-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung betrifft ein Kettenantriebssystem zum Übertragen einer Kraft mittels einer Kette, die mit antreibenden und angetriebenen Kettenrädern im Eingriff ist und dazu geeignet ist, eine Welle eines Nebenaggregats, das mit einem Motor verbunden ist, anzutreiben, wie beispielsweise eine ventilbetätigende Nockenwelle oder eine Ölpumpe.
-
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung 2009-002495 , die am 8. Januar 2009 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde. Die Offenbarung dieser
japanischen Patentanmeldung 2009-002495 wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Herkömmliche Kettenantriebssysteme verwenden typischerweise eine Rollenkette, eine rollenlose Hülsenkette oder eine Zahnkette. Es ist ebenfalls bekannt, eine hybride Steuerkette zu verwenden, bei der Glieder einer Zahnkette und Glieder einer Rollenkette in Verbindung mit speziell gestalteten Kettenrädern miteinander kombiniert sind, die jeweils mehrere Sätze von Zähnen für den kämmenden Eingriff mit den Rollen und mit den Zähnen der Zahnkette aufweisen.
-
Wie in 21 dargestellt, weist dieses bekannte hybride Kettenantriebssystem eine Kette 510 auf, bei der Kettenlaschen 511 auf den Außenseiten der Kette jeweils ein Paar von Zähnen aufweisen, so dass diese als eine Zahnkette arbeiten, und bei der zahnlose innere Kettenlaschen 512 zusammen mit Rollen 520 als eine Rollenkette arbeiten. Die Kettenlaschen und Rollen sind durch Stifte 530 miteinander verbunden. Wie in 22 dargestellt, weist ein Kettenrad 550 des Antriebssystems seitliche Zähne 552 für den Eingriff mit Zähnen der Zahnkette auf den Laschen 511 auf. Diese Zähne 552 sind auf den beiden Seiten eines mittigen Satzes von Kettenradzähnen 551 für den Eingriff mit den Rollen 520 ausgebildet.
-
Ein Beispiel eines typischen hybriden Kettentriebs ist in der Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Sho 59-30936 beschrieben. Im Betrieb des hybriden Kettentriebs wird Kraft durch den Eingriff der Zähne der Kettenlaschen
511 mit den seitlichen Kettenradzähnen
552 übertragen, so dass der Kettentrieb als ein Zahnkettentrieb arbeitet. Die Rollen
520 stoßen an die Kettenradzähne
551, wenn sich die Zähne der Kettenlaschen
511 auf die seitlichen Kettenradzähne
552 setzen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Bei einem herkömmlichen Steuertrieb, der eine Zahnkette verwendet, verlängert sich die Kette allmählich infolge von Verschleiß der Verbindungsstifte der Kette und infolgedessen geht die Festigkeit der Kette im Laufe der Zeit zurück. Obwohl ein Längen der Kette aufgrund von Verschleiß im Falle einer Rollenkette kein so großes Problem ist, erzeugt eine Rollenkette anderseits während dem Eingriff mit einem Kettenrad einen hohen Geräuschpegel.
-
Das Problem des Längens der Kette aufgrund von Verschleiß des Verbindungsstifts und die sich ergebende Reduktion der Zugfestigkeit der Kette kann zum Teil durch einen hybriden Kettentrieb vermindert werden, der nicht nur Kettenlaschenzähne, die als Zähne einer Zahnkette arbeiten, sondern auch Rollen aufweist, die mit Rollen eingreifenden Kettenradzähnen auf einem hybriden Kettenrad aneinanderstoßen. Diese Probleme sind jedoch nicht gänzlich beseitigt, da eine normale Übertragung immer noch durch den Eingriff der Zähne der Kettenlaschen mit den Kettenradzähnen erfolgt. Darüber hinaus hat ein weiteres Problem bestanden, nämlich dass durch periodische Vibrationen mit einer Frequenz, die von der Zahl der Kettenradzähne abhängt, Geräusche entstehen.
-
Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Spitzenwert der Spannungsschwankung aufgrund von Schwankungen des Lastmoments am angetriebenen Kettenrad oder durch Schwankungen der Drehzahl des antreibenden Kettenrads übermäßig hoch wird. Infolge des hohen Spitzenwertes der Kettenspannung hat es sich als notwendig erwiesen, eine Kette einzusetzen, die eine genügend hohe Zugfestigkeit aufweist, um der maximalen Zugkraft standzuhalten. Die bekannten Kettenantriebssysteme berücksichtigen Spannungsschwankungen nicht und da diese ausreichend stark sein müssen um die maximale Kettenspannung aufrecht zu erhalten, sind diese zwangsläufig schwer. Infolge des hohen Gewichts der Kette wird ein übermäßig hohes Maß an Geräuschen erzeugt. Zusätzlich behindert das hohe Gewicht des Kettenantriebssystems Bemühungen hinsichtlich Verkleinerung, Gewichtsreduktion und Geräuschreduktion.
-
Aus der
EP 0 829 659 A1 ist des Weiteren ein Kettenantriebssystem bekannt, das ein antreibendes und ein angetriebenes Kettenrad aufweist, wobei eine Kette
10 in kämmendem Eingriff mit den Kettenrädern ist. Bei der Kette
10 handelt es sich um eine so genannte Hybridkette, die die Struktur sowohl einer Rollenkette als auch einer Zahnkette in sich vereinigt. Ein Kettenrad
40 des bekannten Kettenantriebssystems weist eine entsprechende Struktur mit zwei äußeren Kettenrädern und einem mittigen Kettenrad auf, wobei die äußeren Kettenräder mit Zähnen der Kette eingreifen und das mittige Kettenrad mit Hülsen
24,
26 der Kette.
-
-
Aus der
US 6 656 072 B2 ist ein Kettenantriebssystem mit einem Kettenrad mit an der Außenseite des Kettenrads angeordneten elastischen Körpern bekannt.
-
Aus der
DE 10 2006 034 364 A1 ist ein Kettenantriebssystem mit einer üblichen Zahnkette bekannt. Die Teilung eines antreibenden Kettenrads
1 weist einen Bereich mit zunehmenden Teilungsabständen und einen Bereich mit abnehmenden Teilungsabständen auf.
-
Aus der
EP 0 178 818 A2 ist ein Kettenantriebssystem mit einer Kette und Kettenrädern bekannt, wobei die Kette Laschen mit unterschiedlichen Formen innerhalb der Kette aufweist.
-
Aus der
DE 41 13 370 A1 ist ein Kettenantriebssystem mit einer Kette bekannt, die Kettenglieder mit asymmetrischer Konfiguration aufweist.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Probleme durch Bereitstellen eines Kettenantriebssystems zu lösen, das verkleinert und/oder im Gewicht reduziert werden kann, und bei dem gleichzeitig ein Sinken der Zugfestigkeit der Kette aufgrund von Längen infolge von Verschleiß ihrer Verbindungsstifte verhindert wird, bei dem die Geräusche reduziert werden, die erzeugt werden, wenn die Kette mit Kettenrädern des Antriebssystems in Eingriff gelangt und bei dem Vibrationen und Geräusche, die von Spannungsschwankungen verursacht werden, verhindert werden.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kettenantriebssystem nach Anspruch 1. Weiterbildungen des Kettenantriebssystems sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das Kettenantriebssystem gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein antreibendes Kettenrad, mindestens ein angetriebenes Kettenrad und eine Kette in kämmendem Eingriff mit den Kettenrädern, um eine Drehkraft vom antreibenden Kettenrad auf jedes der angetriebenen Kettenräder zu übertragen, währenddessen die Drehwinkel der Kettenräder in einer zuvor festgelegten Phasenbeziehung aufrecht erhalten werden. Die Kette weist äußere Glieder und innere Glieder in alternierender, überlappender Beziehung auf. Jedes äußere Glied weist ein Paar von in Querrichtung beabstandeten äußeren Kettenlaschen auf, und die äußeren Kettenlaschen jedes Paares sind durch ein Paar von Verbindungsstiften verbunden, die jeweils in vorderen und hinteren Stiftdurchgängen im Paar der äußeren Kettenlaschen befestigt sind. Jedes innere Glied weist ein Paar von in Querrichtung beabstandeten inneren Kettenlaschen auf und die inneren Kettenlaschen jedes Paares sind durch ein Paar von Hülsen verbunden, die jeweils in vorderen und hinteren Hülsendurchgängen im Paar der inneren Kettenlaschen befestigt sind. Jeder Verbindungsstift jedes äußeren Glieds erstreckt sich durch eine Hülse eines überlappenden inneren Glieds und ist darin drehbar. Jede der äußeren Kettenlaschen und jede der inneren Kettenlaschen ist mit vorderen und hinteren Kettenlaschenzähnen versehen. Das antreibende Kettenrad weist mittige Kettenradzähne auf, die mit den Hülsen oder mit den auf den Hülsen drehbaren Rollen in Eingriff belangen. Schließlich weist das antreibende Kettenrad auch seitliche Kettenradzähne auf, die mit den Kettenlaschenzähnen in Eingriff gelangen.
-
Dabei nimmt die Teilung der Zähne von mindestens einem angetriebenen Kettenrad entlang des Umfangs des Kettenrads zyklisch zu und ab, ist die Phase der zyklischen Zunahme und Abnahme der Teilung mit Schwankungen der Drehzahl des antreibenden Kettenrads oder mit zyklischen Schwankungen der Last am angetriebenen Kettenrad synchronisiert und ist die Teilung der Zähne des angetriebenen Kettenrads an der Stelle, an der die Kette sich davon löst, minimal wenn die Drehzahl des antreibenden Kettenrads maximal ist oder wenn die Last an der angetriebenen Welle ihren Spitzenwert erreicht. Die zyklische Veränderung der Teilung ändert die effektive Länge des Lasttrums der Kette und absorbiert dabei Schwankungen der Drehzahl und der Last, ohne dass die Kette ausgelenkt oder eine Kraft auf die Kette in eine andere Richtung als die Kettenlaufrichtung aufgebracht wird. Wenn diese zyklische Veränderung der Teilung am angetriebenen Kettenrad mit dem hybriden antreibenden Kettenrad kombiniert wird, kann das ganze Antriebssystem vereinfacht werden, verkleinert werden und leichter ausgeführt werden und Vibrationen und Geräusche können weiter reduziert werden. Zusätzlich kann auch eine Reduktion der Anzahl der beweglichen Teile realisiert werden.
-
Durch Kombinieren der Funktionen der herkömmlichen Zahn- und Rollenketten ist es möglich, Geräusche zu reduzieren und zu verhindern, dass die Zugfestigkeit der Kette aufgrund von Längen, das durch Verschleiß der Verbindungsstifte entsteht, abnimmt.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die Kettenlaschenzähne der äußeren Kettenlaschen eine Form auf, die sich von der Form der Zähne der inneren Kettenlaschen unterscheidet. Infolgedessen wird der Zeitpunkt des Eingriffs der Kettenlaschenzähne mit den seitlichen Kettenradzähnen verschoben, und sogar wenn der Kettentrieb hohen Lasten ausgesetzt ist, ist es möglich, eine beträchtliche Reduktion der periodischen Vibrationen und Geräusche zu realisieren und dadurch die Geräusche zu reduzieren, die durch das Antriebssystem als Ganzes erzeugt werden.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die Zähne der äußeren Kettenlaschen und die Zähne der inneren Kettenlaschen äußere Flanken, deren Formen identisch sind und innere Flanken auf, deren Formen verschieden sind. Ein Positionieren der Kette durch den Kontakt der äußeren Flanken mit dem Kettenrad ist für alle Kettenlaschen einheitlich und daher wird die Übertragung der Kraft stabilisiert. Gleichzeitig werden periodische Geräusche und Vibrationen reduziert, da der Zeitpunkt des Eingriffs infolge von verschiedenen Formen der inneren Flanken verschoben wird.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die inneren Flanken der vorderen und hinteren Zähne jeder der äußeren und inneren Kettenlaschen verschiedene Formen auf. Hier wird wiederum der Zeitpunkt des Eingriffs der Kettenlaschenzähne mit den seitlichen Kettenradzähnen und der Zeitpunkt des Lösens verschoben und dementsprechend können periodische Vibrationen und Geräusche reduziert werden.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind seitliche Kettenradzähne, die mit den Kettenlaschenzähnen eingreifen, an beiden Seiten der mittigen Kettenradzähne ausgebildet. Die Kraft wird gleichmäßig auf beide Seiten der Kette übertragen und infolgedessen können Vibrationen und Geräusche noch mehr reduziert werden.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist mindestens ein angetriebenes Kettenrad mit Rollen oder Hülsen eingreifende Zähne, die mit Rollen oder Hülsen der Kette eingreifen, und Kettenradzähne auf einer Seite der mit Rollen oder Hülsen eingreifenden Kettenradzähne auf, die mit den Kettenlaschenzähnen der Kette eingreifen. Durch die Verwendung eines hybriden angetriebenen Kettenrads, das Merkmale einer Rollenkette und einer Zahnkette aufweist, ist es möglich, eine weitere Reduktion der Geräusche zu erreichen und ein Verlust der Zugfestigkeit der Kette aufgrund von Längen der Kette, das durch Verschleiß der Verbindungsstifte entsteht, zu verhindern.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, bei dem mindestens ein angetriebenes Kettenrad mit Rollen oder Hülsen eingreifende Kettenradzähne aufweist, die mit Rollen oder Hülsen der Kette in Eingriff gelangen, sind Kettenradzähne an beiden Seiten der mit Rollen oder Hülsen angreifenden Kettenradzähne für den Eingriff mit Kettenlaschenzähnen der Kette ausgebildet. Mit angetriebenen seitlichen Kettenradzähnen, die auf beiden Seiten der mit Rollen angetriebenen Kettenradzähne ausgestaltet sind, wird die Kraft gleichmäßig von beiden Seiten der Kette auf das Kettenrad übertragen und Vibrationen und Geräusche können weiter reduziert werden.
-
FIGURENKURZBESCHREIBUNG
-
1 ist eine Draufsicht, teilweise geschnitten, eines erfindungsgemäßen Kettenantriebssystems,
-
2 ist eine schematische Draufsicht einer Kette und von Kettenrädern bei einem erfindungsgemäßen ersten Ausführungsbeispiel eines Kettenantriebssystems,
-
3 ist eine perspektivische Ansicht eines antreibenden Kettenrads und eines Teils der in 2 dargestellten Steuerkette,
-
4 ist eine Draufsicht der Kette und des Kettenrads aus 3,
-
5 ist eine Explosionsdarstellung der Kette aus 2,
-
6 ist eine Draufsicht einer inneren Kettenlasche der Kette aus den 2 bis 5,
-
7 ist eine Draufsicht einer äußeren Kettenlasche der Kette aus den 2 bis 5,
-
8 ist eine perspektivische Ansicht des antreibenden Kettenrads aus 2,
-
9 ist eine Explosionsdarstellung des antreibenden Kettenrads aus 8,
-
10 bis 15 sind schematische Ansichten, die den Betrieb der Kette und des antreibenden Kettenrads in 2 darstellen,
-
16 ist eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen ersten Ausführungsbeispiels eines angetriebenen Kettenrads, das die mit Rollen eingreifenden Zähne des angetriebenen Kettenrads darstellt,
-
17A bis D sind schematische Ansichten, die aufeinander folgende Betriebszustände der Kette und des angetriebenen Kettenrads aus 16 darstellen,
-
18 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Änderungsrate der Ankunftsrate der Zähne des angetriebenen Kettenrads am Lösepunkt K und die Drehzahl des antreibenden Kettenrads während dem in den 17A bis D dargestellten Betrieb darstellt,
-
19A bis C sind Schaubilder, die die experimentellen Ergebnisse von Experimenten vergleichen, die an einem Steuerkettenantriebssystem eines erfindungsgemäßen ersten Ausführungsbeispiels und eines Kettenantriebssystems durchgeführt wurden, das ein standardmäßig angetriebenes Kettenrad verwendet aber andererseits dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist,
-
20 ist eine schematische Draufsicht einer Kette und von Kettenrädern eines Steuerkettenantriebssystems eines erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsbeispiels,
-
21 ist eine Draufsicht einer Kette eines Steuerkettenantriebssystems gemäß dem Stand der Technik, und
-
22 ist eine Schnittdarstellung eines Kettenrads eines Steuerkettenantriebssystems gemäß dem Stand der Technik.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Die Ausgestaltung des Kettenantriebssystems der Erfindung kann jegliche Form annehmen, so lange das System die folgenden Merkmale und Vorteile aufweist. Das Kettenantriebssystem weist ein antreibendes Kettenrad, ein oder mehrere angetriebene Kettenräder und eine endlose Kette in kämmendem Eingriff mit den Kettenrädern auf, um eine Drehkraft zu übertragen. Das antreibende und die angetriebenen Kettenräder sind derart angeordnet, dass ihre Phasen in einer zuvor festgelegten Beziehung miteinander synchronisiert sind. Die Kette umfasst eine hohe Anzahl von äußeren Gliedern und inneren Gliedern in alternierender Beziehung. Verbindungsstifte sind in vorderen und hinteren Stiftdurchgängen der äußeren Kettenlaschen eingepasst und Hülsen sind in vorderen und hinteren Hülsendurchgängen der inneren Kettenlaschen eingepasst. Die Hülsen können mit drehbaren Rollen versehen sein. Die inneren und äußeren Glieder sind in alternierender Beziehung durch Einsetzen des Verbindungsstifts der äußeren Kettenlaschen durch die Hülsen der inneren Kettenlaschen drehbar miteinander verbunden.
-
Jede der äußeren und der inneren Kettenlaschen ist jeweils mit zwei Kettenlaschenzähnen vorne und hinten in Laufrichtung der Kette ausgestaltet.
-
Das antreibende Kettenrad weist antreibende Kettenradzähne, die in antreibender Beziehung mit den Hülsen oder Rollen der Kette in Eingriff gelangen, und seitliche Kettenradzähne auf, die in antreibender Beziehung mit den Kettenlaschenzähnen in Eingriff gelangen, die an mindestens einer Seite der antreibenden Kettenradzähne angeordnet sind.
-
Das Kettenantriebssystem verhindert, dass die Zugfestigkeit der Kette aufgrund von Längen, das durch Verschleiß der Verbindungsstifte verursacht wird, abnimmt, reduziert Geräusche, die entstehen, wenn die Kette mit den Kettenrädern in Eingriff gelangt und ermöglicht ein Verkleinern und eine Gewichtsreduktion des antreibenden Systems, während Vibrationen und Geräusche der Kette aufgrund von Schwankungen der Kettenspannung verhindert werden.
-
Das Kettenantriebssystem der Erfindung kann verwendet werden, um die angetriebene Welle eines ventilbetätigenden Systems oder ein Nebenaggregat wie beispielsweise eine Motorölpumpe anzutreiben. Es ist auch bei anderen kraftübertragenden Mechanismen und Fördermechanismen anwendbar.
-
Jedes der äußeren und inneren Glieder der Kette kann nur ein Paar von Kettenlaschen aufweisen. Jedoch können zusätzliche Kettenlaschen in die inneren oder äußeren Glieder oder in die inneren und äußeren Glieder eingebaut werden. Wenn zusätzliche innere Kettenlaschen vorhanden sind, können Zähne von einigen der inneren Kettenlaschen fehlen. Optional können Rollen entfernt werden, so dass die Kette eine rollenlose Hülsenkette ist.
-
Das antreibende Kettenrad des Kettenantriebssystems der Erfindung kann einen einzigen Satz von Kettenradzähnen für Rollen mit seitlichen Kettenradzähnen aufweisen, die auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Kettenradzähne für Rollen ausgestaltet sind. Alternativ können mehrere Sätze von Kettenradzähnen für Rollen vorhanden sein, mit einem oder mehreren Sätzen von seitlichen Kettenradzähnen, die in koaxialer Beziehung an den Kettenradzähnen für Rollen befestigt sind.
-
Im Kettenantriebssystem der Erfindung weist das antreibende Kettenrad Kettenradzähne für Rollen und seitliche Kettenradzähne auf. Die angetriebenen Kettenräder können mit Rollen eingreifende Zähne ohne seitliche Kettenradzähne aufweisen oder können seitliche Kettenradzähne ohne mit Rollen eingreifenden Zähnen aufweisen.
-
Wie in 1 dargestellt, überträgt ein Steuerkettenantriebssystem 100 eine Kraft mit Hilfe einer Kette 110 im Eingriff mit einem antreibenden Kettenrad 150 und angetriebenen Kettenrädern 160 und 170. Eine schlaffseitige Kettenführung 102 in Gleitkontakt mit dem Teil der Kette 110, der vom antreibenden Kettenrad 150 zum angetriebenen Kettenrad 160 läuft, arbeitet mit einer Spanneinrichtung T zusammen, um eine Spannung auf die Kette aufzubringen um Vibrationen und ein seitliches Auslaufen der Kette zu vermeiden.
-
Eine spannseitige Kettenführung 101 ist in gleitendem Eingriff mit dem Abschnitt der Kette, der vom angetriebenen Kettenrad 170 zum antreibenden Kettenrad 150 läuft. Die spannseitige Kettenführung 101 führt die Kette und begrenzt die Länge des Trums der Kette, das sich von einem Lösepunkt auf dem angetriebenen Kettenrad 170 zu einem Eingriffspunkt auf dem antreibenden Kettenrad 150 erstreckt.
-
Die schlaffseitige Kettenführung 102 ist an einer Innenwand eines Motorgehäuses E auf einem Schaft P drehbar gelagert, welcher ein Bolzen oder ein Stift sein kann.
-
Ein Schuh auf der drehbar gelagerten Kettenführung 102 wird durch eine Spanneinrichtung T gegen die Kette 110 vorgespannt.
-
Die spannseitige Kettenführung 101 ist an der Innenwand des Motorgehäuses E durch Bolzen Q oder andere geeignete Befestigungsmittel befestigt und führt und begrenzt den Laufbereich der umlaufenden Kette 110.
-
Wie in den 2 bis 4 dargestellt, weist das antreibende Kettenrad 150 des Steuerkettenantriebssystems des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels mit Rollen eingreifende Kettenradzähne, die in antreibender Beziehung mit Rollen der Kette 110 in Eingriff gelangen, und seitliche Kettenradzähne auf den Seiten der mit Rollen eingreifenden Kettenradzähne auf, die in antreibender Beziehung mit den Kettenlaschen der Kette eingreifen.
-
Wie in 2 dargestellt, weisen die angetriebenen Kettenräder 160 und 170 nur mit Rollen eingreifende Kettenradzähne auf. Die Zahnteilung des spannseitigen angetriebenen Kettenrads 170 nimmt entlang der Umfangsrichtung periodisch zu und ab. Die Phase der periodischen Zunahme und Abnahme der Zahnteilung des Kettenrads 170 ist entweder mit Schwankungen der Drehzahl des antreibenden Kettenrads oder mit periodischen Schwankungen der Last, die durch die antreibende Welle des Kettenrads auf das Kettenrad 170 aufgebracht wird, synchronisiert.
-
Wie in 5 dargestellt, wird die Kette 110 durch das Verbinden der äußeren Laschen 112 jedes äußeren Gliedes 119 durch ein Paar von Verbindungsstiften 130 gebildet, deren Enden fest in vorderen und hinteren Stiftdurchgängen 117 der äußeren Kettenlaschen 112 befestigt sind. Die Laschen 111 der inneren Glieder 118 sind durch ein Paar von Hülsen 140 miteinander verbunden, die fest in vorderen und hinteren Hülsendurchgängen 160 in den inneren Kettenlaschen 111 befestigt sind. Die inneren und äußeren Glieder sind in alternierender, artikulierender Beziehung durch Einsetzen der Verbindungsstifte 130 durch die Hülsen 140 drehbar miteinander verbunden. Eine Rolle 120 ist drehbar auf jeder Hülse 140 gelagert.
-
Wie in 6 dargestellt, weist die innere Kettenlasche 111 Hülsendurchgänge 116 an den vorderen und hinteren Abschnitten der Kettenlasche auf und weist jeweils unter den vorderen und hinteren Stiftdurchgängen 116 Kettenlaschenzähne 113Af und 113Ar auf. Die Kettenlaschenzähne 113Af und 113Ar weisen innere Flanken 114Af und 114Ar, die einander gegenüberliegen, und äußere Flanken 115Af und 115Ar auf.
-
Wie in 7 dargestellt, weist die äußere Kettenlasche 112 vordere und hintere Stiftdurchgänge 117 und jeweils unter den vorderen und hinteren Stiftdurchgängen 117 Kettenlaschenzähne 113Bf und 113Br auf. Die Kettenlaschenzähne 113Bf und 113Br weisen sich gegenseitig gegenüberliegende innere Flanken 114Bf und 114Br und äußere Flanken 115Bf und 115Br auf.
-
Die Formen der inneren Flanken 114Af und 114Ar der inneren Kettenlaschen 111 können sich geringfügig voneinander und geringfügig von den Formen der inneren Flanken 114Bf und 114Br der äußeren Kettenlaschen unterscheiden, welche auch voneinander verschieden sein können. Anderseits können die äußeren Flanken 115Af, 115Ar, 115Bf und 115Br die gleiche Form haben. Alternativ können die inneren Flanken 114Af, 114Ar, 114Bf und 114Br die gleiche Form haben.
-
Wie in den 8 und 9 dargestellt weist das antreibende Kettenrad 150 ein mittiges antreibendes Kettenrad 153 auf, das Rollen antreibende Kettenradzähne 151, die mit den Rollen 120 der Kette 110 eingreifen, und seitliche antreibende Kettenräder 154 aufweist, die seitliche Kettenradzähne 152 aufweisen, die mit den Kettenlaschenzähnen 113Af, 113Ar, 113Bf und 113Br der Kette 110 in Eingriff gelangen. Die seitlichen antreibenden Kettenräder 154 sind an den beiden Seiten des mittigen antreibenden Kettenrads 153 angeordnet und die drei Kettenräder können miteinander verkeilt sein, so dass sie sich zusammen als eine Einheit drehen. Alternativ können die Rollen antreibenden Zähne 151 und die seitlichen Kettenradzähne 152 durch die Verwendung von speziellen Herstellungstechniken auf einem einzigen Element ausgestaltet sein.
-
Die Formen der Kettenlaschenzähne 113Af, 113Ar, 113Bf und 113Br, die Rollen antreibenden Kettenradzähne 151 und die antreibenden seitlichen Kettenradzähne 152 sind derart ausgestaltet, dass wenn die Kette 110 beginnt mit dem antreibenden Kettenrad 150 in Eingriff zu gelangen, sich die inneren Flanken 114Af der vorderen Zähne der inneren und äußeren Kettenlaschen als erstes die seitlichen Kettenradzähne 152 berühren. Dann berührt die vordere Rolle 120 der inneren Kettenlaschen 111 die Rollen antreibenden Kettenradzähne 151 und die hintere Rolle 120 sitzt in einem Zahnlückengrund zwischen einem Paar von Rollen antreibenden Kettenradzähnen. Zu diesem Zeitpunkt berühren die äußeren Flanken 115Af und 115Ar die seitlichen Kettenradzähne 152.
-
Wenn sich die Kette 110 vom antreibenden Kettenrad 150 löst, löst sich eine Rolle 120 im hinteren Bereich einer voraus laufenden äußeren Kettenlasche 112, d. h. die Rolle 120 im vorderen Bereich einer inneren Kettenlasche 111, von einem Zahnlückengrund die Rollen antreibenden Kettenradzahns 151, wenn die innere Flanke 114Bf des Kettenlaschenzahns 113Bf, der im in Laufrichtung hinteren Bereich der vorauslaufenden Kettenlasche 111 angeordnet ist, einen antreibenden seitlichen Kettenradzahn 152 berührt. Dann lösen sich die äußere Flanke 115Af des Kettenlaschenzahns 113Af, der im in Laufrichtung hinteren Bereich der inneren Kettenlasche 111 angeordnet ist, und auch die äußere Flanke 115Ar des Kettenlaschenzahns, der im in Laufrichtung hinteren Bereich angeordnet ist, von einem antreibenden seitlichen Kettenradzahn 152. Dann berührt die innere Flanke 114Af des Kettenlaschenzahns 113Af, der im in Laufrichtung hinteren Bereich der inneren Kettenlasche 111 positioniert ist, einen antreibenden seitlichen Kettenradzahn 152 und die Rolle 120 im in Laufrichtung hinteren Bereich der inneren Kettenlasche 111 löst sich von den Rollen antreibenden Kettenradzähnen 151.
-
Eine standardmäßige Zahnform kann für die die Rollen antreibenden Kettenradzähne 152 angewendet werden und die Formen der Kettenlaschenzähnen 113 und den seitlichen antreibenden Kettenradzähnen 152 können so gewählt werden, dass der oben beschriebene Betrieb ermöglicht wird.
-
Der Betrieb der Kette 110 und des antreibenden Kettenrads 150 des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels wie oben beschrieben angeordnet, wird unter Bezugnahme zu den 10 bis 15 beschrieben werden, welche die aufeinanderfolgenden Stadien des Eingriffs der Kette mit dem antreibenden Kettenrad 150 zeigen, wenn sich das Kettenrad entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Zum Zweck der Veranschaulichung ist das antreibende Kettenrad 150 in einer festen Position dargestellt und die Kette 110 ist in aufeinanderfolgenden Stadien der Biegung um das Kettenrad abgebildet.
-
In den 10 bis 15 sind die jeweiligen Kettenlaschen mit L1, L2 und L3 bezeichnet, wobei die Kettenlasche L1 in Laufrichtung der Kette die vorderste der drei Kettenlaschen ist. Die jeweiligen Rollen sind in derselben Reihenfolge mit R1, R2 und R3 bezeichnet.
-
Die vorderen Kettenlaschenzähne der jeweiligen Kettenlaschen L1, L2 und L3 werden mit H1f, H2f und H3f bezeichnet und die hinteren Zähne werden mit H1r und H2r bezeichnet. Die äußeren Flanken der jeweiligen Kettenlaschenzähne werden mit G1f, G2f und G1r bezeichnet und die inneren Flanken werden mit U1f, U2f und U1r bezeichnet.
-
Der Ablauf des Eingriffs beginnt, wie in 10 dargestellt, mit einem Stadium in dem sich die Rolle R1 auf die Rollen antreibenden Kettenradzähnen 152 setzt.
-
Während die Kette 110 weiterläuft, wird die Kettenlasche L1 um die Achse der Rolle R1 gebogen und die Rolle R2 und der Kettenlaschenzahn H1r nähern sich dem antreibenden Kettenrad 150. Gleichzeitig nähert sich auch der Zahn H2f der Kettenlasche L2 dem antreibenden Kettenrad 150 und dessen innere Flanke U2f kommt in Kontakt mit einem antreibenden seitlichen Kettenradzahn 152, bevor die Rolle R2 und der Kettenlaschenzahn H1r das Kettenrad berühren.
-
Die innere Flanke U2f kommt wie bei einer herkömmlichen Zahnkette in Gleitkontakt mit einem seitlichen Kettenradzahn 152. Infolgedessen wird nur ein geringes Eingriffsgeräusch erzeugt, wenn die innere Flanke U2f den Kettenradzahn berührt.
-
Wenn die Kette 110 weiterläuft, beginnt die innere Flanke U2f der Kettenlasche L2 sich zu biegen, während diese wie in 11 dargestellt auf einer Zahnflanke eines antreibenden seitlichen Kettenradszahns 152 gleitet, und nähert sich die Rolle R2 allmählich den Rollen antreibenden Kettenradzähnen 152.
-
Wie in 12 dargestellt ist die Windung der Kettenlasche L1 auf dem antreibenden Kettenrad 150 durch den Kontakt der Rolle R2 mit den Rollen antreibenden Kettenradzähnen 152 abgeschlossen. Da der Kontakt der Rolle R2 mit den Rollen antreibenden Kettenradzähnen 151 allmählich stattfindet, während die innere Flanke U2F der Kettenlasche L2 auf ein Gleiten auf einer Zahnflanke eines antreibenden seitlichen Kettenradzahns 152 beschränkt ist, ist das Ausmaß der Geräusche, die durch den Kontakt der Rolle mit den mittigen Kettenradzähnen erzeugt werden, deutlich geringer als das Ausmaß der Geräusche, die in einem Antriebssystem unter Verwendung einer herkömmlichen Rollenkette erzeugt werden.
-
Die Form der Kettenlaschen und die Positionen der Rollen sind derart, dass wenn beide Rollen R1 und R2 auf den Rollen antreibenden Kettenradzähnen 151 Platz nehmen, die äußeren Flanken G1f der Kettenlasche L1 in Kontakt mit den seitlichen antreibenden Kettenradzähnen 152 kommen. Da die Kettenlasche L1 mit den antreibenden seitlichen Kettenradzähnen 152 an zwei Punkten auf deren Außenflanken G1f in Kontakt kommt, werden Vibrationen und Geräusche in höheren Maße reduziert, als im Falle eines Antriebssystems unter Verwendung einer herkömmlichen Rollenkette.
-
Nach dem Setzen der Rollen R1 und R2, wie in 13 dargestellt, beginnt sich die folgende Kettenlasche L2 um die Achse der Rolle R2 zu biegen und die innere Flanke U2f der Kettenlasche L2 löst sich von einer Flanke der seitlichen Kettenradzähne 152. Wie in 14 dargestellt, nähern sich der Kettenlaschenzahn H2r der Kettenlasche L2 und die Rolle R3 rasch dem antreibenden Kettenrad 152.
-
Wenn die Kette 110 wie in 15 dargestellt weiterläuft, biegt sich die Kettenlasche L2 weiter um die Rolle R2 und die Rolle R3 und der Kettenlaschenzahn H2r der Kettenlasche L2 nähert sich dem antreibenden Kettenrad 150. Gleichzeitig nähert sich jedoch auch der Kettenlaschenzahn H3f der folgenden Kettenlasche L3 dem antreibenden Kettenrad 150 und die innere Flanke U3f der Kettenlasche L3 kommt in Kontakt mit den antreibenden seitlichen Kettenradzähnen 152 bevor die Rolle R3 und der Kettenlaschenzahn H2r das Kettenrad berühren. Infolgedessen erreicht die Übertragung einen Zustand, der dem in 10 dargestellten Zustand entspricht, bei dem die Kette um eine Distanz vorgerückt ist, die der Zahnteilung der Kette entspricht.
-
Da der oben beschriebene Kreislauf wiederholt wird, variiert der Zeitpunkt des Kontakts zwischen den Kettenlaschen und dem Kettenrad und periodische Vibrationen und Geräusche, die der Anzahl der Kettenradzähne entsprechen, werden reduziert, da die jeweiligen inneren Flanken 114Af, 114Ar, 114Bf und 114Br in den 6 und 7 geringfügig unterschiedliche Formen aufweisen.
-
Ein Ablauf, der die Umkehrung des oben beschriebenen Ablaufs ist, findet statt, wenn sich die Kette vom antreibenden Kettenrad löst. Die innere Flanke U2f der Kettenlasche L2 kommt zum Beispiel in Kontakt mit einer Zahnflanke eines antreibenden seitlichen Kettenradzahns 152, wenn die Kette von einem Zustand, der dem in 13 dargestellten Zustand entspricht, zu einem Zustand, der dem in 12 dargestellten Zustand entspricht, vorrückt. Der Zeitpunkt des Lösens verändert sich auch, so dass sich periodische Vibrationen und Geräuschniveaus, die der Anzahl der Kettenradzähne entsprechen, reduziert werden.
-
Dementsprechend kann der Zeitpunkt des Eingriffs der Kettenlaschenzähne mit den antreibenden seitlichen Kettenradzähnen 152 durch Verändern der Formen der Kettenlaschenzähne 113Bf und 113Br der äußeren Kettenlasche 112 und der Kettenlaschenzähne 113Af und 113Ar der inneren Kettenlasche 111 verschoben werden, so dass periodische Vibrationen und Geräusche beträchtlich reduziert werden können.
-
Die Kette 110 kann so ausgebildet werden, dass die jeweiligen äußeren Flanken 115Af, 115Ar, 115Bf und 115Br in einer Form ausgebildet sind, die die antreibenden seitlichen Kettenradzähne 152 kaum berührt. Im umgekehrten Fall kann die Kette 110 derart ausgestaltet sein, dass die Rolle 120 die Rollen antreibenden Kettenradzähne 151 kaum berührt und die Aufgabe der Kraftübertragung nahezu vollständig von den Kettenlaschenzähnen 113 und den antreibenden seitlichen Kettenradzähnen 152 in einer Weise durchgeführt wird, die der Kraftübertragung unter Verwendung einer herkömmlichen Zahnkette ähnlich ist.
-
Die Kette 110 kann derart ausgebildet werden, dass die äußeren Flanken 115Af, 115Ar, 115Bf und 115Br in einer Form ausgebildet sind, die zuerst mit dem antreibenden Kettenrad 150 in Kontakt kommt, wenn die Kette 110 um das antreibende Kettenrad 150 gewunden wird. In diesem Fall können die äußeren Flanken 115Af, 115Ar, 115Bf und 115Br derart ausgebildet sein, dass sie verschiedene Formen aufweisen und die inneren Flanken 114Af, 114Ar, 114Bf und 114Br können so ausgebildet sein, dass sie die gleiche Form aufweisen.
-
Das spannseitige angetriebene Kettenrad 170 des Steuerkettenantriebssystems des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels weist eine zyklisch variierende Zahnteilung auf.
-
Wenn das Steuerkettenantriebssystem beispielsweise in einem Vierzylinder-Reihenmotor mit zweifach oben liegenden Nockenwellen (DOHC) eingesetzt wird, treten Schwankungen der Drehzahl mit einer Rate von zwei Zyklen für jede Umdrehung der antreibenden Welle, d. h. vier Zyklen für jede Umdrehung des angetriebenen Kettenrads auf. Dementsprechend ist das spannseitige angetriebene Kettenrad 170 derart ausgebildet, das die Zahnteilung der Kettenradzähne 171 wie in 16 dargestellt durch vier Zyklen variiert. D. h. die Teilung der Kettenradzähne 171 nimmt zyklisch zu und ab, so dass die maximale Teilung Pmax, wo die Teilung am größten ist und die minimale Teilung Pmin, wo die Teilung am kleinsten ist, sich in Intervallen von 45 Grad abwechseln. Dementsprechend wird die Ankunftsrate der Kettenradzähne 171 an dem Punkt, an dem die Kette sich vom Kettenrad löst, zyklisch erhöht und verringert, wobei der Durchhang oder die Spannung in dem Trum der Kette, das vom angetriebenen Kettenrad 170 zum antreibenden Kettenrad 150 läuft, effektiv verändert wird.
-
Wie in 16 darstellt, kennzeichnen Markierungen 172 die Stellen Pmin, wo die Teilung am kleinsten ist und Markungen 173 kennzeichnen die Positionen Pmax, wo die Teilung am größten ist. Diese Markierungen sind in der Nähe der Kettenradzähne 171 auf einer Seite des angetriebenen Kettenrads 170 angeordnet.
-
Die Veränderungen der Zahnteilung in 16 sind zum Zweck der Veranschaulichung übertrieben dargestellt. Die tatsächliche Veränderung der Zahnteilung beträgt lediglich ungefähr 0,2 mm mit Bezugnahme auf eine übliche Teilung in einem herkömmlichen Vierzylinder-Reihenmotor mit zweifach oben liegenden Nockenwellen (DOHC), wo die Länge des Lasttrums der Kette zwischen dem angetriebenen Kettenrad und dem antreibenden Kettenrad ungefähr 300 mm beträgt. Diese geringe Veränderung der Teilung ist schwierig zu sehen und beeinflusst den Eingriff des Kettenrads mit der Kette 110 nicht. Die Markierungen vereinfachen eine optische Bestätigung der Positionen von Pmax und Pmin während dem Zusammenbau oder der Reparatur des Motorsteuertriebs.
-
Wie in den 17A–17D dargestellt, ist die Kette 110 mit dem spannseitigen angetriebenen Kettenrad 170 in einem Winkel von ungefähr 90° im Eingriff und bewirkt, dass sich das Kettenrad im Uhrzeigersinn dreht. Die Kette löst sich vom Kettenrad 170 am Lösepunkt K. Die Stellen von Pmax, wo die Teilung der Kettenradzähne 171 am größten ist, sind schematisch durch weiße Bereiche gekennzeichnet und die Stellen von Pmin, wo die Teilung am kleinsten ist, sind durch schwarze Bereiche gekennzeichnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel variiert die Teilung entsprechend einer sinusförmigen Kurve.
-
In 17A hat ein Punkt Pmax auf dem spannseitigen angetriebenen Kettenrad 170 den Lösepunkt K durchlaufen und ein Punkt Pmin nähert sich dem Lösepunkt. Die Teilung der Zähne am Lösepunkt K nimmt mit einer maximalen Rate ab und die Zahnteilung am Lösepunkt K entspricht einer herkömmlichen Zahnteilung. Alle Zähne, die eine größere Teilung als die standardmäßige Teilung aufweisen, haben den Lösepunkt K durchlaufen.
-
In 17B ist die Teilung am Lösepunkt K Pmin und die Änderungsrate der Zahnteilung ist 0. Da die Zahnteilung am Lösepunkt K minimal ist, ist andererseits die Rate mit der die Zähne den Lösepunkt K durchlaufen maximal.
-
In 17C hat Pmin den Lösepunkt K durchlaufen und Pmax nähert sich dem Lösepunkt. Die Teilung der Zähne am Lösepunkt K nimmt mit maximaler Rate zu und alle Zähne, die eine kleinere Teilung als die standardmäßige Teilung aufweisen, haben den Lösepunkt K durchlaufen.
-
In 17D ist die Teilung der Zähne am Lösepunkt K maximal, ist die Änderungsrate der Zahnteilung am Lösepunkt 0 und ist die Rate mit der die Kettenradzähne sich dem Lösepunkt nähern minimal.
-
Die effektive Länge des Lasttrums der Kette zwischen dem angetriebenen Kettenrad 170 und dem antreibenden Kettenrad verändert sich zyklisch infolge der zyklischen Veränderung der Zahnteilung der Kettenradzähne. 18 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Änderungsrate der Teilung der angetriebenen Kettenradzähne 171 am Lösepunkt K und den Schwankungen der Drehzahl des antreibenden Kettenrads 150. Die Punkte a bis d in 18 entsprechen jeweils den in den 17A bis 17D dargestellten Stadien.
-
Am Punkt a nimmt die Ankunftsrate der Zähne am Lösepunkt K mit einer maximalen Rate zu und deshalb ist die obere Kurve in 18 am weitesten unterhalb der Bezugslinie am Punkt a. Gleichzeitig nimmt die Drehzahl der Kurbelwelle zu.
-
Die zunehmende Ankunftsrate der Zähne am Lösepunkt K neigt dazu die Spannung in der Kette zu verringern, wobei die zunehmende Spannung, die von der steigenden Drehzahl des antreibenden Kettenrads verursacht wird, kompensiert wird.
-
Am Punkt b ist ein Punkt Pmin auf dem Kettenrad am Lösepunkt K, die Ankunftsrate der Kettenradzähne am Punkt K ist maximal und die Veränderungen der Ankunftsrate der Zähne am Punkt K ist 0. Punkt b fällt zeitlich mit dem Punkt zusammen, an dem die Drehzahl des antreibenden Kettenrades maximal ist. Die Reduktion der Spannung im Lasttrum der Kette, die sich aus der höheren Rate mit der die Kettenradzähne am Lösepunkt K eintreffen ergibt, kompensiert weiterhin die erhöhte Spannung, die von der hohen Drehzahlrate des antreibenden Kettenrads verursacht wird.
-
Am Punkt c nimmt die Ankunftsrate der Zähne am Lösepunkt K mit einer maximalen Rate ab und deshalb ist die obere Kurve in 18 am weitesten oberhalb der Bezugslinie am Punkt c. Gleichzeitig nimmt die Drehzahl der antreibenden Welle ab. Die Abnahme der Ankunftsrate der Zähne am Lösepunkt neigt dazu die Spannung im Lasttrum der Kette zu erhöhen, wobei die Abnahme der Spannung, die sich aus der Abnahme der Drehzahl des antreibenden Kettenrads ergibt, kompensiert wird.
-
Am Punkt d ist eine Position Pmax auf dem Kettenrad am Lösepunkt K. Die Ankunftsrate der Zähne am Lösepunkt ist minimal und die Änderungsrate der Ankunftsrate der Zähne am Lösepunkt ist 0. Der Punkt an dem die Drehzahl des antreibenden Kettenrads am niedrigsten ist, fällt mit diesem Punkt d zusammen.
-
Man wird sehen, dass die Ankunftsrate der Zähne am Lösepunkt am angetriebenen Kettenrad am geringsten ist, wenn die Drehzahl des antreibenden Kettenrads minimal ist und dass die Ankunftsrate der Zähne am Lösepunkt am angetriebenen Kettenrad am höchsten ist, wenn die Drehzahl des antreibenden Kettenrads maximal ist. Durch Synchronisieren der Phase der mit Rollen angetriebenen Kettenradzähne 171 mit den Schwankungen der Drehzahl in einer optimalen Phasenbeziehung wie oben beschrieben, ist es möglich, die Schwankungen der Drehzahl effektiv zu absorbieren, ohne dass es erforderlich ist, die Kette auszulenken oder eine Kraft auf die Kette in einer anderen Richtung als der Laufrichtung der Kette aufzubringen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass durch Reduzieren der maximalen auf die Kette aufgebrachten Spannung die Kette kleiner und leichter ausgeführt werden kann. Infolgedessen kann das gesamte Kettenantriebssystem verkleinert werden, leichter ausgeführt werden und durch Reduzieren der Anzahl beweglicher Teile vereinfacht werden. Gleichzeitig können Geräusche, die durch Vibrationen der Kette verursacht werden, reduziert werden.
-
Die 19A und 19B sind Schaubilder, die Ergebnisse von Messungen der Spitzenspannung darstellen, die an einem Vierzylinder-Reihenmotor unter Verwendung eines standardmäßig angetriebenen Kettenrads durchgeführt wurden, d. h. einem Kettenrad das keine Variation der Zahnteilung des angetriebenen Kettenrads aufweist. Das Fehlen der Variation der Zahnteilung des angetriebenen Kettenrads wird durch die mittleren Kurven in 19A und 19B dargestellt. 19C ist ein gleichartiges Schaubild, das die Ergebnisse von Messungen der Spitzenspannung darstellt, die am selben Motor unter Verwendung eines angetriebenen erfindungsgemäßen Kettenrads durchgeführt wurden, bei dem die Zahnteilung zyklisch zunimmt und abnimmt.
-
In 19A verursacht die Kurbelwelle keine Schwankung der Drehzahl. Die Spannung in der Kette schwankt geringfügig aufgrund von Lastschwankungen, die sich aus dem Betrieb der Motornockenwelle ergeben.
-
In 19B schwankt die Drehzahl der Kurbelwelle und es wird eine hohe Schwankung der Kettenspannung in Synchronisation mit den Schwankungen der Drehzahl erzeugt.
-
In 19C schwankt die Drehzahl der Kurbelwelle wie in 19B, aber die Zahnteilung des angetriebenen Kettenrads nimmt erfindungsgemäß zyklisch zu und ab. Der größte Teil der Spannungsschwankung, der mit der Schwankung der Drehzahl des Kurbelwellenkettenrads zusammenhängt, wird durch Einstellen des angetriebenen Kettenrads derart absorbiert, dass die Teilung der Zähne am Lösepunkt an den Drehwinkeln minimiert wird, an denen die Drehzahl des antreibenden Kettenrads maximal ist. Die übrigen, relativ geringen Schwankungen der Spannung, die durch Lastschwankungen verursacht werden, sind ähnlich zu den in 19A dargestellten.
-
Im in 19C dargestellten Beispiel ist die Kurbelwelle auf eine Drehzahl von 6000 Umdrehungen pro Minute eingestellt. Das Kettenantriebssystem übt größere spannungsmindernde Effekte bei höheren Drehzahlen aus.
-
Obwohl im beschriebenen Ausführungsbeispiel das Vorziehen und Verzögern der Ankunft der Kettenradzähne am Lösepunkt und die zyklischen Schwankungen der Drehzahl des antreibenden Kettenrads sinusförmigen Kurven folgen, kann die Kurve, die die Änderungsrate der Ankunftsrate der Kettenradzähne am Lösepunkt darstellt, geeignet gewählt werden, so dass, sogar wenn aktuelle Schwankungen in der Drehzahl des antreibenden Kettenrades nicht sinusförmig sind, die Ankunftsrate der angetriebenen Kettenradzähne am Lösepunkt K am größten ist, wenn die Drehzahl des antreibenden Kettenrads maximal ist und die Ankunftsrate der angetriebenen Kettenradzähne am Lösepunkt am niedrigsten ist, wenn die Drehzahl des Kettenrads minimal ist.
-
Obwohl das Kettenrad, bei dem die Zahnteilung zyklisch zunimmt und abnimmt, im beschriebenen Ausführungsbeispiels das angetriebene Kettenrad ist, kann als eine Alternative das antreibende Kettenrad eine zyklisch zunehmende und abnehmende Zahnteilung aufweisen und als eine weitere Alternative können sowohl das antreibende Kettenrad als auch das angetriebene Kettenrad eine zyklisch zunehmende und abnehmende Zahnteilung aufweisen.
-
Wenn das antreibende Kettenrad eine zyklisch zunehmende und abnehmende Zahnteilung aufweist, läuft das Lasttrum der Kette in Richtung des antreibenden Kettenrads und die Phasenbeziehung der Zahnteilung am Eingriffspunkt am antreibenden Kettenrad zur Drehzahl des antreibenden Kettenrads ist die Umkehrung der entsprechenden Beziehung am angetriebenen Kettenrad. D. h., bei einer maximalen Drehzahl des antreibenden Kettenrads sollte ein Punkt Pmax am antreibenden Kettenrad am Lösepunkt sein. Dementsprechend sollte im Fall in dem beide Kettenräder eine zyklisch variierende Zahnteilung aufweisen ein Punkt Pmax, wenn ein Punkt Pmin am angetriebenen Kettenrad am Lösepunkt K ist, am antreibenden Kettenrad am Eingriffspunkt sein.
-
Die Verwendung einer zyklisch variierenden Zahnteilung ermöglicht es auch verschiedene Vibrationen und Geräusche, die anders als zyklische Schwankungen der Drehzahl mit Schwingungsresonanz und akustischer Resonanz zusammenhängen, zu vermeiden.
-
Da die Markierungen auf der Seite des Kettenrads eine Identifikation der Positionen erlauben wo die Teilung der Kettenradzähne am größten ist und der Positionen wo die Teilung der Kettenradzähne am kleinsten ist, ist es möglich, diese Positionen genau zu spezifizieren, auch wenn die Veränderung der Teilung sehr gering ist. Mit dieser Ausgestaltung kann der Zahn, der die höchsten Lasten trägt, leicht spezifiziert werden, können die Phasen der Kettenräder leicht angepasst werden und können Zusammenbau und Instandhaltung durch Verwendung der Markierungen als Einstellmarkierungen effizient durchgeführt werden.
-
Wie in 20 dargestellt, ist in einem Steuerkettenantriebssystem eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels das antreibende Kettenrad 150 dem antreibenden Kettenrad des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich, weist Rollen antreibende Kettenradzähne, die mit Rollen der Kette 110 in Eingriff gelangen, und antreibende seitliche Kettenradzähne auf einer oder beiden Seiten der die Rollen antreibenden Kettenradzähne auf, die mit Zähnen der Kettenlaschen der Kette 110 in Eingriff gelangen.
-
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel weist das spannseitige angetriebene Kettenrad 270 auch sowohl von Rollen angetriebene Kettenradzähne, die mit Rollen der Kette 110 in Eingriff gelangen, und angetriebene seitliche Kettenradzähne auf einer oder auf beiden Seiten der Rollen antreibenden Kettenradzähne auf, die mit Zähnen der Kettenlaschen der Kette 110 in Eingriff gelangen. Zusätzlich nimmt die Teilung der Zähne in Umfangsrichtung mit Phasen zyklisch zu und ab, die mit Schwankungen der Drehzahl am antreibenden Kettenrad oder mit zyklischen Schwankungen der auf das angetriebene Kettenrad aufgebrachten Last synchronisiert sind.
-
Eingriff und Lösen des spannseitigen angetriebenen Kettenrads 270 mit der Kette 110 sind identisch mit dem Eingreifen und Lösen des angetriebenen Kettenrads 150 mit der Kette 110 im ersten Ausführungsbeispiel und die Funktion der Variation der Zahnteilung ist identisch wie im ersten Ausführungsbeispiel.
-
Im in 20 dargestellten Ausführungsbeispiel variiert die Teilung der seitlichen Zähnen des angetriebenen Kettenrads 270 vorzugsweise zyklisch in gleicher Weise wie die Teilung der mit Rollen eingreifenden Zähne des Kettenrads 270 variiert, um große Veränderungen in der Last in dem Trum der Kette zu vermeiden, dass vom angetriebenen Kettenrads 270 zum antreibenden Kettenrad 150 läuft.
-
Obwohl das schlaffseitige angetriebene Kettenrad 160 in der 20 nur mit Rollen angetriebene Kettenradzähne aufweist, kann dieses auch mit seitlichen Kettenradzähnen versehen werden, die denen am spannseitigen angetriebenen Kettenrad 270 ähnlich sind. Zusätzlich kann die Teilung der Zähne am Kettenrad 160 zyklisch in Umfangsrichtung mit Phasen zunehmen oder abnehmen, die mit Schwankungen der Drehzahl des antreibenden Kettenrads oder mit zyklischen Schwankungen der Last, die auf das Kettenrad 160 über seine angetriebene Welle aufgebracht wird, synchronisiert sind.
-
Im erfindungsgemäßen Steuerkettenantriebssystem ist das antreibende Kettenrad, das eine hohe Eingriffslast aufweist, und anfällig ist Geräusche zu erzeugen, mit den Funktionen einer Rollenkette und einer Zahnkette versehen und die Teilung der Zähne des spannseitigen angetriebenen Kettenrads nimmt zyklisch entlang seines Umfangs zu und ab, um Spannungsschwankungen zu kompensieren, ohne dass die Kette ausgelenkt oder eine Kraft auf die Kette in einer anderen Richtung als der Kettenlauflaufrichtung aufgebracht wird. Der kombinierte Effekt dieser Merkmale bewirkt außergewöhnliche Vorteile darin, dass es möglich wird, eine Abnahme der Zugfestigkeit der Kette aufgrund von Längen der Kette zu verhindern, das andererseits durch Verschleiß der Verbindungsstifte verursacht wird, das Geräuschniveau zu reduzieren, das durch den Eingriff der Kette mit den Kettenrädern entsteht, die Kette zu verkleinern und leichter auszuführen und Vibrationen und Geräusche zu verhindern, die durch Schwankungen der Spannung verursacht werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Steuerkettenantriebssystem
- 101
- Führung
- 102
- Führung
- 110
- Kette
- 111
- innere Kettenlasche
- 112
- äußere Kettenlasche
- 113
- Zahn
- 113Af
- Zahn
- 113Ar
- Zahn
- 113Bf
- Zahn
- 113Br
- Zahn
- 114Af
- innere Flanke
- 114Ar
- innere Flanke
- 114Bf
- innere Flanke
- 114Br
- innere Flanke
- 115Af
- äußere Flanke
- 115Ar
- äußere Flanke
- 115Bf
- äußere Flanke
- 115Br
- äußere Flanke
- 116
- Hülsendurchgang
- 117
- Stiftdurchgang
- 118
- inneres Glied
- 119
- äußeres Glied
- 120
- Rolle
- 130
- Verbindungsstift
- 140
- Hülse
- 150
- antreibendes Kettenrad
- 151
- mittiger Kettenradzahn
- 152
- seitlicher Kettenradzahn
- 153
- mittiges antreibendes Kettenrad
- 154
- seitliches antreibendes Kettenrad
- 160
- angetriebenes Kettenrad
- 170
- Kettenrad
- 171
- Kettenradzahn
- 172
- Markierung
- 173
- Markierung
- 270
- angetriebendes Kettenrad
- 510
- Kette
- 511
- Kettenlasche
- 512
- innere Kettenlasche
- 520
- Rolle
- 530
- Stift
- 550
- Kettenrad
- 551
- Kettenradzahn
- 552
- seitlicher Zahn
- E
- Motorgehäuse
- G1f
- äußere Flanke
- G1r
- äußere Flanke
- G2f
- äußere Flanke
- H1f
- Zahn
- H1r
- Zahn
- H2f
- Zahn
- H2r
- Zahn
- H3f
- Zahn
- K
- Lösepunkt
- L1
- Kettenlasche
- L2
- Kettenlasche
- L3
- Kettenlasche
- P
- Schwenkachse
- P
- Teilung
- Pmin
- Teilung
- Pmax
- Teilung
- Q
- Befestigunsbolzen
- R1
- Rolle
- R2
- Rolle
- R3
- Rolle
- T
- Spanneinrichtung
- U1f
- innere Flanke
- U1r
- innere Flanke
- U1f
- innere Flanke
- U3f
- Flanke
