DE3121835A1

DE3121835A1 - Kugelgelenk-gliederkette

Info

Publication number: DE3121835A1
Application number: DE19813121835
Authority: DE
Inventors: Walter 8340 Hinwil Reist
Original assignee: Ferag AG
Current assignee: Ferag AG
Priority date: 1980-06-06
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1982-01-28
Also published as: FR2484038A1; YU139681A; FI70991C; ES267663U; HK32585A; SG88184G; NL8102749A; AR223437A1; NL188914B; CS244414B2; SE8103539L; NL188914C; AU7121781A; GB2077881B; FR2484038B1; IT1139343B; CH646762A5; ZA813652B; BR8103563A; AT387829B

Description

Kugelgelenk-Gliederkette

Die Erfindung betrifft eine Kugelgelenk-Gliederkette mit Gliedern, die am einen Ende einen Kugelgelenkkörper und am anderen Ende eine Kugelpfanne aufweisen, in der der Kugelgelenkkörper des benachbarten Gliedes gelagert ist, wobei jedes Kettenglied in einer Axialebene in zwei Hälften geteilt ist und im Endbereich der Kugelpfanne eine Ringverbindung aufweist.

Eine Kugelgelenk-Gliederkette dieser Art ist aus der britischen Patentschrift 980 302 bekannt. Sie wird dort als Zugkette für Lastförderhaken verwendet, die mittels Rollen an Schienen geführt sind. Für die Verbindung der Lastförderhaken mit den Kettengliedern sind zwei miteinander durch Schrauben verbundene Lagerschalen vorgesehen, zwischen denen der den Kugelgelenkkörper mit der Kugelpfanne verbindende Schaft der Kettenglieder eingespannt ist. Trotz dieser zusätzlichen Verbindung der beiden Hälften der Kettenglieder ist zwischen denselben noch ein Keil eingesetzt, der in eine Ausnehmung der einen bzw. der anderen Hälfte eingreift, um dieselben gegen axiale Verschiebung abzusichern. Zu dem gleichen Zweck ist zusätzlich noch an dem Schaft der Kettenglieder eine Schulter vorgesehen, die von den erwähnten Lagerschalen auch seitlich umfasst wird, so dass diese die Hälften der Kettenglieder nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in axialer Richtung festhalten. All diese Vorkehrungen zeigen, dass es ausser-

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ordentlich schwierig ist, die geometrisch korrekte Form des Kugelgelenkkörpers bzw. der Gegenfläche der Kugelgelenkpfanne überhaupt, insbesondere aber auch unter allen Betriebsumständen sicherzustellen, wenn die Kettenglieder in einer Axialebene in zwei Hälften geteilt sind, die nicht nur zusammengehalten, sondern auch gegen eine relative Bewegung in ihrer Berührungsebene gehalten werden müssen. Zu beachten ist dabei, dass die bekannte Gliederkette nur für die Uebertragung von Zugkräften vorgesehen ist, wobei die Kugelgelenkkörper und die sie umschliessenden Kugelpfannen sich gegenseitig zentrieren, da die Kette stets gestreckt ist. Bei Schubkräften hingegen -wobei die Kette in einem Kanal oder dergleichen geführt werden müsste- entsteht die Tendenz zum Ausknicken benachbarter Kettenglieder, wobei Kräfte wirksam werden, die individuell auf die Hälften der Kettenglieder wirken und die Gefahr einer Relativverschiebung zwischen denselben hervorrufen.

Trotz dieses entmutigenden Vorbilds liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kugelgelenk-Gliederkette, bestehend aus in einer Axialebene geteilten Gliedern zu schaffen, bei der die beiden Hälften mit einfachen Mitteln zu einem monolithischen Ganzen verbunden sind, in einer Weise also, wie wenn die Kettenglieder einstückig ausgeführt wären. Anders gesagt soll die Kette Eigenschaften aufweisen, die sie haben würde, wenn es möglich wäre, dass der Kugelgelenkkörper in einer geschlossenen Kugelpfanne sozusagen durch Wachstum entsteht, wobei es nicht notwendig wäre, irgendwelche Massnahmen zu treffen, um das Einführen des Kugelgelenkkörpers in die Kugelpfanne und das Festhalten der Kugel dort sicherzustellen. Dies bedeutet, u.a. die unbeschränkte Möglichkeit, die Kette trotz Teilung der Ketten-

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glieder auch im Schubbetrieb zu verwenden und sie gegebenenfalls auch durch Kettenräder anzutreiben. Insbesondere unter diesen Gesichtspunkten konnte die Verwendung von in einer Axialebene geteilten Kettengliedern nicht erfolgversprechend sein, da in einem Kettenführungskanal, insbesondere aber durch Kettenräder, auf die beiden Hälften ein und desselben Gliedes unterschiedliche Kräfte wirken, wobei die diesbezüglichen Verhältnisse sich von Glied zu Glied ändern können, um so mehr, als die Kettenglieder sich inbezug aufeinander drehen können, so dass die Teilungsebene benachbarter Kettenglieder keineswegs gleichgerichtet ist. Dies bedeutet, dass z.B. ein Kettenrad bei dem einen Glied -wenn auch unterschiedlich- an beiden Hälften desselben angreift, beim nächstfolgenden Glied aber nur an der einen Hälfte, entsprechend dem Umstand, dass dieses Glied um seine eigene Achse so verdreht ist, dass es sich nur mit der betreffenden Hälfte dem Kettenrad zuwendet.

Trotz der Teilung der Kettenglieder in einer Axialebene besitzt die erfindungsgemässe Kette dank den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 die Eigenschaften, die sie haben würde, wenn die Kettenglieder einstückig wären und der Kugelgelenkkörper in der Kugelpfanne des benachbarten Kettengliedes zur Entstehung käme. Zur Hauptsache ergibt sich dies aus dem Umstand, dass die Halteringe die beiden Hälften der Kettenglieder nicht nur wie eine Umreifung radial zusammenhalten, sondern jede Verschiebung derselben in ihrer Berührungsebene sich gegenseitig unterstützend und ergänzend verhindern. So würden sich z.B. die Halteringe einer axialen Verschiebung widersetzen, ähnlich wie dies bei Sperren der Fall ist, bei denen auch schon die geringste Reibkraft eine unmittelbare Erhöhung der zu der Reibkraft

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senkrechten Anpresskraft hervorruft. Die Verbindung durch die Halteringe wirkt zudem nicht nur auf die Kugelpfanne, sondern auch auf den entfernt liegenden Kugelgelenkkörper des gleichen Gliedes, so dass die geometrisch korrekte Kugelform gewährleistet ist, ohne dass dazu -wie bei der eingangs erwähnten bekannten Kette- die Gelenkpfanne des benachbarten Gliedes beitragen müsste.

Infolge der Absetzung besitzt der Kugelgelenkkörper 2 konzentrische kugelige Lagerflächen mit verschiedenen Krümmungsradien, wobei die Lagerfläche mit dem kleineren Krümmungsradius, d.h. die etwa halbkugelförmige Absetzung der Lagerfläche mit dem grosseren Krümmungsradius in Richtung auf das benachbarte Glied vorgelagert ist. Im Rahmen dieser Ausbildung besitzt die vorliegende Ausführung eine gewisse Aehnlichkeit mit einer Kugelgelenk-Gliederkette, wie sie z.B. aus der DE-AS 22 20 259 bekanntgeworden ist. Bei der bekannten Kette, die ebenfalls im Schubbetrieb verwendet werden kann, geht es allerdings darum, die radialen Abmessungen der Kugelgelenke zu vermindern und gleichzeitig die in einem Führungsrohr auf die Kette wirkenden Reibungskräfte zu verringern. Um dies zu erreichen, sitzt die halbkugelförmige Lagerfläche am Ende eines schlanken, sich kegelförmig zu der Lagerfläche mit dem grösserem Radius erweiternden Fortsatzes, der zugleich zum Spreizen der durch Schlitze in Segmente unterteilten Kugelpfanne dient, wobei dort die in dieser Weise eigentlich konisch ausgebildeten Kugelgelenkkörper in die Kugelpfanne bei gleichzeitigem Aufweiten derselben eingesteckt werden können. Bemerkenswert dabei ist, dass bei der bekannten Kette die Kettenglieder zwar in Längsrichtung laufende Schlitze aufweisen, dabei jedoch nicht in zwei voneinander unabhängige Hälften unterteilt sind, so dass die durch die Schlitze voneinander getrennten Segmente der

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Kettenglieder miteinander einstückig zusammenhängen und dementsprechend nur radial voneinander bewegt werden können, im übrigen aber keine Bewegungsfreiheit haben. Diese Einstückigkeit wurde offensichtlich als unumgänglich für die zwingend notwendige Einhaltung der geometrisch korrekten Form der Lagerflächen erachtet und insbesondere bemerkenswert ist dabei, dass die für den Schubbetrieb vorgesehene Lagerfläche des Kugelgelenkkörpers ungeschlitzt gehalten war. Demgegenüber sind -wie erwähnt- bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung die beiden Hälften der in einer Axialebene geteilten Kettenglieder so miteinander verbunden, dass sie die Eigenschaften eines aus einem Guss bestehenden Kettengliedes aufweisen, und zwar auch im Bereiche des abgesetzten Kugelgelenkkörpers, obwohl die Halteringe nur im Bereiche der Kugelpfanne vorgesehen sind. Anders gesagt bedeutet dies, dass die Kugelpfanne inbezug auf den darin gelagerten Kugelgelenkkörper keine Haltefunktion hat. So kann z.B. eine solche Kette ohne weiteres als eine Art Schubstange verwendet werden, wobei der Kugelgelenkkörper des vordersten Kettengliedes direkt an dem geschobenen Gegenstand, z.B. an einem Maschinenteil angreifen kann. Selbst wenn dabei der Angriffspunkt zwischen diesem Maschinenteil und dem vordersten Kettenglied sich verändert, zufolge Ungenauigkeit oder Drehung der Kette und/oder des Maschinenteiles, so dass die Schubkräfte im wesentlichen nur auf die eine Hälfte des vordersten Kettengliedes wirken, hat dies keine Konsequenzen, denn die Kettenglieder haben die Eigenschaft einer aus einem einzigen Stück bestehenden Ausführung.

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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Figuren 1 und 2 je eine Variante einer Kette, die

in einem Rohr geführt ist und

Figur 3 eine Einzelheit im grösserem Mass

stab der Variante gemäss Fig.2

Die gesamthaft mit 1 bezeichneten Kettenglieder sind in einer Axialebene in zwei Hälften 11 und 12 unterteilt, die miteinander durch gesamthaft mit 2 bezeichnete Ringverbindungen gekoppelt sind.Die Ringverbindungen 2 besitzen je einen Haltering 3, der je an einer Stirnseite einer Ringschulter 4 anliegt und dabei zwischen dieser Ringschulter 4 und je einem Sprengring 5 eingespannt ist. Zu diesem Zweck greifen die Sprengringe 5 in Rillen 6 ein. Die Halteringe 3 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei sie eine radiale Ringfläche 7 der Kettenglieder satt umschliessen. Bei dieser Ausbildung weisen also die Halteringe zwei ebene Stirnflächen auf, die als axiale Stützflächen wirken können sowie eine hohlzylndrische radial wirksame Haltefläche. Auch die Sprengringe besitzen einen rechteckigen Querschnitt. Wie anhand des linksseitigen Kettengliedes zu erkennen ist, sind die beiden Hälften 11 und 12 der Kettenglieder 1 durch die Ringverbindungen 2 und nur durch diese Ringverbindungen zu einem Ganzen verbunden, so dass es nicht notwendig ist₇ die beiden Hälften des gesamthaft mit 8 bezeichneten Kugelgelenkkorpers auf irgendeine Weise, geschweige denn mit Hilfe der Gelenkpfanne zusammenzuhalten.

Wie eingangs dargelegt, besitzt der Kugelgelenkkörper 8 der Kettenglieder eine etwa halbkugelförmige Absetzung 82 und eine ringförmige Lagerfläche 81, deren Krümmung durch den

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ursprünglichen Radius bestimmt ist. Die gesamthaft mit 9 bezeichneten Kugelgelenkpfannen weisen entsprechende Gegenlagerflächen 91 und 92 auf. Die Anordnung ist so getroffen, dass die Halteringe 3 bzw. Sprengringe 5 der Ringverbindungen 2 je im Bereiche der Lagerflächen· 81-82 bzw. Gegenlagerflächen 81-92 angeordnet sind. Die in diesen Bereichen entstehende Spreizwirkung wird dabei direkt in die betreffende Ringverbindung übergeleitet und dort vollkommen neutralisiert. Eine allfällige Beeinträchtigung der geometrisch korrekten Form der Kugelgelenkpfanne wird dabei ausgeschlossen. In diesem Zusammenhang gewährleisten allerdings die Ringverbindungen -wie bereits erwähnt- auch die geometrisch korrekte Form der Kugelgelenkkörper, namentlich der beiden unterschiedlich gekrümmten Lagerflächen derselben. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für die Ringschulter bzw. für die an der Aussenflache derselben vorgesehene bombierte Führungsfläche 13, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Führungsrohr 14 geführt wird. Dabei kann das für das einwandfreie Arbeiten der Kette unerlässliche minimale Spiel korrekt eingehalten werden, genau so, wie wenn die Kettenglieder aus einem Stück bestehen würden. Die Bedeutung dieses Umstandes ist besonders klar zu erkennen, wenn man sich vor Augen hält, dass die Zeichnung im Vergleich zu den meisten praktischen Anwendungsfällen eine starke Vergrösserung darstellt. Tatsächlich können erhebliche Antriebskräfte oder Betätigungskräfte im umlaufenden oder hin- und hergehenden Betrieb bei wesentlich kleineren radialen Abmessungen der Kettenglieder übertragen werden. Dabei haben sich insbesondere Ausführungen aus durch Spritzgiessen verarbeitetem Kunststoff bewährt.

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Bei der Variante gemäss Figur 2 ist jede Ringverbindung einstückig ausgebildet, bestehend aus einem Ring 21, der -wie insbesondere in Fig.3 zu erkennen ist- eine hohlzylindrische Haltefläche 22 besitzt. Diese liegt auf der zylindrischen Gegenfläche 7 der Kettenglieder satt auf. Eine im Querschnitt sägezahnförmige Ringwulst 23 des Ringes 21 greift widerhakenartig in die Rille 6 ein. Der Ring 21 besitzt eine sphärische Aussenflache 24, die im wesentlichen eine Fortsetzung der Führungsfläche 13 bildet. Dabei nimmt der Querschnitt des Ringes 21 in Richtung auf den Ringwulst 23 ab und der Ring besitzt im Bereiche desselben -entsprechendes Material vorausgesetzt- eine grössere Nachgiebigkeit als im Bereiche der Haltefläche 22. Das Material für den Ring 21 ist so gewählt, dass er bei gleichzeitiger elastischer Aufweitung auf die gegenüber der Ringschulter 4 abgesetzten zylindrischen Abschnitte -sie sind gesamthaft mit 25 bezeichnet- aufgeschoben werden kann, welche Abschnitte die Gegenfläche 7 und die Rille 6 enthalten. Der Wulst 23 bildet also eine Schnappverbindung. Vorzugsweise ist seine Steilflanke 26 auch schräg, so dass dadurch der Ring 21 und die Ringschulter 4 mit ihren Stirnflächen satt aneinander anliegen.

Dank der beschriebenen Vorkehrungen ist eine relative Bewegung zwischen den beiden Hälften der Kettenglieder ausgeschlossen, wobei jedes Kettenglied ein in sich vollständiges Ganzes bildet. Aeussere Einwirkungen, z.B. durch ungleiche Reibung in dem Führungsrohr oder durch Kettenräder, aber auch die gegenseitige Beeinflussung durch die Kettenglieder selbst kann keine Deformation hervorbringen. Im übrigen bieten sich die Ringe 21 zum Zusammenwirken mit Kettenrädern oder anderen Antriebsorganen an. Dadurch neutralisieren sich

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die Unterschiede, die die Kettenglieder hinsichtlich ihrer gegenseitigen Drehlage aufweisen können. Bemerkenswert ist, dass die dargestellte und erläuterte Ausbildung gemäss der Figur 2 eine Montage ohne Werkzeuge ermöglicht, da die Ringe 21 bei grossen, aber auch bei beliebig kleinen radialen Dimensionen leicht mit der Hand auf die Fortsätze 25 aufgeschoben werden können. Mit Hilfe einer Messerklinge lassen sich die Ringe 21 genau so leicht entfernen.

Die Kettenglieder und die Ringverbindungen können teilweise oder ganz aus einem Kunststoff bestehen. Bei der Ausführung gemäss Figur 1 wird man allerdings die Sprengringe 5 aus Stahl und ggf. die Halteringe aus einem Metall herstellen. Bei der Ausführung gemäss Figur 2 sind -wie gesagt- der Haltering und der Sprengring zu einem einzigen Ring 21 zusammengefasst, dessen eine Abschnitt mit der grösseren Wandstärke den Haltering und der andere Abschnitt mit der sich verjüngenden Wandstärke und mit dem Wulst den Sprengring darstellt.

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Claims

Ferag AG, Ziircherstrasse, 8340 Hinwil / Schweiz

Patentansprüche

Kugelgelenk-Gliederkette mit Gliedern (1) , die am einen Ende einen Kugelgelenkkörper (8) und am anderen Ende eine Kugelpfanne (9) aufweisen, in der der Kugelgelenkkörper (8) des benachbarten Gliedes (1) gelagert ist, wobei jedes Kettenglied (1) in einer Axialebene in zwei Hälften geteilt ist und im Endbereich der Kugelpfanne (9) eine Ringverbindung (2) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelgelenkkörper (8) eine etwa halbkugelförmige Absetzung (82) aufweist und im Bereich derselben die Kugelpfanne (9) von einer zweiten Ringverbindung (2) umschlossen ist, wobei beide Ringverbindungen (2) an Gegenflächen (7) der Kugelpfanne (9) satt anliegende Halteringe (3 oder 21) aufweisen.
2. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenflächen (7) der Kugelpfanne (9) und die an diese angreifenden Wirkflächen (22) der Halteringe (3 oder 21) zylindrisch ausgebildet sind.
3. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenflächen (7) an entgegengesetzten Seiten einer Ringschulter (4) der Gelenkpfanne (9) vorgesehen sind.

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4. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteringe (3 oder 21) axial durch in eine Ringnut (6) der Kugelpfanne (9) eingreifende Spreizteile (5 oder 23) abgestützt sind.
5. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Halteringe C3) und getrennte Spreizringe (5) vorgesehen sind.
6. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizringe (5) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
7. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteringe (21) in die Ringnut (6) eingreifende Teile (23) besitzen und im Bereich derselben elastisch aufweitbar ausgebildet sind.
8. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteringe (21) im Bereiche der in die Ringnut (6) eingreifenden Teile (23) einen verminderten Querschnitt aufweisen.
9. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Nut (6) eingreifenden Teile (23) der Halteringe (21) sägezahnförmig ausgebildet sind und eine an der Nutwandung angreifende schräge Steilflanke (26) aufweisen.
10. Kugelgelenk-Gliederkette nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne (9) zwischen den Halteringen (3 oder 21) eine

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bezüglich der Lagerflächen (91,92) der Kugelgelenkpfanne (9) konzentrische kugelsegmentförinige Führungsfläche (13) aufweist.
11. Kugelgelenk-Gliederkette nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteringe mit ihrer Aussenflache (24) jeweils einen sphärischen Fortsatz für die Führungsfläche (13) bilden.

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