DE60305206T2

DE60305206T2 - Leichtes kettenrad

Info

Publication number: DE60305206T2
Application number: DE60305206T
Authority: DE
Inventors: Tomás ANDEL
Original assignee: Supersprox AS
Current assignee: Supersprox AS
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: WO2004018902A1; DE60305206D1; AU2003266098A1; EP1573234B1; ATE325966T1; CZ295029B6; ES2264542T3; US7481729B2; CZ20022897A3; EP1573234A1; US20050233850A1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Getriebe, insbesondere Kettenräder, die zur äußeren Verwendung bei der Kraftübertragung von Motorfahrzeugen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und der Offenbarung in der DE 892561C bestimmt sind.
Technologischer Hintergrund
Außen montierte Ketten-Kraftübertragungen werden gewöhnlich zum Antreiben der Räder von Fahr- und Motorrädern verwendet. Dieselbe Art der Übertragung wurde zum Antreiben von Zusatzgeräten bei landwirtschaftlichen Maschinen oder bei Fahrzeugen zur Straßen-Instandhaltung oder auch bei ähnlichen Maschinen verwendet, doch werden hier neuerdings hydrostatische Übertragungen häufiger verwendet. Bei Fahrrädern wird die Ketten-Kraftübertragung für eine Möglichkeit verwendet, in einem weiten Bereich die Gänge zu wechseln, indem einfach eine Kette über Kettenräder mit verschiedenen Durchmessern geführt wird. Bei Motorrädern wird die Ketten-Kraftübertragung für dessen Fähigkeit verwendet, ein relativ hohes Drehmoment zu übertragen, wenn ein Gewicht einer solchen Art von Getriebe relativ gering ist. Im Vergleich zu Zahnrad-Getrieben ohne Kette oder ähnliches Übertragungselement ist auch ein anderer Vorteil bei Verwendung der Ketten-Kraftübertragungen offensichtlich. Bei einer solchen Art von Getriebe ist es nicht so sehr notwendig, dass die treibenden und die angetriebenen Räder vollkommen linear („in-line") sind, und die treibenden und die angetriebenen Kettenräder können auch ihren Achsabstand etwas verändern. Bei einem Motorrad ist ein Gewicht eines angetriebenen Straßen-Rades, einschließlich eines angetriebenen Kettenrades und anderer Zubehörteile wesentlich für die Fähigkeit eines Reifen, dem Profil der Straßenoberfläche zu folgen und so den besten Kontakt mit dieser Straßenoberfläche zu haben. Dies ist besonders nötig, wenn eine Antriebsgeschwindigkeit groß ist und/oder das Straßenprofil rau ist. Dies ist der Grund dafür, dass ein hinteres Antriebsrad möglichst leicht erzeugt wird, insbesondere für Motorräder, die auf Straßen fahren und für Motorräder, die abseits der Straße fahren. Und um ein leichtes Hinterrad zu erzeugen, ist es wesentlich, ein leichtes Kettenrad für das Hinterrad zu erzeugen. Gewöhnlich sind diese Arten von leichten Kettenrädern aus leichten Legierungen hergestellt. Kettenräder aus leichten Legierungen haben keine so harte Oberfläche, sie sind nicht so widerstandsfähig gegen Abnützung wie Stahl-Kettenräder, und daher ist ihre Lebensdauer kürzer. In einigen Bereichen des Maschinenbaus ist es bekannt, widerstandsfähigere Oberflächen zu schaffen, indem widerstandsfähigere Materialien über diese Oberflächen geschweißt werden, oder indem z.B. wesentliche Teile von Schneidwerkzeugen mit widerstandsfähigeren Schneidkanten, Klingen oder Spitzen verbunden werden. Für Hochleistungsgetriebe ist es bekannt, die aus widerstandsfähigerem Material hergestellten Zähne mit einem zentralen Teil der Getriebes unter Verwendung von Bolzen zu verbinden. Leider sind diese Lösungen jedoch für Kettenräder von Motorrädern nicht praktisch. Die oben beschriebenen Konstruktionen sind vom technologischen Standpunkt aus zu kompliziert, und sie sind auch ziemlich teuer. Auf dem Gebiet der Fahrräder ist es bekannt, Kettenräder zu verwenden, die aus zwei Teilen zusammengesetzt sind – einem Mittelteil und einem Umfangsteil mit Zähnen, wobei beide Teile durch Bolzen miteinander verbunden sind, wobei auf diese Weise die Möglichkeit erreicht wird, einen Umfangsteil gegen einen anderen mit einer anderen Anzahl von Zähnen oder mit neuen Zähnen anstelle alter und abgenützter Zähne auszutauschen. Für Kettenräder bei gewöhnlicher Fahrrad-Verwendung ist es nicht so we sentlich, dass ein besonders geringes Gewicht und eine besonders präzise Zentrierung vorliegt, weil die Antriebsgeschwindigkeit eines Fahrrads und die Drehgeschwindigkeit seines Kettenrades relativ niedrig sind. Auf dem Gebiet der Motorräder ist die Situation anders. Hier ist die Drehgeschwindigkeit von Kettenrädern höher, daher ist auch der Bedarf an einer besseren Zentrierung dieser Kettenräder höher. Die Übertragung einer wesentlich größeren Kraft und der Einfluss von Vibrationen führen dazu, dass ein widerstandsfähigeres Kettenrad mit geringerem Eigengewicht gebraucht wird.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht ein leichtes Kettenrad vor, bestehend aus einem Mittelteil aus einer Leichtmetalllegierung, mit welchem ein Zahnkranz aus einer Eisenlegierung verbunden ist, wobei Nieten zum Verbinden dieser Teile verwendet werden, und wobei diese Verbindung zwischen radialen Ansätzen des Zahnkranzes und taschenartigen Ausnehmungen im Mittelteil gebildet wird, wobei die radialen Ansätze quer über die Böden der taschenartigen Ausnehmungen überlappt sind, und wobei eine Dicke der radialen Ansätze zumindest über den Verbindungsbereich in Bezug auf die Gesamtdicke des Zahnkranzes um 10 bis 60% verringert ist, und eine Dicke eines Bodens der taschenartigen Ausnehmungen im Mittelteil in Bezug auf die Gesamtdicke des Mittelteils des Kettenrades um 20 bis 70° verringert ist. Ein Ziel der Erfindung ist das Vorsehen eines verbesserten Kettenrades, welches sowohl leicht als auch wirtschaftlich in Herstellung und Betrieb ist, und welches eine längere Lebensdauer für das Antriebssystem, in welchem es eingebaut ist, vorsieht. Ein anderes Ziel der Erfindung ist das Vorsehen dieser Art von Kettenrad, wobei ein Zentrieren des Zahnkranzes in Bezug auf den Mittelteil über einen Außenumfang des Mittelteils des Kettenrades wirkt. Die so erzeugte Zentrierung ist ausreichend präzise. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, das Kettenrad vorzusehen, bei welchem die Nieten zum Verbinden des Mittelteils mit dem Zahnkranz aus einer Titanlegierung oder rostfreien Stahllegierung hergestellt sind. So wird eine große Festigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit der Befestigungsmittel erreicht. Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Vorsehen des Kettenrades, bei welchem ein seitliches Spiel zwischen den radialen Ansätzen des Zahnkranzes und Seitenwänden der taschenartigen Ausnehmungen des zentralen Mittelteils von 0,5 bis 10% des Nieten-Schaftdurchmessers beträgt. Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Vorsehen des Kettenrades, bei welchem gewichtsreduzierende Öffnungen im Mittelteil des Kettenrades gebildet sind. In diesem Fall könnte es vorteilhaft sein, zumindest einen Umfangsstreifen zwischen den gewichtsreduzierenden Öffnungen und dem Außenumfang des Mittelteils zu bilden, wobei die Dicke des Streifens in radialer Richtung mindestens 50% der Gesamtdicke des Mittelteils beträgt. In diesem Fall könnte es auch vorteilhaft sein, eine Wand zwischen den gewichtsreduzierenden Öffnungen und den taschenartigen Ausnehmungen des Mittelteils vorzusehen, wobei die Höhe der Wand gleich der Gesamtdicke des Mittelteils und die Breite der Wand mindestens 50% der Gesamtdicke des Mittelteils des Kettenrades ist.
So wird das leichte und starre Kettenrad geschaffen, mit einem langlebigen Zahnkranz und mit sehr präziser Zentrierung. Weil der Zahnkranz eine lange Lebensdauer hat, ist es nicht wesentlich, dass es wegen seiner Befestigung am Mittelteil durch Nieten nicht möglich ist, diesen Teil separat auszuwechseln. Bei Bedarf wird das gesamte Kettenrad – jedoch nach einer relativ langen Zeit – ausgewechselt.
Wesentliche Ziele der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, offensichtlich. Es sei verstanden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnungen der Bestandteile, die in der folgenden Beschreibung angeführt oder in den Zeichnungen veranschaulicht sind, eingeschränkt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Grundriß des Mittelteils des Kettenrades gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht des Mittelteils der 1.
3 ist ein Grundriß des Zahnkranzes des Kettenrades gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht des Zahnkranzes der 3.
5 ist ein Grundriß des gesamten leichten Kettenrades gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Querschnittsansicht des Kettenrades der 5, wenn beide Teile durch Nieten miteinander verbunden sind.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Ein leichtes Kettenrad besteht aus einem Mittelteil 1 und einem Zahnkranz 2, die mit Titan-Nieten 3 mit einem Nietenschaft-Durchmesser von 6 mm miteinander verbunden sind. Ein Zentrieren des Zahnkranzes 2 in Bezug auf den Mittelteil 1 ist über einen Außenumfang des Mittelteils 1 vorgesehen, und ein Zentrieren des Mittelteils 1 – und auf diese Weise ein Zentrieren des gesamten Kettenrades – in Bezug auf ein Antriebsrad eines Motorrades wirkt über eine Zentrieröffnung 12, wo Bolzen als Befestigungselemente verwendet werden, die durch Befestigungsöffnungen 11 im Mittelteil 1 hindurchgehen. Eine Dicke sowohl des Mittelteils 1 als auch des Zahnkranzes 2 ist 6 mm, und beide Ansätze 21 des Zahnkranzes 2 und des Mittelteils 1 im Bereich der taschenartigen Ausnehmung 13 haben über den Verbindungsbereich zwischen dem Mittelteil 1 und dem Zahnkranz 2 ihre Dicke auf 50% ihrer Gesamtdicke verringert. Diese Verbindung ist als Überlappverbindung vorgesehen, wobei für diese Verbindung Umfangsöffnungen 211 in radialen Ansätzen 21 des Zahnkranzes 2 und zentrale Öffnungen im Mittelteil 1 im Bereich der taschenartigen Ausnehmungen 13 vorgesehen sind. Hier ist der Zahnkranz 2 mit radialen Ansätzen 21 ausgebildet, deren Dicke auf die beschriebene Weise über ihre gesamte Oberfläche um 50% verringert ist. Der Mittelteil 1 ist hier mit taschenartigen Ausnehmungen 13 ausgebildet, deren Umfangswände eine Breite von 4 mm in Umfangsrichtung, der Richtung in Bezug auf das gesamte Kettenrad, aufweisen. Das Umfangs-Spiel zwischen der Umfangswand der taschenartigen Ausnehmung 13 und der Seitenwand des radialen Ansatzes 21 beträgt 0.4 mm. Dieses Spiel verringert sich, wenn die Nieten 3 angeheftet werden und die radialen Ansätze 21 etwas ausgebreitet werden, indem ein Kopf der Niete 3 gegen eine Oberfläche des radialen Ansatzes 21 gestoßen wird und indem der Schaft der Niete 3 gestaucht wird, so dass letztlich dieses Spiel teilweise oder vollständig verschwindet. Große, geformte gewichtsreduzierende Öffnungen 14 sind im Mittelteil 1 ausgebildet, wo ein Umfangsstreifen entlang des Außenumfangs des Mittelteils 1 an-liegt, welcher Streifen eine Breite von 4 mm hat und um den Mittelteil 1 des Kettenrades an Stellen entlang der gewichtsreduzierenden Öffungen 14 herumgeht. Diese geformten gewichtsredu-zierenden Öffnungen 14 könnten z.B. auch als Mehrzahl kleiner kreisförmiger Löcher ausgebildet sein, es ist jedoch immer vorteilhaft, einen minimalen Abstand von diesen Öffnungen 14 zum Außenumfang des Mittelteils 1 und zu den Seitenwänden der taschenartigen Ausnehmungen 13 in einem Ausmaß von 50% der Gesamtdicke des Mittelteils 1 beizubehalten. Dann werden Steifheit und Formstabilität des Mittelteils 1 noch immer ausreichend sein. Aus einem ähnlichen Grund ist es empfohlen, die Tiefe der taschenartigen Ausnehmungen 13 so zu belassen, dass die Dickenreduktion hier mindestens 20% der Gesamtdicke des Mittelteils 1 ist. Im Fall einer geringeren Dickenreduktion über diesen Bereich scheint die Gefahr eines zu hohen Druckes zwischen Seitenwänden der taschenartigen Ausnehmungen 13 und einem seitlichen Teil der radialen Ansätze 21 des Zahnkranzes 2 zu bestehen, wenn eine große Kraft auf das leichte Kettenrad übertragen wird, das Teil eines Hinterrades eines Motarrades ist. Somit arbeitet dieses leichte Kettenrad wie ein Teil eines Übertragungssystems eines Motorrades, wo als Übertragungselement eine Rollenkette verwendet wird.
Diese Art von Kettenrädern wurden erzeugt und danach die Tests durchgeführt, während diese Kettenräder auf mehreren leistungsstarken Motorrädern vom Motocross-Typ („cross-type motorcycles") montiert waren. Die Ergebnisse zeigen dieselbe Lebensdauer für die erfindungsgemäßen Kettenrädern wie die Lebensdauer gewöhnlicher Kettenräder, welche vollständig aus der Eisenlegierung hergestellt waren. Keine Schäden oder Verformungen waren sowohl an einer Verbindung des Zahnkranzes 2 mit dem Mittelteil 1 des Kettenrades als auch an anderen Stücken oder Teilen der getesteten Kettenräder ersichtlich.
Industrielle Anwendbarkeit
Das leichte Kettenrad gemäß der vorliegenden Erfindung ist vor allem zur Benützung bei Hochleistungs-Motorrädern verwendbar, als Kettenrad für ein angetriebenes Hinterrad dieser Art von Motorrad. Andere Verwendungsmöglichkeiten scheinen bei Maschinen oder Übertragungen zu sein, bei welchen ein leichtes Kettenrad mit präziser Zentrierbarkeit und langer Lebensdauer benötigt wird.

Claims

Leichtes Kettenrad, wobei das Kettenrad aus einem aus einer Leichtmetall-Legierung hergestellten Mittelteil (1) besteht, mit welchem ein Zahnkranz (2) aus einer Eisenlegierung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass Nieten (3) zum Verbinden der Teile (1, 2) verwendet werden, wobei diese Verbindung zwischen radialen Ansätzen (21) des Zahnkranzes (2) und taschenartigen Ausnehmungen (13) im Mittelteil (1) gebildet ist, und wobei die radialen Ansätze (21) quer über die Böden der taschenartigen Ausnehmungen (13) überlappt sind, und wobei eine Dicke der radialen Ansätze (21) zumindest über den Verbindungsbereich um 10 bis 60% in Bezug auf die Gesamtdicke des Zahnkranzes (2) verringert ist, und eine Dicke eines Bodens der taschenartigen Ausnehmungen (13) im Mittelteil (1) um 20 bis 70% in Bezug auf die Gesamtdicke des Mittelteils (1) des Kettenrades verringert ist.
Leichtes Kettenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrierung des Zahnkranzes (2) in Bezug auf den Mittelteil (1) über einen Außenumfang des Mittelteils (1) des Kettenrades wirkt.
Leichtes Kettenrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Nieten (3) zum Verbinden des Mittelteils (1) mit dem Zahnkranz (2) aus einer Titanlegierung oder rostfreien Stahllegierung hergestellt sind.
Leichtes Kettenrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seitenspiel zwischen den radialen An sätzen (21) des Zahnkranzes (2) und Seitenwänden der taschenartigen Ausnehmungen (13) des Mittelteils (1) von 0,5 bis 10% des Nieten(3)-Schaftdurchmessers beträgt.
Leichtes Kettenrad nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gewichtsreduzierende Öffnungen (14) im Mittelteil (1) des Kettenrades gebildet sind.
Leichtes Kettenrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Umfangsstreifen zwischen den gewichtsreduzierenden Öffnungen (14) und dem Außenumfang des Mittelteils (1) erzeugt ist, wobei die Dicke des Streifens in radialer Richtung mindestens 50% der Gesamtdicke des Mittelteils (1) beträgt.
Leichtes Kettenrad nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den gewichtsreduzierenden Öffnungen (14) und den taschenartigen Ausnehmungen (13) des Mittelteils (1) eine Wand gebildet ist, wobei die Höhe der Wand gleich der Gesamtdicke des Mittelteils (1) ist und die Breite mindestens 50% der Gesamtdicke des Mittelteils (1) des Kettenrades beträgt.