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Die Erfindung betrifft ein Formschlusskettengetriebe, mit einem Antriebszahnrad und einem Abtriebszahnrad sowie einer Zahnlaschenkette, die mit dem Antriebszahnrad und dem Abtriebszahnrad kämmt und die eine Vielzahl von Kettenelementen aufweist, die jeweils einen ersten Bolzen und einen mit dem ersten Bolzen mittels wenigstens einer Haltelasche verbundenen zweiten Bolzen aufweisen, wobei auf dem ersten Bolzen zumindest eine erste Zahnlasche um eine erste Drehachse und auf dem zweiten Bolzen zumindest eine zweite Zahnlasche um eine zweite Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche und/oder unmittelbar benachbarten Kettenelementen zugeordnete weitere Zahnlaschen derart ausgestaltet sind, dass ein Verkippen der Zahnlaschen gegeneinander und/oder der benachbarten Kettenelemente gegeneinander in eine erste Richtung auf einen von 0° verschiedenen ersten Winkel und in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung auf einen von 0° sowie dem ersten Winkel verschiedenen zweiten Winkel begrenzt ist, wobei eine gedachte Trennebene Längsmittelachsen der mittels der ersten Zahnlasche oder der zweiten Zahnlasche verbundenen Bolzen aufnimmt, wobei eine Stirnseite der jeweiligen Zahnlasche auf einer ersten Seite der Trennebene eine einen Zahn ausbildende Zahnaußenflanke und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite eine einen Endanschlag ausbildende Endanschlagsflanke aufweist.
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Das Formschlusskettengetriebe ist beispielsweise Bestandteil eines Antriebsaggregats eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Brennkraftmaschine. Das Formschlusskettengetriebe kann dabei der Herstellung einer Wirkverbindung zwischen einer Kurbelwelle des Antriebsaggregats und wenigstens einer weiteren Welle, beispielsweise eines Nebenaggregats dienen. Die weitere Welle kann auch als Nockenwelle vorliegen. Das Formschlusskettengetriebe weist das Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad auf. Auf das Antriebszahnrad wird ein Drehmoment aufgebracht, welches über die Zahnlaschenkette auf das Abtriebszahnrad übertragen und dort bereitgestellt wird. Das Antriebszahnrad ist beispielsweise unmittelbar, also nicht über die Zahnlaschenkette, mit der Kurbelwelle wirkverbunden, während das Abtriebszahnrad unmittelbar, also ebenfalls nicht über die Zahnlaschenkette, mit der Nockenwelle wirkverbunden ist.
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Um eine zuverlässige Wirkverbindung zwischen dem Antriebszahnrad und dem Abtriebszahnrad über die Zahnlaschenkette, auch bei verschleißbedingter Längung der Zahnlaschenkette, sicherzustellen, kann letzterer eine Führungseinrichtung und/oder ein Kettenspanner zugeordnet sein. Die Führungseinrichtung, welche beispielsweise als Führungsschiene ausgestaltet ist, verhindert ein Ausknicken der Zahnlaschenkette. Der Kettenspanner, welcher vorzugsweise in Form einer Spannschiene vorliegt, beaufschlagt die Zahnlaschenkette mit einer Druckkraft, welche eine ausreichende Spannung der Zahnlaschenkette sicherstellt. Eine derartige Lösung ist jedoch aufwendig und verursacht eine permanente Verlustleistung aufgrund der Reibung zwischen Spannschiene und Zahnlaschenkette. Bei Zahnlaschenketten ist ein nahezu tangentialer Einlauf in die Zahnräder, also das Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad, erforderlich, um eine Überbelastung beziehungsweise Schädigung der Kontaktflächen der Zahnlaschen, der Haltelaschen und/oder der Zahnräder zu verhindern.
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Auch eine rückensteife Kette, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift
EP 1 059 467 A1 bekannt ist und mit welcher die auf die Kette wirkende Kraft in Form einer Druckkraft übertragen werden kann, bietet hier keine Abhilfe. Zudem ist die beschriebene Kette für einen Einsatz im Rahmen eines Antriebsaggregats nicht geeignet, weil sie unter den dort vorherrschenden Rahmenbedingungen einem sehr hohen Verschleiß unterworfen wäre.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift WO 2007/ 076 761 A1 eine Laschenkette aus einer Mehrzahl von Laschen, die jeweils Laschenpakete bilden, die mit einem Gelenk jeweils mit einem benachbarten Laschenpaket verbunden sind. Zumindest ein Teil der Laschen weist ein Anschlagmittel auf, das eine Biegung der Laschenkette in eine Biegerichtung um das Gelenk begrenzt. Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift
JP 2003 -
65 399 A bekannt.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Formschlusskettengetriebe vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Formschlusskettengetrieben Vorteile aufweist, insbesondere eine einfache und kostengünstige Realisierung bei gleichzeitig hoher Dauerbetriebsfestigkeit ermöglicht. Das Formschlusskettengetriebe realisiert bevorzugt eine ruckfreie, also möglichst gleichmäßige, verschleißarme und/oder akustisch unauffällige Kraftübertragung, insbesondere auch bei verschleißbedingter Längung der Zahnlaschenkette.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Formschlusskettengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Endanschlagsflanke eben ist und gegenüber einer auf der Trennebene senkrecht stehenden Ebene angewinkelt ist, und dass die Zahnaußenflanke mit der Endanschlagsflanke über einen gekrümmten Stirnseitenbereich verbunden ist, sodass die Stirnseitenbereiche der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche miteinander in Anlagekontakt treten und aufeinander gleiten, wenn die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche nicht oder lediglich geringfügig gegeneinander verkippt sind, wobei der Abstand des Stirnseitenbereichs von der jeweiligen Drehachse kleiner ist als der halbe Abstand der ersten Drehachse von der zweiten Drehachse, sodass bei unverkippten Zahnlaschen der Stirnseitenbereich der ersten Zahnlasche von dem gegenüberliegenden Stirnseitenbereich der zweiten Zahnlasche beabstandet ist. Grundsätzlich ist also vorgesehen, dass die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche und/oder unmittelbar benachbarten Kettenelementen zugeordnete weitere Zahnlaschen derart ausgestaltet sind, dass ein Verkippen der Zahnlaschen gegeneinander und/oder der benachbarten Kettenelemente gegeneinander in eine erste Richtung auf einen von 0° verschiedenen ersten Winkel und in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung auf einen von 0° sowie dem ersten Winkel verschiedenen zweiten Winkel begrenzt ist. In einer möglichen Ausführungsform weisen also die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche eine entsprechende Ausgestaltung auf. Zusätzlich oder alternativ können jedoch auch die weiteren Zahnlaschen zum Begrenzen des Winkels ausgebildet sein. Nachfolgend wird im Wesentlichen auf die Ausgestaltung der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche eingegangen. Die jeweiligen Ausführungen sind optional auf die weiteren Zahnlaschen übertragbar.
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Ein Winkel von 0° liegt für die Zahnlaschen beispielsweise vor, wenn die jeweilige Längsmittelachse der entsprechenden Zahnlasche mit einer senkrecht sowohl auf der ersten Drehachse als auch der zweiten Drehachse stehenden Geraden zusammenfällt oder parallel zu dieser verläuft. Für die unmittelbar benachbarten Kettenelemente liegt der Winkel von 0° vorzugsweise vor, wenn eine senkrecht auf den Drehachsen eines ersten der Kettenelemente stehende Gerade parallel zu einer senkrecht auf den Drehachsen eines zweiten der Kettenelemente stehenden Gerade liegt. Der von 0° verschiedene Winkel liegt anders ausgedrückt vor, wenn zwischen der Längsmittelachse der jeweiligen Zahnlasche, also der ersten Zahnlasche oder der zweiten Zahnlasche, und der Geraden ein von 0° verschiedener Winkel vorliegt, sich diese also beispielsweise in einem einzigen Punkt schneiden.
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Der Winkel, um welchen die Zahnlaschen und/oder die Kettelemente gegeneinander verkippt sind, entspricht vorzugsweise dem Winkel, der zwischen der Längsmittelachse der ersten Zahnlasche und der Längsmittelachse der zweiten Zahnlasche vorliegt, oder dem Winkel, der zwischen den Längsmittelachsen der Kettenelemente beziehungsweise den vorstehend erläuterten, senkrecht auf den Drehachsen stehenden Geraden vorliegt.
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Gemäß einer weiteren Definition weist beispielsweise jede Zahnlasche zwei Bolzenaufnahmen, wobei in einer ersten Bolzenaufnahme der erste Bolzen eines ersten Kettenelements und in einer zweiten Bolzenaufnahme der zweite Bolzen eines zweiten Kettenelements angeordnet ist. Der ersten Zahnlasche ist nun eine erste Gerade und der zweiten Zahnlasche eine zweite Gerade zugeordnet, wobei beide Geraden durch die Längsmittelachsen der Bolzenaufnahmen beziehungsweise der darin angeordneten Bolzen der jeweiligen Zahnlasche verlaufen. Die erste Gerade kann mit der Längsmittelachse der ersten Zahnlasche zusammenfallen oder parallel zu dieser verlaufen, die zweite Gerade kann mit der Längsmittelachse der zweiten Zahnlasche zusammenfallen oder parallel zu dieser verlaufen. Der Winkel zwischen den Geraden beziehungsweise den Zahnlaschen ist vorzugsweise derjenige Winkel, um welchen die Zahnlaschen gegeneinander verkippt beziehungsweise angewinkelt sind.
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Ausgehend von dem Winkel von 0° kann jede der Zahnlaschen und/oder jedes der Kettenelemente entweder in die erste Richtung oder die zweite Richtung verkippt beziehungsweise verschwenkt werden. Unter dem Verkippen in die erste Richtung ist dabei ein Verkippen der jeweiligen Zahnlasche in Richtung einer ersten Seite des Kettenelements zu verstehen, während das Verkippen in die zweite Richtung ein Verkippen in Richtung einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Kettenelements bezeichnet. Ein Verkippen in dieselbe Richtung kann dabei für die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche ein Verdrehen um die jeweilige Drehachse in unterschiedlicher Drehrichtung erfolgen. Beispielsweise ist zum Verkippen in die erste Richtung für die erste Zahnlasche ein Drehen um die erste Drehachse im Uhrzeigersinn vorgesehen, während für die zweite Zahnlasche ein Drehen entgegen des Uhrzeigersinns notwendig ist. Für das Verkippen in die zweite Richtung gilt das Umgekehrte. Selbstverständlich können die vorstehend genannten Drehrichtungen in Abhängigkeit von der tatsächlichen Ausgestaltung der Zahnlaschenkette auch umgekehrt zutreffend sein.
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Sowohl das Antriebszahnrad als auch das Abtriebszahnrad kämmen mit der Zahnlaschenkette. Zu diesem Zweck weist jedes der Zahnräder eine Vielzahl von Zähnen auf, welche mit an der Zahnlaschenkette ausgebildeten Zähnen zusammenwirken, um das Drehmoment von dem Antriebszahnrad auf das Abtriebszahnrad zu übertragen. Das an dem Abtriebszahnrad anliegende Drehmoment wird von diesem in eine auf die Zahnlaschenkette beziehungsweise deren Kettenelemente wirkende Kraft umgesetzt. An dem Abtriebszahnrad wird die von der Zahnlaschenkette übertragene Kraft wiederum in ein Drehmoment überführt.
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Die Übertragung der Kraft erfolgt vorzugsweise ausschließlich oder zumindest überwiegend durch Zug. Die Zahnlaschenkette weist dabei ein Lasttrum sowie ein Leertrum auf. Das Lasttrum, welches auch als Zugtrum bezeichnet werden kann, sowie das Leertrum stellen jeweils Bereiche der Zahnlaschenkette dar, welche zwischen dem Antriebszahnrad und dem Abtriebszahnrad vorliegen, also von dem Abtriebszahnrad bis hin zu dem Abtriebszahnrad beziehungsweise umgekehrt verlaufen. Über das Lasttrum wird nun die Kraft durch Zug übertragen, während das Leertrum lastfrei beziehungsweise nahezu lastfrei ist. Insbesondere wird über das Leertrum keine oder zumindest nahezu keine Druckkraft von dem Antriebszahnrad auf das Abtriebszahnrad übertragen.
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Die Zahnlaschenkette setzt sich aus einer Vielzahl von Kettenelementen zusammen. Jedes der Kettenelemente verfügt jeweils über einen ersten Bolzen und einen zweiten Bolzen. Zwischen dem ersten Bolzen und dem zweiten Bolzen ist jeweils wenigstens eine Haltelasche vorgesehen. Über die Haltelasche sind der erste Bolzen und der zweite Bolzen vorzugsweise starr miteinander verbunden. Das bedeutet, dass der erste Bolzen und der zweite Bolzen starr an der Haltelasche befestigt sind, insbesondere nicht drehbar an oder in ihr gelagert sind. Selbstverständlich können mehrere Haltelaschen vorgesehen sein, sodass zwischen dem ersten Bolzen und dem zweiten Bolzen mehrere Haltelaschen vorliegen. Vorzugsweise sind die mehreren Haltelaschen an gegenüberliegenden Enden der Bolzen angeordnet beziehungsweise befestigt.
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Unmittelbar benachbarte Kettenelemente sind mittels Zahnlaschen miteinander verbunden. An jedem Kettenelement greifen dabei mehrere Zahnlaschen, zumindest die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche, an. Die erste Zahnlasche ist dabei an dem ersten Bolzen drehbar gelagert, während die zweite Zahnlasche an dem zweiten Bolzen drehbar gelagert ist. Über die erste Zahnlasche wird eine Verbindung von dem ersten Bolzen zu einem zweiten Bolzen eines weiteren Kettenelements hergestellt. Über die zweite Zahnlasche wird eine Wirkverbindung zwischen dem zweiten Bolzen und einem ersten Bolzen eines weiteren Kettenelements realisiert. Die Zahnlaschenkette ist vorzugsweise geschlossen ausgebildet, sodass also jeder erste Bolzen der Kettenelemente mit jeweils einem zweiten Bolzen eines weiteren Kettenelements und jeder zweite Bolzen mit jeweils einem ersten Bolzen eines weiteren Kettenelements wirkverbunden ist.
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An den Zahnlaschen, insbesondere also an der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche und/oder einer weiteren Zahnlasche, sind Zähne ausgestaltet, welche mit dem Antriebszahnrad und dem Abtriebszahnrad zur Herstellung einer Wirkverbindung zu der Zahnlaschenkette zusammenwirken. Die Zähne greifen dabei zwischen Zähne des Antriebszahnrads und des Abtriebszahnrads ein. Die weitere Zahnlasche ist vorzugsweise benachbart zu der ersten Zahnlasche und/oder der zweiten Zahnlasche angeordnet. Insbesondere ist sie unmittelbar zwischen der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche aufgenommen, sodass sie einerseits an der ersten Zahnlasche und andererseits an der zweiten Zahnlasche anliegt.
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Bei der hier vorgestellten Zahnlaschenkette ist das Verkippen der Zahnlaschen gegeneinander beziehungsweise gegenüber der Haltelasche sowohl in die erste Richtung als auch in die zweite Richtung möglich, sodass der erste Winkel sowie der zweite Winkel, auf welche das Verkippen in die erste Richtung und die zweite Richtung begrenzt ist, jeweils von 0° verschieden sind. Darüber hinaus ist es jedoch zusätzlich vorgesehen, dass der zweite Winkel sich von dem ersten Winkel unterscheidet, beispielsweise kleiner ist als dieser. Entsprechend kann beispielsweise das Verkippen der Zahnlaschen in die erste Richtung weiter erfolgen als in die zweite Richtung. Beispielsweise beträgt der zweite Winkel bezogen auf den ersten Winkel höchstens 50 %, höchstens 40 %, höchstens 30 %, höchstens 25 %, höchstens 20 %, höchstens 15 %, höchstens 10 %, höchstens 5 %, höchstens 2,5 % oder höchstens 1 %. Zusätzlich oder alternativ gilt das vorstehende für das Verkippen der Kettenelemente gegeneinander.
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Dies wird durch eine entsprechende Ausgestaltung der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche realisiert. Zusätzlich oder alternativ können die weitere Zahnlaschen entsprechend ausgestaltet sein. Unter der weiteren Zahnlasche ist eine Zahnlasche zu verstehen, die analog zu der Haltelasche den ersten Bolzen und den zweiten Bolzen desselben Kettenelements miteinander verbinden beziehungsweise an diesen befestigt ist. Die weitere Zahnlasche ist dabei beispielsweise parallel zu der Haltelasche angeordnet. Besonders bevorzugt ist die weitere Zahnlasche identisch zu der ersten Zahnlasche und/oder der zweiten Zahnlasche ausgestaltet. Die weitere Zahnlasche ist beispielsweise vorgesehen, wenn die Zahnlaschenkette als sogenannte „silent chain“ ausgestaltet ist. Bei einer solchen verschränken sich die Zähne der Zahnlaschen wie bei einer Schere. Bei entsprechender Auslegung der Zahnform der Zähne der Zahnräder und/oder der Zahnlaschen wird der Polygoneffekt komplett ausgeglichen, sodass Zugtrum und Leertrum nicht schwingen.
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Beispielsweise weisen die Zahnlaschen, also die erste Zahnlasche, die zweite Zahnlasche und/oder die weitere Zahnlasche, entsprechende Endanschläge auf, welche zumindest bei dem Verkippen der Zahnlaschen gegeneinander in die zweite Richtung miteinander in Berührkontakt treten, sobald die Zahnlaschen um den zweiten Winkel gegeneinander verkippt sind, und ein weiteres Verkippen unterbinden. Analog hierzu können auch Endanschläge vorgesehen sein, welche das Verkippen der Zahnlaschen gegeneinander in die erste Richtung über den ersten Winkel hinaus unterbinden. Diese müssen jedoch nicht explizit vorgesehen sein, sondern werden sich üblicherweise aus baulichen Gegebenheiten der Zahnlaschenkette ergeben.
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Wie bereits vorstehend erläutert, ist die Zahnlaschenkette zur Übertragung der auf sie wirkenden Kraft in Form der Zugkraft ausgestaltet. Die Zahnlaschenkette liegt insoweit als Zahnlaschenzugkette vor. Eine Kraftübertragung per Druckkraft ist nicht vorgesehen und erfolgt entsprechend nicht oder allenfalls in geringfügigem Umfang. Weil durch die spezielle Ausgestaltung der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche und/oder der weiteren Zahnlasche ein Auskippen, also ein über den zweiten Winkel hinausgehendes Verkippen der Zahnlaschen in die zweite Richtung, effektiv verhindert ist, kann das Formschlusskettengetriebe ohne Führungselement und/oder ohne Kettenspanner, insoweit also führungsfrei und/oder spannerfrei, ausgestaltet sein. Vielmehr sind derartige Elemente nicht mehr notwendig, um eine zuverlässige Drehmomentübertragung von dem Antriebszahnrad auf das Abtriebszahnrad sicherzustellen.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass eine gedachte Trennebene Längsmittelachsen von mittels der ersten Zahnlasche oder der zweiten Zahnlasche verbundenen Bolzen aufnimmt, wobei eine Stirnseite der jeweiligen Zahnlasche auf einer ersten Seite der Trennebene eine einen Zahn ausbildende Zahnaußenflanke und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite eine einen Endanschlag ausbildende Endanschlagsflanke aufweist. Die erste Zahnlasche verbindet den ersten Bolzen mit einem weiteren zweiten Bolzen, während die zweite Zahnlasche den zweiten Bolzen mit einem weiteren ersten Bolzen verbindet. Der ersten Zahnlasche ist insoweit eine gedachte Trennebene zugeordnet, welche eine Längsmittelachse des ersten Bolzens und eine Längsmittelachse des weiteren zweiten Bolzens in sich aufnimmt, während der zweiten Zahnlasche eine gedachte Trennebene zugeordnet ist, welche eine Längsmittelachse des zweiten Bolzens und eine Längsmittelachse des weiteren ersten Bolzens aufnimmt.
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Allgemeiner ausgedrückt ist jeder Zahnlasche eine gedachte Trennebene zugeordnet, die die Längsmittelachsen der mittels der jeweiligen Zahnlasche verbundenen Bolzen aufnimmt. Bei gegeneinander unverkippten Zahnlaschen fallen die gedachten Trennebenen der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche vorzugsweise ineinander. Zusätzlich können sie mit einer gedachten Ebene zusammenfallen, welche die erste Drehachse und die zweite Drehachse in sich aufnimmt. Beispielsweise entspricht der Winkel, um welchen die Zahnlaschen verkippt sind, dem Winkel, unter welchem die Trennebene der ersten Zahnlasche bezüglich der Trennebene der zweiten Zahnlasche vorliegt.
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Die Zahnlaschen sind nun vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, wobei eine erste Seitenfläche und eine zu der ersten Seitenfläche kongruente zweite Seitenfläche über die Stirnseite miteinander verbunden sind. Die Stirnseite stellt insoweit eine Mantelfläche des jeweiligen Zylinders dar. Auf der ersten Seite der Trennebene weist die Stirnseite jeder Zahnlasche nun die Zahnaußenflanke auf, durch welche der Zahn der Zahnlasche zumindest bereichsweise mit ausgebildet ist. Auf der zweiten Seite der Trennebene, welche der ersten Seite gegenüberliegt, verfügt die Stirnseite über die Endanschlagsflanke. Diese bildet den Endanschlag aus. Der Endanschlag dient dem Begrenzen des Verkippens der Zahnlaschen gegeneinander in die zweite Richtung. Entsprechend liegt die erste Seite in der ersten Richtung und die zweite Seite in der zweiten Richtung bezüglich der Trennebene vor.
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Zudem ist vorgesehen, dass die Endanschlagsflanke eben ist und gegenüber einer auf der Trennebene senkrecht stehenden Ebene angewinkelt ist. Die Endanschlagsflanke wird insoweit von einer ebenen Fläche definiert beziehungsweise weist eine solche auf. Die Endanschlagsflanke beziehungsweise die ebene Fläche ist bezüglich der auf der Trennebene senkrecht stehenden Ebene angewinkelt, schließt mit dieser also einen Winkel ein, welcher größer als 0° und kleiner als 180° ist. Besonders bevorzugt ist der Winkel größer als 0°, beträgt jedoch höchstens 20°, höchstens 15°, höchstens 10°, höchstens 12,5°, höchstens 10°, höchstens 7,5°, höchstens 5°, höchstens 4°, höchstens 3°, höchstens 2,5°, höchstens 2°, höchstens 1°, höchstens 0,5°, höchstens 0,25° oder höchstens 0,1°. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel 0,1° bis 5°, insbesondere 0,25° bis 3°, 0,5° bis 2°, 0,75° bis 1,5° oder genau 1°.
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Schließlich ist vorgesehen, dass die Zahnaußenflanke mit der Endanschlagsflanke über einen gekrümmten Stirnseitenbereich verbunden ist. Der Stirnseitenbereich liegt ebenfalls an der Stirnseite vor, stellt also ebenso wie die Zahnaußenflanke und die Endanschlagsflanke einen Bereich der Stirnseite der jeweiligen Zahnlasche dar. Der gekrümmte Stirnseitenbereich liegt zwischen der Zahnaußenflanke und der Endanschlagsflanke und erstreckt sich dabei einerseits bis hin zu der Zahnaußenflanke und andererseits bis hin zu der Endanschlagsflanke. Der Stirnseitenbereich ist wenigstens bereichsweise, insbesondere durchgängig, gekrümmt. Beispielsweise weist er einen bestimmten Radius auf, welcher von der Zahnaußenflanke bis hin zu der Endanschlagsflanke konstant ist. Sind die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche nicht oder lediglich geringfügig gegeneinander verkippt, so können ihre gekrümmten Stirnseitenbereiche miteinander in Anlagekontakt treten und aufeinander gleiten. Durch die gekrümmte Ausgestaltung der Stirnseitenbereiche ist insoweit ein reibungsarmes Verkippen in die zweite Richtung bis hin zu dem zweiten Winkel sichergestellt.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche als Gleichteile ausgebildet sind. Die beiden Zahnlaschen sind also kongruent beziehungsweise identisch ausgestaltet. Zusätzlich oder alternativ ist die weitere Zahnlasche identisch mit der ersten Zahnlasche und/oder der zweiten Zahnlasche ausgebildet, liegt also ebenfalls als Gleichteil vor. Dies ermöglich eine einfache und kostengünstige Herstellung der Zahnlaschenkette und mithin des Formschlusskettengetriebes.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verkippen in die erste Richtung in die Zähnen der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche zugewandte Richtung erfolgt und der erste Winkel größer ist als der zweite Winkel. Wie bereits vorstehend erläutert, verfügen die Zahnlaschen über Zähne, wobei jede Zahnlasche wenigstens einen Zahn, vorzugsweise jedoch mehrere Zähne, ausbildet. Die Zähne der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche liegen dabei auf derselben Seite vor, um jeweils mit den Zähnen des Antriebszahnrads und des Abtriebszahnrads zusammenwirken zu können. Das Verkippen in die erste Richtung entspricht nun einem Verkippen der ersten Zahnlasche beziehungsweise der zweiten Zahnlasche in Richtung ihrer Zähne. Umgekehrt entspricht also das Verkippen in die zweite Richtung einem Verkippen in die den Zähnen der Zahnlaschen abgewandte Richtung. Gleichzeitig soll der erste Winkel größer sein als der zweite Winkel. Das bedeutet, dass das Verkippen in die den Zähnen abgewandte Richtung lediglich in geringerem Umfang möglich ist als in Richtung der Zähne.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zahnaußenflanke mit der senkrecht auf der Trennebene stehenden Ebene einen größeren Winkel einschließt als die Endanschlagsflanke. Auch die Zahnaußenflanke kann eben sein und insoweit eine ebene Fläche aufweisen beziehungsweise als eine solche ausgestaltet sein. Dabei ist die Zahnaußenflanke beziehungsweise die ebene Fläche bezüglich der senkrecht auf der Trennebene stehenden Ebene angewinkelt. Dabei schließt sie mit ihr einen größeren Winkel ein als die Endanschlagsflanke. Das bedeutet beispielsweise, dass der Winkel mindestens 20°, mindestens 25°, mindestens 30°, mindestens 35°, mindestens 40° oder mindestens 45° entspricht.
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Gemäß der Erfindung ist zudem vorgesehen, dass der Abstand des Stirnseitenbereichs von der jeweiligen Drehachse kleiner ist als der halbe Abstand der ersten Drehachse von der zweiten Drehachse, sodass bei unverkippten Zahnlaschen der Stirnseitenbereich der ersten Zahnlasche von dem gegenüberliegenden Stirnseitenbereich der zweiten Zahnlasche beabstandet ist. Wie bereits vorstehend erläutert, verfügt sowohl die erste Zahnlasche als auch die zweite Zahnlasche jeweils über den gekrümmten Stirnseitenbereich. Der Abstand des Stirnseitenbereichs von der jeweiligen Drehachse, im Falle der ersten Zahnlasche also von der ersten Drehachse und im Falle der zweiten Zahnlasche von der zweiten Drehachse, ist nun derart gewählt, dass er dem halben Abstand der ersten Drehachse von der zweiten Drehachse entspricht, vorzugsweise jedoch kleiner ist.
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Bedingt durch eine derartige Wahl des Abstands können die sich gegenüberliegenden Stirnseitenbereiche der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche bei unverkippten Zahnlaschen nicht aneinander anliegen. Sie können jedoch aneinander anliegen, wenn die Zahnlaschen gegeneinander in die zweite Richtung verkippt sind. Bis zum Erreichen des zweiten Winkels gleiten die gekrümmten Stirnseitenbereiche insoweit aneinander beziehungsweise aufeinander. Bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass die Stirnseitenbereiche bis zum Erreichen des zweiten Winkels nicht aneinander anliegen, also voneinander beabstandet sind. Es ist insoweit vorgesehen, dass die Zahnlaschen derart ausgestaltet sind, dass sich die Stirnseitenbereiche zweier unmittelbar benachbarter Zahnlaschen auch bei gegeneinander verkippten Zahnlaschen nicht berühren, sodass das Verkippen der Zahnlaschen um die entsprechende Drehachse nicht beeinflusst wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Zahnlasche und/oder die zweite Zahnlasche bezüglich einer mittig zwischen den Drehachsen senkrecht auf der Trennebene stehenden Symmetrieebene symmetrisch sind/ist. Die erste Zahnlasche beziehungsweise die zweite Zahnlasche verfügt insoweit über die Symmetrieebene. Diese steht auf der Trennebene senkrecht und ist mittig zwischen den Drehachsen angeordnet. Beiderseits dieser Symmetrieebene ist die erste Zahnlasche beziehungsweise die zweite Zahnlasche identisch ausgestaltet.
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Schließlich kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der erste Bolzen und der zweite Bolzen mittels gegenüberliegender Haltelaschen verbunden sind, wobei die wenigstens eine erste Zahnlasche und die wenigstens eine zweite Zahnlasche zwischen den Haltelaschen angeordnet sind. Hierauf wurde eingangs bereits hingewiesen. Es können folglich mehrere Haltelaschen vorgesehen sein, welche die wenigstens eine erste Zahnlasche und die wenigstens eine zweite Zahnlasche und/oder die weitere Zahnlasche, vorzugsweise alle erste Zahnlaschen und alle zweite Zahnlaschen und/oder alle weiteren Zahnlaschen, zwischen sich aufnehmen. Die Haltelaschen sind fest mit dem ersten Bolzen und dem zweiten Bolzen verbunden, sodass sie die Zahnlaschen zwischen sich halten. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Haltelaschen derart bemessen, dass sie die erste Zahnlasche und die zweite Zahnlasche beziehungsweise die ersten Zahnlaschen und die zweiten Zahnlaschen in axialer Richtung bezüglich der Drehachsen zwischen sich festsetzen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Formschlusskettengetriebes mit einem Antriebszahnrad, einem Abtriebszahnrad sowie einer Zahnlaschenkette,
- 2 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Zahnlaschenkette eines Formschlussgetriebes mit einer Vielzahl von ersten Zahnlaschen, zweiten Zahnlaschen und weiteren Zahnlaschen,
- 3 eine Detaildarstellung einer ersten Zahnlasche sowie einer zweiten Zahnlasche in einer nicht erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform, und
- 4 eine Detaildarstellung der ersten Zahnlasche und der zweiten Zahnlasche in einer zweiten Ausführungsform.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Formschlusskettengetriebes 1, welches ein Antriebszahnrad 2, ein Abtriebszahnrad 3 sowie eine das Antriebszahnrad 2 und das Abtriebszahnrad 3 miteinander wirkverbindende Zahnlaschenkette 4 aufweist. Die Zahnlaschenkette 4 besteht aus einer Vielzahl von Kettenelementen 5, von welchen hier lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Mithilfe der Zahnlaschenkette 4 kann ein Drehmoment von dem Antriebszahnrad 2 auf das Abtriebszahnrad 3 beziehungsweise umgekehrt übertragen werden.
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Dabei wird an dem Antriebszahnrad 2 das Drehmoment in eine auf die Zahnlaschenkette 4 wirkende Kraft umgesetzt, welche wiederum an dem Abtriebszahnrad 3 in ein Drehmoment umgesetzt wird. Die dabei liegende Kraft soll als Zugkraft vorliegen. Entsprechend weist die Zahnlaschenkette 4 bei einer durch den Pfeil 6 angedeuteten Drehrichtung des Antriebszahnrads 2 ein Lasttrum 7 sowie ein Leertrum 8 auf. Das Leertrum 8 ist dabei im Wesentlichen kraftfrei. Bei der durch den Pfeil 6 angedeuteten Drehrichtung des Antriebszahnrads 2 ergibt sich eine Drehrichtung des Abtriebszahnrads 3, welche durch den Pfeil 9 angedeutet ist, und gleichsinnig mit der Drehrichtung des Antriebszahnrads 2 ist.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs der Zahnlaschenkette 4. Es wird deutlich, dass eine Vielzahl von Kettenelementen 5, 5' und 5" vorliegt. Jedes Kettenelement 5, 5' und 5" besteht aus einem ersten Bolzen 10 sowie einem zweiten Bolzen 11. Die Bolzen 10 und 11 sind jeweils mittels wenigstens einer Haltelasche 12 (in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Haltelaschen 12) miteinander verbunden. Die Bolzen 10 und 11 sind jeweils starr an den Haltelaschen 12 befestigt. Auf dem ersten Bolzen 10 ist wenigstens eine erste Zahnlasche 13 um eine erste Drehachse 14 drehbar gelagert. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere erste Zahnlaschen 13, beispielsweise wenigstens zwei oder wenigstens drei erste Zahnlaschen 13, vorgesehen.
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Über die erste Zahnlasche 13 ist jedes der Kettenelemente 5 mit dem unmittelbar benachbarten Kettenelement 5' verbunden. Die erste Zahnlasche 13 ist dabei auf dem zweiten Bolzen 11 dieses benachbarten Kettenelements 5' drehbar gelagert. Auf dem zweiten Bolzen 11 jedes der Kettenelemente 5 ist eine zweite Zahnlasche 15 um eine zweite Drehachse 16 drehbar gelagert. Über die zweite Zahnlasche 15 ist das Kettenelement 5 mit dem unmittelbar benachbarten Kettenelement 5" verbunden. Die zweite Zahnlasche 15 ist dabei auf dem ersten Bolzen 10 dieses benachbarten Kettenelements 5" drehbar gelagert.
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In Richtung der Zahnlaschenkette 4 folgen die Kettenelemente 5', 5 und 5" unmittelbar aufeinander. Die erste Zahnlasche 13 eines der Kettenelemente 5, 5' beziehungsweise 5" kann daher für ein benachbartes Kettenelement 5, 5' beziehungsweise 5" als zweite Zahnlasche 15 und umgekehrt vorliegen. Im Rahmen dieser Beschreibung sind die erste Zahnlasche 13 und die zweite Zahnlasche 15 stets demselben Kettenelement 5 zugeordnet, wobei sich die erste Zahnlasche 13 in eine erste Richtung zu dem Kettenelement 5' erstreckt und an diesem gelagert ist, während die zweite Zahnlasche 15 sich in die entgegengesetzte Richtung erstreckt und dort an dem Kettenelement 5" gelagert ist.
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Neben der ersten Zahnlasche 13 und der zweiten Zahnlasche 15 kann zudem wenigstens eine weitere Zahnlasche 17 vorliegen. Diese ist analog zu den Haltelaschen 12 an den Bolzen 10 und 11 angeordnet beziehungsweise an diesem befestigt. Zwar kann es vorgesehen sein, dass die weitere Zahnlasche 17 lediglich auf die Bolzen 10 und 11 aufgesteckt ist. Weil diese jedoch mittels der Haltelasche 12 gegeneinander festgesetzt sind, ist auch die weitere Zahnlasche 17 bezüglich den Haltelaschen 12 festgelegt. Die weitere Zahnlasche 17 ist vorzugsweise identisch zu der ersten Zahnlasche 13 und/oder der zweiten Zahnlasche 15 ausgestaltet. Selbstverständlich kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl an weiteren Zahnlaschen 17 pro Kettenelement 5 vorgesehen sein. Beispielsweise liegt jeweils eine weitere Zahnlasche 17 zwischen in axialer Richtung bezüglich der Drehachsen 14 und 16 benachbart angeordneten ersten Zahnlaschen 13 und/oder zweiten Zahnlaschen 15 vor. Vorzugsweise ist es also vorgesehen, dass abwechselnd entweder eine erste Zahnlasche 13 und eine weitere Zahnlasche 17 oder eine zweite Zahnlasche 15 und eine weitere Zahnlasche 17 in axialer Richtung angeordnet sind.
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Die 3 zeigt eine Detaildarstellung der ersten Zahnlasche 13 und der zweiten Zahnlasche 15 in einer nicht erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform. Es wird deutlich, dass jede Zahnlasche 13 und 15 jeweils eine erste Bolzenaufnahme 18 und eine zweite Bolzenaufnahme 19 aufweist. In der ersten Bolzenaufnahme 18 ist der erste Bolzen 10 und in der zweiten Bolzenaufnahme 19 der zweite Bolzen 11 angeordnet beziehungsweise aufgenommen (hier nicht dargestellt). Die erste Bolzenaufnahme 18 weist eine Längsmittelachse 20, die zweite Bolzenaufnahme eine Längsmittelachse 21 auf. Die Längsmittelachse 20 fällt vorzugsweise mit der Längsmittelachse des ersten Bolzens und die Längsmittelachse 21 mit der Längsmittelachse des zweiten Bolzens 11 zusammen. Insbesondere entspricht die Längsmittelachse 20 der ersten Drehachse 14 und die Längsmittelachse 21 der zweiten Drehachse 16.
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Für jede der Zahnlaschen 13 und 15 kann nun eine gedachte Trennebene 22 definiert werden, welche die Längsmittelachsen 20 und 21 der jeweiligen Zahnlasche 13 beziehungsweise 15 in sich aufnimmt. Mittig zwischen den Drehachsen 14 und 16 beziehungsweise den Längsmittelachsen 20 und 21 steht eine Symmetrieebene 23 senkrecht auf der jeweiligen Trennebene 22. Vorzugsweise sind sowohl die erste Zahnlasche 13 als auch die zweite Zahnlasche 15 symmetrisch bezüglich der jeweiligen Symmetrieebene 23 ausgebildet.
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Die Zahnlaschen 13 und 15 weisen einander zugewandte Stirnseiten 24 und 25 auf, wobei die Stirnseite 24 der ersten Zahnlasche 13 und die Stirnseite 25 der zweiten Zahnlasche 15 zugeordnet ist. Auf einer ersten Seite der Trennebene 22 weist die Stirnseite 24 jeweils eine Zahnaußenflanke 26 auf. Die Zahnaußenflanke 26 bildet einen Zahn 27 der jeweiligen Zahnlasche 13 beziehungsweise 15 mit aus. Die Zahnaußenflanke 26 geht über eine Krümmung 28 in eine Zahninnenflanke 29 über, welche vorzugsweise wiederum über eine Krümmung 30 in eine unmittelbar benachbarte weitere Zahninnenflanke 31 eines weiteren Zahns 32 übergeht.
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Die 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Zahnlaschen 13 und 15. Diese sind nun derart ausgestaltet, dass ein Verkippen der Zahnlaschen 13 und 15 gegeneinander in eine erste Richtung auf einen von 0° verschiedenen ersten Winkel und in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung auf einen von 0° sowie dem ersten Winkel verschiedenen zweiten Winkel begrenzt ist. Auf die vorstehenden Ausführungen wird vollumfänglich Bezug genommen. Wie bereits erläutert, sind die erste Zahnlasche 13 und die zweite Zahnlasche 15 als Gleichteile ausgebildet, liegen also identisch vor. Zudem sind sie bevorzugt bezüglich ihrer jeweiligen Symmetrieebene 23 symmetrisch ausgebildet.
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Unter dem Verkippen in die erste Richtung wird ein Verkippen in Richtung der Zähne 27 und 32 der ersten Zahnlasche 13 und der zweiten Zahnlasche 15 verstanden, im Falle der ersten Zahnlasche 13 um die erste Drehachse 14 und im Falle der zweiten Zahnlasche 15 um die zweite Drehachse 16. Das Verkippen in die erste Richtung erfolgt also für die erste Zahnlasche 13 in Richtung des Pfeils 33 und für die zweite Zahnlasche 15 in Richtung des Pfeils 34. Der Winkel, um welchen die Zahnlaschen 13 und 15 gegeneinander verkippt sind, ist beispielsweise derjenige Winkel, der von der Symmetrieebene 23 der ersten Zahnlasche 13 und der Symmetrieebene 23 der zweiten Zahnlasche 15 eingeschlossen wird. Verlaufen die Symmetrieebenen 23 parallel zueinander, so liegt ein Winkel von 0° vor.
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Die Zahnlaschen 13 und 15 sind nun derart ausgestaltet, dass das Verkippen in die erste Richtung, also in Richtung der Pfeile 33 und 34, bis hin zu einem ersten Winkel möglich ist, während ein Verkippen in die der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung auf einen zweiten Winkel begrenzt ist, welcher kleiner ist als der erste Winkel. Zu diesem Zweck weisen die Stirnseiten 24 und 25 auf ihrer bezüglich der Trennebene 22 der jeweiligen Zahnaußenflanke 26 abgewandten Seite eine Endanschlagsflanke 35 auf. Jede dieser Endanschlagsflanken 35 bildet einen Endanschlag 36 der Zahnlaschen 13 und 15 aus.
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Die Endanschlagsflanken 35 sind vorzugsweise jeweils eben und gegenüber einer auf der Trennebene 22 senkrecht stehenden Ebene, beispielsweise der Symmetrieebene 23, angewinkelt. Der Winkel ist hier durch das Bezugszeichen α gekennzeichnet. Das bedeutet, dass sie mit dieser Ebene jeweils einen Winkel einschließen, welcher größer ist als 0° und kleiner als 180°. Beispielsweise beträgt der Winkel mindestens 0,5° oder mindestens 1,0°, vorzugsweise jedoch höchstens 1,5° oder höchstens 2,0°.
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Beispielsweise sind die Zahnlaschen 13 und 15 derart ausgestaltet, dass in die zweite Richtung ein Verkippen bis maximal 2° möglich ist, sodass also der zweite Winkel 2° beträgt. Entsprechend sind die Endanschlagsflanken 35 bezüglich der Symmetrieebene 23 jeweils um 1°, allgemein ausgedrückt also die Hälfte des gewünschten zweiten Winkels, geneigt. Gleichzeitig schließt die Zahnaußenflanke 26 der jeweiligen Zahnlasche 13 beziehungsweise 15 mit der Symmetrieebene 23 einen größeren Winkel ein als die entsprechende Endanschlagsflanke 35. Die Zahnaußenflanken 26 lassen insoweit ein Verkippen der Zahnlaschen 13 und 15 gegeneinander in die erste Richtung bis zu dem größeren ersten Winkel zu.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Zahnaußenflanke 26 mit der Endanschlagsflanke 35 jeweils über einen gekrümmten Stirnseitenbereich 37 der Stirnseite 24 beziehungsweise 25 verbunden ist. Dies ermöglicht ein Verkippen der Zahnlaschen 13 und 15 sowohl in die erste Richtung als auch in die zweite Richtung ohne Verkanten. Beispielsweise beträgt der Abstand des Stirnseitenbereichs 37 von der jeweiligen Drehachse 14 beziehungsweise 16 dem halben Abstand der ersten Drehachse 14 von der zweiten Drehachse 16 oder etwas weniger, beispielsweise mindestens 90 %, mindestens 95 %, mindestens 96 %, mindestens 97 %, mindestens 98 % oder mindestens 99 % des halben Abstands. Die Gesamtlänge der ersten Zahnlasche 13 und/oder der zweiten Zahnlasche 15 beziehungsweise Abmessungen der ersten Zahnlasche 13 und/oder der zweiten Zahnlasche 15 in einer zu der Trennebene 22 parallelen Richtung beträgt beispielsweise bezogen auf den Abstand zwischen den Längsmittelachsen 20 und 21 beziehungsweise den Drehachsen 14 und 16 höchstens 175 %, höchstens 180 %, höchstens 185 %, höchstens 190 %, höchstens 195 % oder höchstens 200 %. Zusätzlich oder alternativ beträgt die Gesamtlänge bezogen auf den genannten Abstand mindestens 175 %, mindestens 180 %, mindestens 185 %, mindestens 190 %, mindestens 195 % oder mindestens 200 %.
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Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Zahnlaschen 13 und 15 wird sichergestellt, dass zwar ein Verkippen der Zahnlaschen 13 und 15 gegeneinander in die erste Richtung problemlos möglich ist, das Verkippen in die zweite Richtung jedoch zuverlässig auf den zweiten Winkel begrenzt ist, welcher beispielsweise 2° beträgt. Somit wird ein Auskippen der Zahnlaschenkette 4 bei einem Betrieb des Formschlusskettengetriebes 1 wirkungsvoll verhindert. Entsprechend kann auf ein Führungselement und/oder einen Kettenspanner verzichtet werden.
