DE4331165A1 - Kettenantriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kettenantriebsvorrich­ tung mit einem Zahnrad und einer Kette, wobei das Zahnrad an seinem Umfang angeordnete Zähne aufweist und wobei sich die Kette mit dem Zahnrad in Eingriff befindet.

Genauergesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbesse­ rung an einer Kettenantriebsvorrichtung zur Verringerung des bei dem Antrieb erzeugten Geräuschs.

Beim Betrieb einer Kettenantriebsvorrichtung, die eine mit den auf dem Umfang eines Zahnrads angeordneten Zähnen in Eingriff befindliche Kette aufweist, ist es wünschenswert, das während des Drehens des Zahnrads erzeugte Geräusch zu minimieren. Es ist allgemein angenommen worden, daß das beim Betrieb einer Kettenantriebsvorrichtung erzeugte Geräusch in erster Linie durch eine Schwingbewegung der Kette bewirkt würde, welche von der durch Stoß der Glieder der Kette mit dem Zahnrad bewirkten Erschütterung herrührt. Ein Lösungsweg bezüglich dieses Pro­ blems ist der Versuch gewesen, die Stoßerschütterungen durch die Ausstattung beider Seiten des Zahnrads mit ringförmigen Gummiplatten zu mildern. Die Kettenlaschen der Kette, die sich, wenn die Kette beginnt, mit dem Zahnrad in Eingriff zu gelan­ gen, radial nach innen über die Fußpunkte der Zähne des Zahn­ rads hinaus erstrecken, berühren die Umfangsbereiche dieser Gummiplatten, wodurch die Stoßerschütterungen vermindert werden.

Die Verwendung von ringförmigen Gummiplatten ist bei der Ver­ ringerung von beim Betrieb der Kettenantriebsvorrichtung er­ zeugtem Geräusch erfolgreich gewesen. Jedoch neigen die Gummi­ platten zu mehreren Nachteilen. Insbesondere da die Gummiplat­ ten in wiederholtem Kontakt mit der Kette stehen, können sie keinem Langzeitgebrauch widerstehen. Weiterhin tendieren die Gummiplatten dazu, an ihrem Berührungspunkt mit der Kette Risse zu bilden. Wenn sich die Risse vergrößern, können Teile der Platten abgerissen werden und in andere Teile der Vorrichtung hineingeraten, wo sie den einwandfreien Betrieb stören oder Schaden verursachen können.

Die Nutzdauer der Gummiplatten kann durch die Verwendung von speziellen abrieb- und reißfesten Materialien verlängert und ihre Tendenz zum Auseinanderbrechen vermindert werden. Jedoch sind solche Materialien teuer und erhöhen die Kosten der Gummi­ platten. Ein noch anderes Problem der Gummiplatten besteht darin, daß sie dick genug sein müssen, um sich von der Seiten­ fläche des Zahnrads bis zu oder über die Kettenlaschen der Kette hinaus axial nach außen zu erstrecken. Deshalb müssen die Gummiplatten ziemlich dick sein und können nicht dort verwendet werden, wo nur ein enger Raumbereich bis zu der Seitenfläche des Zahnrads zur Verfügung steht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kettenantriebsvorrichtung zu realisieren, bei der eine Ge­ räuschverringerung ohne die verschiedenen Probleme in Verbin­ dung mit herkömmlichen, an den Seitenflächen der Zahnräder an­ geordneten Gummiplatten, wie bspw. das Reißen und Abbrechen des Gummis, bei reduzierten Kosten und bei geringerem Raumbedarf erreicht ist.

Die erfindungsgemäße Kettenantriebsvorrichtung löst die voran­ stehende Aufgabe durch die Merkmale des einzigen Patentanspru­ ches. Danach ist die in Rede stehende Kettenantriebsvorrichtung derart ausgestaltet, daß an mindestens einer Seite des Zahnrads ein elastischer Körper derart angeordnet ist, daß er bei drehendem Zahnrad nicht von der Kette berührt wird.

In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, daß eine Geräuschverminderung in einer Kettenantriebsvorrichtung der in Rede stehenden Art durch einen an mindestens einer Seite des Zahnrads fest angeordneten elastischen Körper erreicht ist. Im Gegensatz zu den Gummiplatten herkömmlicher Art weist der er­ findungsgemäße elastische Körper eine derartige Größe auf und ist an einer solchen Stelle angeordnet, daß er bei drehendem Zahnrad nicht von der Kette berührt wird.

Beim Betrieb einer Kettenantriebsvorrichtung, bei der die an den Seitenflächen eines Zahnrads angeordneten elastischen Kör­ per nicht von der Kette berührt werden, würde erwartet werden, daß das als Folge der Stöße der Glieder der Kette mit dem Zahn­ rad erzeugte Geräusch mit dem durch eine herkömmliche, Kette und Zahnrad aufweisende Vorrichtung erzeugten Geräusch ver­ gleichbar wäre. Überraschenderweise haben jedoch Untersuchungen gezeigt, daß elastische Körper, die an den Seitenflächen des Zahnrads festgelegt und derart angeordnet sind, daß sie nicht von der Kette berührt werden, in der Lage sind, das Geräusch genauso gut zu verringern wie elastische Körper, die von der Kette berührt werden. Demzufolge ermöglicht es die Erfindung, eine wirksame Geräuschverringerung zu erreichen, wobei die Pro­ bleme in Verbindung mit herkömmlichen, an den Seitenflächen eines Zahnrads angeordneten Gummiplatten vermieden sind.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist einerseits auf den einzigen Patentan­ spruch, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu ver­ weisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Aus­ führungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 in einem axialen Schnitt durch ein Zahnrad, teilweise ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä­ ßen Kettenantriebsvorrichtung, wobei das Zahnrad der­ art mit an den Seitenflächen angeordneten elastischen Platten ausgerüstet ist, daß diese nicht mit der Kette in Berührung geraten,

Fig. 2 in einer Vorderansicht, ausschnittsweise die rechte Seite der Kettenantriebsvorrichtung aus Fig. 1,

Fig. 3 in einer Draufsicht, schematisch eine Geräuschunter­ suchungsanordnung einer Kettenantriebsvorrichtung,

Fig. 4 in einem Diagramm die Meßwerte des durch eine erfin­ dungsgemäße Kettenantriebsvorrichtung erzeugten Ge­ räuschs im Vergleich mit einer herkömmlichen Ketten­ antriebsvorrichtung und einer Kettenantriebsvorrich­ tung, die in herkömmlicher Weise mit geräuschmin­ dernden, an den Seitenflächen des Zahnrads angeord­ neten Gummiplatten ausgerüstet ist,

Fig. 5 in einem Axialschnitt, entsprechend der Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kettenantriebsvorrichtung,

Fig. 6 in einem Axialschnitt eine Kettenantriebsvorrichtung, die in herkömmlicher Weise mit an den Seitenflächen des Zahnrads angeordneten Gummiplatten ausgerüstet ist und

Fig. 7 in einer Draufsicht, ausschnittsweise die rechte Seite der Kettenantriebsvorrichtung aus Fig. 6.

Bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten geräuschverminderten Ket­ tenantriebsvorrichtung befindet sich ein Zahnrad 11 mit einer Kette 13 in Eingriff. Die Kette 13 ist eine herkömmliche An­ triebskette, die quer verlaufende Stifte aufweist, die sich zwischen an beiden Seiten der Kette 13 angeordneten äußeren oder "Stift"-Kettenlaschen und mit den Zähnen des Zahnrads 11 in Eingriff befindlichen Rollen hindurch erstrecken, die auf zwischen inneren oder "Rollen"-Kettenlaschen sitzenden Lauf­ buchsen angeordnet sind. Die Stifte erstrecken sich zum Zusam­ menhalten der Glieder der Kette 13 durch die äußeren Kettenla­ schen, die inneren Kettenlaschen und die Laufbuchsen hindurch. Folglich sind auf beiden Seiten der Kette 13 Stift-Kettenla­ schen und Rollen-Kettenlaschen angeordnet. Die Kettenlaschen erstrecken sich radial in Richtung der Drehachse des Zahnrads 11 über die Fußpunkte der Zähne des Zahnrads 11 hinaus. Beide Seitenflächen des Zahnrads 11 sind mit ringförmigen, aus Gummi hergestellten Platten 12 versehen. Die Größen und die Positio­ nen der ringförmigen Platten 12 sind derart gewählt, daß sich deren äußere Umfangsflächen mit den inneren Kanten der Ketten­ laschen der Kette 13 in Eingriff befinden, wenn sich die Stifte der Kette 13 kurz vor dem Eingriff mit den Zähnen des Zahnrads 11 befinden. Wie in Fig. 6 gezeigt, weisen die Gummiplatten 12 eine derartige Dicke T auf, daß sie sich an beiden Seitenflächen des Zahnrads 11 axial über die Kettenlaschen der Kette 13 hinaus erstrecken, so daß ihre äußeren Umfangsflächen mit den Kettenlaschen in Eingriff gelangen können.

Wie zuvor erwähnt, wurde angenommen, daß das beim Betrieb einer Kettenantriebsvorrichtung erzeugte Geräusch in erster Linie durch eine Schwingbewegung der Kette 13 verursacht wurde, wel­ che von der durch den Eingriff der Kette 13 mit dem Zahnrad 11 erzeugten Erschütterung herrührt. Folglich war das Ziel des Eingreifens der Kettenlaschen der Kette 13 mit den Gummiplatten 12, die durch den Stoß der Kette 13 mit dem Zahnrad 11 erzeugte Erschütterung zu vermindern und dabei die durch die Stöße ver­ ursachte Schwingbewegung der Kette 13 und des Zahnrads 11 zu verringern. Unglücklicherweise verursachte der andauernde Ein­ griff der Kette 13 mit den Gummiplatten 12 verschiende Probleme bezüglich der Lebensdauer und des Stoßverhaltens, welche nur durch die Verwendung von teureren abrieb- und reißfesten Gummi­ platten 12 überwunden wurden. Zusätzlich mußten die Gummiplat­ ten 12 dick genug sein, so daß ihre Umfangsflächen mit den Kettenlaschen der Kette 13 in Eingriff gebracht werden konnten, und demzufolge war es nicht möglich, ein Zahnrad 11 mit geräuschmindernden Gummiplatten 12 in einem sehr beschränkten Raumbereich anzuordnen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 weist das erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel einer Kettenantriebsvor­ richtung 20 eine herkömmliche, mit einem Zahnrad 21 in Eingriff befindliche Rollenkette 23 auf. Das Zahnrad 21 ist auf jeder seiner Seitenflächen mit einem ringförmigen elastischen Körper 22 versehen, der aus Gummi oder anderem Material bestehen kann, wie bspw. aus einem Kunststoff, der eine dem Gummi vergleich­ bare Elastizität aufweist. Die elastischen Körper 22 können mittels Kleber oder durch Sintern an den Seitenflächen des Zahnrads 21 befestigt werden. Die elastischen Körper 22 sind relativ zueinander und relativ zu dem Zahnrad 21 koaxial ange­ ordnet. Ihre Außendurchmesser sind derart bemessen, daß zwi­ schen den Umfangsflächen der elastischen Körper 22 und den in­ neren Kanten 26 der Stift-Kettenlaschen 24 und den inneren Kan­ ten 27 der Rollen-Kettenlaschen 25 ein Zwischenraum S vorhanden ist.

Aufgrund des Zwischenraums S befindet sich die Kette 23 mit dem Zahnrad 21 ohne ihre Kettenlaschen 24, 25 oder irgendwelche an­ dere Teile in Eingriff, die mit den elastischen Körpern 22 in Berührung gelangen.

Untersuchungen wurden durchgeführt, um das durch eine wie in Fig. 1 gezeigte Kettenantriebsvorrichtung 20 mit einem Zwi­ schenraum S erzeugte Geräusch mit dem einer herkömmlichen Ket­ tenantriebsvorrichtung und mit dem einer Kettenantriebsvorrich­ tung zu vergleichen, die, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, mit geräuschmindernden Gummiplatten 12 an den Seitenflächen des Zahnrads 11 in herkömmlicher Weise ausgerüstet ist. Die Untersuchungen wurden unter Verwendung des in Fig. 3 beschrie­ benen Untersuchungsaufbaus durchgeführt, wobei ein Mikrofon 30 in einem Abstand L von einem der beiden mit einer Kette 23 antriebsverbundenen Zahnrädern 21 angeordnet war. Fig. 3 zeigt eine Kette 23, die sich mit einem Zahnrad 21 in Eingriff befin­ det, das in erfindungsgemäßer Weise mit zwei Gummiplatten 22 auf seinen gegenüberliegenden Seitenflächen ausgerüstet ist. In allen Fällen waren die Zahnräder 11, 21 und Ketten 13, 23 iden­ tisch. Die einzigen Unterschiede zwischen den einzelnen Unter­ suchungen bestanden darin, daß in einem Fall das Zahnrad keine Gummiplatten aufwies, in einem zweiten Fall das Zahnrad 11 mit den Kettenlaschen der Kette 13 in Eingriff bringbare Gummiplat­ ten 12 aufwies und in dem dritten Fall die Gummiplatten 22, 122 derart bemessen waren, daß sie zwischen ihren Umfangsflächen und den Kettenlaschen 24, 25 der Kette 23 einen Zwischenraum S übrigließen. Die Meßwerte sind in Fig. 4 dargestellt, in der die Ordinaten die durch den gesamten Versuchsaufbau erzeugte relative Geräuschintensität, wie sie durch das Mikrofon 30 auf­ genommen wurde, in Dezibel darstellt und die Abszissen die Drehzahl des dem Mikrofon 30 gegenüberliegenden Zahnrads 11, 21 darstellt. Die Kurve A stellt das durch eine erfindungsgemäße, in den Fig. 1 und 2 beschriebene Kettenantriebsvorrichtung 20 erzeugte Geräusch dar, wobei die Gummiplatten 22 nicht von der Kette 23 berührt werden. Die Kurve B stellt das durch eine her­ kömmliche Kettenantriebsvorrichtung ohne Gummiplatten erzeugte Geräusch dar. Die Kurve C stellt das durch eine in den Fig. 6 und 7 beschriebene Kettenantriebsvorrichtung erzeugte Geräusch dar, wobei die Kette 13 mit den Gummiplatten 12 in Berührung gelangt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, war das durch die erfindungsgemäße Ket­ tenantriebsvorrichtung 20 erzeugte Geräuschniveau (Kurve A) er­ heblich niedriger als das durch eine herkömmliche Kettenan­ triebsvorrichtung ohne Gummiplatten erzeugte Geräuschniveau (Kurve B) und in etwa dem Geräuschniveau gleich, das durch eine Kettenantriebsvorrichtung erzeugt wird, bei der die Gummiplat­ ten 12 die Kette 13 berühren (Kurve C). Zwischen den Kurven A und C ergab sich keine nennenswerte Differenz und bei den mit den Kettenantriebsvorrichtungen der Fig. 1 und 6 erzeugten Ge­ räuschen kein merkbarer Unterschied. Aus den Untersuchungen wurde ersichtlich, daß das in einer Kettenantriebsvorrichtung 20, 120 durch die Schwingung des Zahnrads 11, 21 erzeugte Ge­ räusch größer ist, als das von der Schwingung der Kette 13, 23 herrührende Geräusch, und daß die an den Seitenflächen des Zahnrads 21 angeordneten elastischen Körper 22, 122, die nicht von der Kette 23 berührt werden, bei der Verringerung des Ge­ räuschs genauso wirksam sind wie die elastischen Körper 12, die von der Kette 13 berührt werden. Die erfindungsgemäßen elasti­ schen Körper 22, 122 verringern das Geräusch durch das Absor­ bieren von Zahnradschwingungen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuschverringerung, bei der die elastischen Körper 22, 122 nicht durch die Kette 23 be­ rührt werden, ist über einen langen Zeitraum hinweg ohne Repa­ raturbedarf oder die Erfordernis des Ersetzens von Bauteilen verwendbar, da die elastischen Körper 22, 122 keinem Ver­ schleiß, Reißen oder anderen Beschädigungen durch die Berührung mit der Kette 23 unterworfen sind. Weiterhin ist die Wahr­ scheinlichkeit, daß Teile der elastischen Körper 22, 122 abge­ rissen werden und den Betrieb der Kettenantriebsvorrichtung 20, 120 oder anderer Vorrichtungen behindern, erheblich verringert. Es ist nicht erforderlich, bei der Herstellung der elastischen Körper 22, 122 teure, abrieb- und reißfeste Materialien zu verwenden.

Bezüglich der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Erfindung kön­ nen unterschiedliche Modifikationen durchgeführt werden. Die Dicke der elastischen Körper 122 kann bspw., wie in Fig. 5 ge­ zeigt, erheblich vermindert werden. Die elastischen Körper 122 der Kettenantriebsvorrichtung 120 weisen derartige Dicken auf, daß sie sich im Gegensatz zu den in Fig. 1 gezeigten elasti­ schen Körpern 22 nicht axial über die Kettenlaschen 24, 25 der Kette 23 hinaus erstrecken. Folglich kann das in Fig. 5 ge­ zeigte Zahnrad 21 in Kettenantriebsvorrichtungen 20 verwendet werden, in denen nur beschränkter Raum zur Verfügung steht.

Bezüglich der erfindungsgemäßen Kettenantriebsvorrichtung 20, 120 können noch weitere Modifikationen durchgeführt werden. Ob­ wohl die elastischen Körper 22, 122 in den Fig. 1 und 5 auf beiden Seitenflächen des Zahnrads 21 gezeigt sind, ist es bspw. möglich, die Vorteile der Erfindung in einer Ausführung zu re­ alisieren, in der ein elastischer Körper 22, 122 nur auf einer Seitenfläche des Zahnrads 21 angeordnet ist. Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß der elastische Körper 22, 122 die Form eines Ringes mit- einer kreisförmigen Umfangsfläche aufweist, obwohl er vorzugsweise symmetrisch aufgebaut ist, um eine durch eine Unwucht verursachte Schwingbewegung zu vermeiden. Da er nicht von der Kette 23 berührt wird, kann er in verschiedensten Formen ausgebildet sein, sofern seine Größe und sein Gewicht geeignet sind, das durch die Schwingbewegung des Zahnrads 21 erzeugte Geräusch wesentlich zu vermindern. Die erfindungsge­ mäße Vorrichtung zur Geräuschverringerung kann selbstverständ­ lich auch bei anderen Kettenantriebsvorrichtungen verwendet werden, die mit im Vergleich zu den herkömmlichen Rollenketten unterschiedlichen anderen Kettenarten arbeiten. Ohne von der erfindungsgemäßen Lehre gemäß dem folgenden Patentanspruch ab­ zuweichen, lassen sich auch weitere, von den zuvor beschriebe­ nen Ausführungsformen abweichende zahlreiche Ausführungen realisieren.

Claims (1)

1. Kettenantriebsvorrichtung (20, 120) mit einem Zahnrad (21) und einer Kette (23), wobei das Zahnrad (21) an seinem Umfang angeordnete Zähne aufweist und wobei sich die Kette (23) mit dem Zahnrad (21) in Eingriff befindet, dadurch gekennzeichnet, daß an minde­ stens einer Seite des Zahnrads (21) ein elastischer Körper (22, 122) derart angeordnet ist, daß er bei drehendem Zahnrad (21) nicht von der Kette (23) berührt wird.