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Die Erfindung betrifft eine Laschenkette, insbesondere für einen Fahrzeugantrieb, mit einer Vielzahl von über Druckstücke gelenkig miteinander verbundenen Kettenlaschen, wobei die Druckstücke gekrümmt ausgebildete Wälzflächen aufweisen, entlang denen die Druckstücke zur Kraftübertragung aneinander abwälzen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einer derartigen Laschenkette.
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Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2015/169307 A1 ist ein Wiegegelenk für eine Laschenkette mit einem Paar Wiegedruckstücken bekannt, die eine Wiegedruckstückhöhe und einen Wiegeradius aufweisen, wobei ein Verhältnis zwischen dem Wiegeradius und der Wiegedruckstückhöhe so klein ist, dass ein Kontaktpunkt der Wiegedruckstücke im Betrieb der Laschenkette weniger weit auswandert. Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2006/058528 A1 ist eine Laschenkette für einen Fahrzeugantrieb bekannt, mit einer Vielzahl von über Druckstücke gelenkig miteinander verbundenen Kettenlaschen, wobei die Druckstücke quer zur Längsrichtung der Laschenkette verlaufen und an den Druckstücken und den Kettenlaschen jeweils gekrümmt ausgebildete Anlageflächen ausgebildet sind, entlang derer die Druckstücke und Kettenlaschen zur Kraftübertragung aneinander anliegen und die jeweilige Anlagefläche eine sich quer zur Längsrichtung der Laschenkette erstreckende Breite und in einem quer zur Breite verlaufenden Schnitt in Längsrichtung der Laschenkette betrachtet eine Bogenlänge besitzt, wobei die Anlagefläche entlang der Bogenlänge mindestens drei Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungen besitzt. Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2007/073712 A1 ist eine ähnliche Laschenkette bekannt, bei der die Druckstücke im Bereich der Wälzflächen mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungen aufweisen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Laschenkette, insbesondere für einen Fahrzeugantrieb, mit einer Vielzahl von über Druckstücke gelenkig miteinander verbundenen Kettenlaschen, wobei die Druckstücke gekrümmt ausgebildete Wälzflächen aufweisen, entlang denen die Druckstücke zur Kraftübertragung aneinander abwälzen, insbesondere im Hinblick auf deren Herstellbarkeit und/oder Lebensdauer, zu optimieren.
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Die Aufgabe ist bei einer Laschenkette, insbesondere für einen Fahrzeugantrieb, mit einer Vielzahl von über Druckstücke gelenkig miteinander verbundenen Kettenlaschen, wobei die Druckstücke gekrümmt ausgebildete Wälzflächen aufweisen, entlang denen die Druckstücke zur Kraftübertragung aneinander abwälzen, dadurch gelöst, dass die Druckstücke im Bereich der Wälzflächen eine Krümmung in Gestalt eines Bogens einer Ellipse aufweisen. Dadurch kann, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Laschenketten, bei denen die Druckstücke im Bereich der Wälzflächen Krümmungen in Gestalt von Kreisbögen aufweisen, auf einfache Art und Weise eine Festigkeitssteigerung erreicht werden. Zudem kann die Belastung der Laschen im Betrieb der Laschenkette durch die Gestaltung der Druckstücke mit den Ellipsenbögen vorteilhaft reduziert werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Laschenkette ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ellipse in einer x-Richtung einen x-Radius aufweist, der kleiner als ein sich in einer y-Richtung erstreckender y-Radius ist, der einem Wälzbereich zugeordnet ist. In dem Wälzbereich ist, im Querschnitt durch die Druckstücke betrachtet, ein Wälzpunkt angeordnet, in welchem sich die Wälzflächen von zwei Druckstücken berühren. Der Ellipsenbogen, der die Krümmung der Wälzfläche darstellt, ist somit an einem Ende des y-Radius der Ellipse angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Laschenkette ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen dem x-Radius und dem y-Radius des Ellipsenbogens größer als 0,5 ist. Mit diesem Verhältnis wurden bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen gute Ergebnisse erzielt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Laschenkette ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem x-Radius und dem y-Radius größer als 0,6 und kleiner als 0,7 ist. Das Verhältnis zwischen dem x-Radius und dem y-Radius beträgt zum Beispiel 0,66. Mit Werten zwischen 0,6 und 0,7 wurden bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen die besten Ergebnisse erzielt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Laschenkette ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ellipsenbogen eine stärkere Krümmung als ein Kreisbogen aufweist, dessen Radius kleiner als der oder gleich dem y-Radius der Ellipse ist. Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde unter anderem auch herausgefunden, dass der Wiegeradius der Druckstücke nicht beliebig klein gewählt werden kann. Nach Unterschreiten einer gewissen Größe des Wiegeradius ergibt sich keine Verbesserung mehr.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Laschenkette ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ellipsenbogen eine stärkere Krümmung als ein Kreisbogen aufweist, dessen Radius größer als der x-Radius der Ellipse ist. Daraus ergibt sich eine Krümmung des Ellipsenbogens, die sich bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen im Hinblick auf die Lebensdauer der Laschenkette als vorteilhaft erwiesen hat.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Laschenkette ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzflächen, im Querschnitt durch die Druckstücke betrachtet, an den Enden des Ellipsenbogens in Geraden übergehen. Im Bereich der Geraden können die Druckstücke so oder so ähnlich ausgeführt sein wie herkömmliche Druckstücke. Wesentlich ist, dass die Wälzfläche im Wälzbereich zwischen den Geraden die Gestalt eines Ellipsenbogens aufweist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Laschenkette ist dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Wälzflächen mit den Ellipsenbögen einen stetigen Verlauf aufweist. Die Krümmung der Wälzflächen mit den Ellipsenbögen weisen insbesondere keine Sprünge auf. Darüber hinaus sind zwischen den Enden der Ellipsenbögen und den daran anschließenden Geraden vorteilhaft sanfte Übergänge vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Druckstück oder ein Druckstückpaar für eine vorab beschriebene Laschenkette. Das Druckstück oder Druckstückpaar ist separat handelbar. Vorzugsweise sind alle Wiegegelenke der Laschenkette mit Druckstücken ausgestattet, die im Bereich der Wälzflächen Krümmungen in Gestalt von Ellipsenbögen aufweisen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einer vorab beschriebenen Laschenkette. Bei dem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe handelt es sich vorzugsweise um ein sogenanntes CVT-Getriebe. In dem CVT-Getriebe dient die Laschenkette dazu, zwei Kegelscheibensätze oder Kegelscheibenpaare antriebsmäßig miteinander zu verbinden. Die Buchstaben CVT stehen für die englischen Wörter Continuously Variable Transmission und bedeuten, dass die Übersetzung des CVT-Getriebes stufenlos verstellbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 ein Druckstück mit einer Wälzfläche, die in einem Wälzbereich eine Krümmung in Gestalt eines Ellipsenbogens aufweist;
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2 ein ähnliches Druckstück wie in 1, das im Wälzbereich eine Krümmung in Gestalt eines Kreisbogens aufweist;
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3 ein ähnliches Druckstück wie in 2, das im Wälzbereich eine Krümmung in Gestalt eines Ellipsenbogens aufweist;
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4 ein vergrößerte Einzelheit IV aus 3 zur Veranschaulichung der Unterschiede zwischen den Druckstücken der 2 und 3;
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5 ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse und einer y-Achse, in welchem eine Ellipse im Vergleich mit einem Kreis dargestellt ist, und
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6 eine Laschenkette mit Laschen, die mit Hilfe von Wiegegelenken, die jeweils zwei Druckstücke umfassen, miteinander gekoppelt sind.
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In 6 ist ein Ausschnitt einer Laschenkette 70 eines CVT-Getriebes dargestellt. Die Laschenkette 70 umfasst eine Vielzahl von Kettenlaschen 74, die durch Wiegegelenke miteinander gekoppelt sind. Jedes Wiegegelenk umfasst zwei Wiegedruckstücke 71, 72, die verkürzt auch als Druckstücke bezeichnet werden.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils ein Wiegedruckstück 11; 21, das verkürzt auch als Druckstück bezeichnet wird. Das Wiegedruckstück 11; 21 umfasst eine Wälzfläche 12; 22 und zwei Anlageflächen 14, 15; 24, 25. Mit den Anlageflächen 14, 15; 24, 25 kommt das Wiegedruckstück 11; 21 in Kontakt mit Laschen der Laschenkette.
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Die Wälzfläche 12 des in 1 dargestellten Wiegedruckstücks 11 hat eine Krümmung 17 in Gestalt eines Ellipsenbogens. Die Krümmung 17 geht an den Enden des Kreisbogens in Geraden 18, 19 über. Die Wälzfläche 12 dient zur Darstellung einer Wälzbewegung von zwei aneinander abwälzenden Druckstücken im Betrieb der Laschenkette.
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Die Festigkeit von CVT-Ketten mit Wiegedruckstücken wird zum großen Teil vom Abwälzbereich der Wiegedruckstücke beeinflusst. Bei herkömmlichen Laschenketten wird ein Radius mit anschließenden Geraden als Wälzkurve zur Kraftübertragung in den Gelenken der Laschenkette, die auch als Wiegegelenke bezeichnet werden, eingesetzt.
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Bei dem in 2 dargestellten Wiegedruckstück 21 ist die Wälzfläche 22 mit einer Krümmung 27 in Gestalt eines Kreisbogens versehen. An den Enden des Kreisbogens geht die Krümmung 27 in Geraden 28, 29 über. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde festgestellt, dass die Ausführung der Krümmung 27 als Ellipsenbogen 17 in 1 zu einer Festigkeitssteigerung führt.
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In 3 ist ein zu dem in 1 dargestellten Wiegedruckstück 11 passendes Wiegedruckstück 31 vergrößert dargestellt. Das Wiegedruckstück 31 umfasst eine Wälzfläche 32 und zwei Anlageflächen 34, 35. Die Wälzfläche 32 ist mit einer Krümmung 37 in Gestalt eines Ellipsenbogens versehen. An den Enden geht der Ellipsenbogen in Geraden 38, 39 über. Die Wälzfläche 37 des in 3 vergrößert dargestellten Wiegedruckstücks 31 kommt in zusammengebautem Zustand einer Laschenkette mit der Wälzfläche 17 des in 1 dargestellten Wiegedruckstücks 11 in Kontakt.
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Im Betrieb der Laschenkette führen die Wiegedruckstücke 11 und 31 relativ zueinander Wälzbewegungen aus. Beide Wiegedruckstücke 11 und 31 stellen zusammen ein Wiegedruckstückpaar dar, das zusammen mit (nicht dargestellten) Laschen der Laschenkette ein Wiegegelenk bildet.
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In 4 ist ein vergrößerter Ausschnitt IV aus 3 dargestellt. Die Krümmung 37 der Wälzfläche 32 des Druckstücks 31 aus 3 hat die Gestalt eines Ellipsenbogens 42. Im Vergleich dazu ist in 4 ein Kreisbogen 41 dargestellt, dessen Enden mit den Enden des Ellipsenbogens 42 zusammenfallen.
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Der Kreisbogen 41 In 4 hat zum Beispiel einen Radius von fünf Millimetern. Im Vergleich dazu hat der Ellipsenbogen 42 zum Beispiel einen Radius in x-Richtung von drei Millimetern und einen Radius in y-Richtung von fünf Millimetern.
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In 5 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 51 und einer y-Achse 52 dargestellt. In dem kartesischen Koordinatendiagramm ist eine Ellipse 50 im Vergleich zu einem Kreis 55 um einen Kreismittelpunkt 56 dargestellt.
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Die Ellipse 50 hat auf der x-Achse 51 eine x-Radius 61 von zum Beispiel vier Millimetern. Auf der y-Achse 52 hat die Ellipse 50 einen y-Radius 62 von zum Beispiel sechs Millimetern.
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Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde festgestellt, dass der Einsatz von Ellipsen 50 beziehungsweise Ellipsenbögen 42; 45 an den Wälzflächen 12; 32 von Wiegedruckstücken 11; 31 zu einer Festigkeitssteigerung führt. Die Festigkeitssteigerung wurde anhand von Simulationen untersucht und bestätigt.
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Dabei sollte das Verhältnis zwischen dem x-Radius 61 und dem y-Radius 62 kleiner als 1,0 sein, um die Laschenbelastung zu reduzieren. Bei den Versuchen und Untersuchungen wurden bei Verhältnissen zwischen dem x-Radius 61 und dem y-Radius 62 von etwa 0,6 und 0,66 signifikante Festigkeitssteigerungen festgestellt. Je kleiner das Verhältnis zwischen dem y-Radius 61 und dem y-Radius 62 ist, desto kleiner wird die Auslenkung eines Angriffspunktes.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Wiegedruckstück
- 12
- Wälzfläche
- 14
- Anlagefläche
- 15
- Anlagefläche
- 17
- Krümmung
- 18
- Gerade
- 19
- Gerade
- 21
- Wiegedruckstück
- 22
- Wälzfläche
- 24
- Anlagefläche
- 25
- Anlagefläche
- 27
- Krümmung
- 28
- Gerade
- 29
- Gerade
- 31
- Wiegedruckstück
- 32
- Wälzfläche
- 34
- Anlagefläche
- 35
- Anlagefläche
- 37
- Krümmung
- 38
- Gerade
- 39
- Gerade
- 41
- Kreisbogen
- 42
- Ellipsenbogen
- 45
- Ellipsenbogen
- 50
- Ellipse
- 51
- x-Achse
- 52
- y-Achse
- 55
- Kreis
- 56
- Kreismittelpunkt
- 61
- x-Radius
- 62
- y-Radius
- 70
- Laschenkette
- 71
- Druckstück
- 72
- Druckstück
- 74
- Kettenlaschen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/169307 A1 [0002]
- WO 2006/058528 A1 [0002]
- WO 2007/073712 A1 [0002]
