DE2751320A1

DE2751320A1 - Antriebs- bzw. zahnkette

Info

Publication number: DE2751320A1
Application number: DE19772751320
Authority: DE
Inventors: Joseph Olmstead Jeffrey
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-11-18
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1978-05-24
Also published as: CA1074155A; US4130026A; GB1554398A; JPS5364149A; DE2751320C3; DE2751320B2; FR2371611B1; FR2371611A1

Description

7 b 13 2 O

Dlpl.-Phys. U. M. HaH , 8 München 22. den

Maximiliansir Tel 29 48 18

Patentanwalt /j Maximilianstr. 15

Borg-Warner Corporation, 200 South Michigan Avenue, Chicago, Illinois 60604, USA

Antriebs- bzw. Zahnkette

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebs- bzw. Zahnkette zur Verbindung von auf Wellen gelagerten Treibrädern, wobei die Kette aus einer Serie von abwechselnd überlappenden und ineinandergreifenden Kettengliedern besteht, die in öffnungen der Kettenglieder durch ein Zapfenkipplager aus mehreren aneinanderliegenden Zapfen miteinander verbunden sind und in entsprechende Zähne bzw. Ausnehmungen der Treibräder eingreifen.

Geräuscharme Antriebs- bzw. Zahnketten waren früher aus einer Serie von Kettengliedern konstruiert, die miteinander an Drehpunkten durch Gelenkzapfen verbunden waren. In der weiteren Entwicklung derartiger Ketten wurden die Gelenkzapfen durch ein zweiteiliges Zapfenkipplager aus einem Verbindungszapfen und einem Gelenkzapfen ersetzt, die aneinanderliegende Oberflächen aufweisen, und an diesen gegeneinander schwenkbar sind. Es sind verschiedene Konstruktionen für Verbindungs- und Gelenkzapfen bekannt. Aus der US-Patentschrift 3 213 699 ist ein Zapfenkipplager bekannt, bei dem die Verbindungszapfen und die Gelenkzapfen jeweils gleichen Querschnitt aufweisen.

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Bankverbindung: Commerrbank München BLZ 700 40041, Konto Nr 37Γ0380 S.W. I.F.T. - Code COBADEFF 700; Postscheckamt Munchjrt. Konto Nr 33831-801

Hierbei haben die Verbindungszapfen und die Gelenkzapfen jeweils eine gekrümmte Gelenk- bzw. Anlagefläche und eine gekrümmte rückwärtige bzw. Gegenfläche, die mit der Gelenkfläche konzentrisch ist. Wenn eine Antriebskette mit derartigen Verbindungs- und Gelenkzapfen zusammengesetzt wird, kann es durch eine Verdrehung eines Verbindungs- bzw. Gelenkzapfens um 180° möglich sein, daß die Zapfen in den Öffnungen der Kettenglieder eine falsche Position einnehmen. Dieser Fehler wird nicht jedesmal bei der Prüfung der Kette festgestellt, führt jedoch dazu, daß die Kette unsauber arbeitet und frühzeitig ausfällt. Da alle Zapfen jeweils nur eine Gelenkfläche aufweisen, die mit der entsprechenden Gelenkfläche der anderen Zapfen sauber zusammenarbeiten, müssen im Falle, daß die Gelenkfläche eines Zapfens abgenutzt ist, beide Zapfen ersetzt werden.

Aus der US-Patentschrift 3 742 776 ist eine Antriebskette bekannt, bei der die Verbindungszapfen und die Gelenkzapfen jeweils den gleichen Querschnitt aufweisen und in die öffnungen der Kettenglieder eingekeilt sind.

In der US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 440 440 vom 7. Februar 1974 ist vorgeschlagen worden, Verbindungszapfen mit einem konvexen hypotrochoiden Querschnitt und Gelenkzapfen mit einem gleichen Querschnitt zu verwenden, die in den Kettengliedern in eiförmigen langgestreckten öffnungen aufgenommen sind. Am schmalen Ende jeder öffnung ist entsprechend dem jeweiligen Kettenglied ein Verbindungszapfen bzw. ein Gelenkzapfen an einer entsprechenden Sitzfläche aufgenommen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebskette der eingangs genannten Art konstruktiv so zu verbessern, daß einmal die Kette leicht und ohne Fehler zusammengesetzt werden kann, und daß die Kräfte am Zapfenkipplager so ausgeglichen sind, daß die Kette sich im Gebrauch nur geringfügig abnutzt.

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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zapfen des Zapfenkipplagers abwechselnd konvexe und konkave Oberflächen aufweisen.

Bei einer Antriebskette gemäß der Erfindung wird ein Zapfenkipplager verwendet, bei dem der Querschnitt der Verbindungs- und Gelenkzapfen ähnlich bzw. vorzugsweise identisch ist und eine annähernd gleichseitige sechsbögige Konfiguration aufweist. Der Querschnitt kann als ein modifiziertes konvexes Hypotrochoid bezeichnet werden, wobei die Modifikation darin besteht, daß anstelle der Bogen des Hypotrochoids konkave Oberflächen vorgesehen sind.

Vorzugsweise weisen dabei die Zapfen drei konkave und drei konvexe Oberflächen auf, wobei jeweils eine konkave Oberfläche einer konvexen Oberfläche gegenüberliegt und diese zueinander konzentrisch sind. Jeder Zapfen weist demnach drei einander gleiche konvexe Oberflächen mit einem ersten größeren Radius und entsprechend ebenfalls drei gleiche konvexe Oberflächen mit einem kleineren Radius auf, wobei die aneinanderschließenden Oberflächen durch Ubergangsflachen mit einem kleinen Radius verbunden sind. Die konvexen Oberflächen weisen einen größeren Radius als die jeweils gegenüberliegenden konkaven Oberflächen auf, wobei die Mittellinie der jeweiligen Oberflächen zusammenfällt, d.h. die entsprechenden Radien von einem gemeinsamen Zentrum ausgehen. Die Verbindungs- und Gelenkzapfen haben demnach einen Querschnitt, der zu drei gegeneinander um 120° gedrehten Achsen jeweils achssymmetrisch ist. Die Verbindungs- und Gelenkzapfen können beim Zusammensetzen dieser Kettenglieder jeweils in drei, dann immer korrekten Drehlagen zueinander eingesetzt werden.

Die öffnungen in den Kettengliedern haben eine allgemein länglich eiförmige Form mit einem breiten und einem schmalen Ende; das schmale Ende weist eine im Querschnitt konvexe Oberfläche auf, die an der zugewandten konkaven Oberfläche des jeweiligen Zapfens direkt anliegt. Die diesen Gelenkzapfen umgebenden Seitenflächen der öffnungen sind

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so ausgebildet, daß sie an den entsprechenden, der genannten konkaven Oberfläche benachbarten konvexen Oberflächen der Zapfen ebenfalls anliegen. Die Öffnungen in den Kettengliedern sind demnach so ausgebildet, daß jeweils ein Zapfen des Kipplagers an dem schmalen Ende
der eiförmigen Öffnungen jeweils mit drei Flächen direkt anliegt.

Da die konkaven Begrenzungsflächen für den Sitz der Zapfen in den
Öffnungen konzentrisch mit den gebogenen konvexen Anlageflächen der Zapfen sind, verlaufen jeweils auch die Kräfte zwischen den Seitenbzw. Begrenzungswänden der Öffnungen und dem Sitz der Verbindungsbzw. Gelenkzapfen immer in der gleichen Richtung wie die Kräfte
an den Gelenk- bzw. Anlageflächen, so daß der Abrieb bzw. die Abnutzung an den Berührungsflächen zwischen den Begrenzungswänden der Öffnungen und der Zapfen praktisch ausgeschaltet werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Zapfen sehr einfach, z.B. durch Kaltziehen von im Querschnitt kreisförmigen oder rechteckigen Stäben hergestellt werden können.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeisniel anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin stellen dar:

Figur 1 eine Darstellung eines Antriebssystems mit zwei Zahnrädern, die durch eine geräuschlose Antriebskette gemäß der Erfindung miteinander verbunden sind;

Figur 2 eine Aufsicht auf eine Kette gemäß der Erfindung;

Figur 3 eine vergrößerte Ansicht längs der Linie 3-3 der Figur 2
von benachbarten, durch ein Zapfenkipplager miteinander
verbundenen Kettengliedern;

Figur 4 eine Teilansicht eines Kettengliedes mit einer Öffnungen zur Aufnahme des Zapfenkipplagers.

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Eine Zahnkette 10 besteht aus mehreren identischen Zahngliedern 12, die aus abwechselnd überlappenden bzw. ineinandergreifenden Kettengliedern 14 und 16 aufgebaut sind. Die Kettenglieder 14 und 16 sind hierbei längs einer Linie ausgerichtet. Die jeweiligen Kettenglieder 14 und 16 sind miteinander durch ein Zapfenkipplager 18 verbunden, das einen Verbindungszapfen 20 und einen Gelenkzapfen 22 aufweist. Verbindungs- und Gelenkzapfen haben einen ähnlichen und hier einen identischen Querschnitt. Zu beiden Seiten der Anordnung aus den Kettenglieder 14 und 16 sind Führungsglieder 26 angeordnet, mit denen die Kette auf einem gezahnten Treibrad 28 und einem ebenfalls gezahnten angetriebenen Rad 30 geführt wird.Selbstverständlich kann auch die Kette durch innere Führungsglieder geführt werden, die dann in eine entsprechende Rille der gezahnten Räder eingreifen wurden.

Der Verbindungszapfen 20 ist langer als der Gelenkzapfen 22 und ist an seinen Enden aufgehämmert bzw. gebördelt, um die einzelnen Kettenglieder zusammenzuhalten. Die Verbindungszapfen 20 können ebenfalls an ihren Enden mit Löchern zur Aufnahme eines Splintes versehen sein, um die Kettenglieder in Position zu halten.

Die Verbindungszapfen und die Gelenkzapfen differieren lediglich in ihrer Länge; außerdem haben die Gelenkzapfen die Funktion, die Kette gegen seitliche Verschiebung zusammenzuhalten. Verbindungszapfen und Gelenkzapfen können demnach beide als Gelenkelemente bezeichnet werden.

Die dargestellten Verbindungs- und Gelenkzapfen weisen jeweils identische Querschnitte auf, obwohl dies nicht unbedingt nötig ist. Jeder Gelenkzapfen hat sechs Bogenflächen und zwar drei konvexe Oberflächen 32 von jeweils gleicher Länge und drei konkave Oberflächen von ebenfalls gleicher Länge, wobei jedoch die Querschnittslängen der konvexen Oberflächen größer sind. Konvexe und konkave Oberflächen wechseln sich jeweils ab, so daß auf eine konvexe Oberfläche jeweils eine konkave Oberfläche folgt. Benachbarte konvexe und konkave Oberflächen sind durch Ubergangsflachen 36 mit kleinem Radius verbunden,

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so daß die Zapfen eine allseits abgerundete Oberfläche aufweisen. Wenn die Oberflächen32 bzw. die Oberflächen 34 jeweils durch einen Schnitt geteilt werden, so sind die Zapfen jeweils im Querschnitt symmetrisch zu Achsen, die um jeweils 120° gegeneinander gedreht sind. Bei den Zapfen liegt jeweils eine konkave Oberfläche 32 gegenüber einer konvexen Oberfläche 34. Die Radien dieser beiden gegenüberliegenden Oberflächen sind zwar unterschiedlich, haben jedoch ein gemeinsames Zentrum, so daß die gegenüberliegenden Oberflächen konzentrisch sind.

Die Zahnglieder 12 der Kette 10 sind, zumindest was deren äußere Form betrifft, ähnlich den in anderen geräuscharmen Ketten verwendeten Glieder. Jeder Gliederkörper 38 weist an jedem Kettenglied ein Paar vorstehender Zähne 40 auf, die durch eine Gabel 42 verbunden sind. Die Flanken 44 der Kettenglieder greifen in die entsprechenden Zähne bzw. Ausnehmungen 46 der Zahnräder ein. Die inneren Flanken 48 der Zahnglieder brauchen hierbei nicht unbedingt an den Zahnrädern anzuliegen.

Jedes Zahnglied weist zwei öffnungen 24 auf, in denen das Zapfenkipplager 18 aufgenommen ist. Diese öffnungen haben eine sich in Längsrichtung der Zahnglieder erstreckende eiförmige Form mit einem schmaleren und einem breiteren Ende 52 bzw. 54. Die beiden öffnungen 24 eines jeden Zahngliedes 12 sind symmetrisch zu beiden Seiten einer Mittellinie 56 des Zahngliedes gelegen. Die öffnungen können ebenfalls um eine mittlere Schnittlinie symmetrisch sein, wobei diese Schnittlinie gegen die Zuglinie der Kette leicht geneigt sein, mit ihr zusammenfallen oder zu ihr parallel sein kann; als Zuglinie wird hierbei eine imaginäre Linie verstanden, die sich jeweils von dem Kontaktpunkt der Zapfen des Lagers einer öffnung zu dem Kontaktpunkt der Zapfen des Lagers in einer anderen öffnung erstreckt, wenn die Kette gespannt ist.

Das schmalere Ende 54 jeder öffnung ist durch Begrenzungsflächen 62,

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64 und 66 begrenzt, die direkt an einem Paar der konvexen Oberfläche 32 und der zwischen diesen liegenden konkaven Oberfläche 34 eines
Zapfens anliegen; das schmalere Ende 54 ist so ausgebildet, daß es
demnach an den Oberflächen 32, 34 und 32 des jeweiligen Zapfens anliegt und dieser Zapfen des Kipplagers vollständig in dem schmaleren Ende 54 eingefaßt ist. Das breitere Ende jeder öffnung hat eine
kontinuierlich gekrümmte Begrenzungswand 68 und ist in seiner Weite so bemessen, daß die Zapfen 20 bzw. 22 des Kipplagers an ihren sich berührenden konvexen Oberflächen 32 abrollen können, so daß die
Ketten- bzw. Zahnglieder der Kette um die Kipplager verschv/enkt werden können. Da die gekrümmte konkave Ober- bzw. Anlagefläche 34, die
an der Oberfläche 64 anliegt, bei jedem Zapfen konzentrisch zu der
gekrümmten konvexen Gelenk- bzw. Anlagefläche 32 ist, ist die Kraft zwischen der Begrenzungswand 64 der öffnung und dem Zapfensitz bzw. der Oberfläche 34 immer in der gleichen Richtung mit der Kraft
zwischen den Gelenkflächen der beiden Zapfen, wodurch der Abrieb
und die Abnutzung der Berührungsfläche zwischen der Öffnungswand
und dem Zapfen des Kipplagers sehr klein gehalten werden kann. Ebenso ist dadurch die Tendenz der Zapfen, in ihrem Lagersitz zu wackeln
oder zu schlagen, reduziert.

Da jeder Zapfen des Kipplagers drei Arbeitsflächen, d.h. die konvexen Oberflächen 32 aufweist, kann dann, wenn eine Abnutzung der Gelenkbzw. Anlageflächen von Zapfen festgestellt wird, die volle Funktionstüchtigkeit der Kette wieder erreicht werden, indem ein oder beide
Zapfen um 120° in der öffnung gedreht werden, so daß nunmehr wieder nicht benutzte Gelenk- bzw. AnlagefJächen zur Verfügung stehen.

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Claims

DlpL-Phy·. U. M. Haft 8 München 22, den patontamrall Maximiliansir. Patentansprüche

1./Antriebs- bzw. Zahnkette zum Verbinden von auf Wellen gelagerten Treibrädern, wobei die Kette aus einer Serie von abwechselnd überlappenden und ineinandergreifenden Kettengliedern besteht, die in öffnungen der Kettenglieder durch ein Zapfenkipplager aus mehreren aneinanderliegenden Zapfen verbunden sind und in entsprechende Zähne bzw. Ausnehmungen der Treibräder eingreifen, dadurch ge kennzeichnet , daß die Zapfen (Verbindungszapfen 20, Gelenkzapfen 22) des Zapfenkipplagers (18) abwechselnd konvexe und konkave Oberflächen (32 bzw. 34) aufweisen.

2. Kette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei den Zapfen (20, 22) eine konvexe Oberfläche (32) jeweils einer konkaven Oberfläche (34) gegenüberliegt.

3. Kette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die gegenüberliegenden konvexen und konkaven Oberflächen (32 bzw. 34) konzentrisch sind.

4. Kette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Zapfen (20, 22) jeweils drei konvexe und drei konkave Oberflächen (32 bzw. 34) aufweist.

5. Kette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c h ne t , daß die Zapfen (20, 22) in den öffnungen (24) der

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Bankverbindung: Commerzbenk München BLZ 70040041, Konto Nr. 37203*0 8. W. I. F. T. - Cod· COBAOEFF 700; PortscrMCfcamt München. Konto Nr. 33*31- M1

Kettenglieder (14, 16) mit ihren konvexen Oberflächen (32) aneinanderliegen.

6. Kette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k en η zeichnet , daß die Bogenlänge der konvexen und der konkaven Oberflächen (32 bzw. 34) jeweils untereinander gleich sind.

7. Kette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Bogenlänge der konvexen Oberflächen (32) von der der konkaven Oberflächen (34) abweicht.

8. Kette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt der Verbindungszapfen (20) und derjenige der Gelenkzapfen (22) in Form und/oder Fläche gleich sind.

9. Kette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die öffnungen (24) in den Kettengliedern (14, 16) für die Zapfen (20, 22) des Kipplagers (18) ein schmales und ein breites Ende (54 bzw. 52) aufweisen, und daß das schmale Ende (54) derart geformte Begrenzungsflächen (62, 64, 66) aufweist, daß eine konkave Oberfläche (24) und die beiden benachbarten konvexen Oberflächen (32) eines Zapfens (20, 22) direkt an diesen Begrenzungsflächen anliegen.

10. Kette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die öffnungen (24) eine in Kettenrichtung langgestreckte, insbesondere eiförmige Form aufweisen.

11. Kette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß ein Zapfen (Verbindungszapfen 20) mit einer konkaven und zwei benachbarten konvexen Oberflächen (34 bzw. 32) an der Begrenzungsfläche einer öffnung (24) des einen Kettengliedes (16) und der andere Zapfen (22) ebenfalls mit einer konkaver, und den

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zwei benachbarten konvexen Oberflächen (34 bzw. 32) an der Begrenzungsfläche der öffnung (24) des entsprechenden zweiten Kettengliedes (14) anliefen.

12. Kette nach einem dor vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Zapfen (20, 22) jeweils drei konvexe und drei konkave OberfΓächen (32, 34) aufweisen.

13. Kette nach einem dt;r vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e ke η η zeichnet , daß die öffnungen (24) in den Kettengliedern (14, 16) und die abwechselnd konvexen und konkaven Oberflächen (32, 34) der Zapfen (Gelenkzapfen 22 bzw. Verbindungszapfen 20) so geformt sind, daß die resultierende Kraft zwischen der Begrenzungswand der öffnung (24) und der Anlagefläche der Zapfen (20, 22) in gleicher Richtung wie die Kraft zwischen den Anlage- bzw. Gelenkflächen (32) der Zapfen untereinander liegt.

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