwelle und das Kurven-Gleitteil
um die Kurbelwellenachse herum gedreht werden kann. Eine erste Feder
ist an einer ersten Seite des Kurven-Gleitteils dem Kettenrad gegenüberliegend
angebracht, wobei die erste Feder so betätigt werden kann, dass sie
das Kurven-Gleitteil auf das Kettenrad zu spannt. Eine zweite Feder
ist an der ersten Seite des Kurven-Gleitteils angebracht, wobei
die zweite Feder in Funktion das Kurven-Gleitteil auf das Kettenrad
zu spannen kann. Die zweite Feder hat eine Federkonstante, die im
Wesentlichen niedriger ist als eine Federkonstante der ersten Feder.
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In
einer weiteren Ausführungsform
enthält die
Kompensatorbaugruppe ein Kurven-Gleitteil, das an einem ersten Ende
der Kurbelwelle angebracht ist, wobei das Kurven-Gleitteil ein Paar
Kurvenelemente enthält
und so ausgeführt
ist, dass es sich mit der Kurbelwelle um eine Kurbelwellenachse
herumdreht. Ein Kettenrad, das an dem ersten Ende der Kurbelwelle
an das Kurven-Gleitteil angrenzend angebracht ist, enthält ein Kurvenelement,
das mit dem Paar Kurvenelemente des Kurven-Gleitteils in Eingriff gebracht
werden kann. Das Kettenrad kann relativ zu der Kurbelwelle und dem
Kurven-Gleitteil um die Kurbelwellenachse herumgedreht werden. Wenigstens eine
Feder ist an einer ersten Seite des Kurven-Gleitteils dem Kettenrad gegenüberliegend
angebracht, wobei die Feder in Funktion wenigstens eines des Paars
von Kurvenelementen des Kurven-Gleitteils in Kontakt mit dem Kurvenelement
des Kettenrads spannen kann. Das Paar Kurvenelemente enthält ein erstes
Kurvenelement, das in Funktion Drehmoment von der Kurbelwelle auf
die Kupplung übertragen kann,
sowie ein zweites Kurvenelement, das sich von dem ersten Kurvenelement
unterscheidet und in Funktion Drehmoment von der Kupplung auf die
Kurbelwelle übertragen
kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
enthält die
Kompensatorbaugruppe ein Kurven-Gleitteil und ein Kettenrad, die
an dem ersten Ende der Kurbelwelle angebracht sind. Ein Federpaket
ist an einer ersten Seite des Kurven-Gleitteils dem Kettenrad gegenüberliegend
angebracht und kann in Funktion das Kurven-Gleitteil auf das Kettenrad
zu spannen. Ein Halteelement ist so ausgeführt, dass es mit der Kurbelwelle
verbunden ist und sich mit ihr dreht. Das Halteelement ist mit einer
Drehverhinderungsstruktur versehen. Eine Schraube ist so ausgeführt, dass
sie durch das Halteelement hindurchtritt und mit der Kurbelwelle
in Eingriff kommt. Die Drehverhinderungsstruktur des Halteelementes
kann so in Eingriff gebracht werden, dass sie das Halteelement,
das Kurven-Gleitteil und die Kurbelwelle beim Anziehen der Schraube
stationär
hält.
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In
einer weiteren Ausführungsform
enthält die
Kompensatorbaugruppe ein Kurven-Gleitteil und ein Kettenrad, die
an einem ersten Ende der Kurbelwelle angebracht sind, wobei das
Kurven-Gleitteil so ausgeführt
ist, dass es sich mit der Kurbelwelle um die Kurbelwellenachse herumdreht.
Das Kurven-Gleitteil enthält
ein Kurvenelement, das sich zwischen einer Spitze und einer Grundfläche erstreckt. Das
Kettenrad enthält
eine Vielzahl von Speichen, wobei eine der Vielzahl von Speichen
mit dem Kurvenelement des Kurven-Gleitteils in Eingriff kommt. Das
Kettenrad enthält
des Weiteren eine Vielzahl axialer Öffnungen, wobei sich die Spitze
durch eine der Vielzahl axialer Öffnung
hindurcherstreckt. Wenigstens eine Feder ist an einer ersten Seite
des Kurven-Gleitteils dem Kettenrad gegenüberliegend angebracht, wobei
die wenigstens eine Feder so betätigt
werden kann, dass sie das Kurven-Gleitteil
auf das Kettenrad zu spannt.
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Andere
Aspekte der Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung und den
beigefügten Zeichnungen
ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht eines Motorrades, das eine Primär-Antriebsbaugruppe
enthält,
die die vorliegende Erfindung verkörpert.
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2 ist
eine auseinandergezogene Ansicht einer Kompensatorbaugruppe der
Primär-Antriebsbaugruppe
in 1.
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3 ist
eine Schnittansicht der Kompensatorbaugruppe entlang der Linie 3-3
in 2.
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4 ist
eine Hinteransicht eines Kurven-Gleitteils der Kompensatorbaugruppe
in 2.
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5 ist
eine Seitenansicht des Kurven-Gleitteils in 4.
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6 ist
eine Schnittansicht des Kurven-Gleitteils entlang der Linie 6-6
in 5.
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7 ist
eine Seitenansicht eines Kettenrades der Primär-Antriebsbaugruppe in 1.
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8 ist
eine Schnittansicht des Kettenrades entlang der Linie 8-8 in 7.
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9 ist
eine Detailansicht eines Abschnitts des in 8 gezeigten
Kettenrades.
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10 ist
ein Diagramm, das die Leistung eines Federpakets in der Kompensatorbaugruppe
in 2 darstellt.
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11 ist
eine Seitenansicht eines in 2 und 3 gezeigten
Halteelements.
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12 ist
eine Perspektivansicht des Kurven-Gleitteils in 4–6 sowie
des Kettenrades in 7–9.
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13 ist
eine Schnittansicht des Kurven-Gleitteils und des Kettenrades entlang
der Linie 13-13 in 12.
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Bevor
Ausführungsformen
der Erfindung im Detail erläutert
werden, ist anzumerken, dass die Erfindung in ihrem Einsatz nicht
auf die Details der Konstruktion und der Anordnung von Einzelteilen
begrenzt ist, wie sie in der folgenden Beschreibung aufgeführt oder
in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung kann
andere Ausführungsformen
haben und auf verschiedene Weise umgesetzt oder ausgeführt werden.
Des Weiteren versteht sich, dass die hier verwendeten Formulierungen
und Termini lediglich der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend zu
betrachten sind. Die Verwendung von "einschließen", "umfassen", "aufweisen" und Varianten derselben
soll alle danach aufgeführten
Elemente und Äquivalente
derselben sowie zusätzliche
Elemente umschließen.
Die Begriffe "angebracht, "verbunden", "gelagert" bzw. "getragen" und "gekoppelt" und Varianten derselben
werden im weitesten Sinne verwendet und schließen sowohl direkte als auch
indi rekte Anbringungen, Verbindungen, Lagerungen und Kopplungen
ein. Des Weiteren sind "verbunden" und "gekoppelt" nicht auf physische oder
mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
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Ausführliche Beschreibung
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1 stellt
ein Motorrad 30 dar, das eine Verbrennungsmotorbaugruppe 34 enthält, die
die Erfindung verkörpert.
Das Motorrad 30 enthält
einen Rahmen 38, eine Lenkbaugruppe 42, die schwenkbar
mit einem vorderen Abschnitt des Rahmens 38 gekoppelt ist,
sowie ein Vorderrad 34, das drehbar mit der Lenkbaugruppe 42 gekoppelt
ist. Eine Schwinge 50 ist schwenkbar mit einem hinteren
Abschnitt des Rahmens 38 gekoppelt, und ein Hinterrad 54 ist
drehbar mit der Schwinge 50 gekoppelt. Ein Motor 56 der
Motorbaugruppe 34 erzeugt Kraft und Drehmoment zum Antreiben
des Hinterrades 54 über eine
Kupplung 57, wie dies weiter unten ausführlicher erläutert ist.
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Die
Motorbaugruppe 34 enthält,
wie in 2 und 3 dargestellt, eine Kompensatorbaugruppe 58,
die Teil einer Primär-Antriebsbaugruppe
bzw. eines "Primärantriebs" 59 zwischen
dem Motor 56 und der Kupplung 57 ist. Ein Primärgehäuse 59A (1) umschließt die Kompensatorbaugruppe 58 und
die Kupplung 57 wenigstens teilweise zusammen mit einer
Menge an Schmiermittel. Die Motorbaugruppe 34 enthält des Weiteren
ein Kurbelgehäuse 60 (2 und 3),
das eine Kurbelwelle 62 und ein Schwungrad 62A zur
Drehung um eine Kurbelwellenachse 66 herum lagert. Ein
erstes Ende 68 der Kurbelwelle 62 erstreckt sich
aus dem Kurbelgehäuse 60 (das
Kurbelgehäuse 60 ist
in 3 nicht gezeigt) nach außen und enthält einen
oder mehrere Keilzähne 64.
Die Kurbelwelle 62 wird zur Drehung durch ein Lager 70 (einschließlich Druckscheiben 72)
gelagert, das in das Kurbelgehäuse 60 hineingepresst
ist. Ein Abstandshalter 70 liegt an dem Lager 70 an
und positioniert die Kompensatorbaugruppe 58 ordnungsgemäß entlang
der Kurbelwellenachse 66 in Bezug auf den Motor 56 und
das Kurbelgehäuse 60.
Das Kurbelgehäuse 60 trägt, wie
in 2 dargestellt, des Weiteren einen Generator-Stator 78,
der axial außerhalb
des Kurbelgehäuses 60 angeordnet
und konzentrisch auf die Kurbelwellenachse 66 ausgerichtet ist.
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Die
Kompensatorbaugruppe 58 ist zur Drehung mit der Kurbelwelle 62 gekoppelt
und dämpft
in Funktion Impulslasten zwischen dem Motor 56 und dem
Hinterrad 54 bei Betrieb des Motorrades 30 (wie weiter
unten ausführlicher
beschrieben). Die Kompensatorbaugruppe 58 enthält eine
Nabe in Form eines Gehäuses 82,
das zur Drehung mit der Kurbelwelle 62 gekoppelt ist. Das
Gehäuse 82 (in 2 und 3 gezeigt)
enthält
eine Trägernabe 86 und
eine Rotorschale 90. Die Trägernabe 86 ist mit
einem oder mehreren inneren Keilzähnen 92 versehen,
die mit den äußeren Keilzähnen 64 der
Kurbelwelle 62 in Eingriff sind. Die Trägernabe 86 besteht
aus Stahl und ist an der Rotorschale 90 angeschweißt, obwohl die
zwei Teile des Gehäuses 82 auch
mit anderen Einrichtungen gekoppelt werden können. Die Trägernabe 86 ist
wärmebehandelt,
um Haltbarkeit wenigstens im Bereich der Keilzähne 92 zu verbessern.
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Die
Rotorschale 90 enthält
eine ringförmige erste
Gehäusefläche 94,
die dem Kurbelgehäuse 60 zugewandt
ist. Die Rotorschale 90 enthält des Weiteren eine im Allgemeinen
zylindrische Wand 68, die mit der ersten Gehäusefläche 94 zusammenwirkt, um
eine erste Kammer 102 zu bilden, die sich zu dem Kurbelgehäuse 60 hin öffnet. Ein
Generator-Rotor 106 ist mit der zylindrischen Wand 98 gekoppelt
und in der ersten Kammer 102 angeordnet. Der Generator-Rotor 106 dreht
sich bei Motorbetrieb um den Generator-Stator 78 herum,
um elektrische Energie für ein
elektrisches System des Motorrades 30 zu erzeugen.
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Eine
Wellenerweiterung bzw. -manschette 112 ist mit dem ersten
Ende 68 der Kurbelwelle 62 verbunden, um sich
damit zu drehen. Die Manschette 112 enthält, wie
in 2 dargestellt, ein inneres Keilprofil mit einem
oder mehreren Keilzahn/zähnen 114, der/die
mit dem äußeren Keilzähnen 64 der
Kurbelwelle 62 in Eingriff kommt/kommen. Die Manschette 112 enthält, wie
in 2 und 3 gezeigt, des Weiteren ein äußeres Keilprofil
mit einem oder mehreren Keilzahn/zähnen 116, der/die
so ausgeführt
ist/sind, dass er/sie zusätzliche
Komponenten der Kompensatorbaugruppe 58 trägt/tragen.
Ein Kurven-Gleitteil 118 ist an der Manschette 112 gelagert
und enthält ein
inneres Keilprofil mit einem oder mehreren Keilzahn/zähnen 119,
der/die mit den äußeren Keilzähnen 116 der
Manschette in Eingriff kommt/kommen, so dass sich das Kurven-Gleitteil 118 synchron
mit der Manschette 112 und der Kurbelwelle 62 dreht. Die äußeren Keilzähne 116 sind
am Ende der Manschette 112 abgeschrägt, um Zusammensetzen durch
Zentrieren des Kurven-Gleitteils 118 mit der Manschette 112 zu
ermöglichen,
ohne die Zahnbreite (Eingriff) der Metallzähne 160 zu verringern.
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Ein
Federpaket 120 wird von der Manschette 112 zwischen
dem Kurven-Gleitteil 118 und dem Gehäuse 82 getragen. Das
Federpaket 120 enthält
ein erstes Federpaar mit zwei im Wesentlichen identischen ersten
Federn 124, ein zweites Federpaar mit zwei im Wesentlichen
identischen zweiten Federn 128 und eine dritte "Vorspann"-Feder 132,
die kleiner ist als die ersten und die zweiten Federn 124, 128.
In der dargestellten Ausführungsform
sind die ersten Federn 124, die zweiten Federn 128 und
die Vorspannfeder 132 Tellerfedern.
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Die
Vorspannfeder 132 hat eine Federkonstante und einen Außendurchmesser,
die jeweils kleiner sind als eine Federkonstante und einen Außendurchmesser
einer der zweiten Federn 128. Die Federkonstante und der
Außendurchmesser
der beiden zweiten Federn 128 sind jeweils kleiner als
eine Federkonstante und ein Außendurchmesser
der beiden ersten Federn 124. Die Federkonstanten der Federn 124, 128, 132 nehmen
mit zunehmender Dicke zu und verringern sich mit einer Zunahme des
Außendurchmessers
(bei einem konstanten Innendurchmesser). Beide erste Federn 124 haben
eine Dicke, die größer ist
als eine Dicke beider zweiter Federn 128. Die Dicke der
beiden zweiten Federn 128 ist größer als eine Dicke der Vorspannfeder 132.
Die ersten Federn, die zweiten Federn und die Vorspannfeder 124, 128, 132 haben
im Wesentlichen gleiche Innendurchmesser. Die erste Feder 124 am
nächsten an
dem Gehäuse 82 wird
an ihrem Innendurchmesser von einer Tragefläche 136 (3)
der Trägernabe 86 getragen.
Die erste Feder 124, die direkt an das Paar zweiter Federn 128 angrenzt,
beide zweite Federn 128 und die Vorspannfeder 132 werden
an ihren jeweiligen Innendurchmessern durch die äußeren Keilzähne 116 der Manschette 112 getragen,
die vollständig
oder teilweise aus gehärtetem
Stahl bestehen können.
Die von der Manschette 112 getragenen Federn 124, 128, 132 sind
nicht auf die Manschette 112 aufgekeilt, sondern sitzen
auf der segmentierten Außenumfangsfläche, die
durch die äußeren Keilzähne gebildet
wird.
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Axial
an das Kurven-Gleitteil 118 angrenzend wird ein Kettenrad 140 von
der Manschette 112 getragen. In der dargestellten Ausführungsform
enthält
das Kettenrad 140 zwei axial beabstandete Ringe von Kettenzähnen 142.
Das Kettenrad 140 ist so ausgeführt, dass es während des
Fahrvorgangs des Motorrades 30 durch das Kurven-Gleitteil 118 angetrieben
wird, und ist des Weiteren so ausgeführt, dass sie das Hinterrad 54 über die
Kupplung 57 antreibt. Eine Kette (nicht dargestellt), wie
beispielsweise eine zweireihige Kette, ist mit dem Kettenrad 140 und
mit einem entsprechenden Eingangs-Kettenrad (nicht dargestellt)
der Kupplung 57 gekoppelt. Bei einigen Ausführungsformen
ist das Kettenrad 140 so ausgeführt, dass es mit einem oder
mehreren Zahnrädern,
einem Antriebsriemen oder dergleichen anstelle einer Kette in Eingriff
kommt. Das Kettenrad 140 ist innen nicht mit Keilprofil
versehen, sondern enthält
stattdessen eine Bohrung 144, die drehbar von einer glatten
Tragefläche 146 getragen
wird, die sich am äußeren Ende
(von dem Motor 56 entfernt) der Manschette 112 befindet,
wie dies in 3 dargestellt ist. Daher kann
das Kettenrad 140 relativ zu dem Kurven-Gleitteil 118,
der Manschette 112 und der Kurbelwelle 62 innerhalb
eines vorgegebenen Bereiches um die Kurbelwellenachse 66 herumgedreht
werden.
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Die
Tragefläche 146 der
Manschette 112 hat einen kleineren Durchmesser als der
Fußkreisdurchmesser
der äußeren Keilzähne 116.
Teilweise aufgrund der Tatsache, dass die Manschette 112 dazu dient,
das Kettenrad 140, das Kurven-Gleitteil 118 oder
das Federpaket 120 axial zu halten, bilden die äußeren Keilzähne 116 den
größten Durchmesser der
Manschette 112. So können
die äußeren Keilzähne 116 durch
durch Walzfräsen
(hobbing) anstelle des weniger vorteilhaften Stoßvorgangs (shaping Operation)
hergestellt werden, der eingesetzt werden müsste, wenn die Manschette 112 einen
Flansch mit einem Außendurchmesser
enthalten würde,
der größer ist
als die äußeren Keilzähne 116.
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Das
Kettenrad 140 enthält,
wie am besten in 7–9 dargestellt,
axiale Öffnungen 148,
die durch Speichern 152 getrennt sind, die sich im Allgemeinen
radial erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform enthält das Kettenrad 140 drei
axiale Öffnungen 148 und
drei radiale Speichen 152. Die axiale Öffnungen 148 ermöglichen
es dem Kurven-Gleitteil 118, in einem neutralen Zustand
der Kompensatorbaugruppe 58 im Wesentlichen innerhalb des
Kettenrades 140 und teilweise innerhalb der axialen Öffnungen 148 zu
sitzen. Die axialen Öffnungen 148 lassen
des Weiteren Schmiermittel innerhalb des Primärgehäuses 59A durch das
Kettenrad 140 hindurchtreten, so dass es die Kompensatorbaugruppe 48 schmiert
(beispielsweise durch Tauchschmierung), und zwar insbesondere die
Grenzfläche
zwischen dem Kurven-Gleitteil 118 und dem Kettenrad 140.
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Die
Kompensatorbaugruppe 58 enthält, wie in 2 und 3 gezeigt,
des Weiteren eine Haltebaugruppe 156, die ein Halteelement 160,
eine Druckscheibe 164 und eine Schraube 168 aufweist. Das
Halteelement 160 enthält
einen oder mehrere äußere Keilzahn/zähne 172,
der/die mit den inneren Keilzähnen 114 der
Manschette 112 in Eingriff kommt/kommen. So wird das Halteelement 160 in Drehrichtung
mit der Manschette 112, dem Kurven-Gleitteil 118 und
der Kurbelwelle 62 arretiert. Die Schraube 168 wird
in eine Öffnung 174 in
dem ersten Ende 68 der Kurbelwelle 62 eingeschraubt.
Die Druckscheibe 164 ist axial zwischen einer Haltefläche 176 des
Halteelements 160 und einem Innenkranz 180 des
Kettenrades 140 positioniert. Die Druckscheibe 164 ist
mit einer Öffnung 184 versehen,
die so ausgeführt
weist, dass sie einen Zapfen (nicht dargestellt) aufnimmt, der sich
von dem Halteelement 160 aus erstrecken kann, um das Halteelement 160 und
die Druckscheibe 164 in einer vorgegebenen Ausrichtung
auszurichten und die Druckscheibe 164 bei Montage festzuhalten.
Das Halteelement 160 ist in einigen Ausführungsformen
keinen Zapfen auf, wie dies in 11 gezeigt
ist. In einigen Ausführungsformen
ermöglicht
es ein Verbindungsmaterial zwischen dem Halteelement 160 und
der Druckscheibe 164, dass das Halteelement 160 und
die Druckscheibe 164 als eine Teilbaugruppe gehandhabt
und zusammengesetzt werden.
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Die
Druckscheibe 164 besteht aus einem reibungsarmen Material
oder ist damit beschichtet, so dass die Kompensatorbaugruppe 58 mit
einer im Wesentlichen axialen Kraft über die Schraube 168 zusammengehalten
werden kann (wobei die axiale Kraft zunimmt, wenn die Federn 124, 128, 132 zusammengedrückt werden),
wobei gleichzeitig das Kettenrad 140 bei Drehung relativ
zu der Haltebaugruppe 156 und der Manschette 112 auf
der Druckscheibe 164 gleiten kann. In einigen Ausführungsformen
besteht die Druckscheibe aus mit Teflon® imprägnierten
und/oder mit Teflon® beschichtetem Metall, wie
beispielsweise Bronze. In einigen Ausführungsformen besteht die Druckscheibe
aus Permaglide®-Material,
das von INA (Herzogenaurach, Deutschland) bezogen werden kann.
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Das
Halteelement 160 ist, wie am besten in 2 dargestellt,
so ausgebildet, dass es einen sich axial erstreckenden Vorsprung 192 enthält. In der dargestellten
Ausführungsform
ist der Kopf der Schraube 168 teilweise in den Vorsprung 192 eingelassen,
jedoch kann diese Konstruktion in verschiedenen Ausführungen
abgewandelt werden. Der Vorsprung 192 hat, wie in 2 dargestellt,
eine sechseckige Querschnittsform, die sechs gleich lange flache
Seiten enthält.
Der Vorsprung 192 hat eine Standardgröße, so dass ein Schraubenschlüssel nach englischem
oder metrischen Standard (nicht dargestellt) verwendet werden kann,
um mit dem Vorsprung 192 in Eingriff zu kommen. In anderen
Ausführungsformen
enthält
das Halteelement 160 wenigstens eine Struktur (nicht notwendigerweise
einen Vorsprung 192 mit sechs gleich langen flachen Seiten),
die so ausgeführt
ist, dass sie ergriffen oder arretiert werden kann, um, wenn gewünscht, das
Halteelement 160 (und die Kurbelwelle 62) an Drehung
zu hindern. Diese Struktur kann eine Aufnahme (größer als
der Kopf der Schraube 168), beabstandete Löcher oder
praktisch jede beliebige nicht runde Außenfläche des Vorsprungs 192 sein.
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Beim
Zusammensetzen der Kompensatorbaugruppe 58 wird die Schraube 168 in
die Öffnung 174 der
Kurbelwelle 62 angezogen, so dass die Kompensatorbaugruppe 58 einen
Stapel zusammengedrückter
Bauteile zwischen dem Schwungrad 62 hat und dem Kopf der
Schraube 168 enthält,
die sich alle zusammen drehen (einschließlich des Halteelements 160,
der Manschette 112, der Nabe 86, des Abstandshalters 74 und
wenigstens des inneren Laufrings des Lagers 70, wobei dies
jedoch keine Einschränkung
darstellt). Wenn der Kopf der Schraube 168 mit dem Halteelement 160 in
Eingriff kommt, werden das Halteele ment 160 (und damit
die Manschette 112 und die Kurbelwelle 64) durch
Reibung gezwungen, sich mit der Schraube 168 zu drehen. Des
Weiteren wird durch den Gewindeeingriff zwischen der Schraube 168 und
der Kurbelwelle 62 die Kurbelwelle 62 direkt gezwungen,
sich mit der Schraube 168 zu drehen, statt zuzulassen,
dass die Schraube 168 fest in die Öffnung 164 angezogen wird.
Der Vorsprung 192 bildet eine praktische Stelle zum Herstellen
von Eingriff mit einem Werkzeug während des Zusammensetzens der
Haltebaugruppe 156, um die Kurbelwelle 62 während des
Anziehens der Schraube 168 gegen Drehung zu arretieren. Dadurch
wird die Installation der Schraube 168 vereinfacht und
genauer, da das Montagedrehmoment auf die Schraube 168 direkt
auf die Verbindung an der Öffnung 174 wirkt,
ohne dass das Drehmoment über
die elastische Verbindung zwischen dem Kurven-Gleitteil 118 und dem Kettenrad 140 übertragen werden
muss, wie dies weiter unten ausführlicher
beschrieben ist. Des Weiteren wird das Halteelement 160 durch
die Keilprofilverbindung zwischen dem Halteelement 160 und
der Manschette 112 (und dadurch der Kurbelwelle 62)
an Drehung relativ zu der Schraube 168 gehindert, durch
die die Schraube 168 möglicherweise
gelöst
werden oder aus der Öffnung 174 "austreten" kann.
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Das
Kurven-Gleitteil 118 enthält, wie in 2 und 4–6 dargestellt,
eine Grundfläche 196, die
dem Kettenrad 140 zugewandt ist. Eine Kurvenfläche 200 ist
an dem Kurven-Gleitteil 118 ausgebildet und erstreckt sich
außerhalb
der Basisfläche 196 in
Abhängigkeit
von der Umfangsposition an dem Kurven-Gleitteil 118 in
unterschiedliche Höhen.
Das Kurven-Gleitteil 118 weist eine Achse 202 auf,
die mit der Kurbelwellenachse 166 übereinstimmt, wenn die Kompensatorbaugruppe 58 zusammengesetzt
ist. Die Kurvenfläche 200 enthält wenigstens
ein Paar Kurvenelemente oder Kurvenprofile 204, 208 (wobei die
dargestellte Kurvenfläche 200 drei
Paare von Kurvenelementen 204, 208 enthält). Das
erste Kurvenprofil 204 erstreckt sich von der Basisfläche 196 zu
einer Spitze, wie beispielsweise einer Spitzenkante 212,
die, gemessen von der Basisfläche 196,
die maximale Höhe
der Kurvenfläche 200 bildet.
Das zweite Kurvenprofil 208 erstreckt sich von der Basisfläche 196 zu
einer zweiten Spitzenkante 212 der gleichen Höhe H. Das
zweite Kurvenprofil 208 ist steiler als das erste Kurvenprofil 204,
da es sich über ein
kürzeres
Umfangssegment des Kurven-Gleitteils 118 axial in die gleiche
Höhe H über die
Basisfläche 196 hinaus
erstreckt. Das erste Kurvenprofil 204 kann sich beispielsweise
in einem Winkel von ungefähr
65 Grad um die Achse 202 herum erstrecken, und das zweite
Kurvenprofil 208 kann sich in einem Winkel B von ungefähr 55 Grad
um die Achse 202 herum erstrecken (5).
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Jedes
Paar Kurvenprofile 204, 208 erstreckt sich zwischen
benachbarten Spitzenkanten 212, wobei es an dieser Position
auf die angrenzenden Paare von Kurvenprofilen 204, 208 trifft.
Alle ersten Kurvenprofile 204 sind im Wesentlichen identisch,
und alle zweiten Kurvenprofile 208 sind im Wesentlichen identisch.
Jede der Speichen 152 des Kettenrades 140 ist
so ausgeführt,
dass sie nur mit einem Paar Kurvenprofile 204, 208 der
Kurvenfläche 200 in
Eingriff kommt, wie dies weiter unten ausführlicher beschrieben ist. Jede
Spitzenkante 212 enthält,
wie in 4 und 6 dargestellt, ein radial innenliegendes
Ende 216 und ein radial außenliegendes Ende 220.
Das innere Ende 216 liegt etwas näher an der Basisfläche 196 des
Kurven-Gleitteils 118 als das äußere Ende 220. Daher
sind die Spitzenkanten 212 und alle Kurvenprofile 204, 208 leicht
zu der Kurbelwellenachse 66 und der Basisfläche 196 hin überhöht. Diese
Ausrichtung der Kurvenfläche 200 als Ganzes
dient dazu, Linienkontakt (anstelle von Punktkontakt) mit den jeweiligen
Speichen 152 des Kettenrades 140 aufrechtzuerhalten
und bewirkt auch, dass das Kettenrad 140 beim axialen Zusammendrücken zwischen
dem Kurven-Gleitteil 118 und den Kettenrad-Speichen 152 von
selbst zentriert wird.
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Jede
Speiche 152 des Kettenrades 140 (7–9)
ist ein Kurvenelement und enthält eine
Kurveneingriffsfläche 224,
die so ausgeführt
ist, dass sie selektiv mit einem der Paare von Kurvenprofilen 204, 208 der
Kurvenfläche 200 an
dem Kurven-Gleitteil 118 in Eingriff kommt. Die Querschnittsform
der Speichen 152 ist nicht vollkommen kreisrund, sondern
stattdessen länglich
mit einem abgeflachten Abschnitt 228. Des Weiteren sind
die Speichen 152 so geformt, dass die Kurveneingriffsflächen 224 in
Flächenkontakt
oder Linienkontakt anstelle von Punktkontakt mit der Kurvenfläche 200 des
Kurven-Gleitteils 118 bleiben.
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Wie
in 8 und 9 mit der unterbrochenen Linie 232 dargestellt,
kann das Kettenrad 140 aus einem Rohling auf seine endgültige Form
bearbeitet werden, so beispielsweise durch Schmieden oder Gießen des
Rohlings. Die Kettenradzähne 142 und
die Bohrung 144 werden hergestellt, nachdem der Rohling
erzeugt worden ist. Des Weiteren können identische Rohlinge so
bearbeitet werden, dass sie verschiedene Antriebsstrukturen (beispielsweise Kettenradzähne 142,
Riemenantriebselemente, Zahnradzähne
usw.) enthalten. Axial ausgerichtete Flächen 236, 240 (9)
des inneren Kranzes 180, die mit der Druckscheibe 164 und
der Manschette 112/dem Kurven-Gleitteil 118 in
Kontakt kommen, wie dies in 3 dargestellt
ist, werden ebenfalls erzeugt, nachdem der Rohling hergestellt ist.
Das Kettenrad 140 enthält,
wie in 7 dargestellt, einen äußeren Kranz 244 mit
Markierungen, die eine Teilnummermarkierung 248 und eine
Markierung 252 "THIS SIDE
OUT" einschließen, von
denen beide bei der Herstellung des Rohlings ausgebildet werden
können.
Der Rohling kann auch so ausgebildet sein, dass er ähnliche
Markierungen (nicht dargestellt) an einer gegenüberliegenden Seite des Außenkranzes 244 enthält. Die
Teilnummer an der gegenüberliegenden
Seite unterscheidet sich von der der Teilnummermarkierung 248.
Bei der Bearbeitung des Rohlings wird der äußere Kranz 244 bearbeitet,
um Material von dem Außenkranz 244 zu
entfernen und die Markierung von einer Seite zu entfernen, so dass
die Markierungen 248, 252 an der anderen Seite
verbleiben. Wenn es bearbeitet ist, ist das Kettenrad 140 so ausgeführt, dass
es einen vorgegebenen axialen Versetzungsabstand D (3)
zu dem Gehäuse 82 der
Kettenradzähne 142 aufweist.
Der gleiche Rohling, der eingesetzt wird, um das dargestellte Kettenrad 140 mit
dem Versetzungsabstand D zu schaffen, kann auf andere Weise bearbeitet
werden (um die Markierungen 248, 252 zu entfernen)
und in der zu der in 2 und 3 gezeigten
entgegengesetzten Ausrichtung installiert werden, um einen anderen Versetzungsabstand
zu schaffen. So wird die Kompensatorbaugruppe 58 leicht
zum Einsatz mit verschiedenen Motorrädern oder Motoren mit anderen Versetzungsanforderungen
modifiziert.
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Beim
Betrieb des Motorrades 30 dreht die von dem Motor 56 erzeugte
Kraft die Kurbelwelle 62. Das Drehmoment an der Kurbelwelle 62 wird
direkt auf die Manschette 112 und das Kurven-Gleitteil 118 übertragen.
Das Drehmoment an dem Kurven-Gleitteil 118 wird elastisch
auf das Kettenrad 140 übertragen,
so dass Stoßlasten
gedämpft
werden, bevor sie die Kupplung 57 (und dementsprechend
das Getriebe) erreichen, die dem Hinterrad 54 selektiv
Drehmoment bereitstellt. In einem neutralen Zustand der Kompensatorbaugruppe 58 ist
die Kurven-Eingriffsfläche 224 des
Kettenrades 140 in Drehrichtung auf die Basisfläche 196 des
Kurven-Gleitteils 118 ausgerichtet und mit ihr in Eingriff,
und nicht mit den Kurvenprofilen 204, 208. Die
Vorspannfeder 132 erzeugt die axiale Spannkraft, um das
Kurven-Gleitteil 118 und das Kettenrad 140 zusammenzupressen.
Da die Vorspannfeder 132 weit weniger steif ist als die
ersten und die zweiten Federn, wird die Vorspannfeder 132 auf
einen flachen oder nahezu flachen Zustand zusammengedrückt, während die
erste und die zweite Feder 124, 128 neutral bleiben
und nur sehr geringe oder im Wesentlichen gar keine Durchfederung erfahren.
Die Kurvenprofile 204, 208 des Kurven-Gleitteils 118 erstrecken
sich, wie in 12 und 13 gezeigt,
in die axialen Öffnungen 148 in
dem Kettenrad 140, und in einigen Ausführungsformen erstrecken sich
die Spitzenkanten 212 vollständig durch die axialen Öffnungen 148 hindurch.
Das Aufnehmen des Kurven-Gleitteils 118 in dem Kettenrad 140 auf
diese Weise ermöglicht
eine schmalere Kompensatorbaugruppe 58 (entlang der Kurbelwellenachse 66)
und/oder größeren axialen
Abstand zwischen dem Kurven- Gleitteil 118 und
dem Gehäuse 82 (so
dass unter anderem größere Flexibilität bei der Ausführung des
Federpaketes 120 möglich
ist).
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Mit
einer Zunahme des Drehmomentes an der Kurbelwelle 62 (beispielsweise
bei Beschleunigung) treibt die Manschette 112 das Kurven-Gleitteil 118 synchron
an, wodurch wiederum das Kettenrad 140 über die federnde Grenzfläche der
Kompensatorbaugruppe 58 angetrieben wird. Die ersten Kurvenprofile 204 an
dem Kurven-Eingriffsglied 118 kommen mit den Kurveneingriffsflächen 224 der Speichen 152 in
Eingriff. Das Kettenrad 140 ist im Wesentlichen axial fixiert,
so dass sich das gesamte Kurven-Gleitteil 118 axial auf
das Gehäuse 82 zu
bewegt. Die Keilzähne 119 des
Kurven-Gleitteils gleiten an den Keilzähnen 116 der Manschette 112 entlang. Das
Maß der
axialen Bewegung des Kurven-Gleitteils gegen die Kraft des Federpaketes 120 hängt von dem
Drehmoment ab, das an der Kurbelwelle 62 vorhanden ist
(beispielsweise Gesamtmaß,
Impuls oder Druck usw.). Kleinere Maße des Drehmomentes und Drehmomentimpuls
führen
zu minimaler Durchfederung des Federpaketes 120 und minimaler
Bewegung der Kurveneingriffsflächen 224 an
den ersten Kurvenprofilen 204, während größere Maße des Drehmomentes und von
Drehmomentimpuls zu stärkerer
Durchfederung des Federpaketes 120 und Bewegung der Kurveneingriffsflächen 224 näher an die Spitzenkanten 212 der
Kurvenflächen 200 führen. Insgesamt
verhindert die Kompensatorbaugruppe 58 nicht, dass Drehmoment
auf die Kupplung 57 übertragen
wird, sondern verzögert
stattdessen die Abgabe von Drehmoment von der Kurbelwelle 62 an
die Kupplung 57 und glättet
diese.
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Die
Kompensatorbaugruppe 58 ist bidirektional und kann so betrieben
werden, dass sie Kompensation in einer "Rückwärtsantriebsrichtung" ermöglicht,
wenn das Gesamtdrehmoment, das von der Kurbelwelle 62 an
die Kupplung 57 abgegeben wird, plötzlich verringert wird oder
negativ wird (beispielsweise beim Abbremsen des Motorrades 30,
Schalten des Getriebes, Starten des Motors 56 usw.). Unter diesen
Umständen
kommen die Kurveneingriffsflächen 224 des
Kettenrades 140 mit den zweiten Kurvenprofilen 208 an
dem Kurven-Gleitteil 118 in
Eingriff. Die Übertragung
von Drehmoment zwischen dem Kettenrad 114 und der Kurbelwelle 62 wird
verzögert
und geglättet.
Die Kurvenfläche 200 ist
asymmetrisch, da die zweiten Kurvenprofile 208 steiler sind
als die ersten Kurvenprofile 204, um eine weniger allmähliche Absorption
von Drehmomentimpulsen gegen die Spannung des Federpaketes 120 zu erzeugen.
Dadurch erzeugt die Kompensatorbaugruppe 58 eine maximale
relative Drehung zwischen dem Kettenrad 140 und dem Kurven-Gleitteil 118 in der
Rückwärtsantriebsrichtung,
d. h. weniger als eine maximale relative Drehung zwischen dem Kettenrad 140 und
dem Kurven-Gleitteil 118 in der normalen Antriebsrichtung.
Dadurch wird verhindert, dass die Kompensatorbaugruppe 58 durchschlägt (d. h.
das Federpaket 120 vollständig zusammendrückt) und unerwünschte Geräusche erzeugt,
wenn die Kurbelwelle 62 von dem Kettenrad 140 des
Primärantriebs 59 angetrieben
wird (beispielsweise beim Starten des Motors).
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Des
Weiteren ermöglicht
die Konfiguration des Federpaketes 120 eine abgestufte
Widerstandskennlinie, wie sie in 10 dargestellt
ist. Bei anfänglicher
Verschiebung bis zu einem Punkt 256 (ungefähr 0,12
Inch) entspricht die durch das Federpaket 120 erzeugte
Kraft Durchfedern der Vorspannfeder 132, die eine Spannkraft
von bis zu nahezu 500 pound erzeugen kann (die Vorlast ist zwischen
ungefähr
300 pound und ungefähr
500 pound festgelegt). Die kleine Vorspannfeder 132 ermöglicht es,
die Vorspannung in der Kompensatorbaugruppe 58 genau auf
einem niedrigen Pegel zu steuern, wobei die Kompensatorbaugruppe 58 gleichzeitig
so betrieben werden kann, dass sie einen großen Arbeitsbereich mit einer
Spannkraft in dem Federpaket 120 bei maximaler Kompensation
hat, die mehrere Male so groß ist
wie die Vorspannkraft. Zu geringe Vorspannung kann zu uneffektiver
Leistung bei niedriger Geschwindigkeit und einem abrupten Eingriff
in der Kompensatorbaugruppe 58 führen. Wenn die Vorspannung
zu hoch ist, ist die Kompensatorbaugruppe 58 bei niedrigeren
Geschwindigkeiten zu starr und kann zu verstärktem Geräusch bei Leerlauf führen.
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Zwischen
Punkt 256 und Punkt 260 (von ungefähr 0,12
Inch Durchfederung bis ungefähr
0,54 Inch Durchfederung), der in 10 dargestellt
sind, ist ein zweiter erkennbarer Abschnitt der Gegenwirkungskraft
vor allem auf Durchfederung der zweiten Federn 128 zurückzuführen. Über eine
Durchfederung von 0,54 Inch hinaus (ein Punkt 260) kann
ein dritter erkennbarer Abschnitt der Rückwirkungskraft vor allem auf
Durchfederung der ersten Federn 124 zurückgeführt werden. Bei maximaler Kompensation erzeugt
das Federpaket 120 der Kompensatorbaugruppe 58 eine
Spannkraft von ungefähr
3875 pounds mit einer Gesamtdurchfederung von ungefähr 0,66
Inch.
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Es
gibt verschiedene Konstruktionen und Kombinationen von Federgrößen und
Abmessungen, die so konfiguriert werden können, dass sie allgemein diese
Leistung erbringen. So können
die zweiten Federn 128 beispielsweise einen größeren Außendurchmesser
haben (im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der ersten Federn 124)
als in der dargestellten Ausführungsform
gezeigt. Durch den größeren Außendurchmesser
wird das Federpaket 120 insgesamt weniger steif, wobei
dem durch größere Dicke
der ersten und/oder zweiten Federn 124, 128 entgegengewirkt
werden kann. Zwischenraum zwischen den zweiten Federn 128 und
der Kette (nicht dargestellt), die mit den Kettenradzähnen 142 in
Eingriff kommt, nimmt zu, wenn der Außendurchmesser der zweiten
Federn 128 abnimmt.
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Des
Weiteren können
die Drehmoment-Dämpfeigenschaften
der Kompensatorbaugruppe 58 geändert werden, indem das Kurven-Gleitteil 118 ersetzt
wird, ohne das Kettenrad 140 zu verändern oder zu ersetzen. Ein
anderes Kurven-Gleitteil mit Kurvenelementen oder Kurvenprofilen,
die anders ausgeführt
sind als die Kurvenprofile 204, 208 in der dargestellten
Ausführungsform,
ermöglicht
eine einfach abstimmbare Leistung (beispielsweise besonders geeignet
für einen
anderen Motor, eine andere Motorausgangsleistung usw.). Da die Speichen 152 eine
im Allgemeinen einfache Kurveneingriffsfläche 224 haben, ist
das Kettenrad 140 mit einer Vielzahl unterschiedlicher
Kurvenelemente oder Kurvenprofile kompatibel. So ermöglicht die
Kompensatorbaugruppe 58 vielfältige Leistungskennlinien mit
ein und demselben Kettenrad 140.
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Verschiedene
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den folgenden Ansprüchen dargestellt.