DE102005007819A1

DE102005007819A1 - Gear wheel for chain drive, has teeth, where contour of teeth in area of tooth base and tooth flank is recessed close to base opposite to contour of chain roll or sprocket wheel, where change over of base to flank is represented by level

Info

Publication number: DE102005007819A1
Application number: DE200510007819
Authority: DE
Inventors: Uli Sommer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-24

Abstract

The wheel has teeth, where the contour of the teeth in an area of a tooth base and tooth flank (1) is recessed close to the base opposite to the contour of a chain roll or the contour of the a sprocket wheel. The shape of a recess results from the contour of the roll, when the roll is rotated in a direction of force acting on the teeth, where the change over of the base to the flank is represented by a level. An independent claim is also included for a method for using a chain.

Description

Bekannt sind Kettenzahnräder, die eine modifizierte Formgebung haben, um erleichtertes Schalten bei Fahrradantrieben zu ermöglichen. Üblich sind sowohl schräggestellte Zähne, als auch Einprägungen an der Seitenflanke der Zähne, die die Form der Laschen der Kettenglieder aufweisen und das Klettern der Kette auf das nächstgrößere Ritzel erleichtern sollen.Known are sprockets, which have a modified shape to facilitate switching to allow for bicycle drives. Both are common inclined Teeth, as well as imprints on the side edge of the teeth, which have the shape of the tabs of the chain links and climbing the chain on the next larger pinion to facilitate.

Bei herkömmlichen Kettentrieben längt sich die Kette aufgrund von Verschleiß zwischen dem Bolzen und der Innenhülse, die die Innenlaschen verbindet und auf dem Bolzen verdrehbar lagert. In der Folge längt sich die gesamte Kette und somit auch der Abstand zwischen den zwei die Innenhülsen umfassenden Kettenrollen einer Außenlasche. Gleichzeitig verschleißt die sich längende Kette auch die Kettenzahnräder an den Anlageflächen der Zahnflanken. Dabei passen sich die Anlageflächen der verlängerten Kette in ihrer Form an. Solange die Kette in Gebrauch ist und sich der Verschleiß in Grenzen hält, entsteht dadurch kein Problem. Sobald jedoch die Kette gewechselt wird, führt die durch Verschleiß veränderte Form der Zahnflanken bei konstanter und geringer Vorspannung, wie sie beispielsweise bei Fahrrädern mit Kettenschaltung üblich ist zu Überspringen der Kette und verhindert eine zuverlässige Übertragung des Drehmoments durch die Kette auf das Abtriebskettenzahnrad. Bei festem Abstand von Antriebs- und Abtriebskettenzahnrad kann die Veränderte Kontur der Kettenzahnräder in Verbindung mit einer neuen Kette zu erhöhten Spannungen in der Kette bzw. Kräften auf die Ritzellagerungen führen. Durch den Verschleiß mit der gelängten Kette verschiebt sich die Kontur des Zahnes, der vom Zahnfuß bis zur Flanke weigehend der Kontur der Kettenrolle entspricht, nicht nur durch Drehung um die Kettenzahnradachse, sondern, gleichzeitig wächst auch der Abstand der Kontur zur Achse des Kettenzahnrades, entsprechend der Längung der Kette. Wird nun eine neue Kette auf dem alten Ritzel verwendet und wirkt eine Zugkraft der Kette auf das Kettenzahnrad, so rollt die Kettenrolle entlang der Kontur in Richtung der verschlissenen Zahnflanke. Dabei folgt die Kette auf der gesamten das Kettenzahnrad umschlingenden Länge der Kontur, so daß der Umschlingungsradius sich vergrößert. Mit dem Umschlingungsradius vergrößert sich auch der Abstand zwischen den Zähnen und die Anlagekraft verschiebt sich von den der Zugkraftseite nahen Zähnen im Eingriff zu Zähnen im Eingriff, die der entspannten Seite der Kette nahe liegen. Dabei werden bei dem angetriebenen Kettenzahnrad und bei konstanter und geringer Vorspannung die Kettenglieder daran Gehindert, in die Vertiefung zwischen den Zähnen zu gleiten. Dadurch springt dann die Kette über und eine unterbrechungsfreie Kraftübertagung ist nicht mehr möglich. Bei Kettenantrieben ohne Kettenspanner bzw. mit unnachgiebigem Kettenspanner und mit konstantem Abstand der Kettenzahnräder wird dann zwar ein Überspringen verbindet, aber der vergrößerte Radius des Ritzels bei Übertragung von Drehmomenten führt zu einer vergrößerten Kettenspannung, obwohl die Kette im entspannten Zustand locker gewesen mag.at usual Chain drive lengthens the chain due to wear between the bolt and the Inner sleeve, which connects the inner plates and rotatably supported on the bolt. As a result, lengthens the entire chain and thus the distance between the two the inner sleeves comprehensive chain rollers of an outer strap. At the same time it wears out längende Chain also the sprocket wheels at the contact surfaces the tooth flanks. The contact surfaces of the extended ones adapt Chain in shape. As long as the chain is in use and yourself the wear in Keeps borders, arises no problem. However, as soon as the chain is changed, the leads due to wear changed form the tooth flanks at constant and low preload, as they for example, bicycles usual with derailleur is to skip the chain and prevents reliable transmission of torque through the chain to the output chain sprocket. At a fixed distance of drive and driven sprocket can change the contour the sprocket wheels in conjunction with a new chain to increased tension in the chain or forces lead to the pinion bearings. By the wear with the lengthened Chain shifts the contour of the tooth, from the tooth root to the Flank not the contour of the chain roller corresponds, not only by turning around the sprocket axis, but at the same time it is growing too the distance of the contour to the axis of the sprocket, accordingly the elongation the chain. Now a new chain is used on the old pinion and a tensile force of the chain acts on the sprocket, so rolls the chain roller along the contour in the direction of the worn Tooth flank. The chain follows the entire chain sprocket wraparound length the contour, so that the The radius of wrap increases. With the wrap radius increases also the distance between the teeth and the contact force shifts from that of the traction power side near tooth in engagement with teeth engaged, which are close to the relaxed side of the chain. there be in the driven sprocket and at constant and low bias the chain links hindered in the recess between the teeth to glide. This then jumps over the chain and an uninterrupted About force meeting is not possible anymore. For chain drives without chain tensioner or with unyielding chain tensioner and with a constant distance of the sprockets is then indeed a skip connects, but the enlarged radius of the pinion during transmission of torques to an increased chain tension, although the chain may have been relaxed in the relaxed state.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch die Formgebung der Ritzel zu bewirken, daß bei einem Kettenwechsel ohne Wechsel der Ritzel keine Beeinträchtigung der Funktion, der Wirkungsgrade und des Kettenverschleißes eintritt, solange der Verschleiß der Zähne nicht den Querschnitt des Zahnfußes derart vermindert, daß die Festigkeit der Zähne gefährdet ist.The The aim of the invention is, by the shape of the pinion to cause that at a chain change without changing the pinion no impairment the function, the efficiencies and the chain wear occurs, as long as the wear of the Teeth not the cross section of the tooth root reduced so that the Strength of the teeth is at risk.

Dieses Ziel wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale erreicht.This The aim is by the features mentioned in the characterizing part of claim 1 reached.

Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 dargestellt.Further Advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims 2 to 4 shown.

Durch die Anmeldung wird eine Erhaltung der Funktionstücktigkeit des Kettenzahnrades trotz Verschleiß von Kette und Zahnrad erreicht. Bei einem Kettenwechsel treten keine Beeinträchtigungen durch überspringende Kette oder erhöhte Kettenkraft mehr auf, bis zum Erreichen einer konstruktiv festgelegten Verschleißgrenze.By the registration will preserve the function of the sprocket despite wear of Chain and gear achieved. When a chain change occur no Impairments due to skipping Chain or elevated Chain force on more, to reach a constructively determined Wear limit.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Hilfe der 1 bis 4 erläutert:The invention will be described below with reference to several embodiments with the aid of 1 to 4 explains:

1 zeigt ein Segment der Kontur eines Kettenzahnrades, auch Zahnrad, Kettenrad, Kettenblatt oder Ritzel genannt, bei dem die Kettenzugkraft im Uhrzeigersinn auf die Kontur der Zähne wirkt. Dünn gezeichnet ist die gewöhnliche Kontur 2 eines Kettenzahnrades, bei der zwei einander zugewandte Zahnflanken 1 über die Zahnfüße mit einem konstanten Radius verbunden sind, der um den Betrag eines sinnvollen Spiels größer ist, als der Radius der Kettenrollen, die darin aufgenommen werden. Dieser Konkave Radius wird nach außen bis zum Außendurchmesser des Zahnrades durch einen konvexen und tangentiell anschließenden Radius verlängert, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt des nächst liegenden konkaven Radius zwischen zwei zahnflanken übereinstimmt. Im Bereich des Zahnfußes ist gegenüber der Kontur 2 der bei Ketteneingriff aufliegenden Kettenrolle bzw. der Kontur herkömmlicher Kettenzahnräder eine Vertiefung 3 vorgesehen, die bis zum Beginn der Zahnflanke 1 einer Verdrehung der Kontur 2 der Kettenrolle in Richtung der auf den Zahn wirkenden Kraft und um die Achse des Kettenzahnrades entspricht. Der Übergang von Zahnfuß 2, 3 zu Zahnflanke 1 hat die Form einer Stufe von der verdrehten Kontur 3 der Kettenrolle im Bereich des Zahnfußes zur nicht verdrehten Kontur der Kettenrolle im Bereich der Zahnflanke 1. 1 shows a segment of the contour of a sprocket, also called gear, sprocket, chainring or sprocket, in which the chain tension acts clockwise on the contour of the teeth. Thin drawn is the usual contour 2 a sprocket, in which two mutually facing tooth flanks 1 connected by the toothed feet with a constant radius which is greater by the amount of a meaningful game, as the radius of the chain rollers, which are received therein. This concave radius is extended outwardly to the outer diameter of the gear by a convex and tangential subsequent radius whose center coincides with the center of the nearest concave radius between two tooth flanks. In the area of the tooth root is opposite the contour 2 the chain roller resting on chain or the contour of conventional sprockets a recess 3 provided that until to the beginning of the tooth flank 1 a rotation of the contour 2 the chain roller in the direction of the force acting on the tooth and corresponds to the axis of the sprocket. The transition from tooth root 2 . 3 to the tooth flank 1 has the shape of a step from the twisted contour 3 the chain roller in the area of the tooth root to the non-twisted contour of the chain roller in the region of the tooth flank 1 ,

2 zeigt eine gegenüber 1 modifizierte Kontur, bei der die Stufe zwischen Zahnfuß 3 und Flanke 1 in ihrer innenliegenden Ecke einen Radius 5 erhalten hat, zur Verringerung der Kerbspannungen am Übergang von Zahnfuß 3 zu Zahnflanke 1. Ferner ist am äußeren Zahnende eine Abflachung 4 vorgesehen, welche das Einfädeln der Kette bei verschlissenem Ritzel ermöglicht, ohne an der Spitze des Zahnes 4 hängen zu bleiben. 2 shows one opposite 1 modified contour in which the step between tooth root 3 and flank 1 in its inner corner a radius 5 has received, to reduce the notch stresses at the transition from tooth root 3 to the tooth flank 1 , Furthermore, at the outer tooth end is a flattening 4 provided, which allows the threading of the chain with worn pinion, without the tip of the tooth 4 to hang on.

3 zeigt eine vereinfachte Formgebung, bei der im Zahnfuß 2 eine Vertiefung 6 mit einem konstanten Radius vorgesehen ist. Diese Formgebung vereinfacht die Herstellung, vermindert die Kerbspannung durch die Vertiefung und eignet sich in Einzelfällen auch zur nachträglichen Bearbeitung bereits in Gebrauch befindlicher Ritzel durch einen Schleifstein mit entsprechendem Radius. 3 shows a simplified shape, in the tooth root 2 a depression 6 is provided with a constant radius. This shaping simplifies the production, reduces the notch stress through the depression and is suitable in individual cases for the subsequent processing already in use pinion through a grindstone with a corresponding radius.

4 zeigt ein herkömmliches Ritzel. mit typischer Kontur der Zähne nach Verschleiß mit einer gelängten Kette. Zu erkennen ist, daß sich die Kontur der Kettenrolle nicht nur um die Achse des Kettenzahnrades verdreht hat, sondern, daß gleichzeitig auch der Abstand der Kontur zur Achse des Kettenzahnrades gewachsen ist, entsprechend der Längung der Kette. Wird nun eine neue Kette auf dem alten Ritzel verwendet und wirkt eine Zugkraft der Kette auf das Kettenzahnrad, so rollt die Kettenrolle entlang der Kontur in Richtung der verschlissenen Zahnflanke (1). Dabei folgt die Kette auf der gesamten das Kettenzahnrad umschlingenden Länge der Kontur, so daß der Umschlingungsradius sich vergrößert. Mit dem Umschlingungsradius vergrößert sich auch der Abstand zwischen den Zähnen und die Anlagekraft verschiebt sich von den letzten Zähnen im Eingriff zu den ersten Zähnen im Eingriff. Dabei werden die Kettenglieder daran Gehindert, in die Vertiefung zwischen den Zähnen zu gleiten, sofern die Kettenlänge nicht fixiert ist, wie bei Fahrrädern mit Kettenschaltung und solange die Kettenspannung nicht ausreicht, um die Kettenrollen in die Vertiefungen zu drücken. Dabei springt dann die Kette über und eine unterbrechungsfreie Kraftübertagung ist nicht mehr möglich. Bei Kettenantrieben ohne Kettenspanner bzw. mit unnachgiebigem Kettenspanner und mit konstantem Abstand der Kettenzahnräder wird dann zwar ein Überspringen verbindet, aber der vergrößerte Radius des Ritzels bei Übertragung von Drehmomenten führt zu einer vergrößerten Kettenspannung, obwohl die Kette im entspannten Zustand locker gewesen mag. 4 shows a conventional pinion. with typical contour of the teeth after wear with a lengthened chain. It can be seen that the contour of the chain roller has not only rotated about the axis of the sprocket, but that at the same time the distance of the contour has grown to the axis of the sprocket, according to the elongation of the chain. Now, if a new chain is used on the old pinion and acts a pulling force of the chain on the sprocket, the roller rolls along the contour in the direction of the worn tooth flank ( 1 ). In this case, the chain follows the entire length of the contour wrapped around the sprocket, so that the radius of wrap increases. With the wrap radius, the distance between the teeth also increases and the contact force shifts from the last teeth in engagement with the first teeth engaged. In this case, the chain links are prevented from sliding into the recess between the teeth, unless the chain length is fixed, as in bicycles with chain and as long as the chain tension is insufficient to push the chain rollers in the wells. The chain then jumps over and an uninterrupted power transmission is no longer possible. In chain drives without chain tensioner or with relentless chain tensioner and with a constant distance of the sprockets while skipping connects, but the increased radius of the pinion when transmitting torque leads to increased chain tension, although the chain may have been relaxed in the relaxed state.

Claims

Gear for chain drives, wherein the contour of the teeth in the region of the tooth root and the tooth flank near the tooth root ( 2 . 3 ) with respect to the contour of the chain rollers ( 2 ) is recessed relative to the usual contour of sprockets ( 3 ).

Gearwheel according to claim 1, characterized that the recess on the rear edge of the teeth or at the backward contour of the tooth base located.

Gear wheel according to claim 1 or 2, characterized in that the shape of the recess ( 2 ) results from the contour of the chain roller when it is rotated in the direction of the force acting on the teeth by the chain about the axis of the sprocket by an expected wear angle corresponding to the angle and that the transition from the recessed tooth root ( 2 ) to the tooth flank ( 1 ) is represented by a step.

Gearwheel according to one of the preceding claims, characterized in that the step at the transition from the recessed tooth root ( 2 ) to the tooth flank ( 3 ) on its inner corner a radius ( 5 ) having.

Gearwheel according to one of the preceding claims, characterized in that the tip ( 4 ) of the tooth against the conventional contour of sprockets on the side of the tooth flank ( 1 ) is flattened or withdrawn.

Gearwheel according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 3 ) in the tooth root a constant radius ( 6 ) having.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at worn pinions without depression in the tooth root this recess is inserted later, to allow the use of a new chain.