CH703169A2 - Zahnriemenrad. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zahnriemenrad (1) insbesondere für Fahr- oder Motorräder zur Drehmomentübertragung von der Kurbel- bzw. Motorwelle auf das Hinterrad. Das Zahnriemenrad (1) besteht aus einzelnen scheibenförmigen Elementen (2, 3, 4), die fest zu einer Einheit miteinander verbunden sind. Die für den Eingriff eines Zahnriemens bestimmte Zahnriemenscheibe (9) des Zahnriemenrades (1) ist aus mindestens zwei Elementen (2, 3), nämlich einer Trägerscheibe (2) und ein oder mehreren Zahnscheiben (4) zusammengesetzt. Zusätzlich kann an der Zahnriemenscheibe (9) noch eine Bordscheibe (3) angeordnet sein.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zahnriemenrad gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Zahnriemenräder sind heute in mannigfachsten Anwendungen präsent. Sie setzen sich immer mehr auch als Kraftübertragungselemente bei Fahr- und Motorrädern durch, wo sie den bisherigen Kettenantrieb ersetzen. Für Kettenantriebe ist eine gute Schmierung erforderlich. Zahnriemenantriebe müssen hingegen nicht geölt werden und anders als bei üblichen Fahrradketten dehnen sich moderne Zahnriemen nicht und müssen daher nicht nachgespannt werden.

[0003] Zahnriemenantriebe erfordern allerdings eine sehr genaue Ausrichtung der Riemenflucht, was hohe Anforderungen an die Rahmenherstellung stellt und Anwendungen im Nachrüstbereich praktisch verunmöglicht. Da ausserdem die Herstellung der Zahnriemenräder relativ teuer ist, steht nur eine beschränkte Anzahl Durchmesser und Breiten von Zahnriemenrädern zur Verfügung. Diese wiederum an die exakte Riemenlinie anzupassen, ist schwierig bis unmöglich. Je nach übertragener Leistung sind verschiedene Riemenbreiten nötig. Breitere Riemen sind aber noch anspruchsvoller in der Ausrichtung und haben tendenziell höhere Übertragungsverluste. Einen für alle Anwendungsfälle idealen Zahnriemen gibt es daher nicht.

[0004] Bei konventionellen Zahnriemenrädern ist die Verschmutzung ein grosses Problem. Schlamm oder Schmutz zwischen den Zähnen eines Zahnriemenrades kann zum Überspringen auf den Zahnrädern führen. Im Winter wird beispielsweise Schnee in den Zahnlücken festgepresst und führt zum Abspringen des Riemens. Schmutz und Schnee kann auch zur Beschädigung des Riemens bis zu dessen Reissen verursachen, da die Riemen auf Knickung und örtliche Überlastung sehr empfindlich sind.

[0005] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zahnriemenrad der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die vorerwähnten Nachteile weitgehend ausgeschaltet sind, und dass das Zahnriemenrad auch im Nachrüstbereich einsetzbar ist.

[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Zahnriemenrad mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen erläutert.

[0007] Es zeigt die <tb>Fig. 1<sep>eine schematische Darstellung der Elemente eines beispielsweisen Aufbaus eines Zahnriemenrades; <tb>Fig. 2<sep>eine schematische Darstellung der zu einer Einheit verbundenen Elemente des Zahnriemenrades; <tb>Fig. 3<sep>eine vertikale Schnitt-Darstellung des in Fig. 2 gezeigten Zahnriemenrades; <tb>Fig. 4<sep>eine schematische Darstellung eines Zahnriemenrads mit Abstandsscheiben zwischen den Zahnscheiben bzw. der Trägerscheibe; <tb>Fig. 5<sep>eine schematische Darstellung einer Trägerscheibe mit Ausnehmungen in deren Zahnlöchern; <tb>Fig. 6<sep>eine schematische Darstellung eines Zahnriemenrades mit Lochbohrungen in der Bordscheibe und Ausnehmungen in den Zahnlöchern; <tb>Fig. 7<sep>eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Zahnriemenscheibe mit asymmetrischer Zahnung.

[0008] Die vorliegende Erfindung schlägt vor, ein Zahnriemenrad insbesondere für Fahr- und Motorräder zur Drehmomentübertragung von der Kurbel- bzw. Motorwelle auf das Hinterrad aus dünnen, scheibenförmigen Elementen zusammenzusetzen. Diese Elemente sind Trägerscheiben, Zahnscheiben, Bordscheiben und Abstandsscheiben. Die Scheiben werden je nach Bedarf kombiniert und zu einer festen Einheit miteinander verbunden und bilden ein Zahnriemenrad. Die vom Zahnriemen umhüllten Scheiben des Zahnriemenrades werden als Zahnriemenscheibe bezeichnet.

[0009] Die Trägerscheibe weist innen eine Aufnahme auf, die auf die gängigen Anschluss-Standards für Kurbel- bzw. Motorwellen und für die Antriebswellen passt, im Falle eines Fahrradantriebes entspricht die Aufnahme einem normierten Kettenblatt-Teilkreisdurchmesser, im Falle eines Motorradantriebes der Verzahnung auf der Getriebe-Abtriebswelle. Die Trägerscheibe dient als Adapter beim Nachrüsten eines Fahrzeuges mit Kettenantrieb auf einen Zahnriemenantrieb und weist entlang dem äusseren Umfang das Zahnriemenprofil auf. Zusätzlich können nun ein oder mehrere dünne Zahnscheiben links oder rechts von der erwähnten Trägerscheibe angebracht werden. Für einen 6 mm breiten Riemen wird beispielsweise ein Paket bestehend aus einer Trägerscheibe mit entsprechender Aufnahme und mehreren Zahnscheiben mit einer Gesamtdicke von 7 mm zu einer Zahnriemenscheibe miteinander verbunden und für einen 11 mm breiten Riemen eine Zahnriemenscheibe von 12 mm. Je nach Anordnung der Trägerscheibe innerhalb der Zahnriemenscheibe eines Zahnriemenrades lassen sich für beliebige Riemenbreiten beliebige Riemenlinien erzielen, die in Abständen, die der Dicke dieser Zahnscheiben entsprechend, variiert werden können.

[0010] Durch Anpassen der Anzahl Scheiben ist es möglich, für verschiedenste Anwendungen die spezifisch beste Lösung einfach und kostengünstig zu erhalten. Für ein Fahrzeug, das vorwiegend in der Ebene Verwendung findet und im Komfortsektor von weniger geübten Leuten gefahren wird, genügt ein dünner Riemen, der nur minimale Verluste aufweist. Für eine Anwendung im Schwerlastbereich wird ohne teuren Zusatzaufwand ein breiteres Zahnriemenrad konfiguriert, das es erlaubt, einen wesentlich breiteren und damit stärkeren Riemen zu verwenden.

[0011] Die einzelnen Zahn- bzw. Trägerscheiben sind beispielsweise mittels Laser- oder Wasserstrahlschneidens kostengünstig herstellbar, sodass ein grosses Angebot an verschiedenen Scheibengrössen zu tiefen Preisen möglich ist, was vor allem für den Nachrüst- und Kleinserienmarkt von Interesse ist.

[0012] Bordscheiben können einseitig oder wenn nötig beidseits der Zahnscheibe angebracht werden. Sie dienen der Führung des Zahnriemens, um ein etwaiges Ablaufen des Riemens zu verhindern.

[0013] Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielsweisen Aufbaus eines aus mehreren Elementen zusammengesetzten Zahnriemenrades 1. Dieser einfache Aufbau beinhaltet eine Trägerscheibe 2, nur eine Zahnscheibe 4 und rechts und links je eine Bordscheibe 3. Die vier Scheiben werden mit Schrauben über die Lochbohrungen 6 zu einer festen Einheit, dem Zahnriemenrad 1, miteinander verschraubt. Zu diesem Zweck können die Lochbohrungen 6 beispielsweise der linken Bordscheibe 3 Gewindebohrungen für eine Verschraubung aufweisen. Die Scheiben weisen weiter eine Codierung 7, 7a auf, um sie in Bezug auf die Zahnung richtig zusammensetzen zu können. Im gezeigten Beispiel besteht die Codierung aus zwei benachbarten Bohrungen 7, 7a, die beim Zusammenbau der Scheiben deckungsgleich übereinander anzuordnen sind. An der Trägerscheibe 2 verlaufen Fortsätze radial nach innen und bilden die Aufnahme 5. Mittels dieser Aufnahme 5 wird das zusammengesetzte Zahnriemenrad 1 an die Kurbelwelle oder die Antriebswelle geschraubt. Der Zahnriemen umhüllt im gezeigten Beispiel die Trägerscheibe 1 und eine Zahnscheibe 4. Die Trägerscheibe 1 und die Zahnscheibe 4 bilden zusammen die Zahnriemenscheibe 9. Da die Zahnscheiben 4 sehr dünn sind, etwa im Bereich von 2 bis 4 mm - vorzugsweise 2 mm - besteht die Zahnriemenscheibe 9 eines Zahnriemenrades 1 in der Praxis aus mehreren Zahnscheiben 4 und einer Trägerscheibe 2, die eine Dicke von etwa 2 bis 4 mm - vorzugsweise 3 mm - aufweist. Je nach Anzahl der Zahnscheiben 4 kann so die Breite der Zahnriemenscheibe 9 auf eine bestimmte Breite eines Zahnriemens abgestimmt werden. Durch die Möglichkeit der variablen Anordnung der Trägerscheibe 2 innerhalb der Zahnriemenscheibe 9 kann der Abstand der Riemenebene in Bezug auf die Ebene der Aufnahme 5 variiert werden. Dies erlaubt eine Anpassung der Lage der Riemenebene, also der Riemenflucht zwischen dem hinteren Zahnriemenrad und dem vorderen Zahnriemenrad beim Nachrüsten eines Fahr- oder Motorrades mit Kettenantrieb auf einen Zahnriemenantrieb.

[0014] In der Fig. 2 ist das mit dem in der Fig. 1gezeigten Elementen zusammengebaut dargestellt. Das Zahnriemenrad 1 besteht in dieser einfachen Konfiguration aus einer Zahnriemenscheibe 9 mit einer Zahnscheibe 4 und einer Trägerscheibe 2 mit der Aufnahme 5 sowie rechts und links von der Zahnriemenscheibe 9 angeordneten Bordscheiben 3. Es ist auch denkbar, dass das Zahnriemenrad 1 keine oder nur eine Bordscheibe 3 aufweist.

[0015] Die Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt durch das in Fig. 2gezeigte zusammengebaute Zahnriemenrad 1. Zu erkennen ist der scheibenweise Aufbau des Zahnriemenrades 1 aus den Bordscheiben 3, der Trägerscheibe 2 und der Zahnscheibe 4.

[0016] Wie bereits erwähnt, ist die Verschmutzung bei konventionellen Zahnriemenrädern ein Problem. Die Fig. 4zeigt eine erste Lösung, wie der sich in Zahnlücken des Zahnriemenrades 1 verfangende Schmutz vom Zahnriemen aus den Zahnlücken entfernt werden kann. Die einzelnen zu einer Zahnriemenscheibe 9 aneinander angeordneten Zahnscheiben 4 untereinander sowie die Trägerscheibe 2 sind mittels der an der Verschraubung angeordneten Abstandsscheiben 8 voneinander beabstanden.

[0017] Je nach Dicke der Abstandsscheiben 8 kann so der Zwischenraum 16 zwischen den Scheiben 4, 2 variiert werden. Befindet sich nun Schmutz oder Schnee in den Zahnlücken der Zahnscheiben 4 oder der Trägerscheibe 2, so wird dieser beim Eingreifen der Zähne des Zahnriemens in die Zahnlöcher in den Zwischenraum 16 gedrückt, ohne dass der Zahnriemen aus den Zahnlöchern gehoben wird. Dadurch kann ein Überspringen oder eine örtliche Überbelastung des Zahnriemens verhindert werden.

[0018] Eine weitere Möglichkeit, den in Zahnlücken des Zahnriemenrades 1 verfangenen Schmutz daraus zu entfernen, besteht darin, dass die einzelnen Zahnscheiben 4 und die Trägerscheibe 2 so ausgeformt werden, dass der Schmutz durch Hohlräume austreten kann. Eine derartige beispielsweise Lösung ist an Hand einer Trägerscheibe 10 in der Fig. 5gezeigt. Die Zahnung der Trägerscheibe 10 entspricht längs dem äusseren Umfang der Zahnung der Trägerscheibe 2, wie sie in der Fig. 1dargestellt ist. Im Bereich der Scheitel 17 der Zahnlücken 18 weist die Trägerscheibe 10 jeweils eine Lochbohrung 13 auf, die zu einer Vertiefung der Zahnlücken 18 führt. Die Zahnscheiben 11 sind im Bereich der Zahnung gleich gestaltet wie die Trägerscheibe 10. Ebenso können die Bordscheiben 12 entsprechende Lochbohrungen 14 aufweisen. Ein mit den genannten Scheiben 12, 11, 10 zusammengesetztes Zahnriemenrad 1 ist in der Fig. 6gezeigt. Die Lochbohrungen 13 in den Zahnlücken der einzelnen Scheiben 10, 11 ergeben einen Hohlraum in der Zahnriemenscheibe 9 unterhalb der Scheitel 17 der Zahnlücken 18, in welche die Zähne des Zahnriemens eingreifen. Befindet sich Schmutz in den Zahnlücken der Zahnriemenscheibe 9, so wird dieser von den Zähnen des Zahnriemens in die Hohlräume und seitlich durch die Lochbohrungen 14 in der Bordscheibe nach aussen gedrückt.

[0019] In der Fig. 7 ist in einer schematischen Darstellung ein Ausschnitt einer Zahnscheibe 19 gezeigt, bei der die Lochbohrung 13 im Bereich der Scheitel 17 der Zahnlücken 18 versetzt bezüglich der radial verlaufenden Symmetrieachse einer Zahnlücke 18 angeordnet ist. Bei einer mit derartigen Scheiben aufgebauten Zahnriemenscheibe 9 führen diese Lochbohrungen 13 ebenfalls zu einer Vertiefung der Zahnlücken 18 und ergeben einen Hohlraum in der Zahnriemenscheibe 9. Schmutz in den Zahnlücken 18 wird von den Zähnen des Zahnriemens in die Hohlräume und seitlich nach aussen gedrückt. Die beschriebene versetzte Lochbohrung 13 führt dazu, dass die Zahnlücken 18 der Scheiben und damit auch die Zahnung der Scheiben asymmetrisch ausgeformt sind. Ein um Zahnscheiben 19 mit asymmetrischer Zahnung laufender Zahnriemen liegt nur noch an den vorderen Flanken 20 der Zahnscheiben 19 bzw. des Zahnriemenrades 1 an. Je nach Drehrichtung der Scheibe 19 kann daher eine grosse Kraftübertragung jeweils nur in einer Richtung erfolgen. Dreht die in der Fig. 7 gezeigte Scheibe im Uhrzeigersinn, wie mit dem Pfeil angedeutet, dann kann die Kraftübertragung nur vom Zahnriemen auf das Zahnriemenrad (hinterer Antrieb beim Fahr- oder Motorrad) erfolgen. Für eine Kraftübertragung vom Zahnriemenrad auf den Zahnriemen bei gleichem Drehsinn (vorderer Antrieb beim Fahrrad) muss das Zahnriemenrad um 180° gewendet werden. Der Zahnriemen liegt dann an der hinteren Flanke 20 der Zahnlücke 18 an. Durch den scheibenweisen Aufbau des Zahnriemenrades 1 kann je nach Einsatz die gewünschte Kombination von Scheiben zusammengesetzt und zu einer Einheit zusammengebaut werden.

[0020] Die Herstellung der einzelnen Elemente 2, 4, 10, 11 einer Zahnriemenscheibe 9 für ein Zahnriemenrad 1 in Form dünner Scheiben ermöglicht es, als Werkstoff hochverschleissfeste Materialien zu wählen, wie beispielsweise Federbandstahl, was weder durch Fräsen, Sintern, Spritzgiessen oder mit anderen bekannten und in der Zahnriemenrad-Herstellung angewandten Verfahren möglich ist.

[0021] Der modulare Aufbau ermöglicht auch den Gebrauch mehrerer Zahnriemenscheiben nebeneinander, die falls nötig wiederum mit einer Bordscheibe separiert werden können. Dadurch wäre es möglich, bei selten wechselnden Beanspruchungsfällen den Zahnriemen von einer auf eine parallele Scheibe zu wechseln. Dies könnte beispielsweise erleichtert werden, indem ein einfacher Riemenspanner mit einem Schnellverschluss gelöst werden kann, der das Umwerfen des Riemens von Hand möglich macht.

Claims (8)

1. Zahnriemenrad (1) insbesondere für Fahr- oder Motorräder zur Drehmomentübertragung von der Kurbel- bzw. Motorwelle auf das Hinterrad, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnriemenrad (1) aus einzelnen scheibenförmigen Elementen (2, 3, 4; 10, 11, 12) die fest zu einer Einheit miteinander verbunden sind, aufgebaut ist, und dass die für den Eingriff eines Zahnriemens bestimmte Zahnriemenscheibe (9) des Zahnriemenrades (1) aus mindestens zwei Elementen (2, 3; 10, 11) gebildet ist.

2. Zahnriemenrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnriemenscheibe (9) von einer Trägerscheibe (2) und wenigstens einer Zahnscheibe (4) gebildet ist.

3. Zahnriemenrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnriemenscheibe (9) mit einer Trägerscheibe (2) und mit ein oder mehreren Zahnscheiben (4) und mit mindestens einer Bordscheibe (3) zu einer Einheit miteinander verbunden sind.

4. Zahnriemenrad (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Zahnscheiben (4) und der Trägerscheibe (2) und/oder den Bordscheiben (3) Abstandsscheiben (8) an der Verschraubung des Zahnriemenrades (1) vorgesehen sind, derart, dass die Scheiben (2, 4, 3) untereinander um die Dicke der Abstandsscheiben (8) beabstandet angeordnet sind.

5. Zahnriemenrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheibe (2) und die Zahnscheibe (4) oder die Zahnscheiben (4) im Bereich der Scheitel (17) der Zahnlücken (18) jeweils eine Lochbohrung (13) aufweisen, die eine Vertiefung der Zahnlücken (18) ergeben.

6. Zahnriemenrad (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheibe (2) und die Zahnscheibe (4) oder die Zahnscheiben (4) im Bereich der Scheitel (17) der Zahnlücken (18) jeweils eine Lochbohrung (13) aufweisen, und dass die Bordscheibe (12) Lochbohrungen (14) aufweist, die derart angeordnet sind, dass sie mit den Lochbohrungen (13) der Zahnscheiben (4) bzw. der Trägerscheibe (2) deckungsgleich sind.

7. Zahnriemenrad (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochbohrung (13) im Bereich der Scheitel (17) der Zahnlücken (18) versetzt bezüglich der radial verlaufenden Symmetrieachse einer Zahnlücke (18) angeordnet sind.

8. Zahnriemenrad (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnscheiben (4) eine Dicke zwischen 1 mm bis 3 mm, vorzugsweise 2 mm aufweisen und dass die Trägerscheibe (2) eine Dicke zwischen 2 mm bis 4 mm, vorzugsweise 3 mm aufweist.