DE3631213A1 - Laschenkette fuer stufenlos verstellbare kegelscheibengetriebe mit asymmetrischem scheibenkeil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Laschenkette für stu­ fenlos verstellbare Kegelscheibengetriebe, bei de­ nen die Kette zwischen auf der An- und Abtriebs­ welle angeordneten Paaren von Reibscheiben mit durch auf einer Kettenseite sich praktisch in Radialrichtung erstreckende und auf der anderen Kettenseite kegelig geneigte Reibscheibenflanken asymmetrischem Scheibenkeil umläuft, wobei die einzelnen Kettenglieder untereinander gelenkig verbunden sind und sich quer zur Längsrichtung der Kette erstreckende Druckstücke aufweisen, deren in radialer Richtung der Reibscheiben im we­ sentlichen kreisbogenförmig gewölbte beiderseitigen Stirnflächen die Reibkraft zwischen den Reibschei­ ben und der Laschenkette übertragen, wobei die Mit­ telpunkte der Stirnflächenwölbungen in radialer Richtung der Reibscheiben auf oder außerhalb der durch die Kontaktstelle mit den sich in Radialrich­ tung erstreckenden Reibscheibenflanken gehenden Pa­ rallelen zur Reibscheibenachse angeordnet sind.

Kegelscheibengetriebe mit asymmetrischem Scheiben­ keil finden vielfach unter Verwendung einer Laschenkette als sog. Einstranggetriebe aus Platzgründen oder unter Verwendung zweier Ketten als sog. Zweistranggetriebe aus Gründen einer hohen Leistungsübertragung Ver­ wendung. Dazu sind bei den Einstranggetrieben die Reibscheiben mit radial gerichteten Flanken auf einer Seite der Kette in der Regel als axial feststehende Scheiben angeordnet, während die Reibscheiben mit den kegelig geneigten Flanken auf der anderen Ket­ tenseite zur Einstellung der Getriebeübersetzung axial verschiebbar auf den Getriebewellen sitzen. Bei den Zweistranggetrieben sind auf jeder Getrie­ beseite zwei äußere Reibscheiben mit kegelig geneig­ ten Flanken vorgesehen, zwischen denen und den beiden Ketten eine Reibscheibe mit beidseits radial gerich­ teten Flanken axial frei verschiebbar angeordnet ist.

Zur Einstellung der Getriebeübersetzung sind zwei diametral einander gegenüberliegende Reibscheiben mit kegeliger Flanke axial verstellbar, während die beiden anderen Reibscheiben mit kegeliger Flanke axial fest angeordnet sind. Die beschrie­ bene Aufteilung zwischen axial feststehenden und axial verstellbaren Reibscheiben dient der Auf­ rechterhaltung einer zu den Getriebewellen prak­ tisch rechtwinkligen Laufrichtung der Laschen­ kette bzw. der Laschenketten, also bezüglich dieser rechtwinkligen Laufrichtung der Vermei­ dung eines Spurversatzes der Kettenlaufrichtung, da die Laschenketten der hier in Rede stehenden Art einen solchen Spurversatz und die damit ein­ hergehende Beanspruchung nur in sehr engen Gren­ zen aushalten können. Aus diesem Grunde haben auch die genannten kegelig geneigten Flanken eine Wöl­ bung, deren Verlauf einer Gesetzmäßigkeit ent­ spricht, gemäß der sich innerhalb des Übersetzungs­ stellbereiches des Getriebes praktisch keine Ände­ rung der Kettenlaufrichtung ergibt.

Durch die Reibscheiben mit den praktisch radial gerichteten Flanken ergibt sich hier zwar eine ge­ wisse Beeinträchtigung dadurch, daß die genann­ ten Flanken nicht exakt radial ausgebildet sein können, weil damit der Einlauf der Kette in den Scheibenkeil ungünstig beeinflußt wäre. Vielmehr haben diese Flanken eine ganz geringe, den Scheiben­ keil nach außen öffnende Neigung im Bereich von 1°. Der sich hieraus ergebende Spurversatz für die je­ weilige Kette ist jedoch bezüglich der Belastbar­ keit der Kette noch tragbar. Allerdings ist eine weitere Vergrößerung des Spurversatzes etwa durch Änderung der Wölbung der kegelig geneigten Reib­ scheibenflanken nicht mehr zulässig, da die Gefahr der Berührung des Randes der praktisch planen Reib­ scheibe beim Ketteneinlauf besteht.

Was die in Rede stehenden Laschenketten betrifft, so sind hierfür mannigfache Ausführungsformen be­ kannt, bezüglich derer im vorliegenden Zusammen­ hang eine Einschränkung grundsätzlich nicht be­ steht. So beschreibt beispielsweise die DE- AS 11 19 065 eine Kette, bei der die Druckstücke entweder zwischen den Gelenkstellen das Laschen­ paket durchqueren oder aber die Gelenkstücke selbst gleichzeitig die Druckstücke bilden. Hier­ zu ähnliche Bauformen finden sich beispielsweise in den DE-AS 12 94 130, 13 02 795 oder 23 56 289.

Bei den bekannten Laschenketten haben die Druck­ stücke auf beiden Seiten im wesentlichen kreisbo­ genförmig gewölbte Stirnflächen, wobei die Wöl­ bung auf beiden Seiten der Druckstücke gleich aus­ gebildet ist. Während sich bei Kegelscheibenge­ trieben mit symmetrischem Scheibenkeil hier keine weiteren Probleme ergeben, erhebt sich fur Kegelscheibengetriebe mit asymmetrischem Scheiben­ keil als weitere Forderung für die Ausbildung der Druckstückstirnflächen, daß durch diese kein durch die Asymmetrie des Scheibenkeiles verursachtes, quer zur Kettenlaufrichtung wirksames Kippmoment auf die Druckstücke und damit auf die Kette aus­ geübt werden darf, da dieses die Kette um die Laufrichtung verwinden würde, woraus sich in un­ erträglicher Weise eine stark unterschiedliche Längsbelastung über die Kettenbreite ergäbe. Die genannte Forderung nach Kippmomentenfreiheit wird durch eine solche Ausbildung der Stirnflächenwöl­ bungen der Druckstücke erfüllt, daß die Resultie­ renden aller am Druckstück angreifenden Kräfte durch einen gemeinsamen Punkt gehen, der auf der quer zur Kettenlaufrichtung gelegenen Mitte der Druckstücke liegt.

Hieraus ergibt sich, daß der Wölbungsradius der Druckstückstirnflächen bei allen bisher für Ke­ gelscheibengetriebe mit asymmetrischem Scheiben­ keil gebauten Laschenketten der Hälfte der quer zur Kettenlaufrichtung gemessenen Breite der Druck­ stücke entspricht, also zu einer verhältnismäßig stark gekrümmten Stirnflächenwölbung führt. Die­ ser Umstand ergibt jedoch eine hohe spezifische Pressung an den Kontaktstellen zwischen Druckstück­ stirnflächen und Reibscheiben, so daß es insbeson­ dere bei Hochleistungsgetrieben zur Bildung von Rillen auf den Reibscheiben und hohem Verschleiß an den Kettenkontaktstellen kommen kann, an denen sich im übrigen die Funktionsfähigkeit und Le­ bensdauer des Getriebes im Hinblick auf die Reib­ wärmeentwicklung und deren Abfuhr, bezüglich des Verschleißes und der Materialermüdung, also im Hinblick auf die Leistungsübertragungsfähigkeit des Getriebes entscheidet. Die genannte Rillen­ bildung führt auch noch zur Vergrößerung der sich berührenden Flächen und damit zu hydrodynamischem Durchrutschen mit den bekannten negativen Folgen, es ist also die Reibwertkonstanz bei der Paarung zwischen Druckstücken und Reibscheiben nicht mehr gegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, für ein Getriebe der eingangs genannten Art eine Laschenkette anzuge­ ben, mit der ein Höchstmaß an Reibwertstabilität bei gleichzeitiger Verminderung der spezifischen Pressung und des Verschleißes erreicht wird. Es soll also eine Steigerung der Leistungsübertra­ gungsfähigkeit des Getriebes infolge Schaffung günstigerer Pressungsverhältnisse erreicht werden.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Radien der beiderseitigen Stirnflächenwölbungen größer sind als die halbe quer zur Kettenlaufrichtung gemessene Breite der Druckstücke und daß die Stirn­ flächenwölbungen bzw. die Lage deren Mittelpunkte so angeordnet sind, daß bei allen Übersetzungs­ stellungen des Getriebes das Produkt aus den bei­ derseitigen achsparallelen Anpreßkraftkomponen­ ten mit dem in radialer Richtung der Reibscheiben gemessenen Abstand ihrer Wirkungslinien gleich oder geringfügig größer ist als das Produkt aus der radial gerichteten Komponente der auf das Druckstück wirkenden Kettenzugkraft mit dem achs­ parallelen Abstand der Kontaktstelle an der kege­ lig geneigten Reibscheibe zur quer zur Ketten­ laufrichtung gelegenen Mitte des Druckstückes.

Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen haben die Wirkung, daß nunmehr die Stirnflächen der Druckstücke mit erheblich flacherer Wölbung ausgestattet werden können, wobei jedoch die Druckstücke keinen nen­ nenswerten Kippmoment ausgesetzt werden. Damit ergibt sich eine erhebliche Herabsetzung der spe­ zifischen Pressung an den Kontaktstellen zwischen Druckstücken und Reibscheiben, ohne daß ein hydro­ dynamisches Durchrutschen der Kette auftritt, wo­ durch das Getriebe bei geringerem Verschleiß mit höheren Leistungen belastbar ist. Die erfindungs­ gemäßen Maßnahmen haben außerdem zur Folge, daß über den Übersetzungsbereich des Getriebes gesehen die Kontaktstellen an den Stirnflächen der Druck­ stücke stärker auseinanderrücken, so daß über alle Übersetzungsstellungen des Getriebes gesehen ein wesentlich größerer Teil der Stirnfläche am Verschleiß teilnimmt.

Wenn bezüglich der beiden erfindungsgemäß in Beziehung miteinander gesetzten Produkte vorstehend gesagt ist, daß das erstgenannte Produkt "gleich oder geringfügig größer" als das zweitgenannte Produkt sein soll, so wird damit dem nicht vermeidbaren Anfangsverschleiß beim Einlaufen neuer Laschen­ ketten Rechnung getragen, wobei dieser Anfangs­ verschleiß sich zu einem, wenn auch nur geringen, Kippmoment zu entwickeln sucht, unter dem die mit den kegelig geneigten Reibscheibenflanken in Be­ rührung kommenden Druckstückstirnflächen an diesen nach radial außen hochzuwandern trachten. Legt man daher für solche Fälle die Laschenkette so aus, daß das vorstehend erstgenannte Produkt gering­ fügig größer als das zweitgenannte ist, so wird dieser Unterschied im wesentlichen durch das Einlau­ fen der Kette und den damit verbundenen Anfangsver­ schleiß aufgezehrt, so daß sich nach der an sich kurzen Einlaufzeit der Kette für deren Hauptstand­ zeit praktisch Gleichheit der beiden miteinander in Beziehung gesetzten Produkte ergibt.

Wenn bei dem nach der erfindungsgemäßen Lösung an zweiter Stelle angesprochenen Produkt auf die Ket­ tenzugkraft und deren Wirkung an der Druckstückmitte Bezug genommen wird, so entspricht dies in theore­ tischer Hinsicht nicht genau der Reaktionskraft, die der radial gerichteten Komponente der Anpreß­ kraft zwischen Druckstück und kegelig geneigter Reibscheibenflanke entgegensteht. Es hat sich je­ doch gezeigt, daß in praktischer Hinsicht der An­ satz über die Kettenzugkraft den tatsächlichen Ver­ hältnissen entspricht.

Im Rahmen der Erfindung ist es zweckmäßig, daß der Radius der Wölbung der mit der sich in Radial­ richtung erstreckenden Reibscheibenflanke gepaar­ ten Stirnfläche der Druckstücke soviel kleiner ist als der der Wölbung der anderen Stirnfläche, daß sich bei der mit der radial gerichteten Reibschei­ benflanke gepaarten Stirnfläche die Ausbildung einer gleich großen Kontaktfläche wie bei der anderen Stirnfläche ergibt, wodurch sich eine weitere Steigerung der Leistungsübertragungsfähigkeit ergibt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 die vereinfachte Draufsicht auf ein Zweistranggetriebe und

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Laschenkettendruckstückes im asymme­ trischen Scheibenkeil.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht vereinfacht ein Zwei­ stranggetriebe. Bei diesem sind auf Wellen 1 und 2 Reibscheiben 3 bis 6 mit kegelig geneigten Flanken angeordnet. Mittig zwischen jeweils den Reibscheiben 3 und 4 sowie 5 und 6 ist eine Reib­ scheibe 7 bzw. 8 angeordnet, deren Flanken im we­ sentlichen radial zu den Achsen der Wellen 1 und 2 verlaufen. Zwischen diesen Reibscheiben laufen zwei Laschenketten 9 und 10 um.

Zur Einstellung bzw. Änderung der Getriebeüberset­ zung sind in nicht näher veranschaulichter Weise zwei diagonal einander gegenüberliegende Reib­ scheiben mit kegelig geneigter Flanke, beispiels­ weise die Reibscheiben 4 und 5, axial verschieb­ bar auf den Wellen 1 und 2 angeordnet, während die beiden anderen Reibscheiben mit kegelig ge­ neigter Flanke, das sind dann die Reibscheiben 3 und 6, axial feststehend mit den Wellen 1 und 2 umlaufen. Zur Anpassung an die jeweilige Mitte zwischen den Reibscheibenpaaren 3, 4 bzw. 5, 6 sind die zugeordneten Reibscheiben 7 bzw. 8 auf den Wellen 1 bzw. 2 axial frei verschiebbar.

Diese Anordnung bewirkt zusammen mit der eingangs erwähnten, hier nicht genauer dargestellten Wöl­ bung der geneigten Flanken der Reibscheiben 3 bis 6, daß die Laschenketten 9 und 10 immer in der gezeichneten Weise praktisch rechtwinklig zur Achse der Wellen 1 und 2 laufen, also über den ge­ samten Übersetzungsstellbereich des Getriebes ge­ genüber der dargestellten Laufrichtung keine Schrägstellung erfahren.

Das eingangs erwähnte, nicht näher dargestellte sog. Einstranggetriebe kann man sich anhand von Fig. 1 leicht dadurch vorstellen, daß man beispiels­ weise nur die rechte Hälfte des Getriebes betrach­ tet und davon ausgeht, daß die Reibscheiben 7 und 8 axial feststehend auf den Wellen 1 und 2 sitzen, während die Reibscheiben 4 und 6 zur Einstellung der Getriebeübersetzung axial verschiebbar sind.

Was die Laschenketten 9 und 10 betrifft, so weisen diese sich quer zur Kettenlaufrichtung erstrec­ kende Druckstücke 11, 12 auf, die sich mit ihren beiderseitigen Stirnflächen in reibkraftübertra­ gender und damit leistungsübertragender Anlage an den Reibscheiben 3 bis 8 befinden, die im übrigen selbstverständlich mit den Wellen 1 und 2 drehver­ bunden sind.

Die sich hier im einzelnen ergebenden Verhältnisse sind vergrößert schematisch in Fig. 2 veranschau­ licht, die einen asymmetrischen Scheibenkeil zeigt, der durch die im wesentlichen radiale Flanke 13 einer Reibscheibe 7 bzw. 8 und die kegelig ge­ neigte Flanke 14 einer Reibscheibe 4 bzw. 6 ge­ bildet ist. Zwischen den Flanken 13, 14 sitzt ein Druckstück 11, dessen Stirnflächen 15 und 16 in Radialrichtung der Reibscheiben 4, 6 bzw. 7, 8 im wesentlichen kreisbogenförmig gewölbt sind, wobei die Mittelpunkte 17, 18 dieser Wölbungen in radialer Richtung der Reibscheiben auf oder außerhalb der durch die Kontaktstelle mit der sich in Radial­ richtung erstreckenden Reibscheibenflanke 13 ge­ henden Parallelen 19 zur Reibscheibenachse ange­ ordnet sind.

An den Kontaktstellen mit den Flanken 13 und 14 wirken nun auf die Stirnflächen 15, 16 des Druck­ stückes 11 die zur Reibkraftübertragung erforder­ lichen Anpreßkräfte, die sich an der radialen Flanke 13 praktisch in einer zur Getriebeachse pa­ rallelen Komponente 20 erschöpfen, während sie an der kegelig geneigten Flanke 14 eine achspa­ rallele Komponente 21 und eine radiale Kompo­ nente 22 aufweisen.

Die Wirkungslinien 19, 23 der achsparallelen Kom­ poneten 20, 21 haben in Radialrichtung der Reib­ scheiben 4, 6 bzw. 7, 8 einen Abstand a, mit dem sie auf das Druckstück 11 ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment ausüben, während die radiale Komponente 22 mit dem Abstand b zur Schnittlinie der Resultierenden aus den Komponenten 21, 22 mit der Wirkungslinie 19 auf das Druckstück 11 ein entgegen dem Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment ausübt.

Damit nun das Druckstück 11 beim Durchlaufen des darge­ stellten asymmetrischen Scheibenkeiles nicht einem Kippmoment unterworfen wird, müssen grundsätzlich die Lage der Mittelpunkte 17, 18 und die Radien r und R der Stirnflächen 15 bzw. 16 so ge­ wählt werden, daß die auf das Druckstück 11 wir­ kenden Momente aus dem achsparallelen Kräftepaar 20, 21 einerseits und aus der radialen Kraftkom­ ponente 22 mit dem Hebelarm b andererseits im Gleich­ gewicht sind, wobei sich in der Praxis gezeigt hat, daß die der radialen Kraftkomponente 22 ent­ sprechende Reaktionskraft mit der Kettenzugkraft 24 übereinstimmt, die an der Druckstückmitte angreift, so daß sich der Hebelarm b auf b′ verringert.

Trägt man der vorstehend genannten Forderung des Ausgleiches der entgegengesetzt am Druckstück 11 angreifenden Momente Rechnung, so lassen sich, wie in Fig. 2 veranschaulicht, die Radien r und R er­ heblich größer wählen, als dies der halben quer zur Kettenlaufrichtung gemessenen Breite der Druck­ stücke 11 entspricht, woraus jedoch gleichzeitig verhältnismäßig flache Wölbungen der Stirnflächen 15 und 16 resultieren. Dies wiederum führt zu einer erheblichen Herabsetzung der Flächenpressung zwi­ schen diesen Stirnflächen und den Flanken 13, 14 der Reibscheiben, wodurch sich eine Verminderung des Verschleißes und eine Steigerung der Leistungs­ übertragungsfähigkeit des Getriebes ergibt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Radius r der der radialen Reibscheibenflanke 13 zugeordneten Stirnfläche 15 kleiner als der Radius R der anderen Stirnfläche 16. Dies bewirkt, daß die Kontakt­ fläche an der radialen Flanke 13 gleich groß ausfällt wie an der kegelig geneigten Flanke 14, wodurch sich ebenfalls eine Erhöhung der durch das Ge­ triebe übertragbaren Leistung ergibt.

Claims (2)

1. Laschenkette für stufenlos verstellbare Kegel­ scheibengetriebe, bei denen die Kette zwischen auf der An- und Abtriebswelle angeordneten Paaren von Reibscheiben mit durch auf einer Kettenseite sich praktisch in Radialrichtung erstreckende und auf der anderen Kettenseite kegelig geneigte Reib­ scheibenflanken asymmetrischem Scheibenkeil um­ läuft, wobei die einzelnen Kettenglieder unter­ einander gelenkig verbunden sind und sich quer zur Längsrichtung der Kette erstreckende Druck­ stücke aufweisen, deren in radialer Richtung der Reibscheiben im wesentlichen kreisbogenförmig ge­ wölbte beiderseitigen Stirnflächen die Reibkraft zwischen den Reibscheiben und der Laschenkette übertragen, wobei die Mittelpunkte der Stirnflä­ chenwölbungen in radialer Richtung der Reibschei­ ben auf oder außerhalb der durch die Kontaktstelle mit den sich in Radialrichtung erstreckenden Reib­ scheibenflanken gehenden Parallelen zur Reibschei­ benachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (r, R) der beiderseitigen Stirn­ flächenwölbungen größer sind als die halbe quer zur Kettenlaufrichtung gemessene Breite der Druck­ stücke (11, 12) und daß die Stirnflächenwölbungen bzw. die Lage deren Mittelpunkte (17, 18) so an­ geordnet sind, daß bei allen Übersetzungsstel­ lungen des Getriebes das Produkt aus den beider­ seitigen achsparallelen Anpreßkraftkomponenten (20, 21) mit dem in radialer Richtung der Reibschei­ ben (3 bis 8) gemessenen Abstand (a) ihrer Wir­ kungslinien (19, 23) gleich oder geringfügig größer ist als das Produkt aus der radial gerichteten Komponente (24) der auf das Druckstück wirkenden Kettenzugkraft mit dem achsparallelen Abstand (b′) der Kontaktstelle des Druckstückes an der kegelig geneigten Reibscheibe (3 bis 6) zur quer zur Ket­ tenlaufrichtung gelegenen Mitte des Druckstückes.

2. Laschenkette nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Radius (r) der Wölbung der mit der sich in Radialrichtung erstreckenden Reibschei­ benflanke (13) gepaarten Stirnfläche (15) der Druckstücke (11) kleiner ist als der der Wölbung der anderen Stirnfläche (16).