DE2751320B2

DE2751320B2 - Antriebs- und Zahnkette

Info

Publication number: DE2751320B2
Application number: DE2751320A
Authority: DE
Inventors: Joseph Olmstead Ithaca N.Y. Jeffrey
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-11-18
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1981-03-19
Also published as: GB1554398A; FR2371611B1; DE2751320C3; US4130026A; DE2751320A1; JPS5364149A; FR2371611A1; CA1074155A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebskette bzw. Zahnkette, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die DE-OS 25 04 050 bekannt gewordenen Art.

Geräuscharme Antriebs- bzw. Zahnketten waren &o früher aus einer Serie von Kettengliedern konstruiert, die miteinander an Drehpunkten durch Gelenkzapfen verbunden waren. In der weiteren Entwicklung derartiger Ketten wurden die Gelenkzapfen durch ein /weiteiliges /apfcnkipplagcr aus einem Verbindungs- « zapfen und einem Gelenkzapfcn ersetzt, die ancinandcrliegende Oberflächen aufweisen und an diesen gegen einander schwenkbar sind. F'.s sind verschiedene Konstruktionen für Verbindungs- und Gelenkzapfen bekannt. Aus der US-PS 32 13 699 ist ein Zapfenkipplager bekannt, bei dem die Verbindungszapfen und die Geliinkzapfen jeweils gleichen Querschnitt aufweisen.

Hierbei haben die Verbindungszapfen und die Gelenkzapfen jeweils eine gekrümmte Gelenk- bzw. Anlagefläche und eine gekrümmte rückwärtige bzw, Gegenfläche, die mit der Gelenkfläche konzentrisch ist. Wenn eine Antriebskette mit derartigen Verbindungsund Gelenkzapfen zusammengesetzt wird, kann es durch eine Verdrehung eines Verbindungs- bzw. Gelenkzapfens um 180° möglich sein, daß die Zapfen in den öffnungen der Kettenglieder eine falsche Position einnehmen. Dieser Fehler wird nicht jedesmal bei der Prüfung der Kette festgestellt, führt jedoch dazu, daß die Kette unsauber arbeitet und frühzeitig ausfällt Da alle Zapfen jeweils nur eine Gelenkfläche aufweisen, die mit der entsprechenden Gelenkfläche der anderen Zapfen sauber zusammenarbeiten, müssen im Falle, daß die Gelenkfläche eines Zapfens abgenutzt ist, beide Zapfen ersetzt werden.

Aus der US-Patentschrift 37 42 776 ist eine Antriebskette bekannt, bei der die Verbindungszapfen und die Gelenkzapfen jeweils den gleichen Querschnitt aufweisen und in die Öffnungen der Kettenglieder eingekeilt sind.

Aus der DE-OS 25 04 050 ist es bekannt. Verbindungszapfen und G-ilenkzapfen eines Zapfenkipplagers mit einem konvexen hypotrochoiden Querschnitt auszugestalten, wobei diese Zapfen in den Kettengliedern in eiförmigen, langgestreckten öffnungen aufgenommen sind. Am schmalen Ende jeder öffnung ist entsprechend dem jeweiligen Kettenglied ein Verbindungszapfen bzw. ein Gelenkzapfen an einer entsprechenden Begrenzungs- bzw. Sitzfläche der öffnung aufgenommen.

Bei den Ketten gemäß den zwei letztgenannten Druckschriften sind die Zapfen der Kipplager so ausgebildet, daß die Querschnittsradien der Oberflächen verhältnismäßig groß sind, um beim Betrieb der Kette Spannungsspitzen abzubauen und die auftretenden Zugkräfte auf möglichst große Flächen zu verteilen. Jedoch sind die beim Betrieb der Kette auftretenden Kräfte an den Anlage- bzw. Grenzflächen zwischen den Zapfen und den Anlageflächen zwischen den Zapfen und den Öffnungen der Kettenglieder je nach Stellung der Kette unterschiedlich gerichtet, so daß sich hier Scherkräfte ergeben, die in gewissem Umfange zum einen die Laufruhe der Kette beeinträchtigen und zum anderen die Abnutzung der Zapfen erhöhen. Bei der Kette gemäß der DE-OS 25 04 050 wird allerdings der Vorteil erzielt, daß bei Abnutzung der Zapfen diese nicht ausgetauscht werden müssen, sondern lediglich um 120^c versetzt neu eingesetzt werden brauchen, da die Zapfen einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin. Ketten der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß bei Beibehalten der beim Stand der Technik bereits erreichten Vorteile, die darin zu sehen sind, daß die Möglichkeit besteht, daß nach einer gewissen Laufzeit der Kette, die entweder durch Wartungsintervalle oder durch etwaige vorhandene Abmitzungserschcinimgcn bestimmt ist, dann, wenn bei anderen Ketten die Zapfen ausgetauscht werden müssen, der Zapfen lediglich herausgenommen und soweit verdreht eingesetzt werden kann, bis wiederum eine Anlagefläche an den öffnungen und eine

entsprechende Anlagefläche an den benachbarten Zapfen anliegt, und daß darüber hinaus noch erreicht wird, daß bei der Möglichkeit, die Kette leicht und ohne Fehler zusammenzusetzen, die Kräfte am Zapfenkipplager so ausgeglichen sind, daß die Kette sich im Gebrauch nur geringfügig abnutzt, so daß also die Zugkräfte im Betrieb sehr gut aufgenommen werden und eine sehr günstige Kraft- und Belastungsverteilung an den Zapfen erreicht ist, und daß die Zugkräfte bei Betrieb der Kei.e in gleicher Richtung liegen, so daß Scherkräfte, die zur Abnützung der Kettenglieder und Zapfen führen, praktisch vermieden sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 und ΐί 3 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen angegeben sind.

Die Aufgabenlösung und die Merkmale der Unteransprüche weisen einige Überschneidungen mit dem Stand der Technik auf.

Eine Kette gemäß der Erfindung mit der angegebenen Ausbildung der Zapfen hat einmal den Vorteil, daß die Kette auf keinen Fall versehentlich falsch zusammengesetzt werden kann. Zum anderen können die bei dem Betrieb der Kette auftretenden Zugkräfte durch die konkaven Anlageflächen der Zapfen an den Begrenzungsflächen der Öffnungen der Kettenglieder wesentlich besser als bisher aufgenommen werden. Durch die konvexe Ausbildung der den Anlageflächen der Zapfen gegenüberliegenden Gelenkflächen zwischen den Zap- ^o fen untereinander liegen die an den Zapfen angreifenden Kräfte im wesentlichen in der gleichen Richtung, so daß die erwähnten Scherkräfte, die zur Abnützung der Zapfen führen, praktisch vermieden werden. Vorzugsweise werden die Anlageflächen und die Gelenkflächen *5 der Zapfen konzentrisch ausgebildet, so daß in diesem Falle stets die Kräfte an den Anlage- und den Grenzflächen gleichgerichtet sind.

Die erfindungsgemäße Antriebskette verwendet also ein Zapfenkipplager, bei dem der Querschnitt der *o Verbindungs und Gelenkzapfen ähnlich bzw. identisch ist und eine annähernd gleichseitige sechsbögige Konfiguration aufweist. Der Querschnitt kann als ein modifiziertes konvexes Hypotrochoid bezeichnet werden, wobei die Modifikation darin besteht, daß anstelle der Bogen des Hypotrochoids konkave Oberflächen vorgesehen sind.

Vorzugsweise weisen dabei die Zapfen drei konkave und drei konvexe Oberflächen auf, wobei jeweils eine konkave Oberfläche einer konvexen Oberfläche gegenüberliegt und diese zueinander konzentrisch sind. Jeder Zapfen weist demnach drei einander gleiche konvexe Oberflächen mit einem ersten größeren Radius und entsprechend ebenfalls drei gleiche konvexe Oberflächen mit einem kleineren Radius auf, wobei die aneinanderschließenden Oberflächen durch Übergangsflächen mit einem kleinen Radius verbunden sind. Die konvexen Oberflächen weisen einen größeren Radius als die jeweils gegenüberliegenden konkaven Oberflächen auf, wobei die Mittellinie der jeweiligen Oberflä- w> chen zusammenfällt, d. h. dii' entsprechenden Radien von einem gemeinsamen /Zentrum ausgehen. Die Verbindungs- und Gelenkzapfen haben demnach einen Querschnitt, der zu drei gegeneinander um 120° gedrehten Achsen jeweils .ichssymmetrisch ist. Die '■"> Verbindungs- und Gelcnkzapfen können beim Zusammensetzen dieser Kettenglieder jeweils in drei, dann immer korrekten Drch'igen zueinander eingesetzt werden.

Die Öffnungen in den Kettengliedern haben eine allgemein länglich eiförmige Form mit einem breiten und einem schmalen Ende; das schmale Ende weist eine im Querschnitt konvexe Oberfläche auf, die an der zugewandten konkaven Oberfläche des jeweiligen Zapfens direkt anliegt. Die diesen Gelenkzapfen umgebenden Seitenflächen der Öffnungen sind so ausgebildet, daß sie an den entsprechenden, der genannten konkaven Oberfläche benachbarten konvexen Oberflächen der Zapfen ebenfalls anliegen. Die Öffnungen in den Kettengliedern sind demnach so ausgebildet, daß jeweils ein Zapfen des Kipplagers an dem schmalen Ende der eiförmigen Öffnungen jeweils mit drei Flächen direkt anliegt

Da die konkaven Begrenzungsflächen für den Sitz der Zapfen in den Öffnungen konzentrisch mit den gebogenen konvexen Anlageflächen der Zapfen sind, verlaufen jeweils auch die Kräfte zwischen den Seitenbzw. Begrenzungswänden der öffnungen und dem Sitz der Verbindungs- bzw. Gelenkzapf^n immer in der gleichen Richtung wie die Kräfte an don Gelenk- bzw. Anlageflächen, so daß der Abrieb bzw. aie Abnutzung an den Berührungsflächen zwischen den Begrenzungswänden der öffnungen und der Zapfen praktisch ausgeschaltet werden kann.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung. Hierin'stellen dar

F i g. 1 eine Darstellung eines Antriebssystems mit zwei Zahnrädern, die durch eine geräuschlose Antriebskette miteinander verbunden sind;

F i g. 2 eine Aufsicht auf eine Kette;

Fig.3 eine vergrößerte Ansicht längs der Linie 3-3 der Fig. 2 von benachbarten, durch ein Zapfenkipplager miteinander verbundenen Kettengliedern;

Fi g. 4 eine Teilansicht eines Kettengliedes mit einer Öffnung zur Aufnahme des Zapfenkipplagers.

Eine Zahnkette 10 besteht aus mehreren identischen Zahngliedern 12, die aus abwechseind überlappenden bzw ineinandergreifenden Kettengliedern 14 und 16 aufgebaut sind. Die Kettenglieder 14 und 16 sind hierbei längs einer Linie ausgerichtet. Die jeweiligen Kettenglieder 14 und 16 sind miteinander durch ein Zapfenkipplager 18 verbunden, das einen Verbindungszapfen 20 und einen Gelenkzapfen 22 aufweist. Verbindungs- und Gelenkzapfen haben einen ähnlichen und hier einen identischen Querschnitt. Zu beiden Seiten der Anordnung aus den Kettenglieder 14 und 16 sind Führungsglieder 26 angeordnet, mit denen die Kette auf einem gezahnten Treibrad 28 und einem ebenfalls gezahnten, angetriebenen Rad 30 geführt wird. Selbstverständlich kann auch die Kette durch innere Fiihrungsglieder geführt werden, die dann in eine entsprechende Rille der gezahnten Räder eingreifen würden.

Der Verbindungszapfen 20 ist langer als der Gelenkzapfen 22 und ist an seinen Enden aufgehämmert bzw. gebördelt, rn die einzelnen Kettenglieder zusammenzuhalten. Die Verbindungszapfen 20 können ebenfalls an ihren Enden rhi! Löchern zur Aufnähme eines Splintes versehen sein, um die Kettenglieder in Position /u halten.

Die Verbindungszapfen und die Gelenkzapfen differieren lediglich in ir rer Lange; außerdem haben die Gelenkzapfen die Funktion, die Kette gegen seit licht Verschiebung zusammenzuhalten. Verbindungszapfen

und Gelenkzapfen können demnach beide als Gelenk elemente bezeichne! werden.

Die dargestellten Verbindungs- und Gelenkzapfen weisen jeweils identische Querschnitte auf. obwohl dies nicht unbedingt nötig ist. leder Gelenkzapfen hat sechs Bogenflächen, und zwar drei konvexe Oberflächen 32 von jeweils gleicher Länge und drei konkave Oberflächen von ebenfalls gleicher Länge, wobei jedoch die Qucrschnittslängen der konvexen Oberflächen größer sind. Konvexe und konkave Oberflächen wechseln sich jeweils ab. so daß auf eine konvexe Oberfläche jeweils eine konkave Oberfläche folgt. Benachbarte konvexe und konkave Oberflächen sind durch Übergangsflächen 36 mit kleinem Radius verbunden, so daß die Zapfen eine allseits abgerundete Oberfläche aufweisen. Wenn die Oberflächen 32 bzw. die Oberflächen 34 jeweils durch einen Schnitt geteilt werden, so sind die Zapfen jeweils im Querschnitt symmetrisch /u Achsen, die um jeweils 120" gegeneinander gedreht sind. Bei den Zapfen liegt jeweils eine konkave Oberfläche 32 gegenüber einer konvexen Oberfläche 34. Die Radien dieser beiden gegenüberliegenden Oberflächen sind zwar unterschiedlich, haben iedoch ein gemeinsames Zentrum, so daß die gegenüberliegenden Oberflächen konzentrisch sind.

Die Zahngliedcr 12 der Kette 10 sind, zumindest was deren äußere Form betriffi. ähnlich den in anderen geräuscharmen Ketten verwendeten Glieder, leder Gliederkörper 38 weist an jedem Kettenglied ein Paar vorstehender Zähne 40 auf, die durch eine Gabel 42 verbunden sind. Die Flanken 44 der Kettenglieder greifen in die entsprechenden Zähne bzw. Ausnehmungen 46 der Zahnräder ein. Die inneren Flanken 48 der Zahnglieder brauchen hierbei nicht unbedingt an den Zahnrädern anzuliegen.

ledes Zahnglied weist zwei Öffnungen 24 auf. in denen das Zapfenkipplager 18 aufgenommen ist. Diese Öffnungen haben eine sich in Längsrichtung der Zahnglieder erstreckende e förmige Form mit einem schmaleren und einem breiteren Fnde 52 bzw. 54. Die beiden Öffnungen 24 eines jeden Zahngliedc 12 sind symmetrisch zu beiden Seiten einer Mittellinie 56 des Zahngliedes gelegen. Die öffnungen können ebenfalls um eine mittlere Schnittlinie symmetrisch sein, wobei diese Schnittlinie gegen die Zuglinie der Kette leicht geneigt sein, mit ihr zusammenfallen oder zu ihr parallel sein kann; als Zuglinie wird hierbei eine imaginäre Linie verstanden, die sich jeweils von dem Kontaktpunkt der Zapfen des Lagers einer öffnung zu dem Kontaktpunkt der Zapfen des Lagers in einer anderen Öffnung erstreckt, wenn die Kette gespannt ist.

Das schmalere Ende 54 jedei Öffnung ist durch Begrenzungsflächen 62, 64 und 66 begrenzt, die direkt an einem Paar der konvexen Oberfläche 32 und der zwischen diesen liegenden konkaven Oberfläche 34 eines Zapfens anliegen: das schmalere Fndc 54 ist so ausgebildet, daß es demnach an den Oberflächen .32, 34 und 32 des jeweiligen Zapfens anliegt und dieser Zapfen des Kipplagers vollständig in dem schmaleren Fnde 54 eingefaßt ist. Das breitere Fnde jeder Öffnung hat eine kontinuierliche gekrümmte ßegrenzungswand 68 und ist seiner Weite so bemessen, daß die Zapfen 20 bzw. 22 des Kipplagers an ihren sich berührenden konvexen Oberflächen 32 abrollen können, so daß die Kettenbzw. Zahnglieder der Ke(U- um die Kipplager verschwenkt werden können. Da die gekrümmte kunka\c Ober- bzw. Anlageflächc 34, die an der Oberfläche 64 anliegt, bei jedem Zapfen konzentrisch zu der gekrümmten konvexen Gelenk- bzw. Anlagcfläche 32. ist die Kraft zwischen der Begrenzungswand 64 der Öffnung und dem Zapfensitz bzw. der Oberfläche 34 imrivrr in der gleichen Richtung mit der Kraft zwischen den Gelenkflächen der beiden Zapfen, wodurch der Abrieb und die Abnutzung der Berührungsfläche zwischen der Öffnungswand und dem Zapfen des Kipplagers sehr klein gehalten werden kann. Ebenso ist dadurch die Tendenz der Zapfen, in ihrem Lagersitz zu wackeln oder zu schlagen, reduziert.

Da jeder Zapfen des Kipplagers drei Arbeitsflächen, d. h. die konvexen Oberflächen 32 aufweist, kann dann, wenn eine Abnutzung der Gelenk- bzw. Anlageflächen von Zapfen festgestellt wird, die volle Funktionstüchtigkeit der Kette wieder erreicht werden, indem ein oder beide Zapfen um 120° in der Öffnung gedreht werden, so daß nunmehr wieder nicht benutzte Gelenk- bzw. Anlageflächcn zur Verfügung stehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebs- bzw. Zahnkette zum Verbinden von auf Weilen gelagerten Treibrädern, wobei die Kette ■> aus einer Serie von abwechselnd überlappenden und ineinandergreifenden Kettengliedern besteht, die in öffnungen der Kettenglieder durch ein Zapfenkipplager aus mehreren aneinanderliegenden Zapfen verbunden sind und in entsprechende Zähne bzw. iu Ausnehmungen der Treibräder eingreifen, wobei der Querschnitt der Verbindungszapfen und derjenige der Gelenkzapfen gleich sind, wobei außerdem die öffnungen in den Kettengliedern für die Zapfen des Zapfenkipplagers ein schmales und ein breites Ende n aufweisen und das schmale Ende derart geformte Begrenzungsflächen aufweist, daß drei Oberflächen eines Zapfens direkt an diesen Begrenzungsflächen anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (Verbindungszapfen 20, Gelenkzupfen 22) des ZajJenkipplagers (18) abwechselnd konvexe und konkave, insgesamt jeweils drei konvexe und drei konkave Oberflächen (32 bzw. 34) aufweisen, und die Zapfen eines Lagers im Bereich konvexer Oberflächen (Gelenkflächen 32) aneinanderliegen und daß die beiden Zapfen jedes Zapfenkipplagers jeweils mit einer der konvexen Gelenkfläche (32) gegenüberliegenden konkaven Oberfläche (34) an entsprechend ausgebildeten Begrenzungsflächen (64) der öffnungen (24) benachbarter Kettenglieder Jo (14, 16) anliegen, wobei die gegenüberliegenden konvexen und konkaven Oberflächen (32 bzw. 34) jedes Zapfens (20, 22) der Zapfenkipplager (18) konzentrisch sind unii wöbe, die Öffnungen (24) in den Kettengliedern (W, 16) und d^;° abwechselnd J5 konvexen und konkaven Ob«.lachen (32, 34) der Zapfen (20,22) so geformt sind, daß die resultierende Kraft zwischen der Begrenzungsfläche (63) der Öffnung (24) und der anliegenden Oberfläche (34) der Zapfen in gleicher Richtung wie die Kraft «o zwischen den Anlage- bzw. Gelenkflächen (32) der Zapfen untereinander gerichtet is;.

2. Kette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenlängen der konvexen und der konkaven Oberflächen (32 bzw. 34) der Zapfen (20, 22) jeweils untereinander gleich sind.

3. Kette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenlänge der konvexen Oberfläche (32) der Zapfen (20,22) von derjenigen der konkaven Oberfläche (34) abweicht. ^TO