DE102010034973A1

DE102010034973A1 - Zahnkette, insbesondere Antriebszahnkette

Info

Publication number: DE102010034973A1
Application number: DE201010034973
Authority: DE
Inventors: Jörg Niederstadt; Rainer Albes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Renold GmbH
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-02-23
Also published as: WO2012022472A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnkette mit einer Vielzahl von Zahnlaschen (1), die jeweils über mindestens zwei zueinander beabstandete Durchbrüche (2a, 2b) verfügt, durch welche eine stiftartige in der Länge auf die Kettenbreite abgestimmte Bolzenanordnung (3) zur Verkettung der einzelnen Zahnlaschen (1) hindurchgeführt ist, wobei die Bolzenanordnung (3) stirnseitig innerhalb des Bereichs einer Ansenkung (5) des Durchbruchs (2a; 2b) einer Außenlasche (4) endet, um hierin überstandsfrei vernietet zu werden, wobei die genietete Bolzenanordnung (3) im Umfangsbereich des Nietkopfes (6) am äußeren Rand der Ansenkung (5) mit der Wandung des Durchbruchs (2a, 2b) stoffschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnkette mit einer Vielzahl von Zahnlaschen, die jeweils über mindestens zwei zueinander beabstandete Durchbrüche verfügt, durch welche eine stiftartige in der Länge auf die Kettenbreite abgestimmte Bolzenanordnung zur Verkettung der einzelnen Zahnlaschen hindurchgeführt ist, wobei die Bolzenanordnung stirnseitig innerhalb des Bereichs einer Ansenkung des Durchbruchs einer Außenlasche endet, um hierin überstandsfrei vernietet zu werden.
Das Einsatzgebiet derartiger Zahnketten erstreckt sich vornehmlich auf den Maschinenbau. So verfügen viele Werkzeugmaschinen zur Übertragung einer hohen Antriebskraft vom Antriebsmotor zum Werkzeug – beispielsweise einem Fräskopf – über ein Zugmittelgetriebe, dessen Übertragungsglied als Zahnkette ausgebildet ist. Bei derartigen Anwendungsfällen kann eine Zahnkette dank der hohen übertragbaren Kräfte bei leisem Laufverhalten bevorzugt zum Einsatz kommen. Daneben finden als Antriebsketten ausgebildete Zahnketten auch Einsatz bei Kraftfahrzeugmotoren und dergleichen.
Neben dem bevorzugten Einsatzfall einer Antriebskette ist es jedoch auch möglich, die erfindungsgegenständliche Zahnkette bei fördertechnischen Anwendungen einzusetzen. So dient eine sogenannte Transportzahnkette der Bildung einer linearen Förderstrecke nach Art eines Förderbandes, die über eine langgestreckte Trägereinrichtung mit zumindest endseitigen Umlenk- oder Antriebsrollen endlos geführt ist. Dabei greift die mit der Verzahnung ausgestattete Antriebsrolle in die korrespondierende Verzahnung der Zahnkette ein.
Aus der DE 10 2008 044 945 A1 geht eine Zahnkette hervor, die sich sowohl als Antriebs- als auch als Transportzahnkette einsetzen lässt. Die Zahnkette besteht wie gewöhnlich aus vielen einzelnen Kettengliedern, die als Metalllaschen ausgebildet je zwei zueinander beabstandet angeordnete Durchbrüche besitzen. Quer zur Laufrichtung der Zahnkette nehmen diese Durchbrüche Bolzen auf, um die einzelnen Metalllaschen miteinander zu verketten. An den beiden Enden der Bolzen findet eine Vernietung mit den jeweiligen Außenlaschen statt, wobei die mechanisch verformten Bolzenköpfe innerhalb der Außenkontur der jeweiligen Außenlaschen liegen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Außenlaschen mit Ansenkungen zur Aufnahme der Bolzenköpfe versehen sind. Die Bolzenköpfe sind in Anpassung an die Ansenkung des Durchbruchs zu Senknietköpfen verformt. Dies erfolgt durch Einsatz eines Taumelnieters.
Zwar ermöglicht diese technische Lösung ein überstandsfreies Vernieten von Zahnketten, jedoch kann sich die Nietverbindung bei den hohen Belastungen einer Antriebszahnkette lockern. In Folge dessen wandern die Bolzen üblicherweise einseitig aus. Diese Erscheinung kann nur durch zusätzliche Formgebungsprozesse verhindert werden. Dabei bleibt jedoch andererseits der Nietspalt für Verschmutzungen offen. Außerdem können Risse und Abplatzungen an Nietköpfen entstehen.
Aus der EP 1 248 015 A2 geht eine Zahnkette hervor, die als Transportzahnkette konzipiert ist, also einer geringeren Betriebsbelastung ausgesetzt ist. Die einzelnen Zahnlaschen dieser Zahnkette sind über Bolzenanordnungen zusammengehalten, deren beidseitigen Enden mit den Außenlaschen stoffschlüssig verbunden sind. Hierzu ist die Länge jeder Bolzenanordnung um einen solchen Betrag kleiner, als die Kettenbreite ist, wobei die beidseitigen Enden innerhalb eines Durchbruchs der jeweiligen Außenlaschen enden. Das Querschnittsprofil des Durchbruchs entspricht unter Bildung einer leichten Spielpassung dem Querschnittsprofil des Bolzenendes.
Um das Bolzenende innerhalb der hierdurch gebildeten Ausnehmung stoffschlüssig mit der Wandung des Durchbruchs überstandsfrei zusammenzufügen, wird hierin eine Schweißnaht eingebracht, die durch die geometrischen Randbedingungen einen im Wesentlichen triangulären Querschnitt besitzt. Hierbei wirkt eine Schweißnahtseite mit der Stirnfläche des Bolzenendes zusammen, während die andere Schweißnahtseite im Wesentlichen senkrecht hierzu mit der Wandung des Durchbruchs zusammenwirkt, also stoffschlüssig verbunden ist.
Derartig überstandsfrei geschweißte Zahnketten sind allerdings nur beschränkt für höhere Belastungsfälle geeignet, die bei Antriebsketten auftreten. So neigen die recht zierlichen Schweißnähte bei Belastung – wie beispielsweise einer Biegebelastung des Bolzens – zum Brechen. Hierdurch können sich die Bolzen innerhalb der Zahnkette verschieben und verhaken. Zahnketten können im Extremfall infolge gebrochener Schweißnähte auch komplett auseinanderfallen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine insbesondere für die Anwendung als Antriebszahnkette geeignete Zahnkette zu schaffen, welche mit einer überstandsfreien Bolzenverbindung ausgestattet für hohe Belastungen geeignet ist.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Zahnkette gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine zunächst genietete Bolzenanordnung im Umfangsbereich des Nietkopfes der Region des äußeren Randes der Ansenkung mit der Wandung des Durchbruchs stoffschlüssig verbunden ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die Belastung nicht allein durch die Schweißnaht zu ertragen ist, sondern dass der größte Teil hiervon durch die kraftschlüssige Nietverbindung abgefangen wird. Die hiermit an spezieller Stelle kombinierte stoffschlüssige Verbindung dient vielmehr als eine Art zusätzliche Lagefixierung der Bolzenanordnung. Hierdurch sind auch höhere Zahnkettenseitenkräfte möglich. Durch die vorzugsweise per Laserschweißen erzeugte Schweißnaht am gestauchten Nietkopfrand entsteht eine für den Einsatzzweck als Antriebskette besonders geeignete Verbindung.
Zur Maximierung der stoffschlüssigen Verbindungskomponente der erfindungsgemäßen Lösung wird vorgeschlagen, die den Nietkopf mit der Zahnlasche fest verbindende Schweißnaht als eine durchgezogene Schweißnaht auszubilden, also ringförmig anzuordnen. Hierdurch wird der Spalt zwischen Nietkopf und Durchbruch gleichzeitig auch abgedichtet, so dass ein wirksamer Schutz vor eindringender Verschmutzung erfolgt.
Zur Maximierung der kraftschlüssigen Verbindungskomponente wird vorgeschlagen, dass die Ansenkung zur Aufnahme des Nietkopfes einen stumpfkegelförmigen Querschnitt aufweist. Hierdurch wird insbesondere ein hoher Widerstand gegen Herausziehen der Bolzenanordnung aus dem Durchbruch geschaffen und dem Nietkopf wird ein optimaler Platz zur maximalen Materialausdehnung verschafft.
Um trotz Fertigungstoleranzen beim Vernieten mehr Sicherheit dafür zu schaffen, dass der Nietkopf nicht über die Außenkontur der Außenlasche hervorsteht, wird gemäß einer die erfindungsgemäße Lösung verbessernden Maßnahme vorgeschlagen, zusätzlich zur stumpfkegelförmigen Ansenkung nach außen hin eine Zylinderausnehmung vorzusehen, die im Durchmesser mindestens so groß ist, wie der große Randdurchmesser der benachbarten stumpfkegelförmigen Ansenkung. Es ist jedoch auch möglich, den Durchmesser der anschließenden Zylinderausnehmung größer zu gestalten, um insbesondere der zusätzlichen Schweißnaht mehr Platz zu bieten. Dabei braucht die Höhe der Zylinderausnehmung kleiner zu sein als die Höhe der Ansenkung, um die Festigkeit der Nietverbindung durch die zusätzliche Zylinderausnehmung nicht zu beeinträchtigen.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung kann die Bolzenanordnung der Zahnkette verschiedenartig ausgebildet sein. Zum einen ist es möglich, einfache Rundbolzen zu verwenden. Daneben ist es auch denkbar, Zapfen-Wiegebolzen-Paarungen zum Einsatz zu bringen. Diese an sich bekannten speziell mehrteiligen Bolzenanordnungen zeichnen sich durch eine minimale Gelenkreibung aus.
Gemäß einer zusätzlichen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Rundbolzen oder die Zapfen der Bolzenanordnung mit einem beidseitigen Endabsatz geringeren Querschnitts versehen sind, um die Eintauchtiefe des jeweiligen Bolzenendes innerhalb des Durchbruchs zu definieren. Wird ein Rundbolzen als Bolzenanordnung verwendet, so weist dessen Endabschnitt also einen geringeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Rundbolzens auf. Hierdurch wird die Breite der Bolzenanordnung sowie das Legespiel der Zahnlaschen eindeutig definiert.
Zur Erhöhung der Verbindungsqualität wird ferner vorgeschlagen, dass der Endabsatz der Bolzenanordnung mit zumindest dem unteren Teil des Durchbruchs der Außenlasche eine Presspassung bildet. Durch eine solche Presspassung zwischen Außenlasche und Bolzenanordnung kann auf einen zusätzlichen Formgebungsprozess bei der Bolzenherstellung verzichtet werden. Da das Zusammenfügen der Außenlaschen mit den zugeordneten Enden der Bolzenanordnungen durch Aufpressen erfolgt, verbleibt kein Spiel zwischen den miteinander zu verbindenden Bauteilen. Hierdurch steigt die Positionsgenauigkeit der Verbindung.
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 schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Zahnkette,
2 eine teilweise Seitenansicht einer Außenlasche mit Teilschnitt im Bereich des Durchbruchs, und
3 eine Draufsicht der Außenlasche gemäß 2.
Nach 1 besteht eine Zahnkette aus vielen Zahnlaschen 1, die je über zwei zueinander beabstandete Durchbrüche 2a und 2b verfügen, welche hier schematisch als Strichpunktlinie angedeutet sind. Durch die fluchtend in Übereinstimmung gebrachten Durchbrüche 2a, 2b benachbarter Zahnlaschen 1 erfolgt die Verkettung per Bolzenanordnung 3 (exemplarisch) in der Art, dass eine überstandsfreie Vernietung der Bolzenanordnung 3 bezüglich der jeweiligen Außenlasche 4 erfolgt.
Nach 2 ist der Durchbruch 2a mit einer hier kegelstumpfförmigen Ansenkung 5 versehen, welche im Wesentlichen der Aufnahme eines Nietkopfes 6 der Bolzenanordnung 3 dient. Eine neben dem Vernieten stoffschlüssige zusätzliche Verbindung des Nietkopfes 6 mit dem Durchbruch 2a der Außenlasche 4 erfolgt durch eine Schweißnaht 7 per Laserschweißen. Die als einstückiger Rundbolzen ausgebildete Bolzenanordnung 3 verfügt über einen Endabsatz 8 geringeren Querschnitts, der in den Durchbruch 2a ragt, um die Eintauchtiefe festzulegen, so dass ein sicher überstandsfreies Vernieten mit anschließendem Verschweißen erfolgen kann. Dabei bildet der Endabsatz 8 der Bolzenanordnung 3 mit dem unteren Teil des Durchbruchs 2a eine Presspassung.
Gemäß 3 ist die Schweißnaht 7 als durchgezogene Naht ausgebildet und besitzt daher eine ringförmige Gestalt. Der nach außen gewölbte Nietkopf 6 samt der Schweißnaht 7 finden Platz in einer flachen Zylinderausnehmung 9, die insbesondere Platz für eine sichere Ausführung der Schweißnaht 7 schafft.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfassen. So ist es beispielsweise auch möglich, diese Verbindungslösung bei Transportzahnketten anzuwenden. Anstelle einer abwechselnden Schichtung einzelner Zahnlaschen können diese auch paketartig im Verbund der Zahnkette verbaut werden.
Bezugszeichenliste

1: Zahnlasche
2: Durchbruch
3: Bolzenanordnung
4: Außenlasche
5: Ansenkung
6: Nietkopf
7: Schweißnaht
8: Endabsatz
9: Zylinderausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008044945 A1 [0004]
EP 1248015 A2 [0006]

Claims

Zahnkette mit einer Vielzahl von Zahnlaschen (1), die jeweils über mindestens zwei zueinander beabstandete Durchbrüche (2a, 2b) verfügt, durch welche eine stiftartige in der Länge auf die Kettenbreite abgestimmte Bolzenanordnung (3) zur Verkettung der einzelnen Zahnlaschen (1) hindurchgeführt ist, wobei die Bolzenanordnung (3) stirnseitig innerhalb des Bereichs einer Ansenkung (5) des Durchbruchs (2a; 2b) einer Außenlasche (4) endet, um hierin überstandsfrei vernietet zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die genietete Bolzenanordnung (3) im Umfangsbereich des Nietkopfes (6) am äußeren Rand der Ansenkung (5) mit der Wandung des Durchbruchs (2a, 2b) stoffschlüssig verbunden ist.
Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung des Nietkopfes (6) mit dem Durchbruch (2a; 2b) der Außenlasche (4) durch eine per Laserschweißen erzeugte Schweißnaht (7) hergestellt ist.
Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Nietkopf (6) mit der Außenlasche (4) fest verbindende Schweißnaht (7) als eine durchgezogene Schweißnaht ausgebildet ist.
Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansenkung (5) zur Aufnahme des Nietkopfes (6) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.
Zahnkette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Querschnitt trapezförmigen Ansenkung (5) nach außen hin in eine Zylinderausnehmung (9) mündet.
Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Zylinderausnehmung (9) kleiner bemessen ist als die Höhe der Ansenkung (5).
Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenanordnung (3) als ein einziger Rundbolzen ausgebildet ist.
Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenanordnung (3) als eine Zapfen-Wiegebolzen-Paarung ausgebildet ist.
Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rundbolzen oder der Zapfen der Bolzenanordnung (3) mit einem beidseitigen Endabsatz (8) geringeren Querschnitts versehen ist, um die Eintauchtiefe des Bolzenendes in den Durchbruch (2a; 2b) zu definieren.
Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabsatz (8) der Bolzenanordnung (3) mit zumindest dem unteren Teil des Durchbruchs (2a; 2b) der Außenlasche (4) eine Presspassung bildet.
Zahnkettentrieb zum Antrieb einer Maschine, deren als Kraftübertragungsglied fungierende Zahnkette gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.