DE102011054911A1

DE102011054911A1 - Antriebskettenrad mit doppelwandigem Radkörper

Info

Publication number: DE102011054911A1
Application number: DE201110054911
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gelenkkettenantrieb mit einem Antriebskettenrad (100), welches eine erste Seitenwand (120) und eine zweite Seitenwand aufweist, die axial beabstandet voneinander angeordnet sind. Die Seitenwände nehmen zwischen sich drehbeweglich Zwischenkörper (150) auf, welche die Kraftübertragung auf eine angetriebene Gelenkkette (G) übernehmen. Des Weiteren ist im Zwischenraum zwischen den Seitenwänden ein außerhalb ortsfest gelagertes Kulissenelement (180) vorgesehen, das insbesondere als drehbare Rolle ausgebildet sein kann und das von den Zwischenkörpern abgetastet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebskettenrad für eine Gelenkkette enthaltend zwei Seitenwände, zwischen denen ein beweglicher Zwischenkörper angeordnet ist.
Ein derartiges Antriebskettenrad ist beispielsweise aus der WO 2010/108816 A1 bekannt. Die Zwischenkörper sind dort verschiebebeweglich zwischen zwei identisch ausgebildeten Seitenwänden angeordnet, welche durch fest verschweißte Bolzen, die durch ein Auge der Zwischenkörper ragen, verbunden sind.
Des Weiteren ist aus der DE 20 2009 017 290 U1 eine Verzahnung zwischen zwei Zahnrädern bekannt, bei welcher die Zähne durch auf Kugellagern gelagerte Rollen gebildet werden.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebskettenrad für einen Gelenkkettenantrieb bereitzustellen, welches einfach und prozesssicher herzustellen ist und einen robusten Betrieb erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch ein Antriebskettenrad nach Anspruch 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Antriebskettenrad für eine Gelenkkette, welches die folgenden Komponenten enthält:

a) Eine erste Seitenwand, die drehbar um eine (Dreh-) Achse lagerbar ist. Die Seitenwand kann beispielsweise eine Nabe aufweisen, durch die eine Welle geführt werden kann.
b) Eine zweite Seitenwand, welche unter Ausbildung eines Zwischenraumes axial beabstandet von der ersten Seitenwand angeordnet ist und mit dieser (starr) gekoppelt ist. Angaben wie "axial" oder "radial" sollen sich in diesem Zusammenhang auf die vorstehend beschriebene Achse beziehen, um welche die erste – und damit auch zweite – Seitenwand drehbar gelagert werden kann.
c) Einen Zwischenkörper, welcher beweglich im vorstehend genannten Zwischenraum zwischen den beiden Seitenwänden angeordnet ist. Die Bezeichnung "Zwischenkörper" deutet in diesem Zusammenhang daraufhin, dass der Zwischenkörper bei der Verwendung des Antriebskettenrades im Kraftübertragungsweg zwischen den Seitenwänden und der anzutreibenden Gelenkkette liegt. In der Regel wird der Zwischenkörper dasjenige Element sein, welches unmittelbar mit der Gelenkkette (genauer gesagt deren Gelenkachsen) in Kontakt kommt.
d) Eine Laufbuchse, welche zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand eingeklemmt ist und an welcher der Zwischenkörper beweglich gelagert ist. Das "Einklemmen" der Laufbuchse zwischen den beiden Seitenwänden bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Laufbuchse mit den Seitenwänden nicht stoffschlüssig verbunden ist, sondern kraftschlüssig (und gegebenenfalls zusätzlich formschlüssig).

Zur Definition der verwendeten Begrifflichkeiten kann ergänzend Bezug auf die WO 2010/108816 A1 genommen werden, welche vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Durch das Einklemmen einer Laufbuchse zwischen den beiden Seitenwänden des Antriebskettenrades wird eine einfache Montage sowie Demontage des Antriebskettenrades mit seinen beweglichen Zwischenkörpern erreicht. Sollte es daher zu einem Verschleiß der Zwischenkörper und/oder der Laufbuchse kommen, so können diese leicht ausgetauscht werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Antriebskettenrad für eine Gelenkkette, welches insbesondere in der oben beschriebenen Weise (d. h. mit einer Laufbuchse) ausgebildet sein kann. Das Antriebskettenrad enthält die folgenden Komponenten:

a) Eine erste Seitenwand, die drehbar um eine Achse lagerbar ist.
b) Eine zweite Seitenwand, die unter Ausbildung eines Zwischenraumes axial beabstandet von der ersten Seitenwand angeordnet und mit dieser gekoppelt ist.
c) Einen Zwischenkörper, welcher im vorstehend genannten Zwischenraum beweglich (mittelbar oder unmittelbar) an der ersten und/oder der zweiten Seitenwand angeordnet ist.
d) Ein Kulissenelement, welches an einer ortsfesten Halterung so anbringbar oder bereits angebracht ist, dass es in den oben genannten Zwischenraum zwischen den beiden Seitenwänden ragt und mit dem Zwischenkörper in Kontakt kommen kann. Aufgrund seiner "ortsfesten" Anbringung macht das Kulissenelement eine Drehung der Seitenwand um ihre Drehachse nicht mit.

Das Kulissenelement kann optional selbst ortsfest, d. h. unbeweglich sein. Vorzugsweise ist das Kulissenelement jedoch beweglich an der ortsfesten Halterung lagerbar oder gelagert. Insbesondere kann das Kulissenelement drehbeweglich lagerbar oder gelagert sein.
Durch seine ortsfeste Anbringung kann das Kulissenelement gezielt in bestimmten Phasen der Drehung des Antriebskettenrades mit dessen Zwischenkörper in Kontakt kommen. Da der Zwischenkörper beweglich gegenüber den Seitenwänden des Antriebskettenrades ist, kann seine Position bzw. Ausrichtung durch den Kontakt mit dem Kulissenelement in geeigneter Weise beeinflusst werden. Dies kann dazu ausgenutzt werden, den Zwischenkörper vor, während und/oder nach seinem Eingriff in eine Gelenkkette so zu beeinflussen, dass sich eine optimale und möglichst verschleißfreie Kraftübertragung auf die Gelenkkette ergibt.
Im Prinzip ergeben sich die vorteilhaften Eigenschaften der Erfindung bereits bei einem Antriebskettenrad mit einem einzigen Zwischenkörper. In der Regel sind jedoch mehrere derartige Zwischenkörper vorgesehen und typischerweise rotationssymmetrisch über den Umfang des Antriebskettenrades verteilt angeordnet.
Die Laufbuchse könnte im einfachsten Falle rein kraftschlüssig zwischen den (z. B. planen) Innenflächen von erster und zweiter Seitenwand eingeklemmt werden. Ein sichererer Sitz sowie eine einfachere Montage ergeben sich jedoch, wenn an der ersten Seitenwand und/oder der zweiten Seitenwand ein Trägerzapfen befestigt ist, welcher in die Laufbuchse hineinragt. In diesem Falle wird die richtige Positionierung der Laufbuchse erleichtert sowie eine zusätzliche Halterung durch Formschluss erzielt. Vorteilhafterweise ist sowohl an der ersten als auch der zweiten Seitenwand jeweils ein Trägerzapfen ausgebildet, so dass die Laufbuchse an beiden Seitenwänden formschlüssig aufgenommen wird. Die Trägerzapfen sind dabei im zusammengebauten Zustand des Antriebskettenrades vorzugsweise axial voneinander beabstandet, so dass ein Spiel für das kraftschlüssige Einklemmen der sie umgebenden Laufbuchse verbleibt.
Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand können vorteilhafterweise durch eine Schraube verbunden werden, welche die Laufbuchse durchgreift. Da typischerweise mehrere Zwischenkörper und entsprechend mehrere Laufbuchsen vorhanden sind, kann die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand im Allgemeinen ausreichend stabil ausschließlich über derartige die Laufbuchsen durchgreifende Schrauben erfolgen. Durch die Verschraubung der Seitenwände im Bereich der Laufbuchsen wird weiterhin für ein optimales Einklemmen der Laufbuchsen gesorgt. Ferner stellen die Schrauben einen zusätzlichen formschlüssigen Träger für die Laufbuchsen dar.
Bei einer Weiterbildung der vorstehend erläuterten Ausführungsform kann an der ersten oder zweiten Seitenwand ein Trägerzapfen der oben beschriebenen Art vorgesehen sein, welcher in die Laufbuchse hineinragt und welcher weiterhin ein Innengewinde aufweist, in das die Schraube eingreift oder eingreifen kann. Mit anderen Worten kann die Schraube unmittelbar in diesen Trägerzapfen hineingeschraubt und so mit der entsprechenden Seitenwand verbunden werden.
Zusätzlich oder alternativ zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann ein Trägerzapfen an der ersten oder der zweiten Seitenwand vorgesehen sein, welcher eine Vertiefung zur Aufnahme des Kopfes der Schraube aufweist. Dies ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau, bei dem keine Teile in den Raum seitlich des Antriebskettenrades hineinragen.
Im Allgemeinen kann die Laufbuchse jede beliebige dreidimensionale Form haben, die für die Lagerung des Zwischenkörpers geeignet ist. Insbesondere kann die Laufbuchse zur Außenseite hin zylindrisch sein, so dass ein Zwischenkörper drehbeweglich auf ihr gelagert werden kann. Die zylindrische Laufbuchse kann dabei gemäß einer optionalen Weiterbildung eine exzentrische Durchgangsöffnung ("Bohrung") aufweisen. Mit einer solchen exzentrischen Bohrung kann die Laufbuchse unter verschiedenen Drehwinkeln auf Trägerzapfen der oben beschriebenen Art gelagert werden, wobei die Außenfläche der Laufbuchse je nach Drehwinkel radial weiter außen oder innen (in Bezug auf die Drehachse des Antriebskettenrades) zu liegen kommt. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache Justiermöglichkeit für das Antriebskettenrad, mit welcher es beispielsweise in Bezug auf einen Kettenverschleiß nachreguliert werden kann.
Zwischen der Laufbuchse und dem Zwischenkörper kann optional ein Gleitlager ausgebildet sein, d. h. Laufbuchse und Zwischenkörper können so angeordnet und ausgebildet sein, dass sie unmittelbar in Kontakt kommen und aufeinander gleiten. Vorzugsweise ist dabei ein (weicheres) Gleitlager-Material in den Zwischenkörper eingepresst, welcher im Übrigen beispielsweise aus gehärtetem Stahl bestehen kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist zwischen der Laufbuchse und dem Zwischenkörper ein Wälzlager angeordnet, beispielsweise eine Kugellager, ein Kegellager oder insbesondere ein Nadellager. Durch ein Wälzlager wird eine leichte Beweglichkeit des Zwischenkörpers garantiert, was die Realisierung von kompakten Bauformen (mit kurzen Hebelarmen) ermöglicht.
Prinzipiell kann der Zwischenkörper verschiebebeweglich und/oder drehbeweglich relativ zu den Seitenwänden angeordnet sein. Eine verschiebebewegliche Lagerung ist beispielsweise in der WO 2010/108816 A1 beschrieben. Eine rein drehbewegliche Lagerung hat den Vorteil, dass sie die Verwendung der vorstehend beschriebenen Wälzlager ermöglicht.
Um die Lagerung des Zwischenkörpers auf der Laufbuchse (z. B. die oben genannte Wälzlagerung) vor Schmutz zu schützen, ist zwischen dem Zwischenkörper und der Laufbuchse vorzugsweise eine Labyrinthdichtung vorgesehen. Eine Labyrinthdichtung erlaubt die gewünschte Relativbeweglichkeit der abgedichteten Teile, sie erschwert oder verhindert jedoch das Eindringen von Fremdkörpern aufgrund eines verschlungenen Verlaufes der Öffnungsspalte.
Die vorstehend genannte Labyrinthdichtung kann beispielsweise realisiert werden, indem gemeinsam mit der Laufbuchse mindestens ein Deckel eingeklemmt wird, dessen Rand in Axialrichtung in einen Schlitz bzw. eine Nut des Zwischenkörpers eingreift. Fremdkörper müssten in diesem Falle durch den Schlitz und um den Rand des Deckels herum wandern, um von außen in den Bereich zwischen Laufbuchse und Zwischenkörper einzudringen.
Zusätzlich oder alternativ kann zwischen dem Zwischenkörper und der ersten Seitenwand und/oder der zweiten Seitenwand ein schleifender Dichtkontakt angeordnet sein, beispielsweise in Form eines Filzringes. Vorteilhafterweise greift ein solcher schleifender Kontakt ebenfalls in einen Schlitz bzw. eine Nut des Zwischenkörpers ein, um auch hier einen abknickenden Öffnungsspalt und damit eine Labyrinthdichtung zu erzielen und die ansonsten lose Dichtung zu positionieren.
An der ersten Seitenwand und/oder der zweiten Seitenwand kann optional ein Anschlag für den Zwischenkörper angeordnet sein. Die Beweglichkeit des Zwischenkörpers lässt sich auf diese Weise auf einen gewünschten Spielraum begrenzen.
Der vorstehend genannte Anschlag kann insbesondere einen Schlitz des Zwischenkörpers durchgreifen. Mit Anfang und Ende des Schlitzes werden dann gleichzeitig zwei Grenzen für die Beweglichkeit des Zwischenkörpers gesetzt.
Der Zwischenkörper kann vorzugsweise zwei in Axialrichtung versetzt angeordnete Abtastfinger aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können zwei in Axialrichtung versetzt angeordnete Kulissenelemente vorgesehen sein. Durch in Axialrichtung versetzte Abtastfinger bzw. Kulissenelemente können zwei unterschiedliche "Bewegungsprogramme" für den Zwischenkörper eingestellt werden, je nachdem welcher der Abtastfinger mit welchem Kulissenelement zusammenwirkt. Insbesondere kann dabei je nach Drehrichtung des Antriebskettenrades eine andere Kombination Abtastfinger/Kulissenelement zusammenwirken, wodurch der Gelenkkettenantrieb reversierbar ausgebildet werden kann.
Der Zwischenkörper kann im Allgemeinen jede beliebige Außenkontur haben, welche für ein gewünschtes Zusammenwirken mit einer Gelenkkette sinnvoll bzw. erforderlich ist. Der Zwischenkörper kann insbesondere auch eine einfache zylindrische Außenkontur haben, wodurch sich ein besonders einfacher Zwischenantrieb realisieren lässt.
Die Erfindung umfasst weiterhin einen Gelenkkettenantrieb, enthaltend eine Gelenkkette sowie ein damit zusammenwirkendes Antriebskettenrad nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. An dem Antriebskettenrad können dabei insbesondere mehrere Zwischenkörper beweglich gelagert sein, wobei die Anzahl der Zwischenkörper so gewählt ist, dass ein Zwischenkörper an jedes einlaufende Kettengelenk der Gelenkkette angreifen kann.
Die konkrete kinematische und/oder dynamische Auslegung des Gelenkkettenantriebes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Insbesondere kann die Gelenkkette in Umschlingung (beispielsweise um ca. 90° bis ca. 180°) um das Antriebskettenrad geführt sein. Alternativ kann das Antriebskettenrad jedoch auch als ein Zwischenantrieb wirken, wobei es in ein im Wesentlichen gerade verlaufendes Stück der Gelenkkette eingreift.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Gelenkkettenantriebes sind dessen Antriebskettenrad und Gelenkkette so aufeinander abgestimmt, dass eine Kraftübertragung vom Antriebskettenrad auf die Gelenkkette im Betriebszustand nur an maximal zwei Kettengliedern gleichzeitig erfolgt. Vorzugsweise erfolgt diese Kraftübertragung im Wesentlichen (d. h. zu mehr als 70 %, vorzugsweise zu mehr als 80%, besonders bevorzugt zu mehr als 90% einer Radumdrehung von 360°) nur an einem einzigen Kettenglied. Bei einer Umschlingung des Antriebskettenrades durch die Gelenkkette kann diese Bedingung dadurch erreicht werden, dass der wirksame Teilkreis des Antriebskettenrades (etwas) kleiner ist als der ideale Teilkreis der Gelenkkette. Die Gelenkpunkte der Kette bewegen sich daher unterhalb des Teilkreises der Lagerungen. Hinter den ersten vom Antriebskettenrad gegriffenen Kettengliedern liegen die übrigen Kettenglieder dann lose (unbelastet) auf dem Antriebskettenrad auf. Dies hat verschleißtechnisch den Vorteil, dass im Wesentlichen kein Abknicken der Gelenkkette unter Kraftbelastung stattfindet.
Die erste Seitenwand und/oder die zweite Seitenwand des Antriebskettenrades kann vorzugsweise einen Zahn aufweisen, welcher beim Betrieb des Gelenkkettenantriebes (je nach Winkelstellung des Antriebskettenrades) in die Gelenkkette eingreift, d. h. zwischen zwei Laschen eines Kettengliedes. Der Zwischenkörper kann dabei insbesondere an diesem Zahn gelagert sein. Auf diese Weise wird es möglich, den Lagerungspunkt und damit den Punkt der Kraftübertragung von der Seitenwand auf den Zwischenkörper radial weiter außen liegen zu lassen als den Kontaktpunkt und Kraftübertragungspunkt zwischen Zwischenkörper und Gelenkkette. Dies ist insbesondere bei einem umschlingenden Gelenkkettenantrieb vorteilhaft, da dann das Abknicken der Gelenkkette im Wesentlichen lastfrei erfolgen kann.
Insbesondere wenn ein zylindrischer Zwischenkörper verwendet wird, kann dieser vorzugsweise so dimensioniert sein, dass er nahezu den gesamten Raum zwischen zwei Gelenken der Gelenkkette ausfüllt. Der Zwischenkörper steht dann ständig mit einem der zwei Kettengelenke in Kontakt, wobei er hierauf Kraft übertragen kann (bzw. im Schubbetrieb hiervon Kraft übernehmen kann). Bei einer Änderung der Drehrichtung des Antriebskettenrades kann dieser Kontakt und die Kraftübertragung quasi unmittelbar auf das andere der zwei Kettengelenke wechseln.
Die Gelenkkette kann optional mit einer Rollenführung versehen sein. An den Kettenlaschen bzw. Kettengelenken sind dann seitlich überstehend Rollen angeordnet, welche an äußeren Kulissen geführt werden können (sog. "außen liegende Rollen"). Zusätzlich oder alternativ können ortsfeste Rollen bzw. Rollenreihen vorhanden sein, welche auf die Kettenlaschen einwirken und somit die Gelenkkette führen.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft näher erläutert, wobei ähnliche oder identische Teile jeweils mit Bezugszeichen gekennzeichnet sind, die sich um Vielfache von 100 unterscheiden. Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform eines Antriebskettenrades mit einer umschlingenden Führung der Gelenkkette;
2 eine separate Seitenansicht der ersten Seitenwand des Antriebskettenrades von 1;
3 eine separate Seitenansicht der zweiten Seitenwand des Antriebskettenrades von 1;
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von 1;
5 eine separate Seitenansicht des Zwischenkörpers des Antriebskettenrades von 1;
6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI von 5;
7–12 Ansichten analog zu den 1–6 von einem zweiten Antriebskettenrad, das als Zwischenantrieb einer Gelenkkette wirkt;
13–18 Ansichten analog zu den 1–6 von einem dritten Antriebskettenrad, das als reversierbarer Zwischenantrieb einer Gelenkkette wirkt;
19–23 Ansichten analog zu den 1–6 von einem vierten Antriebskettenrad, das als reversierbarer Zwischenantrieb einer Gelenkkette wirkt und zylinderförmige, drehbar gelagerte Zwischenkörper aufweist.
In den 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform eines Antriebskettenrades 100 dargestellt. Um das Antriebskettenrad 100 ist eine Gelenkkette G im umschlingenden Betrieb (mit einer 180° Umkehrung) geführt. Die Gelenkkette G besteht in bekannter Weise aus einzelnen Kettengliedern KG, welche ihrerseits jeweils aus zwei Laschen (in 1 in z-Richtung hintereinander angeordnet) sowie zwei Gelenken GE bestehen, wobei die Gelenke GE aufeinander folgende Kettenglieder KG schwenkbeweglich miteinander verbinden.
Das Antriebskettenrad besteht aus zwei Seitenwänden 120 und 130, die in den 2 und 3 separat dargestellt sind. Die erste Seitenwand 120 wird durch eine flache Scheibe gebildet, die rotationssymmetrisch um ihren Umfang verteilt (acht) Zähne 121 aufweist. Das Zentrum der Seitenwand 120 wird durch ein Durchgangsloch 124 gebildet, welches ringförmig von Schraublöchern 125 umgeben ist. Durch das Durchgangsloch 124 kann eine Welle geführt werden (nicht dargestellt), mit der die Seitenwand 120 über die Schraublöcher 125 verschraubt werden kann und die die Seitenwand 120 im Betrieb drehend um eine Drehachse D (1) antreiben kann. Die erste Seitenwand 120 weist ferner in jedem ihrer Zähne 121 ein erstes (größeres) Loch 122 sowie ein kleineres Loch 123 auf, in denen ein Trägerzapfen bzw. Anschlagstift befestigt werden (siehe unten).
Die zweite Seitenwand 130 ist im Prinzip ähnlich wie die erste Seitenwand aufgebaut, d. h. sie hat insbesondere radial abstehende Zähne 131 mit ersten Löchern 132, die im zusammengebauten Zustand mit den Löchern 122 fluchten. Im Inneren besitzt die zweite Seitenwand allerdings eine große, kreisrunde Öffnung 134.
Wie insbesondere aus der Schnittansicht von 4 hervorgeht, sind die beiden Seitenwände 120, 130 im zusammengebauten Zustand des Antriebskettenrades axial beabstandet voneinander angeordnet ("axial" in Bezug auf die Drehachse D). Die Verbindung zwischen beiden Seitenwänden 120, 130 erfolgt dabei über eine Laufbuchse 110 in Form eines Hohlzylinders, die zwischen den beiden Seitenwänden kraftschlüssig eingeklemmt wird und somit deren axialen Abstand gewährleistet. Die Laufbuchse 110 wird dabei zusätzlich von einem ersten Trägerzapfen 141, der in der Öffnung 122 der ersten Seitenwand 120 festgeschweißt ist, sowie einem zweiten Trägerzapfen 142, der in der Öffnung 132 der zweiten Seitenwand 130 festgeschweißt ist, formschlüssig gehalten. Das heißt, dass die Trägerzapfen 141, 142 in die Laufbuchse 110 eingreifen. Zwischen den beiden Trägerzapfen verbleibt jedoch axial ein gewisser Spalt, der ein Einklemmen der Laufbuchse 110 ermöglicht. Damit die Laufbuchse 110 die erforderliche Stabilität aufweist, ist sie vorzugsweise aus gehärtetem Stahl hergestellt.
Des Weiteren ist im ersten Trägerzapfen 141 eine Bohrung mit einem Innengewinde 145 vorgesehen, während fluchtend hierzu im zweiten Trägerzapfen 142 eine Vertiefung 143 für den Kopf einer Schraube vorgesehen ist. Die Schraube (nicht dargestellt) kann daher von der zweiten Wand 130 aus in das Gewinde 145 eingeschraubt werden und so die beiden Trägerzapfen 141, 142 und die damit verbundenen Seitenwände 120 und 130 zusammenfügen. Die Laufbuchse 110 wird bei diesem Vorgang fest zwischen den beiden Seitenwänden eingeklemmt.
Auf der zylindrischen Laufbuchse 110 ist der Zwischenkörper 150 drehbeweglich gelagert. Diese Lagerung erfolgt gemäß 4 über ein Wälzlager 160 zwischen der Laufbuchse 110 und dem Zwischenkörper 150. Bei dem Wälzlager kann es sich beispielsweise um ein Nadellager handeln. Auch der Zwischenkörper 150 ist vorzugsweise gehärtet.
Weiterhin ist in 4 im Schnitt ein Anschlagstift 126 erkennbar, welcher im kleineren Loch 123 der ersten Seitenwand 120 festgeschweißt ist und welcher in einen kreisbogenförmigen Schlitz 154 (5) des Zwischenkörpers 150 hineinragt. Durch den Anschlagstift 126 wird die Drehbeweglichkeit des Zwischenkörpers auf einen gewünschten Winkelbereich begrenzt.
In 4 ist ferner ein axial verlaufender Schmierkanal 144 im ersten Trägerzapfen 141 erkennbar, durch den von außen Schmiermittel zugeführt werden kann. Das Schmiermittel kann sich in den Raum zwischen den beiden Trägerzapfen 141, 142 verteilen und durch Löcher 112 in der Laufbuchse in das Lager 160 gelangen.
Zur Abdichtung des Lagers 160 nach außen ist eine Labyrinthdichtung vorgesehen. Diese wird im dargestellten Beispiel durch zwei Deckel 111 verwirklicht, welche zusammen mit der Laufbuchse 110 zwischen den Seitenwänden eingeklemmt sind und die mit ihren Rändern axial nach innen in den Zwischenraum ZR zwischen den beiden Seitenwänden ragen. Die Ränder der Deckel greifen dabei in eine kreisförmig umlaufende Nut 155 des Zwischenkörpers ein und realisieren so eine Labyrinthdichtung. Durch das von innen zugeführte Fett wird ferner eine Abdichtung durch einen entstehenden Fettkranz erzeugt.
In den 5 und 6 ist der Zwischenkörper 150 des ersten Antriebskettenrades 100 dargestellt. Er besitzt einen Abtastfinger 151 sowie einen Grundkörper 152, in dem eine kreisrunde Lageröffnung 153, die erwähnte Nut 155 für die Labyrinthdichtung, und der erwähnte Schlitz 154 für den Anschlag ausgebildet sind.
Mit dem Abtastfinger 151 kommt der Zwischenkörper 150 in bestimmten Winkelstellungen des Antriebskettenrades 100 (z. B. wenn er die obere Position in 1 annimmt) mit einem Kulissenelement 180 in Berührung, so dass er eine bestimmte Zwangsbewegung ausführt. Diese Zwangsbewegung ist (über die Formgebung des Abtastfingers 151 und/oder des Kulissenelementes 180) so eingestellt, dass der Zwischenkörper im Wesentlichen eine translatorische Bewegung (relativ zur Umgebung) ausführt, bis der nächste Zwischenkörper in die Gelenkkette eingreift und die Kraftübertragung übernimmt.
Das erwähnte Kulissenelement 180 ist beim Antriebskettenrad 100 durch eine kreisrunde Rolle 180 realisiert, welche im Zwischenraum ZR zwischen den beiden Seitenwänden 120, 130 angeordnet ist und welche über eine Welle 181 (4) drehbeweglich an einer externen, ortsfesten Halterung H gelagert ist. Die Führung der Welle 181 in den Zwischenraum ZR zwischen den beiden Seitenwänden wird dabei durch die Öffnung 134 der zweiten Seitenwand 130 ermöglicht.
Die 7–12 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Antriebskettenrades 200, welches insbesondere als Zwischenantrieb für eine gestreckte Gelenkkette G eingesetzt werden kann. Identische oder ähnliche Teile wie bei der ersten Ausführungsform haben um 100 erhöhte Bezugszeichen und werden im Folgenden nicht erneut im Einzelnen erläutert. Im Wesentlichen ist das Antriebskettenrad 200 in seiner Funktion gleich dem ersten Antriebskettenrad 100, wobei sich aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsweise als Zwischenantrieb andere Geometrien bzw. Anordnungen der Zwischenkörper 250, der Seitenwände 220 und 230, sowie des Kulissenelementes 280 ergeben.
Die 13–18 zeigen eine dritte Ausführungsform eines Antriebskettenrades 300, welches ebenfalls als Zwischenantrieb für eine gestreckte Gelenkkette G eingesetzt wird, wobei jedoch ein reversierender Betrieb in beide Laufrichtungen der Kette möglich ist. Um dabei in jeder Laufrichtung das richtige Verhalten der Zwischenkörper 350 sicherzustellen, sind diese mit zwei Abtastfingern 351a bzw. 351b ausgerüstet, welche in Axialrichtung versetzt angeordnet (und im Übrigen spiegelsymmetrisch) sind. Korrespondierend hierzu sind zwei in Axialrichtung versetzt angeordnete, kreisrunde Kulissenelemente 380a und 380b vorgesehen, die jeweils drehbeweglich an einer ortsfesten Halterung (nicht dargestellt) außerhalb des Antriebskettenrades gelagert sind. Je nach Drehrichtung des Antriebskettenrades 300 wirken dann entweder die ersten Abtastfinger 351a mit dem ersten Kulissenelement 380a oder die zweiten Abtastfinger 351b mit dem zweiten Kulissenelement 380b zusammen, um die gewünschte Bewegung der Zwischenkörper 350 zu erzeugen.
Die 19–22 zeigen eine vierte Ausführungsform eines Antriebskettenrades 400 für den Zwischenantrieb einer gestreckten Gelenkkette G. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen sind hier die Zwischenkörper 450 zylinderförmig ausgebildet, so dass keine Notwendigkeit für das Abtasten eines Kulissenelementes besteht. Die beiden Seitenwände 420, 430 des Antriebskettenrades können somit wie in 20 dargestellt gleich ausgebildet werden, da kein Kulissenelement in den Zwischenraum ZR zwischen ihnen geführt werden muss.
Der Außendurchmesser der runden Zwischenkörper 450 entspricht vorzugsweise etwa dem Abstand zwischen zwei Gelenken GE der Gelenkkette G, so dass die Zwischenkörper 450 gerade in den Zwischenraum ZR zwischen den Gelenken passen. Auf diese Weise wird die Kraftübertragung optimiert und ein unmittelbar reversierbarer Betrieb erreicht.
Wie die Schnittansicht von 21 zeigt, kann die Lagerung der Zwischenkörper 450 wiederum auf einer Laufbuchse 410 über ein Wälzlager 460 erfolgen, wobei an jeder Seite ein Deckel 411 eine Labyrinthdichtung bildet. Da bei dieser Ausführungsform ausreichend Platz zur Verfügung steht, könnten alternativ auch zwei (oder mehr) konzentrische Deckel unterschiedlichen Durchmessers zur Ausbildung einer doppelten Labyrinthdichtung zwischen dem Zwischenkörper 450 und dem Lager 460 vorgesehen sein. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der vorhandene Platz indes dazu genutzt, zwischen dem Rand des Deckels 411 und dem Lager 460 noch eine schleifende Dichtung unterzubringen, die hier durch einen Filzring 415 mit rechteckigem Querschnitt verwirklicht ist. Alternativ zum Filzring könnten auch anderen Materialien und/oder Ringformen verwendet werden, beispielsweise elastomere oder zelluläre Werkstoffe und/oder O-Ringe oder V-Ringe. Der Filzring 415 greift dabei in eine innere, kreisförmige Nut 456 des Zwischenkörpers 450 ein.
Des Weitern sind im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen die beiden Trägerzapfen 441 und 442 gleich (spiegelbildlich) ausgebildet. Beide weisen Vertiefungen auf, wobei eine Vertiefung einen Schraubenkopf und die andere Vertiefung eine zugehörige Mutter aufnehmen kann.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die erfindungsgemäßen Antriebe spezifisch sehr hoch belastbar sind und (praktisch) verschleißfrei arbeiten. Durch ihren einfachen Aufbau sind diese Antriebe mit hoher Prozesssicherheit herzustellen, sehr kostengünstig, sowie von normalem Montagepersonal einfach in die Installationen vor Ort einzubauen. Die Bauweise der Antriebe ist sehr schlank, d. h. sie sind in den Installationen sehr leicht unterzubringen.
Die Befestigung der Lagerungen der Zwischenkörper an den Seitenwänden trägt den besonderen Bedingungen für den Antrieb von Ketten Rechnung. Durch diese Konstruktion vereinen die Antriebe insbesondere folgende Funktionen:

– Verbindung von rechter und linker Seitenwand;
– Verlagerung der Verschraubung nach innen – nichts stört die Kette;
– Sicherstellung des korrekten Abstandes zwischen den Seitenwänden;
– Befestigung der Laufbuchsen sowie der Deckel (für Labyrinthdichtung);
– Realisierung hoher Belastbarkeit (hohe Tragzahl);
– stufenlose Veränderung der Teilung (im Falle exzentrischer Bohrungen der Laufbuchsen);
– gute Montierbarkeit und Demontierbarkeit;
– die Übertragung der Kräfte erfolgt im Wesentlichen durch Formschluss, daher reicht üblicherweise eine Schraube pro Zahn.

Die Zwischenkörper sind vorzugsweise drehbar an sich quer erstreckenden Laufbuchsen gelagert (nicht verschiebebeweglich). Der Aufbau der Lagerung, die Befestigung dieser an den Seitenwänden, die Abdichtung / die Kapselung / der Schutz der Lagerungen gegen eindringenden Schmutz oder eindringende Medien ist bei allen Antrieben gleich. Die Wahl der Abdichtung richtet sich auch nach dem zur Verfügung stehenden Platz. Die Lagerungen sind über einen Schmierkanal mittels Fettpresse nachschmierbar.
Bei den Antrieben, bei denen aktiv die Bewegung der Zwischenkörper beeinflusst wird, erfolgt dies durch ortsfeste Rollen, auf denen die Zwischenkörper abrollen/abwälzen. Diese Rollen sind zwischen den beiden Seitenwänden platziert und wirken direkt auf die zugehörige Kontur der Zwischenkörper. Dieser Aufbau ist besonders einfach, kostengünstig, robust und sehr Platz sparend. Durch die günstigen Hebelverhältnisse ergeben sich zwischen Rollen und Zwischenkörpern relativ geringe Belastungen, welche dauerhaften Betrieb ohne Wartung ermöglichen, nicht zuletzt bedingt durch eine Härtung dieser beiden Gegenlaufpartner.
Durch Ausführung der Laufbuchsen mit exzentrischer Bohrung kann die Teilung der Antriebe in gewissen Grenzen verändert werden. Somit sind die Antriebe teilungsmäßig z.B. an eine verschlissene Kette anpassbar.
Ketten mit dem Aufbau einer Buchsenförderkette, Rollentragkette oder Hohlbolzenkette müssen gekröpft, mit Gelenkbuchse in Laufrichtung ausgeführt werden (vgl. WO 2010/108816 A1 ). Ketten mit dem Aufbau einer Gallkette oder Ziehbankkette können ganz normal ausgeführt werden. Bedingt durch den Aufbau von Rolle, Zwischenkörpern und zugehörigen Anschlägen (befestigt an einer Seitenwand) kann auf weitergehende Führungseinheiten oder Kulissen verzichtet werden.
Bei einem Zwischenantrieb mit Einwirkung auf die Kette mittels Führung bzw. Rollen (z. B. Fahrtreppe) gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten:

1. Die Ober- und/oder Unterseite der Kettenlaschen werden durch ortsfeste Rollen abgestützt.
2. An der Kette sind außen (d. h. außerhalb der lichten Weite der Kette) Rollen angebracht, welche durch eine Führung laufen, die sie abstützt, vorzugsweise in radialer Richtung nach außen und nach innen. Diese Rollen können natürlich auch an Anbauteilen (z.B. Tragplatten), welche an der Kette befestigt sind, angeordnet sein.

Die zweite Lösung kommt vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn die Rollen ohnehin schon an der Kette vorhanden sind, die zu lösende Förderaufgabe diese also erfordert bzw. sinnvoll macht. Der Antrieb lässt sich dann sehr einfach ausführen. Auf die Bewegung der Zwischenkörper muss kein Einfluss genommen werden. Diese sind dann vorzugsweise kreisrund ausgeführt. Weitere Vorteile sind:

– Der (nahezu) polygoneffektfreie Betrieb der Kette, d. h. die normalerweise periodisch schwankende Kettengeschwindigkeit vergleichmäßigt sich. Dies wird insbesondere dann erreicht, wenn die Kette auf optimaler Höhe am Antrieb vorbei geführt wird.
– Die Kette bewegt sich linear (ohne radiales Auf und Ab), d. h. der Antrieb stört die Bewegung der Kette nicht, was sich insbesondere bei sensiblem Fördergut (z.B. Menschen auf einer Fahrtreppe) absolut positiv auswirkt, ja teilweise die Integration eines solchen Antriebs erst ermöglicht.

Die erfindungsgemäßen Antriebe laufen praktisch geräuschfrei. Dies ist bedingt durch äußerst geringe Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Kettengelenken und den zugehörigen Zwischenkörpern. Der Impulsaustausch zwischen diesen beiden Elementen wird also praktisch Null.
Die Antriebe sind reversierbar und in beiden Richtungen kann selbst Schiebebetrieb (d. h. der Förderer dreht den Motor) realisiert werden. Die Antriebe können auch bei Triebstockantrieben und Gelenkzahntangen eingesetzt werden, wie sie z.B. bei Schleusen, Wehren und Schmiedemanipulatoren verwendet werden.
An der Kette angebrachte Rollen lassen sich nicht in jeder Installation realisieren. In diesen Fällen wird erfindungsgemäß nicht auf die Kette eingewirkt, sondern mittels Rollen auf die Bewegung der Zwischenkörper. Soll der Antrieb reversierbar sein, werden pro Ketteneingriff zwei Rollen benötigt. Auch diese sind innerhalb des Abstandes zwischen den beiden Seitenwänden, jedoch seitlich versetzt angeordnet. Somit wird sichergestellt, dass je nach Drehrichtung (bzw. genauer gesagt nach Wirkrichtung des übertragenen Drehmomentes) die eine oder andere Wälzkurve des Zwischenkörpers mit der jeweils zugehörigen Rolle in Wirkverbindung steht.
Ist Antrieb in nur einer Richtung erforderlich, ist pro Ketteneingriff nur eine Rolle erforderlich und die Zwischenkörper vereinfachen sich sinngemäß.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/108816 A1 [0002, 0007, 0020, 0067]
DE 202009017290 U1 [0003]

Claims

Antriebskettenrad (100-400) für eine Gelenkkette (G), enthaltend: a) eine erste Seitenwand (120-420), die drehbar um eine Achse (D) lagerbar ist; b) eine zweite Seitenwand (130-430), die unter Ausbildung eines Zwischenraumes (ZR) axial beabstandet von der ersten Seitenwand angeordnet und mit dieser gekoppelt ist; c) einen Zwischenkörper (150-450), welcher im genannten Zwischenraum (ZR) angeordnet ist; d) eine Laufbuchse (110-410), welche zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand (130-430) eingeklemmt ist und an welcher der Zwischenkörper beweglich gelagert ist.
Antriebskettenrad (100-300) für eine Gelenkkette (G), insbesondere nach Anspruch 1, enthaltend: a) eine erste Seitenwand (120-320), die drehbar um eine Achse (D) lagerbar ist; b) eine zweite Seitenwand (130-330), die unter Ausbildung eines Zwischenraumes (ZR) axial beabstandet von der ersten Seitenwand angeordnet und mit dieser gekoppelt ist; c) einen Zwischenkörper (150-350), welcher im genannten Zwischenraum (ZR) beweglich an der ersten und/oder der zweiten Seitenwand (130-430) gelagert ist; b) ein Kulissenelement (180-380), welches an einer ortsfesten Halterung (H) so anbringbar oder angebracht ist, dass es in den Zwischenraum (ZR) ragt und mit dem Zwischenkörper in Kontakt kommen kann.
Antriebskettenrad (100-300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (180-380) beweglich auf der ortsfesten Halterung (H) lagerbar oder gelagert ist, vorzugsweise drehbeweglich.
Antriebskettenrad (100-400) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Seitenwand (120-420) und/oder der zweiten Seitenwand (130-430) ein Trägerzapfen (141-441, 142-442) befestigt ist, welcher in die Laufbuchse (110-410) hineinragt.
Antriebskettenrad (100-400) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seitenwand (120-420) und die zweite Seitenwand durch eine Schraube verbunden sind, welche die Laufbuchse (110-410) durchgreift.
Antriebskettenrad (100-400) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (110-410) zylindrisch mit exzentrischer Bohrung ist.
Antriebskettenrad (100-400) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbuchse (110-410) und/oder der Trägerzapfen (141-441, 142-442) eine Öffnung (112, 144) zur Durchleitung eines Schmiermittels aufweist.
Antriebskettenrad (100-400) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenkörper (150-450) und der Laufbuchse (110-410) ein Wälzlager (160-460) angeordnet ist.
Antriebskettenrad (100-400) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischenkörper (150-450) und der Laufbuchse (110-410) eine Labyrinthdichtung vorgesehen ist.
Antriebskettenrad (300) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper (350) zwei in Axialrichtung versetzt angeordnete Abtastfinger (351a, 351b) aufweist und/oder dass zwei in Axialrichtung versetzt angeordnete Kulissenelemente (380a, 380b) vorgesehen sind.