DE1780484A1

DE1780484A1 - Gelenkige Antriebskettenanordnung

Info

Publication number: DE1780484A1
Application number: DE19681780484
Authority: DE
Inventors: Mayo Roy Earle; Wagaman Charles Edsel; Simpson Fred Eugene; Avery Gall Gwain; Hnilicka Eugene Joseph; Ricca Jun John Smith
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1967-09-20
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1972-02-03
Also published as: ES358286A1; DE1780484C3; DE1780484B2; GB1229874A; BE720995A; CA926451A; FR1580717A; US3567294A

Description

Peoria, Illinois 6l602 · früher: San Leandro, Kalifornien

X.E. Adams Street 100 Davis Street 800

V. St. A. V. St. A.

"Gelenkige Antriebskettenanordnung."

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte gelenkige Antriebskettenanordnung für Kettenfahrzeuge, wie z.B. einen Raupenschlepper. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine gelenkige Antriebskettenanordnung mit einem Antriebszapfen, der im wesentlichen im gleichen Abstand von den Mittelpunkten der gelenkigen Verbindungen angeordnet ist, was als Mittelabstand bezeichnet wird, wobei der Antriebszapfen so ausgebildet ist, daß er mit einen Antriebskettenrad oder -Rädern dahingehend zusammenwirkt, eine begrenzte Schwenkung fler Anordnung auf dem Kettenrad zu gestatten, umdadurch Energieverluste in dem Kettenantrieb zu verringern und gleichzeitig den ausseien Verschleiß an den Gelenkverbindungen zu begrenzen.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Mrtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÜNCHEN 2, THERESIENSTRAS3E 33 · Telefon: 281202 · Teleflraram-Adreuet LipoHi/MBnehen Boyer. Vereinsbank Mönchen, Zweiflet. Oikar-von-Miltor-Riiie, Kto.-Nr. 882 495 · Poiticheek-Konto: München Nr. 1633 V7

Oppenauer Büro: rATENTANWALT D*. RtINHOLD SCHMIDT

Die in der Technik bekannten gelenkigen Kettenantiriebsan-Ordnungen sind im allgemeinen so ausgebildet, daß die Gelenkverbindungen zwei wesentliche Funktionen ausüben. Erstens bilden die Gelenkverbindungen um ein Gelenk drehbare Verbindungen zwischen benachbarten Kettenteilen, so daß die Kette unter Antriebsbedingungen entweder eine geradlinige oder eine gekrümmte Strecke durchläuft (d.h., wenn sie über das Kettenrad oder über unebenes Gelände verläuft). Zweitens bilden die Gelenkverbindungen gemäß dem Stand der Technik eine Antriebseinrichtung, die mit ^ den Zähnen des Kettenrades zusammenwirkt, wodurch die Kette durch die Drehung des Kettenrades angetrieben wird.

Da die Gelenkverbindungen gemäß dem Stand der Technik die angetriebenen Teile der Kettenanordnung sind, sind sie schweren Belastungen ausgesetzt, die an dem Kettenrad ausgeübt werden und zu einem hohen äusseren Verschleiß der Gelenkverbindung und/oder Ermüdungsrissen führen, wodurch die Lebensdauer der Kette erheblich verringert wird.

W Diese Gelenkverbindungen gemäß dem Stand der Technik weisen für gewöhnlich eine Stiftverbindung auf, bei der der Stift in einer äusseren Buchse sitzt. Diese äusseren Buchsen sind dem großen äusseren Verschleiß und den Ereüdungsrissen ausgesetzt, wenn sie von dem Kettenrad ergriffen werden.

Ein weiterer Nachteil der Kettenkonstruktionen mit den Gelenkverbindungen gemäß dem Stand der Technik bezieht sich auf die Kraftverluste infolge der Stoßkräfte der Kette bei dem Auf-

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treffen auf dem Antriebskettenrad. Wenngleich über die Kraftverluste infolge von Stoßkräften nur sehr wenig Informationen veröffentlicht worden sind, geht aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, daß derartige Kraftverluste ein schwerwiegendes Problem darstellen, das durch die besondere Ausbildung des Mittelabstandes-Antriebes gemäß der vorliegexiden Erfindung erheblieh verringert wird.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, der in gewisser Weise mit dem vorstehend erwähnten Gesichtspunkt der Stoßkraft verwandt ist, beruht in den Krafteinsperrungen, die durch die vorliegende Mittelabstandsausbildung verwirklicht werden, die dem Kettenglied gestattet, eine Schwenkung oder Kippbewegung bei dem Auftreffeii auf das Antriebskettenrad auszuführen. Wie es weiter unten ausführlich beschrieben werden wird, verringert die Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung die Strecke, die das ankommende Kettenglied zurücklegen mußτ Eine derartige Verringerung ex'gibt eine Verringerung der Beschleunigung und Abbremsung der ankommenden Kette, was seinerseits zu Krafteinsparuiigen führt. f

Ein weiterer Vorteil der Mittelabstands-Antriebsausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber den Ausbildungen gemäß dem Stand der Technik bezieht sich auf Kräfteinsparungen, die nach dem Auftreffeii der Kette auf dem Antriebskettenrad verwirklicht werden. Bei den Kettenantriebsausbildungen gemäß dem Stand der Technik werden die Gelenkverbindungen daran gehindert,

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eine Kipp- oder Schwenkbewegung auf dem Antriebskettenrad auszuführen, da die Stifte und Buchsen, die die Gelenkverbindungen bilden, die angetriebenen Teile sind und in den ausgekerbten Teilen des Kettenrades sitzen, so daß sie gegen jede relative Bewegung gegenüber dem Kettenrad festgehalten werden. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, sind diese herkömmlichen Ausbildungen infolge der Scheuerwirkung der Gelenkbüchsen an dem Kettenrad Reibungskraftverlusten unterworfen. Im Falle der Raupenfahrzeuge findet diese Scheuerwirkung normalerweise bei dem Eingriff der Kette an 9em Kettenrad statt, wenn der Raupenschlepper im Rückwärtsgang fährt, oder beim Verlassen des Kettenrades, wenn der Raupenschlepper in einem Vorwärtsgang fährt, jedoch kann die Situation auch je nach der Ausbildung der Kette umgekehrt sein. Die Sehernerwirkung führt natürlich auch zu einer außerordentlich hohen äußeren Buchsenabnutzung, die die Betriebslebensdauer der Kette erheblich verkürzt, da die Buchsen viel öfter ersetzt werden müssen, als es der Fall wäre, wenn dieser aussere Buchsenverschleiß erheblich verringert werden könnte.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Mittelabstands-Antriebsausbildung vor, die einen begrenzten Betrag einer Kippbewegung des Kettengliedes auf dem Kettenrad gestattet, um die Gelenkverbindung während eines anfänglichen Teiles des Antriebszyklus aus dem Eingriff mit dem Kettenrad herauszuhalten, wodurch der äussere Buchsenverschleiß, der durch die Scheuerwirkung der Buchsen auf dem Kettenrad bewirkt wird, erheblich verringert

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wird, und wodurch auch die durch die Scheuerwirkung hervorge- - rufenen Kraftverluste erheblich verringert werden. Bei der erfindungsgemässen Ausbildung gelangt die Gelenkbuchse schließlieh auch an den Boden der Auskerbung an dem Kettenrad, jedoch erst dann, wenn die Gelenkbewegung im wesentlichen durchgeführt ist und die Gelenkbuchse der Antriebsbelastung nicht unterworfen ist.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Ansprüchen hervor und sind in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen % bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und deren Grundgedanken gezeigt sind. Weitere Ausführungsformen der Erfindung, die die gleichen oder gleichwertige Prinzipien enthalten, können verwendet werden, und bauliche Änderungen können je nach Bedarf durch den Fachmann vorgenommen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Patentansprüche umrissen wird.

In den Zeichnungen sind -

Figur 1 eine Draufsicht, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist,

Figur 2 eine Seitenrißansicht des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer typischen Konstruktion gemäß dem Stand der Technik,

Figur k eine ichematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Vergleich mit Figur 3 hinsichtlich des Kraftverlustes, der durch den Aufprall auf

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ein Antriebskettenrad hervorgerufen wird,

Figur 5 eine schematische Darstellung einer typischen Konstruktion gemäß dem Stand der Technik,

Figuren 6 bis 9 schematische Ansichten einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Vergleich mit Figur 5 im Hinblick auf den Kraftverlust, der durch die Sehnenwirkung der gelenkigen Kettenglieder hervorgerufen wird, wenn sie in Eingriff mit einem Antriebskettenrad treten,

Figur 10 eine schematische Darstellung einer Konstruktion gemäß dem Stand der Technik im Hinblick auf den Verschleiß und den Kraftverlust, der durch die S_cheuerwirkung hervorgerufen wird,

Figur 11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung zum Vergleich mit Figur 10,

Figur 12 eine scheniatieche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 13 eine Darstellung der Art und Weise, in der der Schwenk- oder Kippwinkel bzw. der Grad der Schwenk- oder Kippbewegung für die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung errechnet werden kann, und

Figuren 14 bis 19 Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der Mittelabstands-Autriebszapfenausbildung.

In den Figuren 1 und 2 ist ein bevorzugtes Ausführungεbeispiel einer verbesserten gelenkigen Kettenanordnung gezeigt, in der ein Mittelabstands-Antriebsstlft oder -Zapfen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der allgemein mit 11

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bezeichnete Kettengliedteil ist in gewisser Weise von herkömmlicher Ausbildung und besteht aus zwei Gliedern 12, die durch zwei Kettenbuchsen 14 in Abstand voneinander gehalten werden. Die Buchsen Ik sitzen um den äusseren Umfang je eines Kettenstiftes 16, die in Bohrungen 17 der Glieder 12 sitzen. Wie am deutlichsten in Figur 2 gezeigt, verläuft ein Kettenschuh 18, der mit dem üblichen Bodeneingriffsvorsprung 19 versehen ist, quer über die Unterseite der Glieder 12 und ist an jedem Glied durch mehrere Bolzen 20 befestigt.

Der Mittelabstands-Antriebsstift oder -Zapfen ist bei 22 gezeigt und ist an einem Punkt in der Mitte zwischen den Kettenstiftbuchsen Ik angeordnet. In dem in den Figuren i und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Mittelabstands-Antriebszapfen 22 starr an dem Kettenschuh 18 durch mehrere Bolzen 23 befestigt. Figur 2 zeigt ferner einen Teil eines Antriebskettenrades 26 und die Art und Weise, in der der Mittelabstands-Antriebszapfen mit dem Kettenrad 26 zusammenwirkt, wie es weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird.

Um die Bedeutung der neuartigen Mittelabstands-Antriebskonstruktion dgemäß der vorliegenden Erfindung richtig zu erkennen, ist es erforderlich, diese Konstruktion mit den Gelenkkettengliederkonstruktionen gemäß dem Stand der Technik zu vergleichen. Es sei zum Zwecke der Veranschaulichung hinsichtlich des nachfolgenden Vergleichsmaterials angenommen, daß der Raupenschlepper sich nicht von seine« Standort fortbewegt und daß die Kette durch das Kettenrad angetrieben wird.

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Wie zuvor erwähnt ist einer der Faktoren, die zu dem Kraftverlust bei den herkömmlichen gelenkigen Kettengliedkonstruktionen führen, der Stoßenergieverlust, der hervorgerufen wird, wenn das angetriebene gelenkige Kettenglied auf dem Antriebskettenrad auftrifft. Figur 3 zeigt eine typische Ausbildung gemäß dem Stand der Technik, die mit der Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß Figur k verglichen werden kann, um zu veranschaulichen, wie die Ausbildung gemäß Figur k zu einer Verringerung des Stoßenergieverlustes führt, wenn das angetriebene Kettengliedteil auf dem Kettenrad auftrifft.

In Figur 3 ist ein Teil einer Kette (eines Kettengliedes), das durch die Gelenkbuchsenverbindungen A und B bezeichnet ist, bei seinem Eintritt auf einem Antriebskettenrad gezeigt. Wenn der gelenkige Kettenteil an dem Kettenrad eingreift, bewegt sich der hintere Buchsenteil B Kit einer bestimmten Geschwindigkeit nach innen in Richtung auf den Mittelpunkt des Kettenrades. Es ist ersichtlich, daß das Auf treffen der hinteren Buchse B (schematisch in gestrichelten Linien gezeigt) auf dem Antriebskettenrad über einen Radius R stattfindet, der von dem Mittelpunkt der vorderen Buchse A der Gelenkverbindung ausgeht. Da der Radius R verhältnismässig groß ist, ist auch die Aufprallgeschwindigkeit der Buchse B auf dem Antriebskettenrad je nach der Drehgeschwindigkeit des Kettenrades verhältnismässig groß. Die in Figur k gegebene Darstellung zeigt eine Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Darstellung ist scheinatisch der Aufprallpunkt (in gestrichelten Linien) eines gelenkigem Kettenteiles gezeigt, wenn er in Eingriff

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mit einem Antriebskettenrad tritt. Es ist ersichtlich, daB in Figur k im Gegensatz zu Figur 3 das angetriebene Teil des gelenkigen Kettenabschnittes, der Buchsen A¹ und B¹ umfasst, der Mittelabstands-Antriebszapfen C ist, der in der Mitte zwischen den Buchsen A¹ und B¹ angeordnet ist. Wenn also der gelenkige Kettenteil gemäß Figur 4 in Eingriff mit dem Antriebskettenrad tritt, ist zwar die Gesamtbewegung des Ketiaiteiles die gleiche, wie die Bewegung, die in Figur 3 für das herkömmliche Kettenglied gezeigt worden ist. Es sei jedoch bemerkt, daß die Berührung mit dem Antriebskettenrad über einen Radius R/2 hergestellt wird, der etwa die Hälfte des Abstandes R gemäß Figur 3 beträgt, und daher wird die Aufprallgesehwindigkeit des in Figur k gezeigten Kettenteiles im Vergleich zu der in Figur 3 gezeigten Ausbildung gemäß dem Stand der Technik entsprechend verringert. Dies führt natürlich zu einer entsprechenden Verringerung des Kraftverlustes, der durch den Aufprall des angetriebenen gelenkigen Teiles auf dem Antriebskettenrad hervorgerufen wird. Ferner findet ein geringeres Rasseln der Kette bei dem Eingriff an dem Kettenrad und damit eine erhebliche Verringerung des Geräusches statt, das durch den Eingriff des Antriebskettenrades an der Kette hervorgerufen wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung, der in gewisser Weise verwandt mit dem Gesichtspunkt des Aufprallstosses ist, beruht in den Krafteinsparungen, die durch die Mittelabstands-Antriebsausbiidung gemäß der vorliegenden Erfindung verwirklicht wird, welche eine besondere Art einer Kippwirkung des Kettengliedes bei seinem Eintritt auf dem Antriebskettenrad ermöglicht. Diese

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besondere Art der Kippwirkung, die durch die Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß der Erfindung hervorgerufen wird,^; führt gegenüber den herkömmlichen Ausbildungen zu Krafteinsparungen durch Verringerung der Sehnenwirkung bzw, durch Verringerung der Gesamtstrecke, die das ankommende Kettenglied bei seinem Eintritt auf dem Antriebskettenrad zurücklegen muß.

In Figur 5 ist ein Kettenteil von herkömmlicher Ausbildung gemäß dem Stand der Technik das durch die Gelenkbuchsenver-

^ bindung A, B und D gebildet wird, bei seinem Eintritt auf einem Antriebskettenrad gezeigt. Die Buchse B ist soeben in ihren Sitz auf dem Kettenrad gelangt, und wenn sich das Kettenrad dreht, folgt die Mittellinie der Buhse B dem Bogen, der durch den Zahnteilungsradius beschrieben wird. Nachdem sich die Buchse B auf das Kettenrad gesetzt hat und das Kettenrad sich weiter dreht, nimmt die Buchse B die in gestrichelten Linien gezeigte Stellung Null ein, und der effektive Zahnteilungsradius zum Zwecke der Berechnung der Geschwindigkeit der Buchse erhöht

Jk sich von P auf P¹. Daher muß die ankommende Kette bei jedem Eingriff eines neuen Kettenabschnittes beschleunigt und abgebremst werden, und der Betrag der Beschleunigung und Abremsung steht in Beziehung zu der Änderung des effektiven Zahnteilungsradius', wenn jede Buchse die Strecke von B über Null zu A durchläuft. Daher ist ersichtlich, daß die ankommende Kette bei derartigen Konstruktionen gesöß dem Stand der Technik bei jeden Buchseneingriff beschleunigt und abgebremst wird, was von einem Kraftverlust infolge der Energie begleitet wird,

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die während der Beschleunigung und Abbremsung aufgewendet wird.

In Figur 6 ist eine Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch in einem Augenblick unmittelbar nach Berührung des Mittelabstands-Antriebs2q?fens C mit dem Antriebskettenrad gezeigt. 'Die Summierung der Momente um den Mittelpunkt des Mittelabstands-Antriebszapfens C zeigt ein verhältnismässig großes ausgeübtes Moment im Uhrzeigersinn, das durch die Kettenlast hervorgerufen wird, wie dargestellt. Ein im Gegenuhrzeigersinn gerichtetes Widerstandsmoment muß für das Gleichgewicht auftreten, und die Buchse A' bewegt sich ™ soweit, bis sie an dem Kettenrad anliegt.

Die eigentliche Stellung eines an dem Kettenrad eintretenden Mittelabstands-Antriebsteiles der bevorzugten Konstruktion ist in Figur 7 gezeigt. Derjenige Teil der Kette, der sich schön auf dem Antriebskettenrad befindet, stellt sich selbst entsprechend ein. Wenn das Kettenrad eine Drehung über den Gelenkwinkel ausführt, der etwa 28 bis 30° beträgt, nimmt die Buchse B¹ die Stellung ein, die zuvor von der Buchse A¹ eingenommen λ worden war. Damit diese Stellungsänderung stattfinden kann, muß eine gewisse Kippwirkung stattfinden. Dieses Kippen ist mit dem ausgeübten Moment über den gesamten Gelenkwinkel vereinbar. Für die ersten etwa 7° des Gelenkwinkels hält ein in Uhrzeigersinn gerichtetes Moment, das durch die Kettenlast hervorgerufen wird, die Buchse B¹ von dem Kettenrad ab.

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Bei etwa 7° der Drehung ist kein ausgeübtes Moment um den Mittelpunkt des Mittelabstands-Antriebszapfens C vorhanden, da die Kettenlast direkt durch den Mittelpunkt des Zapfens ausgeübt wird, wie in Figur 8 gezeigt, in der die Mittellinien der Buchsen ebenfalls auf dem Zahnteilungsradius befindlich gezeigt sind. Von diesem Zeitpunkt an übt die Kettenlast ein im Gegenuhrzeigersinn gerichtetes Moment um den Mittepunkt des Mittelabstands-Antriebszapfens C aus, wobei sich die Buchse B¹ schliesslich in der Stellung an das Kettenrad anlegt, die zuvor von der Buchse A¹ eingenommen worden ist, wie in Figur 7 gezeigt. Die Mittellinie der Buchse B' folgt daher nicht einem von dem Zahnteilungsradius beschriebenen Bogen sondern vielmehr einer Bewegungsstrecke, wie sie in Figxr 9 gezeigt ist.

Wie es in Figur 9 gezeigt ist, bewirkt die Kippwirkung, die sich aus der Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt, eine Bewegung der Buchse B' entlang der gezeigten Bewegungsstrecke woraus sich, wie es ersichtlich ist, eine erhebliche Verringerung der Sehnenwirkurig bzw. der Strecke ergibt, über die der ankommende Kettenteil sich bewegen muß. Figur 9 zeigt vergleichsweise die Strecke E, die die Sehnenbewegung von herkömmlichen Gelenkkettengliederteilen gemäß dem Stand der Technik im Vergleich mit der Strecke F darstellt, die die Sehnenwirkung der Kittelabstands-Antriebskonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Nettoverringerung der Sehenwirkung der Mittelabstands-Antriebskonstruktion

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gegenüber den herkömmlichen Kettengliedkonstruktionen wird durch das Bezugszeichen G gezeigt.

Es ist ersichtlich, daß die Verringerung der Seftenwirkung bzw. der Strecke, über die sich das ankommende Kettenteil bewegen muß, zu einer Verringerung der Energie führt, die für die Beschleunigung und Abbremsung des Kettenteiles aufgewendet werden muß, was letztlich zu einer Krafteinsparung führt. Diese Krafteinsparung beruht auf der besonderen Ausbildung des Mittelabstandsantriebes gemäß der vorliegenden Erfindung, der eine m begrenzte Kippwirkung ermöglicht. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Mittelabstands-Kettenkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer glatteren Kettenbewegung bei dem Eintritt auf dem Antriebskettenrad führt, als sie mit den herkömmlichen Gelenkkettenkonstruktionen erzielt werden kann.

Bisher wurden in dem Vergleich der Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung mit den herkömmlichen Gelenkkettenkonstruktionen gemäß dem Stand der Technik die Krafteinsparungen infolge einer Verringerung der Stoßkraft ™ sowie infolge einer Verringerung der Sehnenwirkung hervorgehoben. Ein weiterer bedeutsamer Vorteil der vorliegenden Mittelab stands -Konstruktion gegenüber den Konstruktionen gemäß dem Stand der Technik bezieht sich jedoch auf die Verringerung der äußeren Buchsenabnutzung an den Gelenkverbindungen der Kette.

Figur 10 zeigt eine Kettenkonstruktion gemäß dem Stand der Technik, die auf einem Antriebskettenrad ankommt, wenn sich der

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Raupenschlepper im Rückwärtsgang befindet. Die Gelenkverbindungen der Kettenkonstruktionen gemäß dem Stand der Technik sind einem hohen Buchsenverschleiß unterworfen, besonders, wenn der Schlepper im Rückwärtsgang fährt. Dieser hohe Buchsenverschleiß beruht auf einem Phänomen, das allgemein als Scheuern bezeichnet wird. Diese Scheuerwirkung besteht in der relativen Drehung zwischen der Buchse und dem eingekerbten Teil des Antriebskettenrades, wie es nun im Hinblick auf Figur 10 beschrieben wird. Die Buchse A hat sich soeben auf das Kettenrad gesetzt und seine Bewegung beginnt nun, eine geradlinige Strecke zu verlassen und in eine gekrümmte Bahn einzutreten. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind an dem Kettenrad und an der Buchse A vorgesehene Kennzeichnungen aufeinander ausgerichtet.

Wenn sich das Kettenrad über den Winkel θ im Rückwärtsgang gedreht hat, bewegt sich die Buchse A in die Stellung der Buchse B. Es ist ersichtlich, daß die Kennzeichnung an der Buchse B sich über den Winkel $ gegenüber der Kennzeichnung auf dem Kettenrad gedreht hat. Diese relative Drehung oder Scheuerbewegung ist einer der Hauptfaktoren bei dem ausseien Buchsenverschleiß an Kettenbuchsen. Diese Scheuerwirkung tritt auch auf, wenn sich das Fahrzeug im Vorwärtsgang befindet, jedoch sind die Kettenlasten zu dem Zeitpunkt, in dem die Oberseite des Kettenrades erreicht wird, erheblich verringert.

Es ist ohne weiteres aus Fig. 11 ersichtlich, daß diese Scheuerwirkung bei der Mittelabstands-Antriebskonstruktion ge-

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maß der vorliegenden Erfindung wesentlich verringert, wenn nicht sogar nahezu vollständig aufgehoben wird. In Figur 11 hat sich der Zapfen C soeben auf das Kettenrad gesetzt. Es sei darauf hingewiesen, dali die Kennzeichnungen zwischen dem Zapfen C und dem Kettenrad aufeinander ausgerichtet sind. Wenn das Kettenrad im Rückwärtsgang über den Winkel θ gedreht wird, bewegt sich der Zapfen C in die Stellung K. Obwohl der Zapfen C eine begrenzte Kippbewegung ausführt, bleiben die Kennzeichnungen an dem Zapfen K weiterhin im wesentlichen auf die Kennzeichnung an dem Kettenrad ausgerichtet, was die wesentliche Aufhebung der Scheuer- Λ wirkung anzeigt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Gelenkbuchsen A¹ und B¹ nur geringen oder gar keinem äusserlichen Verschleiß unterworfen sind, da diese Gelenkbuchsen während des kritischen Teiles des Antriebszyklus¹ bei dem Auftreten de*· schädlichen Scheue !"wirkung nur einen kurzen Augenblick in Berührung mit dem Kettenrad stehen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung den äusserlichen Verschleiß an den Gelenkbuchsen erheblich verringert und nur zu einem außerordentlich geringen Verschleiß an dem leicht auswechselbaren Mittelabstands-Antriebszapfen führt. Dies wird ungeachtet eines geringen Betrages einer Kippwirkung erzielt, die zu einer Krafteinsparung durch die Kette infolge einer Ver-

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ringerung der Kraftverluste durch Stoßkraft, verringerte Sehnenwirkung und Krafteinsparung durch die Ausscheidung der Scheuerwirkung führt.

Es können verschiedene Formen der Mittelsabstands-Antriebskonstruktion vorgesehen werden, wie jedoch aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, haben bestimmte Formen ganz bestimmte Vorteile gegenüber anderen Formen. Die wichtigsten Faktoren bei den Mittelabstands-Antriebskonstruktionen beziehen sich 1.) auf das Verhältnis des Mittelpunktes des Mittelabstands-Antriebszapfens zu den Mittelpunkten der Gelenkverbindungen, und 2.) auf den Grad des Äbstandes oder die Grade der Kippbewegung zwischen dem Antriebskettenrad und den Gelenkbuchsen. Einer dieser beiden Faktoren oder beide Faktoren können die Leistung der Mittelabstands-Antriebskonstruktion ändern.

Einleitend kann festgestellt werden, daß die bevorzugten Konstruktionen die in den Figuren 2 und 6 gezeigten sind, bei denen der Mittelpunkt des Mittelabstands-Antrlebszapfens entweder auf oder radial außerhalb der geraden Linie liegt, die zwischen den Mittelpunkten der Gelenkbuchsen (Buchsen 14 in Figur 2 und Buchsen A¹ und B¹ in Figur 6) verläuft. Diese Konstruktionen werden bevorzugt, da, wie oben bereits erwähnt und in den Figuren 6, 7 und 8 gezeigt, die ankommende Buchse B¹ daran gehindert wird, ein erhebliches Moment im Gegenuhrzeigersinn um den Mittelpunkt des Mittelabstands-Antriebszapfens C zu haben, das durch die Kraft der Kettenlast hervorgerufen wird,

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und ferner daran gehindert wird, während desjenigen Teiles

-des Antriebszyklus¹, bei dem eine schädliche Scheuerwirkung auftreten würde, in Berührung mit dem Kettenrad zu treten.

Figur 12 zeigt eine Mittelabstands-Antriebszapfenausbildung, bei der der Mittelpunkt des Antriebszapfens C¹ radial innerhalb der gexaden Linie liegt, die zwischen den Mittelpunkten der Gelenkbuchsen A¹¹ und B¹¹ verläuft. Wie in Figur 12 gezeigt, führt die Summierung der Kräfte an dem Mittelpunkt des Mittelabstands-Antriebszapfens C zu einem um den Mittelpunkt ausgeübten, im Gegenuhrzeigersinn gerichteten Moment infolge der Kraft der Kettenlast. Dieses im Gegenuhrzeigersinn gerichtete, ausgeübte Moment besteht über den gesamten Gelenkwinkel und ruft eine Scneuerwirkuiig oder einen äußerlichen Verschleiß an der Gelenkbuchse B¹ hervor. Diese Scheuerwirkung tritt besonders beim Rück wärtsgang auf, da die hintere Buchse zu Beginn des Gelenkwinkels an dein Kettenrad anliegt und in dieser Stellung bleibt, bis sie die Stellung erreicht, die zuvor von der vorderen Buchse eingeriommen wurde. Während also die Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß Figur 12 Vorteile gegenüber den herkömmlichen Konstruktionen infolge einer Verringerung der Kraftverluste besitzt, die durch Stoßkraft und verringerte Sehnenwirkung hervorgerufen werden, ist sie dennoch nicht so vorteilhaft, wie diejenigen Mittelabstands-Antriebskonstruktionen, bei denen der Mittelpunkt des Mittelaüstands-Antriebszapfens auf oder radial außerhalb der geraden Linie liegt, die zwischen den Mittelpunkten der Gelenkbuchsen verläuft, wie zuvor beschrieben.

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Ein weiterer außerordentlich wichtiger Faktor bei der Ausbildung der Mittelabstands-Antriebsanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die relative Größe der Gelenkbuchsen hinsichtlich der eingekerbten Teile des Antriebskettenrades. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Paktor der relativen Größe einer der bestimmenden Faktoren im Hinblick auf den Betrag der Kippwirkung um den Mittelpunkt des Mittelabstands· Antriebszapfens ist. Wenn also die Buchsen im Hinblick auf die Kerben des Kettenrades zu groß sind, finaet eine ungenügende Kippbewegung statt, was zu Kraftverlusten infolge von Stoßkraft, Sehnenwirkung und Scheuerwirkung führt. Entsprechend kann jedoch auch die Größe der Buchen so weit verringert werden, daß ein übermässiger Verschleiß an dem Mittelabstands-Antriebszapfen auftritt, was natürlich die durch die Verwendung dieses Antriebszapfens erzielten Vorteile wesentlich verringern würde.

Versuche haben ergeben, daß die ideale Buchsengröße zur Erzielung aller oben erwähnten Vorteile der Erfindung derart ist, daß die Buchsen eine Kippbewegung über einen Winkel ausführen können, der nicht größer als etwa 20° ist. Figur 13 zeigt, wie dieser Kippwinkel errechnet werden kann. Figur 13 zeigt eine Mittelabstands-Antriebskonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die besondere infragestehende Gelenkverbindung in einer neutralen Stellung gegenüber dem Antriebskettenrad gezeigt ist. Der Kippwinkel wird zwischen einer Linie, die zwischen dem Mittelpunkt des Zapfens C und dem Mittelpunkt der hinteren Buchse B¹ verläuft, wenn diese Buchse sich in

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ihrer am weitesten auswärts gerichteten Stellung befindet, und einer Linie geraessen, die zwischen den Mittelpunkten des Zapfens C und der Buchse B' verläuft, nachdem die Buchse in eine auf dem Kettenrad sitzende Stellung gekippt ist. Dieser Kippwinkel ist in Figur 13 mitp^ bezeichnet. Die Auswertung der Versuche hat ergeben, daß der Kippwinkel nicht größer als etwa 20° und vorzugsweise etwa 12° betragen sollte, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Figur 14 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, die der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist. In Figur 14 ist der Mittelabstands-Antriebszapfen 30 durch Schraubbolzen 3i quer an den Kettengliedern 32 und nicht unmittelbar an dem Kettenschuh 3^ befestigt.

Figur 15 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, bei der ein abnehmbarer Mittelabstands-Antriebszapfen 36 mit einem Vorsprung 38 versehen ist, der in einem in dem Kettenschuh 42 ausgebildeten Schlitz 40 sitzt. Die Zunge oder der Vorsprung 38 könnte auch an dem Kettenschuh anstatt an dem Zapfen ausgebildet sein, und könnte von jeder geeigneten Form sein, um der Konstruktion die erforderliche Steifheit zu verleihen.

Figur i6 veranschaulicht eine Antriebszapfenausbildung, bei der ein Mittelabstands-Antriebszapfen 44 mit einem abnehmbaren Verschleißspitzenteil 46 versehen ist. Der Spitzenteil 46 kann aus härterem Stoff als der Unterteil 44 bestehen.

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Figur 17 zeigt eine Axit.f ührungsform, bei der der Mittelabstands-Antriebszapfen zwei Antriebselemente 48 umfasst, von denen das eine an einem Glied 50 durch Schrauben 52 befestigbar gezeigt ist. Bei dieser Aus iühruiigs form wird ein Spalt zwischen den Antriebselementen 48 gebildet, wodurch Schmutz zwischen den beiden Antriebselemente!! entweichen kann. Der Kettenschuh ist mit einer Öffnung versehen, die das Entweichen von Schmutz nach außen durch die Antriebsanordnung gesteittet.

Figur 18 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Mittelabstands-Antriebszapfen 5²i hohl ist und auf einem vorspringenden Teil 56 des Kettenschuhes durch Sehraubbolzen 58 befestigt ist.

Figur 19 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Mittelabstands-Antriebszapfen die Form eines Stiftes 60 hat, der im Preßsitz in Bohrungen sitzt, die in den Kettengliedern 62 gebildet sind. Diese Ausführungsform hat infolge des Wesens des Preßsitzes eine aufgezeichnete Steifheit. Es ist ferner möglich, den btia.t 60 durch geeignete drehbare Verbindungen zu befestigen, um es zu gestatten, den Stift beim Auftritt von Verschleiß zu drehen und dann wieder festzuziehen, ohne die Kette auseinander nehmen zu müssen.

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Claims

Patentanmeldung;"Gelenkige Antriebskettenanordnung"

PATENTAKS PltÜCHE

i. Gelenkige Antriebsanordnung für Kettenfahrzeuge, die aus, einer gelenkigen Ketteiicinordnung und einem Antriebsketteiirad besteht, wobei die gelenkige Kettenanordnung aus einer Vielzahl von Gliederteilen mit Gelenkverbindungen dazwischen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem gelenkigen Teil je ein Antriebszapfen (22, C) an einer Stelle befestigt ist, die sich in gleichen Abständen von den Mittelpunkten der Gelenkverbindungen (14, A, B) befindet, und daß die Antriebszapfen (22, C) im Verhältnis zu den ein^el ei"bten Teilen des Kettenrades (26) geometrisch r.o ausgebildet sind, daß sie eine begrenzte Kipp— bewegung der gelenkigen Teile auf dem Kettenrad gestatten*

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THERESl ENSTRASSE 33 ■ Tetefön: 281202 · Telegramm-Adresse: Lipatll / MOndien Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oskar-vonMiller Ring, Ktö.-Nr. 882 49S · Postscheck-Konto: München Nr. 1i33?7

Oppenauer Büro: PATENTANWAIT Oft. RElNHÖLb SCHMIDT

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2. Gelenkige Ketteiianordiiung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebszapfen im Verhältnis zu den Gelenkverbindungen so ausgebildet sind, daß sie jedem gelenkigen Teil der Kette eine Kippbewegung auf dem Kettenrad über einen Winkel gestatten, der nicht größer ist,als etwa 20 .
3. Gelenkige Kettenanordmmg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Antriebszapfen sich auf oder radial außerhalb einer geraden Linie befinden, die

^ zwischen den Mittelpunkten der Gelenkverbindungen an jeder Seite der Zapfen verläuft,
4. Gelenkige Kettenanordnung für Kettenfahrzeuge, bei denen eine Endloskette um ein Antriebskettenrad und ein Kettehspannrad angetrieben Wird, und bei der jedes gelenkige Teil der Kette aus zwei in seitlichem Abstand voneinander angeordneten Gliedern besteht, an denen ein Kettenschuh befestigt ist, der quer über die Unterseite der Glieder verläuft, und bei denen die gelenkigen Teile mit benachbarten Teilen durch einen Stift gelenkig

™ verbunden sind, der durch aufeinander ausgerichtete Bohrungen in den Gliedern verläuft und um den eine äussere Buchse sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem gelenkigen Teil ein Mj_ttelabstands-Antriebszapfen (22, C) ausgebildet öäör befestigt ist^ der in der Mitte des Kettenschuhes und ±iii vresentiichöh in gleichen Abständen von den Mittelpunkten der Kittenstifte (l6) angeordnet ist, und daß der Mitteiabstähde^AHtrifcbsäeßieh einen im wesentlichen abgerundeten Oberteil üüfWeiil» dir so geformt

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ist, daß er mit den ausgekerbten Teileu des Antriebskettenrades (2(>) zusammenwirkt, um eine begrenzte Kippbewegung der gelenkigem Teile auf dem Kettenrad zu gestatten, umd dadurch Kraftverluste und aussehen Buchsenverschleiß zu verrinjex'ji.
5. Gelenkige Kettenanordnung nach Anspruch h_t dadurch gekennzeiclinet, daß die Mittelabstands-Antriebszapfen im Verhältnis zu den Buchsen und den ausgekerbten Teilen des Kettenrades so ausgebildet sind, dat> sie jedem gelenkigen Teil eine Kippbewegung auf dem Kettenrad über einen Kinkel gestatten, der nicht A größer als etwa 20° ist
6. Gelenkige Kettenanordnung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, da*» die Mittelabstands-Antriebszapfen so im Verhältnis zu den Buchsen und den ausgekerbten Teilen des Kettenrades ausgebildet sind, daß sie jedem gelenkigen Teil eine Kippbewegung auf dem Antriebskettenrad über einen Winkel von etwa 12 gestatten.
7. Gelenkige Kettenanorduung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabstands-Antriebszapfen(44) mit einer auswechselbaren oberen Verschleißfläche (^b) versehen ist, mit der der Zapfen die ausgekerbten Teile des Antriebskettenrades berührt.
8. Gelenkige Kettenanordming nach Anspruch k_s dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabstands-Antriebszapfen an dem Kettenschuh abnehmbar befestigt ist.

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9. Gelenkige Kettenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mittelabstands-Antrlebszapfen und dem Kettenschuh eine Feder- und Nutanordnung (38, 40) vorgesehen ist, um eine steifere Verbindung zwischen dem Zapfen und dem Schuh hervorzurufen.
10. Gelenkige Kettenanordnung nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabstands-Antriebszapfen aus zwei Teilen (48) besteht und mit einem Spalt zwischen den beiden Teilen (48) ausgebildet ist.
11. Gelenkige Kettenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabstands-Antriebszapfen (30) an den Kettengliedern (32) abnehmbar befestigt ist.
12. Gelenkige Kettenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabstands-Antriebszapfen aus einem Stift (60) besteht, der im Preßsitz in Bohrungen sitzt, die in jedem Paar von in seitlichem Abstand vonsLnander angeordneten Kettengliedern (62) ausgebildet sind.
13. Gelenkige Kettenanordnung für Kettenfahrzeuge, bei denen eine Endloskette um ein Antriebskettenrad und ein Kettenspannrad angetrieben wird, und bei denen jedes gelenkige Teil dex-Kette aus zwei in seitlichem Abstand voneinander angeordneten Gliedern besteht, an denen ein quer über ihre Unterseite ver-

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laufender Kettenschuh befestigt ist, und bei denen die gelenkigen Teile mit benachbarten Teilen durch einen Stift gelenkig verbunden sind, der durch aufeinander ausgerichtete Bohrungen in den Kettengliedern verläuft und um den eine äussere Buchse sitzt, gekennzeichnet durch einen abnehmbaren Mittelabstands-Antriebszapfen für jedes gelenkige Teil, der in der Mitte des Kettenschuhes und im wesentlichen in gleichen Abständen von den Mittelpunkten der Kettenstifte angeordnet ist, wobei der Mittelabstands-Antriebszapfen einen im wesentlichen abgerundeten oberen Teil aufweist, der so ausgebildet ist, daß er mit den ausgekerbten Teilen des Antriebskettenrades zusammenwirkt.
14. Gelenkige Kettenanordnung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabstands-Antriebszapfen an den Kettengliedern abnehmbar befestigt ist.
15. Gelenkige Kettenanordnung nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabstands-Antriebszapfen an dem Kettenschuh abnehmbar befestigt ist.

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