DE19532536A1 - Leistungsübertragende Kette - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine leistungsübertragende Kette, insbesondere eine solche mit einer großen Anzahl verschach­ telter Glieder, jedes mit zwei Zähnen und zwei Löchern. Die Glieder sind in Reihen versetzt angeordnet und über Stifte verbunden.

Als leistungsübertragende Ketten für Fahrzeuge werden soge­ nannte "Silent"-Ketten bzw. invertierte Zahnketten verwen­ det. Eine bekannte Silentkette ist in Fig. 9 dargestellt und besteht aus vielen Gliedern oder Platten 50 mit jeweils zwei Zähnen 51 und zwei Löchern 52. Die Glieder sind reihenförmig angeordnet und mit Stiften 53 in den Löchern 52 verbunden. Jeder Zahn besitzt eine Innenflanke 51a und eine Außenflanke 51b, die sich am Scheitel treffen.

Im Betrieb der Silent-Kette erfaßt eine Flanke der Zähne 51 einer Platte 50 einen Zahn eines Kettenrades zur Leistungs­ übertragung von einem treibenden auf ein getriebenes Ket­ tenrad. Wie Fig. 10 zeigt, bildet die Silent-Kette 70 mit­ tels der Stifte 53, welche die Platten um das Kettenrad 60 herum verbunden, einen Polygonzug. In Fig. 10 zeigen die durchgezogenen und gestrichelten Linien die Positionen der Wälzlinien der Kette 70, wenn das Rad 60 rotiert und die Rotationsphasendifferenz einer Halbperiode entspricht.

Da die Silent-Kette polygonal um das Kettenrad wandert, er­ fährt die Silent-Kette eine sehnenförmige Bewegung (die Sehne bewegt sich auf und ab) mit der Amplitude ΔT′ zwischen dem treibenden und getriebenen Rad. Als Ergebnis einer Stu­ die des Geräusches bei Silent-Ketten wird davon ausgegangen, daß infolge der Auf- und Abbewegung der Kette Zugspannungs­ schwankungen in der Kette auftreten. Damit ergeben sich Än­ derungen im Drehmoment der getriebenen Welle und dies er­ zeugt Geräusche.

Außerdem treten Schwankungen in der Umfangsgeschwindigkeit der Kette infolge der Auf- und Abbewegung der Sehne auf, die zu Winkelgeschwindigkeitsschwankungen der getriebenen Welle führen und damit ebenfalls zu Geräuschen.

Die Erfindung geht von diesem Stand der Technik aus und hat sich zum Ziel gesetzt, eine leistungsübertragende Kette zu schaffen, bei der durch Unterdrückung der sehnenförmigen Auf- und Abbewegung Geräusche reduziert werden.

Bei der Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der sehnen­ förmigen Bewegung und der Geräuschbildung zeigt Fig. 6 ein empirisches Verhältnis, nämlich die Relativwerte der Geräu­ sche für verschiedene Größen der sehnenförmigen Bewegung bis 0,2 mm ΔT entsprechend 0 dB. Das heißt, ein -6 dB relativer Geräuschwert bedeutet 6 dB Geräuschminderung ausgehend vom Geräusch bei 0,2 mm ΔT Sehnenbewegung. Entsprechend diesem Verhältnis muß die Sehnenbewegung so stark wie möglich un­ terdrückt werden, um Geräusche zu mindern. Das Verhältnis der Fig. 6 dient als Beispiel einer typischen Silent-Kette und gilt nicht für alle Kettentypen.

Die Anmelderin hat bereits eine Kette vorgeschlagen, wie sie im japanischen Patent Heisei 1-56304 zur Geräuschminderung einer Silent-Kette geschildert ist. Bei dieser Silent-Kette, die in Fig. 9 dargestellt ist, kontaktieren die Innenflanken 51a der Kettenglieder die Zähne des Kettenrades bei Beginn der Berührung am Kettenrad und die Außenflanken 51b der Glieder kontaktieren die Kettenradzähne, wenn die Silent-Kette sich um das Kettenrad schlingt. Auf diese Weise er­ folgt der Kontakt zwischen den Gliedern und dem Kettenrad in zwei Schritten, um Geräusche zu mindern.

Die leistungsübertragende Kette der Erfindung stellt eine weitere Entwicklung einer Kette mit einem solchen Mechanis­ mus dar. Die erfindungsgemäße Kette ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Die leistungsübertragende Kette hat Glieder mit unterschied­ lichen Überständen für eine Bogenform der Innenflanke. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Glieder in einem unregelmäßigen Muster in Längsrichtung der Kette ange­ ordnet.

Erfindungsgemäß verhalten sich die unterschiedlichen Tei­ lungslängen der Ketten gemäß P₂ P₁ P₃ und gleichzeitig ist der Krümmungsradius R der Innenflanke des Zahnes der Gelenkplatte R 2×P im Verhältnis zur Kettenteilungslänge P. Deshalb kontaktieren die Innenflanken der Glieder die Kettenradzähne zuerst am Beginn des Anlaufens an das Ket­ tenrad und die Innenflanken heben die Sehne der Kette an. Dies verringert die Sehnenbewegung der Kette. Sobald die Glieder das Kettenrad erfassen und einsitzen, kontaktieren die Außenflanken der Gelenkplatten die Kettenradzähne. Auf diese Weise erfolgt der Kontakt zwischen den Gliedern und den Kettenrädern in zwei Schritten und dies führt zur Ge­ räuschminderung.

Das Verhältnis zwischen dem Krümmungsradius R (Scheitel R) der Innenflanke der Gelenkplatte und der Sehnenbewegung ΔT der Kette zeigt Fig. 7. Hier ist auf der Abszisse die Größe des Scheitels R in ganzzahligem Vielfachen der Kettentei­ lungslänge P auf getragen. In Fig. 7 beträgt die Sehnenbewe­ gung ΔT 0,2 mm für R = 1,5×P wie bei einer bekannten Ket­ te. Wenn aber R auf 2×P anwächst, so verkleinert sich die Sehnenbewegung ΔT auf 0,05 mm. Entsprechend dem in Fig. 6 dargestellten Zusammenhang wird deshalb die Geräuschbildung um etwa 6 dB gegenüber der bekannten Kette reduziert, weil sich die Sehnenbewegung verkleinert hat.

Wird R auf 2×P erhöht, so zeigt Fig. 8 den Zusammenhang zwischen Kette und Kettenrad. Das heißt, die Silent-Kette 40 auf dem Kettenrad 50 bildet einen Polygonzug, wobei die Ecken von den Stiften 53 zur Verbindung der Glieder bestimmt sind. Am Ort des Beginns für den Eingriff am Kettenrad 60 wird die Kette 40 um ΔT in Pfeilrichtung in Fig. 8 angehoben (Auf-/Abrichtung), weil die Innenflanke des Gliedes das Ket­ tenrad kontaktiert. Wie bereits erläutert, kann erfindungs­ gemäß die Sehnenbewegung der Kette unterdrückt und Geräusche gemindert werden.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind außerdem die Krümmungswerte oder der Überstand der Innenflanken (Kreisbogenform) der Glieder in Längsrichtung der Kette un­ regelmäßig. Mit dem Ausdruck "unregelmäßig" ist gemeint, daß die Gliedersätze in einem Muster in der Kette angeordnet werden, so daß die Krümmungswerte der Glieder in verschiede­ nen Sätzen satzweise über die gesamte Kettenlänge hinweg va­ riieren. Auf diese Weise ist das im Kettenbetrieb entwickel­ te Geräusch nicht zyklisch oder "beliebig", so daß störende Geräusche gemindert werden können. Beispiele einer bekannten Kette mit Gliedersätzen und unterschiedlichen Krümmungen in beliebigen Mustern sind in den U.S. Patenten 4,342,560 und 4,832,668 erläutert.

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Teils einer Silent-Kette in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kette der Fig. 1;

Fig. 3 einen Teil der Kette der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 das Verhalten der Kette auf einem Kettenrad;

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht der Kette in Fig. 3;

Fig. 6 eine Darstellung des empirischen Zusammenhangs zwischen der Sehnenbewegung (mm) und dem relativen Geräuschwert (dB);

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Sehnenbewegung abhängig von der Größe des Innenradius R;

Fig. 8 eine Darstellung des Eingriffs der erfindungsge­ mäßen Kette mit einem Kettenrad;

Fig. 9 eine bekannte Silent-Kette;

Fig. 10 eine Darstellung des Eingriffs der bekannten Silent-Kette mit einem Kettenrad.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Ausführungs­ form einer Silent-Kette mit Reihen verschachtelter Glieder 2. Jedes Glied besitzt zwei Zähne 21 und zwei Löcher 22. Eine Pendelverbindung 3, bestehend aus einem langen und kur­ zen Pendelstift 31, liegt in jedem Loch 22 einer Platte 2. Die Gelenkplatten 2 sind gelenkig miteinander verbunden und Führungsplatten 4 liegen an den Außenseiten der Gliedersät­ ze.

Fig. 3 zeigt, daß die Innenflanke 23 jedes Zahns 21 der Glieder 2, 2′ und 2′′ bogenförmig und die Außenflanke 24 na­ hezu gerade ist. Gleichzeitig ist die Innenflanke 23 so ge­ formt, daß sie gegenüber der Außenflanke 24 nahe der Ein­ griffsteilungslinie n (strichpunktierte Linie n in der Zeichnung) übersteht, wenn die Kette 1 fast gerade ausge­ richtet ist.

Das heißt, es ergibt dich das Verhältnis P₂ P₁, bei dem P₁ die Teilungslänge zwischen den Außenflanken auf der Ein­ griffs-Teilungslinie n der Gelenkplatten 2 ist und P₂ die Teilungslänge zwischen den Innenflanken auf der Eingriffs-Tei­ lungslinie n der beiden anderen Gelenkplatten 2′ und 2′′ ist, welche sich an einem Zahnpaar 21 der Gelenkplatte 2 überlappen.

Ferner ist das Verhältnis P₁ P₃ eingehalten, wobei P₃ die Teilungslänge zwischen den Innenflanken 23d und 23f auf der Eingriffsteilungslinie n′ der beiden anderen Gelenkplatten 2d und 2f ist, die ein Zahnpaar 21 der Gelenkplatte 2e über­ lappen, die den Zahn t des Kettenrades s erfaßt, wenn die Silent-Kette 1 sich gemäß Fig. 4 um das Kettenrad S schwingt.

Deshalb ergibt sich im Ergebnis der Zusammenhang

P₂ P₁ P₃

zwischen den Teilungslängen P₁, P₂ und P₃. Dabei bedeutet "=" gleich "≒".

Wie außerdem Fig. 5 zeigt, gilt das Verhältnis R 2×P für den Krümmungsradius R der Innenflanke 23 der Gelenkplatte 2. Auch hier bedeutet "=" gleich "≒".

Hier ist die Kettenteilungslänge P der Abstand zwischen C₁ und C₂ und C₁ und C₂ sind die Kontaktpunkte der Pendelstifte 31 und 31 der Gelenkplatte 2, wenn die Kette 1 gemäß Fig. 1 gerade gestreckt wird. Deshalb bezeichnet die strichpunk­ tierte Linie durch die Punkte C₁ und C₂ in Fig. 5 die Ket­ tenteilungslinie.

Läuft die Kette 1, welche die vorbeschriebene Struktur hat, auf das Kettenrad S auf, so kontaktiert die Innenflanke 23a des Zahnes 21 der Gelenkplatte 2a einen Teil oder einen na­ hen Punkt auf dem Teilungskreis n′ des Zahnes t des Ketten­ rades 1 zu Beginn des Eingriffs, wie Fig. 4 zeigt.

Zu diesem Zeitpunkt wird die Gelenkplatte 2a um ΔT angehoben (s. Fig. 8) vom Zahn t des Zahnrades S, weil R der Innen­ flanke 23a der Gelenkplatte 2a annähernd 2× oder größer als die Kettenteilungslänge P eingestellt ist.

Wenn sich dann die Kette 1 um das Kettenrad S schlingt, kon­ taktieren beide Außenflanken 24c den Zahn t des Kettenrades 1 wie im Falle der Gelenkplatte 2c (Fig. 4). Dann bleibt die Kette 1 in diesem Zustand, bis sie vom Kettenrad S abläuft (s. Gelenkplatten 2d, 2e und 2f).

Läuft die Kette 1 vom Kettenrad S ab, so kontaktiert die In­ nenflanke 23 der Gelenkplatte 2 den Zahn t des Kettenrades S, ähnlich wie zu Beginn des Eingriffs. Damit wird die Plat­ te 21, die eben vom Kettenrad S abläuft, um ΔT angehoben (Fig. 8). Die Platte 2 wird von der Innenflanke 23 während des Beginns des Eingriffs am Kettenrad S und beim Ablauf vom Kettenrad angehoben, und deshalb wird die Sehnenbewegung der Kette 1 auf etwa 0,05 mm (Fig. 7) unterdrückt und damit ge­ räuschgemindert (Fig. 6).

Auch erfolgt der Kontakt zwischen der Platte 2 und dem Zahn t des Kettenrades 1 in zwei Schritten, d. h. die Innenflanke 23 berührt zuerst und dann die Außenflanke 24, was zu einer Geräuschminderung führt.

Wie vorbeschrieben, werden die verschiedenen Teilungslängen der Kette auf P₂ P₁ P₃ und der Krümmungsradius R der In­ nenflanke 23 der Platte 2 so gewählt, daß er etwa 2× die Kettenteilungslänge P beträgt oder größer ist. Deshalb wird die Sehnenbewegung der Kette unterdrückt und das Geräusch vermindert.

Die Erfindung wurde an band einer Silent-Kette mit Pendel­ stiftverbindung erläutert, läßt sich aber auch auf Silent-Ketten mit zylindrischen Stiften anstelle der Pendelverbin­ dung verwenden. Ferner kann die Erfindung auch bei sogenann­ ten Silent-Ketten vom zufälligen Typ Verwendung finden, bei denen die Überstände der Innenflanken in Längsrichtung der Kette unregelmäßig sind.

Claims (2)

1. Leistungsübertragende Kette mit mehreren Gliedern mit je zwei Zähnen und zwei Löchern, die gegeneinander ver­ setzt mit in den Löchern eingesetzten Stiften verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Innenflanken und Außenflanken (23, 24) der Zähne (21) im Verhältnis P₂ P₁ P₃ geformt sind, wobei P₁ die Teilungslänge der Außen­ flanken auf der Teilungslänge der Glieder ist, P₂ die Tei­ lungslänge zwischen den Innenflanken der Zähne zweier be­ nachbarter Glieder und der Zähne der Glieder, wenn die Kette beinahe gerade ausgerichtet ist und P₃ die Teilungslänge zwischen den Innenflanken, wenn die Kette auf einem Ketten­ rad liegt und daß die Form der Innenflanke dem Verhältnis R 2×P genügt, worin R der Krümmungsradius der Innenflanke und P die Kettenteilungslänge ist.

2. Kette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder unterschiedliche Überstände der Bogenform an der Innenflanke besitzen und die Glieder in einem unregelmäßigen Muster in Längsrichtung der Kette angeordnet sind.