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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schubkette mit einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Kettengliedern, die jeweils zwei einander gegenüber angeordnete, parallel zueinander ausgerichtete Seitenplatten aufweisen, die durch eine Verbindungsplatte miteinander verbunden sind, wobei die Seitenplatten und die Verbindungsplatte im Querschnitt etwa eine U-Form ausbilden.
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Im Rahmen der Erfindung meint der Begriff „Schubkette“ eine Vorrichtung, die nicht nur Schubkräfte, sondern auch Zugkräfte übertragen kann. Eine Schubkette versteift im Gegensatz zu reinen Zugketten in Schubrichtung, bleibt aber beispielsweise über Kettenräder umlenkbar. Solche Schubketten sind z.B. als sogenannte rückensteife Ketten ausgebildet
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Ermöglicht wird die Schubfähigkeit bei einer rückensteifen Schubkette durch speziell geformte Kettenglieder, die über Gelenke miteinander verbunden sind und formschlüssig ineinandergreifen, so dass sie sich in einer Bewegungsrichtung gegeneinander abstützen. Die Kettenglieder bestehen aus hochpräzisen mechanischen Gliedern, deren Eigenschaft es ist, hohe Lasten durch Zug und Druck bewegen zu können. Dabei greifen die Kettenglieder fortlaufend ineinander über, sie lassen sich in einer Richtung aufwickeln, in der anderen bilden sie eine starre Einheit.
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Der wesentliche Vorteil derartiger Kettenglieder besteht neben der Einsatzfähigkeit als Zug- oder Schubvorrichtung auch darin, dass sie aufgrund der Umlenkungsmöglichkeit in verhältnismäßig kleinen Bauräumen untergebracht werden können. Auch die Lagerung derartiger Schubketten ist mit geringem Platzbedarf möglich.
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Beispielsweise zeigt die
US 6,224,037 B1 eine derartige Schubkette mit rückensteifer Ausführung. Auch die
DE 10 2012 214 270 A1 zeigt eine solche Schubkette mit entsprechendem Versteifungsprinzip. Den in den genannten Druckschriften genannten Schubketten ist gemein, dass deren Kettenglieder über Drehgelenke miteinander verbunden sind. Die Versteifung der gesamten Kette in eine Bewegungsrichtung wird dadurch erreicht, dass Seitenplatten der Kettenglieder formschlüssig ineinandergreifen und eine Blockadeewirkung erzielen. Ein wesentlicher Nachteil besteht dabei darin, dass die Kettenglieder nur sehr aufwändig gefertigt und die Verbindung der Kettenglieder untereinander nicht dauerhaft spielfrei möglich ist. Dies führt dazu, dass die Schubkette in ihrer Längsrichtung aufgrund des Spiels der Gelenke aus der gewünschten Geraden ausgelenkt ist, die Schubkette also nicht exakt linear verläuft.
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Als alternatives System sind Antriebsmittel bekannt, die zwei Antriebsmittel oder Ketten aufweisen, deren Kettenglieder nach Art eines Reißverschlusses zur Ausbildung einer Schubkette ineinander greifen können, wodurch die gesamte Kette, bestehend aus den beiden Einzelketten, insgesamt versteift wird. Dies zeigt beispielsweise die
US 7,270,619 B2 . Die beiden Einzelketten sind dabei nicht rückensteif, die Steifigkeit ergibt sich erst durch die Verbindung der beiden Einzelketten miteinander. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist das Spiel zwischen den Elementen relativ groß, so dass sich auch im zusammengesetzten Zustand der beiden Einzelketten keine zuverlässig gerade oder lineare Gesamtschubkette ergibt. Hinzu kommt, dass aufgrund von Abnutzung und Belastung ein sauberes Ineinandergreifen der Kettenglieder der beiden Einzelketten nicht dauerhaft zuverlässig möglich ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schubkette zur Übertragung von Zug- und Schubkräften zu schaffen, die einerseits relativ einfach aufgebaut und somit kostengünstig herstellbar ist, andererseits aber nur ein geringes Spiel zwischen den Kettengliedern besitzt. Die Schubkette soll dabei möglichst gerade bzw. linear ausrichtbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Schubkette mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Demnach sind die einzelnen Kettenglieder nicht unmittelbar miteinander verbunden, sondern die einzelnen Kettenglieder sind an einem elastisch verformbaren Rückenband befestigt. Die Befestigung erfolgt jeweils über eine Verbindungsplatte, die die beiden Seitenplatten der Kettenglieder miteinander verbindet. Das Rückenband hält die Kettenglieder exakt in ihre Position und weist Rückstellkräfte auf, die die Schubkette nach einer Umlenkung stets zurück in die gestreckte, gerade Form treiben. Das elastisch verformbare Rückenband kann beispielsweise aus einem Metall oder Kunststoff bestehen. Die Kettenglieder sind vorteilhafterweise mit dem Rückenband verschraubt oder vernietet. In einer besonderen Ausführungsvariante können das Rückenband und die einzelnen Kettenglieder auch einstückig ausgeführt sein, beispielsweise durch eine gemeinsame Herstellung im Spritzgussverfahren.
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Wesentlich ist, dass sich die Kettenglieder dann über Kontaktflächen gegeneinander abstützt, wenn das Rückenband gerade ausgerichtet ist. Ist das Rückenband dagegen gebogen oder umgelenkt, entfernen sich die Kontaktflächen der Kettenglieder voneinander. Die Schubkräfte der Schubkette werden über die Kontaktflächen der Kettenglieder übertragen, Zugkräfte dagegen über das Rückenband.
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In einer besonders einfachen Ausführungsvariante können die Kettenglieder als U-förmige Elemente ausgeführt sein, wobei die beiden einander gegenüber angeordneten und parallel zueinander verlaufenden Seitenplatten über eine, in Längsrichtung der Schubkette bzw. der Kettenglieder die gleiche Länge aufweisende, Verbindungsplatte miteinander verbunden sind. Die Kontaktflächen sind durch Stirnflächen der Seitenplatten und der Verbindungsplatte gebildet, die Ebene der Kontaktflächen verläuft dabei quer zur Längsrichtung der Schubkette.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schubkette besteht darin, dass aufgrund der einfachen und kostengünstigen Verbindung der einzelnen Kettenglieder mit dem Rückenband keine gelenkige Verbindung der Kettenglieder untereinander notwendig ist. Diese sonst übliche Verbindung der Kettenglieder untereinander ist, wie oben bereits erläutert, stets mit einem gewissen Spiel verbunden, was zu einer nachteiligen Auslenkung der Schubkette aus der Geraden führt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante weisen die Seitenplatten Ausnehmungen und/oder Vorsprünge auf, die miteinander korrespondieren. Ein in Längsrichtung der Schubkette vorstehender Vorsprung befindet sich in der Streckung der Schubkette in einer Ausnehmung der benachbarten Seitenplatte, so dass ein Formschluss erreicht wird, der die Kette versteift. Wird die Schubkette bzw. das Rückenband gebogen oder umgelenkt, werden die Vorsprünge jeweils aus den Ausnehmungen heraus bewegt. Die Vorsprünge und Ausnehmungen können dabei jede geeignete Form aufweisen, wesentlich ist dabei nur, dass die Vorsprünge in die Ausnehmungen einführ- und herausführbar sind.
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Ein wesentlicher Vorteil bei der Realisierung von Ausnehmungen und Vorsprüngen besteht darin, dass die einzelnen Kettenglieder auch quer zur Längsrichtung der Schubkette ineinander verschachtelt und somit sicher gehalten sind. Hierdurch wird ein exakter und gerader Verlauf der Schubkette zusätzlich begünstigt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Seitenplatten im Wesentlichen rechteckig ausgeführt, wobei von einer ersten Stirnfläche oder Seitenkante beabstandet zur Verbindungsplatte ein ebenfalls im Wesentlichen rechteckiger Kontaktarm in Längsrichtung der Schubkette seitlich absteht. In Längsrichtung gegenüberliegend weist ein Eckbereich der der ersten Seitenkante gegenüberliegenden zweiten Seitenkante eine Ausnehmung auf, deren Größe und Form den vorstehenden Kontaktarm entspricht. Im gestreckten Zustand der Schubkette befindet sich jeweils der Kontaktarm eines Kettenglieds in der Ausnehmung des benachbarten Kettengliedes. Wird die Schubkette dagegen gebogen, bewegt sich der jeweilige Kontaktarm aus der benachbarten Ausnehmung heraus.
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Der Antrieb der Schubkette kann über verschiedene Antriebsmittel erfolgen. In einer einfachen Ausführungsvariante kontaktieren Antriebsräder die Schubkette und treiben diese über Reibkraft in linearer Richtung entlang der Längsachse der Schubkette nach vorne oder hinten. Die Kontaktierung kann dabei an einer oder beiden Seitenplatten, aber auch an der Verbindungsplatte erfolgen.
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Um den Vorschub entlang der Längsachse zu erhöhen, kann die Kraftübertragung zwischen den Antriebsmitteln nach Art eines Zahnstangenantriebs ausgeführt sein. Dabei weist die Schubkette erfindungsgemäß auf zumindest einer Außenseite an ihren Kettengliedern gezahnte Abschnitte auf, in die Zähne eines Antriebsritzels eingreifen können. Um einen gleichmäßigen und zuverlässigen Vortrieb der Schubkette zu ermöglichen, weisen vorteilhafterweise jeweils die Seitenplatten der Kettenglieder entsprechende verzahnte Abschnitte auf, so dass die Schubkette von zwei Seiten über Ritzel oder Antriebsräder kontaktiert werden kann. Dabei können beide kontaktierenden Ritzel als Antriebsritzel ausgeführt sein und die Schubkette in Längsrichtung bewegen. Alternativ kann vorteilhafterweise nur ein Antriebsritzel vorgesehen sein, während sich auf der gegenüberliegenden Seite lediglich eine nicht angetriebene Führungsrolle befindet. Diese kann entweder ebenfalls als Zahnrad mit entsprechenden Zähnen ausgeführt sein, aus Kostengründen ist aber auch die Kontaktierung mit einer glatten Rolle, beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi als Führungsrolle denkbar.
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Vorteilhafterweise können die Seitenplatten von außen mit Verzahnungselementen versehen sein, die die Außenflächen der Seitenplatten nahezu vollständig bedecken. Die Verzahnungselemente reichen dabei in Längsrichtung vom freien Ende des Kontaktarms bis an die gegenüberliegende Ausnehmung heran und quer zur Längsrichtung von einer Längskante der Seitenplatte zur gegenüberliegenden. Der Kontaktarm steht dann nicht mehr frei gegenüber der Stirnfläche der Seitenplatte vor, sondern befindet sich neben dem Verzahnungselement. Ein sich unterhalb der Ausnehmung befindender, entlang der Längsachse gegenüber dem Verzahnungselement vorstehender Bereich des benachbarten Kettenglieds befindet sich somit im gestreckten Zustand der Schubkette unterhalb des Kontaktarms und innerhalb zweier einander gegenüberliegender Verzahnungselemente. Dies hat den Vorteil, dass die einzelnen Kettenglieder auch in Querrichtung zur Längsachse der Schubkette miteinander verschachtelt und gehalten sind, was eine ausgesprochen exakte und spurtreue Ausrichtung der Schubkette erlaubt.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Schubkette ist der zwischen den Seitenplatten und der Verbindungsplatte befindliche Raum vollständig nutzbar. Beispielsweise können Kabel oder andere Elemente in diesen innenliegenden Bauraum eingeführt werden. Um solche Kabel, Leitungen oder ähnliche Elemente gegen Außeneinflüsse zu schützen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die ansonsten geöffnete Seite der im Querschnitt U-förmigen Kettenglieder mit Verschlusselementen zu verschließen. Diese können als plattenförmige Elemente mit Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt ausgeführt sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante können die Verschlusselemente dazu genutzt werden, einen ungewollten Torsionseffekt der Schubkette zu verhindern. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Schubkette in Längsrichtung unterschiedlich lange Verschlusselemente aufweist. Es sind Verschlusselemente vorgesehen, die in Längsrichtung der Schubkette länger als die der Querverbindungsplatte abgewandte Stirnfläche der Seitenplatten sind. Diese längeren Verschlusselemente reichen mit ihren freien Enden jeweils in die benachbarten Kettenglieder hinein, überbrücken also ein mittleres Kettenglied vollständig und kontaktieren jeweils die beiden benachbarten Kettenglieder. Zwischen diesen längeren Verschlusselementen sind entsprechend kürzere Verschlusselemente vorgesehen. Die kürzeren Verschlusselemente entsprechen der Länge der Seitenplatten abzüglich der beiden in Längsrichtung hineinragenden Längenabschnitten der jeweils benachbarten längeren Verschlusselemente. Die Torsionsmöglichkeit der Schubkette wird durch die erfindungsgemäße übergreifende Länge der längeren Verschlusselemente wirksam reduziert.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere für eine Verwendung im Zusammenhang mit einer Prüfung, Überwachung oder Messung von länglichen Hohlkörpern, beispielsweise Hohlwellen. Insbesondere kann die Schubkette genutzt werden, um Ultraschallsensoren in eine Hohlwelle einzuführen. Anstelle einer Ultraschallprüfung ist auch das Einführen anderer Sensoren oder auch einer Kamera mithilfe der Schubkette in entsprechend lange Hohlräume möglich. Um eine optimale Ausrichtung der Schubkette innerhalb des Hohlkörpers zu gewährleisten, kann dieser an eine Vorrichtung, die die Schubkette trägt und antreibt, fest angebracht, beispielsweise mit dieser verschraubt werden.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Darstellungen sollen dabei nicht einschränkend zu verstehen sein, sondern stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:
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1: Eine perspektivische vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsvariante der Schubkette im gestreckten Zustand,
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2: die Schubkette aus 1 in gebogenem Zustand,
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3: eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung in vereinfachter Darstellung in Seitenansicht,
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4: ein erfindungsgemäßes Kettenglied einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung,
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5: das erfindungsgemäße Kettenglied aus 4 in Draufsicht.
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6: das erfindungsgemäße Kettenglied aus 4 in Frontansicht,
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7: eine weitere Ausführungsvariante des Kettenglieds aus 4 in perspektivischer Darstellung,
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8: eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für die Schubkette,
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9: die Antriebsvorrichtung aus 8 in perspektivischer Darstellung,
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10: eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Kettenglieds im Querschnitt mit Verschlusselement und innenliegenden Elementen,
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11: eine vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf Kettenglieder entsprechend 10,
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12: eine erfindungsgemäße Schubkette in perspektivischer Darstellung.
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Eine einfachste Ausführung einer erfindungsgemäßen Schubkette 20 zeigen die 1 und 2. Erkennbar sind nebeneinander bzw. hintereinander angeordnete Kettenglieder 22, die im Querschnitt etwa U-förmig ausgeführt sind. Zwei sich entlang einer Längsachse x-x der Schubkette 20 erstreckende Seitenplatten 24 sind im Wesentlichen rechteckig, ggf. auch quadratisch, und durch eine Verbindungsplatte 26 miteinander verbunden.
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Die Verbindungsplatten 26 der Kettenglieder 22 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Niete 28 an einem elastisch verformbaren Rückenband 30 befestigt. Im geraden bzw. gestreckten Zustand der Schubkette 20 berühren sich die einzelnen Kettenglieder 22 mit Kontaktflächen 32, die durch quer zur Längsachse x-x verlaufende Stirnflächen der beiden Seitenplatten 24 und der Verbindungsplatte 26 gebildet sind. Die Kontaktflächen 32 bewirken einerseits, dass die Schubkette 20 ausgehend vom Rückenband 30 nicht in Richtung der Kettenglieder 22 gebogen werden kann, andererseits werden Schubkräfte entlang der Längsachse x-x über die Kontaktflächen 32 von einem Kettenglied 22 auf das nächste übertragen. Zur Übertragung der Zugkräfte dient dagegen das Rückenband 30.
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2 verdeutlicht, dass die Schubkette 20 in die den Kettengliedern 22 wegweisende Richtung verformbar bzw. umlenkbar ist. Dabei entfernen sich die Kettenglieder 22 voneinander.
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3 zeigt eine einfache Ausführungsvariante einer weiteren bevorzugten Form der Kettenglieder 22. Diese weisen in ihren Seitenplatten 24 im Bereich ihrer Kontaktflächen 32 Ausnehmungen 34 und in Längsrichtung x-x gegenüber angeordnet entsprechende Vorsprünge 36 auf. In der geraden Form der Schubkette 20 befinden sich die Vorsprünge 36 in den Ausnehmungen 34, was zum Einen zu einer verbesserten Ausrichtung der Kettenglieder 22 zueinander und somit der gesamten Schubkette 20 führt, zum Anderen eine Kraftübertragung quer oder schräg zur Längsrichtung x-x ermöglicht. Die Ausnehmung 34 und die Vorsprünge 36 können prinzipiell beliebige Formen aufweisen, wesentlich ist nur, dass die Vorsprünge 36 in die Ausnehmung 34 einführbar und bei einem Umlenken der Schubkette 20 aus diesen entfernbar sind.
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Die 4 bis 6 zeigen weitere erfindungsgemäße Formen eines Kettenglieds 22. Die Seitenplatten 24 eines solchen Kettengliedes 22 sind im Wesentlichen rechteckig ausgeformt und weisen an ihrem von der Verbindungsplatte 26 wegweisenden Endbereich eine Ausnehmung 34 und einen Vorsprung 36 auf. Die Ausnehmung 34 ist durch Weglassen eines Eckbereichs der Seitenplatte 24, der Vorsprung 36 durch eine Art Kontaktarm 38 gebildet, wobei die Form und Größe des Kontaktarms 38 der der Ausnehmung 34 entspricht. Der Kontaktarm 38 steht entlang der Längsachse x-x gegenüber der Verbindungsplatte 26 vor.
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Vorzugsweise können die Verbindungsplatten 26 auf ihrer den Seitenplatten 24 abgewandten Seite eine Vertiefung 40 aufweisen, in die das Rückenband 30 einlegbar ist (vgl. 6). Die Kettenglieder 22 werden dadurch quer zur Längsachse x-x exakt zueinander ausgerichtet, außerdem wird die Bauhöhe der Schubkette 20 reduziert.
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Der Antrieb der Schubkette 20 erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Art einer Zahnstange, wobei auf zumindest einer Außenseite, vorzugsweise aber beidseitig auf den Seitenplatten 24 Verzahnungselemente 42 angeordnet sind (vgl. insbesondere auch 7). Diese Verzahnungselemente 42 können als separate Elemente an die Seitenplatten 24 angebracht werden, sie können aber auch integral in die Oberfläche der Seitenplatten 24 selbst eingebracht sein. Die Verzahnungselemente 42 dienen dazu, dass Ritzel oder Zahnräder 44 in die Zähne der Verzahnungselemente 42 eingreifen und die Schubkette 20 antreiben. Um einen exakten Vorschub der Schubkette 20 zu gewährleisten, bietet sich eine beidseitige Anbringung der Verzahnungselemente 42 an den Kettengliedern 42 an, wobei aber nur eines der ebenfalls beidseitig angeordneten Zahnräder 44 als angetriebenes Ritzel ausgeführt sein muss. Das andere, gegenüberliegende Zahnrad 44 kann als Führungszahnrad ausgeführt sein.
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Die 8 und 9 zeigen beispielhaft eine entsprechende Antriebsvorrichtung 41 mit beidseitig angeordneten Zahnrädern 44.
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10 verdeutlicht, dass ein Innenraum 46, der im Querschnitt U-förmigen Kettenglieder 22 für die Anordnung von Elementen, beispielsweise Kabel oder Leitungen 48 genutzt werden kann.
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Um die innenliegenden Leitungen 48 zu schützen, können erfindungsgemäß Verschlusselemente 50 vorgesehen sein, die die Seitenplatten 24 im Bereich ihrer freien Enden kontaktieren und den Innenraum 46 verschließen.
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11 verdeutlicht, dass die Verschlusselemente 50 auch dazu dienen können, ungewollte Torsionskräfte oder Bewegungen zu verhindern. Dies wird dadurch erreicht, dass Verschlusselemente 50 unterschiedlicher Länge verwendet werden. Ein Langelement 52 erstreckt sich jeweils entlang der Längsachse x-x über ein gesamtes Kettenglied 22 und ragt jeweils zwischen Seitenplatten 24 der beiden benachbarten Kettenglieder 22. Somit ist eine Verwindung der drei benachbarten Kettenglieder 22 ausgeschlossen oder zumindest erschwert. An das Langelement 52 schließt sich in Längsrichtung x-x jeweils ein Kurzelement 54 an. Über den Verlauf der Schubkette 20 werden die Verschlusselemente 50 demnach im Wechsel von Langelement 52 und Kurzelementen 54 angeordnet.
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Die Anordnung der Kettenglieder 22 und die Funktion der Schubkette 20 ist in 12 nochmals veranschaulicht. Erkennbar ist u.a., dass in der geraden Stellung der Schubkette 20 die Verschlusselemente 50 und auch die Verzahnungselemente 42 verschiedene Kettenglieder 22 unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Erkennbar ist auch, dass die Schubkette 20 in eine Richtung, ausgehend vom Rückenband 30 in die von den Kettengliedern 22 wegweisende Richtung umlenkbar ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst sämtliche gleichwirkenden Ausführungsvarianten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6224037 B1 [0005]
- DE 102012214270 A1 [0005]
- US 7270619 B2 [0006]
