DE102015000713A1 - Gelenkkettentriebe mit optimierten mechanischen Eigenschaften - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion des Kettentriebes deren Kettenräder mit mobilen-implantierten Zähnen (1a) entwickelt sind, die Profilversiebung der Zähne nicht nur durch die Geometrie der Konstruktion nach Berechnung, sonst auch durch die Verschiebung der Zähne in die radiale Richtung mit Hilfe eines mechanischen Schraubensystems (17) realisiert wird. Da durch erreicht man, dass bei der Längenzunahme der Kette (8) der Umschlingumfang des Kettenrades (1) zu der Länge der umschlingenden Kette anzupassen und die Kontaktpunkte der Rollen auf dem Rollenbett der mobilen Zähne (1a) stattfinden. Die Zähne (1a) auch eine bestimmte Mobilität, Pendelbewebung, nach links und nach rechts in Umfangrichtung der Kettenrad (1) aufweisen, und auch zu der hervorgerufene Teilungsdifferenzen von Kettenglied zu Kettenglied anpassen kann. Die mobilen Zähne (1a) beidseitig einer Schulter (9) mit bestimmter geometrischen Form aufweisen, auf deren die Ecken der Kettenlaschen in der Antriebszone in Berührung kommen und die Kettengelenkzentren immer auf dem durch Berechnung festgestellte Leitpfad leiten, durch den die Ausscheidung der Polygoneffekt sichert ist. Die Deckel (6a) und (6b) mit spiralem Langlöcher (15), durch axiale Drehung die Zähne (1a) in bestimmter radiale Position Verschoben. Die Kettenräder können auch zur Führung Mehrfachkette gestaltet werden. Der Kettentrieb mit mobilen-implantierten Zähnen (1a), mit seinen Vorzügen ermöglicht, das Entwickeln von Sondergetrieben, mit zielgerichteten Eigenschaften, die über das allgemeine Niveau hinausgehen.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion des Kettentriebes eines für die Bauart der Rollenketten, Hülsenketten und der speziellen Ketten mit Laschen, angewandte als gleichförmig übersetzende Getrieben, allgemein in Maschinenbau, und zur Steuerkettentrieben von Brennkraftmaschinen eines Fahrzeuges.
• Es sind Konstruktionen von Kettentriebe mit Kettenräder bekannt als einteiliges festes Kettenrad, oder Nabe und Zahnkranz, bei welchen die Zahnkranzteilung eben so lang, wie die Teilung der neuen Ketten ist, unbeachtend die Verschleißlängung und die hervorgerufene Teilungsdifferenzen von Kettenglied zu Kettenglied nach einer gewissen Funktionszeit. Verschleißlängung der Kettenteilung, welcher die Zahnkranzteilung nicht folgen kann, und daß zur fehlerhaften Funktion führt. Beim Einspuren der Kette in das Kettenrad und beim Umlauf der Kette auf dem Kettenrad, schlagen die Kettengelenken auf die Zahnflanken, Stand der Technik, nicht auf die Rollenbett, und die Kontaktpunkte finden sie nicht auf dem wirksamen Teilungskreis, sondern auf eine andere Laufbahn mit größerem Durchmesser D_f1, und D_f2, Stand der Technik, das Übersetzungsverhältnis zwischen den Antriebskettenrad – Kette – getriebenen Kettenrad, und die Übersetzungszahl (i) nicht mehr phasengenau sind. Diese sich als Schlussfolgerung, auf die kinematische und dynamische Funktions-Charakteristika der Kettentrieb auswirkt, vermindert die Betriebszeitfestigkeit, und die Herabsetzung des Anwendungsbereiches.
• Aus der DE 20 2005 017 406 U1 2006.04.13 ist ein Kettenrad bekannt, wo ich dargestellt und erläutert habe, wie man ein Kettenrad mit Profilverschiebung gemäß der Betriebszeitfestigkeit des Kettentriebes berechnen und entwickeln kann, und auch die Rollenbettradius abhängig von der gewählte/zulässige Längenzunahme der Kette, und von den Umschlingungswinkeln festgelegt werden kann. Damit das zu erreichen versucht das die Kontaktpunkte immer auf dem Rollenbett stattfinden und die inneren mechanische Funktions-Charakteristika des Kettentriebes dadurch zu verbessern. Bei den meisten Kurzteilungs-Ketten ist die Anwendung der geometrischen Profilverschiebungs-Methode nur für eine geringere als 3% Längenzunahme der Kette geeignet.
• Bei den Kettentrieben die Kettenglieder bilden auf dem Kettenrad ein Polygon und führen beim Einlaufen nacheinander eine unterbrochene Kurbelbewegung aus. Dadurch verändert sich der wirksame Durchmesser am Kettenrad, so das sich bei einer gleichförmigen Drehbewegung des Antriebsrades eine ungleichförmige Geschwindigkeit des Kettentrumms ergibt: es entsteht der sogenannte Polygoneffekt. Die Geschwindigkeit der Kette ändert sich periodisch zwischen den Grenzwerten, Vmax und Vmin. Die Dauer einer Ungleichförmigkeitsperiode ist bei einem Drehwinkel von τ = 60/n.z, entsprechend der Teilung p.
• Infolge des Polygoneffektes wird die Kette beschleunigt bzw. verzögert. Der Polygoneffekt bedingt auch dadurch, dass sich das Übersetzungsverhältnis ununterbrochen periodisch ändert, Stand der Technik, und diesen als Schlußfolgerung, auf die kinematische und dynamische Funktions-Charakteristika der Kettentrieb auswirkt, vermindert die Betriebszeitfestigkeit, und die Herabsetzung des Anwendungsbereiches.
• Aus der DE 200 06 285.9 ist ein Kettentrieb bekannt, wo ich dies erläutert und dargestellt habe, wie man bei einem Kettentrieb die Ausscheidung des Polygoneffektes der Kette, in der Antriebszone mit Hilfe der Leistungsnocken auf eine Pfad geleitet, so wie deren geometrische Form, die kinematische Genauigkeit und Gleichförmigkeit der Bewegung der Kette und des getriebenen Kettenrades gesichert wird.
• Die Erfindung schließt die obigen Nachteile dadurch aus, daß die Konstruktion des Kettenrades mit mobilen-implantierten Zähnen entwickelt wurde, die Profil-Verschiebung der Zähne nicht nur durch die Geometrie der Konstruktion nach Berechnung, sondern auch durch die Verschiebung der mobilen-implantierten Zähne in die radiale Richtung mit Hilfe eines mechanischen Systems realisiert wird. Durch die Verschiebung der mobilen-implantierten Zähne in die radiale Richtung erreicht man, dass bei der Längenzunahme der Kette der Umschlingumfang des Kettenrades zu der Länge der umschlingende Kettenlänge anzupassen und die Kontaktpunkte der Rollen immer auf dem Rollenbett der mobilen-implantierten Zähne stattfinden. Die Zähne auch eine bestimmte Mobilität, Pendelbewegung, nach links und nach rechts in Umfangsrichtung des Kettenrades aufweist, und zu der hervorgerufenen Teilungsdifferenzen von Kettenglied zu Kettenglied anpassen kann. Die Dämpfung der Lastspitzen auch durch eingebaute Puffer reduzieren, und die Einspurstöße und die Schwingungen der Kette, so wie dadurch entstehende Geräusche verringert.
• Die mobilen-implantierten Zähne beidseitig einer Schulter die notwendige geometrischen Form aufweisen, auf deren die Ecken der Kettenlaschen in die Antriebszone in Berührung kommen und die Kettengelenkzentren immer auf dem durch Berechnung festgestellten Leitpfad leiten, durch den die Ausscheiden der Polygoneffekt gesichert ist.
• Dabei wird die Zahnkranzteilung p₁ für die Grundposition der Zähne als die Teilung der neuen Ketten p₁ = p_2o und der Teilungskreisdurchmesser d = p₁/sin(τ/2), gemäß . ausgeführt. Nach der Längenzunahme der Kette zu einem bestimmten Wert p_2mitt > p₁ die mobilen-implantierten Zähne zu der entsprechenden Position verschoben werden können, durch den die notwendige Teilungskreisdurchmesser des Kettenrades erreicht wird.
• So gestaltete Kettenrad ermöglicht das richtige Aufschlingen der neuen Kette, wenn p_2o = p₁, auch für alle mittleren Werten p_2mitt > p₁, und auch für die verlängerten Kette, wenn p_2max > p₁ am Ende der prognosierten Funktionszeit. Die notwendige Verschiebung der Zähne in radiale Richtung Δ = Δp/(2sin(τ/2)), wo Δp = (p_2max – p_2o)/2 die mittlere Längenzunahme der zwei benachbarten Kettenglieder ist. So erreicht man dass der präsentierte Kettentrieb die Gleichförmigkeit der Bewegung, des übertragenden Drehmoments und die Übersetzungszahl i = ω₂/ω₁ = d₂/d₁ = konstant sichert.
• Die Zähne (1a) sind elastisch durch Nichtmetallpuffern bzw. Metallpuffern (2) eingebettet zwischen zwei radialen Arme (4) der Nabe (3), und unter der Wirkung der Kräfte/Momente die Puffer (2) verformen und die Zähne auf die Flächen (5) der Nabe (3) stützen sich. Die Deckeln (6a), bzw. (6b) in axialer Richtung mit Bolzen-Verbindungen (7) fest verbunden sind. Die Zähne (1a) mit beidseitigen Schultern (9) sind von Ketten-Typ, und auch von der Zähnezahl des Kettenrades abhängig, und können als Serienprodukte hergestellt und mit der Kette geliefert werden. Das Kettenrad kann zur Führung einer zwei- oder Mehrreihigenkette gestaltet werden. Die Ketten (8) wie die Standardketten gestaltet sind, nur die Laschen (8a) einseitig an beiden Enden eine Ecke (8b) aufweisen. Die Laschenecken (8b) in der Antriebszone sich auf den Schultern (9) der Zähne (1a) stützen damit die Gelenkzentren (10) der Ketten (8) auf dem Leitpfad (11) führen, durch den das Ausscheiden des Polygoneffekts gesichert ist. Die Geometrie des Leitpfades (11) und deren Funktionsbedeutung ist in DE 200 06 285.9 dargestellt und erläutert, und auch detailliert in von mir unter der Titel „Gelenkkettentriebe mit optimierten mechanischen Eigenschaften" an „BOOKS on DEMAND" Verlag am 02.01.2014 veröffentlichte Buch, dargestellt und erläutert.
• Die Deckeln (6a), bzw. (6b) mit spirale Langlöchern (15) in dem die Kragen (16) der Zähne (1a) sich befinden, durch axiale Drehung der Deckel, die Zähne (1a) in bestimmter radialen Position verschoben werden. Die Drehung der Deckel (6a) bzw. (6b) mit Hilfe zur Nabe (3) befestigte Schraubensystem (17) realisiert wird.
• Ein wichtiges Vorteil der Erfindung ist, daß auch nach der Längenzunahme der Kette (8) und Verschiebung der Zähne (1a), in alle mittleren und Endposition, die Kontaktpunkte zwischen Rollen (13) und Zähnen (1a) auf dem Rollenbett (14) stattfinden, und auch die Laschenecke (8b) immer rechtzeitig in Kontakt mit der Schulter (9) der Zähne (1a) in Berührung kommen und das Ausscheiden der Polygoneffekt sichert.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Schutzeinspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Der Kettentrieb mit mobilen-implantierten Zähne, mit seinen Vorzügen gegenüber anderen Kettentrieben ermöglicht, das Entwickeln von Sondergetrieben, mit zielgerichteten Eigenschaften, die über das allgemeine Niveau hinausgehen.
• Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachfolgend noch näher erläutert.
• Es zeigen:
• Eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Kettenrades (1) und der umschlingende Kette (8).
• Ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kettenrad (1) und durch die umschlingende Kette (8).
• Eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Zahnkranzes aus Zähnen (1a) gestaltet, mit den elastischen Dämpfungspuffern (2)
• Eines Zahns (1a) mit Rollenbett (14), Schultern (9) und Kragen (16)
• Die Nabe (3) mit dem zur Drehung bedienten Schraubensystems (17).
• Die Deckeln (6a), (6b) mit der spiralen Langlöchern (15), mit den Bolzen-Verbindungen (7) fest verbunden.
• Ein axialer räumlicher Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kettenrad (1), und durch die umschlingende Kette (8).
• Ein axialer räumlicher Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kettenrad (1).
• Eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Kettenrades (1).
• Einer räumlichen Darstellung eines erfindungsgemäßen Kettenrades (1) mit Zweifachrollenketten.
• Stand der Technik, eine teilweise Ansicht über das einteilige feste Kettenrad, und Schnitt durch die umlaufende verlängerte Kette mit Teilungsdifferenzen von Kettenglied zu Kettenglied nach einer gewissen Funktionszeit, und die Kontaktpunkte der Rollen auf die Zahnflanken des Kettenrades.
• Stand der Technik, eine Ansicht über einen Kettentrieb mit einteiligen Kettenrädern, und die verlängerte Kette, laufend auf den von Teilungskreisen unterschiedlichen Bahnen.
• Stand der Technik, eine Darstellung das kinematische Verhalten beim Ablauf einer Kette über zwei Kettenräder. Infolge des Polygoneffektes wird die Kette beschleunigt bzw. verzögert.
• Bezugszeichenliste

1

Kettenrad

1a

Zahn

2

Puffer

3

Nabe

4

Arme (der Nabe)

5

Fläche (der Arme)

6a

Deckel

6b

Deckel

7

Bolzenverbindung

8

Kette

8a

Laschen (der Kette)

8b

Ecke (der Lasche)

9

Schulter (der Zahn)

10

Leitpfad (der Gelenkzentren)

11

Gelenke (der Kette)

12

Zweifachrollenkette

13

Rolle (der Kette)

14

Rollenbett (der Zahn)

15

Spirale Langloch (der Deckeln)

16

Kragen (der Zahn)

17

Schraubensystem (zu verschieben der Zähn, durch Drehung der Deckeln)

18

Kettenrad (für zwei- oder Mehrfachkette)

• 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 202005017406 U1 [0003]
• DE 20006285 [0006, 0011]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• „Gelenkkettentriebe mit optimierten mechanischen Eigenschaften” an „BOOKS on DEMAND” Verlag am 02.01.2014 [0011]

Claims (7)

1. Kettentrieb mit mobilen-implantierten Zähne (1a) des Kettenrades (1), für den allgemeinen Maschinenbau und für die Steuerkettentrieben von Brennkraftmaschinen eines Fahrzeuges, die mit einer Nabe (3) unter zwischenschaltenden elastischen Dämpfungselemente (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie der Zahnprofile nach der in DE 20 2005 017 406 U1 2006.04.13 präsentierten, oder nach Standard Methoden entwickelt werden kann, und die Profilverschiebung auch durch die Verschiebung der Zähne (1a) in die radiale Richtung mit Hilfe eines mechanischen Systems (17) realisiert werden kann. Durch die Verschiebung der Zähne (1a) erreicht man, dass bei der Längenzunahme der Kette (8) der Umschlingumfang des Kettenrades (1) zu der umschlingenden Kettenlänge anpasst wird und die Kontaktpunkte der Rollen (13) auf dem Rollenbett (14) der mobilen-implantierten Zähne (1a) stattfinden. Die Zähne (1a) beidseitig einer Schulter (9) die bestimmten geometrischen Form aufweisen, auf deren oberen Fläche die Ecken (8b) der Kettenlaschen (8a) in der Antriebszone in Berührung kommen und die Kettengelenkzentren (10) immer auf dem durch Berechnung festgestellten Leitpfad (11) leiten, durch den die Ausscheidung des Polygoneffekt gesichert ist.
2. Kettenrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der momentan notwendige Teilkreisdurchmesser mit Verschiebung der Zähne (1a), durch die axiale Drehung der Deckeln (6a), bzw. (6b) mit spirale Langlöchern (15) in dem sich die Kragen (16) der Zähne (1a) befinden, mit Hilfe der zu Nabe (3) befestigten Schraubensystem (17), die Zähne (1a) in bestimmter radialen Position verschoben werden, im Wert von Δ = Δp/(2sin(τ/2)) wo Δp = (p_2mom – p_2o)/2 der mittleren Längenzunahme der zwei benachbarten Kettenglieder ist.
3. Kettenrad (1) nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mobilen-implantierten Zähne (1a) eine bestimmte Mobilität, Pendelbewegung, nach links und nach rechts in Umfangsrichtung des Kettenrades (1) aufweisen, und zu der hervorgerufenen Längenzunahmen der Kette (8) und Teilungsdifferenzen von Kettenglied zu Kettenglied anpassen kann, während der prognostisierten Funktionszeit.
4. Kettenrad (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet die Deckeln (6a), bzw. (6b) in axialer Richtung mit Bolzen-Verbindungen (7) fest verbunden sind.
5. Kettenrad (1) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung einer Zweireihigenkette (12), oder Mehrfachkette gestaltet werden kann.
6. Kettenrad (1) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, für Außerordentliche- oder hohe Temperaturbereiche die Puffer (2) aus Federstahl gebildet werden.
7. Kettenrad (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, das die Lastverteilung auf Zweireihigenkette (12), oder Mehrfachkette, durch die elastische Puffer (2) gleichmäßiger wird.

Images