PL186216B1

PL186216B1 - Przekładnia z paskiem zębatym lub łańcuchem

Info

Publication number: PL186216B1
Application number: PL97333009A
Authority: PL
Inventors: Steffen Hunkert
Original assignee: Volkswagen Ag
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2003-11-28
Also published as: JP2001506734A; CN1238829A; DE59703369D1; CN1271357C; RU2207460C2; EP0946834A1; WO1998023881A1; CA2269819A1; PL333009A1; KR20000057190A; PT946834E; KR100479530B1; EP0946834B1

Abstract

1. Przekladnia z paskiem zebatym lub lancuchem, po- siadajaca co najmniej jedno kolo zebate, które jest zazebione co najmniej z jednym paskiem zebatym lub co najmniej z jednym lancuchem, przy czym co najmniej jeden zab kola zebatego i/lub co najmniej jeden zab paska zebatego albo czlon lancucha ma geometrie powierzchni nosnych, która odbiega od geometrii powierzchni nosnych pozostalych zebów albo czlonów lancucha, znam ienna tym , ze zab paska zebatego (14), posiadajacy odbiegajaca geometrie po- wierzchni nosnej (18, 20) lub czlon lancucha, majacy odbie- gajaca geometrie powierzchni nosnej (18, 20) jest umiesz- czony w taki sposób, ze ten zab paska zebatego albo ten czlon lancucha w momencie obciazenia szczytowego jest zazebiony co najmniej z jednym kolem zebatym (10), albo zab kola zebatego posiadajacy odbiegajaca geometrie po- wierzchni nosnej (18, 20) jest umieszczony tak, ze ten zab kola zebatego jest zazebiony w momencie obciazenia szczy- towego co najmniej z jednym paskiem zebatym albo lancu- chem, przy czym moment obciazenia szczytowego jest okreslony wejsciem lub wyjsciem zazebienia elementów. FIG. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest przekładnia z paskiem zębatym lub łańcuchem, posiadająca co najmniej jedno koło zębate, które jest zazębione co najmniej z jednym paskiem zębatym lub co najmniej z jednym łańcuchem, przy czym co najmniej jeden ząb koła zębatego i/lub co najmniej jeden ząb paska zębatego wzgl. człon łańcucha ma geometrię powierzchni nośnych, która odbiega od geometrii powierzchni nośnych pozostałych zębów wzgl. członów.

W opisie EP-0 255 333 BI przedstawiony jest pasek zębaty mający polepszone własności obciążeniowe, którego zęby w przekroju mają postać wypukłej krzywej o kształcie cykloidy. Powtarzające się cyklicznie obciążenia szczytowe powstałe w momencie zapłonu w odpowiednim cylindrze powodują przede wszystkim przedwczesne zużycie i uszkodzenia paska zębatego stosowanego na przykład w napędach wałków rozrządczych. Przy zmiennym obciążeniu napędu z paskiem zębatym, zwłaszcza przy krótko trwających obciążeniach szczytowych, dochodzi do miejscowych przeciążeń. Przeciążenia te niezależnie jak często i w jakim przedziale czasu występujją mogą być przejmowane tylko wtedy, gdy oddziaływają na cały pasek zębaty. Napędy z paskiem zębatym są dlatego drogie, są konstruowane nadwymiarowo lub muszą być przedwcześnie wymienione.

Z opisów DE-43 31 482 Al, DE-29 06 619 BI i DE-31 09 172 C2 jest znane, że w celu zredukowania wzgl. usunięcia szmerów paska zębatego lub łańcucha podczas ich eksploatacji, należy podziałkę koła zębatego i odpowiednio podziałkę członów łańcucha wykonać jako nieregularną. Jednak problem krótkotrwałych obciążeń szczytowych nie może być tym sposobem rozwiązany, ponieważ obciążenie paska zębatego nie zmienia się jedynie przez zróżnicowanie podziałki zębów.

W patencie US 3.377.875 A, opisano przekładnie łańcuchową, której koło napędowe ma losowo rozstawione zęby o różnym kształcie. Przednie krawędzie poszczególnych zębów są sfrezowane, to znaczy jedna z powierzchni nośnych jest równolegle przesunięta do tyłu, a ponadto niektóre zęby są krótsze. Tym samym niektóre zęby napędowego koła są węższe i są nieregularnie rozdzielone krótszymi zębami. Dzięki temu obniżony zostaje rezonans napędu, wydłuża się żywotność łańcucha i zmniejsza się hałas przekładni.

Inne rozwiązanie napędu zębatego zostało opisane w patencie US 5.267.910 A. Łańcuch napędu ma zmodyfikowaną większość członów, które mają kształt wklęsłego łuku koła o

186 216 promieniu równym podziałce zagłębienia, którego środek jest umieszczony na wysokości stopy członu. Niektóre człony łańcucha nieznacznie różnią się od kształtu zmodyfikowanych członów i są one rozmieszczone nieregularnie, losowo wzdłuż jego długości. W rezultacie uzyskuje się obniżenie hałasu powodowanego przez łańcuch.

Mechanizm rozrządu został również opisany w patencie japońskim nr 02305675. Pasek klinowy ma co najmniej jeden ząb o odmiennym kształcie umieszczony na każdej nie zazębionej stronie napędowego koła zębatego. Tylna powierzchnia tego zęba ma trójkątny kształt tak, że stykający się z nią koniec zęba koła napędowego ślizga po niej do dołu przy wyjściu z zazębienia, a po przeciwnej stronie wchodzi w zazębienie.

Inny napęd paskowy został opublikowany w patencie japońskim nr 59217046. Przekładnia ma napędowe koło zębate z losowo rozstawionymi zębami o różnej wysokości, które współpracujące z paskiem zębatym. Powoduje to przesunięcie w czasie zazębienia pomiędzy tymi elementami i w rezultacie spadek amplitudy drgań i emisji hałasu.

Stąd też celem wynalazku jest opracowanie przekładni z paskiem zębatym lub łańcuchem w rodzaju opisanym na wstępie, która posiada korzystniejsze możliwości obciążania i dłuższą żywotność.

Podany cel został osiągnięty dzięki rozwiązaniu konstrukcyjnemu przekładni z paskiem zębatym lub łańcuchem według niniejszego wynalazku posiadającej co najmniej jedno koło zębate, które jest zazębione co najmniej z jednym paskiem zębatym lub co najmniej z jednym łańcuchem, przy czym co najmniej jeden ząb koła zębatego i/lub co najmniej jeden ząb paska zębatego albo człon łańcucha ma geometrię powierzchni nośnych, która odbiega od geometrii powierzchni nośnych pozostałych zębów albo członów łańcucha, która charakteryzuje się tym, że ząb paska zębatego posiadający odbiegającą geometrię powierzchni nośnej lub człon łańcucha, mający odbiegającą geometrię powierzchni nośnej jest umieszczonym tak, że ten ząb paska zębatego albo ten człon łańcucha w momencie obciążenia szczytowego jest zazębiony co najmniej z jednym kołem zębatym, albo ząb koła zębatego posiadający odbiegającą geometrię powierzchni nośnej jest umieszczony tak, że ten ząb koła zębatego jest zazębiony w momencie obciążenia szczytowego co najmniej z jednym paskiem zębatym albo łańcuchem, przy czym moment obciążenia szczytowego jest określony wejściem lub wyjściem zazębienia tych elementów.

Odbiegająca geometria powierzchni nośnej przedniej i tylnej strony co najmniej jednego zęba paska zębatego i/lub koła zębatego albo co najmniej jednego członu łańcucha korzystnie jest asymetryczna.

Co najmniej jeden ząb paska zębatego i/lub koła zębatego albo co najmniej jeden człon łańcucha korzystnie ma bardziej stromą i/lub bardziej płaską geometrię powierzchni nośnej.

Co najmniej jeden ząb paska zębatego i/lub koła zębatego albo co najmniej jednego członu łańcucha korzystnie ma mniejszy albo większy promień główki.

Co najmniej jeden ząb paska zębatego albo co najmniej jeden człon łańcucha z odbiegającą geometrią powierzchni nośnej korzystnie jest w momencie szczytowego obciążenia umieszczony na wejściu lub na wyjściu zazębienia koła zębatego.

Co najmniej jeden ząb koła zębatego z odbiegającą geometrią powierzchni nośnej, korzystnie jest w momencie obciążenia szczytowego umieszczony na wejściu lub na wyjściu zazębienia paska zębatego lub łańcucha.

W wykonaniu alternatywnym co najmniej dwa zęby paska zębatego albo dwa człony łańcucha z odbiegającą geometrią powierzchni nośnej korzystnie są w momencie obciążenia szczytowego umieszczone na wejściu lub na wyjściu zazębienia koła zębatego, albo co najmniej dwa zęby koła zębatego z odbiegającą geometrią powierzchni nośnej korzystnie są w momencie szczytowego obciążenia umieszczone na wejściu lub na wyjściu zazębienia z paskiem zębatym albo z łańcuchem.

W innym wykonaniu, w momencie szczytowego obciążenia, wszystkie zazębione zęby koła zębatego i/lub paska zębatego albo wszystkie zazębione człony łańcucha korzystnie mają odbiegającą geometrią powierzchni nośnej.

186 216

Odbiegająca geometria powierzchni nośnej korzystnie jest rozmieszczona na obydwu kołach zębatych to jest na kole napędzającym i napędzanym albo co najmniej na ich zazębieniu z paskiem zębatym albo z łańcuchem.

Różne geometrie powierzchni nośnych korzystnie są na kołach zębatych rozmieszczone tak, że występująca w wyniku eksploatacji zmiana długości paska zębatego lub łańcucha i związany z tym błąd podziałki zostają każdorazowo zredukowane do wartości 0 lub w pobliżu tej wartości 0 poprzez większą liczbę powierzchni nośnych zębów. Przekładnia według wynalazku korzystnie jest połączona z wałem korbowym zespołu napędowego, zwłaszcza pojazdu mechanicznego; albo stanowi element synchronicznej przekładni z paskami zębatymi w zespole napędowym, zwłaszcza pojazdu mechanicznego; albo stanowi element rozdzielczej pompy wtryskowej zespołu napędowego, zwłaszcza pojazdu mechanicznego; albo stanowi element przekładni transmisyjnej; albo stanowi element napędowy wałka rozrządczego zespołu napędowego, zwłaszcza pojazdu mechanicznego; albo stanowi napęd bezpośredniego układu wtryskowego pompowtryskiwaczy lub wysokociśnieniowej pompy do wysokociśnieniowego wtrysku Common-Rail zespołu napędowego, zwłaszcza pojazdu mechanicznego; albo stanowi napęd roweru; albo stanowi napęd pompy wysokociśnieniowej 4-cylindrowego silnika spalinowego.

Przekładnia na napędzanym przez wał korbowy kole zębatym korzystnie ma umieszczone w dwóch przeciwległych miejscach dwa zęby z odbiegającą geometrią powierzchni nośnej.

Dalsze cechy, zalety i korzystne postacie wykonania wynalazku zostały pokazane na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok w przekroju tradycyjnego układu paska zębatego, fig. 2 - korzystną postać wykonania koła zębatego według niniejszego wynalazku, fig. 3a i 3b - każdorazowo powiększony widok zęba koła zębatego w obszarze A i B z fig. 2, oraz fig. 4a i 4b - każdorazowo schematyczne ujęcie przebiegu obciążenia na zębach koła zębatego z fig. 1 wzgl. z fig. 2.

Figura 1 pokazuje wycinek tradycyjnego napędu z paskiem zębatym 14, który zazębia się z zębami 1001 do 1015 koła zębatego 10. W przedstawionym przykładzie wykonania koło zębate 10 jest napędzane od wału korbowego 12 silnika spalinowego i uruchamia poprzez pasek zębaty 14 nie pokazany na rysunku wałek rozrządu. Strzałka 16 pokazuje kierunek obrotu koła zębatego 10.

Ząb 1001 znajduje się na wejściu, a ząb 1015 na wyjściu zazębienia pomiędzy kołem zębatym 10 i paskiem zębatym 14.

Figura 2 pokazuje korzystną postać wykonania koła zębatego 10, przy czym figury 3a i 3b są każdorazowo powiększonymi widokami obszarów A i B z fig. 2 i obrazują geometrię powierzchni nośnych zębów 24 i 26. Linia kreskowana przedstawia geometrię powierzchni nośnych zębów 24 i 26, podczas gdy linia ciągła pokazuje geometrię powierzchni nośnych zębów pozostałych. Powierzchnie nośne 18 i 20 zębów 24 i 26 mają przy tym różne geometrie, tak że na wejściu i na wyjściu zazębienia pomiędzy kołem zębatym 10 i nie pokazanym na rysunku paskiem zębatym występują mniejsze obciążenia. Oznacza to, że zęby 24 i 26 mają niesymetryczne powierzchnie nośne.

Zęby 24 i 26 są przy tym tak dobrane, że znajdują się one wtedy dokładnie w pozycji, przedstawionej na fig. 2, kiedy następuje szczyt obciążenia w wyniku zapłonu w odpowiednim cylindrze silnika spalinowego.

Na figurach 4a i 4b uwidoczniony jest przebieg oddziaływania siły na powierzchnię nośną zęba poprzez zęby 1001 do 1015 koła zębatego 10. Na osi x są przy tym każdorazowo naniesione numery zębów 1001 do 1015, a na osi y naniesiona jest wielkość siły działającej na ząb. Za pomocą linii ciągłej uwidoczniony jest przebieg siły działającej na powierzchnię boczną zęba podczas normalnego obciążenia, natomiast linia przerywana przedstawia przebieg przy szczytach obciążenia.

Figura 4a pokazuje przebieg sił na powierzchniach nośnych znanego koła zębatego, podczas gdy na fig. 4b uwidoczniony jest przebieg dla koła zębatego 10 według wynalazku. Wynika stąd bezpośrednio, że w obszarze szczytów sił powierzchni bocznych przy zębach 1001 i 1015 obciążenie w kole zębatym 10 według wynalazku jest niniejsze, aniżeli w znanym kole

186 216 zębatym. To zmniejszone obciążenie powoduje mniejsze zużycie paska zębatego 14 względnie koła zębatego 10 i prowadzi do dłUższej żywotności napędu z paskiem zębatym.

Oczywiste jest, że od poszczególnego przypadku zastosowania napędu z paskiem zębatym zależy, które zęby względnie człony łańcucha mają posiadać zmienioną geometrię powierzchni nośnej i jak ta zmieniona geometria zostanie rozmieszczona. Przykładowo powinny być odpowiednio zmienione zęby do napędu rozrządu 4- lub 5- cylindrowego silnika spalinowego.

W zależności od tego, czy zmieniony ząb lub zęby są umieszczone na kole zębatym 10 i/lub na pasku zębatym 14, koło zębate 10 lub pasek zębaty 14 wzgl. łańcuch powinny być zamontowane dokładnie w ustalonej uprzednio pozycji, tak że podczas eksploatacji silnika spalinowego zmieniona geometria powierzchni nośnej zazębia się z kołem 10 wału korbowego ze ścisłą dokładnością czasową, to znaczy przy obciążeniach szczytowych, spowodowanych zapłonami w poszczególnych cylindrach.

Poszczególne lub wszystkie zęby koła zębatego 10 mogą posiadać optymalną geometrię. W znanym przebiegu obciążenia na obwodzie paska zębatego 14 względnie koła zębatego 10 jest także możliwe, że geometrie powierzchni nośnych wzdłuż paska zębatego 10 względnie na kole zębatym 10 są odpowiednio zmienione. W przypadku ekstremalnym każdy ząb ma inną geometrię powierzchni nośnych.

Wynalazek nie ogranicza się do układów napędowych takich, jaki został przedstawiony na fig. 1. Również w powszechnie stosowanych układach napędowych może dochodzić także do szczytowych obciążeń, które mogą być odpowiednio wyrównane przy pomocy układu według wynalazku, jak na przykład w napędach rowerowych.

186 216

FIG. 3a

FIG. 3b

FIG. 4a

FIG. 4b

186 216

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Przekładnia z paskiem zębatym lub łańcuchem, posiadająca co najmniej jedno koło zębate, które jest zazębione co najmniej z jednym paskiem zębatym lub co najmniej z jednym łańcuchem, przy czym co najmniej jeden ząb koła zębatego i/lub co najmniej jeden ząb paska zębatego albo człon łańcucha ma geometrię powierzchni nośnych, która odbiega od geometrii powierzchni nośnych pozostałych zębów albo członów łańcucha, znamienna tym, że ząb paska zębatego (14), posiadający odbiegającą geometrię powierzchni nośnej (18, 20) lub człon łańcucha, mający odbiegającą geometrię powierzchni nośnej (18, 20) jest umieszczony w taki sposób, że ten ząb paska zębatego albo ten człon łańcucha w momencie obciążenia szczytowego jest zazębiony co najmniej z jednym kołem zębatym (10), albo ząb koła zębatego posiadający odbiegającą geometrię powierzchni nośnej (18, 20) jest umieszczony tak, że ten ząb koła zębatego jest zazębiony w momencie obciążenia szczytowego co najmniej z jednym paskiem zębatym albo łańcuchem, przy czym moment obciążenia szczytowego jest określony wejściem lub wyjściem zazębienia elementów·.
2. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że odbiegająca geometria powierzchni nośnej (18, 20) przedniej i tylnej strony co najmniej jednego zęba paska zębatego (14) i/lub koła zębatego (10) albo co najmniej jednego członu łańcucha jest asymetryczna.
3. Przekładnia według zastrz. 2, znamienna tym, że co najmniej jeden ząb paska zębatego (14) i/lub koła zębatego (10) albo co najmniej jeden człon łańcucha posiada bardziej stromą i/lub bardziej płaską geometrię powierzchni nośnej.
4. Przekładnia według zastrz. 2, znamienna tym, że co najmniej jeden ząb paska zębatego (14) i/lub koła zębatego (10) albo co najmniej jednego członu łańcucha ma mniejszy albo większy promień główki.
5. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jeden ząb paska zębatego (14) albo co najmniej jeden człon łańcucha z odbiegającą geometrią i powierzchni nośnej (18, 20), jest w momencie szczytowego obciążenia umieszczony na wejściu lub na wyjściu zazębienia koła zębatego (10).
6. Przekładnia według zastrz. 4, znamienna tym, że co najmniej jeden ząb koła zębatego (10) z odbiegającą geometrią powierzchni nośnej (18, 20), jest w momencie obciążenia szczytowego umieszczony na wejściu lub na wyjściu zazębienia paska zębatego (14) lub łańcucha.
7. Przekładnia według zastrz. 3, znamienna tym, że co najmniej dwa zęby paska zębatego (14) albo dwa człony łańcucha z odbiegającą geometrią powierzchni nośnej (18, 20), są w momencie obciążenia szczytowego umieszczone na wejściu lub na wyjściu zazębienia koła zębatego (10).
8. Przekładnia według zastrz. 3, znamienna tym, że co najmniej dwa zęby koła zębatego (10) z odbiegającą geometrią po wierzchni nośnej (18, 20) są w momencie szczytowego obciążenia umieszczone na wejściu lub na wyjściu zazębienia z paskiem zębatym (14) albo z łańcuchem.
9. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że w momencie szczytowego obciążenia, wszystkie zazębione zęby koła zębatego (10) i/lub paska zębatego (14) albo wszystkie zazębione człony łańcucha maj ą odbiegającą geometrią po wierzchni nośnej (18, 20).
10. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, odbiegająca geometria powierzchni nośnej (18, 20) jest rozmieszczona na obydwu kołach zębatych to jest na kole napędzającym i napędzanym albo co najmniej na ich zazębieniu z paskiem zębatym albo z łańcuchem.
11. Przekładnia według zastrz. 10, znamienna tym, że różne geometrie powierzchni nośnych są na kołach zębatych rozmieszczone tak, że występująca w wyniku eksploatacji zmiana długości paska zębatego lub łańcucha i związany z tym błąd podziałki zostają każdo186 216 razowo zredukowane do wartości 0 lub w pobliżu tej wartości 0 poprzez większą liczbę powierzchni nośnych zębów.
12. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że jest połączona z wałem korbowym zespołu napędowego, zwłaszcza pojazdu mechanicznego.
13. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi element synchronicznej przekładni z paskami zębatymi w zespole napędowym, zwłaszcza pojazdu mechanicznego.
14. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi element rozdzielczej pompy wtryskowej zespołu napędowego, zwłaszcza pojazdu mechanicznego.
15. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi element przekładni transmisyjnej.
16. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi element napędowy wałka rozrządczego zespołu napędowego, zwłaszcza pojazdu mechanicznego.
17. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi napęd bezpośredniego układu wtryskowego pompowtryskiwaczy lub wysokociśnieniowej pompy do wysokociśnieniowego wtrysku Common-Rail zespołu napędowego, zwłaszcza pojazdu mechanicznego.
18. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi napęd roweru.
19. Przekładnia według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi napęd pompy wysokociśnieniowej 4-cylindrowego silnika spalinowego.
20. Przekładnia według zastrz. 20, znamienna tym, że na napędzanym przez wał korbowy (12) kole zębatym (10) umieszczone są w dwóch przeciwległych miejscach dwa zęby (24, 26) z odbiegającą geometrią po wierzchni nośnej (18, 20).