DE4222482A1 - Selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement für Endloskettentriebe, insbesondere Rollenkettentriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement für Endloskettentriebe, insbesondere Rollenkettentriebe.

Seine Anwendung ist universell für diametral zu spannende Kettentriebe.

Aus dem DD-WP 275 166 ist ein selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement bekannt. Dabei handelt es sich um ein zwischen der Form eines konzentrischen Ringes und der Form einer Cassinischen Kurve mit ellipsenähnlicher Gestalt elastisch verformbaren, zur Kette formpaarigen achslosen Ring aus elastischem Werkstoff.

Dieses Spann- und Dämpfungselement wird zwischen den Trumen des Kettentriebes angeordnet, greift in diese ein und spannt diametral.

Kettenlängungen werden ausgeglichen, indem das vorgespannte Spann- und Dämpfungselement die Form eines konzentrischen Ringes anstrebt, wobei sich der Abstand der Nebenscheitelpunkte durch das Symmetriezentrum maximal bis zum Durchmesser des konzentrischen Ringes vergrößert.

Zum Dämpfen von Belastungsspitzen erfolgt diese Funktion entgegengesetzt durch Verringern des Abstandes der Nebenscheitelpunkte.

Vorteilhafterweise sind derartige Spann- und Dämpfungselemente aus Werkstoffen mit definierten elastischen, visko-elastischen und plastischen Verformungsparametern hergestellt.

Der Zahnkranz des Elementes ist formpaarig zur Kette und entspricht den Zahnformen von Kettenrädern.

Der Mangel dieses bekannten selbsttätigen Spann- und Dämpfungselementes besteht darin, daß es im höheren Belastungsniveau für Spannkraft, Dämpfung und Biegewechsel der Gefahr von Quereinrissen an den Stellen hoher Spannungskonzentration und lokal begrenzter Defekte driftendem und spontanem Ausfallverhalten unterliegt.

Darüber hinaus können auch mechanische Beschädigungen, z. B. Kerben und Risse, erzeugt durch in die Zahnlücke eingeriebene/eingeschlagene Partikel, Initialereignis für einen Totalausfall sein.

Die Schadensstellen befinden sich besonders im Bereich der Zahnlücke.

Die technische Ursache dieses Mangels besteht in der ungleichmäßigen Spannungsverteilung im rotierenden elastischen Ring und im periodischen Erzeugen von Spannungskonzentrationen im Bereich der Zahnlücke sowohl durch die Verringerung der Krümmung der im Ketteneingriff befindlichen Ringsegmente als auch, und in entgegegengesetzter Richtung, durch die stärkere Krümmung der nicht im Ketteneingriff befindlichen Ringsegmente. Die ungleichmäßigen Spannungen müssen durch die Elastizität des Werkstoffes kompensiert werden.

Die ungleichmäßige Spannungsverteilung ist überlagert von Spannungen in der Zahnlücke bzw. der darunterliegenden, dem Symmetriezentrum des Ringes zugewandten Ringinnenseite infolge Pressungen zwischen der Zahnlücke und der Rolle der Kette. Diese zusätzlichen Spannungen resultieren daraus, daß das Spann- und Dämpfungselement in der Phase des Ketteneingriffs weniger gekrümmt ist als der ursprünglich konzentrische Ring im ungespannten Zustand. Das führt dazu, daß in den jeweiligen Zahnlücken Schubkräfte und in dem der neutralen Biegefaser jeweils gegenüberliegenden Segment Zugkräfte wirken.

In den Kantenbereichen der Rollenbetten liegen mehrfach höhere Spannungskonzentrationen für Schub und Zug vor als in deren innenliegenden Bereichen. Damit werden größere Verformung, Wärmekonzentration und schnellere Ermüdung der Rollenbetten des Zahnkranzes bewirkt.

Zugleich bewirkt diese gegenüber der konzentrischen Ringform kleinere Krümmung eine Deformation der ursprünglichen Zahnlückenform in der Richtung, daß die Öffnungsweite des Rollenbettes verringert wird; die Mantellinie des deformierten Rollenbettes liegt dabei innerhalb des ursprünglichen Rollenbettes. Dabei kommt es bis zum Punkt der minimalen Krümmung des Spann- und Dämpfungselementes zum Einklemmen der Rolle in der Zahnlücke und zu zusätzlicher Zugbelastung in dem der neutralen Biegefaser gegenüberliegenden Segment.

Eine weitere Ursache für Spannungskonzentrationen besteht in der Erzeugung von scharfen Verschleißkanten durch Reibungsverschleiß im Übergang der Zahnlücke zu den Ringseitenflächen. Derartige Verschleißkanten sind bei Biegebelastung Bereiche besonders hoher Spannungsbeanspruchung.

Diese Verschleißkanten werden beim Rollen des Spann- und Dämpfungselementes scherenartig gegen die Kettenlaschen bewegt, können dabei beschädigt werden, und sind besonders bei nachfolgender Zugspannungsbelastung Initialstellen für Defekte.

Ziel der Erfindung ist ein selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement für Endloskettentriebe, insbesondere Rollenkettentriebe, mit verbesserter dynamischer Belastbarkeit und größerer technischer Zuverlässigkeit.

Das technische Problem der Erfindung besteht in der Entwicklung eines selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement für Endloskettentriebe, insbesondere Rollenkettentriebe, mit verringerten Spannungskonzentrationen im Bereich der Zahnlücke und in dem jeweiligen Bereich gegenüber der neutralen Biegefaser.

Das Problem wird gelöst durch ein selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement für Endloskettentriebe, insbesondere Rollenkettentriebe, welches als elastisch verformbares Element zwischen Leertrum und Lasttrum angeordnet ist, ständig auf beide Trume gleichzeitig wirkt und aus einem zwischen der Form eines konzentrischen Kreisringes und der Form einer Cassinischen Kurve mit ellipsenähnlicher Gestalt verformbaren, mantelseitig zur Kette ausreichend formpaarigen Ring, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des kleinsten Kettenrades des Kettentriebes, besteht, gekennzeichnet durch einen Zahnkranz, dessen Zahnlücken jeweils ein Rollenbett in Form eines Torusinnensegmentes einer ausschließlich oder teilweise durch Bogen geschlossenen Fläche, einen Rollenbettwinkel β < 150° und einen vom Radius der Rolle der zugehörigen Kette ausgehenden, um den Faktor 1,15 bis 1,35 auf der Sattellinie des Rollenbettes liegenden größeren Rollenbettradius aufweisen.

In beiden Phasen der Wechselbeanspruchung sind die Kräfte zwischen den Randbereichen und den Innenbereichen der erfindungsgemäßen Rollenbetten infolge der Form eines Torusinnensegmentes einer ausschließlich oder teilweise durch Bogen geschlossenen Fläche annähernd gleichmäßig verteilt. Durch den erfindungsgemäßen Rollenbettwinkel wird die Tiefe des Rollenbettes verringert. Mit dem um den Faktor 1,15 bis 1,35 auf dem Sattel des Rollenbettes liegenden größeren Rollenbettradius wird die Öffnungsweite des Rollenbettes vergrößert. Beide Merkmale führen dazu, daß auch in der Phase der minimalen Krümmung des Spann- und Dämpfungselementes und über einen weiten Spannwegbereich die Sattellinie des deformierten Rollenbettes außerhalb der durch die Rolle vorgegebenen Mindestkreisabmessung für das Rollenbett liegt.

Das Einklemmen der Rolle in der Zahnlücke und die damit verbundenen Spannungsspitzen in der Zahnlücke sowie in deren Bereich gegenüber der neutralen Biegefaser werden vermieden.

Die Rollenbetten in der Form eines Torusinnensegmentes einer ausschließlich oder teilweise durch Bogen geschlossenen Fläche bewirken, daß Verschleißflächen im Rollenbett stets stumpfwinkelig zum unverschlissenen Rollenbett verlaufen und scharfe Verschleißkanten als Bereiche großer Spannungskonzentrationen vermieden werden.

Darüber hinaus sind diese Verschleißflächen stets schmaler als die Spurbreite des Spann- und Dämpfungselementes und kommen nicht mit den Kettenlaschen in Berührung. Es entfällt die Scherbewegung der Verschleißflächen gegen die Kettenlaschen als Initialereignis für Defekte.

Durch die Erfindung wird ein Spann- und Dämpfungselement mit verringerten Spannungskonzentrationen und damit besserer dynamischer Belastbarkeit und größerer technischer Zuverlässigkeit erreicht.

Ausführungsbeispiel

In Fig. 1 ist ein selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement für Endloskettentriebe, insbesondere Rollenkettentriebe, mit der Spurbreite b im Querschnitt durch eine Zahnlücke dargestellt. Fig. 2 zeigt dieselbe Zahnlücke in Seitenansicht.

Das Rollenbett 1 der Zahnlücke besteht aus einem Torusinnensegment 2 einer durch einen Bogen 3 geschlossenen Fläche. Der Bogen entspricht einem Kreisbogen.

Die Verteilung von Schub- und Zugkräften zwischen den Innenbereichen und den Randbereichen ist formbedingt umso gleichmäßiger, je größer das Verhältnis von Flächeninhalt zum Umfang der Fläche ist. Es liegt für den beispielsweise gewählten kreisförmigen Querschnitt die günstigste Verteilung dieser Kräfte vor.

Beim Verschleiß des Rollenbettes stellt sich eine Verschleißfläche 4 bis zum Erreichen der Verschleißgrenzlinie 5 ein. Alle Verschleißflächen im Rollenbett verlaufen bis zum Erreichen der Verschleißgrenzlinie stets im stumpfen Winkel zu den unverschlissenen Bereichen des Rollenbettes. Es können sich keine verschleißbedingten scharfen Kanten als Bereiche hoher Spannungskonzentrationen bilden.

Zusätzlich wird damit erreicht, daß alle Verschleißflächen stets schmaler sind als die Spurbreite b des Spann-und Dämpfungselementes. Die Verschleißflächen können die Kettenlaschen nicht berühren und es entfällt das Schlagen der Verschleißkanten gegen die Kettenlaschen als begünstigendes Ereignis für Defekte bei nachfolgender Zugbelastung des Rollenbettes.

Der Rollenbettwinkel der Zahnlücke beträgt β = 140°.

Der vom Radius R0 der zugehörigen Kettenrolle ausgehende und auf der Sattellinie des Rollenbettes liegende Rollenbettradius R1 beträgt R1 = 1,18 _* R0.

Bei der Deformation der Zahnlücke in der Phase der minimalen Krümmung während des Ketteneingriffs des Spann-und Dämpfungselementes verringert sich deren Öffnungsweite S um 8,6% auf die Öffnungsweite S′.

Die Sattellinie des deformierten Rollenbettes liegt dabei stets außerhalb der durch die Rolle vorgegebenen Mindestkreisabmessung R0 des ursprünglichen Rollenbettes. Das Einklemmen der Rolle in der Zahnlücke und die damit verbundenen Spannungen werden ausgeschlossen.

Claims (1)

1. Selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement für Endloskettentriebe, insbesondere Rollenkettentriebe, welches als elastisch verformbares Element zwischen Leertrum und Lasttrum angeordnet ist, ständig auf beide Trume gleichzeitig wirkt und aus einem zwischen der Form eines konzentrischen Kreisringes und einer Cassinischen Kurve mit ellipsenähnlicher Gestalt verformbaren, mantelseitig zur Kette ausreichend formpaarigen Ring, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des kleinsten Kettenrades des Kettentriebes, besteht, gekennzeichnet durch einen Zahnkranz, dessen Zahnlücken jeweils ein Rollenbett (1) in Form eines Torusinnensegmentes (2) einer ausschließlich oder teilweise durch Bogen (3) geschlossenen Fläche, einen Rollenbettwinkel β < 150° und einen vom Radius der Rolle der zugehörigen Kette ausgehenden, um den Faktor 1,15 bis 1,35 auf der Sattellinie des Rollenbettes liegenden größeren Rollenbettradius aufweisen.