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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Rollenketten zur Verwendung
in Motorrädern als
ein Kraftübertragungsantrieb
und betrifft insbesondere eine geräuscharme Rollenkette gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, welche in der Lage ist, Geräusche zu verringern, die erzeugt
werden, wenn die Kette mit einem Ritzel in Eingriff ist.
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Eine
Rollenkette ist zwischen zwei Ritzel gespannt, welche bei einer
vorbestimmten Entfernung voneinander derart bereitgestellt sind,
dass eine Kraft von einem Ritzel (Antriebsritzel) zu dem anderen
Ritzel (Abtriebsritzel) durch die Rollenkette übertragen wird. Die Rollenkette
umfasst im Allgemeinen Stiftverbindungen und Rollenverbindungen,
welche in einer endlosen Form miteinander gelenkig verbunden sind.
Wenn die Ritzel drehen, kommt jede Rolle der Rollenkette zuerst
mit einem Zahn eines Ritzels zusammen, ist dann in Kämmungseingriff
mit demselben Ritzelzahn und löst
sich schließlich
aus dem Kämmungseingriff
mit demselben Ritzelzahn. Bei einer Kämmung mit dem Ritzelzahn kollidiert
die Rolle mit dem Ritzelzahn, was ein Auftreffgeräusch erzeugt.
Auf den Kämmungseingriff
zwischen der Rollenkette und dem Ritzel folgend kann ebenfalls ein Geräusch erzeugt
werden, welches aus einer Schwingung resultiert. In dem Fall eines
Motorrads können
sich Geräusche
in der Umgebung verbreiten, da die Rollenkette nach außen freiliegt
ist und mit hohen Geschwindigkeiten angetrieben wird.
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Man
wird verstehen, dass ein Unterdrücken der
Kollision, wenn die Rollenkette das Ritzel in Eingriff nimmt, einen
Geräuschverhinderungseffekt
erreichen kann. Die JP-A-07083290 offenbart eine gattungsgemäße geräuscharme
Rollenkette, welche innere und äußere Verbindungen
umfasst, die durch Hülsen
und Stifte verbunden sind. Sie umfasst weiterhin starre Rollen und elastische
Rollen, welche Ende an Ende angeordnet sind und an den Hülsen derart
angebracht sind, dass sie gemeinsam Rollenanordnungen bilden, wobei
die elastischen Rollen in einer Längsrichtung der Rollenkette
in einem Zickzackmuster angeordnet sind. Das elastische Element weist
einen Außendurchmesser
auf, welcher etwas größer als
derjenige der starren metallischen Rolle ist, sodass das elastische
Element mit einem Ritzelzahn vor der starren metallischen Rolle
in Kontakt kommt, um dadurch eine Kollision oder einen Stoß zu unterdrücken, wenn
die Rollenkette mit einem Ritzel in Kämmung ist.
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Eine
weitere herkömmliche
Rollenkette, welche in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
mit der Veröffentlichungsnummer
JP-A-07071539 offenbart ist, weist ein Dämpfungselement auf, welches
an einer inneren Verbindungsplatte zur Anlage mit der äußeren Umfangsfläche eines
Vorsprungs eines Ritzels angebracht ist. Wenn die Rollenkette mit
dem Ritzel kämmt,
beginnt der Eingriff mit einem Kontakt zwischen dem Dämpfungselement
und der äußeren Umfangsfläche des
Vorsprungs, um eine Kollision oder einen Stoß zu unterdrücken. Das
Dämpfungselement
dient ebenfalls dazu, eine Schwingung der Kette zu unterdrücken, welche
auftreten kann, nachdem die Kette mit dem Ritzel gekämmt hat.
Dies stellt einen zusätzlichen
Geräuschverhinderungseffekt
bereit. Weitere herkömmliche
Rollenketten, welche mit Geräuschunterdrückungsmitteln
ausgestattet sind, sind in dem japanischen Gebrauchsmuster mit den Veröffentlichungsnummern
JP-Y-05000586, JP-Y-03026344, JP-Y-02015067 und JP-Y-0104363 offenbart.
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Die
herkömmlichen
Maßnahmen,
welche in den Rollenketten gegen Geräusche umfasst sind, die erzeugt
werden, wenn die Rollenketten ein Ritzel in Eingriff nehmen, sind
jedoch nicht vollständig
zufriedenstellend. Zum Beispiel weist das ringförmige Dämpfungselement (elastische
Rolle), welches an derselben Hülse
zusammen mit der metallischen Rolle angebracht ist, einen Geräuschunterdrückungseffekt
auf, welcher besonders stark durch den Werkstoff, den Außendurchmesser
im Vergleich mit demjenigen der metallischen Rolle (d.h. den Betrag
der elastischen Verformung) und durch die Breite der elastischen
Rolle beeinflusst wird. Da die Rollenkette unter stark belastenden
Betriebsbedingungen verwendet wird, zu welchen ein Kämmungseingriff
mit dem Ritzel bei hohen Geschwindigkeiten mit einer damit einhergehenden
Kollision gehört,
sollte zusätzlich
nicht nur eine ausreichende Sorgfalt auf die Geräuschunterdrückung verwendet werden, sondern ebenso
darauf, die Standfestigkeit der Rollenkette aufrechtzuerhalten.
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Es
ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
geräuscharme
Rollenkette bereitzustellen, welche in der Lage ist, ein Geräusch zu
verringern, welches bei einer Anlage der Rollenkette mit einem Ritzel
erzeugt wird, ohne die Standfestigkeit der Rollenkette auf ein unannehmbares
Maß zu
verschlechtern, um die Betriebslebensdauer der Rollenkette und des
Ritzels zu verlängern, welches
mit der Rollenkette in Eingriff ist.
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Um
die vorangehende Aufgabe zu erfüllen, wird
eine geräuscharme
Rollenkette gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen. Indem die Breite und der Außendurchmesser der elastischen
Rolle so eingestellt werden, ist es möglich, ein Geräusch zu
unterdrücken,
welches bei einer Anlage der Rollenkette mit einem Ritzel erzeugt
wird, ohne die Standfestigkeit der starren Metallrolle zu verschlechtern.
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Die
Zickzackanordnung der elastischen Rollen ermöglicht einen einheitlichen
Eingriff zwischen den Rollenanordnungen und dem Zahn des Ritzels, was
zu einem geräuschunterdrückenden
Effekt führt, welcher
gleichmäßig über die
gesamte Länge
der Rollenkette verteilt ist.
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Die
obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden für die
Fachleute deutlich werden, indem Bezug auf die folgende Beschreibung
und die beiliegenden Zeichnungen genommen wird, bei welchen eine
bestimmte bevorzugte strukturelle Ausführungsform, welche das Prinzip
der Erfindung verkörpert,
durch ein Anschauungsbeispiel gezeigt wird.
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1 ist
eine Draufsicht einer geräuscharmen
Rollenkette gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 1;
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3 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem geräuschunterdrückenden
Effekt und dem Anteil der Breite von elastischen Rollen an der Gesamtbreite
von Rollenanordnungen der Rollenkette zeigt;
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4 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem geräuschunterdrückenden
Effekt und dem Betrag an elastischer Verformung der elastischen
Rollen der Rollenkette zeigt;
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5 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Standfestigkeitsindex
und dem Anteil der Breite der elastischen Rollen der Rollenkette zeigt;
und
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6 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Standfestigkeitsindex
und dem Betrag an elastischer Verformung der elastischen Rollen
der Rollenkette zeigt.
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Die
folgende Beschreibung ist lediglich beispielgebender Natur und beabsichtigt
in keiner Weise, die Erfindung oder ihre Anwendung oder Verwendung
zu beschränken.
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Es
wird insbesondere auf die 1 und 2 Bezug
genommen. Dort ist eine geräuscharme Rollenkette
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Rollenkette 10 umfasst
im Allgemeinen innere Verbindungen (Rollenverbindungen) 11 und äußere Verbindungen
(Stiftverbindungen) 12, welche abwechselnd angeordnet sind
und in einer Längsrichtung
der Rollenkette 10 gelenkig miteinander verbunden sind.
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Die
inneren Verbindungen 11 umfassen jeweils eine hohle zylindrische
Hülse 13 und
ein Paar von entgegengesetzten inneren Platten 14, welche jeweils
mit den entgegengesetzten Enden der Hülse 13 verbunden sind.
Die äußeren Verbindungen 12 umfassen
jeweils einen Stift 15 und ein Paar von gegenüberliegenden äußeren Platten 16,
welche jeweils mit den entgegengesetzten Enden des Stifts 15 verbunden
sind. Der Stift verläuft
durch die Hülse 13.
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Die
Rollenkette 10 weist weiterhin eine starre Rolle 17 aus
Metall und eine elastische Rolle 18 aus einem elastischen
Werkstoff auf, welche an jeder Hülse 13 paarweise
verschiebbar angebracht sind. Die starre und die elastische Rolle 17 und 18 sind Ende
an Ende angeordnet und bilden gemeinsam eine Rollenanordnung 19.
Die elastische Rolle 18 weist einen Außendurchmesser D auf, welcher
ein bestimmtes Maß größer ist
als ein Außendurchmesser
d der starren Rolle 17, wie später beschrieben werden wird.
Die starre Rolle 17 weist eine Breite w entlang der Achse
der Rollenanordnung 19 auf und die elastische Rolle 18 weist
eine Breite W entlang der Achse der Rollenanordnung 19 auf.
Der Prozentsatz der Breite W zu einer Gesamtbreite (W + w) der Rollenanordnung 19 ist
derart eingestellt, dass er in einen bestimmten Bereich fällt, wie
später
beschrieben werden wird. Die auswählbaren Materialien für die elastische
Rolle 18 umfassen natürliche
Gummis und synthetische Gummis, wie z.B. Polyurethan oder synthetische
Harzelastomere. In der dargestellten Ausführungsform sind die elastischen
Rollen 18 in der Längsrichtung
der Rollenkette 10 in einem Zickzackmuster angeordnet.
Diese Anordnung ermöglicht
einen gleichmäßigen Eingriff
zwischen den Rollenanordnungen 19 und Zähnen eines (nicht gezeigten)
Ritzels, was zu einem geräuschunterdrückenden Effekt
führt,
welcher gleichmäßig über die
gesamte Länge
der Rollenkette 10 verteilt ist.
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Es
wird verstanden werden, dass die Länge der Rollenkette 10 mehr
als zwei Längsabschnitte von
einheitlichen Längen
umfasst, und dass das Zickzackmuster der elastischen Rollen 18 in
einem Längskettenabschnitt
in entgegengesetzter Phase zu dem Zickzackmuster der elastischen
Rollen in dem benachbarten Längskettenabschnitt
ist.
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Wie
besser in 2 gezeigt ist, ist ein Dichtring,
wie z.B. ein O-Ring 20, zwischen einer äußeren Fläche jeder inneren Platte 14 und
einer inneren Fläche
einer entsprechenden der äußeren Platten 16 angeordnet,
sodass ein Schmieröl,
welches in einen Zwischenraum zwischen dem Stift 15 und
der Hülse 13 gefüllt wird,
durch die O-Ringe 20 gegen Undichtigkeit abgedichtet wird.
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Wenn
die geräuscharme
Rollenkette 10 in einem Motorrad verwendet wird, kann die
Größe der Rollenkette 10 #
40, # 50 oder # 60 sein. Bei Verwendungen für weitere industrielle Zwecke
kann die Größe der Rollenkette 10 weiterhin
# 80 umfassen.
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Geräuschtest
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Testbedingungen
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- Testausstattung: Schallpegelmesser
- Kettengröße: # 50
- Anzahl von Verbindungen: 100
- Anzahl von Antriebsritzelzähnen:
15
- Anzahl von Abtriebsritzelzähnen:
45
- Kettenspannung: 1,5 kN
- Antriebsritzelgeschwindigkeit: 1000 U/min
- Härte
von elastischen Rollen: 98°
- Betrag an elastischer Verformung einer elastischen Rolle: 20
% der Dicke der elastischen Rolle
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Unter
den oben gegebenen Bedingungen wurde ein Geräuschtest durchgeführt, um
die Beziehung zwischen der Breite der elastischen Rolle 18 und
dem geräuschunterdrückenden
Effekt zu bestimmen, welcher durch die elastische Rolle 18 erreicht wird.
In dem Test wurde der Betrag an elastischer Verformung der elastischen
Rolle 18 konstant gehalten, welcher auftritt, wenn die
Rollenkette mit den Ritzeln in Eingriff ist. Der Betrag an elastischer
Verformung der elastischen Rolle 18 ist deshalb dem Unterschied
zwischen der Dicke der elastischen Rolle 18 und der Dicke
der starren Metallrolle 17 gleich, und kann als ein Anteil
oder ein Prozentsatz an der Dicke der elastischen Rolle 18 ausgedrückt werden.
Das Ergebnis des Tests ist in 3 gezeigt,
wobei die vertikale Achse den geräuschunterdrückenden Effekt (dB) darstellt
und die horizontale Achse den Anteil (%) der Breite der elastischen
Rolle 18 an der Gesamtbreite der Rollenanordnung 10 darstellt.
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Es
wird aus 3 offensichtlich, dass kein geräuschunterdrückender
Effekt erreicht werden kann, wenn der Anteil der Breite der elastischen
Rolle 18 an der Rollenanordnung 19 0 (null) beträgt, d.h. wenn
die Rollenkette keine elastischen Rollen aufweist. Wie in 3 gezeigt
ist, kann ein bestimmter Grad eines geräuschunterdrückenden Effekts erreicht werden,
indem der Anteil der Breite der elastischen Rolle 18 an
der Breite der Rollenanordnung 19 vergrößert wird. Insbesondere bei
einem Anstieg des Anteils der Breite der elastischen Rolle 18 von
5 auf 10 % fällt
der Geräuschlevel
steil bis ungefähr –7 dB ab.
Wenn der Anteil der Breite der elastischen Rolle 10 % übersteigt,
steigt der geräuschunterdrückende Effekt
allmählich
an. Für
einen Anteil der Breite der elastischen Rolle 18, welche
größer als
40 % der Gesamtbreite der Rollenanordnung 19 ist, kann
kein geräuschunterdrückender
Effekt erreicht werden.
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Unter
denselben, wie oben beschriebenen Bedingungen, mit der Ausnahme,
dass der Anteil der Breite der elastischen Rolle 18 einheitlich
bei 20 % gehalten wurde, anstelle den Betrag der elastischen Verformung
der elastischen Rolle 18 einzustellen, wurde ein ähnlicher
Test durchgeführt,
um die Beziehung zwischen dem Betrag der elastischen Verformung
der elastischen Rolle 18 und dem geräuschunterdrückenden Effekt zu bestimmen,
welcher durch die elastische Rolle 18 erreicht wird. Das
Ergebnis des Geräuschtests
ist in 4 gezeigt, bei welcher die vertikale Achse den
geräuschunterdrückenden Effekt
(dB) repräsentiert,
und die horizontale Achse den Betrag der elastischen Verformung
(%) der elastischen Rolle 18 repräsentiert, welche auftritt,
wenn die Rollenkette mit den Ritzeln in Eingriff ist.
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Wie
in 4 gezeigt ist, kann kein geräuschunterdrückender Effekt erreicht werden,
wenn der Betrag der elastischen Verformung der elastischen Rolle 18 0
(null) beträgt,
d.h. wenn die elastische Rolle 18 denselben Außendurchmesser
wie die starre Rolle 17 aufweist. Wenn der Betrag der elastischen Verformung
der elastischen Rolle von 0 auf 5 % der Dicke der elastischen Rolle 18 ansteigt,
fällt der Schallpegel
steil bis ungefähr –7 dB ab.
Ein weiterer Anstieg des Betrages der elastischen Verformung der
elastischen Rolle von 5 auf 20 % stellt einen allmählich ansteigenden
Geräuschunterdrückungseffekt
bereit. Für
eine elastische Verformung der elastischen Rolle 18, welche
größer als
20 % ist, kann kein weiterer geräuschunterdrückender
Effekt erreicht werden.
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Standfestigkeitstest
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Testbedingungen
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- Testausstattung: Ausdauertestmaschine
- Kettengröße: # 50
- Anzahl von Verbindungen: 100
- Anzahl von Antriebsritzelzähnen:
15
- Anzahl von Abtriebsritzelzähnen:
45
- Härte
einer elastischen Rolle: 98°
- Betrag von elastischer Verformung der elastischen Rolle: 20
% der Dicke der elastischen Rolle
- Sonstiges: Tatsächliche
Antriebsbedingungen
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Unter
den oben gegebenen Bedingungen wurde ein Haltbarkeits- oder Standfestigkeitstest durchgeführt, um
die Beziehung zwischen der Breite der elastischen Rolle 18 und
dem Standfestigkeitsindex der starren Metallrolle 18 zu
bestimmen. Das Ergebnis des Tests ist in 5 gezeigt,
wobei die vertikale Achse den Standfestigkeitsindex (%) der starren Rolle 17 repräsentiert,
und die horizontale Achse den Anteil (%) der Breite der elastischen
Rolle 18 an der Gesamtbreite der Rollenanordnung 10 repräsentiert.
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Wie
in 5 gezeigt ist, beträgt dann, wenn der Anteil der
Breite der elastischen Rolle 18 an der Gesamtbreite der
Rollenanordnung 19 0 (null) beträgt, der Standfestigkeitsindex
100 %. Dies bedeutet, dass lediglich die starre Metallrolle 17 die
Rollenanordnung 19 bildet. Der Standfestigkeitsindex von 100
% wird als ein Referenzwert verwendet, welcher repräsentiert,
wenn ein Riss oder Bruch in der starren Metallrolle 17 auftritt.
Der Standfestigkeitsindex steigt allmählich in einem annehmbaren
Ausmaß mit
einem Anstieg des Anteils der Breite der elastischen Rolle 18 an.
Wenn der Anteil der Breite der elastischen Rolle 45 % übersteigt,
fällt der
Standfestigkeitsindex abrupt ab.
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Unter
denselben, wie oben beschriebenen Bedingungen, mit der Ausnahme,
dass der Anteil der Breite der elastischen Rolle 18 einheitlich
bei 20 % gehalten wurde, anstelle den Betrag der elastischen Verformung
der elastischen Rolle 18 einzustellen, wurde ein ähnlicher
Test durchgeführt,
um die Beziehung zwischen dem Betrag der elastischen Verformung
der elastischen Rolle 18 und dem Standfestigkeitsindex
der starren Metallrolle 17 zu bestimmen. Das Ergebnis des
Tests ist in 6 gezeigt, bei welcher die vertikale
Achse den Standfestigkeitsindex (%) der starren Metallrolle 17 repräsentiert
und die horizontale Achse den Betrag der elastischen Verformung
(%) der elastischen Rolle 18 repräsentiert, welche auftritt,
wenn die Rollenkette mit den Ritzeln in Eingriff ist.
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Wie
in 6 gezeigt ist, beträgt dann, wenn der Betrag der
elastischen Verformung der elastischen Rolle 18 0 (null)
beträgt,
der Standfestigkeitsindex 100 %. Dies bedeutet, dass die elastische
Rolle 18 denselben Außendurchmesser
wie die starre Metallrolle 17 aufweist, und ein Riss oder
Bruch bei einer derartigen starren Metallrolle 17 bei einem
Standfestigkeitsindex von 100 % auftritt. Der Standfestigkeitsindex
nimmt bei einem Anstieg des Betrags der elastischen Verformung der
elastischen Rolle 18 allmählich ab. Der Verschlechterungsgrad
des Standfestigkeitsindex befindet sich immer noch innerhalb eines annehmbaren
Bereichs. Wenn der Betrag der Verformung der elastischen Rolle 35
% der Dicke der elastischen Rolle übersteigt, fällt der Standfestigkeitsindex
abrupt ab.
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Es
ist aus den Testergebnissen, welche oben mit Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben
wurden, offensichtlich, dass die Breite der elastischen Rolle 18 vorzugsweise
in dem Bereich von 13 bis 45 % der Gesamtbreite der Rollenanordnung 19 liegt,
und der Betrag der elastischen Verformung der elastischen Rolle
(d.h. der Unterschied zwischen der Dicke der elastischen Rolle 18 und
der Dicke der starren Metallrolle 17) vorzugsweise in dem
Bereich von 5 bis 25 % der Dicke der elastischen Rolle 18 liegt,
sodass ein ausreichender geräuschunterdrückender
Effekt erreicht werden kann, ohne eine unannehmbare Verringerung
der Standfestigkeit der starren Metallrolle 17 zu verursachen.
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Indem
der Anteil der Breite der elastischen Rolle 18 an der Rollenanordnung 19 und
der Betrag der elastischen Verformung der elastischen Rolle 18 so
eingestellt wird, kann ein Kollisionsgeräusch, welches bei einer Anlage
der Rollenkette 10 mit einem Ritzel erzeugt wird, durch
die elastische Rolle 18 wirksam unterdrückt werden. Die elastische
Rolle 18 kann ebenso Schwingung unterdrücken, welche auftreten kann,
nachdem die Rollenanordnung 19 mit einem Ritzelzahn in
Kämmungseingriff
gelangt. Die elastische Rolle 18, welche in Kombination
mit der starren Metallrolle 17 verwendet wird, verschlechtert nicht
die Standfestigkeit der starren Metallrolle 17.
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Obwohl
es nicht beschrieben wurde, ist experimentell bewiesen worden, dass
im Wesentlichen dieselbe Wirkung ebenso im Falle von Rollenketten erreicht
werden kann, welche eine Größe von #
40, # 60 oder # 80 aufweisen.
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Eine
geräuscharme
Rollenkette (1) umfasst eine starre Rolle (17)
aus Metall und eine elastische Rolle (18) aus einem elastischen
Werkstoff, welche Ende an Ende angeordnet sind und an einer Hülse (13)
zwischen zwei entgegengesetzten inneren Platten (14) derart
angebracht sind, dass sie gemeinsam eine Rollenanordnung (19)
bilden. Die Breite (W) der elastischen Rolle beträgt 13 bis
45 % der Gesamtbreite (W + w) der Rollenanordnung (19), und
die Dicke der elastischen Rolle (18) ist [um 5 bis 25 %]
größer als
die Dicke der starren Rolle (17), und zwar um 5 bis 25
% der Dicke der elastischen Rolle (18). Indem die elastische
Rolle (18) derart aufgebaut ist, kann ein Geräusch, welches
bei einer Anlage der Rollenkette an einem Ritzel erzeugt wird, in
effektiver Weise unterdrückt
werden, ohne die Standfestigkeit der starren Metallrolle (17)
zu verschlechtern. Die elastische Rolle ist in der Längsrichtung
der Rollenkette in einem Zickzackmuster angeordnet.