DE102006044544A1 - Kettenlasche, diese beinhaltende Kette, sowie damit gebildeter Kettentrieb und damit ausgerüstetes Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung schafft eine Kettenlasche sowie eine Laschenkette für einen Fahrzeugantrieb, mit einer Vielzahl von über Druckstücke gelenkig miteinander verbundenen Kettenlaschen, wobei die Druckstücke quer zur Längsrichtung der Laschenkette verlaufen und an den Druckstücken und den Kettenlaschen jeweilige Anlageflächen ausgebildet sind, entlang derer die Druckstücke und Kettenlaschen zur Kraftübertragung anliegen, wobei zumindest einzelne Kettenlaschen elastisch verformbar sind.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kettenlasche gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung werden in den Unter- und Nebenansprüchen beschrieben. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Laschenkette, die unter Verwendung erfindungsgemäßer Kettenlaschen gebildet ist, sowie einen unter Einbeziehung einer derartigen Laschenkette ausgeführten Kettentrieb. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeug, das einen derartigen Kettentrieb aufweist.
• Kettenlaschen sowie Laschenketten der eingangs beschriebenen Art sind, wie auch später ausgeführt, in vielfältiger Weise aus dem Stand der Technik bekannt. Bei der Anwendung einer Laschenkette als Zahnkette, die in einer festen Übersetzung zwischen zwei Zahnrädern läuft, entsteht durch den Auftreffimpuls der Kettenlaschen auf die Zahnflanken der Zahnräder eine Körperschalleinleitung in das System, die sich akustisch negativ äußert. Die durch diesen Auftreffimpuls entstehenden „Zahneingriffsfrequenzen" sind bei allen Drehzahlen vorhanden. Die Drehzahl des Systems bestimmt lediglich die Frequenz, die umso höher wird, je schneller die Kette bzw. der Kettentrieb sich dreht.
• Es ist bekannt, die akustischen Eigenschaften einer Zahnkette beispielsweise über Randomisierung der Laschenlängen zu optimieren. Weiterhin gibt es die Möglichkeit der Akustikoptimierung durch die Anwendung zweier Zahnketten, die parallel angeordnet sind, und jeweils um eine halbe Laschenlänge zueinander versetzt laufen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Auftreffimpuls der Laschen auf die Zahnflanken zu reduzieren und somit den Einlaufimpuls in seiner Stärke und seiner Einwirkzeit auf das Zahnrad zu optimieren.
• Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Kettenlasche für eine Zahnkette erreicht, mit einer Außenseite und einer Innenseite mit zwei Zähnen, die jeweils durch eine Innenflanke und eine Außenflanke gebildet sind, und zwei Öffnungen, die zur Aufnahme von jeweils zumindest einem Gelenkelement vorgesehen sind, wobei die Umfangskontur der Lasche und der Abstand zwischen den Öffnungen elastisch veränderbar sind.
• Durch das Einbringen elastisch veränderbarer oder federnder Komponenten in Form der erfindungsgemäßen Kettenlasche (Federlasche) in den Einlaufvorgang der Lasche auf die Zahnflanke kann die Stärke dieses Impulses verringert werden, woraus sich eine deutliche Verbesserung der Akustik ergibt. Während des Einlaufvorgangs kommt die erfindungsgemäße Kettenlasche (Federlasche) mit der Zahnflanke des Zahnrades in Berührung. Nach diesem ersten Kontakt federt die Geometrie der Kettenlasche in Form der Federlasche ein. Die erfindungsgemäße Kettenlasche oder Federlasche geht auf Block und entspricht dann in ihrer Außenkontur exakt der Außenkontur einer normalen Lasche, die in dieser Zahnkette Verwendung findet. Durch diesen Mechanismus wird der Einlaufimpuls sowohl zeitlich als auch in der Amplitude zugunsten einer besseren Akustik verändert.
• Hierzu ist die erfindungsgemäße Lasche an der Stelle, an der sie das Zahnrad zuerst berührt, aufgedickt, weist also gegenüber ihrer vergleichbaren Umfangskontur einer normalen Lasche, einen Vorsprung auf. Durch die Berührung federt die Lasche ein und geht auf Block, so dass sie dann die ursprüngliche Außengeometrie einer normalen Lasche aufweist.
• Eine vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kettenlasche zeichnet sich dadurch aus, dass eine Ausnehmung zwischen den Innenflanken in Richtung Außenseite bis zumindest annähernd in den Bereich zwischen den Öffnungen reicht.
• Hierbei besteht die Möglichkeit, durch die geometrische Auslegung der Ausnehmung bzw. des Schlitzes bezüglich Länge, Breite, Positionierung und Form die dadurch entstehende Federcharakteristik der Kettenlasche anzupassen, bzw. zu optimieren. Diese Optimierungs- und Gestaltungsmöglichkeit erlaubt es, die Federcharakteristik auf die jeweils kritischen Betriebspunkte abzugleichen, um so die beste akustische Wirkung durch Veränderung des Einlaufimpulses, wie oben dargelegt, zu erreichen.
• Bei einer erfindungsgemäßen Kettenlasche kann es von Vorteil sein, wenn sich die Ausnehmung ausgehend von der Umfangskontur verjüngt.
• Beispielsweise aus Festigkeitsgründen kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Ausnehmung in eine Erweiterung mündet.
• Bei einer Kettenlasche nach der Erfindung, kann es von Vorteil sein, wenn die Ausnehmung die elastische Veränderbarkeit begrenzt.
• Um beispielsweise eine zusätzliche Dämpfung in das System einbringen zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn die eine Vorderseite und eine Rückseite aufweisende Lasche an zumindest einer dieser Seiten eine erhöhte Rauhigkeit aufweist, wodurch beim Einfedern der Laschen raue Laschenseiten aufeinander reiben können.
• Hierzu kann die Rauhigkeit durch Bearbeitung des Laschenmaterials oder auch durch Beschichtung erhöht sein.
• Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Laschenkette, bestehend aus zumindest einer Mehrzahl von Laschen und diese gelenkig verbindenden Gelenkelementen, wobei zumindest einzelne der Laschen gemäß der Erfindung ausgebildet sind.
• Bei einer erfindungsgemäßen Laschenkette kann es vorteilhaft sein, wenn als jeweiliges Gelenkelement ein bolzenförmiges Bauteil oder auch Wiegestückpaare vorgesehen sind.
• Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen Kettentrieb, der unter Verwendung einer Laschenkette nach der Erfindung gebildet ist, sowie auf ein Fahrzeug mit einem derartigen Kettentrieb.
• Weiterhin ist bekannt, dass derartige Kettenlaschen sowie die unter ihrer Verwendung gebildeten Laschenketten in ihrer Kraftübertragungsfähigkeit begrenzt sind und somit die Möglichkeit besteht, dass zunächst eine Kettenlasche beispielsweise durch Kraftspitzen geschädigt wird und versagt. Dieses Versagen kann sich in einem Reißen der Kettenlasche zeigen, wobei ausgehend von dieser Kettenlaschen ein Versagen bzw. Reißen der gesamten Laschenkette folgen kann, da ja die jeweils zwischen den gleichen Gelenkstücken angeordneten weiteren Kettenlaschen die Kraftübertragung der gerissen Kettenlasche mit übernehmen müssen und somit stärker belastet sind. Diese stärkere Belastung führt dazu, dass die einzelnen Kettenlaschen näher an ihre Grenze der Kraftübertragungsfähigkeit heran kommen, bzw. diese sogar überschreiten.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeigt Möglichkeiten auf, eine Kettenlasche sowie eine diese verwendende Laschenkette zu schaffen, die eine höhere Festigkeit aufweist. Zudem kann der Verschleiß verringert werden und die elastische Dehnung der Kettenlasche bzw. der Laschenkette geringer ausfallen. Nicht zuletzt soll die Ausgestaltung dazu führen, weniger Teile zur Fertigung einer Laschenkette montieren zu müssen. Dies wird da durch erreicht, dass die Laschendicke zumindest einzelner Kettenlaschen größer ausgeführt ist, dass also die erfindungsgemäße Kettenlasche dicker ist.
• Dies führt zu großen Anlageflächen zwischen Kettenlasche und Druckstück bzw. Wiegestück im Kettengelenk und zu einem hohen Glattschnittanteil mit einer sauberen Stanzfläche. Weiterhin wird dadurch eine sehr gute Rechtwinkligkeit zwischen Wiegestück oder Druckstück und Kettenlasche erzielt. Durch eine derartige saubere Anlagefläche kann eine Kettenstrangscherung verringert oder gar vermieden werden. Durch die geringere Pressung kann auch ein Kantenfließen verringert und bestenfalls vermieden werden.
• Die Laschendicke lässt sich jedoch mit Rücksicht auf die Stanzqualität und die Wiegestück- oder Druckstückbiegebelastung nicht beliebig steigern. Ebenso ist zu berücksichtigen, dass die Werkzeugkosten abhängig von der Stanzdicke überproportional ansteigen.
• Bei einer derartigen Ausbildung einer Kettenlasche und deren Verwendung in einer Zahnkette tritt zusätzlich der Vorteil auf, dass die Kippwirkung beim Einlauf der Kette in das Zahnrad, hervorgerufen durch ein Moment zwischen Zahn und Lasche, günstig beeinflusst wird, da eine gute Rechtwinkligkeit von Lasche zu Zahn gewährleistet ist. Hieraus ergibt sich eine bessere Führung und die Reduzierung oder Vermeidung einer Scherbelastung in der Verzahnung. Außerdem tritt dadurch eine geringere Pressung auf, so dass Kantenfließen vermindert oder vermieden werden kann.
• Als besonders günstig haben sich einige zahlenmäßig fassbare Maßverhältnisse herausgestellt. So ist es beispielsweise besonders günstig, wenn das Verhältnis von Teilung l zu Laschendicke d im Bereich von 3,7 bis 5,5 liegt. Ebenso ist es günstig, wenn die Wiegestück- oder Druckstückhöhe h und die Laschendicke d im Verhältnis von 1,3 bis 1,9 liegen. Auch das Verhältnis von Wiege- oder Druckstückbreite w zur Laschendicke d im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 ist besonders günstig. Weiterhin ist es besonders günstig, wenn das Verhältnis von Stegbreite s zu Laschendicke d im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 liegt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft in einer besonderen Ausgestaltung – wie oben erwähnt – auch eine Laschenkette für insbesondere ein Fahrzeuggetriebe, einen Fahrzeugtriebstrang oder einen Fahrzeugmotor-Nebentrieb, mit einer Vielzahl von über Wiege- oder Druckstücke gelenkig miteinander verbundenen Kettenlaschen, wobei die Druckstücke quer zur Längsrichtung der Laschenkette verlaufen und an den Druckstücken und den Kettenlaschen jeweilige gekrümmt ausgebildete Anlageflächen ausgebildet sind, entlang derer die Druckstücke und Kettenlaschen zur Kraftübertragung aneinander anliegen und die jeweilige Anlagefläche eine sich quer zur Längsrichtung der Laschenkette erstreckende Breite und in einem quer zur Breite verlaufenden Schnitt in Längsrichtung der Laschenkette betrachtet eine Bogenlänge besitzt.
• Für Laschenketten der hier angesprochenen Art gibt es je nach Anwendung im Fahrzeugantrieb verschiedene Ausgestaltungen. Bei Anwendung in einem stufenlosen Kegelscheiben-Kettenvariator (CVT) als Teil des Fahrzeuggetriebes weisen die Druckstücke speziell geformte Stirnflächen auf, über welche die Zugkraft zwischen Kegelscheiben und Kette als Reibkraft übertragen wird. Bei den meisten anderen Anwendungen im Fahrzeugantrieb ist die Laschenkette eine Zahnkette, d.h. die Kettenlaschen weisen an mindestens einer Seite Zähne auf, über welche die Zugkraft zwischen Zahnrädern und der Kette übertragen wird. Derartige Zahnketten sind im Stand der Technik, beispielsweise durch die US-PS 4,906,224, bekannt geworden. Solche Zahnketten werden an mehreren Stellen im Fahrzeugantrieb eingesetzt, z.B. bei Allrad-Verteilergetrieben, bei Front-Quer-Getrieben zum Überbrücken des Achsabstand zum Differential, als Antriebsketten eines getriebeinternen hydraulischen Hilfsaggregats, als Ventiltrieb-Steuerkette eines Verbrennungsmotors oder auch als Antriebsketten anderer Hilfsaggregate des Fahrzeugs (Kühlmittelpumpe, Schmiermittelpumpe, Klimakompressor, Lichtmaschine, Startermotor, Hybrider Zusatzmotor, Bremskraftverstärker und dergleichen).
• Eine Laschenkette der hier angesprochenen Art setzt sich aus einer Vielzahl von Kettenlaschen zusammen, die über Druckstücke gelenkig miteinander verbunden sind.
• Die Kraftübertragung zwischen den Druckstücken und den Kettenlaschen findet dabei an Anlageflächen statt, die sowohl an den Druckstücken als auch an den Kettenlaschen ausgebildet sind und entlang derer die Druckstücke und die Kettenlaschen aneinander anliegen. Die Druckstücke werden auch als Stifte oder Pins bezeichnet, die jeweils paarweise als Wiegegelenke in zwei Laschenöffnungen eingesetzt sind, die bei Ketten für Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oftmals zu einer großen Öffnung zusammengewachsen sind.
• An den Druckstücken sind unterschiedliche Funktionsflächen ausgebildet. Das in einer Öffnung der Laschenkette einander gegenüberliegende Druckstückpaar liegt am Wälzbereich oder der Wälzfläche aneinander an. Beim Knicken der Kette erfolgt an dieser Stelle eine Abwälzbewegung um den aufgrund der Geometrie der Druckstücke vorgegebenen Knickwinkel.
• An den Anlageflächen der Druckstücke liegen diese an Anlageflächen der Kettenlasche an, sodass hier Flächenpressungen zwischen den Anlageflächen der Kettenlaschen und den Anlageflächen der Druckstücke entstehen. Diese Anlageflächen müssen mehrere Anforderungen erfüllen. Einerseits sollen die entstehenden Flächenpressungen aufgrund der Formgebung der Anlageflächen nicht zu groß werden und andererseits sollen die Anlageflächen auch als Verdrehsicherung dienen derart, dass sich die Druckstücke in den Öffnungen der Kettenlaschen nicht drehen.
• Zu diesem Zweck sind bereits Laschenketten bekannt geworden, die segmentierte Anlageflächen mit zwei deutlich unterschiedlichen Radien pro Segment aufweisen. So zeigt die US 6277046 eine Laschenkette mit zwei Anlageflächen am Druckstück mit zwei unterschiedlichen Radien. Durch diese unterschiedlichen Radien wird nun eine Verdrehsicherung erzielt, sodass sich die Druckstücke in der Öffnung der Kettenlaschen nicht drehen. Eine weitere bekannte Laschenkette ist in der US 5236399 beschrieben, die eine Verdrehsicherung dadurch implementiert, dass jeweils wieder zwei unterschiedliche Radien an den Anlageflächen vorgesehen sind oder die Radienmittelpunkte versetzt sind.
• Neben dieser Verdrehsicherung müssen die Anlageflächen auch der Anforderung einer reißfesten und dauerfesten Laschenkette gerecht werden. Zu diesem Zweck dürfen die Flächenpressungen in der Kontaktzone zwischen den Druckstücken und den Kettenlaschen vorgegebene Werte nicht überschreiten. Nach bisherigem Verständnis waren hier Anlageflächen mit geringer Krümmung und damit großem Krümmungsradius erforderlich. Nach den vorstehend beschriebenen bekannten Laschenketten ist daher eine Vergrößerung des Krümmungsradius erforderlich, um zu einer Verringerung der Kontaktpressung in den Anlageflächen zu gelangen.
• Es hat sich nun überraschend gezeigt, dass für das Auftreten von Druckspannungsspitzen im Kontaktbereich der Anlageflächen der Druckstücke und der Laschenkette nicht das Vorhandensein eines kleinen Krümmungsradius (und damit einer großen Krümmung) verantwortlich ist, sondern lokale Spannungsspitzen verstärkt im Übergangsbereich zwischen unterschiedlichen Krümmungsradien auftreten. Es führt dies nun zu der Erkenntnis, dass bei den bekannten Laschenketten deutliche Spannungsspitzen im Übergangsbereich von einem Krümmungsradius auf den anderen Krümmungsradius vorliegen und zwar auch dann, wenn dieser Übergang tangential, also ohne Knick verläuft.
• Eine entsprechende Darstellung ist in 1 der Zeichnung gezeigt. Diese zeigt, dass im Übergangsbereich zwischen dem mit K bezeichneten kleinen Krümmungsradius und dem mit G bezeichneten großen Krümmungsradius eine Druckspannungsspitze auftritt und aber die Druckspannungen im Bereich des kleinen Krümmungsradius nicht wesentlich höher ausfallen als im Bereich des großen Krümmungsradius. Die Erkenntnis lautet also dahingehend, dass nicht der kleine Krümmungsradius für das Auftreten lokal hoher Druckspannungsspitzen verantwortlich ist, sondern der Übergangsbereich von einem Krümmungsradius auf einen anderen Krümmungsradius eine Störstelle darstellt.
• Es hat sich nämlich gezeigt, dass obwohl die Wälzflächen an den Druckstücken für die Verdrehung beim Knicken der Laschenkette vorgesehen sind, es zu Verdrehungen der Druckstücke an den Anlageflächen kommt, also auch bei Laschenketten mit Verdrehsicherungen im Kontaktflächenbereich der Kettenlaschen der Laschenkette und der Druckstücke Relativdrehungen stattfinden, es also zwischen Druckstück und Kettenlasche an den Anlageflächen zu einer Scherbewegung kommt, was an den Übergängen von einem Krümmungsradius zu einem anderen Krümmungsradius zu einer Fehlpaarung der Anlagenfläche führt, also die Krümmung der Kettenlasche nicht mehr mit der Krümmung des Druckstücks übereinstimmt.
• Diese Scherung führt nun zu einem Übergang vom Flächentragen in der Kontaktzone zwischen dem Druckstück und der Kettenlasche zu einem über die Breite des Druckstück betrachtet Linientragen und damit zu einer erhöhten Kontaktpressung in dieser Kontaktzone, sodass es hier zu diesem in 1 der Zeichnung dargestellten Pressungsmaximum kommt. Diesem Umstand wurde bisher nicht Rechnung getragen, da nach gängigem Verständnis lediglich auf einen möglichst großen Krümmungsradius zum Herabsetzen der Belastungen im Kontaktflächenbereich zwischen Druckstücken und den Kettenlaschen abgestellt wurde.
• Es liegt also ein Zielkonflikt vor derart, dass im Anlageflächenbereich einerseits den Anforderungen zulässiger Flächenpressung Rechnung getragen werden muss und andererseits auch einem Verdrehen der Druckstücke relativ zu den Kettenlaschen entgegengewirkt werden muss.
• Es lässt sich eine Laschenkette ausbilden für einen Fahrzeugantrieb, mit einer Vielzahl von über Druckstücke gelenkig miteinander verbundenen Kettenlaschen, wobei die Druckstücke quer zur Längsrichtung der Laschenkette verlaufen und an den Druckstücken und den Kettenlaschen jeweilige gekrümmt ausgebildete Anlageflächen ausgebildet sind, entlang derer die Druckstücke und Kettenlaschen zur Kraftübertragung aneinander anliegen und die jeweilige Anlagefläche einen sich quer zur Längsrichtung der Laschenkette erstreckende Breite und in einem quer zur Breite verlaufenden Schnitt in Längsrichtung der Laschenkette betrachtet eine Bogenlänge besitzt und die Anlagefläche entlang der Bogenlänge mindestens drei Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungen besitzt.
• So ergibt sich mit anderen Worten eine Laschenkette, die Anlageflächen aufweist, die entlang ihrer Kurvenlänge in einem Schnitt entlang der Längsrichtung der Laschenkette betrachtet mindestens drei Bereiche mit unterschiedlichen Krümmung besitzt, so dass große Sprünge in den Krümmungen vermieden werden, aber dennoch Bereiche mit kleinen und großen Krümmungsradien vorgesehen sind, um einem Verdrehen der Druckstücke relativ zu den Kettenlaschen entgegen zu wirken.
• Damit wird die Erkenntnis umgesetzt, dass es im Gegensatz zu den bekannten Erkenntnissen nicht darauf ankommt, möglichst kleine Krümmungen mit großen Krümmungsradien im Anlageflächenbereich zu schaffen, sondern eine ausreichende Zahl von unterschiedlichen Krümmungen der Anlagefläche der Druckstücke und der Anlagefläche der Kettenlaschen vorgesehen ist, aber zu hohen Spannungsspitzen führende Krümmungssprünge vermieden werden.
• Es ist dabei nach einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass das Verhältnis der größten Krümmung zur kleinsten Krümmung wenigstens den Faktor zwei beträgt. Mit dieser Ausbildung wird erreicht, dass eine ausreichende Verdrehsicherung der Druckstücke relativ zu den Kettenlaschen vorhanden ist und zusammen mit dem Merkmal, dass die Anlagefläche entlang ihrer Bogenlänge oder Kurvenlänge mit mindestens drei unterschiedlichen Krümmungen versehen ist, auch ausreichend kleine Krümmungssprünge vorhanden sind, sodass es an den Anlageflächen im Bereich der Krümmungssprünge nicht zu unzulässig hohen Druckspannungen kommt.
• Es ist dabei auch vorgesehen, dass die Krümmungen in den mindestens drei Bereichen innerhalb der einzelnen Bereiche entlang der Bogenlänge jeweils gleich bleibend sein können, sich also die Kurvenlänge oder Bogenlänge durch mindestens drei Kreisbogensegmente zusammensetzen kann, betrachtet in einem Schnitt entlang der Axiallängsrichtung der Laschenkette. Damit wird erreicht, dass die Sprünge zwischen den unterschiedlichen Krümmungen der Bogensegmente klein ausfallen und als Krümmungsradius betrachtet bei Druckstücken einer Laschenkette für einen Fahrzeugantrieb Sprünge der einzelnen Krümmungsradien bei spielsweise erst von 1 mm auf 3 mm und dann auf 5 mm stattfinden können verglichen mit einem zu hohen Spannungsspitzen führenden großen Radiensprung von 1 mm auf 5 mm.
• Auch ist es vorgesehen, dass sich die Krümmungen in den mindestens drei Bereichen innerhalb der einzelnen Bereiche entlang der Bogenlänge jeweils ändern. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass in den drei unterschiedlichen Bereichen nicht konstante Krümmungen vorgesehen sind, sondern sich die Krümmungen beispielsweise kontinuierlich innerhalb der einzelnen Bereiche verändern können. Damit sind Anlageflächen möglich, die in einem Axiallängsschnitt der Laschenkette betrachtet sich aus Spiralsegmenten zusammensetzen, deren Krümmung und damit auch der Krümmungsradius sich entlang der Bogenlänge kontinuierlich verändert. Neben diesen Spiralsegmenten sind auch Anlageflächenformen möglich, die sich in dem Axiallängsschnitt betrachtet aus Ellipsensegmenten zusammensetzen, deren Krümmung sich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert kontinuierlich verändert. Auch sind neben diesen Formen als Segmente der Kurvenlänge Segmente aus Hyperbeln oder Parabeln möglich oder ganz allgemein Anlageflächen, die entlang der Bogenlänge Kurvensegmente besitzen deren zweite Ableitung stetig ist.
• Nach einer Weiterbildung ist darüber hinaus vorgesehen, dass die Anlagefläche entlang der Bogenlänge Kurvensegmente besitzt, deren entlang der Bogenlänge kleinster Krümmungsradius weitgehend in der Mitte der Bogenlänge liegt.
• Mit der Anordnung des kleinsten Krümmungsradius weitgehend in der Mitte der Bogenlänge wird erreicht, dass die größte Krümmung außerhalb des jeweiligen Endbereichs der Anlageflächen liegt, womit bei den Druckstücken erreicht wird, dass diese verglichen mit einer Anordnung, bei der der kleinste Krümmungsradius im Bereich der jeweiligen Enden der Anlageflächen liegt steifer wird und sich damit weniger durchbiegt. Bei weniger Durchbiegung der Druckstücke wird nämlich die Zugkraft auf alle nebeneinander angeordneten Kettenlaschen gleichmäßiger verteilt und die Kettenlaschen erreichen eine höhere Dauerfestigkeit und die Laschenkette insgesamt kann eine höhere Zugkraft übertragen.
• Mit einer solchen Laschenkette wird also erreicht, dass keine ausgeprägten Kontaktspannungssprünge mehr im Übergangsbereich zwischen unterschiedlichen Krümmungsradien der Anlageflächen auftreten. Auch wird die Verdrehsicherheit der Druckstücke in den Öffnungen der Kettenlaschen verglichen mit bekannten Laschenketten erhöht.
• Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
• 1 den Verlauf der Flächenpressung im Kontaktflächenbereich der Anlageflächen eines Druckstücks und einer Kettenlasche bei einer bekannten Konfiguration mit zwei deutlich unterschiedlichen Krümmungsradien;
• 2 eine schematische Darstellung einer bekannten Laschenkette zur Verwendung in einem CVT-Getriebe, wobei 1 der Zeichnung eine vergrößerte Darstellung des mit A bezeichneten Bereichs darstellt;
• 3 eine vergrößerte Darstellung einer Kettenlasche und eines Druckstücks nach einer ersten Ausführungsform;
• 4 eine vergrößerte Darstellung eines Druckstücks nach einer zweiten Ausführungsform;
• 5 eine vergrößerte Darstellung eines Druckstücks nach einer dritten Ausführungsform sowie eine Ansicht einer Zahnkette, welche aus diesen Druckstücken aufgebaut ist;
• 6 eine vergrößerte Darstellung eines Druckstücks zur Erläuterung einzelner Bezeichnungen;
• 7 eine Darstellung ähnlich 1 zur Erläuterung des Flächenpressungsverlaufs in dem Kontaktflächenbereich zwischen Druckstück und Kettenlasche einer Laschenkette;
• 8 eine Kettenlasche mit einem Wiegedruckstück;
• 9 eine Kettenlasche nach der Erfindung; und
• 10 ein Diagramm zur Darstellung des Einlaufimpulses.
• Wie bereits vorstehend erläutert wurde, zeigt 1 den Verlauf der Flächenpressung im Anlageflächenbereich zwischen einem Druckstück und einer Kettenlasche einer bekannten Laschenkette. Im Übergangsbereich zwischen dem mit K bezeichneten kleinen Krümmungsradius und dem mit G bezeichneten großen Krümmungsradius tritt ein ausgeprägtes Maxi mum der Kontaktpressung zwischen dem Druckstück und der Kettenlasche auf, wobei ursächlich hierfür der Krümmungsradiensprung zwischen dem kleinen Krümmungsradius K und dem großen Krümmungsradius G ist.
• 2 der Zeichnung zeigt einen Ausschnitt einer bekannten CVT-Laschenkette 1, die sich aus einer Vielzahl von Wiege- oder Druckstücken 2, 3 und Kettenlaschen 4 zusammensetzt. Der mit A bezeichnete Bereich in 2 ist in 1 der Zeichnung vergrößert dargestellt, sodass 1 das Druckstück 2 und die Kettenlasche 4 wiedergibt.
• 3 der Zeichnung zeigt nun eine vergrößerte Darstellung eines Druckstücks 5 und einer Kettenlasche 6 einer Laschenkette 7 nach einer ersten Ausführungsform.
• Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, sind zwischen dem Druckstück 5 und der Kettenlasche 6 zwei Anlageflächenbereiche 8 und 11 ausgebildet, wobei der Anlageflächenbereich 8 gebildet wird von einer Anlagefläche 9 am Druckstück 5 und einer komplementär ausgebildeten Anlagefläche 10 an der Kettenlasche 6. In ähnlicher Weise setzt sich der Anlageflächenbereich 11 aus einer Anlagefläche am Druckstück 5 und einer Anlagefläche an der Kettenlasche 6 zusammen.
• Das Druckstück 5 und die Kettenlasche 6 liegen an der Anlagefläche 9 bzw. der Anlagefläche 10 aneinander zur Kraftübertragung an. Da die Kettenlasche 6 in Richtung quer zur Zeichenebene der 3 eine gewisse Breite aufweist und mehrere dieser Kettenlaschen nebeneinander liegend an dem gleichen Druckstück 5 anliegen, wird die mit der Laschenkette 7 übertragene Zugkraft auf die einzelnen Anlageflächenbereiche zwischen den Druckstücken und den Kettenlaschen verteilt. In einem quer zur Breite der Laschenkette 7 verlaufenden Axiallängsschnitt weist jede Anlagefläche 9, 10 eine Bogenlänge oder Kurvenlänge auf, die in den Zeichnungen jeweils durch eine geschweifte Klammer 12 repräsentiert wird.
• 3 der Zeichnung zeigt nun eine erste Ausführungsform einer Laschenkette nach der vorliegenden Erfindung, bei der die Anlagefläche 9 am Druckstück 5 und komplementär hierzu die Anlagefläche 10 an der Kettenlasche 6 mit Bereichen mit unterschiedlichen Krümmungen ausgebildet worden ist. Um nun diese Krümmungen graphisch darstellen zu können, sind in 3 der Zeichnung jeweils gestrichelt die Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungen mit entsprechend unterschiedlichen Krümmungsradien 13, 14, 15, 16 dargestellt, wobei der jeweilige Krümmungsradius 13, 14, 15, 16 senkrecht auf die Bereiche mit unterschiedlichen Krüm mungen gezeichnet dargestellt ist, um die für das menschliche Auge nur schwer visuell greifbaren unterschiedlichen Krümmungen an der Anlagefläche 9, 10 graphisch darstellen zu können.
• 3 der Zeichnung macht aber ohne weiteres deutlich, dass die Krümmung im Bereich des Krümmungsradius 13 kleiner ist als im Bereich des Krümmungsradius 14, sodass der Krümmungsradius im Bereich 13 größer ist als im Bereich 14. In entsprechender Weise ist der Krümmungsradius im Bereich 15 noch kleiner als im Bereich 14 und dem gemäß ist die Krümmung im Bereich 15 größer als im Bereich 14. Damit weist die Anlagefläche 9 des Druckstücks 5 und komplementär hierzu die Anlagefläche 10 der Kettenlasche 6 im Anlageflächenbereich 8 schon drei unterschiedliche Krümmungen entlang der Bogenlänge oder Kurvenlänge der Anlagefläche 9, 10 auf. Zusätzlich zeigt 3 auch, dass an der Anlagefläche 9, 10 entlang der Bogenlänge noch ein weiterer vierter Bereich 16 mit einer sich von den Krümmungsradienbereichen 13, 14, 15 unterscheidendem Krümmungsradius 16 ausgebildet ist. In entsprechender Weise weist auch der Anlageflächenbereich 11 Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungen auf, wobei hier nur drei Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungen vorgesehen sind.
• 4 der Zeichnung nun zeigt ein Druckstück einer Laschenkette gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei es sich bei diesem Druckstück wiederum um ein Druckstück einer Laschenkette für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe handelt.
• Bei diesem Druckstück 5 ist mit dem Bezugszeichen 17 die Wälzfläche bezeichnet, mit der das Druckstück 5 an dem gegenüberliegenden Druckstück (es handelt sich wiederum ein Druckstückpaar) abwälzt, wobei die grundlegende Konfiguration anhand von 2 der Zeichnung ersichtlich ist. Das Druckstück 5 weist wiederum zwei Anlageflächen 18, 19 auf, die an komplementär ausgebildeten Anlageflächen einer nicht dargestellten Kettenlasche angeordnet sind. Die obere Anlagefläche 18 weist einen mit B bezeichneten Punkt auf, an dem das Krümmungsmaximum liegt, also der wiederum senkrecht auf die Anlagefläche 18 zur Erläuterung dargestellte Krümmungsradius sein Minimum besitzt. Ab diesem Punkt B wächst der Krümmungsradius in beide Richtungen an, sodass sich die Krümmung in beide Richtungen vom Punkt B aus an der Anlagefläche 18 kontinuierlich verkleinert. Von dem Punkt B aus wächst dabei der Krümmungsradius in Richtung des Pfeils 20 entsprechend Segmenten von Ellipsen an und in Richtung des Pfeils 21 entsprechend Segmenten einer Spirale.
• 4 zeigt in der unteren Anlagefläche 18 ab dem Punkt C mit dem Krümmungsmaximum ein ähnliches Verhalten, wobei der Krümmungsradius in Richtung des Pfeils 22 entsprechend einem Hyperbelsegment ansteigt und in Richtung des Pfeils 23 gemäß einem Segment aus einem Ast einer Parabel.
• 5 der Zeichnung zeigt eine Darstellung ähnlich 4, wobei es sich bei dem in 5 der Zeichnung dargestellten Druckstück 24 um ein Druckstück einer Zahnkette handelt, die beispielsweise als Zahnkette für einen Antrieb oder als Zahnkette in Förderanlagen eingesetzt werden kann. Auch das Druckstück 24 weist eine Wälzfläche 25 auf, an der es an dem zugeordneten Druckstück des Druckstückpaars abwälzen kann. Auch das Druckstück 24 weist eine obere Anlagefläche 26 und eine untere Anlagefläche 27 auf. Die Konfiguration der Anlagefläche 26 ist dabei so gewählt, dass ab dem Punkt B der Krümmungsradius (der Krümmungsradius ist wiederum gestrichelt senkrecht auf die Kontur der Anlagefläche dargestellt) in beide Richtungen der Anlagefläche 26 entlang der Bogenlänge, die wiederum über die geschweifte Klammer 12 dargestellt ist, wächst. In entsprechender Weise wächst der Krümmungsradius an der Anlagefläche 27 von dem mit C bezeichneten Punkt mit maximaler Krümmung (entsprechend minimalem Krümmungsradius) in beide Richtungen an.
• Wie es weiterhin erkannt wurde, ist einer drucksteifere Auslegung der Druckstücke möglich, wenn die größte Krümmung und damit der minimale Krümmungsradius der Anlagefläche etwa in der Mitte der Anlagefläche über die Bogenlänge bzw. Kurvenlänge der Anlagefläche betrachtet verläuft.
• 6 der Zeichnung dient nunmehr der Erläuterung dieses Zusammenhangs. Mit den Buchstaben B bzw. C sind wiederum die Punkte an der oberen Anlagefläche bzw. der unteren Anlagefläche bezeichnet, die maximale Krümmung und damit minimalen Krümmungsradius innerhalb der jeweiligen Anlagefläche aufweisen. Wie es ohne weiteres anhand der Zeichnung ersichtlich ist, liegen die Punkte B bzw. C etwa in der Mitte der Bogenlänge 28, unterhalb der auch der Bereich mit den gestrichelten Krümmungsradien verläuft. Obwohl es vorstehend erwähnt wurde, dass der Punkt mit maximaler Krümmung entlang der Bogenlänge etwa in der Mitte der Anlagefläche (gemessen über die Bogenlänge 28) liegt, hat es sich gezeigt, dass ähnlich vorteilhafte Wirkungen erreicht werden, wenn der Punkt B bzw. C im Bereich D von 40 bis 60 % der Bogenlänge 28 liegt. Dieser Bereich deckt sich mit einem Winkelbereich von 30 bis 60 Grad der Tangente an die untere Anlagefläche des Druckstücks, wobei der Winkel von 30 bis 60 Grad zwischen der Tangente 29 und der Kettenlaufrichtung 30 gemessen wird. Liegt nun der Punkt mit maximaler Krümmung der jeweiligen Anlagefläche innerhalb von 40 bis 60 % der Gesamtlänge der Bogenlänge 28 bzw. innerhalb von 30 bis 60 Grad der Tangente 29 zur Kettenlaufrichtung 3, so ergeben sich steife und damit weniger durchbiegungsanfällige Druckstücke, was wiederum zu einer erhöhten mit der Laschenkette oder Zahnkette übertragbaren Zugkraft führt.
• 7 der Zeichnung nun zeigt noch einen Kontaktpressungsverlauf in der in der Darstellung gewählten unteren Anlagefläche zwischen dem Druckstück 5 und der Kettenlasche 6 einer Laschenkette (wobei der Begriff Laschenkette auch eine Zahnkette umfasst). Ein Vergleich zwischen dem Kontaktpressungsverlauf einer bekannten Laschenkette nach 1 der Zeichnung und dem Kontaktpressungsverlauf nach 7 der Laschenkette macht sofort deutlich, dass das in 1 dargestellte ausgezeichnete Kontaktpressungsmaximum verschwunden ist. Zur Darstellung des Kontaktpressungsverlaufs in der Anlagefläche wurde in beiden Zeichnungen eine aufeinander normierte Darstellung gewählt, sodass die Länge der jeweiligen Pfeile auch die Höhe der Kontaktpressung im jeweils betrachteten Punkt der Anlagefläche repräsentiert. Damit wird es ohne weiteres anhand einer visuellen Überprüfung ersichtlich, dass das ausgeprägte Kontaktpressungsmaximum nach 1 verschwunden ist.
• In 8 ist eine Kettenlasche 4 sowie ein Wiegestück oder Druckstück 2 eines Druckstückpaares dargestellt. Die dort verwendeten Bezeichnungen dienen der Verdeutlichung der bereits angesprochenen Maßverhältnisse und haben die nachfolgend angeführte Bedeutung:

d:

Laschendicke

s:

Stegbreite

l:

Teilung (pitch)

h:

Wiegestückhöhe (Wiegedruckstückhöhe oder Druckstückhöhe)

w:

Wiegestückbreite

b:

Innenstegbreite

• Die bereits dargelegten Maßverhältnisse lauten demnach wie folgt:
  l/d = 3,7 bis 5,5 und/oder
  h/d = 1,3 bis 1,9 und/oder
  w/d = 0,8 bis 1,2 und/oder
  s/d = 0,8 bis 1,2.
• In 9 ist eine Kettenlasche 4 gezeigt mit zwei Öffnungen 31 für die Aufnahme von nicht dargestellten Gelenkelementen. Die Kettenlasche 4 weist eine Außenseite 32 auf sowie eine Innenseite 33 mit zwei Zähnen 34, die jeweils von einer Innenflanke 35 und einer Außenflanke 36 gebildet werden. Im dargestellten Beispiel weist ein Zahn 34 der Kettenlasche 4 eine Aufdickung 37 auf, die um den Betrag Δ × über die Außenkontur einer nicht dargestellten normalen Lasche hervorragt. Weiterhin ist im Bereich zwischen den Zähnen 34 eine Ausnehmung 38 vorgesehen, die in Richtung der Außenseite 32 der Kettenlasche 4 in eine Erweiterung 39 mündet. Weiterhin ist in der Figur dargestellt, dass der Abstand zwischen den Öffnungen 31 bzw. die Länge l_i dieses Abstandes nicht konstant ist, sondern eine Funktion darstellt. Dies ist mit der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kettenlasche 4 zu erklären, wenn diese in ein mit ihr zusammenwirkendes Kettenrad einläuft. Beim Einlaufen der Kettenlasche 4 in ein nicht dargestelltes Zahnrad trifft die Kettenlasche 4 zunächst mit der Aufdickung 37 auf die Zahnflanke des Zahnrades auf, während ihr benachbarte Kettenlaschen, die diese Verdickung 37 nicht aufweisen, also über eine normale Kontur verfügen, zu diesem Zeitpunkt mit dem Zahn des Zahnrades noch nicht in Eingriff sind. Dies hat zur Folge, dass der mit der Aufdickung 37 versehene Zahn 34 der Kettenlasche 4 elastisch nachgibt und zwar so lange, bis die Kontur der vergleichbaren Normallasche erreicht ist. Diese Nachgiebigkeit wird ermöglicht durch die Ausnehmung 38, die auch so ausgestaltet sein kann, dass bei einer maximalen Einfederung des Zahnes die Begrenzungsflächen der Ausnehmung 38 aneinander anliegen, bzw. auf Block gehen. Die Erweiterung 39, in die die Ausnehmung 38 mündet, ist als Entlastungsausnehmung vorgesehen, die mögliche Spannungsspitzen abbauen soll und so die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kettenlasche 4 erhöht. Hieraus wird auch deutlich, dass der Abstand zwischen den Öffnungen 31 sich mit zunehmender Einfederung verringert, so dass auch eine Zugbelastung auf die gesamte Kette bewirkt wird.
• 10 zeigt ein Diagramm, bei dem die Amplitude des Einlaufimpulses über die Zeit aufgetragen ist im Vergleich mit der Originallasche zu der erfindungsgemäßen Federlasche. Hier ist ersichtlich, dass mit der Originallasche eine relativ hohe Einlaufimpulsamplitude vorliegt, die über eine relativ geringe Zeit wirksam ist. Bei der Verwendung von Federlaschen wird die Spitze dieser Einlaufimpulsamplitude deutlich reduziert und zeitlich gestreckt, so dass der gesamte Einlaufprozess weicher stattfindet. Hier ist ersichtlich, dass der Einlaufimpuls durch die Federwirkung entscheidend abgeschwächt wird und weicher erfolgt und zwar durch die Reduzierung der Amplitude des Einlaufimpulses und gleichzeitige Verlängerung der Impulszeit.
• Die sich daraus ergebenden Vorteile sind bereits oben beschrieben.

1

Laschenkette

2

Druckstück

3

Druckstück

4

Kettenlasche

5

Druckstück

6

Kettenlasche

7

Laschenkette

8

Anlageflächenbereich

9

Anlagefläche des Druckstücks

10

Anlagefläche der Kettenlasche

11

Anlageflächenbereich

12

geschweifte Klammer

13

Krümmungsradius

14

Krümmungsradius

15

Krümmungsradius

16

Krümmungsradius

B

Punkt mit Krümmungsmaximum

C

Punkt mit Krümmungsmaximum

D

Bereich von 40 bis 60 % der Bogenlänge

d

Laschendicke

s

Stegbreite

l

Teilung (pitch)

h

Wiegestückhöhe

w

Wiegestückbreite

b

Innenstegbreite

17

Wälzfläche

18

Anlagefläche

19

Anlagefläche

20

Pfeil

21

Pfeil

22

Pfeil

23

Pfeil

24

Druckstück

25

Wälzfläche

26

obere Anlagefläche

27

untere Anlagefläche

28

Bogenlänge

29

Tangente

30

Kettenlaufrichtung

31

Öffnung

32

Außenseite

33

Innenseite

34

Zahn

35

Innenflanke

36

Außenflanke

37

Aufdickung

38

Ausnehmung

39

Erweiterung

K

kleiner Krümmungsradius

G

großer Krümmungsradius

L_i

Länge

Claims (13)

1. Kettenlasche für eine Zahnkette mit einer Außenseite und einer Innenseite mit zwei Zähnen, die jeweils durch eine Innenflanke und eine Außenflanke gebildet sind, und zwei Öffnungen, die zur Aufnahme von jeweils zumindest einem Gelenkelement vorgesehen sind, wobei die Umfangskontur der Lasche und der Abstand zwischen den Öffnungen elastisch veränderbar sind.
2. Kettenlasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung zwischen den Innenflanken in Richtung Außenseite bis zumindest annähernd in den Bereich zwischen den Öffnungen reicht.
3. Kettenlasche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung ausgehend von der Umfangskontur verjüngt.
4. Kettenlasche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung in eine Erweiterung mündet.
5. Kettenlasche nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung die elastische Veränderbarkeit begrenzt.
6. Kettenlasche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Vorderseite und eine Rückseite aufweisende Lasche an zumindest einer dieser Seiten eine erhöhte Rauhigkeit aufweist.
7. Kettenlasche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauhigkeit durch Bearbeitung des Laschenmaterials erhöht ist.
8. Kettenlasche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauhigkeit durch Beschichtung erhöht ist.
9. Laschenkette bestehend aus zumindest einer Mehrzahl von Laschen und diese gelenkig verbindenden Gelenkelementen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Laschen gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet sind.
10. Laschenkette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliges Gelenkelement ein bolzenförmiges Bauteil vorgesehen ist.
11. Laschenkette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliges Gelenkelement Wiegestückpaare vorgesehen sind.
12. Kettentrieb, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Laschenkette nach den Ansprüchen 1 bis 11.
13. Fahrzeug, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Kettentriebs nach Anspruch 12.