DE112015003844T5

DE112015003844T5 - Hochfeste umgekehrte Zahnradkette mit einer durch einen Presssitz montierten Mittelplatte

Info

Publication number: DE112015003844T5
Application number: DE112015003844.2T
Authority: DE
Inventors: Lucian Botez
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2017-07-27
Also published as: CN106715961A; WO2016028421A2; US20160053853A1; WO2016028421A3

Abstract

Eine umgekehrte Zahnradketteneinheit, welche äußere Glieder, mittlere Glieder, innere Glieder, und einen Kettenbolzen mit einem Durchmesser aufweist. Die umgekehrte Zahnradketteneinheit weist erste und zweite Pakete von inneren Gliedern auf. Jedes der Pakete weist eine vorbestimmte Anzahl (N) von Gliedern auf. Die inneren Glieder haben eine Dicke (t), eine zwischen einem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Außenfläche des inneren Glieds begrenzte Außenflächentiefe (s1), eine Außenflankentiefe (s2), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Außenflankenfläche begrenzt ist, und eine Innenflankentiefe (s3), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Innenflankenfläche begrenzt ist. Die Außenflächentiefe, die Außenflankentiefe, die Innenflankentiefe, die Dicke und die Anzahl von inneren Gliedern sind derart gewählt, dass sie bestimmten Verhältnissen entsprechen.

Description

Eingliederung durch Bezugnahme
Das nachfolgende Dokument ist hierin durch Bezugnahme eingegliedert, als wenn es vollständig aufgeführt worden wären: US Provisional Patent Application Nr. 62/040,762, eingereicht am 22. August 2014.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf eine umgekehrte Zahnradketteneinheit und insbesondere auf eine verbesserte Ausbildung von inneren Gliedern an einer umgekehrten Zahnradketteneinheit.
Hintergrund
Umgekehrte Zahnradketteneinheiten werden in Verbindung mit Kettenrädern für Antriebseinheiten in Anwendungen in der KFZ-Industrie und auf verschiedenen anderen Gebieten verwendet. Bei den bekannten umgekehrten Zahnradketteneinheiten ist die Kette aus einer Anzahl von Gliedern gebildet, wobei jedes Glied ein Paar von äußeren Flanken aufweist, die derart ausgebildet sind, dass sie in einer Antriebsverbindung mit Zähnen eines Kettenrads in Eingriff kommen können, und ein Paar von inneren Flanken. Es ist allgemeine Praxis, die Glieder durch Belasten der Ketteneinheit bis nahe an ihrem Bruchpunkt vorzuspannen, um den Werkstoff der inneren Glieder zu härten. Die durch das Vorspannen verursachten Restspannungen steigern die Dauerfestigkeit der inneren Glieder. Um die Dauerfestigkeit zu erhöhen, ist es weiterhin bekannt, die Dicke der Glieder oder die Anzahl der Glieder in einer umgekehrten Zahnradketteneinheit zu vergrößern. Durch Erhöhung der Dicke der inneren Glieder oder durch Hinzufügung zusätzlicher Glieder zu dem Paket von inneren Gliedern wird ein Paket von inneren Gliedern mit erhöhter Festigkeit geschaffen, wodurch die inneren Glieder höheren Spannungen standhalten können als die Kettenbolzen es könnten. Dieser Zustand führt jedoch dazu, dass der Kettenbolzen während des Vorspannens bricht, so dass das Paket von inneren Gliedern nicht auf das erwünschte Niveau kaltverfestigt werden kann. Es wäre wünschenswert, die Komplexität der Herstellung einer umgekehrten Zahnradketteneinheit mit höherer Festigkeit zu minimieren, ohne die Gesamtbreite der Kette zu erhöhen.
Zusammenfassung
Die Erfindung stellt eine umgekehrte Zahnradketteneinheit zur Verfügung, die derart ausgebildet ist, dass sie mit einem Kettenrad in Eingriff kommen kann, dessen innere Glieder mit einer modifizierten Ausbildung versehen sind. Die umgekehrte Zahnradketteneinheit weist erste und zweite Reihen von äußeren Gliedern auf, und jedes der äußeren Glieder weist erste Öffnungen für Kettenbolzen auf. Die umgekehrte Zahnradketteneinheit weist mindestens eine Reihe von mittleren Gliedern auf, und jedes der mittleren Glieder weist zweite Öffnungen für Kettenbolzen auf. Kettenbolzen mit einem Durchmesser (d) erstrecken sich durch die ersten und die zweiten Öffnungen für Kettenbolzen, und die äußeren Glieder und die mittleren Glieder sind auf einen jeweiligen der Kettenbolzen aufgepresst. Die umgekehrte Zahnradketteneinheit weist mindestens erste und zweite Pakete von inneren Gliedern auf. Jedes der Pakete von inneren Gliedern weist eine vorbestimmte Anzahl von Gliedern auf. Das erste Paket von inneren Gliedern ist zwischen der ersten Reihe von äußeren Gliedern und der mindestens einen Reihe von mittleren Gliedern. Das zweite Paket von inneren Gliedern ist zwischen der zweiten Reihe von äußeren Gliedern und der mindestens einen Reihe von mittleren Gliedern angeordnet. Jedes der inneren Glieder weist zwei Zähne mit einem Paar von inneren Flanken, einem Paar von äußeren Flanken, Spitzen, die jeweilige der inneren und der äußeren Flanken miteinander verbinden, und eine gerundete, zwischen dem Paar von inneren Flanken angeordnete Gabelstange auf. Jedes der inneren Glieder weist dritte Öffnungen für Kettenbolzen auf, und die Kettenbolzen erstrecken sich durch eine jeweilige der dritten Öffnungen für Kettenbolzen jedes der inneren Glieder, so dass die inneren Glieder in Bezug auf die Glieder in benachbarten Reihen gelenkig angebracht werden können. Die inneren Glieder haben eine Dicke (t), eine zwischen einem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Außenfläche des inneren Glieds begrenzte Außenflächentiefe (s₁), eine Außenflankentiefe (s₂), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Außenflankenfläche begrenzt ist, und eine Innenflankentiefe (s₃), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Innenflankenfläche begrenzt ist. Die Außenflächentiefe, die Außenflankentiefe, die Innenflankentiefe, die Dicke, und eine Anzahl (N) von den inneren Gliedern werden derart gewählt, dass sie den folgenden Verhältnissen entsprechen: 8 ≤ (s₁ + min(s₂, s₃))·N·t ≤ 9 (1) and 0.2 ≤ (N·t)² / d³ ≤ 0.4 (2)
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorangehende Zusammenfassung sowie auch die nachfolgende Beschreibung werden besser verstanden werden, wenn mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen gelesen. Die Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ketten- und Kettenradsystems gemäß der Erfindung,
2 eine von oben gesehene Querschnittsansicht der Kette gemäß 1, in teilweise montierten Zustand,
3 eine Vorderansicht eines inneren Glieds des Ketten- und Kettenradsystems gemäß den 1 und 2, und
4 eine Seitenansicht des inneren Glieds gemäß 3.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Bestimmte, in der nun folgenden Beschreibung verwendete Begriffe dienen lediglich der Bequemlichkeit und sind keineswegs als einschränkend zu verstehen. Die Begriffe “innere“, äußere“, „nach innen“ und „nach außen“ beziehen sich auf Richtungen zu oder weg von den des Teilen, auf die in den Zeichnungen Bezug genommen wird. Ein Bezug auf eine Liste von der erwähnten Posten bzw. Teilen mit der Formulierung „mindestens eines von a, b, oder c“, (worin a, b und c für die aufgezählten Posten stehen), bedeutet irgendeinen einzelnen der aufgelisteten Posten a, b, c oder Kombinationen aus diesen Posten. Die Terminologie schließt die konkret genannten Begriffe, Ableitungen daraus und Begriffe mit ähnlicher Bedeutung ein.
1 zeigt eine Ketten- und Kettenradeinheit 100, die eine umgekehrte Zahnradketteneinheit 1 aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie in Eingriff mit Kettenrädern 101 kommen kann. Das Kettenrad 101 weist eine Mehrheit von Zähnen 102 auf, wobei jede der Mehrzahl von Zähnen 102 eine Eingriffsflanke 104, eine Ausrückflanke 106, eine die Eingriffsflanke 104 und die Ausrückflanke 106 miteinander verbindende gerundete Spitze 108 aufweist, sowie eine zwischen benachbarten Zähnen 102 der Mehrzahl von Zähnen 102 angeordnete Wurzel 110. Die Eingriffsflanken 104 der Zähne 102 des Kettenrads 101 kommen in Eingriff mit jeweiligen, an den Gliedern einer umgekehrten Zahnradketteneinheit 1 geformten Flanken, was in 2 detailliert dargestellt ist. Die umgekehrte Zahnradketteneinheit 1 weist eine erste Reihe 2 von äußeren Gliedern 6 und eine zweite Reihe 4 von äußeren Gliedern 6 auf, und jedes der äußeren Glieder 6 weist erste Öffnungen 8 für Kettenbolzen auf. Die umgekehrte Zahnradketteneinheit 1 weist mindesten eine Reihe 10 von mittleren Gliedern 12 auf, und jedes der mittleren Glieder 12 weist zweite Öffnungen 14 für Kettenbolzen auf. Kettenbolzen 16 mit einem Durchmesser (d) erstrecken sich durch die ersten Öffnungen 8 für Kettenbolzen und durch die zweiten Öffnungen 14 für Kettenbolzen, wobei die äußeren Glieder 6 und die mittleren Glieder 12 durch Presssitz auf jeweiligen Kettenbolzen 16 montiert sind.
Die umgekehrte Zahnradketteneinheit weist erste Pakete 18 von inneren Gliedern 22 und zweite Pakete 20 von inneren Gliedern 22 auf. Jedes der Pakete 18, 20 von inneren Gliedern 22 weist eine vorbestimmte Anzahl von Gliedern (N) auf. In einer bevorzugten Ausführung weisen das erste Paket 18 von inneren Gliedern 22 und das zweite Pakete 20 von inneren Gliedern 22 die gleiche Anzahl von inneren Gliedern 22 auf. In einer anderen bevorzugten Ausführung weisen das erste Paket 18 von inneren Gliedern 22 und das zweite Pakete 20 von inneren Gliedern 22 jeweils zwei Reihen von inneren Gliedern 22 auf. Das erste Paket 18 von inneren Gliedern 22 ist zwischen der ersten Reihe 2 von äußeren Gliedern 6 und der mindestens einen Reihe 10 von mittleren Gliedern 12 angeordnet. Das zweite Paket 20 von inneren Gliedern 22 ist zwischen der zweiten Reihe 4 von äußeren Gliedern 6 und der mindestens einen Reihe 10 von mittleren Gliedern 12 angeordnet. Wie in 3 zu sehen ist, weist jedes der inneren Gliedern 22 zwei mit einem Paar von inneren Flanken 28, 30 und einem Paar von äußeren Flanken 32, 34 versehene Zähne 24, 26 auf. Die inneren Glieder 22 besitzen Spitzen 36, die jeweilige der inneren und der äußeren Flanken 28, 32 und 30, 34 miteinander verbinden, wobei eine gerundete Gabelstange 38 zwischen dem Paar der inneren Flanken 28, 30 angeordnet ist. Jedes der inneren Gliedern 22 weist dritte Öffnungen 40 für Kettenbolzen auf, und die Kettenbolzen 16 erstrecken sich durch jeweilige der dritten Öffnungen 40 für Kettenbolzen jedes der inneren Glieder 22, so dass die inneren Glieder 22 in Bezug auf die Glieder in benachbarten Reihen gelenkig angebracht werden können.
Die weiter unten offenbarten Kenndaten der inneren Glieder 22 sind derart gewählt, dass sie eine höhere Festigkeit der Einheit 1 insgesamt bewirken, ohne deren Dicke wesentlich zu erhöhen. Die inneren Glieder 22 haben eine Dicke (t), eine zwischen einem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen 40 für Kettenbolzen und einer Außenfläche 42 des inneren Glieds 22 begrenzte Außenflächentiefe (s₁), eine Außenflankentiefe (s₂), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen 40 für Kettenbolzen und einer Außenflankenfläche 44 begrenzt ist, und eine Innenflankentiefe (s₃), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen 40 für Kettenbolzen und einer Innenflankenfläche 46 begrenzt ist. Die Tiefen (s₁, s₂, s₃) sind definiert an den typischen Bruchstellen der inneren Glieder 22. Die Außenflächentiefe (s₁) die Außenflankentiefe (s₂), die Innenflankentiefe (s₃), die Dicke (t), und eine Anzahl (N) von den inneren Gliedern und ein Durchmesser (d) des Kettenbolzens 16 werden derart gewählt, dass sie den folgenden Verhältnissen entsprochen wird: 8 ≤ (s₁ + min(s₂, s₃))·N·t ≤ 9 (1) and 0.2 ≤ (N·t)² / d³ ≤ 0.4 (2)
Die Funktion „min(s₂, s₃)“ bestimmt den kleinsten Tiefenwert zwischen s₂, und s₃. In einer bevorzugten Ausführung ist die Dicke (t) der inneren Glieder 22 größer als eine Dicke (t_o) der äußeren Glieder 6 und die Dicke (t) der inneren Glieder 22 ist kleiner als eine Dicke (t_m) der mittleren Glieder 12. In einer bevorzugten Ausführung ist die Tiefe (s₃) der inneren Flanken größer als die Tiefe (s₂) der äußeren Flanken. In einer anderen bevorzugten Ausführung ist die Tiefe (s₃) der inneren Flanken kleiner als die Tiefe (s₂) der äußeren Flanken. In einer anderen bevorzugten Ausführung ist die Tiefe (s₁) der äußeren Fläche kleiner als die Tiefe (s₂) der äußeren Flanken und kleiner als die Tiefe (s₃) der inneren Flanken
Nach der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung verschiedener Ausführungen des vorliegenden Ketten- und Kettenradsystems muss es verstanden werden und für den Fachmann klar und naheliegend sein, dass zahlreiche physische Änderungen, von denen nur einige in der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung beispielhaft angeführt sind, vorgenommen werden könnten, ohne die hierin verkörperten erfinderischen Ideen und Prinzipien zu verändern. Aus diesem Grund sind die vorliegende Ausführungen und optionale Ausbildungen der Erfindung in jeder Hinsicht als beispielhaft und/oder als erklärend und nicht als einschränkend zu verstehen, weil der Schutzbereich der Erfindung durch die angeführten Ansprüche angegeben wird und nicht durch die vorhergehende Beschreibung, so dass alle alternativen Ausführungen und an der vorliegenden Ausführung vorgenommenen Änderungen, welche im Sinne der Ansprüche zu verstehen sind und im Gleichwertigkeitsbereich der Ansprüche liegen, somit durch die Ansprüche abgedeckt sind.

Claims

Umgekehrte Zahnradketteneinheit, die derart ausgebildet ist, dass sie mit einem Kettenrad in Eingriff kommen kann, wobei die umgekehrte Zahnradketteneinheit aufweist: erste und zweite Reihen von äußeren Gliedern, wobei jedes der äußeren Glieder erste Öffnungen für Kettenbolzen aufweist; mindestens eine Reihe von mittleren Gliedern, wobei jedes der mittleren Glieder zweite Öffnungen für Kettenbolzen aufweist; Kettenbolzen mit einem Durchmesser (d), die sich durch die ersten und die zweiten Öffnungen für Kettenbolzen erstrecken, wobei die äußeren Glieder und die mittleren Glieder auf einen jeweiligen der Kettenbolzen aufgepresst sind; und die umgekehrte Zahnradketteneinheit weiterhin mindestens erste und zweite Pakete von inneren Gliedern aufweist, wobei jedes der Pakete von inneren Gliedern eine vorbestimmte Anzahl (N) von inneren Gliedern aufweist, das erste Paket von inneren Gliedern zwischen der ersten Reihe von äußeren Gliedern und der mindestens einen Reihe von mittleren Gliedern angeordnet ist, das zweite Paket von inneren Gliedern zwischen der zweiten Reihe von äußeren Gliedern und der mindestens einen Reihe von mittleren Gliedern angeordnet ist, jedes der inneren Glieder weist zwei Zähne mit einem Paar von inneren Flanken, einem Paar von äußeren Flanken, Spitzen, die jeweilige der inneren und der äußeren Flanken miteinander verbinden und eine gerundete, zwischen dem Paar von inneren Flanken angeordnete Gabelstange aufweist, wobei jedes der inneren Glieder dritte Öffnungen für Kettenbolzen aufweist und weiterhin aufweist: eine Dicke (t), eine zwischen einem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Außenfläche des inneren Glieds begrenzte Außenflächentiefe (s₁), eine Außenflankentiefe (s₂), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Außenflankenfläche begrenzt ist, und eine Innenflankentiefe (s₃), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Innenflankenfläche begrenzt ist, wobei die Kettenbolzen sich durch jeweilige der dritten Öffnungen für Kettenbolzen jedes der inneren Glieder erstrecken, so dass die inneren Glieder in Bezug auf die Glieder in benachbarten Reihen gelenkig angebracht werden können, worin den folgenden Verhältnissen entsprochen wird: 8 ≤ (s₁ + min(s₂, s₃))·N·t ≤ 9 (1) and 0.2 ≤ (N·t)² / d³ ≤ 0.4 (2)
Umgekehrte Zahnradketteneinheit gemäß Anspruch 1, worin die Dicke (t) der inneren Glieder größer ist als eine Dicke (t_o) der äußeren Glieder und die Dicke (t) der inneren Glieder ist kleiner als eine Dicke (t_m) der mittleren Glieder 12.
Umgekehrte Zahnradketteneinheit gemäß Anspruch 1, worin das erste Paket von inneren Glieder und das zweite Paket inneren Glieder eine gleiche Anzahl von inneren Gliedern aufweisen.
Umgekehrte Zahnradketteneinheit gemäß Anspruch 1, worin die Innenflankentiefe (s₃) größer ist als die Außenflankentiefe (s₂).
Umgekehrte Zahnradketteneinheit gemäß Anspruch 1, worin die Innenflankentiefe (s₃) kleiner ist als die Außenflankentiefe (s₂).
Umgekehrte Zahnradketteneinheit gemäß Anspruch 1, worin die Außenflächentiefe (s₁) kleiner ist als die Außenflankentiefe (s₂) und kleiner als die Innenflankentiefe (s₃).
Umgekehrte Zahnradketteneinheit gemäß Anspruch 1, worin das erste Paket von inneren Gliedern und das zweite Paket von inneren Gliedern weisen jeweils zwei Reihen von inneren Gliedern aufweisen.
Ketten- und Kettenradantriebssystem ausweisend: ein Kettenrad mit einer Mehrzahl von Zähnen, wobei jedes der Mehrzahl von Zähnen eine Eingriffsflanke, eine Ausrückflanke, eine die Eingriffsflanke und die Ausrückflanke miteinander verbindende gerundete Spitze, und eine zwischen benachbarten Zähnen der Mehrzahl von Zähnen angeordnete Wurzel aufweist, und eine umgekehrte Zahnradketteneinheit, die derart ausgebildet ist, dass sie mit dem Zahnrad in Eingriff kommen kann, wobei die umgekehrte Zahnradketteneinheit aufweist: erste und zweite Reihen von äußeren Gliedern, wobei jedes der äußeren Glieder erste Öffnungen für Kettenbolzen aufweist; mindestens eine Reihe von mittleren Gliedern, wobei jedes der mittleren Glieder zweite Öffnungen für Kettenbolzen aufweist, Kettenbolzen mit einem Durchmesser (d), welche sich durch die ersten und die zweiten Öffnungen für Kettenbolzen erstrecken, wobei die äußeren Glieder und die mittleren Glieder im Presssitz auf jeweiligen Kettenbolzen montiert sind, mindestens erste und zweite Pakete von inneren Gliedern, wobei jedes der Pakete von inneren Gliedern eine vorbestimmte Anzahl (N) von inneren Gliedern aufweist, das erste Paket von inneren Gliedern zwischen der ersten Reihe von äußeren Gliedern und der mindestens einen Reihe von mittleren Gliedern angeordnet ist, das zweite Paket von inneren Gliedern zwischen der zweiten Reihe von äußeren Gliedern und der mindestens einen Reihe von mittleren Gliedern angeordnet ist, wobei jedes der inneren Glieder zwei Zähne mit einem Paar von inneren Flanken, einem Paar von äußeren Flanken, Spitzen, die jeweilige der inneren und der äußeren Flanken miteinander verbinden und eine gerundete, zwischen dem Paar von inneren Flanken angeordnete Gabelstange aufweist, wobei jedes der inneren Glieder dritte Öffnungen für Kettenbolzen aufweist und besitzt: eine Dicke (t), eine zwischen einem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Außenfläche des inneren Glieds begrenzte Außenflächentiefe (s₁), eine Außenflankentiefe (s₂), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Außenflankenfläche begrenzt ist, und eine Innenflankentiefe (s₃), welche zwischen dem Außendurchmesser einer der dritten Öffnungen für Kettenbolzen und einer Innenflankenfläche begrenzt ist, wobei die Kettenbolzen sich durch jeweilige der dritten Öffnungen für Kettenbolzen jedes der inneren Glieder erstrecken, so dass die inneren Glieder in Bezug auf die Glieder in benachbarten Reihen gelenkig angebracht werden können, worin den folgenden Verhältnissen entsprochen wird: 8 ≤ (s₁ + min(s₂, s₃))·N·t ≤ 9 (1) and 0.2 ≤ (N·t)² / d³ ≤ 0.4 (2)