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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kettenrad zur Übertragung eines Drehmoments bei einem Getriebe, dessen periphere Verzahnung formschlüssig mit einem Zugmittel zusammenwirkt, insbesondere für Motorräder.
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Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf Zugmittelgetriebe. Hierbei erfolgt eine Leistungsübertragung durch mindestens eine Zahnrad-Zugmittel-Paarung. Als Zugmittel kann bevorzugt eine Bolzenkette oder dergleichen verwendet werden.
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US 3225616 A offenbart ein Zahnrad, bei welchem eine Vielzahl von sich überlappenden Zahnlaschen mittels Stiften und Schrauben an einem Flansch eines Tragrads befestigt werden.
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In der
DE 60305206 T2 ist ein Kettenrad gezeigt und beschrieben, welches aus einem Mittelteil aus einer Leichtmetalllegierung besteht, mit welchem ein Zahnkranz aus einer Eisenlegierung durch Niete verbunden ist. Der Zahnkranz aus Eisenlegierung weist dazu radiale Ansätze auf, die mit taschenartigen Ausnehmungen im Mittelteil korrespondieren und sich mit diesen quer über die Böden der taschenartigen Ausnehmungen überlappen.
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Aus der
US 2007/173364 A1 ist ein mehrteiliges Kettenrad mit einem Innenring bekannt, wobei Durchgangslöcher zur Befestigung des Kettenrads auf einer Radnabe vorgesehen sind, und diese auf einem gemeinsamen Lochkreis liegen. Ferner weist der dort beschriebene Gegenstand einen Zahnkranz mit einer bestimmten Kettenteilungs-Periode auf.
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Ferner ist aus der
US 2003/0199351 A1 ein zweiteiliges Kettenrad bekannt, welches über einen Nabenflansch verfügt, mit dem es an der Nabe eines Motorrads montiert werden kann. Am Nabenflansch wird ein Kreisringförmiger Zahnkranz mittels Bolzen befestigt. Der Nabenflansch und der Zahnkranz können aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
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Nachteilig an derartigen Systemen ist, dass die bekannten Verbindungen sich ungünstig auf das Gewicht (Masse) auswirken und dass die Verbindungen mit dem tragenden Teil zumeist nicht für eine Übertragung hoher Drehmomente unter ungünstigen Rahmenbedingungen geeignet sind. Unter ungünstigen Rahmenbedingungen sollen hier beispielsweise Motocross- und Endurofahrten, also Fahrten in unbefestigtem Gelände und insbesondere in Sand und Schlamm verstanden werden. Ferner ist ein Austausch unter Wettbewerbsbedingungen kaum möglich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Kettenrad zur Übertragung eines Drehmoments zu schaffen, welches sich trotz hoher Anforderungen an Festigkeit, Robustheit und ästhetischer Wirkung mit möglichst geringem Aufwand bei möglichst geringem Gewicht (Masse) herstellen lässt. Außerdem sollen verschlissene Kettenräder für ein Recycling geeignet sein.
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Diese Aufgabe wird von Kettenrädern mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Ein mehrteiliges Kettenrad zur Übertragung eines Drehmoments bei einem Getriebe, bei dem ein Zahnkranz über dessen periphere Verzahnung formschlüssig mit einer Kette zusammenwirkt, welche eine vorgegebene Kettenteilungs-Periode aufweist, und bei dem ein Nabenflansch zur Befestigung des mehrteiligen Kettenrades an einer Radnabe Durchgangslöcher aufweist, welche auf einem gemeinsamen Lochkreis liegen, ist dann mit Vorteilen behaftet, wenn der Nabenflansch an seinem äußeren Umfang ein Außengewinde und der Zahnkranz im Innern seiner Kreisringförmigen Kontur ein damit korrespondierendes Innengewinde aufweist.
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Außerdem ist es für ein mehrteiliges Kettenrad günstig, wenn die Außen- und Innengewinde mittels einer lösbaren Klebung fixiert sind.
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Ferner kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der Nabenflansch und der Zahnkranz ausschließlich durch eine Klebung miteinander verbunden sind.
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Ferner ist ein mehrteiliges Kettenrad vorteilhaft, wenn zumindest der Zahnkranz im Innern seiner Kreisringförmigen Kontur einen Ansatz als Begrenzungsanschlag aufweist.
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Darüber hinaus kann ein mehrteiliges Kettenrad vorteilhaft gestaltet sein, wenn der Nabenflansch zur Aufnahme von Zahnkränzen mit unterschiedlichen Außendurchmessern und dementsprechend unterschiedlichen Zähnezahlen ausgebildet ist.
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Besonders für Wettbewerbe ist es vorteilhaft, wenn die Zahnkränze einfach getauscht werden können. Dies bringt eine Zeitersparnis beim Wechsel von verschlissenen Zahnkränzen und Wettbewerbsvorteile, wenn die Übersetzungsverhältnisse leicht durch einen Tausch des Zahnkranzes geändert werden können.
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Günstig ist ein mehrteiliges Kettenrad auch dann gestaltet, wenn die Anzahl der Zähne der Verzahnung des Zahnkranzes gegenüber der durch die Kettenteilungs-Periode vorgegebenen Anzahl der Zähne reduziert ist, insbesondere dann, wenn der Abstand der Zähne der doppelten Kettenteilungs-Periode entspricht.
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Ein mehrteiliges Kettenrad kann auch dann vorteilhaft sein, wenn der Nabenflansch und der Zahnkranz aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
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Einen besonderen Vorteil bietet ein mehrteiliges Kettenrad dann, wenn der Nabenflansch aus verschlissenen einteiligen Kettenrädern recyclebar ist.
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Mit Hilfe von Ausführungsbeispielen und Details soll die Erfindung nachstehend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert werden.
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Es zeigt
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1 eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Kettenrads;
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2 eine vergrößerte Detail-Ansicht einer Verbindung zwischen Nabenflansch und Zahnkranz gemäß 1;
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3 einen Zahnkranz eines erfindungsgemäßen Kettenrads in einer räumlichen Ansicht und
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4 eine Variante eines Zahnkranz mit reduzierter Anzahl von Zähnen
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kettenrad 1 veranschaulicht, welches im Wesentlichen aus zwei Hauptkomponenten besteht. Die erste Komponente wird von einem Nabenflansch 2 gebildet, die zweite von einem Zahnkranz 3. Der Nabenflansch 2 weist eine Kontur auf, die aus einem skelettierten Sechseck abgeleitet ist, so dass ein Gewichtsoptimiertes Bauteil entsteht. Im Zentrum des Nabenflanschs 2 befindet sich ein Durchbruch 5, welcher einer nicht dargestellten Radnabe, beispielsweise an einem Motorrad Platz bietet. Konzentrisch zu diesem Durchbruch 5 sind sechs Bohrungen 6 angeordnet, die auf einem gemeinsamen Lochkreis liegen und die jeweils in einer Senkung 7 auslaufen. Mittels dieser Bohrungen 6 und zugehörigen, jedoch nicht dargestellten Schrauben wird der Nabenflansch 2 an der nicht dargestellten Radnabe befestigt. Die einen Zahnkranz 3 darstellende zweite Komponente, deren Kontur von einem Kreisring abgeleitet ist, befindet sich am äußeren Umfang 8 des Nabenflanschs 2. An der Peripherie 9 des Zahnkranzes 3 befindet sich eine Verzahnung mit einer bestimmten Anzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten Zähnen 10.
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Wie aus der Detailansicht in 2 ersichtlich ist, weist der Zahnkranz 3 in seiner inneren Kontur einen umlaufenden Ansatz 11 auf, der radial nach innen weist. Die Verbindung zwischen dem Nabenflansch 2 und dem Zahnrad 3 erfolgt über Gewinde. Dabei trägt der Nabenflansch 2 an seinem äußeren Umfang 8 ein Außengewinde 12 und der Zahnkranz 3 in seiner inneren Kontur ein Innengewinde 13, die zusammenwirken. Die beiden Komponenten Nabenflansch 2 und Zahnrad 3 können bei Bedarf zusätzlich durch eine Klebung 14 sicher miteinander fixiert sein. Die Klebung 14 kann lösbar sein, beispielsweise durch Erhitzen.
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Bei einem Zusammenbau des Kettenrads 1 kann der Zahnkranz 3 mittels seines Innengewindes 13 so auf den Nabenflansch 2 mit seinem Außengewinde 12 montiert werden, dass in der Endlage der radial nach innen weisende Ansatz 11 in einer Ausnehmung 15 des Nabenflanschs 2 eingepasst ist. Das Kettenrad 1 weist somit zwei in parallelen Ebenen liegende Außenflächen 16 und 17 auf und ist betriebsbereit.
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Aus 2 ist aber auch ersichtlich, dass die Gewinde entfallen können, wenn zwischen der inneren Kreisringkontur des Zahnkranzes 3 und der Peripherie des Nabenflanschs 2 eine Klebung 14 vorgesehen ist, welche diese beiden Komponenten miteinander fixiert.
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3 zeigt eine Ansicht des Zahnkranzes 3 des erfindungsgemäßen Kettenrads 1. In der inneren Kontur des Zahnkranzes 3 befinden sich das Innengewinde 13 und der Ansatz 11. Die Zähne 10 des Kettenrads 1 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der von einer bestimmten Kettenteilungs-Periode P abgeleitet ist. Die Kettenteilungs-Periode P wird durch die Teilung einer nicht dargestellten Gliederkette bestimmt. Die Anzahl der Zähne 10 eines Kettenrads 1 wird demgemäß durch die entsprechende Kettenteilungs-Periode P derart bestimmt, dass die einzelnen Kettenglieder bei der Umschlingung des Kettenrads mit jeweils einem Zahn eines Kettenrads in Eingriff stehen. Der Zahnkranz 3 weist eine kontinuierliche Verzahnung auf, damit ist gemeint, dass – der Zahnfolge entsprechend – in jeder Teilungsperiode P auch ein Zahn 10 und eine Zahnlücke vorhanden sind.
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Die Verzahnung des Zahnkranzes 3 kann auch diskontinuierlich ausgeführt sein. Ein entsprechendes Detail ist in einem vergrößerten Ausschnitt in 4 dargestellt, der für sich spricht. Bei einer derartigen Ausführungsform ist zwischen zwei Zähnen 10 jeweils ein Zahn ausgelassen. Bei gegebenem Durchmesser des Zahnkranzes 3 sind dabei deutlich weniger Zähne 10 an dessen Peripherie angeordnet. Diese Maßnahme bewirkt, – bei weiterhin ausreichender Festigkeit für die Drehmomentübertragung – dass die Selbstreinigung des Kettenrads 1 zusammen mit der nicht dargestellten Kette deutlich verbessert werden kann. Vor allem bei Gelände-Motorrädern (Moto-Cross) ist dieser Effekt von sehr großem Vorteil. Die Reibungsverluste durch Sand, Schlamm und ähnliche Verunreinigen verringern sich gegenüber einem Kettenrad 1 mit traditioneller Zähnezahl ebenfalls beträchtlich. Dies stellt bei Wettbewerben einen deutlichen Leistungsvorsprung dar.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zahnrads 1 beträgt der Abstand zweier benachbarter Zähne 10 dementsprechend zwei Kettenteilungs-Perioden 2P. Zwischen zwei benachbarten Zähnen 10 fehlt demgemäß ein Zahn, so dass eine Zahnlücke gebildet wird, die doppelt so groß ist, wie bei einem herkömmlichen Kettenrad für eine Glieder- bzw. Bolzenkette mit einer bestimmten Teilung.
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Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, dass, bei Fahrten mit einem Gelände-Motorrad im Schlamm, dieser Schlamm – und natürlich auch andere Verunreinigungen – zwischen die Zähne 10 des Kettenrads 1 und die Glieder der Bolzenkette eindringt und die Leistungsübertragung erheblich beeinträchtigt. Es kommt zu hohen Reibungsverlusten, zu Verringerungen des direkten Kontakts zwischen Kettenrad 1 und Bolzenkette, sogar zu Dehnungen der Bolzenkette, die wiederum zu Überdehnungen und Beschädigungen, zumindest aber zu vorzeitigem Verschleiß von Kettenrad und Bolzenkette führen.
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Durch die gezeigte Vergrößerung der Abstände zwischen zwei benachbarten Zähnen 10 werden die Verunreinigungen und der Schlamm erheblich besser abgeführt und es kommt zu einem gewissen Selbstreinigungseffekt. In Versuchen hat sich gezeigt, dass die zur Leistungsübertragung erforderliche Festigkeit trotz des Weglassens jeweils eines Zahns 10 weiterhin vollständig gewährleistet ist. Vorstellbar ist auch eine Vergrößerung des Abstands zwischen zwei benachbarten Zähnen auf mehr als zwei Kettenteilungs-Perioden. Die gewählte Größe der Zahnlücke richtet sich nach dem Umfang des Kettenrads, der Teilungs-Periode der Bolzenkette und in gewissem Maße auch nach der zu übertragenden Leistung. Ferner ist auch die zusätzliche Gewichts-Reduzierung vorteilhaft.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kettenrad
- 2
- Nabenflansch
- 3
- Zahnkranz
- 4
- Zentrum
- 5
- Durchbruch
- 6
- Bohrung
- 7
- Senkung
- 8
- Umfang
- 9
- Peripherie
- 10
- Zähne
- 11
- Ansatz
- 12
- Außengewinde
- 13
- Innengewinde
- 14
- Klebung
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Außenfläche
- 17
- Außenfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3225616 A [0003]
- DE 60305206 T2 [0004]
- US 2007/173364 A1 [0005]
- US 2003/0199351 A1 [0006]
