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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Umschlingungsmittel für ein CVT-Getriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.
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Stufenlose Getriebe, wie beispielsweise CVT-Getriebe (Continuously Variable Transmission-Getriebe), werden insbesondere bei Kleinfahrzeugen, beispielsweise Zweirädern mit kleinem Hubraum, beispielsweise Motorrollern, Schneemobilen, Quads oder dergleichen, verwendet. Hierbei wird als Treibriemen üblicherweise ein Keilriemen verwendet. Keilriemen werden auch bei anderen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Fahrzeugen bei Lichtmaschinen, als Antrieb von Ventilatoren, von Wasserpumpe oder Hydraulikpumpen oder dergleichen, verwendet. Grundsätzlich können Keilriemen bei gleichem Platzbedarf wesentlich größere Drehmomente als zum Beispiel ein Flachriemen übertragen, insbesondere aufgrund der Reibung der Flanken eines im Schnitt trapezförmigen Keilriemens in der durch die Keilriemenscheiben erzeugten keilförmigen Rille.
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Weiterhin sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise von Kettengetrieben, Ketten wie beispielsweise Rollenketten oder Zahnketten bekannt. Diese dienen dazu, Drehkräfte zu übertragen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Umschlingungsmittel für ein CVT-Getriebe vorgeschlagen. Das Umschlingungsmittel umfasst wenigstens eine umlaufend geschlossene Kette. Dabei ist in einer Längsrichtung der Kette eine Mehrzahl an Keilelementen auf die Kette aufgereiht. Dabei sind jeweils zwei in der Längsrichtung der Kette direkt aufeinanderfolgende Keilelemente durch jeweils einen Zwischenraum voneinander beabstandet. Dabei ist jedes einzelne der Keilelemente fest mit der Kette verbunden und jedes Keilelement weist jeweils wenigstens eine erste Seitenfläche und wenigstens eine zweite Seitenfläche auf, die an Keilriemenscheiben des CVT-Getriebes anlegbar sind.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Umschlingungsmittel 1 ist beispielsweise für ein CVT-Getriebe vorgesehen. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Umschlingungsmittel aber nicht nur in CVT-Getrieben einsetzbar, sondern eignet sich allgemein für den Einsatz bei Keilriemenantrieben, wobei es dafür vorgesehen ist, bei Keilriemenantrieben aus dem Stand der Technik den Keilriemen zu ersetzen.
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Gegenüber dem Stand der Technik können mit Umschlingungsmittel mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 beispielsweise bei der Anwendung eines derartigen Umschlingungsmittels in einem CVT-Getriebe vorteilhaft verbesserte Wirkungsgrade erzielt werden. Dabei dient die Kette des Umschlingungsmittels als Zugmittel, das beispielsweise bei der Anwendung des Umschlingungsmittels in einem CVT-Getriebe, zwischen einer primären Seite des CVT-Getriebes und einer sekundären Seite des CVT-Getriebes die Antriebsleistung überträgt. Gleichzeitig wird durch die Keilelemente, die fest mit der Kette verbunden sind, ein guter Kontakt des Umschlingungsmittels mit den Keilriemenscheiben des CVT-Getriebes auf der primären Seite des CVT-Getriebes und auf der sekundären Seite des CVT-Getriebes sichergestellt. Somit kann die Antriebsleistung vorteilhaft gut zwischen der primären Seite des CVT-Getriebes und der sekundären Seite des CVT-Getriebes übertragen werden. So kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Umschlingungsmittels in einem CVT-Getriebe ein verbesserter Wirkungsgrad des CVT-Getriebes erzielt werden. Durch den verbesserten Wirkungsgrad werden auch vorteilhaft die CO2-Emissionen verringert. Auch wird durch den verbesserten Wirkungsgrad bei Verwendung des erfindungsgemäßen Umschlingungsmittels vorteilhaft die thermische Belastung der Keilriemenscheiben des CVT-Getriebes verringert.
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Darüber hinaus wird gegenüber dem Stand der Technik durch den Einsatz einer Kette als Zugmittel bei dem erfindungsgemäßen Umschlingungsmittel eine vorteilhaft lange Lebensdauer und somit ein verlängertes Wechselintervall des Umschlingungsmittels erreicht. Durch die verlängerte Lebensdauer entsteht somit ein Kostenvorteil beispielsweise gegenüber einem Keilriemen aus dem Stand der Technik.
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Aufgrund der höheren Masse des Umschlingungsmittels und verändertem Reibwertverhalten zwischen den Keilelementen und den Keilriemenscheiben wird beim Einsatz des erfindungsgemäßen Umschlingungsmittels weiterhin vorteilhaft ein verbessertes Schwingverhalten des Umschlingungsmittels in dem CVT-Getriebe erreicht.
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Weiterhin kann durch das erfindungsgemäße Umschlingungsmittel bei Anwendungen in einem aCVT-Getriebe oder einem airCVT-Getriebe, bei denen die Keilriemenscheiben verstellt werden können, die Verstelldynamik vorteilhaft verbessert werden.
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Durch die einzelnen Keilelement können die Keilelemente weiterhin aus beispielsweise im Vergleich zu einem Keilriemen festen, widerstandsfähigen und langlebigen Materialien gefertigt werden müssen, da sich das Material selbst nur wenig an die Keilriemenscheiben und an Verformungen des Umschlingungsmittels anpassen muss.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.
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In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel weisen die Keilelemente senkrecht zu der Längsrichtung der Kette einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei an einer längeren Grundseite in dem Querschnitt eine Ausnehmung vorgesehen ist und wobei die Kette zumindest teilweise in der Ausnehmung angeordnet ist. Derart ausgebildete Keilelemente können vorteilhaft an die Keilriemenscheiben, zwischen denen das Umschlingungsmittel läuft, angepasst sein und die ersten Seitenflächen und die zweiten Seitenflächen der Keilelemente können somit besonders vorteilhaft gut und flächig an den Keilriemenscheiben des CVT-Getriebes anliegen. Somit kann ein besonders guter Reibungskontakt zwischen den ersten Seitenflächen der Keilelemente und der Keilriemenscheibe des CVT-Getriebes und den zweiten Seitenflächen der Keilelemente und der Keilriemenscheibe des CVT-Getriebes hergestellt sein.
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Vorteilhaft ist die Kette aus Kettensegmenten zusammengesetzt, wobei jeweils zwei in der Längsrichtung der Kette aufeinanderfolgende Kettensegmente mittels jeweils eines Bolzens miteinander verbunden sind, wobei die Keilelemente an den Bolzen der Kette befestigt sind. Somit kann vorteilhaft eine besonders gute und stabile Befestigung der Keilelemente an der Kette sichergestellt werden. Weiterhin können somit die Bolzen, die beispielsweise bei einer Rollenkette bereits vorhanden sind, vorteilhaft zur Befestigung der Keilelemente an der Kette verwendet werden. Somit müssen zur Befestigung der Keilelemente an der Kette keine zusätzlichen Befestigungsmittel vorgesehen werden, wodurch sich ein Kosten-, Gewichts- und Produktionsvorteil ergeben kann.
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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weisen die Bolzen Endbereiche auf, die in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Kette über die Kettensegmente hinausragen. Dabei sind die Keilelemente an den Endbereichen der Bolzen befestigt, insbesondere formschlüssig befestigt. Derart befestigte Keilelemente sind vorteilhaft stabil und sicher, insbesondere in Belastungsrichtung, an der Kette befestigt. Eine formschlüssige Befestigung ist vorteilhaft einfach herzustellen und die Keilelemente sind somit vorteilhaft einfach auf die Kette aufbringbar.
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Ist jedes einzelne der Keilelemente an genau zwei in der Längsrichtung der Kette aufeinanderfolgenden Bolzen befestigt, so ergibt sich der Vorteil, dass ein Keilelement an genau einem Kettensegment an den zwei Stellen der zwei Bolzen befestigt ist und sich somit jedes Keilriemen zusammen und parallel mit dem einen Kettensegment, an dem es befestigt ist, bewegt. Somit ist vorteilhaft jedem Keilelement nur jeweils ein Kettensegment zugeordnet und die Beweglichkeit der Kette wird somit nicht eingeschränkt.
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Weiterhin vorteilhaft kann die umlaufend geschlossene Kette als Rollenkette und /oder als Zahnkette ausgebildet sein. Rollenketten und Zahnketten sind vorteilhaft preisgünstig und bieten durch ihre durch Bolzen verbundenen Kettensegmente eine vorteilhaft gute Befestigungsmöglichkeit für die Keilelemente.
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Sind die Keilelemente aus Kunststoff gefertigt, so ergibt sich der Vorteil, dass dadurch eine vorteilhaft verlängerte Lebensdauer des Umschlingungsmittels erreicht wird und gleichzeitig der Wirkungsgrad des CVT-Getriebes, in dem ein derartiges Umschlingungsmittel eingesetzt wird, vorteilhaft vergrößert werden kann.
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Weiterhin vorteilhaft die ersten Seitenflächen und/oder die zweiten Seitenflächen der Keilelemente im Wesentlichen eine rechteckförmige Form auf.
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Weiterhin vorteilhaft weisen die erste Seitenflächen und/oder die zweite Seitenflächen im Wesentlichen eine Form eines Kreisringsegmentes auf.
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Weiter bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung ein CVT-Getriebe mit einem erfindungsgemäßen Umschlingungsmittel.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines CVT-Getriebes mit einem erfindungsgemäßen Umschlingungsmittel,
- 2 und 3 schematische, teilweise geschnittene Darstellungen der verstellbaren Keilriemenscheibe des CVT-Getriebes von 1 in zwei unterschiedlichen Stellungen,
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Umschlingungsmittels,
- 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Umschlingungsmittels aus 4,
- 6 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Keilelementes,
- 7 einen Querschnitt durch das in 6 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des Keilelements,
- 8 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des Keilelements,
- 9 einen Querschnitt durch das in 8 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des Keilelements.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Umschlingungsmittel 1 ist beispielsweise für ein CVT-Getriebe 50 vorgesehen. Das CVT-Getriebe 50 kann insbesondere bei kleinen Brennkraftmaschinen verwendet werden, welche als Antrieb für Kleinfahrzeuge, wie beispielsweise Scooter, Motorroller, Schneemobile oder Quads, dienen. In der vorliegenden Anmeldung wird das erfindungsgemäße Umschlingungsmittel 1 anhand eines CVT-Getriebes 50 erklärt. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Umschlingungsmittel 1 aber nicht nur in CVT-Getrieben einsetzbar, sondern eignet sich allgemein für den Einsatz bei Keilriemenantrieben, wobei es dafür vorgesehen ist, bei Keilriemenantrieben aus dem Stand der Technik den Keilriemen zu ersetzen.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Umschlingungsmittel 1 eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit einem CVT-Getriebe 50 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, umfasst das CVT-Getriebe 50 neben dem Umschlingungsmittel 1 eine antreibende Keilriemenscheibe 51 und eine verstellbare angetriebene Keilriemenscheibe 52. 2 zeigt dabei eine erste Stellung des CVT-Getriebes 50, bei der das Umschlingungsmittel 1 an einer äußersten Position der verstellbaren angetriebenen Keilriemenscheibe 52 angeordnet ist. 3 zeigt eine Position des Umschlingungsmittels 1, bei der das Umschlingungsmittel 1 an einer innersten Position an der angetriebenen Keilriemenscheibe 52 angeordnet ist. Zur Aufbringung einer Axialkraft weist die verstellbare angetriebene Keilriemenscheibe 52 ein Vorspannelement 53, das beispielsweise als Feder ausgebildet ist, auf. In der verstellbaren angetriebenen Keilriemenscheibe 52 und in der antreibenden Keilriemenscheibe 51 ist jeweils ein Spalt 55 zur Aufnahme des Umschlingungsmittels 1 vorgesehen, wobei der Spalt 55 einen Öffnungswinkel 54 aufweist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Umschlingungsmittels 1 ist in 4 dargestellt. Das Umschlingungsmittel 1 umfasst eine umlaufend geschlossene Kette 10. Die Kette 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Rollenkette ausgebildet, wie sie beispielsweise als Fahrradkette bei Fahrrädern Anwendung findet. Die Kette 10 kann aber auch beispielsweise als Zahnkette oder als eine andere geeignete Kettenart ausgebildet sein. Die Kette 10 weist eine Längsrichtung L auf. Die Längsrichtung L verläuft tangential zu der umlaufend geschlossenen Kette 10.
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Die Kette 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Kettensegmenten 11 zusammengesetzt. Dabei sind jeweils zwei in der Längsrichtung L der Kette 10 aufeinanderfolgende Kettensegmente 11 mittels jeweils eines Bolzens 12 miteinander verbunden. Die Kettensegmente 11 weisen in diesem Ausführungsbeispiel entlang der Längsrichtung L der Kette 10 alle die gleich Länge auf. Die Kettensegmente 11 können entlang der Längsrichtung L der Kette 10 aber auch unterschiedliche Längen aufweisen. Die Bolzen 12 sind in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zu der Längsrichtung L ausgerichtet. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Bolzen 12 der Kette 10 Endbereiche 13 auf, die in Richtung senkrecht zu der Längsrichtung L der Kette 10 über die Kettensegmente 11 hinausragen. Jeder Bolzen 12 weist dabei in diesem Ausführungsbeispiel zwei Endbereiche 13 auf, die in entgegengesetzter Richtung über Kettensegmente 11, die von dem jeweiligen Bolzen 12 verbunden werden, hinausragen. Die Bolzen 12 der Kette 10, die Endbereiche 13 aufweisen, die in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung L der Kette 10 über die Kettensegmente 11 hinausragen, sind in diesem Ausführungsbeispiel also länger als die Bolzen einer herkömmlichen Fahrradkette.
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Die Kette 10 ist als Zugmittel vorgesehen, das Antriebsleistung zwischen verschiedenen Keilriemenscheiben 51,52, beispielsweise eines CVT-Getriebes 50, einer primären Seite des CVT-Getriebes 50 und einer sekundären Seite des CVT-Getriebes 50, überträgt.
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Weiterhin umfasst das Umschlingungsmittel 1, wie in 4 dargestellt, eine Mehrzahl an Keilelementen 20. Die Keilelemente 20 sind zum Herstellen eines Kontakts, insbesondere eines Reibungskontakts, zwischen dem Umschlingungsmittel 1 und Keilriemenscheiben 51, 52, beispielsweise den Keilriemenscheiben 51,52 des CVT-Getriebes 50, vorgesehen.
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Die Keilelemente 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel aus Kunststoff gefertigt. Die Keilelemente 20 können aber auch beispielsweise aus einem Gummiwerkstoff, einem Metall, einem Kompositwerkstoff oder anderen geeigneten Werkstoffen gefertigt sein. Die Keilelemente 20 sind in der Längsrichtung L der Kette 10 auf der Kette 10 aufgereiht. Dabei sind jeweils zwei in der Längsrichtung L der Kette 10 direkt aufeinanderfolgende Keilelemente 20 durch jeweils einen Zwischenraum 23 voneinander beabstandet. In diesem Ausführungsbeispiel sind alle Zwischenräume 23 zwischen den jeweils aufeinanderfolgenden Keilelementen 20 gleich. Die Zwischenräume 23 zwischen den Keilelementen 20 können aber beispielsweise auch, beispielsweise zur Geräuschreduktion, unterschiedlich groß sein. Beispielsweise können sich Zwischenräume 23 unterschiedlicher Größe periodisch über den Umfang der Kette 10 wiederholen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Keilelemente 20 gleichmäßig über den gesamten Umfang der umlaufend geschlossenen Kette 10 verteilt. Jedes einzelne Keilelement 20 hat somit zwei auf der Kette 10 benachbarte und durch einen gleichen Zwischenraum 23 beabstandete Keilelemente 20.
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Jedes einzelne der Keilelemente 20 ist fest mit der Kette 10 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Keilelemente 20 an den Bolzen 12 Kette 10 befestigt. Die Keilelemente 20 können aber auch beispielsweise direkt an den Kettensegmenten 11 oder anderen Elementen der Kette 10 befestigt sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Keilelemente 20 an den Endbereichen 13 der Bolzen 12, die in Richtung senkrecht zu der Längsrichtung L der Kette 10 über die Kettensegmente 11 hinausragen, befestigt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Keilelemente 20 mit den Endbereichen 13 der Bolzen 12 formschlüssig verbunden. Dabei ist in diesem Ausführungsbeispiel jedes einzelne der Keilelemente 20 an genau zwei in der Längsrichtung L der Kette 10 aufeinanderfolgenden Bolzen 12 befestigt. Somit ist jedes Keilelement 20 genau einem Kettensegment 11 zugeordnet und bewegt sich mit diesem.
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Wie in 5 dargestellt, weist in diesem Ausführungsbeispiel jedes Keilelement 20 eine erste Seitenfläche 21 und eine zweite Seitenfläche 22 auf. Die erste Seitenfläche 21 und die zweite Seitenfläche 22 sind dazu vorgesehen an den Keilriemenscheiben 51, 52 des CVT-Getriebes 50 anzuliegen. Die erste Seitenfläche 21 und die zweite Seitenfläche 22 schließen dabei in diesem Ausführungsbeispiel einen Keilwinkel 26 ein, der in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem Öffnungswinkel 54 der Keilriemenscheiben 51,52, für die das Umschlingungsmittel 1 vorgesehen ist, entspricht.
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Eine Draufsicht auf eine Seitenfläche 21, 22 eines ersten Ausführungsbeispiels eines Keilelements 20 ist in 6 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Seitenflächen 21, 22 des Keilelements 20 eine rechteckförmige Form auf.
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Eine weitere Draufsicht auf eine Seitenfläche 21, 22 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Keilelements 20 ist in 8 dargestellt. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel eines Keilelements 20 weisen die Seitenflächen 21, 22 eine Form eines Kreisringsegmentes auf.
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In 7 ist ein Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel des Keilelements 20 aus 6 dargestellt. In 9 ist ein Querschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel des Keilelements 20 aus 8 dargestellt. In diesen Querschnitten senkrecht zu der Längsrichtung L der Kette 10 weisen die Keilelemente 20 einen trapezförmigen Querschnitt auf. An der längeren Grundseite 24 ist in dem Querschnitt eine Ausnehmung 25 vorgesehen. Die Ausnehmung 25 ist zur Aufnahme der Kette 10 vorgesehen. Die Ausnehmung 25 bildet also eine Nut in der Längsrichtung L der Kette 10 in dem Keilelement 20, die zur Aufnahme der Kette 10 vorgesehen ist. Jedes Keilelement 20 umgreift die Kette 10. Bei dem Umschlingungsmittel 1 ist die Kette 10 somit teilweise in der Ausnehmung 25 der Keilelemente 20 angeordnet. Die Kette 10 kann aber beispielsweise auch ganz in der Ausnehmung 25 der Keilelemente 20 angeordnet sein. In dem in den 7 und 9 dargestellten Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel eines Keilelements 20 und durch das zweite Ausführungsbeispiel des Keilelements 20 bilden die Seitenflächen 21 und 22 der Keilelemente 20 die Schenkel des Trapezes und schließen in dem Querschnitt senkrecht zu der Längsrichtung L der Kette 10 durch die Ausführungsbeispiele des Keilelements 20 den Keilwinkel 26 ein.
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Ist das Keilelement 20, wie iin 8 und 9 dargestellt, in der Form eines Kreisringsegmentes ausgebildet, so ist in diesem Ausführungsbeispiel die Ausnehmung 25 zur Aufnahme der Kette 10 an der bezüglich des Kreisringsegmentes radial innenliegenden Seite ausgebildet (8 und 9).
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Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.
