DE102023204832A1 - Chain drive and sprocket with reversed teeth and a randomly or intentionally different circular tooth profile - Google Patents
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Abstract
Der Kettentrieb (1) mit einem unregelmäßigen Kettenrad (2) besitzt Zähne (4), die in eine Kette (3) greifen, um eine Relativbewegung zwischen diesen weiterzugeben, wobei die Vielzahl von Zähnen (4) über den Umfang des Kettenrades verteilt ist und zwischen diesen Zahnlücken bestehen, wobei wenigstens ein Zahn (4) sich von den anderen Zähnen (4) in seiner Außenkontur unterscheidet und/oder wenigstens eine Zahnlücke (5) unterschiedlich zu den anderen Zahnlücken (5) ausgestaltet ist. Eine zum Kettenkontaktieren ausgelegte Oberfläche (6) eines Zahns (4) verläuft zwischen einem Einlaufkontaktpunkt (7) und einem Auslaufkontaktpunkt (8) entlang von zumindest einem Kreisbogen.The chain drive (1) with an irregular sprocket (2) has teeth (4) that engage with a chain (3) to transmit a relative movement between them, the plurality of teeth (4) being distributed over the circumference of the sprocket and tooth gaps being present between them, at least one tooth (4) differing from the other teeth (4) in its outer contour and/or at least one tooth gap (5) being designed differently from the other tooth gaps (5). A surface (6) of a tooth (4) designed for chain contact runs between an inlet contact point (7) and an outlet contact point (8) along at least one circular arc.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kettentrieb mit einem unregelmäßigen Kettenrad, das Zähne besitzt, die in eine Kette greifen, um eine Relativbewegung zwischen diesen weiter zu geben. Somit treibt das Zahnrad die Kette an oder die Kette das Zahnrad. Eine Vielzahl von Zähnen ist dabei über den Umfang des Kettenrades (bspw. über den Umfang gesehen ungleich) verteilt (oder über den Umfang gesehen ungleich geometrisch gestaltet). Zwischen diesen Zähnen existieren (bspw. über den Umfang gesehen ungleich verteilte oder ungleich geometrisch gestaltete) Zahnlücken, wobei wenigstens ein Zahn sich von den anderen Zähnen in seiner Außenkontur unterscheidet und/oder wenigstens eine Zahnlücke unterschiedlich zu den anderen Zahnlücken ausgestaltet ist. Natürlich kann es solche Unregelmä-ßigkeiten häufiger geben.The invention relates to a chain drive with an irregular sprocket that has teeth that engage with a chain in order to transmit a relative movement between them. The gear thus drives the chain or the chain drives the gear. A large number of teeth are distributed over the circumference of the sprocket (e.g. unevenly across the circumference) (or have an uneven geometric design across the circumference). Between these teeth there are tooth gaps (e.g. unevenly distributed or unevenly geometrically designed across the circumference), with at least one tooth differing from the other teeth in its outer contour and/or at least one tooth gap being designed differently from the other tooth gaps. Of course, such irregularities can occur more frequently.
Kettentriebe und Kettenantriebe gibt es schon seit langer Zeit. Leider ist es auch schon wenigstens genauso lange bekannt, dass die dabei auftretenden ungewünschte Geräuschemissionen recht hoch sind. Kettenantriebe leiden aufgrund der diskreten Natur von Ketten häufig unter einem hohen Gehalt von Reintongeräuschen.Chain drives and chain drives have been around for a long time. Unfortunately, it has also been known for at least as long that the unwanted noise emissions they produce are quite high. Due to the discrete nature of chains, chain drives often suffer from a high level of pure tone noise.
Um dieses Problem zu lösen, wurden unregelmäßige Kettenräder erfunden, auch bekannt als „randomized sprockets“.To solve this problem, irregular sprockets, also known as randomized sprockets, were invented.
Aus dem Stand der Technik sind bereits vielfach „randomized sprockets“ also unregelmäßig bezüglich der Außenkontur gestaltete Kettenräder bekannt.“Randomized sprockets” are already known from the state of the art, i.e. sprockets with an irregular outer contour.
So offenbart etwa die
- eine Kette mit durch Verbindungsglieder miteinander verbundenen Stiften wobei jeder Stift eine mittlere Achse aufweist, und eine Kettenteilung besitzt, die als ein Abstand zwischen der mittleren Achse benachbarter Stifte definiert ist, wobei die Kettenteilung konstant ist; ferner umfassend ein Kettenrad mit mehreren Zähnen und Zahnlücken, die um den Umfang des Kettenrads beabstandet sind, wobei jede der Zahnlücken zwischen benachbarten Zähnen positioniert ist, wobei jede der Zahnlücken eine radiale Zahnlückenposition aufweist, die als ein Abstand zwischen der Mitte des Kettenrads und einem entlang den Zahnlücken am nächsten zur Mitte des Kettenrads in einer Radialrichtung befindlichen Punkt definiert ist; und umfassend mindestens einen Satz von vier aufeinander folgenden Zahnlücken, die als eine erste Zahnlücke, eine zweite Zahnlücke, eine dritte Zahnlücke und eine vierte Zahnlücke definiert sind, wobei die erste Zahnlücke und die vierte Zahnlücke eine gemeinsame radiale Position aufweisen und die zweite Zahnlücke und die dritte Zahnlücke eine voneinander und von der ersten und der vierten Zahnlücke verschiedene radiale Position aufweisen, und der Satz von vier aufeinander folgenden Zahnlücken zwei verschiedene Verbindungswinkel aufweist, mit einem ersten Verbindungswinkel, der zwischen einer Mittellinie eines ersten Verbindungsglieds und einer Mittellinie eines zweiten Verbindungsglieds definiert wird, und einem zweiten Verbindungswinkel, der zwischen der Mittellinie des zweiten Verbindungsglieds und der Mittellinie eines dritten Verbindungsglieds definiert wird, wobei die Mittellinie des ersten Verbindungsglieds durch die mittlere Achse eines Stifts in der ersten Zahnlücke und die mittlere Achse eines Stifts in der zweiten Zahnlücke definiert wird, wobei die Mittellinie des zweiten Verbindungsglieds durch die mittlere Achse eines Stifts in der zweiten Zahnlücke und die mittlere Achse eines Stifts in der dritten Zahnlücke definiert wird, wobei die Mittellinie des dritten Verbindungsglieds durch die mittlere Achse eines Stifts in der dritten Zahnlücke und die mittlere Achse eines Stifts in der vierten Zahnlücke definiert wird.
- a chain having pins connected to one another by links, each pin having a central axis and a chain pitch defined as a distance between the central axis of adjacent pins, the chain pitch being constant; further comprising a sprocket having a plurality of teeth and tooth gaps spaced around the circumference of the sprocket, each of the tooth gaps positioned between adjacent teeth, each of the tooth gaps having a radial tooth gap position defined as a distance between the center of the sprocket and a point along the tooth gaps closest to the center of the sprocket in a radial direction; and comprising at least one set of four consecutive tooth gaps defined as a first tooth gap, a second tooth gap, a third tooth gap and a fourth tooth gap, wherein the first tooth gap and the fourth tooth gap have a common radial position and the second tooth gap and the third tooth gap have a radial position different from each other and from the first and fourth tooth gaps, and the set of four consecutive tooth gaps has two different connection angles, with a first connection angle defined between a center line of a first connecting member and a center line of a second connecting member, and a second connection angle defined between the center line of the second connecting member and the center line of a third connecting member, wherein the center line of the first connecting member is defined by the center axis of a pin in the first tooth gap and the center axis of a pin in the second tooth gap, wherein the center line of the second connecting member is defined by the center axis of a pin in the second tooth gap and the center axis of a pin in the third tooth gap, wherein the center line of the third connecting member is defined by the center axis of a pin in the third tooth gap and the middle axis of a pin is defined in the fourth tooth gap.
Auch offenbart die
- eine Nabe sowie eine Vielzahl von Zähnen, die von der Nabe radial auswärts hervorstehen und mittels einer Vielzahl von Zahnlücken voneinander getrennt sind. umfassend einen ersten und zweiten elastomeren Dämpfungsring, die an einer gegenüberliegenden ersten und zweiten axialen Seite der Zähne mit der Nabe verbunden sind, wobei der erste und zweite Dämpfungsring jeweils eine Vielzahl von Druckpolstern abgrenzen, die durch sich axial erstreckende Rillen, die jeweils mit den Zahnlücken ausgerichtet sind und radial einwärts dazu angeordnet sind, umfänglich voneinander getrennt sind, wobei jedes der Druckpolster eine ebene äußere Fläche umfasst, die um einen umfänglichen Mittelpunkt symmetrisch abgegrenzt ist und sich zwischen einem vorderen Ende und einem hinteren Ende erstreckt und diese umfasst, wobei das vordere Ende und das hintere Ende jedes Druckpolsters in einem gemeinsamen radialen Abstand von einer Mitte der Nabe angeordnet sind, um die sich das Kettenrad dreht.
- a hub and a plurality of teeth projecting radially outward from the hub and separated from one another by a plurality of tooth spaces, comprising first and second elastomeric damping rings connected to the hub on opposite first and second axial sides of the teeth, the first and second damping rings each defining a plurality of pressure pads circumferentially separated from one another by axially extending grooves each aligned with and disposed radially inwardly of the tooth spaces, each of the pressure pads including a planar outer surface symmetrically defined about a circumferential center and extending between and encompassing a front end and a rear end, the front end and rear end of each pressure pad being disposed at a common radial distance from a center of the hub about which the sprocket rotates.
Weiterer und paralleler Stand der Technik ist aus der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu beseitigen oder wenigstens zu mildern. Insbesondere sollen Geräusche und Vibrationen minimiert werden.It is the object of the present invention to eliminate or at least mitigate the problems known from the prior art. In particular, noise and vibrations are to be minimized.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Kettentrieb auf einer zum Kettenkontaktieren ausgelegten Oberfläche eines Zahns diese Oberfläche zwischen einem ein Einlaufkontaktpunkt und einem Auslaufkontaktpunkt entlang von zumindest einem Kreisbogen verläuft. Unter dem Einlaufkontaktpunkt wird im Betrieb der Erstkontaktpunkt der Kette mit einem bestimmten Zahn verstanden, wohingegen der Auslaufkontaktpunkt der Letztkontaktpunkt der Kette mit genau diesem Zahn bei Weitergabe der Relativbewegung zwischen den beiden Antriebspartnern aus Kette und Zahnrad ist. Einlaufkontaktpunkt und Auslaufkontaktpunkt liegen daher jeweils auf einem Kreisbogen, der die Oberfläche des Zahns zwischen diesen beiden Punkten mit ausbildet. Insbesondere bilden Einlaufkontaktpunkt und Auslaufkontaktpunkt auf einem Endpunkt des jeweiligen Kreisbogens.This is achieved according to the invention in that, in a generic chain drive on a surface of a tooth designed for chain contact, this surface runs between an entry contact point and an exit contact point along at least one circular arc. The entry contact point is understood to be the first contact point of the chain with a specific tooth during operation, whereas the exit contact point is the last contact point of the chain with exactly this tooth when the relative movement is passed on between the two drive partners consisting of chain and gear. The entry contact point and the exit contact point therefore each lie on a circular arc that also forms the surface of the tooth between these two points. In particular, the entry contact point and the exit contact point form an end point of the respective circular arc.
Die durch den periodischen Aufprall / das Übereinandergreifen zwischen der Kette und den Kettenrädern und durch die periodische Querbewegung der Kette relativ zur Drehachse der Kettenräder entstehende Geräusch und die entstehenden Vibrationen, auch bekannt als Sehnenwirkung oder Polygoneffekt, wird nun reduziert. Aufgrund der gleichmäßigen Verteilung der Kettenradzähne entlang des Kettenradumfanges treten sonst Schwingung und Geräusche bei der grundlegenden Eingriffsfrequenz und ihren positiven Ganzzahlen im Vielfachen auf. Dieses Problem, was besonders gut in der
Um das beschriebene Problem nämlich zu lösen, wird also das gleichmäßige Zahnprofil um den Zahnkranzumfang herum verändert, sodass die Zeitabstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stößen ungleich sind. Dadurch wird das gleichmäßige Muster durchbrochen, und die Geräusche und Schwingungen werden auf ein breiteres Frequenzspektrum „verteilt“, während die Amplituden der Eingriffsordnungen verringert und schließlich maskiert werden. Es wird eine Verringerung der reinen Töne beim Zusammenwirken von Kette und Zahnrad erwartet, aber nicht unbedingt eine Verringerung des Gesamtpegels von Lärm und Vibrationen.In fact, to solve the problem described, the uniform tooth profile around the sprocket circumference is modified so that the time intervals between two successive impacts are unequal. This breaks the uniform pattern and "distributes" the noise and vibrations over a wider frequency spectrum, while the amplitudes of the engagement orders are reduced and ultimately masked. A reduction in the pure tones of the interaction between the chain and sprocket is expected, but not necessarily a reduction in the overall level of noise and vibration.
Die Kettenräder / Zahnkettenräder mit so genannten invertierten Zähnen können verschiedene Zahnprofile haben. Zwar hat sich in der Vergangenheit das Verwenden von Evolventen bewährt, doch wird gezielt davon abgewichen. Nun wird auf eine Anzahl von (Kreis-)Bögen mit jeweils konstantem Radius gesetzt. Gerade Linien oder Flächen oder eine Kombination davon werden vermieden. Die Oberfläche ist daher insbesondere ausschließlich durch ein oder mehrere Kreisbögen(abschnitte) gebildet. Bei mehreren Kreisbögen schließen diese sich unmittelbar aneinander an.The sprockets / toothed sprockets with so-called inverted teeth can have different tooth profiles. Although the use of involutes has proven successful in the past, this is deliberately avoided. Now the focus is on a number of (circular) arcs, each with a constant radius. Straight lines or surfaces or a combination of these are avoided. The surface is therefore formed exclusively by one or more circular arcs (sections). If there are several circular arcs, these are directly adjacent to one another.
Bevorzugt wird die Oberfläche lediglich durch eine geringe Anzahl an Kreisbögen gebildet, wobei die Anzahl beispielsweise zwischen 1 und 5 liegt.Preferably, the surface is formed by only a small number of circular arcs, the number being, for example, between 1 and 5.
Im Kern der Erfindung steht, dass der Einlaufkontaktpunkt und der Auslaufkontaktpunkt ein oder mehrere Kreisbögen für die Fläche dazwischen festlegen. Typischerweise besteht die Definition des aktiven Zahnprofils nun aus einem oder einer Vielzahl von Bögen mit konstantem Radius. Diese sind mit den Kopf- und Fußdurchmessern, die sich jeweils dem Einlaufkontaktpunkt vorgelagert ist beziehungsweise dem Auslaufkontaktpunkt nachfolgen, durch bogenförmige Kopf- und Fußabschnitte verbunden. D.h. an die Anzahl (1 oder mehr) der Kreisbögen, welche die Oberfläche zwischen dem Einlaufkontaktpunkt und dem Auslaufkontaktpunkt definieren schließt sich jeweils ein (konkav gekrümmter) bogenförmiger Fußabschnitt zum Einlaufkontaktpunkt und ein (konvex gekrümmter) bogenförmiger Kopfabschnitt ausgehend vom Auslaufkontaktpunkt an.The core of the invention is that the inlet contact point and the outlet contact point define one or more circular arcs for the area between them. Typically, the definition of the active tooth profile consists of one or a plurality of arcs with a constant radius. These are connected to the head and root diameters, which are located in front of the inlet contact point and behind the outlet contact point, by arc-shaped head and root sections. This means that the number (1 or more) of circular arcs that define the surface between the inlet contact point and the outlet contact point is followed by a (concavely curved) arc-shaped root section to the inlet contact point and a (convexly curved) arc-shaped head section starting from the outlet contact point.
Bevorzugt weisen diese bogenförmigen Abschnitte unterschiedliche Radien auf. Außerhalb des zumindest einen Kreisbogens zwischen dem Einlaufkontaktpunkt und dem Auslaufkontaktpunkt führen also unterschiedliche Radien zu der Anzahl an Kreisbögen hin bzw. wegPreferably, these arcuate sections have different radii. Outside of the at least one circular arc between the inlet contact point and the outlet contact point, different radii lead to the number of circular arcs towards or away from
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das aktive Profil zwischen dem Einlaufkontaktpunkt und dem Auslaufkontaktpunkt durch einen gemeinsamen Kreisbogen mit einem einzigen Radius gebildet.According to a preferred embodiment, the active profile between the inlet contact point and the outlet contact point is formed by a common circular arc with a single radius.
Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung bilden mehrere Kreisbögen, insbesondere maximal 2 bis 5, die Oberfläche zwischen Einlaufkontaktpunkt und Auslaufkontaktpunkt aus. In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird die Oberfläche durch genau zwei Kreisbögen oder maximal 3 Kreisbögen ausgebildet.According to a preferred alternative embodiment, several circular arcs, in particular a maximum of 2 to 5, form the surface between the inlet contact point and the outlet contact point. In a particularly preferred embodiment, the surface is formed by exactly two circular arcs or a maximum of 3 circular arcs.
Die mehreren, insbesondere zwei Kreisbögen weisen dabei vorzugsweise unterschiedliche Radien auf. Die Radien unterscheiden sich dabei vorzugsweise um zumindest 25% und weiter vorzugsweise um zumindest 50%. Bei einigen Ausführungsvarianten unterscheiden sich die Radien beispielsweise um zumindest den Faktor 2 oder auch den Faktor 3 und beispielsweise maximal um den Faktor 3 oder 5.The multiple, in particular two, circular arcs preferably have different radii. The radii preferably differ by at least 25% and more preferably by at least 50%. In some embodiments, the radii differ by at least a factor of 2 or even a factor of 3 and, for example, by a maximum factor of 3 or 5.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Radius im Bereich des fußseitigen Einlaufkontaktpunktes größer als der Radius im Bereich des kopfseitigen Auslaufkontaktpunktes. Diese Ausgestaltung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.In a preferred embodiment, the radius in the area of the foot-side inlet contact point is larger than the radius in the area of the head-side outlet contact point. This embodiment has proven to be particularly advantageous.
Alterantiv hierzu kann auch eine umgekehrte Ausgestaltung vorgesehen sein, bei der der fußseitige Radius kleiner als der kopfseitige Radius ist.Alternatively, a reverse design can be provided in which the foot-side radius is smaller than the head-side radius.
In bevorzugter Ausgestaltung weisen die mehreren Kreisbögen unterschiedliche Kreismittelpunkte auf. Insgesamt lässt sich durch die geeignete Wahl der Positionierung der Kreismittelpunkte und der Länge der Radien eine gewünschte Kontur des aktiven Profils, also der Oberfläche zwischen Einlaufkontaktpunkt und Auslaufkontaktpunkt ausbilden.In a preferred embodiment, the multiple circular arcs have different circle centers. Overall, a desired contour of the active profile, i.e. the surface between the inlet contact point and the outlet contact point, can be formed by appropriately selecting the positioning of the circle centers and the length of the radii.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung unterscheiden sich sowohl die Radien als auch die Position der Kreismittelpunkte.In a preferred embodiment, both the radii and the position of the circle centers differ.
Die Zahnform ist um die Rotationsachse des Kettenrades mit einem konstanten Winkelschritt angeordnet. Das gleichmäßige Regelinkrement für alle Zähne ist also 360° geteilt durch die Anzahl der Zähne Z.The tooth shape is arranged around the rotation axis of the sprocket with a constant angular step. The uniform control increment for all teeth is therefore 360° divided by the number of teeth Z.
Wenn sich das Kettenrad mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht, findet der Kontakt zwischen einem Kettenglied und dem Kettenrad in gleichen Zeitintervallen statt, wie in einem Drehwinkel des Kettenrades von 360°/Z entsprechend, wobei „Z“ die Anzahl der Zähne des Kettenrades ist. Ein Fachmann, der sich mit der Konstruktion von Zahnketten auskennt, weiß, dass Ketten auf der Grundlage der Kinematik des Eingriffs zwischen Kette und Kettenrad in drei Typen unterteilt werden können:
- - nur Außenflankeneingriff: nur die Außenflanken der Kettenglieder haben Kontakt mit den Zähnen des Kettenrades,
- - progressiver Flankenangriff: zuerst berühren die Innenflanken der Kettenglieder die Kettenradzähne, dann die Außenflanken der Kettenglieder,
- - nur Innenflankeneingriff: nur die Innenflanken der Kettenglieder haben Kontakt mit den Kettenradzähnen.
- - only outer flank engagement: only the outer flanks of the chain links have contact with the teeth of the sprocket,
- - progressive flank attack: first the inner flanks of the chain links touch the sprocket teeth, then the outer flanks of the chain links,
- - inner flank engagement only: only the inner flanks of the chain links are in contact with the sprocket teeth.
Es ist zu beachten, dass eine Kette mit progressivem Eingriff mit einem Kettenrad mit geringer Zähnezahl zu einem Typ mit nur innerem Flankeneingriff werden kann, wenn sie mit einem Kettenrad mit hoher Zähnezahl gepaart wird. Zur besseren Verdeutlichung der Kinematik des Ketteneingriffs sei auf SAE-Papiere aus dem Jahre 2006 hingewiesen. Das hier besonders relevante Dokument ist mit der Nummer 2006-01-0619 und dem Titel „Kinematic Analysis of Chordal Action and Transmission Errors of Silent Chains“ von den Autoren Chintien Huang und Kuen-Chuan Lin und Leo Kosasih von der Datenbank von SAE International abrufbar.It should be noted that a progressive mesh chain with a low tooth count sprocket can become an internal mesh type when paired with a high tooth count sprocket. To better illustrate the kinematics of chain mesh, reference is made to SAE papers from 2006. The most relevant document here is number 2006-01-0619 and entitled "Kinematic Analysis of Chordal Action and Transmission Errors of Silent Chains" by the authors Chintien Huang and Kuen-Chuan Lin and Leo Kosasih, which can be accessed from the SAE International database.
Um das regelmäßige Muster des Kontaktbeginns zu stören, besteht die vorgestellte Lösung in einem variablen Zahnprofil am Umfang des Kettenrades. Ein solches Muster kann aus einigen ausgewählten Kettenzahnprofilen bestehen, die dann in einem pseudo-zufälligen Muster angeordnet werden. Mit Pseudo-Zufallsmuster ist gemeint, dass es für ein Kettenrad aus der Massenproduktion nur ein Muster für alle produzierten Teile gibt und keine Zufallsproduktion. Ein solches Muster kann durch dynamische Simulation, NVH-Tests oder eine Kombination aus beidem ausgewählt werden. Das Cloyes-Patent,
Es ist klar, dass eine Variation des Zahnprofils durch die Änderung jedes Parameters für ein aktives Ein-Radius-Profil erreicht werden kann, aber es wurde festgestellt, dass die effektivste und bevorzugte Methode die Änderung der Parameter „offset“ und „Radius“ ist, die eine „Neigung“ des Zahnprofils steuern. Unter „offset“ wird dabei die Wahl des Kreismittelpunktes eines jeweiligen Kreisbogens verstanden.It is clear that tooth profile variation can be achieved by changing any parameter for an active single radius profile, but it has been found that the most effective and preferred method is to change the "offset" and "radius" parameters, which control a "tilt" of the tooth profile. "Offset" is understood as the choice of the center of a given circular arc.
Bei einem Profil mit zwei Radien kann die „Neigung“ des Zahnkranzes auch durch den zweiten Radius gesteuert werden. Wenn mehrere Radien verwendet werden, trägt die Änderung aller oder eines dieser Radien zur Veränderung des Zahnprofils bei.In a profile with two radii, the "tilt" of the gear ring can also be controlled by the second radius. When multiple radii are used, changing all or any of these radii will contribute to changing the tooth profile.
Bei einem Evolventen-Profil ist der entscheidende Parameter für die Definition des Zahnprofils der Eingriffswinkel. Folglich hat ein zufällig ausgewähltes Kettenrad mit Evolventen-Profil einen variablen Eingriffswinkel um den Umfang des Kettenrades.For an involute profile, the key parameter defining the tooth profile is the pressure angle. Consequently, a randomly selected sprocket with an involute profile will have a variable pressure angle around the circumference of the sprocket.
Es sei darauf hingewiesen, dass die bevorzugte Konstruktion ein Profil mit einem gemeinsamen Kreisbogen mit einem Radius oder mit zwei Kreisbögen mit zwei Radien ist, wobei der Parameter „Versatz“ in den Umfang des Kettenrades zufällig gewählt wird. Der bzw. die Radien der einzelnen Zähne sind gemäß einer Ausgestaltung dabei für jeden Zahn identisch und lediglich der Versatz (offset), also die Wahl der Position der Kreismittelpunkte unterscheidet sich bei den verschiedenen um den Umfang des Kettenrades verteilten Zähne. Auf diese Weise ist die „Herzsche“ Kontaktgeometrie von Kette und Kettenrad im ungünstigsten Fall identisch mit der des standardmäßigen gleichförmigen Kettenrades, was bedeutet, dass die maximalen Kontaktdrücke zwischen Kette und Kettenrad für die vollständig sitzenden Kettenglieder dieselben bleiben.It should be noted that the preferred design is a profile with a common circular arc with one radius or with two circular arcs with two radii, where the parameter "offset" in the circumference of the sprocket is chosen randomly. According to one embodiment, the radii of the individual teeth are identical for each tooth and only the offset, i.e. the choice of the position of the circle centers, differs for the different teeth distributed around the circumference of the sprocket. In this way, the "Herz" contact geometry of chain and sprocket is, in the worst case, identical to that of the standard uniform sprocket, which means that the maximum Contact pressures between chain and sprocket remain the same for the fully seated chain links.
Es ist auch erwähnenswert, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform jeder Zahn ein anderes Profil hat. Ein solches Muster ergibt sich aus einem Zufallsalgorithmus. Der Algorithmus selbst ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.It is also worth mentioning that according to a preferred embodiment, each tooth has a different profile. Such a pattern results from a random algorithm. However, the algorithm itself is not the subject of the present invention.
Darüber hinaus bietet eine solche Ausführungsform einen Vorteil gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Polygonkettenrädern mit variabler Teilung. Das Teilungspolygon bleibt regelmäßig, was bedeutet, dass keine signifikanten Änderungen der Kettenlast aufgrund des Polygon-„Rundlauf“ auftreten werden. Der „runout“ des Polygons und seiner Abschwächung sind in der
Die Profil-Randomisierung kann auch auf Kettenräder angewendet werden, die nicht runde / verzerrte Polygone haben. Solche Kettenräder dienen der Reduzierung der Kettenlast und werden auch als „ovale Kettenräder“ bezeichnet. Profile randomization can also be applied to sprockets that have non-round / distorted polygons. Such sprockets serve to reduce the chain load and are also called “oval sprockets”.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der die jeweilige Kreisbogenform festlegende Radius größer als die Zahnhöhe, aber möglichst kleiner als der Zahnradumfang ist. Er sollte jedoch das doppelte der breite der Zahnlücke im engsten Bereich sein.It is also advantageous if the radius defining the respective circular arc shape is larger than the tooth height, but preferably smaller than the gear circumference. However, it should be twice the width of the tooth gap in the narrowest area.
Dabei hat es sich auch bewährt, wenn der Zahnspiegel symmetrisch zu seiner Mittelachse ausgebildet ist, d.h. der jeweilige Zahn ist spiegelsymmetrisch zu seiner Mittelachse ausgebildet.It has also proven to be useful if the tooth mirror is designed symmetrically to its central axis, i.e. the respective tooth is designed mirror-symmetrically to its central axis.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisbogen außenseitig des Bereichs zwischen dem Einlaufkontaktpunkt und dem Auslaufkontaktpunkt, also des aktiven Profils, einen dazu unterschiedlichen Übergangsradius besitzt. D.h. der zuvor erwähnte bogenförmige Fußabschnitt / Kopfabschnitt weisen einen vom Radius des zumindest einen Kreisbogens im Bereich des aktiven Profils einen verschiedenen (Übergangs-) Radius auf.An advantageous embodiment is also characterized in that the circular arc has a different transition radius on the outside of the area between the inlet contact point and the outlet contact point, i.e. the active profile. This means that the previously mentioned arcuate foot section/head section have a different (transition) radius from the radius of the at least one circular arc in the area of the active profile.
Bevorzugt unterschieden sich die beidseitig des Bereichs vorhandenen Übergangsradien voneinander.Preferably, the transition radii present on both sides of the area differ from each other.
Wie bereits erwähnt, ist der der Kreisbogen in einer Ausführungsvariante durch einen einzigen gemeinsamen Radius für den Einlaufkontaktpunkt, den Auslaufkontaktpunkt sowie die Oberfläche dazwischen bestimmt bzw. vice versa.As already mentioned, the circular arc in one design variant is determined by a single common radius for the inlet contact point, the outlet contact point and the surface in between or vice versa.
Wenn die Kette aus mehreren Gliedern aufgebaut ist, die über Stifte miteinander verbunden sind, so kann bedarfsgerecht ein unterschiedlich lang anpassbarer Kettentrieb gestaltet werden.If the chain is made up of several links that are connected to each other via pins, a chain drive with different lengths can be designed to suit requirements.
Es ist von Vorteil, wenn das Glied mit einer Seitenfläche zum Anliegen an der im Querschnitt (quer zur Rotationsachse) kreisbogenförmig gestalteten Zahnoberfläche ausgelegt ist.It is advantageous if the link is designed with a side surface to rest on the tooth surface which has a circular arc shape in cross-section (transverse to the axis of rotation).
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Für Hintergrundinformationen wird auf den zitierten Stand der Technik, das SAE-Papier und Fachbücher verwiesen. Diesbezügliche Figuren werden hier jedoch nicht eingefügt, sollen aber als mitumfasst gelten.The invention is explained in more detail below with the help of a drawing. For background information, reference is made to the cited prior art, the SAE paper and specialist books. Relevant figures are not included here, however, but are to be considered as included.
Es zeigen:
-
1 das Zusammenwirken einer Kette mit einem erfindungsgemäß gestalteten Kettenrad, um einen erfindungsgemäßen Kettentrieb zu erhalten, -
2 eine Vergrößerung des Bereichs II aus1 , -
3 ein erfindungsgemäßes Zahnrad / Kettenrad, -
4 eine Vergrößerung desBereichs IV aus 3 , -
5 eine Vergrößerung desBereichs V aus 3 .
-
1 the interaction of a chain with a sprocket designed according to the invention in order to obtain a chain drive according to the invention, -
2 an enlargement of area II1 , -
3 a gear / sprocket according to the invention, -
4 an enlargement ofarea IV 3 , -
5 an enlargement of thearea V 3 .
In
Das Kettenrad 2 besitzt eine Vielzahl von Zähnen 4, wobei zwischen den Zähnen 4 Zahnlücken 5 vorhanden sind.The
In der
Die beiden Kreisbögen beginnen bzw. enden jeweils am Einlaufkontaktpunkt 7 bzw. am Auslaufkontaktpunkt 8.bevorzugt ist der Radius R1, welcher am fußseitigen Einlaufkontaktpunkt 7 beginnt, größer als der Radius R2, welcher am kopfseitigen Auslaufkontaktpunkt 8 endet.The two circular arcs begin and end respectively at the
Die beiden Kreisbögen weisen einen unterschiedlichen Offset O1, O2 auf .The two circular arcs have a different offset O1, O2.
Der Offset O1, O2 wird vorliegend als der Abstand zwischen einer Hilfslinie h1 verstanden, die durch das Zentrum A der zahnnahen Bolzenöffnung 15 eines gedachten Kettenglied 9 und parallel zu einer zweiten Hilfslinie h2 verläuft. Das gedachte Kettenglied 9 liegt dabei vollständig in zwei benachbarten Zahnlücken 5 ein Die zweite Hilfslinie h2 ist definiert durch die im jeweiligen Zahn 4 zugewandte Flanke 16 des angenommenen Kettenglieds 9, wenn dieses vollständig und damit symmetrisch in den beiden benachbarten Zahnlücken 5 einliegt (vergleiche hierzu auch
Sie weisen daher auch bezüglich eines jeweiligen Zahnzentrums Z (dessen Kontur durch die Radien bestimmt ist) einen unterschiedlichen Offset auf. Das Zahnzentrum ist beispielsweise definiert durch den Schnittpunkt Z zwischen einer (radialen) Mittenachse 11 und einer (umfangsseitigen) Mittenachse 12 eines jeweiligen Zahns. Die Wahl des Offsets der beiden Kreisbögen ist für unterschiedliche Zähne vorzugsweise verschieden. Insbesondere weisen alle Zähne unterschiedliche Offsets auf, die insbesondere nach dem Zufallsprinzip gewählt sind.They therefore also have a different offset with respect to a respective tooth center Z (whose contour is determined by the radii). The tooth center is defined, for example, by the intersection point Z between a (radial)
Alternativ zu der dargestellten Variante mit zwei Kreisbögen und zwei unterschiedlichen Radien ist die Oberfläche zwischen dem Einlaufkontaktpunkt 7 und dem Auslaufkontaktpunkt 8 durch einen gemeinsamen Radius und einem gemeinsamen Kreisbogen definiert. Die Radien R1 und R2 haben daher einen gemeinsame Kreismittelpunkt (Zentrum) und sind beide gleich groß.As an alternative to the variant shown with two circular arcs and two different radii, the surface between the
Ein Kettenglied 9 kontaktiert somit zuerst den Einlaufkontaktpunkt 7 und beendet den Kontakt am Auslaufkontaktpunkt 8. Innerhalb des Kreisbogens gelangt damit eine Seitenfläche 10 des Kettengliedes 9 in Anlage mit der Oberfläche 6 im Bereich des Kreisbogens zwischen dem Einlaufkontaktpunkt 7 und dem Auslaufkontaktpunkt 8.A
Die
Dabei ist in den
Bezugszeichenlistelist of reference symbols
- 11
- Kettentriebchain drive
- 22
- Kettenrad / Zahnradsprocket / gear
- 33
- KetteChain
- 44
- ZahnTooth
- 55
- Zahnlücketooth gap
- 66
- Oberfläche des Zahnssurface of the tooth
- 77
- Einlaufkontaktpunktentry contact point
- 88
- Auslaufkontaktpunktrun-out contact point
- 99
- Kettengliedchain link
- 1010
- Seitenflächeside surface
- 1111
- Mittelachse (radial)central axis (radial)
- 1212
- Mittelachse (umfangsseitig)central axis (circumferential)
- 1515
- Bolzenöffnungbolt opening
- 1616
- Flankeflank
- R1, R2R1, R2
- Radiusradius
- M1, M2M1, M2
- Kreismittelpunktecircle centers
- ZZ
- Zahnzentrumdental center
- AA
- Zentrum Bolzenöffnungcenter bolt opening
- h1h1
- erste Hilfsliniefirst auxiliary line
- h2h2
- zweite Hilfsliniesecond auxiliary line
- O1, O2O1, O2
- Offsetoffset
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
DE 11 2010 000 786 B4 [0005]
DE 11 2010 000 786 B4 [0005] - DE 603 05 682 T2 [0006]DE 603 05 682 T2 [0006]
- US 8,323,671 B2 [0007, 0010]US 8,323,671 B2 [0007, 0010]
- US 8,435,145 B2 [0007]US 8,435,145 B2 [0007]
- US 2018/0363753 A1 [0007, 0032]US 2018/0363753 A1 [0007, 0032]
- US 6,325,734 B1 [0007, 0026]US 6,325,734 B1 [0007, 0026]
Claims (14)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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-
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