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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gelenk für eine Hülsen- oder Rollenkette mit einer Hülse und einem in der Hülse angeordneten Bolzen, wobei die Hülse und der darin angeordnete Bolzen ein Wiegegelenk ausbilden.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Kette mit Außenkettengliedern und versetzt zu den Außenkettengliedern angeordneten Innenkettengliedern, wobei die Außenkettenglieder und die Innenkettenglieder mittels Gelenken, die jeweils eine Hülse und einen Bolzen umfassen, miteinander verbunden sind, wobei die Hülsen und die in den Hülsen angeordneten Bolzen ein Wiegegelenk ausbilden.
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Solche technischen Ketten dienen dazu, Kräfte und Bewegungen zu übertragen. Die oben beschriebenen Hülsenketten, in denen das Kettengelenk durch eine Hülse und einen darin angebrachten Bolzen ausgebildet ist, sowie Rollenketten, in denen auf den Hülsen eine zusätzliche Rolle angeordnet ist, kommen beispielsweise in Kettentrieben zur Anwendung und übertragen Drehmoment und Leistung. Einsatzbereiche sind beispielsweise Verbrennungsmotoren, insbesondere der Steuertrieb.
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Hülsenketten sind durch Innenkettenglieder und versetzt dazu angeordnete Außenkettenglieder aufgebaut. Die Innenkettenglieder umfassen üblicherweise zwei Innenlaschen mit je zwei Laschenaugen. Die Hülsen sind in die Laschenaugen eingepresst und verbinden die beiden Innenlaschen so miteinander. Die Außenkettenglieder umfassen je zwei Außenlaschen mit ebenfalls zwei Laschenaugen. In die Laschenaugen sind jeweils Bolzen eingebracht, die so die beiden Außenlaschen miteinander verbinden. Zum Verbinden der Innenkettenglieder mit den Außenkettengliedern sind die Bolzen durch die Hülsen der Innenkettenglieder geführt, wobei die Außenkettenglieder versetzt zu den Innenkettengliedern angeordnet sind. Um eine größere Kettenbreite zu ermöglichen, können auch zwei oder mehrere dieser Ketten parallel zueinander angeordnet und miteinander verbunden werden.
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Die
DE 42 35 198 A1 zeigt eine Hülsen- bzw. Rollenkette mit Wiegegelenken. Dabei sind die die Innenkettenlaschen miteinander verbindenden Hülsen derart ausgestaltet, dass sie eine erste Arbeitsfläche der Wiegegelenke ausbilden. Die die Außenkettenlaschen miteinander verbindenden Stifte haben ebenfalls einen unrunden Querschnitt und sind derart geformt, dass sie eine zweite Arbeitsfläche der Wiegegelenke ausbilden.
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Die
DE 17 44 245 U zeigt eine weitere Hülsen- bzw. Rollenkette, bei der die Gelenke als Wiegegelenke ausgebildet sind. Dabei ist ein Bolzen, der die Außenkettenlaschen miteinander verbindet, als Pfannenbolzen ausgebildet. In diesem Pfannenbolzen rollt ein Schneidenbolzen ab, der entweder in eine Hülse eingesetzt ist oder integral in der Hülse ausgebildet ist. Durch die Ausgestaltung des Wiegegelenks mit einem Pfannenbolzen und einem Schneidenbolzen wird erreicht, dass die Zugkraft in die Hauptzugzone der Kette zentriert ist.
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Die
EP 0 257 661 A2 zeigt eine Schmierung eines Gelenks einer Rollenkette, wobei in den die Innenkettenlaschen miteinander verbindenden Hülsen Ölzuführbohrungen ausgebildet sind. Zudem sind Distanzstücke auf der Rolle oder an der Innenlasche vorgesehen, die dafür sorgen, dass die Rolle von der Innenlasche beabstandet ist, so dass Öl durch die Ölzuführbohrungen in die Hülse eintreten kann und dort für eine Schmierung zwischen einem Stift und einer Hülse sorgt.
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Die
EP 1 065 406 A1 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Schmierung einer Rollenkette. Dabei sind die Rolle und die Hülse der Hülsenkette je mit mindestens einer radialen Öffnung versehen, durch die Schmiermittel in das durch den Stift und die Hülse ausgebildete Gelenk eintreten kann.
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Ein Nachteil von Hülsenketten besteht darin, dass die Hülsen immer wieder mit den gleichen Flächen mit den zugehörigen Kettenrädern in Kontakt kommen, wodurch erhöhter Verschleiß auftritt. Es ist daher bekannt, auf den Hülsen zusätzliche Rollen anzubringen, die sich auf den Hülsen drehen können. Bei diesen sogenannten Rollenketten wird der Verschleiß an den Hülsen verringert.
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Nachteilig an den bekannten Hülsen- und Rollenketten ist ferner die auftretende Reibung, die beim Einsatz der Ketten in Verbrennungsmotoren zu erhöhtem CO2-Ausstoß führt.
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Bekannte Lösungen zur Reibungsreduzierung sind beispielsweise das Aufbringen von reibungsreduzierender Beschichtung auf die einzelnen Komponenten einer Kette oder die Verkleinerung der Kontaktfläche von Laschen zu anderen Schnittstellen, wie beispielsweise den Spannschienen oder den Führungsschienen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, weitere Möglichkeiten zur Reibungsreduzierung in Ketten aufzufinden.
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Diese Aufgabe wird für das Kettengelenk erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hülse im Querschnitt kreisförmig ist und eine massive, geschlossene Hälfte aufweist, während in der anderen Hälfte der Hülse eine halbmond- bzw. bohnenförmige Ausnehmung für den Bolzen ausgebildet ist.
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In dem Wiegegelenk findet zwischen den beiden Partnern des Gelenks eine Abrollbewegung statt. Dadurch wird die Gleitbewegung zwischen den Gelenkpartnern reduziert, wodurch auch die Reibung verringert wird. Durch die verringerte Reibung wird der CO2-Ausstoß des Motors reduziert.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen werden, dass in der Hülse eine Wiegefläche ausgebildet ist, an dem Bolzen mindestens eine weitere Wiegefläche ausgebildet ist, und die Wiegefläche des Bolzens derart mit der Wiegefläche der Hülse zusammenwirkt, dass eine Abwälzbewegung zwischen Bolzen und Hülse ermöglicht ist. Dadurch, dass die Wiegefläche in der Hülse ausgebildet ist, ist eine einfache Ausgestaltung des Wiegegelenks möglich. Es kann entweder ein separates Element in die Hülse eingebracht werden, das die Wiegefläche ausbildet, oder die Wiegefläche ist direkt in der Hülse ausgebildet, so dass eine einstückige Ausgestaltung der Hülse ermöglicht wird.
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Ferner kann vorgesehen werden, dass die Wiegefläche der Hülse und/oder des Bolzens konvex ist. Dadurch wird die Abrollbewegung zwischen dem Bolzen und der Hülse einfach ermöglicht.
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In noch einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen werden, dass in der Hülse ein sich in Längsrichtung der Hülse erstreckender konvexer Bereich ausgebildet ist. Dadurch wird eine einfache Ausgestaltung der Wiegefläche der Hülse ermöglicht, der Bolzen kann eine nahezu beliebige Form aufweisen, solange diese das Abrollen des Bolzens auf der Wiegefläche der Hülse gestattet.
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Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen werden, dass der Bolzen einen abgeflachten Querschnitt aufweist, wobei die beiden Längsseiten des Bolzens unterschiedliche Krümmung aufweisen. Dadurch wird ein gutes Abrollen des Bolzens an der Wiegefläche der Hülse möglich. Dabei liegt die Seite mit der geringeren Krümmung an der Wiegefläche der Hülse an, durch die andere Seite des Bolzens wird eine gute Führung des Bolzens in der Hülse erreicht.
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In Bezug auf die Kette wird die oben beschriebene Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hülsen im Querschnitt kreisförmig sind und eine massive, geschlossene Hälfte aufweisen, während in der anderen Hälfte der Hülsen eine halbmond- bzw. bohnenförmige Ausnehmung für den Bolzen ausgebildet ist. Dadurch wird im Betrieb der Kette auftretende Reibung reduziert und damit der CO2-Ausstoß des Motors verringert.
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Vorteilhafterweise kann die Kette derart ausgestaltet sein, dass in den Hülsen jeweils ein in Längsrichtung der Hülsen verlaufender konvexer Bereich angeordnet ist, der eine Wiegefläche für den Bolzen ausbildet. Dadurch wird eine einfache Ausgestaltung der Wiegefläche der Hülse erzielt. Dabei kann die Wiegefläche beispielsweise durch ein in die Hülse eingestecktes zusätzliches Teil, beispielsweise einen Stift, ausgebildet sein oder Bestandteil der Hülse selber bilden, so dass eine einteilige Ausgestaltung der Hülse möglich ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen werden, dass die Hülsen mit den jeweiligen Innenkettengliedern fest verbunden sind, derart, dass die Wiegeflächen der Hülsen senkrecht zur Längsrichtung der Kette ausgerichtet sind. Durch dieses gerichtete Verbinden der Hülsen mit den Innenkettengliedern, beispielsweise durch Einpressen, erhält die Wiegefläche der Hülsen die gewünschte Ausrichtung, so dass der gewünschte Verlauf der Kette im Betrieb ermöglicht wird.
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In noch einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass die Bolzen einen abgeflachten Querschnitt aufweisen und fest mit den jeweiligen Außenkettengliedern verbunden sind, so dass die Längsseiten des Bolzenquerschnitts im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Kette verlaufen. Dadurch wird der Bolzen in der gewünschten Position in der Kette fixiert, der gewünschte Verlauf der Kette ermöglicht und eine weiche Abrollbewegung zwischen Hülse und Bolzen realisiert.
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Ferner kann vorgesehen werden, dass die Hülsen entgegengesetzt zur Zugrichtung der Kette in den Innenkettengliedern befestigt sind. Dies bedeutet, dass die jeweils in Zugrichtung vordere Hülse eines Innenkettengliedes so angeordnet ist, dass ihre konvexe Wiegefläche gegen die Zugrichtung zeigt, während die in Zugrichtung hintere Hülse des Innenkettengliedes so angeordnet ist, dass ihre konvexe Wiegefläche in Zugrichtung zeigt. Unter Zugbelastung werden somit die Wiegeflächen der Hülsen und die Wiegeflächen der Bolzen aneinander gedrückt, die gewünschte Abrollbewegung im Kettengelenk wird ermöglicht.
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Dies ist vor allem bei Zugketten wichtig, um eine korrekte Funktion des Wiegegelenks zu gewährleisten.
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Es ist auch möglich, die Hülsen in Schubrichtung der Kette an den Innenkettengliedern zu befestigen. Dies bedeutet, dass die jeweils in Schubrichtung vordere Hülse eines Innenkettengliedes so angeordnet ist, dass ihre Wiegefläche in Schubrichtung der Kette zeigt, während die in Schubrichtung hintere Hülse dieses Innenkettengliedes so ausgerichtete ist, dass ihre Wiegefläche gegen die Schubrichtung zeigt. Durch diese Ausführungsform wird eine Schubkette ausgebildet. Unter Schubbelastung werden die Wiegeflächen der Hülsen und die Wiegeflächen der Bolzen gegeneinander gedrückt, so dass die gewünschte Funktionsweise, d.h. das Abrollen des Bolzens an der Hülse ermöglicht ist.
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Noch eine weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass mindestens eine der Hülsen mit mindestens einer Bohrung versehen ist, die sich durch die Hülsenwand in die Hülse erstreckt. Diese Bohrung kann als Richtbohrung ausgebildet sein, oder als Zuführung für Schmiermittel, beispielsweise Öl, genutzt werden, wodurch eine weitere Reibungsreduzierung erfolgt.
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Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen werden, dass auf den Hülsen Rollen angeordnet sind. Durch die dadurch ausgebildete Rollenkette wird eine Verschleißminderung der Kette erzielt.
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In noch einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zumindest die Innenkettenglieder Zahnlaschen aufweisen. Die Kette ist dann als Zahnkette ausgebildet, mit den daraus resultierenden Vorteilen, wie z.B. gleichmäßiger, präziser und geräuscharmer Lauf.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kette, teilweise geschnitten,
- 2 Draufsicht auf die Kette aus 1, teilweise im Schnitt,
- 3 Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Kette, teilweise im Schnitt,
- 4 Draufsicht auf die Kette aus 3, teilweise geschnitten,
- 5 Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Kette, teilweise im Schnitt,
- 6 Draufsicht auf die Kette aus 5, teilweise im Schnitt,
- 7 Seitenansicht noch einer weiteren Ausgestaltungsform der Kette, teilweise im Schnitt,
- 8 Draufsicht auf die Kette aus 7, teilweise im Schnitt.
- 9 Seitenansicht nach einer weiteren Ausführungsform der Kette, teilweise im Schnitt, und
- 10 Draufsicht auf die Kette aus 9, teilweise im Schnitt
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1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kette 1. Die Kette 1 ist teilweise im Schnitt entlang der Schnittlinien I-I aus 2 dargestellt. Die Kette 1 umfasst Außenkettenglieder 2 und versetzt dazu angeordnete Innenkettenglieder 3, die miteinander mittels Hülsen 4 und darin angeordneten Bolzen 5 gelenkig verbunden sind. Die Hülsen 4 und die Bolzen 5 sind derart geformt, dass sie ein Wiegegelenk ausbilden. Die Hülsen 4 sind daher derart ausgebildet, dass ihr innerer freier Querschnitt 6 in etwa die Form eines Halbmondes hat. Das heißt, der innere freie Querschnitt 6 der Hülsen 4 wird auf einer Seite durch ein Kreissegment 7 beschrieben, das dem inneren Durchmesser einer normalen zylindrischen Hülse entspricht. Die gegenüberliegende Seite des inneren freien Querschnitts der Hülse 4 wird durch ein zweites Kreissegment 8 beschrieben, das konvex ausgebildet ist und somit in den normalerweise freien Querschnitt einer normalen zylindrischen Hülse hineinragt. Dieser konvexe Bereich, also das zweite Kreissegment 8, bildet eine Wiegefläche 9 der Hülse 4 aus. Im Querschnitt weist die Hülse 4 also eine massive, geschlossene Hälfte auf, während in der anderen Hälfte die in etwa halbmond- bzw. bohnenförmige Ausnehmung für den Bolzen 5 ausgebildet ist.
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Die Bolzen 5 weisen einen abgeflachten Querschnitt auf. Die beiden Längsseiten des abgeflachten Querschnitts des Bolzens weisen eine unterschiedliche Krümmung auf. Die Seite mit geringerer Krümmung 10 des Bolzens 5 ist der Wiegefläche 9 der Hülse 4 zugeordnet. Diese Wiegefläche 10 des Bolzens liegt an der Wiegefläche 9 der Hülse 4 an, so dass die beiden Wiegeflächen 9, 10 aufeinander abrollen, wenn die Kette 1 über ein Kettenrad (nicht dargestellt) geführt wird. Die gegenüberliegende Seite 11 des Bolzens 5 weist eine größere Krümmung auf, die an das erste Kreissegment 7 des freien Querschnitts 6 in der Hülse 4 angepasst ist und an dieser Außenseite des freien Querschnitts 6 in der Hülse 4 anliegt.
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In 1 sind die Hülsen 4 so in den Innenkettengliedern 3 angeordnet, dass der massive Bereich des Querschnitts der Hülse 4 nach außen zu den Rädern des jeweiligen Innenkettenglieds 3 zeigt und der freie Querschnitt 6 bzw. die Bohrung der Hülse 4 zur Mitte des jeweiligen Innenkettenglieds 3 zeigt. Die Hülsen sind somit entgegengesetzt zur Zugrichtung Z der Kette eingebaut. Unter Zugbelastung werden die Wiegeflächen 10 der Bolzen 5 gegen die Wiegeflächen 9 der Hülsen 4 gedrückt und die gewünschte Funktion des Wiegegelenks, d.h. das Abrollen der Wiegeflächen 9,10 von Hülse 4 und Bolzen 5 aufeinander, wird gewährleistet. Die so ausgebildete Kette ist also eine Zugkette.
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Wie in 1 deutlich zu erkennen, sind sowohl der Bolzen 5 als auch der freie Querschnitt 6 der Hülse 4 symmetrisch zur Längsrichtung L der Kette 1 ausgebildet. Im geraden Zustand der Kette 1 liegt der Berührpunkt zwischen der Wiegefläche 10 des Bolzens 5 und der Wiegefläche 9 der Hülse 4 auf der Mittelachse M der Kette 1.
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2 zeigt eine Draufsicht auf die Kette 1 aus 1, teilweise im Schnitt entlang der Linie II - II aus 1. In dieser Draufsicht ist zu erkennen, dass jedes Innenkettenglied 3 aus je zwei Innenkettenlaschen 12 zusammengesetzt ist, die jeweils zwei Laschenaugen 13 aufweisen. In diese Laschenaugen 13 sind die Hülsen 4 eingepresst. Es ist auch möglich, die Hülsen auf andere Art fest mit den Laschenaugen 13 zu verbinden. Die Hülsen 4 werden gerichtet in die Innenkettenlaschen 12 eingepresst. Dies bedeutet, dass die Hülsen 4 so in die Innenkettenlaschen 12 eingepresst werden, dass die Wiegefläche 9 der Hülsen 4 die gewünschte Ausrichtung entgegengesetzt zur Zugrichtung der Kette 1 erhält. Die Außenkettenglieder 2 sind versetzt zu den Innenkettengliedern 3 angeordnet und umfassen ebenfalls je zwei Außenkettenlaschen 14, die je zwei Laschenaugen 15 aufweisen. In die Laschenaugen 15 sind die Bolzen 5 eingesteckt. Die Verbindung zwischen den Innenkettengliedern 3 und den Außenkettengliedern 2 erfolgt dadurch, dass die Bolzen 5 durch die Hülsen 4 hindurchgeführt werden. Die Bolzen 5 und die Hülsen 4 bilden also die Kettengelenke aus.
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Eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Kette 1' ist in 3 gezeigt. Auch diese Kette 1' ist teilweise im Schnitt entlang Linie III - III aus 4 gezeigt. Der Aufbau dieser Kette 1' entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der bereits beschriebenen Kette 1. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede dargestellt. In der Kette 1' aus 3 sind die Hülsen 4' mit Bohrungen 16 versehen, die von außen durch die Wand der Hülsen zum Durchbruch bzw. inneren Querschnitt 6 der Hülsen durchgehen. Diese Bohrungen 16 können als Richtbohrungen oder Bohrung zur Zufuhr von Schmierstoff zu dem Wiegegelenk genutzt werden.
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4 zeigt eine Draufsicht auf die Kette 1' aus 3, teilweise in einem Schnitt entlang der Linie VI - VI aus 3. In 4 ist zu erkennen, dass in jeder Hülse 4' zwei Bohrungen 16 angeordnet sind. Dadurch ist eine gute Schmiermittelversorgung des Wiegegelenks, d.h. der Kontaktfläche zwischen dem Bolzen 5 und der Hülse 4' möglich.
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5 und 6 zeigen noch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kette 1". Der Aufbau dieser Kette 1" entspricht wieder weitestgehend den bereits beschriebenen Ketten, für gleiche Bauteile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede beschrieben. Bei der in den 5 und 6 dargestellten Kette 1" handelt es sich um eine Rollenkette. Das heißt, der Aufbau der Kette 1" entspricht dem Aufbau der in 1 gezeigten Kette 1, allerdings sind auf den Hülsen 4 zusätzlich Rollen 17 aufgebracht. Die Rollen 17 bewegen sich auf den Hülsen 4 und tragen dadurch zu einer Verschleißminderung der Kette 1" bei.
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Noch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kette 1''' ist in den 7 und 8 gezeigt. Auch in diesem Fall gilt wieder, dass der Aufbau der Kette 1''' im Wesentlichen dem Aufbau der bereits gezeigten Ketten entspricht, für gleiche Bauteile daher gleiche Bezugszeichen verwendet werden und im Folgenden nur die Unterschiede dargestellt werden. Bei der Kette 1''' handelt es sich um eine Hülsenzahnkette. D.h., zumindest die Innenkettenlaschen 12''' der Innenkettenglieder 3 der Kette 1''' weisen als Laschen Zahnlaschen auf. Die Innenkettenlaschen 12''' weisen wiederum Laschenaugen 13''' auf, in die die Hülsen 4 eingesteckt und fest mit diesen verbunden sind, beispielsweise durch Einpressen. Die Hülsen sind wie bereits beschrieben ausgestaltet und angeordnet. In den Hülsen 4 sind die Bolzen 5 angeordnet und mit den Außenkettenlaschen 14''' verbunden, so dass die Bolzen die gewünschte Ausrichtung erhalten. Die Außenkettenglieder 2''' bzw. die Außenkettenlaschen 14''' müssen nicht als Zahnlaschen ausgebildet sein, sondern können beispielsweise als Führungslaschen ausgebildet sein.
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8 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Kette 1''', teilweise im Schnitt entlang der Schnittlinien VIII - VIII aus 7. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Hülsen 4 in den Innenkettenlaschen 12''' der Innenkettenglieder 3''' befestigt sind, beispielsweise durch Einpressen. Dadurch erhalten die Hülsen 4 die gewünschte Ausrichtung in der Kette 1'''. In den Hülsen 4 sind die Bolzen 5 angeordnet und in Laschenaugen 15''' in den Außenkettenlaschen 14''' angebracht.
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In 9 ist eine weitere Ausführungsform einer Kette 1'''' gezeigt. Die Kette 1'''' umfasst im Wesentlichen die gleichen Bestandteile wie die in den 1 und 2 gezeigte Kette 1. Die identischen Bestandteile haben daher die gleichen Bezugszeichen. Es werden im Folgenden lediglich die Unterschiede zwischen den Ketten beschrieben. In der Kette 1'''' aus 9 sind sowohl die Hülsen 4 als auch die Bolzen 5 um 180° gedreht zu der Kette 1 eingebaut. Auch in diesem Fall sind die Bolzen 5 wieder so angeordnet, dass sie im Querschnitt spiegelsymmetrisch zur Längsachse L der Kette 1"" ist. Ebenso sind die Hülsen 4 derart angeordnet, dass ihr Querschnitt spiegelsymmetrisch zur Längsrichtung L der Kette 1' ist. Allerdings sind die Hülsen 4 nun derart in den Innenkettenlaschen 12 befestigt, dass ihr freier Querschnitt 6 nach außen, d.h. zu den Rändern der Innenkettenlaschen 12, zeigt. Die Hülsen 4 sind also in Schubrichtung S der Kette 1'''' eingebaut. Diese Kette 1'''' ist eine Schubkette, d.h. unter Schubbelastung werden die Wiegeflächen 9,10 von Hülse 4 und Bolzen 5 gegeneinander gepresst und die gewünschte Funktion des Wiegegelenks erzielt.
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10 zeigt eine Draufsicht der Kette 1'''' aus 9, teilweise im Schnitt entlang der Linie IV - IV aus 9. Auch hier ist zu erkennen, dass die Bolzen 5 weiter im Inneren der Innenkettenlaschen 12 angeordnet sind.
