DE3337979C2

DE3337979C2 - Meßverfahren zur Beurteilung des lokalen Kettenverschleißes

Info

Publication number: DE3337979C2
Application number: DE3337979A
Authority: DE
Inventors: Kurt Engelhardt; Rudolf 7300 Esslingen Fingerle
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1983-10-19
Filing date: 1983-10-19
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE3337979A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung des lokalen Kettenverschleißes nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der DE-PS 12 31 440 als bekannt hervorgeht

Bei der Kraftübertragung mittels Ketten greifen alle Kettenglieder des betreffenden, das Kettenrad umschlingenden Kettenbogens formschlüssig in die Radzähne von Kettenrädern ein. Durch Verschleiß in den Kettengelenken vergrößert sich die wirksame Kettenteilung — Abstand zwischen entsprechenden Punkten der Kettenglieder —, so daß die am Zahnrad anliegenden Kettenteile — Bolzen. Hülsen oder Rollen zwischen gegenseitig benachbarten Laschen — sich gegenüber der unverschlissenen Kette auf größeren Durchmessern an den Zahnflanken des Kettenrades anlegen müssen. Dies geht beispielsweise aus G. Niemann, Maschinenelemente, 2. Band, 1965, Springer-Verlag, Seite 196 ff., als bekannt hervor. Im Extremfall springt die Kette vom Kettenrad ab.

Eine übliche Methode, den Kettenzustand, beispielsweise von Steuerketten in Motoren, zu beurteilen, ist es, die Stellung des Kettenspanners zu betrachten und die Kette auszutauschen, wenn die Gesamtlängung der Kette bzw. eines betreffenden Teilstückes der Kette so groß geworden ist, daß der Nachstellweg des Kettenspanners ausgeschöpft ist. Jedoch sagt die Gesamtlängung bzw. die Längung eines Teilstückes einer Kette recht wenig über den tatsächlichen Verschleiß der einzelnen Kettengelenke aus. Vielmehr läßt sich bestenfalls eine durchschnittliche Zunahme der Kettenteilung pro Kettenglied ermitteln, während jedoch ein eventuell schadensverursachender Kettenzustand eines einzelnen Kettengelenks nicht erkannt wird. Deshalb muß die Kette bereits zu einem se frühen Zeitpunkt ausgetauscht werden, zu dem zu starker Verschleiß einzelner Kettenglieder ausgeschlossen werden kann. Es entstehen also hohe Kosten dadurch, daß oftmals fast neue Ketten ausgetauscht werden müssen, die noch über lange Zeit ihrem Zweck hätten dienen können.

In der DE-Zeitschrift »Maschinenbautechnik«, 17, 1968. Heft 2, wird die Möglichkeit der Beurteilung des Kettenverschleißes durch ErmiUlung der Gesamtlängung oder der Längung eines Abschnittes der Kette aufgezeigt Jedoch kann auf diese Weise nur die mittlere Änderung der Kettenteilung, nicht aber der tatsächliche lokale Verschleiß ermittelt werden.

Nach der DE-OS 33 08 044 wird der tatsächliche TeI-lerabstand zwischen zwei entsprechenden Punkten ei nes Kettengliedes gemessen. Hierfür wird die Kette an einem Meßgerät installiert und an einem periodisch zwischen die Kettenglieder einfahrbaren Meßkopf mit einem Mehrfachtaster vorbeigeleitet Das gleichzeitige

ίο Antasten jeweils entsprechender Punkte der Kette erfordert ein technisch aufwendiges Meßgerät das an den Bediener hohe Ansprüche stellt und für die Durchführung einer Messung hohen Zeitaufwand erfordert In der den gattungsbildenden Stand der Technik dar stellenden, eingangs erwähnten DE-PS 12 31 440 ist eine Einrichtung aufgezeigt, mit der ebenfalls der Abstand zweier entsprechender Punkte eines Kettengliedes, aber an der im ursprünglichen Einbauzustand befindlichen Kette, gemessen werden kann. Hierfür dienen zwei Lichtschranken, die an einem frei zugänglichen Kettenabschnitt in einem solchen Abstand zueinander angeordnet sind, daß bei Sollabstand entsprechender Punkte der Kette beide Lichtstrahlen der Lichtschranken gerade noch gleichzeitig unterbrochen werden. Das zugrunde liegende Meßverfahren — gleichzeitige Antastung zweier entsprechender Punkte — erfordert ein technisch aufwendiges Meßgerät, das in der Handhabung, besonders hinsichtlich der Justage, an den Bediener hohe Ansprüche stellt. Das Gerät ist deshalb nicht für einen flexiblen, ständig wechselnden Einsatzort geeignet; und seine Anwendung wird auf den vorgesehenen stationären Einsatz beschränkt bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung des lokalen Kettenverschleißes aufzuzeigen, das die Entwicklung einfach handhabbarer und für den Gebrauch an ständig wechselnden Einsatzorten geeigneter, technisch unkomplizierter Meßgeräte zur schnellen Durchführung der Messungen ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der radiale Abstand entsprechender Teile der Kettenglieder des jeweils in das Ketteniad eingreifenden Kettenbogens ist vom Gelenkverschleiß, d. h., von der Längung der Kettenteilung, abhängig. Da aus statischen Gründen sämtliche Kettenglieder, die in dem das Kettenrad umschlingenden Bogenstück der Kette enthalten sind, am Kettenrad anliegen müssen, liegen die Kettenglieder zwangsläufig mit zunehmendem Verschleiß auf größeren Radien an.

Würde der Gelenkverschleiß aller Kettenglieder vollkommen gleichmäßig auftreten, würden auch die Anlageradien aller Kettenglieder, sieht man einmal von kettenbauartbedingten Erscheinungen ab, um denselben Betrag zunehmen. Messungen und Unterschiede zwisehen den Anlageradien benachbarter Kettenglieder würden für entsprechende Punkte aller Kettenglieder gleiche Werte ergeben, woraus auf eine neuwertige oder gleichmäßig verschlissene Kette geschlossen werden könnte.

Normalerweise sind jedoch die Kettengelenke ungleichmäßig verschlissen, weshalb entsprechende Teile von Kettengliedern auf unterschiedlichen Radien anliegen. Die Erfassung der Anlageradien ist aber mit besonders einfachen Meßgeräten möglich, weil nicht gleichzeitig die Relativlage mehrerer entsprechender Punkte einer Kette gemessen werden müssen, sondern die Lage entsprechender Punkte der Kette unabhängig voneinander und zeitlich nacheinander. Es lassen sich die Un-

terschiede zwischen den Anlageradien benachbarter Kettenglieder feststellen und daraus ein örtlicher überdurchschnittlicher Kettenverschleiß ableiten. Es können auch absolute Werte ermittelt werden, wenn die Anlageradien einer unverschüssenen Kette eines entsprechenden Kettentriebes bekannt sind. Der überlagerte unbekannte gleichmäßige Verschleiß der Kette läßt sich wie bisher durch Messen der Gesamtlängung (Stellung des Kettenspanners) näherungsweise erfassen. Die Meßwerte werden beispielsweise mit einem entsprechenden zuvor ermittelten kettenbetriebsspezifischen Grenzwert verglichen, der einen gerade nicht mehr zulässigen schadensverursachenden lokalen Verschleißzustand der Kette des entsprechenden Kettentriebes darstellt

Es ist vorteilhaft, daß mit ähnlich einfachen Maßnahmen, wie sie auch zur Messung der Gesamtlängung der Kette oder eines K.ettenstückes der eingebauten Kette notwendig sind, £ine Aussage über den lokalen Verschleißzustand gewonnen werden kann. Voraussetzung sind einmal angebellte vorausgegangene kettentriebsspezifische Untersuchungen.

Eine Meßanordnung, die nach diesem Verfahren arbeitet, ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; es zeigt

F i g. 1 den BlicK in den Motorraum eines Personenkraftwagens auf d^n Nockenwellenkettentrieb bei aufgeschnittener Zyliiderkopfhaube sowie eine an einem Stativ gehalterte Meßuhr, deren Meßschuh an der Steuerkette anliegt,

Fig.2 eine Frontalansicht eines Teilstückes eines Kettenrades mit daran eingreifender Hülsenkette und mit ihrem Meßschuh an den Kettengliedern anliegender Meßuhr.

Die in F i g. 1 dargestellte Kette 1, deren Verschleiß beurteilt werden soll, wird bei geöffneter Motorraumklappe eines Pkw und vom Zylinderkopf entfernter Zylinderkopfhaube 2 zugänglich. Diese Steuerkette treibt das Kettenrad 3 an, das seinerseits mit der nicht sichtbaren Nockenwelle verbunden ist Das ziehende Kettentrum ist durch einen daran angreifenden Pfeil 4 gekennzeichnet, der sowohl die Zugkraftrichtung als auch die Kettenlaufrichtung angibt Kette 1 und Kettenrad 3 verbleiben zur Verschleißmessung original eingebaut und unverändert, wie sie auch im Fahrbetrieb in ihrer augenblicklichen Abstimmung zusammenwirken würden. Die Meßuhr 5 ist an einem Stativfuß 6, der am Motorblock oder Zylinderkopfgehäuse beispielsweise durch ein Magnetfuß standsicher gehaltert ist, mit dem Meßschuh 8 in einen beliebigen Arbeitspunkt am Umfang und mit der Meßachse zum Kettenradmittelpunkt hin ausgerichtet einstellbar. Die Meßuhr 5 ist deshalb an einem Stativarm 9 festgeklemmt, der in der Höhe verstellbar und schwenkbar am vertikalen Stativfuß 6 gehaltert ist Die Meßuhr 5 besitzt, wie auch besonders gut aus Fig.2 ersichtlich, einen meßschneidenförmigen Meßschuh 8, dessen gerader Teil der Schneide in Kettenlaufrichtung mindestens die Ausdehnung der Kettenteilung 10 eines Kettengliedes besitzt Die im mittleren Eereich durchgehend gerade Meßschneide ist an den Enden abgerundet, so daß sie in ungünstigen Positionen des Meßschuhs mit den Kettengliedern nicht verkanten kann. Die radialen Bewegungen des Meßschuhs 8, der mit leichtem Druck an die die Bolzen 11 umgebenden Hülsen 12 angepreßt geführt wird, können mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch gemessen werden. So kann beispielsweise eine mechanische Meßuhr, wie dargestellt, verwendet werden, deren Anzeige federkraft abhängig erfolgt Ebenso kann, das verdrängte Volumen einer Hydraulikflüssigkeit in einem nicht dargetellten Arbeitszylinder als Meßgröße ausgewertet werden. Ein anderes Meßgerät könnte so aufgebaut sein, daß die Luftmenge gemessen wird, die uus einem Spalt zwischen einer den Meßschuh mittelbar oder unmittelbar anströmenden Düse und dem angeströmten Teil austreten kann, wobei die Spaltgröße von der radialen Position der Kettenglieder auf dem Kettenrad abhängig ist

ίο Anstatt der dargestellten, inittig am Meßuhrfuß gehalterten Meßschneide, kann die Meßschneide auch als Tasthebel ausgeführt werden, der tangential an die Kette herangeführt ist und der am einen Ende gelenkig aufgehängt ist An seinem anderen Ende greifen Meß mittel seine radialen Verschiebungen ab. Diese Ver schiebungen werden mehr oder minder verstärkt erhalten, je nach Lage des Gelenks oder der Meßuhr am Tasthebel. Bei der in F i g. 2 dargestellten geschnittenen Kette 1 handelt es sich um eine Hülsenkette, die in die Zahnflanken eines Kettenrades 3 eingreift Die Hülsenkette besteht aus Innen- (13) und Außentaschen 14, die durch die innerhalb der Hülsen 12 gelegenen Bolzen 11 miteinander verbunden sind. Im Falle einer Rollenkette wären auf die Hülsen noch zusätzlich Hohlrollen aufge schoben. Grundsätzlich ist die Meßmethcde, wie sie im folgenden noch näher erläutert wird, auf die verschiedensten Kettenarten anwendbar.

Es soll der Verschleiß der Kette beurteilt werden, der sich in den Kettengelenken durch auftretende Reibar beit ergibt Durch Längung der Kettenteilung ergibt sich für die Kette 1 eine Gesamtlängung. Die Gesamtlängung der Kette 1 hat jedoch keine Aussage bezüglich des tatsächlichen lokalen Verschleißes der einzelnen Kettengelenke. Während im einen Kettengelenk nur ge ringer Verschleiß — meßbar durch die Teilungslängung — auftritt, kann die lokale Teilungslängung anderer Glieder bereits so stark sein, daß ein weitergehender Schaden beispielsweise durch Abspringen der Kette auftreten könnte. Den lokalen Verschleiß zu messen und dabei nicht einmal die Kette auszubauen, ist das Ziel der Meßmethode. Es wird zwar nicht direkt die Teilungslängung gemessen, aber die Veränderung des radialen Abstandes der Bolzen, Hülsen oder Rollen (je nach Kettenart) bezüglich eines radialen Bezugspunktes. Denn es äußert sich eine mit Verschleiß einsetzende Längang der Kettenteilung 10 direkt in einer radialen Anlage der Kettenglieder an den Zahnflanken des Kettenrades 3 auf größeren Durchmessern. Dies beruht darauf, daß aus statischen Gründen im das Kettenrad 3 umschlin genden Kettenbogen alle Hülsen 11 der Kette 1 an den Zahnflanken des Kettenrades 3 anliegen müssen. Bei einer unverschlissenen Kette konstanter Teilung oder gleichmäßig verschlissener Kettengelenke würden die Hülsen auf einem gemeinsamen mehr oder weniger gross Ben Durchmesser des Kettenrades liegen. Bei einer verschlissenen Kette ist die Teilungslängung ungleichmäßig, weshalb die Kettenglieder auf unterschiedlichen Durchmessern an den Zahnflanken anliegen. Dabei gibt es noch zu bemerken, daß die Teilungslängung auch vom Kettenaufbau abhängt. Bei ungleichmäßigem Kettenaufbau, wie beispielsweise bei Ketten mit Außen- und Innenlaschen, ist die Zunahme der Kettenteilung für Glied und Nachbarglied ungleich groß. Während die wirksame Teilung der Innenlaschen praktisch unverän dert bleibt, nimmt die Teilung der Außenlaschen um einen entsprechenden Mehrbetrag zu.

Zur praktischen Ausführung der Messung wird die original eingebaute Kette mechanisch oder manuell,

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beispielsweise durch den Anlasser, durch einen speziellen Antriebsmotor oder eine Handkurbel, die am Kettenrad eingreift, in Bewegung gesetzt. Die Meßuhr 5
wird an einem Umfangspunkt des Kettenrades mit radial zum Kettenradmittelpunkt ausgerichteter Meßach- 5 ' se an den Hülsen 12 der Kette 1 anliegend angeordnet.
Die Lage des Meßpunktes auf dem Umfang des Kettenrades liegt dabei zum ziehenden Kettentrum hin vorzugsweise unter einem Winkel von ca. 135° des ziehenden Kettentrums zur Meßachse der Meßuhr. In diesem io

Kettenabschnitt sind die Anlagekräfte der Ketten auf Vj

dem Zahnrad groß genug, so daß zuverlässige Messun- "$

gen unbeeinflußt durch Reibung zwischen Hülse und ||,

Zahnflanken durchgeführt werden können. Anderer- ||

seits kann auch der zulässige Antastdruck des Meß- 15 ü:

schuhs auf der Kette entsprechend groß gehalten wer- i

den. Ein Bezugsradius, gegenüber dem die radialen Ab- j§

weichungen der Hülsenpositionen auf den Zahnflanken ψ,

gemessen werden könnten, könnte beispielsweise die ;s

radiale Lage einer bei entspannter Kette in den Zahn- 20 |;

lückengrund eingedrückten Hülse sein. Die so gemesse- $)

nen Werte liegen beispielsweise für eine im Motor ver- f§

wandte Steuerkette in einem Meßbereich, der den her- ¹U

kömmlichen Meßvorrichtungen zugänglich ist. Die er- fi

haltenen Radialverschiebungen können auf mannigfalti- 25 |ί

ge Art und Weise ausgewertet werden. Beispielsweise j|ij

kann nur der Maximalwert mittels eines Schleppzeigers |i

festgehalten werden. Es können auch sämtliche Werte t%

gespeichert werden und zur Auswertung einem Mikro- ,

prozessor zugeführt werden, so daß alle Meßwerte sehr 30 φ

schnell mit einem die Verschleißgrenze angebenden -V

Meßwert verglichen werden können. Die Verschleißgrenze wird für einen artspezifischen Kettentrieb ermittelt und stellt einen maximal zulässigen radialen Wert _t für eine Verschiebung dar, jenseits welchem von einem 35 ,·! schadensverursachenden Verschleißzustand der Kette J gesprochen werden muß. Eine weitere, und zwar sehr if billige und einfache Auswertemethode, wäre es bei- 'J spielsweise, den Zeiger der Meßuhr 5 das Meßuhrblatt
kreisausschnittförmig überdeckend zu gestalten und 40
farblich vom Untergrund abzuheben. Es ist nun das

schnell hin- und herschwingende Zeigersegment wäh- ·'

rend der Messung zu beobachten. Tritt in keinem Be- ,_;

reich ein örtlich unzulässiger Kettenverschleiß auf, so ist

andauernd ein keilförmiger kräftiger einfarbiger Zei- 45 ΐ

gerzwickel zu beobachten. Ist jedoch eine ein- oder <J

mehrmals durch die Farbe des Untergrundes unterbro- ^

chene blasse Anzeige erkennbar, so ist der örtliche Ket- §

tenverschleiß an oder über der Meßgrenze. Bei letzte- L,¹

rem Verfahren kann allein der lokale überdurchschnitt- 50 ψ

liehe Verschleiß gemessen werden, da jeweils immer nur If

relative Unterschiede radialer Abstände benachbarter
Kettenglieder ermittelt werden. Diese Unterschiede beruhen auf ungleichmäßigem Verschleiß der Kettenglieder. Der zugrunde liegende gleichmäßige Verschleiß 55
kann wie bisher als Gesamtlängung der Kette miit berücksichtigt werden. Natürlich können auch absolute
radiale Abstandsänderungen angegeben werden. Dann
ist es jedoch notwendig, die Anlageradien einer unverschlissenen Kette eines entsprechenden Kettentriebes 60
zu kennen und zugrundezulegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Meßverfahren zur Beurteilung des lokalen Kettenverschleißes einer während der Messung in Betrieb befindlichen oder betriebsbereiten, ein drehantreibbares oder -abtreibbares Kettenrad eines Kettentriebes umschlingenden und in die Zahnflanken in radialem Abstand zur Kettenradachse formschlüssig eingreifenden Kette, wobei in definierten Punkten des Kettentriebes die aufgrund von Verschleiß aufgetretene Lage der Kettenglieder gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als mittelbares Maß für den lokalen Kettenverschleiß jeweils die radiale Lage der Kettenglieder auf dem Kettenrad in einem Punkt des Kettentriebes, in dem Kette und Kettenrad aneinander anliegen, gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Meßpunkt etwa ein Achtel des Kettenradumfangs vor dem Ablauf des Lasttrums vom Kettenrad liegt.