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Stufenlos verstellbares Kettengetriebe mit paarweise angeordneten
und eine Kettenlaufrille von keilförmigem Querschnitt bildenden gezahnten Kegelscheiben
Die Erfindung betrifft ein stufenlos verstellbares Kettengetriebe mit paarweise
angeordneten und eine Kettenlaufrille von keilförmigem Querschnitt bildenden gezahnten
Kegelscheiben, bei dem die Verzahnung der Kegelscheiben trapezförmigen Querschnitt
aufweist und bei dem je einer Zahnlücke der einen Scheibe eines Paares in axialer
Richtung ein Zahn der anderen Scheibe gegenüberliegt und das mit einer Gliederkette
mit quer zur Laufrichtung verschiebbaren Lamellen zur selbsttätigen Bildung von
Zähnen unterschiedlicher Breite bzw. Teilung betrieben wird. Solche Lamellenkettengetriebe
mit gezahnten Kegelscheiben sind seit Jahrzehnten bekannt und- werden in großen
Stückzahlen gebaut, da sie sich relativ preisgünstig herstellen lassen und eine
hohe übertragungsgenauigkeit besitzen.
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Durch die Zahnbildung entsteht eine formschlüssige Kraftübertragung
zwischen der Lamellenkette und den .Scheiben. Hierfür sollten die Flanken der Zahnlücken
(bzw. der gegenüberliegenden Zähne) eine Neigung von 90° haben, d. h. mit der Radialebene
durch die Kegelscheibenachse zusammenfallen.
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Um nun die Zahnbildung beim Ein- und Auslaufen der Kette zwischen
den Kegelscheiben zu erleichtern, bildete man die Zahnflankenwinkel - abweichend
vom Idealwert von 90° - flacher, meistens mit 60°, aus und machte entsprechend der
Wandstärke der Lamellen die Breite des Zahngrundes größer als die des Zahnkopfes.
Zwar zeigt F i g. 1 der französischen Patentschrift 588 730 einen Zahnflankenwinkel
von etwa 30°, aber in dieser Patentschrift ist weder von einem bestimmten Zahnflankenwinkel
die Rede, noch davon, daß man durch geeignete Wahl des Zahnflankenwinkels (z. B.
etwa 30°, wie aus F i g. 1 dieser Patentschrift entnehmbar) irgendwelche besonderen
Wirkungen erzielen könne.
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Diesen formschlüssigen Getrieben haftet aber der grundsätzliche Mangel
an, daß wegen des großen Unterschiedes im elastischen Verhalten von Kegelscheiben
und Kette einerseits und der Starrheit des Formschlusses zwischen »Lamellenzahn«
und »Kegelscheibenzahn« andererseits nur wenige der innerhalb eines Umschlingungsbogens
gebildeten »Lamellenzähne« an der Kraftübertragung teilnehmen. Die jeweils tragenden
Lamellenzähne sind also relativ hoch belastet, wodurch Lebensdauer und übertragbare
Leistung des Getriebes .beschränkt werden. Wegen der örtlichen Kraftkonzentration
treten auch hohe Erwärmungen und relativ starke Geräusche auf, die der Schnelläufigkeit
dieser Getriebe eine Grenze setzen.
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Das gleiche gilt auch für formschlüssige Kegelscheibenumschlingungstriebe,
die ebenfalls mit gezahnten Kegelscheiben arbeiten, bei denen jedoch die Zahnlücken
im Querschnitt dreieckig sind und auf den beiden Kegelscheiben eines jeden Paares
einander in axialer Richtung unmittelbar gegenüberliegen. In diesem Fall werden
keine Lamellenpakete für die Bildung der in die Zahnlücken eingreifenden Zähne verwendet,
sondern Druckstücke mit dachförmigen, im Querschnitt dreieckigen Eingriffsleisten,
die innerhalb der einzelnen Kettenglieder in axialer Richtung begrenzt verschiebbar
sind und unter Wirkung der Einkeilkräfte die Lamellenpakete innerhalb der Kettenglieder
so stark zusammenpressen, daß die Umfangskraft von den die dachförmigen Eingriffsleisten
tragenden Bolzen durch Reibungskraft auf den Zugstrank der Kette übertragen wird.
Auch bei einem so ausgebildeten formschlüssigen Kegelscheibenumschlingungstrieb
trägt theoretisch immer nur einer der Zähne. In der Praxis allerdings verteilt sich
auch hier die Umfangskraft auf einige wenige Zähne. Aber auch hier ist eine einigermaßen
gleichmäßige Belastung sämtlicher im Umschlingungsbogen im Eingriff befindlicher
Zähne grundsätzlich unmöglich. Da diese Getriebe - besonders hinsichtlich der Kette
- erheblich aufwendiger und teurer sind als die vorgenannten, haben sie sich auch
bisher in der Technik nicht einführen können.
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Der Idealfall, daß alle im Eingriff befindlichen Kettenglieder an
der Kraftübertragung beteiligt werden, ließ sich bisher nur bei Kegelscheibenumschlingungstrieben,
die mit reiner Reibkraftübertragung arbeiten, verwirklichen. Die Vorteile dieser
Getriebe
liegen insbesondere darin, daß durch die Verteilung der
Übertragungskräfte auf sämtliche im Umschlingungsbogen befindliche Kettenglieder
eine geringere spezifische Beanspruchung jedes einzelnen Gliedes erzielbar ist,
daß mit diesen Getrieben eine wesentlich größere Laufruhe erzielt werden kann und
daß man mit höheren Drehmomenten und höheren Drehzahlen, d. h. mit größerer spezifischer
Leistung bei vergleichbarem Bauaufwand arbeiten kann. Nachteilig ist aber bei diesen
reinen Reibungsgetrieben, daß wegen des relativ niedrigen Reibwertes an der Kraftübertragungsstelle,
insbesondere bei Ganzmetallgetrieben, außerordentlich hohe Anpreßkräfte zwischen
der Kette und den glatten Kegelscheiben zur Sicherung der Reibkraftübertragung erforderlich
sind und daß man diese Anpreßkräfte sowohl-vom übertragenen Drehmoment als auch
von der jeweiligen Übersetzung des Getriebes abhängig machen muß, wenn man einerseits
mit Sicherheit ein Durchrutschen der Kette und andererseits unnötig hohe Belastungen
der Getriebeglieder vermeiden will. Diese Aufgabe ist bereits in vielfältiger Weise
gelöst worden, jedoch werden solche Getriebe kompliziert im Aufbau und daher teuer.
Außerdem erfordern sie die Verwendung hochwertiger Werkstoffe und sehr große Fertigungsgenauigkeit.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Vorteile der
reibkraftschlüssigen Kegelscheibenumschlingungstriebe mit denen der formschlüssigen
Kettengetriebe in optimaler Weise zu kombinieren und dabei nach Möglichkeit die
Mängel und Nachteile dieser beiden Getriebebauarten auszuschalten. Insbesondere
soll erreicht werden, daß gegenüber dem bekannten formschlüssigen Lamellenkettengetriebe
die Laufruhe verbessert wird, daß bei gleichem Bauaufwand höhere Drehmomente und
auch höhere Drehzahlen, d. h. eine höhere spezifische Leistung verwirklicht wird,
ohne daß jedoch die Vorteile der formschlüssigen Kraftübertragung zugunsten einer
rein reibschlüssigen Kraftübertragung aufgegeben werden müssen.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung von einem stufenlos
verstellbaren Kettengetriebe mit paarweise angeordneten und eine Kettenlaufrille
von keilförmigem Querschnitt bildenden gezahnten Kegelscheiben aus, bei dem die
Verzahnung der Kegelscheiben trapezförmigen Querschnitt aufweist und je einer Zahnlücke
der einen Kegelscheibe eines Paares in axialer Richtung ein Zahn der anderen Kegelscheibe
gegenüberliegt und das mit einer Gliederkette mit quer zur Laufrichtung innerhalb
der Kettenglieder verschiebbaren Lamellenpaketen zur selbsttätigen Bildung von Zähnen
unterschiedlicher Breite und Teilung betrieben wird, wobei die in Kettenlaufrichtung
gemessene Länge der Lamellenpakete in den einzelnen Kettengliedern in bekannter
Weise größer ist, als die maximale Zahnteilung der Scheibenverzahnung.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe bedurfte es aber umfangreicher Versuche,
der daraus ableitbaren, für die Lösung des gestellten Problems förderlichen Erkenntnisse
und weiterer Versuche, die schrittweise zu dem angestrebten Erfolg führten, die
Vorteile der formschlüssigen Kraftübertragung bei solchen Kettengetrieben mit denen
der rein reibkraftschlüssig arbeitenden Kegelscheibenumschlingungstrieben zu verbinden,
ihre Nachteile aber weitgehend zu vermeiden. Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch,
daß die Winkel, den die Zahnflanken der Kegelscheibenverzahnung mit der Zahnfußfläche
bilden, in bekannter Weise kleiner als 50° sind und vorzugsweise 20 bis 45° betragen
und daß die Zahnkopfbreite größer als die Zahnlückenfußbreite ist.
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Daß nur die Kombination der beiden genannten Maßnahmen zu dem durch
die Anmeldung angestrebten Erfolg führt, läßt sich etwa wie folgt erklären: Im Neuzustand
weisen die paketweise in den Kettengliedern angeordneten, aus Federstahl bestehenden
Lamellen einen rechteckigen Querschnitt auf, sie haben also auch an ihren in die
Scheibenverzahnung eingreifenden Stirnseiten rechtwinklige Kanten, wie sie sich
beim Ausstanzen der Lamellen aus Bandstahl ergeben. Unter dem Einfluß der zur Umfangsrichtung
geneigten Zahnflanken nutzen sich die Lamellenkanten ab. Es entstehen zunächst schräge
Anfasungen und schließlich dachförmige Verschleißflächen, deren Neigung der Zahnflankenneigung
entspricht. Da die Zähne zweier einander axial gegenüberliegender Scheiben um eine
halbe Teilung versetzt sind, also jeweils ein Zahn der einen Scheibe einer Zahnlücke
der anderen Scheibe gegenübersteht, und umgekehrt, so daß beim Einlaufen eines Lamelienpakets
in den Ringraum zwischen zwei Scheiben die Zähne jeder Scheibe die Lamellen in die
gegenüberliegenden Zahnlücken schieben, hat man bisher die Zahnlücken stets breiter
gemacht als die Zähne, um dadurch den Lamellen auch an der Übergangsstelle von einer
schrägen Zahnflanke zu einer in Umfangsrichtung verlaufenden Zahnkopffläche oder
Zahnlückengrundfläche und an der weiteren übergangsstelle zur nächsten Zahnflanke
Gelegenheit zu geben, ohne Schwierigkeiten eine ihnen genehme Lage zu finden. Betrachtet
man den Fall, daß die Lamellen noch neu und rechtkantig sind, genauer; so zeigt
sich, daß die Zahnlücken sogar erheblich breiter sein müßten als die Zähne.
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Wegen des schon in den ersten Betriebsstunden rasch voranschreitenden
Kantenverschleißes an den Lamellen und wegen der sowieso in geringem Maße notwendigen
Luft im Lamellenpaket ist man in praxi mit einer Zahnlücke, deren Breite nur wenig
größer als die Zahnbreite ist, ausgekommen. Nennt man die Zahnkopfbreite a und die
Zahnlückengrundbreite b, so sind die bei Lamellenkettengetrieben bisher üblichen
Verzahnungen gekennzeichnet durch die Formel a < b, die für alle bisher
hergestellten Getriebe dieser Gattung gilt.
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Andererseits konnten auf dem Gebiet der mit glatten Reibscheiben arbeitenden
reibkraftschlüssigen Kegelscheibenumschlingungstrieben in den letzten beiden Jahrzehnten
beachtliche Neuentwicklungen und überraschende Leistungssteigerungen erzielt werden.
Es lag daher der Gedanke nahe, auch den Lamellenkettengetrieben, von denen die Erfindung
ausgeht, eine systematische Untersuchung und Überprüfung angedeihen zu lassen. Zunächst
durchgeführte statische Belastungsversuche führten aber nicht zu brauchbaren Ergebnissen.
Es ergaben sich daraus keine Hinweise, in welcher Richtung Verbesserungen an den
Lamellenkettengetrieben vorgenommen werden könnten. Erst nach der Entwicklung spezieller
Methoden zur Messung und Aufzeichnung des Kettenzuges und des Kettenschlupfes an
belastet laufenden reibkraftschlüssigen Kegelscheibenumschlingungstrieben konnten
auch Lamellenkettengetriebe
näher untersucht werden. Dabei stellte
sich überraschenderweise heraus, daß auch die formschlüssig arbeitenden Lamellenkettengetriebe
über den aus den elastischen Eigenschaften des übertragungsmittels herrührenden
Dehnschlupf hinaus ebenfalls einen -wenn auch sehr geringen - Gleitschlupf aufweisen,
obwohl man bisher von der Vorstellung ausgegangen war, daß Lamellenkettengetriebe
mit Verzahnungseingriff im Gegensatz zu reibkraftschlüssigen Kegelscheibenumschlingungstrieben
überhaupt keinen Gleitschlupf aufweisen könnten.
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Dehnschlupf und Gleitschlupf dürfen aber bei vorgegebener Belastbarkeit
und Lebensdauer einen experimentell ermittelbaren Wert des meßbaren Gesamtschlupfes
nicht überschreiten.
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Die Messungen zeigten, daß unter Zugrundelegung dieser Schlupfgrenze
die Drehmomentbelastbarkeit eines Lamellenkettengetriebes mit neuer Kette einen
bestimmten Wert aufweist, der jedoch innerhalb der ersten 20 Vollaststunden auf
etwa ein Viertel absinkt und dann über die gesamte Lebensdauer des Getriebes etwa
gleichbleibt. Aus der Tatsache dieses beträchtlichen Abfalles der Belastbarkeit
der Lamellenkettengetriebe nach den ersten Betriebsstunden wurde geschlossen, daß
bei eingelaufener Kette die Lamellen mit ihren stirnseitig bereits abgeschrägten
Kanten an den in Umfangsrichtung liegenden Zahnflächen, nämlich am Zahnkopf und
am Grund der Zahnlücke, anliegen, während die im Bereich der schrägen Zahnflanken
liegenden Lamellen mit ihren der Zahnflankenneigung entsprechenden Stirnkantenabschrägungen
lediglich vom Kettenzug an die Zahnflanken angedrückt werden, so daß sie unter relativ
niedriger Pressung stehen und sich verhältnismäßig leicht verschieben können, wodurch
trotz der formschlüssigen Verzahnung auch das Auftreten von Gleitschlupf erklärt
werden konnte. Daraus ergibt sich die Erkenntnis, daß bei solchen Lamellenkettengetrieben
mit eingelaufener Kette die zulässige Gesamtschlupfgrenze schon bei relativ geringer
Belastung erreicht wird.
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Bei einer Lamellenkette im Neuzustand dagegen liegen die noch scharfkantigen
Lamellenstirnflächen unter beträchtlicher Kantenpressung an den schrägen Zahnflanken
an.
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Der Abstand zweier verzahnter Kegelscheiben ist bei neuer Kette durch
die Lamellenlänge zwischen zwei einander gegenüberstehenden schrägen Zahnflanken
der Kegelscheibenpaare bestimmt, wobei die im belasteten Getriebe auftretende Axialkraft
zwischen Zahnscheiben und Lamellenkette über die als Keilflächen wirkenden Zahnflanken
ein Aufeinanderpressen der stirnseitig noch scharfkantigen Lamellen bewirkt. Dieser
Zustand des Lamellenpaketes kann als »Paketierung« bezeichnet werden.
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Insoweit bei der unbelasteten Lamellenkette in geringem Maße Luft
zwischen den Lamellen vorhanden ist, verteilt sich diese im Zustand der Paketierung
in der Weise, daß die Zahnflanken die Lamellen in Umfangsrichtung aufeinanderpressen.
Um den Zustand der Paketierung auch dann zu erhalten, wenn die Lamellenstimflächen
dachförmig geworden sind, wurde gemäß einem Teilmerkmal der Erfindung von der bisherigen
Bemessung der Zähne und Zahnlücken nach der Formel a < b abgegangen
und a > b gemacht. Durch eine solche Bemessung wird zunächst erreicht, daß
auch die bereits an ihren Stirnseiten durch Verschleiß in den ersten Betriebsstunden
dachförmig abgeschrägten Lamellen der einzelnen Lamellenpakete stirnseitig immer
zwischen den schrägen Zahnflanken der Zahnlücken verklemmt werden und nicht unter
axialem Druck an den in Umfangsrichtung liegenden Flächen des Zahnkopfes und des
Zahnlückengrundes anliegen.
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Durch diese Maßnahme allein kann das gestellte Problem aber nicht
zufriedenstellend gelöst werden. Der an sich schon geringe Gleitschlupf wird zwar
noch weiter herabgesetzt; es wird aber keineswegs erreicht, daß alle im Umschlingungsbogen
befindlichen Kettenglieder an der Kraftübertragung beteiligt werden. Erst der zusätzlich
angewendete geringe Neigungswinkel der Zahnflanken bringt den Erfolg. Zwar erzeugt
er eine geringere Pressung der Lamellen als eine Verzahnung mit steilen Zahnflanken;
dennoch ergibt die Verzahnung mit flach geneigten Zahnflanken in Kombination mit
der Maßnahme, die Zahnköpfe breiter als den Grund der Zahnlücken zu machen
(a > b), wesentliche Vorzüge.
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Im Bereich der schrägen Zahnflanken liegen hierbei mehr Lamellen als
bei steilen Zahnflanken; die zu übertragende Umfangskraft verteilt sich also auf
mehr Lamellen. Da aber durch das Merkmal a > b
die im Bereich der schrägen
Zahnflanken liegenden Lamellen paketiert und zur Kraftübertragung besonders herangezogen
werden, ergibt sich ein innerer Zusammenhang zwischen den beiden Maßnahmen, den
Zahnkopf breiter (Schlupfhemmung durch Paketierung) und die Flankenneigung geringer
zu machen (Schlupfbegünstigung).
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil flacher Zahnflanken liegt außerdem
darin, daß durch flache Flanken die Ausbildung von Zähnen am Lamellenpaket begünstigt
wird. Bei den bisher üblichen Scheibenverzahnungen mit unter 60 bis 80° Flankenwinkel
vorspringenden Zähnen ist die maximale Kettengeschwindigkeit und damit die maximale
Getriebedrehzahl, also die Schnelläufigkeit des Getriebes, begrenzt durch den Zeitbedarf
der Lamellen zur Ausbildung der zur Scheibenverzahnung passenden Kettenverzahnung.
Versuche haben gezeigt, daß bei Anwendung einer Verzahnung mit geringerer Flankenneigung
die Ausbildung der Kettenverzahnung wesentlich erleichtert ist, so daß es möglich
ist, die Kettengeschwindigkeit zu erhöhen. Dadurch wird allerdings auch der (nur
als Kriechbewegung zu verstehende) Gleitschlupf der Kette begünstigt, der jedenfalls
dann unerwünscht ist, wenn er einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, und dadurch
untragbar wird, wenn er so groß geworden ist, daß man nur noch von »Durchrutschen«
sprechen kann.
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Durch die Verzahnungsbemessung a > b wird aber diesem Einfluß
des geringen Flankenwinkels erfolgreich entgegengewirkt. Insoweit ergänzen sich
die beiden erfindungsgemäßen Maßnahmen, indem der geringe Flankenwinkel die Schnelläufigkeit
steigert und die erhöhte Zahnkopfbreite den negativen Einfluß des größeren Schlupfes
wieder kompensiert.
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Insgesamt ergibt sich aus der Kombination der geringen Flankenneigung,
die den Gleitschlupf begünstigt, und der Maßnahme »Zahnkopfbreite > Zahnlückengrund«
(a > b), die durch Paketierung der Lamellen den Gleitschlupf heänmt, die
Lösung der gestellten Aufgabe, nämlich die Belastung der Lamellenkette auf möglichst
viele - im Idealfall auf alle - der im Umschlingungsbogen arbeitenden Lamellenpakete
zu verteilen, wie dies bei Flachriementrieben,
Keilriemengetrieben
und stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungstrieben mit glatten Kegelscheiben
und einer dazwischen reibschlüssig kraftübertragenden Rollenkette möglich ist. Die
Kraftübertragung bei diesen Reibgetrieben verteilt sich bekanntlich auf dem Umschlingungsbogen
nach bestimmten, weitgehend bekannten Gesetzen.
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Bei einer Verzahnung mit steilen Zahnflanken, nämlich bei stufenlos
verstellbaren Kettengetrieben wie bei übersetzungskonstanten-Kettengetrieben, die
aus einem Paar von Kettenrädern und einer Barüberlaufenden Hülsen-, Rollen- oder
Zahnkette bestehen, tritt die bekannte Erscheinung auf, daß nur eine Zahneingriffsstelle
die gesamte Umfangskraft zu übertragen hat, während die übrigen Eingriffsstellen
unbelastet sind, und jeweils erst dann die nächste Eingriffsstelle schlagartig mit
der vollen Umfangskraft belastet wird, wenn diese in. den Umschlingungsbogen eintritt
bzw. die bisher kraftübertragende Eingriffsstelle außer Eingriff gekommen ist.
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Der beim Einlaufen der Kette zwischen die treibenden Kegelscheiben
durch die Lamellen des gerade einlaufenden Kettengliedes gebildete Zahn bleibt beim
Durchlaufen des Umschlingungsbogens nicht mehr - wie das bei einem rein formschlüssigen
Getriebe praktisch der Fall ist - erhalten, sondern er wandert innerhalb seines
Lamellenpaketes um ein. geringes Maß entgegen der Bewegungsrichtung der Kette, mit
anderen Worten: Die Kette macht relativ zu den Scheiben eine Kriechbewegung, indem
sie zwischen dem treibenden Kegelscheibenpaar geringfügig zurückbleibt, während
sie zwischen dem getriebenen Kegelscheibenpaar geringfügig voreilt.
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Dies tut sie - wie -oben bereits erwähnt - in gleicher Weise bei rein
reibkraftschlüssigen Getrieben und in ähnlicher Weise sogar auch bei rein formschlüssigen
Getrieben. Nur ist bei diesen die Kriechbewegung durch den Übergang der Belastung
vom jeweils belasteten Lamellenzahn auf den benachbarten, unbelasteten Lamellenzahn
und durch den sogenannten Dehnschlupf bedingt. Für das getriebene Kegelscheibenpaar
betrachtet, tritt dies dann ein, wenn der kraftübertragende »Lamellenzahn« die Kegelscheiben
verläßt und die Belastung auf den folgendes »Zahn« (schlagartig) übergibt.
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Die vorstehenden Betrachtungen zeigen, daß es gemäß der Erfindung
möglich ist, einerseits die Vorteile des reinen Reibkraftschlusses mit annähernd
gleichmäßiger Belastung sämtlicher im Umschlingungsbogen befindlicher Kettenglieder
auszunutzen und andererseits die Vorteile der Formschlüssigkeit in sehr wesentlichem
Umfang zu erhalten.
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Im Extremfall kann die Zahnlückengrundfiäche den Wert Null annehmen
bei kleiner, aber endlicher Breite des Zahnkopfes. Der Konstrukteur hat es somit
in der Hand, die Verzahnung so auszubilden, daß sich eine günstigste Abstimmung
zwischen den oben geschilderten schlupffördemden (kleiner Flankenwinkel) und den
schlupfhemmenden (Paketierung durch a > b) Effekten ergibt. Er erzielt damit
einen Kettenumschlingungstrieb, der dem formschlüssigen gleichwertig ist; dessen
Nachteile aber vermeidet und deshalb spezifisch höher belastbar ist, wobei trotzdem
die erforderlichen Anpreßkräfte bzw. die Vorspannung der Kette relativ niedrig bleiben
können. Dadurch können auch die bekannten Anpreßeinrichtungen einfach und billig
ausgebildet werden. Zusammengefaßt: Die Verteilung der Kraftübertragung auf alle
im Eingriff befindlichen Kettenglieder und die Herabsetzung der axialen Blindkräfte
zwischen Kette und Scheiben ermöglicht den Bau relativ einfacher und robuster Getriebe
von hoher spezifischer Leistung mit den Vorteilen des Formschlusses sowie einer
optimalen Genauigkeit in der Einhaltung der eingestellten Getriebeübersetzung. Durch
die Ausbildung der Verzahnung mit flachen Winkeln wird die Verzahnungsbildung sehr
erleichtert sowie Geräuschbildung und Erwärmung bedeutend vermindert, wobei die
Formfestigkeit der »Lamellenzähne« durch die Wahl größerer Zahnkopfbreiten als Zahnlückenfußbreiten
dem flacheren Zahnwinkel in geeigneter Weise anpaßbar sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 die Stirnfläche einer verzahnten
Kegelscheibe, F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein Kegelscheibenpaar nebst Kette,
F i g. 3 die Abwicklung eines zylindrischen Schnittes gemäß Linie A-A in F i g.
1 sowie 2, F i g. 4 ein Kettenstück in Seitenansicht.
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Das Kegelscheibenpaar 1,1' ist so angeordnet, daß je einer Zahnlücke
2 in axialer Richtung ein Zahn 3 der anderen Scheibe gegenüberliegt. Zwischen diesen
Kegelscheiben ist die Giederkette 4 mit den quer zur Laufrichtung verschiebbaren
Lamellen 5 angeordnet, die im Neuzustand mit scharfkantigen Stirnseiten dargestellt
ist. Die Zeichnung läßt außerdem die Zahnflanken 6, 6' mit den zugehörigen Winkeln
a, ä erkennen. Weiterhin wurde in F i g.-3 die Zahnkopfbreite mit Maß a und die
Zahnlückenfußbreite mit Maß b gekennzeichnet.
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F i g. 3 läßt in der dargestellten abgewickelten Form deutlich die
Funktion des Kettengetriebes hinsichtlich der Neigung der Winkel a, o c',
also der Zahnflankenwinkel erkennen. Der Extremwert a, cx' = 0 stellt einen solchen
Trieb mit reiner Reibkraftübertragung dar; der weitere Extremwert ce, ä = 90° hat
lediglich theoretisches Interesse, da ein verklemmungsfreier Ein- und Ausgriff der
Lamellen unmöglich wäre. Von diesem theoretischen Wert 90° ausgehend, wurde bisher
in der Praxis ein empirisch ermittelter optimaler Winkel mit durchschnittlich 60°
festgelegt, welcher für solche rein formschlüssigen Kettengetriebe Verwendung findet.
Wählt man dagegen die Flankenwinkel ex und ä so, daß sie erfindungsgemäß unterhalb
von 50°, vorzugsweise aber zwischen 20 und 45° liegen, dann wird die reine Formschlüssigkeit
zwischen der Lamellenkette und den gezahnten Kegelscheiben teilweise aufgehoben.
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Um die Funktion eines solchen Kettengetriebes eindeutig klarstellen
zu können, sei angenommen, daß die Kette 4 in F i g. 3 den treibenden Teil darstellt
und sich in der Zeichenebene nach oben bewegt, während die beiden Kegelscheiben
1,1' den getriebenen Teil bilden. Die Kette bildet beim Einlaufen zwischen die beiden
Kegelscheiben 1,1' einen der Kegelscheibenverzahnung entsprechenden Zahn. Die Lamellen
5 des Lamellenpaketes liegen mit ihren Stirnseiten an den Zahnflanken 6 und 6' und
an den Zahnkopfflächen versetzt einander gegenüberliegender Zähne an. Nach F i g.
3 ist außerdem die Zahnlückenbreite b kleiner als die Zahnkopfbreite
a. Zum
besseren Verständnis der Kraftwirkung sind die an
den Flanken anliegenden, stirnseitig noch scharfkantigen Lamellen schräggestellt
gezeichnet. In Wirklichkeit tritt eine so große Schrägstellung nicht auf, da die
Lamellen praktisch dicht gepackt sind. Ebensowenig stellt sich in Wirklichkeit in
den Zahnlücken zwischen Lamellenpaket und Zahnscheibe ein so großer Spalt ein, wie
er in F i g. 3 gezeigt ist; in in der Figur ist der Unterschied zwischen den Maßen
a und b übertrieben groß angenommen, um die Erscheinung zu verdeutlichen.
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Unter der Wirkung des Kettenzuges (in F i g. 3 nach oben) und der
radial gegen die Drehachse der Kegelscheiben 1,1' wirkenden Einkeilkraft entstehen
Reibkräfte vorzugsweise an den Zahnflanken und den Zahnköpfen, im Neuzustand der
Kette auch im Zahnlückengrund sowie Klemmkräfte zwischen den Flachseiten der Lamellen
des Paketes wegen a > b.
Bei richtiger Abstimmung der Zahnflankenwinkel a
und ä und entsprechender Wahl der Maße a und b
kann die Kette - auch
nach dachförmiger Abflachung der Lamellenstirnseiten nach kurzer Einlaufzeit - infolge
der flacheren Zahnflankenwinkel a, ä eine Kriechbewegung relativ zu den Kegelscheiben
in der Bewegungsrichtung der Kette ausführen, was bedeutet, daß der von den Lamellen
des Pakets gebildete Zahn gegenüber der Kettenbewegung etwas zurückbleibt. Diese
Kriechbewegung der Kette wird aber durch die Paketierungswirkung der Maßnahme
a > b gebremst, und bei geeigneter Wahl von a und ä sowie a und
b und der Kettenvorspannung, die beispielsweise durch axiale Anpressung der
Kegelscheiben gegen die Kette erzeugt wird, kann eine Verteilung der zu übertragenden
Umfangskraft auf viele, im Idealfall sämtliche, im Eingriff beßndliche Kettenglieder
ermöglicht werden. Trotzdem bleibt aber die erwünschte Formschlüssigkeit durch die
Verzahnung weitgehend erhalten.
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Eine weitere Verbesserung des Triebes läßt sich dadurch erreichen,
daß man die Zahnflankenwinkel a und ä in Umfangsrichtung abwechselnd unterschiedlich
groß macht, je nachdem, ob man den Eingriff der Kette in die Verzahnung oder deren
Ausgriff aus der Verzahnung erleichtern will. Allerdings ist damit die Bewegungs-
und Kraftübertragungsrichtung der Kette festgelegt und ein Vertauschen von An- und
Abtrieb nicht mehr möglich. Ebenso kann man die Zahn$ankenwinkel a und ä auf der
Antriebsseite anders auslegen als auf der Abtriebsseite, um die bei Kegelscheibenumschlingungstrieben
vorhandene unterschiedliche Verteilung der Umfangskraft auf die im Eingriff befindlichen
Kettenglieder zu berücksichtigen.