DE102005009154B4

DE102005009154B4 - Schubkette zur Kraftübertragung von mindestens einem Kettenrad eines Kettengetriebes

Info

Publication number: DE102005009154B4
Application number: DE200510009154
Authority: DE
Inventors: Georg Twardzik; Thorsten Meyer
Original assignee: Bosch Rexroth Pneumatics GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: DE102005009154A1

Abstract

Schubkette zur Kraftübertragung von mindestens einem Kettenrad (1) eines Kettengetriebes, bestehend aus einer Vielzahl von gleichartig aufgebauten Kettenelementen (3) mit Durchbrüchen (4a, 4b) zur Aufnahme je eines Lagerbolzens (5a bzw. 5b), um die Kettenelemente (3) nach radialinnen verschwenkbar aneinander zu reihen, wobei die Kettenelemente (3) über einen Verzahnungsbereich (8) mit dem Kettenrad (1) im Eingriff stehen, worüber die Kraftübertragung im Umschlingungsbereich des Kettenrades (1) erfolgt, wogegen die Kraftübertragung im Bereich des geraden, im Schubbetrieb beanspruchten Kettentrums (6) über den Seitenbereich (7) benachbarter Kettenelemente (3) erfolgt, und wobei die Durchbrüche (4a, 4b) der Kettenelemente (3) als sich in Kettenlängsrichtung erstreckende Langlöcher ausgebildet sind, um ein Spiel gegenüber dem mit einem im wesentlichen runden Querschnitt ausgebildeten Lagerbolzen (5a, 5b) zu ermöglichen, so dass sich die effektive Kettenteilung im Schubbetrieb gegenüber dem Zugbetrieb verkürzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schubkette zur Kraftübertragung von mindestens einem Kettenrad eines Kettengetriebes, bestehend aus einer Vielzahl von Kettenelementen mit Durchbrüchen zur Aufnahme je einer Bolzenanordnung, um die Kettenelemente nach radialinnen verschwenkbar aneinander zu reihen.
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Getriebetechnik. Bei Kettengetrieben erfolgt die Übertragung einer Antriebskraft von einem antreibenden Kettenrad zu mindestens einem weiteren getriebenen Kettenrad über eine distanzüberbrückende Kette. Dabei kann die Kette entweder als Zugmittel oder als Schubmittel funktionieren. Bei einer als Zugmittel ausgebildeten Kette zur Kraftübertragung ist diese auf Zug beansprucht, wogegen eine als Schubmittel ausgebildete Kette im Bereich des geraden Kettentrums auf Druck beansprucht ist.
Aus dem "Dubbel-Taschenbuch für den Maschinenbau" (20. Auflage, 2001, Seite G115) ist eine schubkraftbelastete Kette alternativ zur zugkraftbelasteten Kette offenbart. Als Beispiel wird hier ein sogenanntes Schubgliederband aufgeführt, welches als Ganzmetall-Keilriemen vorzugsweise Bestandteil eines stufenlosen Getriebes ist. Die einzelnen Kettenelemente dieser speziellen Schubkette werden im Wesentlichen auf Druck beansprucht.
Aus der DE 101 37 939 A1 geht eine gattungsgemäße Schubkette hervor. Die zur Kraftübertragung zwischen Kettenrädern eines Kettengetriebes dienende Schubkette besteht aus mehreren aneinandergereihten Kettenelementen. Jedes Kettenelement weist zwei beabstandet voneinander angeordnete Durchbrüche auf. Die Durchbrüche dienen der Aufnahme je eines Rundbolzens, um die Kettenelemente miteinander zu verbinden, das heißt zu verketten. Im verketteten Zustand ist die Schubkette nach radialinnen verschwenkbar, um über ein Kettenrad zu laufen. Im Bereich des geraden, auf Schub beanspruchten Kettentrums lässt sich die Schubkette nicht weiter nach radialaußen verschwenken. Eine Blockierung tritt an dieser Stelle dadurch ein, dass die Kettenelemente über ihre Seitenbereiche aneinander zur Anlage kommen.
Im Umschlingungsbereich um das Kettenrad erfolgt die Kraftübertragung bei dieser bekannten Schubkette nicht mehr allein über die Kettenelemente, sondern über die Verbindungsbolzen der Kettenelemente, wie dies auch bei einer Rollenkette der Fall ist. Insbesondere bei hohen Drehgeschwindigkeiten des Kettenrades entstehen laute Laufgeräusche, welche in speziellen Einsatzfällen – wie beispielsweise bei der Bühnenhebetechnik in Theater – unerwünscht sind. Des weiteren verursacht der Übergang des Kraftflusses von Kettenglied zu Kettenglied im Bereich des geraden Kettentrums auf die Verbindungsbolzen im Umschlingungsbereich des Kettenrades bei höheren Geschwindigkeiten Vibrationen, die sich in einem ungleichförmigen Bewegungsablauf und einer mangelhaften verschleißverursachenden Laufruhe äußern.
Aus der EP 1 239 184 A2 geht ebenfalls eine gattungsgemäße Schubkette zur Kraftübertragung im Zusammenwirken mit einem Kettenrad hervor. Die hierbei zum Einsatz kommenden Kettenelemente sind verschiedenartig aufgebaut. Unterschieden wird hier zwischen Verzahnungselementen und Führungselementen. Die einzelnen Kettenelemente sind über Lagerbolzen miteinander verbunden, wobei die Kettenelemente korrespondierende Durchbrüche zur Aufnahme der Lagerbolzen aufweisen. Die hier herrschenden engen Passungstoleranzen können fertigungsbedingt zu einem ungleichförmigen Zahneingriff führen.
Aus der US 4,915,676 A geht eine Zahnkette hervor, welche nicht als Schubkette ausgebildet ist. Dieser Stand der Technik lehrt eine spezielle Verzahnungsgeometrie zwischen einzelnen Kettenelementen und einem Zahnrad zur Erzielung einer gleichmäßigen Kraftübertragung. Zur Sicherstellung eines möglichst idealen Eingriffs von Kette und Kettenrad sind die Durchbrüche für die Lagerbolzen gegenüber dem runden Querschnitt der Lagerbolzen mit einem Spiel ausgestattet. Ein derartig gestaltetes Spiel kann jedoch bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten des Kettengetriebes zu störenden Laufgeräuschen führen.
Die US 499,961 A offenbart eine Zahnkette, bei welcher die Verbindung der einzelnen Kettenglieder über eine Platte erfolgt. Dies erscheint konstruktiv recht aufwendig.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schubkette zur Kraftübertragung zwischen Kettenrädern eines Kettengetriebes zu schaffen, welche sich auch bei hohen Laufgeschwindigkeiten durch geringe Laufgeräusche und Vibrationen auszeichnet.
Die Aufgabe wird von einer Schubkette mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Kettenelemente mit Durchbrüchen zur Aufnahme je eines Lagerbolzens versehen sind, wobei die Durchbrüche der Kettenelemente als sich in Kettenlängsrichtung erstreckende Langlöcher ausgebildet sind, um ein Spiel gegenüber dem mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt ausgebildeten Lagerbolzen zu ermöglichen, so dass sich die effektive Kettenteilung im Schubbetrieb gegenüber dem Zugbetrieb verkürzt.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass durch den Rückgriff auf die Zahnkettentechnologie, bei welcher der Kraftfluss durch die Kettenelemente übertragen wird, ein äußerst geräusch- und vibrationsarmer Lauf eines aus der erfindungsgemäßen Schubkette ausgeführten Kettengetriebes erzielt wird, was zusätzlich noch dadurch verbessert wird, dass sich die Kettenlaschen aufgrund des Spiels auf den günstigsten Eingriff mit dem korrespondierenden Kettenrad einstellen können. So ist ein Einsatz insbesondere in geräuschsensiblen Umgebungen möglich. Vorzugsweise weist jedes nach Art einer Zahnlasche ausgebildete Kettenelement durch entsprechende Beabstandung beider Zähne zueinander eine doppelte Teilung gegenüber dem Kettenrad auf. Hierdurch kann – insbesondere bei relativ großen Kettenrädern – ein optimaler Kraftfluss zwischen Kettenrad und Schubkette erzielt werden. Durch die entsprechend lange Kettenteilung sind weniger Kettenlaschen und Gelenke erforderlich.
Vorteilhafterweise erfolgt die Kraftübertragung im Umschlingungsbereich des Kettenrades über einen Verzahnungsbereich, wogegen die Kraftübertragung im Bereich des geraden, im Schubbetrieb beanspruchten Kettentrums über den Seitenbereich benachbarter Kettenelemente erfolgt. Dabei wechseln sich Zugbetrieb und Schubbetrieb bei der erfindungsgemäßen Schubkette ab, was zu einer Bewegung der Kettenbolzen entlang des langlochartigen Durchbruchs bei Wechsel der Betriebsart führt.
Vorzugsweise ist der Seitenbereich der Kettenelemente als eine durchgängige Gerade und orthogonal zur Bewegungsrichtung des auf Schub beanspruchten Kettentrums ausgerichtete Anlagefläche ausgebildet. Diese Maßnahme gewährleistet eine einfache Formgebung der einzelnen Kettenelemente, was deren einfache Herstellung begünstigt und gewährleistet daneben auch eine zuverlässige Kraftübertragung von Kettenelement zu Kettenelement im Schubbetrieb.
Als eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme wird vorgeschlagen, dass mehrere Kettenelemente paketartig zusammengefasst sind. Denn die einzelnen Kettenelemente lassen sich in besonders einfacher Weise als Blechstanzteil herstellen, wobei durch deren paketartige Zusammenfassung die von Kettenelementpaket zu Kettenelementpaket übertragbaren Kräfte gesteigert werden können. Eine besonders günstige Bauform ergibt sich dadurch, dass zwei endseitig jedes Lagerbolzens und zueinander beabstandet durch eine Distanzhülse angeordnete Kettenelementpakete vorgesehen werden.
Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Lagerbolzen beidseitig Laufrollen tragen, um eine Laufschienenführung zur Erhöhung der Knicksteifigkeit im Schubbetrieb zu ermöglichen. Die Laufschienenführung besteht hierbei gewöhnlich aus je einer Reihe von Laufrollen zugeordneten Laufschienen. Da je eine Laufrolle an beiden distalen Enden der Lagerbolzen angeordnet ist, umfassen die Laufschienen oder eine einzelne U-förmige Laufschiene die erfindungsgemäße Schubkette in ihrer Breite. Die Führungsschiene vermeidet als zusätzliche Sicherheitseinrichtung ein Ausknicken, insbesondere des auf Schub beanspruchten Kettentrums. Die Laufschienenführung kann sich auch um den Bereich des mit der Schubkette korrespondierenden Kettenrades herum erstrecken.
Im Hinblick auf eine weitere Steigerung der Laufruhe der erfindungsgemäßen Schubkette wird vorgeschlagen, dass die Kettenelemente mit den Kettenrädern über eine Evolventenverzahnung zusammenwirken. Eine Evolventenverzahnung hat sich wegen des gleichmäßigen Zahneingriffs bei der erfindungsgemäßen Anwendung als besonders laufruhefördernd erwiesen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einem Kettengetriebe im Bereich des Zugbetriebs sowie des Schubbetriebs einer Schubkette, und
2 eine Draufsicht auf die Schubkette nach 1 im Bereich des geraden Kettentrums.
Gemäß 1 besteht ein Kettengetriebe aus einem antreibenden Kettenrad 1, über welches eine Schubkette 2 verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Umschlingungswinkel der Schubkette 2 um das antreibende Kettenrad 180°. Die Schubkette 2 besteht aus einer Vielzahl einzelner Kettenelemente 3. Jedes Kettenelement 3 weist zwei beabstandet zueinander angeordnet Durchbrüche 4a und 4b auf, welche je der Aufnahme eines Lagerbolzens 5a bzw. 5b dienen. Über die Lagerbolzen 5a, 5b, ... erfolgt eine Aneinanderreihung, d. h. Verkettung, der einzelnen Kettenelemente 3.
Eine Kraftübertragung im Bereich des geraden, auf Schub beanspruchten Kettentrums 6 erfolgt bei der Schubkette 2 über den Seitenbereich 7 benachbarter Kettenelemente 3. Demgegenüber erfolgt die Kraftübertragung im Umschlingungsbereich des Kettenrades 1 über einen an den Kettenelementen 3 ausgebildeten und nach radial innen gerichteten Verzahnungsbereich 8. Somit ist die Schubkette 2 nach Art einer Zahnkette ausgebildet. Der Eingriff zum antreibenden Kettenrad 1 erfolgt über eine Evolventenverzahnung, wobei jedes nach Art einer Zahnlasche ausgebildete Kettenelement 3 durch entsprechende Beabstandung beider Zähne zueinander eine doppelte Teilung gegenüber dem Kettenrad 1 aufweist.
Die effektive Kettenteilung des auf Schub beanspruchten Kettentrums 6 ist gegenüber dem auf Zug beanspruchten gegenüberliegenden Kettentrum 9 verkürzt, da die Durchbrüche 4a, 4b der Kettenelemente 3 als sich in Kettenlängsrichtung erstreckende Langlöcher ausgebildet sind. Hierüber wird ein Spiel von wenigen Zehntel Millimeter gegenüber dem mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt ausgebildeten Lagerbolzen 5a, 5b erzielt. Durch diese Maßnahme wird eine optimale Anpassung des Verzahnungsbereichs 8 an die Verzahnung des Kettenrades 1 erreicht, um die Laufruhe zu verbessern und außerdem eine zuverlässige Anlage von Seitenbereichen 7 einander beabstandeter Kettenelemente 3 zu gewährleisten.
Gemäß 2 werden zur Erhöhung der übertragbaren Kräfte mehrere Kettenelemente 3 paketartig zusammengefasst. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei endseitig der Lagerbolzen 4 und zueinander beabstandet durch eine Distanzhülse 10 angeordnete Kettenelementpakete vorgesehen. Jeder Lagerbolzen 4a, 4b, 4c ist hier beidseitig mit Laufrollen 11a, 11b versehen, welche mit einer – hier nicht weiter dargestellten – Laufschienenführung korrespondieren.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene konkrete Ausführungsbeispiel. So kann die Anzahl der Laufrollen auch reduziert werden, indem diese nur an jedem zweiten Lagerbolzen angeordnet sind oder mäanderartig, wechselseitig an jedem Lagerbolzen.

1: Kettenrad
2: Schubkette
3: Kettenelement
4: Durchbruch
5: Lagerbolzen
6: schubbeanspruchtes Kettentrum
7: Seitenbereich
8: Verzahnungsbereich
9: zugbeanspruchtes Kettentrum
10: Distanzhülse
11: Laufrolle

Claims

Schubkette zur Kraftübertragung von mindestens einem Kettenrad (1) eines Kettengetriebes, bestehend aus einer Vielzahl von gleichartig aufgebauten Kettenelementen (3) mit Durchbrüchen (4a, 4b) zur Aufnahme je eines Lagerbolzens (5a bzw. 5b), um die Kettenelemente (3) nach radialinnen verschwenkbar aneinander zu reihen, wobei die Kettenelemente (3) über einen Verzahnungsbereich (8) mit dem Kettenrad (1) im Eingriff stehen, worüber die Kraftübertragung im Umschlingungsbereich des Kettenrades (1) erfolgt, wogegen die Kraftübertragung im Bereich des geraden, im Schubbetrieb beanspruchten Kettentrums (6) über den Seitenbereich (7) benachbarter Kettenelemente (3) erfolgt, und wobei die Durchbrüche (4a, 4b) der Kettenelemente (3) als sich in Kettenlängsrichtung erstreckende Langlöcher ausgebildet sind, um ein Spiel gegenüber dem mit einem im wesentlichen runden Querschnitt ausgebildeten Lagerbolzen (5a, 5b) zu ermöglichen, so dass sich die effektive Kettenteilung im Schubbetrieb gegenüber dem Zugbetrieb verkürzt.
Schubkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes nach Art einer Zahnlasche ausgebildete Kettenelement (3) durch entsprechende Beabstandung beider Zähne zueinander eine doppelte Teilung gegenüber dem Kettenrad (1) aufweist.
Schubkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenbereich (7) der Kettenelemente (3) als eine durchgängig gerade und orthogonal zur Bewegungsrichtung des auf Schub beanspruchten Kettentrums (6) ausgerichtete Anlagefläche ausgebildet ist.
Schubkette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der übertragbaren Kräfte mehrere Kettenelemente (3) paketartig zusammengefasst sind.
Schubkette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei endseitig der Lagerbolzen (4) und zueinander beabstandet durch eine Distanzhülse (10) angeordnete Kettenelementpakete vorgesehen sind.
Schubkette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lagerbolzen (4a, 4b, 4c) beidseitig Laufrollen (11a, 11b) tragen, um eine Laufschienenführung zur Erhöhung der Knicksteifigkeit im Schubbetrieb zu ermöglichen.
Schubkette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenelemente (3) mit dem Kettenrad (1) über eine Evolventenverzahnung zusammenwirken.
Schubkette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbolzen (5) und die Kettenelemente (3) aus Stahl bestehen.
Kettengetriebe mit einer Schubkette (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schubkette (2) um das antreibende Kettenrad (1) mit einem Umschlingungswinkel von bis zu 180° läuft.