DE2821945A1

DE2821945A1 - Kettenradprofil

Info

Publication number: DE2821945A1
Application number: DE19782821945
Authority: DE
Inventors: Richard William Luttrell; Robert Joseph Purcell
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1977-05-25
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1978-11-30
Also published as: MY8200164A; FR2392294A1; JPS53146065A; GB1562360A; IT1095334B; FR2392294B1; IT7822808A0; CA1068750A; US4116081A

Description

PATtNTANWALJ DIFH-ING 8000 MÜNCHEN 22

KARL H. WAGNER GEWÜRZMÜHLSRASSE 5

POSTFACH 246

*Ö2 1945 ₁₉. „_al1978

77-S-3O34

CATERPILLAR TRACTOR CO., Peoria, Illinois, U.S.A.

Kettenradprofi 1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kettenrad zum Antrieb einer Kette, wobei das Kettenrad ein neues Zahn- und Taschenprofil aufweist.

Hei Fahrzeugkettenantrieben, wie beispielsweise denjenigen von Raupenschleppern mit einer Kette aus miteinander verbundenen Kettengliedern, wird die Kette durch ein Antriebskettenrad angetrieben und geführt. Das Kettenrad besitzt eine Vielzahl von Zähnen mit einer vorbestimmten Steigung, und es werden auch Taschen zwischen benachbarten Zähnen gebildet, in welchen die Kettenbüchsen aufgenommen werden, wenn diese durch die Zähne angetrieben werden.

Bei einer üblichen Kettenradform ist die Kettenradfußoberfläche, die die Tasche zwischen benachbarten Zähnen mindestens teilweise definiert, von zylindrischer Form und entweder gleich oder etwas größer als der Durchmesser der Kettenbuchse. Üblicherweise erstrecken sich diese Fußoberflächen entweder nach außen zur Umfangsoberflache des Kettenrades, oder sie vereinigen sich mit einer Linearoberflache, die sich ihrerseits mit einer Aufsatzoberfläche vereinigt, welche sich zum Außenumfang des Kettenrades erstreckt.

Die Arbeitsumgebung, in der solche Kettenräder und Gleisketten verwendet werden, hat die Ansammlung von Fremdstoffen in der Tasche zur Folge, was wiederum ein Herausdrücken der Kette von der Rodenfußoberf1äche der Tasche bewirkt und zur Folge hat, daß die Kettenbuehso auf der Zahnfläche entfernt von der Bodenfußzone läuft, wod\ire:h eine¹ Elongation der Kette während des Antriebs-

809848/0899

TlLUiHAMM PATlAW MUNGHFN TELEX 5-22039 patw d

betriebs hervorgerufen wird. Diese nach außen gerichtete Bewegung der Kette bezüglich der Tasche bewirkt, daß die Buchse die äußeren Teile der Kettenzahnradzähne berührt, was einen unerwünschten Abrieb an den Buchsen zur Folge hat.

Ferner ergibt sich ein gewisser Leergang bei Kettenantrieben. Dieser Lehrgang ist der Abstand, über den hinweg die Büchse sich innerhalb der Tasche zwischen einer Vorwärtsdrehung des Kettenrades und einer Rückwärtsdrehung des Kettenrades bewegen wird. Die Größe des Lehrgangs wird üblicherweise als eine Größe angegeben, die auf einer Anzahl von Faktoren basiert, wie beispielsweise dem Umschlingungswinkel der Kette um das Kettenrad oder der Größe der zulässigen Zusammenballung, die bei der Kettenradkonstruktion berücksichtigt ist. Um einen übermäßigen Abrieb des Kettenrades zu vermindern, muß eine Vorgabe gemacht werden sowohl hinsichtlich der Zusammenballung zwischen der Buchse und der Fußoberfläche als auch für den Leergang, so daß Kettenspringprobleme sowie Einbruchabrieb reduziert werden.

Zusammenfassung der Erfindung. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eines oder mehrere der genannten Probleme zu überwinden. Erfindungsgemäß weist die Kette Taschen auf, die eine bogenförmige Bodenfußoberfläche besitzen, und zwar definiert durch einen Radius zentriert auf einen Punkt auf der Taschenradialmittellinie mit Abstand nach außen gegenüber dem Teilkreis .des Kettenzahnrads. Hierbei hat der Radius eine Länge, die mindestens so groß ist wie die Summe des Radius der Kettenhülse oder Kettenbuchse plus 1/2 des Leergangs. Jede Fußoberfläche wird somit definiert durch einen Radius, der größer ist als der Radius der Kettenhülse. Äußere Flankenoberflächen sind vorgesehen, die sich radial zur äußeren Umfangsspitze der Zähne hin erstrecken.

Die erfindungsgemäße Kettenzahnradzahnausbildung schafft eine vergrößerte Halterung für die Hülse und sieht ferner ein zweckmäßiges zulässiges Maß für einen begrenzten Aufbau zwischen der Hülse und der Fußoberfläche vor. Das Kettenradzahnprofil wird

809848/0899

definiert durch eine Fußoberfläche mit einem durch einen festen Radius definierten kontinuierlichen Bogen. Die Taschen können, wenn gewünscht, ohne geradlinige Oberflächen gebildet werden, so daß siel die Fußoberfläche mit der Flankenoberfläche verbindet und am Vereinigungspunkt tangential dazu verläuft. Auf diese Weise wird ein bogenförmiger "Sitz" für die Hülse vorgesehen, um so zu verhindern, daß die Hülse den Kettenradzahn hinauf und hinab läuft. Der Flankenradius ist relativ klein, wodurch eine größere Fläche oder Zone vorgesehen ist, um den Durchhang der Kette aufzunehmen, bevor die Hülse auf den Zahn hinaufsteigt.

Wenn die Taschenoberflächen, d.h. die Fuß- und Flankenoberflächen, kreisförmige Querschnittsprofile und keine linearen oder nicht kreisförmigen Oberflächen aufweisen, so besitzt das Kettenzahnrad eine relativ kleine Anzahl unterschiedlicher Oberflächenprofile, so daß die Bearbeitung des Kettenzahnrades verhältnismäßig einfach und billig ist.

Die Erfindung sieht somit ein verbessertes Kettenantriebsrad vor, welches im Aufbau außerordentlich einfach und wirtschaftlich ist und doch die erwähnten außerordentlich wünschenswerten Merkmale aufweist.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Teilseitenansicht eines Kettenantriebs mit einem kurvenförmig ausgebildeten Kettenrad gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht des erfindungsgemäßen Kettenrades, wobei die Hülse im Querschnitt dargestellt ist und das Zusammenarbeiten zwischen den Hülsen und den Kettenradzähnen zu erkennen ist.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein Kettenantrieb 10 eine Kette 11 sowie ein Kettenrad 12 auf. Die Kette kann eine endlose Kette für einen Traktor sein und

809848/0899

weist eine Vielzahl von Kettengliedern 14 auf, die miteinander durch eine Vielzahl von quer verlaufenden Stiften 16 verbunden sind, die koaxial hülsenartige Büchsen oder Hülsen 17 tragen. An den Kettengliedern 14 sind Kettenschuhe 19 mit Greifstangen 20 befestigt.

Das Kettenrad 12 besitzt eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Zähnen, die umfangsmäßig mit Abstand angeordnet sind und eine entsprechende Vielzahl von Taschen 23 definieren. Die Kettenradzähne 22 stehen mit den quer verlaufenden Hülsen 17 innerhalb der Taschen 23 derart in Eingriff, daß dann, wenn das Kettenrad 12 verdreht wird, die Kette 11 angetrieben wird. Wie man am besten in Fig. 1 erkennt, definiert die Kette 11 einen effektiven polygonalen Teilkreis (Teillinie), der sich zwischen den entsprechenden Hülsen 17 erstreckt. Diese Teillinie oder Teilungslinie kann radial von der zentralen Drehachse des Kettenrades 12 aus variiert werden, beispielsweise durch Strecken der Kette 11 während des Gebrauchs. Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Kettenradzahnprofil zur Bildung eines bogenförmigen "Sitzes" für die Hülse 17, um so zu verhindern, daß die Büchse oder Hülse den Kettenrad 10, 22 hinauf und hinab läuft und Abrieb hervorruft. Das Kettenradzahnprofil gestattet auch die Aufnahme eines Durchhangs der Kette 11, bevor die Hülse 17 den Zahn 22 hinaufsteigt.

Wie man in Fig. 2 erkennt, ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Taschen 23 definiert durch eine innere bogenförmige Fußoberfläche 27 und äußere bogenförmige Flankenoberflächen 28 und 29, die sich in die Fußoberfläche 27 hinein vereinigen. Jeder Zahn 22 wird dadurch definiert durch einen Teil eines Paares von Fußoberflächen 27, durch ein Paar von Flankenoberflächen 28 und 29 und durch eine umfangsmäßig angeordnete Spitzenoberfläche JO. Das Kettenrad 12 definiert ferner einen Zahnteilkreis 32.

Wie man in Fig. 2 erkennt, ist der die Fußoberflache 27 definierende Radius 34 auf einem Punkt 35 zentriert, der auf der radialen Mittellinie 37 der Tasche liegt, und zwar mit Radialabstand nach

809848/0899

außen gegenüber dem Zahnteilkreis 32. Jede der äußeren Flankenoberflächen 23, 29 ist definiert durch einen Radius 39 mit dessen Zentrum in einem Punkt 40, der in einer benachbarten Zahntaschenfläche oder -zone derart liegt, daß die äußere Flankenoberfläche 28 tangential zur Fußoberfläche 27 am Vereinigungspunkt verläuft. Das bogenförmige Profil der Flankenoberfläche 28 liefert minimalen Abrieb bezüglich der Hülse 17 während des Betriebs des Kettenantriebs im Falle, daß die Büchse 17 nach außen zur Uhifangsspitzenoberflache 30 des Zahns hingedrückt wird, um so eine erhöhte Lebensdauer und geringere Wartung zu bewirken.

Ein Kettenrad in dem hier verstandenen Sinne kann ein Taschenprofil mit einer kurzen geradlinigen Länge aufweisen, und zwar zwischen den entsprechenden äußeren Enden der bogenförmigen Fußobe-flache 27 und den äußeren Flankenoberflächen 28 und 29, die in die Zone der Hülsenberührung fallen können.

Der Radius 42 der Hülse 17 ist etwas kleiner als der Fußoberflächenradius 34. Wegen des Streckens der Kette 11 und des normalerweise in einem solchen Antrieb auftretenden Durchhangs wird üblicherweise ein Leergang angetroffen. Dieser Lehrgang ist der Abstand, über den sich die Hülse 17 dann bewegen wird, wenn das Kettenrad 12 in Vorwärtsrichtung (Fig. 1 und 2) läuft, und zwar verglichen mit seiner Position, wenn der Lauf in Rückwärtsrichtung (nicht gezeigt) erfolgt.

Eine Hälfte des Leergangs ist der mit 44 bezeichnete Abstand zwischen der Taschenmittellxnie 37 und dem Mittelpunkt 45 der Hülse 17. Dadurch, daß man den Taschenfußoberflächenradius 34 gleich der Summe aus Hülsenradius 42 plus mindestens 1/2 Leergang setzt, werden hier bestimmte Vorteile erreicht. Ein solcher Vorteil ist der zusätzliche Abstand oder Zwischenraum 47 zwischen der Fußoberfläche des Kettenrades und der Hülse zur Unterbringung des Aufbaus. Ein weiterer Vorteil ist die durch den Kettenradzahn vorgesehene größere Hülsenhalterung.

Das hier vorgesehene Kettenrad 12 kann eine Kette mit einem vorbestimmten Leergang antreiben. Beispielsweise ist der Fußoberflächenradius 34 annähernd 1,09 bis 1,15 mal dem Hülsenradius 42,

809848/0899

der Leergang ist annähernd das 0,18- bis 0,28-Fache des Hülsenradius 42. Der mit A bezeichnete Zahnwinkel liegt typischerweise zwischen 44° und 60 , wohingegen der Flankenoberflächenradius 39 das annähernd 0,75-Fache des Flankenoberflächenradius 34 ist. Hierbei ist der Radius der Umfangsspitzenoberflache 30, der sich von der Drehachse des Kettenrads 12 aus erstreckt, an-'nähernd das 11,75-Fache des Fußoberflächenradius 34, und der Radius 34 der Fußoberfläche ist annähernd 0,12 bis 0,25 Zoll größer als der Hülsenradius 42.

Zusammenfassend sieht die Erfindung somit ein Kettenrad 12 zum Antrieb einer Kette 11 mit einer Tasche 23 zwischen benachbarten Zähnen 22 vor, und zwar mindestens teilweise definiert durch eine bogenförmige Fußoberfläche 27 und entgegengesetzt angeordnete Flankenoberflächen 28, 29. Die Flankenoberfläche 27 wird ihrerseits durch einen Radius 39 definiert, dessen Mittelpunkt auf der Taschenmittellinie liegt, wobei die Länge mindestens so groß ist wie die Summe aus dem Radius der Kettenhülsen 17 plus 1/2 des Leergangs der Kette 11. Die Flankenoberflächen 28, 29 liegen radial nach außen gegenüber entsprechenden Enden der Fußoberfläche 27 und werden definiert durch Radien 39, 42, deren Mittelpunkte an umfangsmäßig mit Abstand gegenüber der Tasche angeordneten Punkten liegen. Die Flankenoberflächen 28, 29 können sich von den entsprechenden Enden der Fußoberfläche 27 nach außen erstrecken und am Vereinigungspunkt tangential damit verlaufen.

- Patentansprüche -

809848/0899

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1 .J Kettenantrieb mit einem Kettenradglied und einer Kette mit mit Abstand angeordneten zylindrischen Hülsen und mit einem vorgewählten Leergang, wobei das Kettenglied eine Vielzahl von umfangsmäßig mit Abstand angeordneten Zähnen (22) aufweist, die dazwischen Taschen, zentriert auf einer radialen Mittellinie (37) aufweisen, und wobei die Zähne durch einen Teilkreis (32) mit vorgewähltem Radius definiert werden, gekennzeichnet

eine bogenförmige Boden-Fußoberfläche (27) , definiert durch einen Radius (34), dessen Zentrum auf einem Punkt (35) auf der erwähnten Taschenmittellinie (37) mit Abstand nach außen gegenüber dem Teilkreis (32) liegt, und wobei der Radius (34) mindestens so groß ist wie die Summe aus dem Radius (42) der Hülse (17) plus 1/2 Leergang, und

eine bogenförmige äußere Flankenoberfläche (28, 29) radial nach außen gegenüber jedem Ende der Fußoberfläche (27) und sich zum Umfang des Kettenradglieds (12) hin erstreckend.
2. Kettenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Flankenoberfläche (28, 29) sich mit ihrem entsprechenden Ende der Fußoberfläche (27) vereinigt und tangential zur Fußoberfläche (27) am Vereinigungspunkt verläuft.
3. Kettenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenoberfläche (28, 29) durch einen Radius (39) definiert wird, dessen Mittelpunkt auf einem Punkt (40) liegt, der mit Umfangsabstand gegenüber der Tasche (2 3) angeordnet ist.
4. Kettenantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenoberflächenradius (39) in einer benachbarten Tasche (23) seinen Mittelpunkt besitzt.
5. Kettenantrieb nach einem oder ineihrtiren der vorhergehenden Ansprüche, in;;bfc:<; mdere nach Amspru-.ih I, dadurch gekennzeichnet,

ORIGINAL INSPECTED

daß die Zähne (22) eine bogenförmige Umfangsspitzenoberflache (30) mit einem Radius bilden, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse des Kettenradglieds (12) liegt.
6. Kettenantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Spitzenoberfläche (30) mindestens zehnmal größer ist als der Fußoberflächenradius (34).
7. Kettenantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leergang annähernd das 0,18- bis 0,28-Fache des Hülsenradius (42) ist, und daß der Fußoberflächenradius (34) das annähernd 1,09- bis 1,15-Fache des Hülsenradius (42) ist.
8. Kettenantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenoberflächenradius (39) annähernd das 0,75-Fache des Fußoberflächenradius (34) ist.
9. Kettenantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnwinkel (A) annähernd 44° bis 60 beträgt.
10. Kettenantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußoberflächenradius (34) annähernd 0,12 bis 0,25 Zoll größer ist als der Hülsenradius (42).

η (J i) ti \ η ι η η ο a