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Die Erfindung betrifft eine rückensteife Kette zur Übertragung von Schubkräften, die eine Vielzahl von Innenlaschen und Außenlaschen, Bolzen und/oder Hülsen aufweist, wobei die Innenlaschen mit den Außenlaschen über die Bolzen und/oder Hülsen miteinander gekoppelt sind, die Innenlaschen und/oder die Außenlaschen erste und zweite Stirnseiten aufweisen, die Stirnseiten der Innenlaschen und/oder die Stirnseiten der Außenlaschen eine Berührungsfläche aufweisen und über die Berührungsfläche der Innenlaschen mit benachbarten Innenlaschen und/oder über die Berührungsflächen der Außenlaschen mit benachbarten Außenlaschen ein Berührungskontakt herstellbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der vorgenannten rückensteifen Kette.
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Stand der Technik
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Kettentriebe werden in der modernen industriellen Produktion in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, vor allem für Antrieb und Transport. Rückensteife, d.h. einseitig flexible Ketten, eignen sich zur Übertragung von Druck- und Zugkräften, wobei bauartbedingt auch große Abstände ohne Führung der rückensteifen Kette überbrückt werden können. Dabei weisen Linearantriebe mit rückensteifen Ketten gegenüber hydraulischen Hubkolbenantrieben Vorteile auf: Sie können kompakter gebaut werden, halten die absolute Position ohne Energiezufuhr und sind energieeffizienter.
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Derartige rückensteife Ketten müssen bei Übertragung der Druckkraft gegen ein Abknicken in die Richtung, in die die rückensteife Kette flexibel ausgebildet ist, gesichert werden. Eine Möglichkeit, ein Abknicken zu verhindern, ist das Anbringen einer Kontur auf die Stirnseiten der Laschen. Die Kontur ist so gestaltet, dass die Kontur einer Stirnseite einer Lasche formschlüssig in die Kontur der gegenüberliegenden Stirnseite der benachbarten Lasche eingreift.
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Grundsätzlich sind bei Wirkung einer Schubkraft drei Kraftrichtungen unterscheidbar: Die Richtung der eingeleiteten Schubkraft entlang der rückensteifen Kette, eine die Rückensteifigkeit stabilisierende Querkraft senkrecht zur Schubkraft und eine Resultante von Schubkraft und Querkraft, die in einem mehr oder weniger kleinen Winkel zur Schubkraft steht. Je größer der Winkel zwischen Schubkraft und Resultante, desto ineffektiver die Schubkraft, m.a.W. der Wirkungsgrad der eingeleiteten Schubkraft ist geringer. Die Ausgestaltung der Kontur auf den Stirnseiten der Laschen bestimmt dabei maßgeblich die Effizienz der rückensteifen Kette als Überträger einer Schubkraft.
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Im Stand der Technik sind genügend Beispiele bekannt, Laschen für rückensteife Ketten zu konturieren. Keiner Veröffentlichung ist allerdings zu entnehmen, dass die Kontur auf Energieeffizienz optimiert bzw. dahingehend untersucht wurde.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine rückensteife Kette bereitzustellen, deren Innenlaschen und Außenlaschen an den Stirnseiten eine derartige Kontur aufweisen, dass eine Schubkraft in Schubrichtung verlustfreier und effektiver auf ein zu bewegendes Bauteil übertragen werden kann.
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Die Aufgabe wird mittels der rückensteifen Kette gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Die rückensteife Kette gemäß der Erfindung weist eine Vielzahl von Innenlaschen und Außenlaschen sowie Hülsen und/oder Bolzen auf. Die Innenlaschen sind mit den Außenlaschen über Hülsen und/oder Bolzen miteinander gekoppelt. Die Innenlaschen und/oder die Außenlaschen weisen jeweils eine erste sowie eine zweite Stirnseite auf, wobei die Stirnseiten jeweils eine Berührungsfläche aufweisen. Über die Berührungsfläche ist ein Berührungskontakt zwischen den Laschen derart herstellbar, dass ein Berührungskontakt von benachbarten Innenlaschen und/oder Außenlaschen herstellbar ist. Erfindungsgemäß ist die Berührungsfläche der Innenlasche und/oder der Außenlasche derart ausgestaltet, dass eine an der Berührungsfläche anliegende Tangente einen Winkel α zur Längsachse der rückensteifen Kette von 70° <= α <= 89° aufweist.
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Bei Anlegung einer Schubkraft F auf die rückensteife Kette wird aufgrund dieser vorteilhaften erfindungsgemäßen Gestaltung der Berührungsfläche mindestens 93,97% (entspricht F * sin(70°)) der Schubkraft, maximal 99,985% (entspricht F * sin(89°)) der eingeleiteten Schubkraft F in eine Bewegung der rückensteifen Kette umgewandelt.
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Die Berührungsfläche im Sinne dieser Schrift ist eine Fläche an der konkav gewölbten Stirnseite, eine Innenlasche und/oder Außenlasche und eine Fläche an der konvex gewölbten Stirnseite der Innenlasche und/oder Außenlasche der rückensteifen Kette, mittels der ein Berührungskontakt mit der jeweils benachbarten Innenlasche und/oder Außenlasche herstellbar ist. Die Stirnseitenbereiche unterteilen sich in gekrümmte Stirnseitenbereiche und die Berührungsflächen.
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Im Sinne dieser Erfindung ist eine Tangente eine Gerade, die durch einen Berührungspunkt einer gekrümmten Berührungsfläche verläuft. Weist die gekrümmte Berührungsfläche zwei Berührungspunkte auf, so ist die Tangente die Sekante, die durch die beiden Berührungspunkte definiert ist. Falls die Berührungsfläche keine Krümmungen aufweist, verläuft die Tangente parallel zur Berührungsfläche. Im Falle einer unregelmäßig gekrümmten Berührungsfläche ist die Tangente dieser Berührungsfläche eine Gerade, die durch die Begrenzungspunkte der Berührungsfläche verläuft.
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In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist die Berührungsfläche eine Krümmung auf. Die Krümmung ist derart bemessen und angeordnet, dass zwei benachbarte Innenlaschen und/oder Außenlaschen ineinandergreifen und so die rückensteife Kette bei Ausübung einer Schubkraft eine im Wesentlichen geradlinige Ausrichtung aufweist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Berührungsfläche eine Berührungslinie oder zwei Berührungslinien auf. Eine Berührungslinie ist eine Linie auf der Berührungsfläche, an der ein direkter Berührungskontakt zwischen zwei benachbarten Innenlaschen und/oder Außenlaschen herstellbar ist. Je nach Gestaltung z.B. des Krümmungsradius der Berührungsfläche kann die Berührungsfläche eine oder zwei Berührungslinien aufweisen. Die Länge einer Berührungslinie entspricht dabei der Dicke der Innenlasche und/oder Außenlasche.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung verläuft die Berührungslinie senkrecht zur Kettenlängsachse. Die Länge einer Berührungslinie entspricht dabei der Dicke der Innenlasche und/oder Außenlasche.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung verläuft die Tangente durch die eine vorhandene Berührungslinie oder die Sekante durch die zwei vorhandenen Berührungslinien. Die Tangente verläuft in einem Winkel α zur Kettenlängsachse und gleichzeitig senkrecht zur Berührungslinie.
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In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist die Berührungsfläche an der ersten Stirnseite konkav gekrümmt. Um die rückensteife Kette ohne zusätzliche Bauteile, z.B. Versteifungslaschen, gegen ein Abknicken in die Richtung, in der die rückensteife Kette flexibel ist, zu sichern, weist die Stirnseite einer Innenlasche und/oder Außenlasche eine Kontur auf. Die erste Stirnseite weist eine konkave Krümmung auf.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Berührungsfläche an der zweiten Stirnseite konvex gekrümmt. Um die rückensteife Kette ohne zusätzliche Bauteile gegen ein Abknicken in die Richtung, in der die rückensteife Kette flexibel ist, zu sichern, weist die Stirnseite einer Innenlasche und/oder Außenlasche eine Kontur auf. Die erste Stirnseite weist eine konvexe Krümmung auf.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Berührungsfläche an der konkav gekrümmten ersten Stirnseite zwischen den Wendepunkten zweier konvex gekrümmter Stirnseitenbereiche angeordnet. Die konvex gekrümmten Stirnseitenbereiche verhindern ein gegenseitiges Verhaken der Innenlaschen und/oder Außenlaschen beim Abknicken der rückensteifen Kette im unbelasteten Bereich der rückensteifen Kette, z.B. bei Lagerung der rückensteifen Kette in einem Kettendepot. Das Abknicken erfolgt reibungs- und damit verschleißärmer.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Berührungsfläche an der konvex gekrümmten zweiten Stirnseite zwischen zwei konvex gekrümmten Stirnseitenbereichen angeordnet. Die konvex gekrümmten Stirnseitenbereiche verhindern ein gegenseitiges Verhaken der Innenlaschen und/oder Außenlaschen beim Abknicken der rückensteifen Kette im unbelasteten Bereich der rückensteifen Kette, z.B. bei Lagerung der rückensteifen Kette in einem Kettendepot. Das Abknicken erfolgt reibungs- und damit verschleißärmer.
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In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist der Krümmungsradius der beiden konvex gekrümmten Stirnseitenbereiche kleiner als der Krümmungsradius der Berührungsfläche an der konvex gekrümmten zweiten Stirnseite.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weisen die beiden konvex gekrümmten Stirnseitenbereiche einen Radius r auf mit cmin >= rS1,2 >= d, wobei cmin den minimalen Abstand zwischen der Mitte G der Gelenköffnung oder des Bolzens und der Stirnseite sowie d die Dicke der Innenlasche und/oder Außenlasche bezeichnet. Es hat sich herausgestellt, dass Bauteile, die mittels Stanzen hergestellt werden, aus fertigungstechnischen Gründen nur Krümmungen aufweisen dürfen, deren Radius minimal der Dicke der Bauteile entspricht.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist bei zwei benachbarten Innenlaschen und/oder Außenlaschen die konkav gekrümmte Berührungsfläche der ersten Stirnseite in direkten Kontakt mit der konvex gekrümmten Berührungsfläche der zweiten Stirnseite bringbar, insbesondere bei Aufbringung einer Schubkraft auf die rückensteife Kette. Bei Aufbringung einer Zugkraft besteht aufgrund eines gewissen Spiels der Hülsen bzw. Bolzen üblicherweise kein Berührungskontakt. Der direkte Berührungskontakt erfolgt an der Berührungslinie. Je nach Gestaltung z.B. des Krümmungsradius der Berührungsfläche kann die Berührungsfläche eine oder zwei Berührungslinien aufweisen.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die rückensteife Kette überhöht. In gestrecktem Zustand ohne Anliegen einer Spannung ist die rückensteife Kette gegenüber einer ebenen Auflagefläche senkrecht zur Bewegungsrichtung in Richtung der versteiften Gelenkrichtung erhöht. Bei Anlegen einer Vorspannung entgegen der Überhöhungsrichtung auf die rückensteife Kette wird die Überhöhung reduziert, gleichzeitig wird in die rückensteife Kette eine oftmals gewünschte Spannkraft induziert. Die Steifigkeit der rückensteifen Kette wird dadurch erhöht. Die Spannkraft ist umso größer, je größer die Überhöhung der rückensteifen Kette ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Innenlaschen und/oder Außenlaschen ein Verhältnis der Kettenhöhe hG über der Gelenkpunktöffnung G zur Teilung t von 0,8 <= hG/t <= 1,2 auf. Aufgrund dieser Bemessung ist die rückensteife Kette flexibel genug, um sie z.B. in einem Kettendepot aufgerollt zu lagern. Andererseits wird eine genügend große Rückensteife für den Schubbetrieb erzielt.
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In einer weiteren Gestaltungsform der Erfindung ist die (konvexe) Berührungsfläche (7.2 ist gemeint) im Wesentlichen im oberen Bereich der Stirnflächen angeordnet. Die Verbindung der Innenlaschen und/oder Außenlaschen mittels Hülsen und Bolzen ist im Wesentlichen im unteren Bereich der Innenlaschen und/oder Außenlaschen angeordnet. Der Berührungskontakt zwischen zwei benachbarten Innenlaschen und/oder Außenlaschen über die Berührungsfläche im oberen Bereich der Stirnfläche verstärkt bzw. ermöglicht die Rückensteife der rückensteifen Kette und verhindert das Abknicken der rückensteifen Kette.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weisen die Innenlaschen und/oder die Außenlaschen eine Höhe hB der (konvexen) Berührungsfläche auf, wobei hB <= hG - 2d ist mit hG als Radius der Gelenkpunktöffnung und d als Laschendicke. Alternativ weißt die Innenlasche und/oder die Außenlasche eine Höhe hB der konvexen Berührungsfläche mit hB <= hG - ½ rG - d auf.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung weisen die Innenlaschen und/oder Außenlaschen eine Höhe hB der (konvexen) Berührungsfläche mit hB <= hG - rG - d auf.
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In einer weiteren vorteilhaften Gestaltung der Erfindung weisen benachbarte Innenlaschen und/oder Außenlaschen einen Zwischenraum zwischen der ersten Stirnseite der einen Innenlasche zur zweiten Stirnseite ihrer benachbarten Innenlasche und/oder einen Zwischenraum zwischen der ersten Stirnseite der einen Außenlasche zur zweiten Stirnseite ihrer benachbarten Außenlasche auf. Der Zwischenraum ermöglicht ein Abknicken der rückensteifen Kette im unbelasteten Bereich der rückensteifen Kette, z.B. bei Lagerung der rückensteifen Kette in einem Kettendepot, indem eine Ecke einer Innenlasche und/oder Außenlasche beim Abknicken in den Zwischenraum berührungslos zwangsgeführt wird.
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Die Aufgabe wird ebenfalls mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausführung einer Schubbewegung mit einer rückensteifen Kette mit Innenlaschen und Außenlaschen gemäß Anspruch 19 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 20 und 21 beschrieben
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausführung einer Schubbewegung erfolgt mittels einer rückensteifen Kette mit Innenlaschen und Außenlaschen, deren Innenlaschen und/oder Außenlaschen Stirnseiten aufweisen. Die Stirnseiten weisen Berührungslinien und/oder Berührungsflächen auf. Erfindungsgemäß wird während der Ausführung der Schubbewegung auf die Berührungslinie und/oder die Berührungsfläche der Innenlaschen und/oder der Außenlaschen eine Normalkraft FN mit F * 99,985% <= FN <= F * 93,97% mit F als Schubkraft eingeleitet.
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Bei Anlegung einer Schubkraft F auf die rückensteife Kette wird aufgrund dieser vorteilhaften erfindungsgemäßen Gestaltung der Berührungsfläche mindestens 93,97% (entspricht F * sin(70°)) der Schubkraft, maximal 99,985% (entspricht F * sin(89°)) der eingeleiteten Schubkraft F in eine Bewegung der rückensteifen Kette umgewandelt.
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In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird während der Ausführung der Schubbewegung auf die Berührungslinie und/oder die Berührungsfläche der Innenlaschen und/oder der Außenlaschen eine Normalkraft FN mit F * 99,95% <= FN <= F * 96,50% mit F als Schubkraft eingeleitet.
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Bei Anlegung einer Schubkraft F auf die rückensteife Kette wird aufgrund dieser vorteilhaften erfindungsgemäßen Gestaltung der Berührungsfläche mindestens 96,50% (entspricht F * sin(75°)) der Schubkraft, maximal 99,95% (entspricht F * sin(88°)) der eingeleiteten Schubkraft F in eine Bewegung der rückensteifen Kette umgewandelt.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird während der Ausführung der Schubbewegung auf die Berührungslinie und/oder die Berührungsfläche der Innenlaschen und/oder der Außenlaschen eine Normalkraft FN mit F * 99,85% <= FN <= F * 98,50% mit F als Schubkraft eingeleitet.
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Bei Anlegung einer Schubkraft F auf die rückensteife Kette wird aufgrund dieser vorteilhaften erfindungsgemäßen Gestaltung der Berührungsfläche mindestens 98,50% (entspricht F * sin(80°)) der Schubkraft, maximal 99,85% (entspricht F * sin(87°)) der eingeleiteten Schubkraft F in eine Bewegung der rückensteifen Kette umgewandelt.
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Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen rückensteifen Kette für einen Kettenantrieb sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rückensteifen Kette in gestrecktem Zustand während der Ausübung einer Schubkraft.
- 2 a) Eine Seitenansicht einer einzelnen Innenlasche oder Außenlasche, eine Berührungslinie.
- 2 b) Eine zweite Seitenansicht aus schräger Perspektive einer einzelnen Innenlasche oder Außenlasche, eine Berührungslinie.
- 3 a) Eine Darstellung der Richtungen der wirkenden Kräfte während einer Schubbewegung der rückensteifen Kette.
- 3 b) Eine Seitenansicht einer einzelnen Innenlasche oder Außenlasche, eine Berührungslinie.
- 4 Eine Seitenansicht einer einzelnen Innenlasche oder Außenlasche, zwei Berührungslinien.
- 5 Eine Seitenansicht einer einzelnen Innenlasche oder Außenlasche, gerade Berührungsfläche.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen rückensteifen Kette 1 in gestrecktem Zustand während der Ausübung einer Schubkraft F. Die rückensteife Kette 1 weist parallel verlaufende, sich abwechselnde Innenlaschen 2 und Außenlaschen 3 auf (1), die jeweils zwei Kettenhülsen 4 mit Mittenabstand t (Teilung) aufweisen. Die Befestigung der Kettenglieder erfolgt durch Kettenbolzen 5, die durch die Kettenhülsen 4 geführt sind. Zusätzlich können auf den überstehenden Enden der Kettenbolzen 5 Rollen 14 fest oder beweglich angeordnet sein, welche je nach Anwendungsfall zur verbesserten Führung u/o einem verbesserten Einlaufverhalten der rückensteifen Kette 1 in ein Kettenrad (nicht dargestellt) dienen. Die in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte rückensteife Kette 1 weist Innenlaschen 2 und Außenlaschen 3 auf, die baugleich sind und eine Dicke d aufweisen.
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Die rückensteife Kette 1 ist daher im Herstellungsprozess, z.B. mittels Stanzen einer großen Anzahl gleicher Bauteile, sehr kostengünstig zu fertigen. Die Rückensteifigkeit der rückensteifen Kette 1 wird durch eine geometrische Anschlagkontur K der Innenlaschen 2 bzw. Außenlaschen 3 erzielt. Es sind aber auch andere Bauformen der rückensteifen Kette 1 möglich, z.B. eine rückensteife Kette 1 mit unterschiedlich geformten Innenlaschen 2 und Außenlaschen 3, denkbar ist auch eine rückensteife Kette 1, die eine Verriegelung in einer Richtung aufweist. Die Innenlaschen 2 bzw. Kettenaußenglieder 3 der rückensteife Kette 1 können auch zusätzliche Anbauteile, z.B. Winkellaschen, aufweisen.
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Die Innenlaschen und/oder die Außenlaschen weisen jeweils eine erste sowie eine zweite Stirnseite 6.1, 6.2 auf, wobei die Stirnseiten jeweils eine Berührungsfläche 7.1, 7.2 aufweisen. Über die Berührungsfläche ist ein Berührungskontakt zwischen den Laschen derart herstellbar, dass ein Berührungskontakt von benachbarten Innenlaschen und/oder ein Berührungskontakt zwischen benachbarten Außenlaschen herstellbar ist.
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Die rückensteife Kette 1 ist üblicherweise überhöht ausgebildet, d.h. in gestrecktem Zustand ohne Anliegen einer Spannung ist die rückensteife Kette 1 gegenüber einer ebenen Auflagefläche senkrecht zur Bewegungsrichtung in Richtung der versteiften Gelenkrichtung erhöht. Bei Anlegen einer Vorspannung entgegen der Überhöhungsrichtung auf die rückensteife Kette 1 wird die Überhöhung reduziert, gleichzeitig wird in die rückensteife Kette 1 eine Spannkraft induziert. Die Steifigkeit der rückensteifen Kette 1 wird dadurch erhöht. Die Spannkraft ist umso größer, je größer die Überhöhung der rückensteifen Kette ist. Die Überhöhung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch eine entsprechende Bemaßung der Innenlaschen bzw. Außenlaschen. Die rückensteife Kette 1 kann aber auch Versteifungslaschen aufweisen.
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Erfindungsgemäß ist die Berührungsfläche der Innenlasche und der Außenlasche derart ausgestaltet, dass eine an der Berührungsfläche anliegende Tangente 8 einen Winkel α zur Längsachse der rückensteifen Kette von 70° <= α <= 89° aufweist.
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Eine Seitenansicht einer einzelnen Lasche (Innenlasche 2 und Außenlasche 3 sind baugleich) der rückensteifen Kette 1 zeigt 2 a). Die gleiche Lasche wird in 2 b) in leicht anderer Perspektive dargestellt. Die Schubkraft wird in diesem und den folgenden Ausführungsbeispielen nach rechts ausgeübt, eine Zugkraft erfolgt in die entgegengesetzte linke Richtung.
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Die Lasche 2, 3 weist zwei Gelenkpunktöffnungen 12 auf, über die mittels Bolzen 4 und/oder Hülsen 5 eine Verbindung der Lasche 2, 3 mit weiteren Laschen 2, 3 herstellbar ist. Die Gelenkpunktöffnungen 12 weisen einen Abstand t auf, der der Teilung der rückensteifen Kette 1 entspricht.
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Die Lasche 2, 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel auf der ersten Stirnseite 6.1 eine konkav gekrümmte Berührungsfläche 7.1 auf. Die Wendepunkte 10.1, 10.2 bezeichnen die Punkte, an denen die konkav gekrümmte Berührungsfläche 7.1 in konvex gekrümmte Flächen übergeht. Die Lasche 2, 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel auf der zweiten Stirnseite 6.2 im oberen Bereich eine konvex gekrümmte Berührungsfläche 7.2 auf. Die Berührungsfläche 7.2 wird begrenzt durch die angrenzenden konvexen Stirnflächen 11.1 mit dem Radius rS1 und 11.2 mit Radius rS2 .
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Die im oberen Bereich der Lasche 2, 3 angeordnete Berührungsfläche 7.2 weist die Berührungslinie 9 auf, über die die Lasche 2, 3 mit der benachbarten Lasche in Berührungskontakt steht. Die durch diese Berührungslinie 9 verlaufende Tangente 8 weist erfindungsgemäß einen Winkel α mit der Waagerechten W, die parallel zur Längsachse der rückensteifen Kette verläuft, auf. Der Winkel α beträgt zwischen 70° und 89°, in diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α 85°.
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2b zeigt eine perspektivische Ansicht der einzelnen Lasche aus 2 a), wobei insbesondere die Berührungslinie 9 der Berührungsfläche zwischen den begrenzenden konvexen Stirnflächen 11.1, 11.2 gut zu erkennen ist.
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3 b) zeigt eine Seitenansicht einer einzelnen Lasche (Innenlasche 2 und Außenlasche 3 sind baugleich) der rückensteifen Kette 1. Die auf die Lasche 2, 3 wirkenden Kräfte während der Ausübung einer Schubkraft verdeutlicht 3 a. Die Schubkraft wird nach rechts ausgeübt, in Gegenrichtung erfolgt eine auf die Lasche 2, 3 wirkende Kraft F. Die Querkraft FQ wirkt senkrecht zur Kraft F und stabilisiert die Rückensteife der rückensteifen Kette 1, eine Normalkraft FN wirkt entlang der Berührungslinien zweier angrenzender Laschen 2, 3. Kraft F und Normalkraft FN weisen zueinander den Winkel β auf.
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Die in 3 b) gezeigte Lasche 2, 3 weist auf der ersten Stirnseite 6.1 eine konkav gekrümmte Berührungsfläche 7.1 auf, über die bei Ausübung einer Schubkraft die Lasche 2, 3 mit der benachbarten Lasche 2, 3 einen Berührungskontakt ausübt. Die Wendepunkte 10.1, 10.2 bezeichnen die Punkte, an denen die konkav gekrümmte Berührungsfläche 7.1 in konvex gekrümmte Flächen übergeht. Die Lasche 2, 3 weist weiterhin zwei Gelenkpunktöffnungen 12 mit Mittelpunkt G und Radius rG auf, über die mittels Bolzen 4 und/oder Hülsen 5 eine Verbindung der Lasche 2, 3 mit weiteren Laschen 2, 3 herstellbar ist.
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Die Gelenkpunktöffnungen 12 weisen zueinander einen Abstand t auf, der der Teilung der rückensteifen Kette 1 entspricht. Der Abstand hG bezeichnet den Abstand der Mitte der Gelenkpunktöffnung 12 zum oberen Rand der Lasche 2, 3.
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Die Lasche 2, 3 ist erfindungsgemäß derart bemessen, dass das Längenverhältnis hG/t zwischen 0,8 und 1,2 liegt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis hG/t 0,9. Damit wird erreicht, dass die rückensteife Kette 1 flexibel genug ist, um sie z.B. in einem Kettendepot aufgerollt zu lagern. Andererseits wird eine genügend große Rückensteife für den Schubbetrieb erzielt.
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Die Lasche 2, 3 weist auf der zweiten Stirnseite 6.2 im oberen Bereich eine konvex gekrümmte Berührungsfläche 7.2 auf. Die Berührungsfläche 7.2 wird begrenzt durch die angrenzenden konvexen Stirnflächen 11.1 mit Mittelpunkt M1 und 11.2 mit Mittelpunkt M2, die als Kreisabschnitte ausgebildet sind und die Radien rS1 und rS2 aufweisen. Die Radien rS1 und rS2 der Stirnflächen 11.1 und 11.2 sind so bemessen, dass sie kleiner sind als der Radius rB der Berührungsfläche.
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Die Lasche 2, 3 weist zudem eine ebenfalls konvex gekrümmte Stirnseite 13 auf, deren minimaler Abstand cmin vom Mittelpunkt einer Gelenkpunktöffnung 12 beträgt. Stirnfläche 11.2 und Stirnseite 13 begrenzen einen Zwischenraum zwischen den benachbarten Laschen 2, 3 (vgl. 1). Der Zwischenraum ermöglicht ein unbehindertes Abknicken der rückensteifen Kette 1 im unbelasteten Teil der rückensteifen Kette 1, um sie z.B. platzsparend zu lagern.
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Der Abstand cmin der Stirnseite 13, die Radien rS1,2 der Stirnflächen 11.1, 11.2 und die Dicke d der Lasche 2, 3 ist derart, dass gilt: cmin >= rS1,2 > = d, die Dicke d der Lasche 2, 3 also der kleinste Wert der Krümmungsradien cmin , rS1,2 und auch sämtlicher weiterer Krümmungsradien der ersten Stirnseite 6.1 ist. Es hat sich herausgestellt, dass Bauteile, insbesondere eine hier dargestellte Lasche 2, 3, die mittels Stanzen hergestellt werden, aus fertigungstechnischen Gründen nur Krümmungen aufweisen dürfen, deren Radius minimal der Dicke der Bauteile entspricht.
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Die Berührungsfläche 7.2 liegt zwischen den Punkten S1 und S2 und ist als Kreisabschnitt mit Mittelpunkt P und Radius rB ausgeführt. Die Höhe hB der Berührungsfläche 7.2 ist derart, dass hB <= hG - 2d ist. Ebenfalls gilt die Relation hB >= rG - d. Die Berührungsfläche 7.2 weist die Berührungslinie 9 durch den Punkt Q auf, über die die Lasche 2, 3 mit der benachbarten Lasche in Berührungskontakt steht.
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Die Verbindungslinie zwischen den Punkten Q (Berührungslinie 9) und P (Mittelpunkt des Kreisabschnitts der Berührungsfläche 7.2) ist in einem Winkel β mit der Waagerechten W angeordnet. In diesem Winkel β wirkt die Normalkraft FN , wobei gilt: α = 90° - β.
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Die durch diese Berührungslinie 9 verlaufende Tangente 8 weist erfindungsgemäß einen Winkel α mit der Mittellinie W, die parallel zur Längsachse der rückensteifen Kette verläuft, auf. Der Winkel α beträgt erfindungsgemäß zwischen 70° und 89°.
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Die Bemessungen und Anordnung der Berührungsfläche 7.2, der konvexen Stirnflächen 11.1, 11.2 sowie der Berührungslinie 9 ist bei der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Lasche 2, 3 derart, dass sich die Verlängerungen der Verbindungslinien zwischen den Punkten S1 und M1 einerseits und S2 und M2 andererseits im Punkt P als Mittelpunkt des Kreisabschnitts der Berührungsfläche 7.2 schneiden.
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Aufgrund dieser vorteilhaften Ausrichtung der Berührungslinie 9 beträgt bei Ausführung der Schubbewegung die Normalkraft FN mindestens 93,97% (entspricht F*sin(70°)) der Schubkraft, maximal 99,985% (entspricht F*sin(89°)) der eingeleiteten Schubkraft F.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α 85°, die Normalkraft FN beträgt daher 99,62% (entspricht F*sin(85°)) der eingeleiteten Schubkraft F.
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4 zeigt eine Seitenansicht einer einzelnen Lasche (Innenlasche 2 und Außenlasche 3 sind baugleich) der rückensteifen Kette 1, wobei die Berührungsfläche 7.2 zwei Berührungslinien 9.1, 9.2 aufweist. Die Tangente 8 durch diese beiden Berührungslinien 9.1, 9.2 ist daher eine Sekante durch die zu ihr senkrecht verlaufenden Berührungslinien 9.1, 9.2.
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Die Lasche 2, 3 weist auf der ersten Stirnseite 6.1 eine konkav gekrümmte Berührungsfläche 7.1 auf, über die bei Ausübung einer Schubkraft die Lasche 2, 3 mit der benachbarten Lasche 2, 3 einen Berührungskontakt ausübt. Die Wendepunkte 10.1, 10.2 bezeichnen die Punkte, an denen die konkav gekrümmte Berührungsfläche 7.1 in konvex gekrümmte Flächen übergeht. Die Lasche 2, 3 weist zwei Gelenkpunktöffnungen 12 mit Mittelpunkt G und Radius rG auf, über die mittels Bolzen 4 und/oder Hülsen 5 eine Verbindung der Lasche 2, 3 mit weiteren Laschen 2, 3 herstellbar ist.
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Die Gelenkpunktöffnungen 12 weisen zueinander einen Abstand t auf, der der Teilung der rückensteifen Kette 1 entspricht. Der Abstand hG bezeichnet den Abstand der Mitte der Gelenkpunktöffnung 12 zum oberen Rand der Lasche 2, 3.
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Die Lasche 2, 3 ist erfindungsgemäß derart bemessen, dass das Längenverhältnis hG/t zwischen 0,8 und 1,2 liegt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis hG/t 0,9. Damit wird erreicht, dass die rückensteife Kette 1 flexibel genug ist, um sie z.B. in einem Kettendepot aufgerollt zu lagern. Andererseits wird eine genügend große Rückensteife für den Schubbetrieb erzielt.
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Die Lasche 2, 3 weist auf der zweiten Stirnseite 6.2 im oberen Bereich eine konvex gekrümmte Berührungsfläche 7.2 auf. Die Berührungsfläche 7.2 wird begrenzt durch die angrenzenden konvexen Stirnflächen 11.1 mit Mittelpunkt M1 und 11.2 mit Mittelpunkt M2, die als Kreisabschnitte ausgebildet sind und die Radien rS1 und rS2 aufweisen. Die Radien rS1 und rS2 der Stirnflächen 11.1 und 11.2 sind so bemessen, dass sie kleiner sind als der Radius rB der Berührungsfläche.
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Die Lasche 2, 3 weist zudem eine ebenfalls konvex gekrümmte Stirnseite 13 auf, deren minimaler Abstand cmin vom Mittelpunkt einer Gelenkpunktöffnung 12 beträgt. Stirnfläche 11.2 und Stirnseite 13 begrenzen einen Zwischenraum zwischen den benachbarten Laschen 2, 3 (vgl. 1). Der Zwischenraum ermöglicht ein unbehindertes Abknicken der rückensteifen Kette 1 im unbelasteten Teil der rückensteifen Kette 1, um sie z.B. platzsparend zu lagern.
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Der Abstand cmin der Stirnseite 13, die Radien rS1,2 der Stirnflächen 11.1, 11.2 und die Dicke d der Lasche 2, 3 ist derart, dass gilt: cmin >= rS1,2 > = d, die Dicke d der Lasche 2, 3 also der kleinste Wert der Krümmungsradien cmin , rS1,2 und auch sämtlicher weiterer Krümmungsradien der ersten Stirnseite 6.1 ist.
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Die Berührungsfläche 7.2 liegt zwischen den Punkten S1 und S2 und ist als Kreisabschnitt mit Mittelpunkt P und Radius rB ausgeführt. Die Höhe hB der Berührungsfläche 7.2 ist derart, dass hB <= hG - 2d ist. Ebenfalls gilt die Relation hB >= rG - d. Die Berührungsfläche 7.2 weist zwei Berührungslinien 9.1, 9.2 auf, über die die Lasche 2, 3 mit der benachbarten Lasche in Berührungskontakt steht.
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Die Verbindungslinie zwischen den Punkten Q und P ist in einem Winkel β mit der Waagerechten Wangeordnet. In diesem Winkel β wirkt die Normalkraft FN , wobei gilt: α = 90° - β. Die durch die Berührungslinien 9.1, 9.2 verlaufende Sekante 8 weist erfindungsgemäß einen Winkel α mit der Mittellinie W, die parallel zur Längsachse der rückensteifen Kette verläuft, auf. Der Winkel α beträgt erfindungsgemäß zwischen 70° und 89°.
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Die Bemessungen und Anordnung der Berührungsfläche 7.2, der konvexen Stirnflächen 11.1, 11.2 sowie der Berührungslinie 9.1, 9.2 ist bei der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Lasche 2, 3 derart, dass sich die Verlängerungen der Verbindungslinien zwischen den Punkten S1 und M1 einerseits und S2 und M2 andererseits im Punkt P als Mittelpunkt des Kreisabschnitts der Berührungsfläche 7.2 schneiden.
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Aufgrund dieser vorteilhaften Ausrichtung der Berührungslinien 9.1, 9.2 beträgt bei Ausführung der Schubbewegung die Normalkraft FN mindestens 93,97% (entspricht F*sin(70°)) der Schubkraft, maximal 99,985% (entspricht F*sin(89°)) der eingeleiteten Schubkraft F. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α 85°, die Normalkraft FN beträgt daher 99,62% (entspricht F*sin(85°)) der eingeleiteten Schubkraft F.
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Eine Seitenansicht einer einzelnen Lasche (Innenlasche 2 und Außenlasche 3 sind baugleich) der rückensteifen Kette 1 zeigt 5, wobei die Berührungsfläche 7.2 nicht gekrümmt, sondern geradlinig verläuft. Die an die Berührungsfläche 7.2 angrenzende benachbarte Lasche weist eine gekrümmte erste Stirnseite 6.1 auf, daher weist die Lasche 2, 3 zwei Berührungslinien 9.1, 9.2 auf. Die Tangente der Berührungslinien verläuft parallel zur Berührungsfläche.
Die Lasche 2, 3 weist auf der ersten Stirnseite 6.1 eine konkav gekrümmte Berührungsfläche 7.1 auf, über die bei Ausübung einer Schubkraft die Lasche 2, 3 mit der benachbarten Lasche 2, 3 einen Berührungskontakt ausübt. Die Wendepunkte 10.1, 10.2 bezeichnen die Punkte, an denen die konkav gekrümmte Berührungsfläche 7.1 in konvex gekrümmte Flächen übergeht.
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Die Lasche 2, 3 weist zwei Gelenkpunktöffnungen 12 mit Mittelpunkt G und Radius rG auf, über die mittels Bolzen 4 und/oder Hülsen 5 eine Verbindung der Lasche 2, 3 mit weiteren Laschen 2, 3 herstellbar ist. Die Gelenkpunktöffnungen 12 weisen zueinander einen Abstand t auf, der der Teilung der rückensteifen Kette 1 entspricht. Der Abstand hG bezeichnet den Abstand der Mitte der Gelenkpunktöffnung 12 zum oberen Rand der Lasche 2, 3.
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Die Lasche 2, 3 ist erfindungsgemäß derart bemessen, dass das Längenverhältnis hG/t zwischen 0,8 und 1,2 liegt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis hG/t 0,9. Damit wird erreicht, dass die rückensteife Kette 1 flexibel genug ist, um sie z.B. in einem Kettendepot aufgerollt zu lagern. Andererseits wird eine genügend große Rückensteife für den Schubbetrieb erzielt.
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Die Lasche 2, 3 weist auf der zweiten Stirnseite 6.2 im oberen Bereich eine geradlinig verlaufende Berührungsfläche 7.2 auf. Die Berührungsfläche 7.2 wird begrenzt durch die angrenzenden konvexen Stirnflächen 11.1 mit Mittelpunkt M1 und 11.2 mit Mittelpunkt M2, die als Kreisabschnitte ausgebildet sind und die Radien rS1 und rS2 aufweisen.
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Die Lasche 2, 3 weist zudem eine konvex gekrümmte Stirnseite 13 auf, deren minimaler Abstand cmin vom Mittelpunkt einer Gelenkpunktöffnung 12 beträgt. Stirnfläche 11.2 und Stirnseite 13 begrenzen einen Zwischenraum zwischen den benachbarten Laschen 2, 3 (vgl. 1). Der Zwischenraum ermöglicht ein unbehindertes Abknicken der rückensteifen Kette 1 im unbelasteten Teil der rückensteifen Kette 1, um sie z.B. platzsparend zu lagern.
Der Abstand cmin der Stirnseite 13, die Radien rS1,2 der Stirnflächen 11.1, 11.2 und die Dicke d der Lasche 2, 3 ist derart, dass gilt: cmin >= rS1,2 > = d, die Dicke d der Lasche 2, 3 also der kleinste Wert der Krümmungsradien cmin , rS1,2 und auch sämtlicher weiterer Krümmungsradien der ersten Stirnseite 6.1 ist.
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Die Berührungsfläche 7.2 weist zwei Berührungslinien 9.1, 9.2 auf, über die die Lasche 2, 3 mit der benachbarten Lasche in Berührungskontakt steht. Die Verbindungslinie zwischen den Punkten Q und P ist in einem Winkel α mit der Waagerechten W angeordnet. In diesem Winkel β wirkt die Normalkraft FN , wobei gilt: α = 90° - β.
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Die durch diese Berührungslinien 9.1, 9.2 verlaufende Gerade 8 weist erfindungsgemäß einen Winkel α mit der Mittellinie W, die parallel zur Längsachse der rückensteifen Kette verläuft, auf. Der Winkel α beträgt erfindungsgemäß zwischen 70° und 89°.
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Die Bemessungen und Anordnung der Berührungsfläche 7.2, der konvexen Stirnflächen 11.1, 11.2 sowie der Berührungslinie 9.1, 9.2 ist bei der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Lasche 2, 3 derart, dass sich die Verlängerungen der Verbindungslinien zwischen den Punkten S1 und M1 einerseits und S2 und M2 andererseits im Punkt P schneiden.
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Aufgrund dieser vorteilhaften Ausrichtung der Berührungslinien 9.1, 9.2 beträgt bei Ausführung der Schubbewegung die Normalkraft FN mindestens 93,97% (entspricht F*sin(70°)) der Schubkraft, maximal 99,985% (entspricht F*sin(89°)) der eingeleiteten Schubkraft F. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α 85°, die Normalkraft FN beträgt daher 99,62% (entspricht F*sin(85°)) der eingeleiteten Schubkraft F.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rückensteife Kette
- 2
- Innenlaschen
- 3
- Außenlaschen
- 4, 5
- Hülsen und/oder Bolzen
- 6, 6.1, 6.2
- Erste und zweite Stirnseiten
- 7, 7.1, 7.2
- Berührungsfläche
- 8
- Tangente
- 9, 9.1, 9.2
- Berührungslinie
- 10.1, 10.2
- Wendepunkte
- 11.1, 11.2
- an die Berührungsfläche angrenzende gekrümmte Stirnfläche
- 12
- Gelenkpunktöffnung
- 13
- Stirnseite
- 14
- Rolle
- cmin
- minimaler Abstand zwischen der Mitte G (G) der Gelenköffnung oder des Bolzens und der Stirnseite
- d
- Dicke der Lasche
- rS1, rS2
- Radius der an der Berührungsfläche angrenzenden gekrümmten Stirnfläche
- G
- Gelenkpunktmitte
- t
- Teilung
- hB
- Höhe Berührungsfläche
- hG
- Laschenhöhe über dem Mittelpunkt der Gelenkpunktöffnung
- rG
- Radius Gelenkpunktöffnung
- rB
- Radius Berührungsfläche
- F
- Last aus der Anwendung
- FN
- Normalkraft
- Fq
- Querkraft
- α
- Winkel zwischen Längsachse der Kette und der an der Berührungsfläche anliegenden Tangente
- W
- Mittellinie der Ketteninnenlasche bzw. Kettenaußenlasche
- Q
- Punkt der Berührungslinie
- β
- Winkel zwischen Schubkraft F und Normalkraft FN
- S
- Senkrechte zu W
- S1,2
- Begrenzungspunkt der Berührungsfläche
- M1,2
- Mittelpunkt der an die Berührungsfläche angrenzende gekrümmten Stirnfläche 11.1, 11.2
- P
- Schnittpunkt