DE1625866A1 - Kettenglied und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Description

Unterlagen für die Offanlegungaaiibrifi

pn.ing. H. NEGENDANK · dipl-ing. H. HAUCK · difl.-phys. W. SCHMITZ

HAKBUBG - MÜNCHEN ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBUBG 36 · NEUER WALL 41

Morse Chain Company München 10-mozabtstr. 23

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21· Februar 1969 Kettenglied und Verfahren zum Herstellen desselben

Diese Erfindung betrifft Kettenverbindungen und insbesondere ein Kettenglied, welches einen Teil einer endlosen Antriebskette einer Kraftübertragung oder dergl. darstellt. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herateilen des erfindungsgemäßen Kettengliedes.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Kettenglieder mit nach innen gerichteten Zähnen, welche durch eine Aussparung abgegrenzt werden, die von den Innenseiten der Zähne und der Gabel des Kettengliedes abgegrenzt wird. Bei Versuchen, die die Anmelderin mit Ketten dieser Art angestellt hat, hat sich gezeigt, daß ein Versagen der Kette im allgemeinen auf Materialermüdung zurückzuführen ist, welche sich daran erkennt- ■ lieh macht, daß im Gebiet der Gabel ein Riß auf der Oberfläche eines Kettengliedes auftritt· Dieser Biß breitet sich dann weiter in Hichtung einer der Durchbrechungen des Kettengliedes aus oder erstreckt sich durch die Einschnürung des Gliedes. Auf diese Weise wird der verbleibende Querschnitt solang· vermindert, bis er der an der Kette angreifenden Belastung nicht weiter widerstehen kann, so daß ohne eine vorherige

009810/032* Warnung Bruch auftritt.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Kettengliedes mit einem größeren Wideretand gegenüber einem auf Materialermüdung zurückzuführenden Bruch im Gebiet der Gabel des Kettengliedes.

Durch die Erfindung soll ein Kettenglied dargestellt werden, das in der Fläche des Gabelabschnittes eine geeignete innere Vorspannung aufweist, welche sich von den Gabelabschnitt an den Innenbacken der Zähne entlang nach außen erstreckt.

Bin weiteres Ziel der Erfindung ist ein Kettenglied nach einem besonderen Entwurf, durch welchen die verbesserten Eigenschaften gegenüber einer Materialermüdung erzielt werden, ohne die Gestalt des fertigen Kettengliedes, den zur Herstellung verwendeten Werkstoff oder die beim Herstellen von Kettengliedern üblichen Verfahren abzuändern.

Sin zusätzliches Ziel der Erfindung ist ein Kettenglied mit verbessertem Widerstand gegenüber einer Materialermüdung und einer erhöhten Belastbarkeit, ohne daß die Masse des Kettengliedee vergrößert wird. Dadurch soll das erfindungegemäße Kettenglied gegenjgebräuchliche Kettenglieder mit nach innen gerichteten Zähnen austauschbar sein.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein,Kettenglied, dessen Widerstand gegenüber einer Materialermüdung weiterhin dadurch gesteigert wird, daß die Oberfläche auf den Innenbacke η der Zähne glatt, hart und hochpoliert ist.

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Ein anderes Ziel der Erfindung ist ein Kettenglied für Ketten mit innen befindlichem Eingriff mit-einer präziseren Form, äer Innenbacken der Zähne, so daß der Eingriff zwischen Kettenglied und Kettenrad verbessert wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung im Hinblick auf Ketten mit innen. "befincQ-ichem Eingriff sind glatte, harte und hochpolierte Oberflächen auf den Innenbacken der Zähne des Kettengliedes« so daß die Verschleißfestigkeit der Kette erhöht wird·

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen, eines verbesserten Kettengliedes.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhancl äer beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine teilweise Aufrißansicht einer gemäß der Erfindung hergestellten Kraftübertragungskette, die im Eingriff mit einem Kettenrad gezeigt ist,

Fig. 2 ein Aufriß eines Rohstückes, aus dem ein Glied der . in Fig. 1 gezeigten Kette hergestellt wird,

Fig. 3 äas Hohstück auf einem Preßstempel, dessen Aufgabe es ist, die Zähne des Rohstückes beim Einwirken einer Kraft auf das Rohstück von oben weit genug auseinanderzuspreizen, so daß das an der Einschnürung des Kettengliedes eingezeichnete Biegemoment-Biagramm im Inneren des Kettengliedes erhalten wird,

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- 4 -Fig· 4 ein Aufriß eines Gliedes der in Pig. 1 gezeigten Kette in seiner endgültigen Gestalt mit dem an der Einschnürung eingezeichneten Vorspannungediagramm, das erhalten wird, wenn das Glied seine endgültige Form angenommen hat·

In Fig. 1 der Zeichnungen wird ein Teil einer endlosen Antriebskette 10 gezeigt, welche aus einer Reihe von ineinander verbundenen Kettengliedern 12 besteht. Jedes Kettenglied 12 weist ein Paar von ihm wesentlichen symmetrischen Zähnen 14 auf, deren Innenbacken 15 in eine Gabel 17 des Gliedes übergehen, so daß die Innenbacken 15 und die Gabel einen Zwischenraum 16 zwischen den beiden Zähnen 14 bilden. Jedes Kettenglied 12 weist einen Band 19 auf, der in den Fig. 1 und 4 als leicht ballig gezeigt ist· Fig. 3 zeigt das Bohstttck eines Kettengliedes der in Fig. 2 gezeigten Art und hat die Gestalt, welche das Kettenglied nach dem vorliegenden Verfahren während des Formvorgangeβ annimmt* In diesem Zustand ist der olsere Rand etwas abgeflacht und der Zwischenraum zwischen den Zähnen 28 wird durch den Preß stempel 34 vergrößert, wobei die Zähne 28 nach außen gedruckt werden, so daß der Zwischenraum vorübergehend eine etwas größere Abmessung als der Zwischenraum 16 des Kettengliedes 12 aufweist. Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich, daß die Oberseite 32 des Glied-Rohstückes 26 eine andere Auebildung aufweisen kann. Deshalb ist auch die Form während des Formvorganges irrevelant. Jedes der Kettenglieder ist drehbar mit einem benachbarten Kettenglied verbunden, wodurch es ermöglicht wird, daß die Kette um das Kettenrad 20 herumgeführt wird· Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, greifen

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die Zähne 18 des Kettenrades 20 an den Innenbacken 15 der Zähne 14 des Kettengliedes 12 in die Kette ein«, Wenn der Zwischenraum 16 zwischen den Zähnen 14 der Kettenglieder ausreichend groß gewählt wird, stehen die Zähne 16" des Kettenrades auch im Singriff mit den äußeren Flanken der Zähne 14 des Kettengliedes. Jedes Kettenglied 12 besitzt ein Paar Durchbrechungen 22 zur Aufnahme eines passenden Borns 24 für die drehbare Verbindung der Kettenglieder miteinander, wie in Fig. 1 beispielsweise dargestellt ist.

Erfindungsgemäß wird jedes Kettenglied 12 zunächst als ein | Rohstück 26, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, hergestellt. Das Rohstück 26 hat im wesentlichen die gleiche Grundform wie das endgültige Kettenglied 12, abgesehen davon, daß der geradlinige Abstand zwischen den unteren Spitzen der Zähne des Rohstückes 26 geringer ist als der Abstand zwischen den gleichen Punkten im fertigen Kettenglied 12. Auf diese Weise ist der Zwischenraum 30 im Rohstück 26, der von der Gabel 17 und den Innenflanken der Zähne 28 beschrieben wird, kleiner als der Zwischenraum 16 des Kettengliedes 12. Das Rohstück besitzt zwei Durchbrechungen 22, die mit den Durchbrechungen 22 des fertigen Kettengliedes 12 identisch sind, die in den Fig. 1 und 4 dargestellt werden.,Unter bestimmten Herstellungsbedingungen kann die Anfertigung des endgültigen Kettengliedes 12 aus dem Rohstück 26 dadurch erleichtert werden, daß die Oberseite 32 des Rohstückes 26 eine konvexe Krümmung erhält, wie in Fig. 2 dargestellt ist, obwohl eine solche Oberflächenausbildung für die Ausführung der erfindungsgemäßea Zielsetzung nicht erforderlich ist*

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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bohstück 26 des Kettengliedes durch einen Kaltverformungevorgang verändert, wodurch der Zwischenraum 30 vorübergehend um einen Betrag vergrößert wird, der mehr als dem gewünschten Zwischenraum 16 des fertigen Kettengliedes 12 entspricht. Wenn die für die Kaltverformung aufgewendeten Kräfte weggenommen werden, kann das deformierte Rohstück sich in die gewünschte endgültige Form des Kettengliedes 12 verziehen, wobei gleichzeitig in dem Gebiet der Gabel 17 vorteilhafte Vorspanimngen entstehen, welche die Ermüdungsfestigkeit des Kettengliedes vergrößern.

Diese vorübergehende Vergrößerung des Zwischenraumes, die im vorstehenden beschrieben wurde, ist am besten aus der Fig. 3 ersichtlich, die den Preßstempel 34 zur Erzeugung der Vorspannung zwischen den Zähnen 2Ö in eingesetzter Lage zeigt, wobei gleichzeitig eine Kraft auf die Oberseite des Bohstückes ausgeübt wird, di© bewirkt, daß die Zähne 2Ö nach außen gedrückt werden. Sie Gestalt des Preßstempels 34 und die Größe der nach . unten gerichteten Bewegung des Rohstückes auf diesem werden so gewählt, daß eine bleibende Verformung des Rohstüekes um einen solchen Betrag auftritt, daß nach dem Wegfall der Verformungskraft in dem Gebiet der Einschnürung des Kettengliedes die gewünschte Vorspannung auftritt und daß gleichzeitig die endgültige Gestalt des Kettengliedes 12 erhalten wird_e Wahrend des Einwirkens der Verformungskraft ist der obere Abschnitt des Rohstückes zwischen der Einschnürung 17 und der Ober seit© 32 einer Biagespannung asasgesetst, deren Größe und Ausrichtung

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schematiach in den Biegemomentendiagrami 36 von Fig. 3 gezeigt ist. Der an der Gabel liegende Abschnitt ist dabei Zugspannungen ausgesetzt, die oberhalb der Streckgrenze des Werkstoffes liegen, während in dem an der Oberseite 32 gelegenen Abschnitt Druckspannungen vorherrschen.

Fig. 4 zeigt das fertige Kettenglied 12, das nach dem Fortfall der Verformungskraft die erwünschte Gestalt und die erwünschte Eigen- oder Vorspannung aufweist, deren relative Größe und Richtung in dem Spannungsdiagramm 40 - 42 schematisch dargestellt werden. Im Gebiet der Gabel 17, in welchem i durch. Materialermüdung hervorgerufene Hisse ihren Ausgang nehmen würden, liegen jetzt günstige Druckspannungsverhältnisse 42 vor, welche durch Zugspannungeverhältnisse 40 in der Nähe des oberen Bandes 19 des Kettengliedes 12 ausgeglichen werden.

Da die Innenbacken 15 der Zähne 14 des Kettengliedes 12 unter Druck auf den Flanken des Preß stempeis 34 von Fig. 3 geformt worden sind, weisen diese Innenbacken eine präzisere Oberflächengestalt auf als diese mit üblichen Verformungs- ' verfahren, wie z.B. Stanzen, erzielt werden kann. Außerdem haben die Innenflanken 15 der Kettenglieder 14 glatte, harte, hochpolierte und gratfreie Oberflächen, was ebenfalls durch das unter Druck erfolgende Gleiten auf den Flanken des Preßstempele 34 bewirkt wird. Bei Kettenantrieben, bei denen die Zähne des Kettenrades mit den Innenbacken der Kettengliedzähne in Eingriff kommen, sind alle der genannten Merkmale von besonderem Vorteil, da sie einen glatten Lauf der Antriebskette mit geringerem Verschleiß und weniger Geräuschentwicklung begünstigen.

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Infplge der Keilwirkung des Preßstempels 34 zwischen den Zähnen 2Ö werden nur verhältnismäßig kleine Kräfte für die in Fig. 3 dargestellte Verformung der Zähne benötigt» Diese Kräfte können durch von Hand betätigte Werkzeuge wie z.B. einen Hammer, Schraubstock, Dornpresse oder ein ähnliches Werkzeug oder auch durch ein maschinenbetriebenes Schlagwerkzeug ausgeübt werden. Nach einem anderen Verfahren kann auch eine bereits zusammengesetzte Kette über ein Kettenrad mit Zähnen entsprechender Übergröße geführt werden, wobei eine Rolle gleichzeitig von oben auf das auf einem Kettenradzahn befindliche Kettenglied drückt und das'Kettenglied so weit nach unten drückt auf dem übergroßen Kettenradzahn, daß die gewünschte Verformung der Kettengliedzähne erzielt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus folgenden Schritten:

a) Herstellen eines Kettenglied-Rohlings mit einem Zahnpaar auf einer Seite, wobei die Innenflanken der beiden Zähne in eine Gabel auslaufen und mit dieser zusammen einen Zwischenraum begrenzen, wobei der lineare Abstand zwischen den Spitzen der beiden Zähne kleiner ist als der Abstand, den diese beiden Spitzen im fertigen Kettenglied besitzen·

b) Kaltverformen des Kettenglied-Rohlings, wobei die Zähne nach außen gedrückt werden, so daß der lineare Abstand zwischen den beiden Spitzen der Zähne größer ist als im fertigen Kettenglied.

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c) Beendigen des Kaltverformens in einem Zeitpunkt, an dem der vorübergehend,verformte Kettenglied-Rohling sich in die endgültige Größe und Gestalt des Kettengliedes verformen kann und dadurch in dem gefährdeten Gebiet der Gabel eine geeignete Eigenspannung erhält, wodurch die Ermüdungsfestigkeit des Kettengliedes vergrößert wird.

Wie der Fachmann weiß, würde eine Wärmebehandlung des Kettengliedes nur vor diesen Verfahrenaschritten erfolgen können, damit die erwünschten Eigenspannungen erhalten bleiben*

Zur Erzielung einer präziser ausgeformten und in der Größe noch genauer bestimmten Umrißform um den Zwischenraum des Kettenglied-Rohlings herum, kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung vor der Wärmebehandlung in der folgenden Weise angewendet werdens

a) Herstellen eines Kettenglied-Rohlings mit einem Zahnpaar auf einer Seite, wobei die Innenflanken der beiden Zähne in eine Gabel auslaufen und mit dieser zusammen einen Zwischenraum begrenzen, wobei der lineare Abstand zwischen den Spitzen der beiden Zähne kleiner ist als der Abstand, den diese beiden Spitzen im fertigen Kettenglied besitzen.

b) Kaltverformen das Kettenglied-Sohlings, wobei die Zähne nach außen gedrückt werden, so daß der lineare Abstand zwischen den beiden Spitsea der Zähne größer ist als im fertigen Kettenglied.

o) Beendigen des Kaltverformens in einem Zeitpunkt» an dem dar voziibergeheßd verformt© Kattenglied-Rohling sieh in ei* ©adgiiltige urne» und Gestalt dea Kettengliedes verfernen ksuu © ® $"S 1 07 0 3 2 4 _BAD QBiGiNAL

Eine darauffolgende Wärmebehandlung dieses Kettenglied-• Rohlings "beseitigt alle darin vorhandenen Spannungen, wonach die im vorangegangenen Abschnitt beschriebenen Verfahrensschritte angewendet werden können, um das endgültige Kettenglied zu erhalten, das Eigenspannungen besitzt und in der Gegend der Gabel einen größeren Ermüdungswiderstand aufweist, wobei die Innenbacken der Zähne gleichzeitig eine größere Glätte und Härte aufweisen.

Die angelegte Vorspannung läßt sich leicht durch Messen der auf das Kettenglied ausgeübten Kraft bestimmen«

Es ist im Rahmen dieser Erfindung auch daran gedacht, daß sich der Preßstempel ganz bis in die Gabel hineinerstreckt, wenn auf das Kettenglied die zum Spreizen der Zähne erforderliche Kraft ausgeübt wird, iif diese Weise kann eine genauere Formgebung des Kettengliedes erfolgen und eine zusätzliche Kaltverformung in der Gabel erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Kettenglied weist in dem gefährdeten Bereich der Gabel einen größeren Widerstand gegenüber einer Materialermüdung auf. In diesem Bereich treten Ermüdungsrisse mit der größten Wahrscheinlichkeit zuerst auf. Die Anmelderin hat durch Versuche festgesläLlt, daß durch das Verfahren des Aufbringens einer Eigenspannung keine nachteiligen Verzerrungen in dem übrigen Teil des Kettengliedes auftreten. Die Durchbrechungen 22 sind z.B. vor und nach der Verformung identisch. Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und kostensparend und kann von ungelernten Kräften ausgeführt werden«

~¹ %AD ORIGINAL 009810/0324

Claims (1)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Gelenktriebketten mit aus Blech gestanzten und durch Gelenkbolzen verbundenen Kettengliedern, die auf einer Seite zwei Zähne aufweisen, deren Innenflanken in einer Gabel enden, wobei die Innenflanken und die Gabel eine Zahnlücke begrenzen, in die ein Zahn eines Kettenrades eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnlücke gegenüber dem Sollmaß des fertigen Kettengliedes zunächst mit einem Untermaß hergestellt wird,
daß dann die Zähne durch Kaltformungsdruck auf ein solches Übermaß auseinandergespreizt werden, daß sie bei Unterbrechung des Kaitformungsdruckes auf das Zahnlückensollmaß zurückfedern, so daß in der Einsohnürung zwischen
der Gabel und der anderen Seite des Kettengliedes eine
Druckspannung verbleibt, die Ermüdungserscheinungen en tr gegenwirkt.

2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Vorspannung ein geeignet bemessenes Form-

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werkzeug in die Zahnlücke eingeführt und dann auf die

andere Seite des Kettengliedes ein Druck ausgeübt wird, der ausreicht, um eine Relativbewegung zwischen den Innenflanken der Zähne und dem Werkzeug zu erzeugen und daß
das Maß der Vorspannung durch Messung der Eindringtiefe des Werkzeuges bestimmt wird.

Unterlagen <*». ■*..·, *».ν.**Μίη

O09810/Q324

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