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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rollenkette mit sich
abwechselnden und jeweils über
ein Kettengelenk miteinander verbundenen Innen- und Außenkettengliedern,
wobei die Außenkettenglieder
zwei parallele und mittels zwei paralleler Gelenkbolzen miteinander
verbundene und die Innenkettenglieder zwei parallele und mittels
zwei paralleler Gelenkhülsen
miteinander verbundene Innenlaschen aufweisen, sich jeweils ein
Gelenkbolzen eines Außenkettengliedes
durch eine Gelenkhülse
eines Innenkettengliedes zum Bilden eines Kettengelenks erstreckt
und auf der Außenmantelfläche der Gelenkhülse eine
drehbare Rolle angeordnet ist.
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Derartig
aufgebaute Rollenketten sind weit verbreitet im Einsatz. Insbesondere
sollen die auf den Gelenkhülsen
drehbar angeordneten Rollen neben einem verbesserten Akustikverhalten
gegenüber einfachen
Hülsenketten
auch eine Verminderung des Verschleiß beim Auftreffen der Rollenketten
auf ein Kettenrad bewirken. Nachdem klassische Einsatzgebiete weitgehend
durch die Verwendung von solchen Rollenketten abgedeckt sind, besteht
das Bestreben Rollenketten weiteren Einsatzzwecken zuzuführen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rollenkette
der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der andere Anwendungsfelder erschlossen
werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein Größenverhältnis von
dem Außendurchmesser
der Rolle und von dem Kettengelenkabstand größer ist als 0,8, bevorzugt
0,9, und kleiner gleich 1. Bei einer derartig ausgestalteten Rollenkette
dürfte
es daher nahezu unmöglich
sein, dass noch ein Zahn eines Kettenrades zwischen zwei benachbarten
Rollen passt. Die Betonung bei einer solchen Rollenkette liegt daher
auf den Funktionseigenschaften der Rollen als Lagereinheiten. Insbesondere
ist man aufgrund des relativ großen Außendurchmessers der Rolle bestrebt,
bei bestimmten Einsatzzwecken eine schnelle Drehung der Rolle herbeizuführen, so
dass sich auch hydrodynamische Schmierzustände einstellen können.
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Nachdem
eine solche Kette in aller Regel nicht als Transportkette, sondern
als Antriebskette Verwendung finden soll, ist bei der überwiegenden Anzahl
der Ausführungsform vorgesehen,
dass die Innen- oder Außenlaschen über die
Rollen überstehen.
Bevorzugt ist hier der Überstand
quer zur Mittellinie an der Lasche gemeint, da dann die Innen- oder Außenfaschen
noch eine Führungsfunktion übernehmen.
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Des
Weiteren kann ein Größenverhältnis von dem
Außendurchmesser
der Rolle und dem Gelenkhülsendurchmesser
größer sein
als 1,5, bevorzugt 2 und kleiner als 3. Mit dieser Bemessungsregel
wird Einfluss genommen auf die hydrodynamischen Schmiereigenschaften,
da sich der Schmierfilm insbesondere in dem Spalt zwischen Rolle
und Gelenkhülsenaußenmantelfläche einstellen
soll. Übliche Rollenketten
bauen relativ schmal.
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Eine
weitere Variante der erfindungsgemäßen Rollenkette, die ebenfalls
für bislang
nicht beachtete Einsatzzwecke herangezogen werden kann, sieht vor,
dass ein Größenverhältnis von
der Rollenlänge
zu dem Außendurchmesser
der Rolle größer als
1, bevorzugt 1,5, ist.
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Insbesondere
bei Einsatzzwecken, wo es nicht unbedingt auf die Zugfestigkeit
der Kette ankommt, sondern vielmehr auf eine möglichst gute Reibungsverminderung
durch die Rolle, kann gemäß einer
weiteren Ausführungsform
vorgesehen werden, dass ein Größenverhältnis von
dem Außendurchmesser
der Gelenkhülse
und dem Innendurchmesser der Gelenkhülse kleiner ist als 1,4, bevorzugt
kleiner 1,37 und größer als
1. Es werden demnach relativ dünnwandige
Gelenkhülsen
eingesetzt.
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Eine
möglichst
breite Rollenkette im Hinblick auf eine Optimierung der Kraftübertragungsverhältnisse
für bestimmte
Einsatzzwecke sieht vor, dass ein Größenverhältnis von der Länge der
Gelenkhülse zu
dem Außendurchmesser
der Gelenkhülse
größer ist
als 4, bevorzugt 4,4, und kleiner als 10.
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Eine
Verbesserung der Schmierung und der damit einhergehenden Dauerhaltbarkeit
der Kette kann dadurch erzielt werden, dass die Innenlaschen mindestens
eine Schmiertasche aufweisen, die mit mindestens einer der Rollen
in Wirkbeziehung steht. Hierdurch wird ein verbessertes Heranführen des Schmiermittels
an die sich bewegende Rolle erreicht. Insbesondere soll das Schmiermittel
in den Lagerspalten zwischen der Innenfläche der Rolle und der Außenfläche der
Gelenkhülse
eindringen können.
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Des
Weiteren bezieht sich die Erfindung auf einen Ventiltrieb für einen
Verbrennungsmotor, bei dem eine Rollenkette nach einem der Ansprüche 1 bis
7 zum Antreiben eines Ventils mit diesem verbunden ist. Zwar ist
prinzipiell die Verwendung einer Kette für einen solchen Antrieb bereits
bekannt aus der US 2002/0073947A1. Jedoch handelt es sich bei der dort
verwendeten Kette nicht um eine Rollenkette, sondern um eine sehr
einfach ausgestaltete Kette, die noch nicht einmal die Konstruktionsmerkmale
einer Hülsenkette
aufweist. Im Gegensatz zu einer solchen Kette, bei der aufgrund
der auftreten den Reibungsverhältnisse
zwischen dem Antriebsnocken, der innerhalb der Kette umläuft, und
den Stiften der Kette eine gute Schmierung erforderlich ist, wird
ein Großteil
der Reibung bei der erfindungsgemäßen Rollenkette durch die Ausgestaltung
der Rollen aufgefangen. Insbesondere ist man bestrebt, eine hydrodynamische
Schmierung zwischen den Rollen und den Außenflächen der Gelenkhülsen zu
bewirken, was bei den hohen Drehzahlen bei einem Nockenwellentrieb
eines Verbrennungsmotors kein Problem sein dürfte.
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Deshalb
ist auch bei einer Variante vorgesehen, dass innerhalb des von der
Kette umschlungenen Bereichs ein drehbarer Nocken angeordnet ist, der
mit den Rollen der Kette in Berührung
steht.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Rollenkette
in einer Draufsicht,
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2 die
Rollenkette aus 1 in einer Seitenansicht,
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3 die
Rollenkette aus 2 entlang der Linie III-III
geschnitten,
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4 ein
Innenkettenglied der Rollenkette aus 1 entlang
der Linie IV-IV geschnitten,
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5 eine
vergrößerte Seitenansicht
einer Rolle aus 1,
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6 die
Rolle aus 5 im Vollschnitt,
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7 eine
vergrößerte Darstellung
einer Gelenkhülse
der Rollenkette aus 1,
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8 die
Gelenkhülse
aus 7 im Vollschnitt,
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9 eine
vergrößerte Darstellung
einer zweiten Ausführungsform
einer Innenlasche in einer Draufsicht und
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10 die
Innenlasche aus 9 in einer Vorderansicht.
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Die
in den 1 bis 3 dargestellte Rollenkette 1 weist
sich abwechselnde Innenkettenglieder 2 und Außenkettenglieder 3 auf.
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Jedes
Innenkettenglied 2 besteht aus zwei parallel und im Abstand
zueinander angeordneten Innenlaschen 4, zwei parallel und
im Abstand zueinander angeordneten und die Innenlaschen 4 miteinander
verbindenden Gelenkhülsen 5 und
zwei Rollen 6, von denen jeweils eine drehbar auf der Außenmantelfläche 7 einer
Gelenkhülse 5 gelagert
ist. Die Gelenkhülsen 5 sind
zu den Öffnungen 8 der
Innenlaschen 4 eingepresst, wobei die Stirnseiten 9 der
Gelenkhülsen 5 etwas über die
Innenlaschen 4 überstehen.
Die Rolle 6 weist eine Länge auf, die etwas kleiner
ist als der innere Abstand zwischen den beiden Innenlaschen 4.
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Jedes
Außenkettenglied 3 umfasst
zwei im parallelen Abstand zueinander angeordnete Außenlaschen 10 und
zwei im parallelen Abstand zueinander angeordnete Gelenkbolzen 11.
Jeder Gelenkbolzen 11 erstreckt sich zum Bilden eines Kettengelenks 12 durch
jeweils eine Gelenkhülse 5 des
Innenkettengliedes 2. Die Gelenkbolzen 11 sind
in den Öffnungen 13 der
Außenlaschen 10 eingepresst
und stehen mit ihren Enden etwas über die Außenlaschen 10 seitlich über. Der
Innenabstand zwischen den beiden Außenlaschen 10 eines
Außenkettengliedes 3 ist
etwas größer als
die Länge
der Gelenkhülsen 5.
Insbesondere aus den 1 bis 3 ist zu
erkennen, dass zwischen den Rollen 6 fast kein Abstand
mehr vorhanden ist. Allerdings stehen zumindest die Innenlaschen 4 aufgrund
ihrer taillierten Form oben und unten (senkrecht zur Mittellinie
der Innenlasche 4) über
die Rollen 6 über,
so dass eine Führungsfunktion,
zumindest durch die Innenlaschen 4, gegeben ist.
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Unter
Zuhilfenahme der 5 und 6 ist zu
sehen, dass die Rolle 6 einen Außendurchmesser dRA aufweist,
der im vorliegenden Ausführungsbeispiel
9,25 mm beträgt.
Ein Innendurchmesser dRI der Rolle 6 beträgt im vorliegenden
Ausführungsbeispiel 4,65.
Hierdurch ergibt sich ein Größenverhältnis zwischen
diesen beiden Durchmessern von 1,989. Die Rollenlänge LR beträgt
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
18 mm, so dass das Größenverhältnis von der
Rollenlänge
LR zu dem Außendurchmesser dRA der
Rolle 6 1,946 beträgt
und damit die Bemessungsregel, dass dieser Wert größer als
1, bevorzugt 1,5, sein soll, erfüllt.
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Unter
Zuhilfenahme der 7 und 8 ist zu
erkennen, dass die Gelenkhülse 5 einen
Außendurchmesser
dHA aufweist, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel
4,6 mm beträgt.
Der Innendurchmesser dHI beträgt im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
3,41 mm. Dem nach ist das Größenverhältnis dieser
beiden Werte im vorliegenden Fall 1,349 und fällt damit in den Bemessungsbereich,
bei dem der Wert kleiner als 1,4, bevorzugt kleiner als 1,37, und größer als
1 sein soll.
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Die
Länge LH der Gelenkhülse 5 beträgt im vorliegenden
Fall 20,94 mm. Somit ist das Größenverhältnis zwischen
der Länge
LH und dem Außendurchmesser dHA 4,552
und fällt
demnach in den angegebenen Messungsbereich, dem dieser Wert größer sein
soll als 4, bevorzugt 4,4 und kleiner als 10.
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Aus
den 7 und 8 ist auch zu erkennen, dass
die Dicke der Gelenkhülse 5 relativ
dünn ist,
wohingegen die Dicke der Rolle 6 relativ groß ist.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
beträgt der
Kettengelenkabstand (oder die Teilung) T 9,5 mm. Hieraus ergibt
sich ein Größenverhältnis zwischen
dem Außendurchmesser
der Rolle dRA und dem Kettengelenkabstand
T von 0,974, weshalb der Wert die vorgegebene Bemessungsregel, dass
der Wert größer als
0,8, bevorzugt 0,9 und kleiner gleich 1 sein soll, erfüllt.
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Im
Folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise der oben beschriebenen
Rollenkette 1 näher
erläutert.
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Die
in den 1 bis 3 dargestellte Rollenkette 1 soll
in einem Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors zum Einsatz kommen.
Hierzu ist ein Motorventil über
ein nicht näher
dargestelltes Bindeglied (siehe z.B. US 2002/0073947A1) mit einem
der Kettenbolzen 11 verbunden. Es kann aber auch eine besonders
ausgestaltete Außenlasche
Verwendung finden. Die Rollenkette 1 wird relativ kurz
gehalten und verfügt
nur über
zehn bis zwölf
Außenkettenglieder 3 und
zehn bis zwölf
Innenkettenglieder 2. Zwischen den Innenlaschen 4 läuft ein
Nocken um, dessen Außenfläche mit
den Außenmantelflächen 14 der Rollen 6 in
Berührung
steht. Die Innenlaschen 4 sorgen dann für die notwendige Führung, da
sie seitlich über
das Nockenelement übergreifen.
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Aufgrund
der bei Ventiltrieben üblicherweise vorliegenden
hohen Drehzahlen dreht sich der Nocken relativ schnell innerhalb
der Rollenkette 1. Aufgrund des Kontakts der Außenmantelflächen 14 mit dem
Nocken drehen sich auch die Rollen 6 relativ schnell, so
dass sich zwischen der Innenfläche 15 der
Rollen 6 und der Außenfläche 7 der
Gelenkhülsen 5 ein
hydrodynamischer Schmierfilm ausbildet, der die Reibung erheblich
vermindert. Unterstützt wird
die Ausbildung des hydrodynamischen Schmierfilms auch aufgrund der
relativ großen
Menge der Hülsen 6 und
Gelenkhülsen 5.
Auch können
hierüber sehr
gut die auftretenden Druckkräfte übertragen werden.
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Der
im Verhältnis
zur Laschenhöhe
relativ große
Außendurchmesser
dRA der Hülse 6 bewirkt, dass
sich die Rollen 6 möglichst
gut mitdrehen, dennoch ist eine Führung durch die Innenlaschen 4 gewährleistet.
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Im
folgenden wird anhand der 9 und 10 eine
zweite Ausführungsform
einer Innenlasche 4 näher
erläutert.
Bezüglich
des restlichen Aufbaus der Rollenkette wird auf die vorangegangene Beschreibung
mit Hilfe der gleichen Bezugsziffern verwiesen. Es wird demnach
nur auf die wesentlichen Unterschiede im folgenden eingegangen.
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Die
Innenfläche
der Innenlasche 4 ist mit vier Schmiertaschen 16 versehen.
Die Schmiertaschen 16 werden von gradlinig durch radial
von den Öffnungen 8 wegerstreckenden
Nuten gebildet und sind senkrecht zur Längserstreckung der Kette ausgerichtet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
beträgt
die Tiefe der Nuten 0,5 mm und die Breite ca. 1,2 mm. Hierdurch
ist eine ausreichende Schmiermittelzufuhr zur im Einsatz relativ
schnell drehenden Rolle 6 gewährleistet. Insbesondere soll
der Lagerspalt zwischen der Außenmantelfläche 7 der
Gelenkhülse 5 und
der Innenfläche
der Rolle 6 ausreichend mit Schmierstoff versorgt werden.