DE4406623C1 - Kettennuß - Google Patents

Description

Um Kräfte von einer Rundgliederkette auf eine Welle bzw. umgekehrt zu übertragen, werden Kettennüsse verwendet, die drehfest auf einer entsprechenden Welle sitzen. Über den Außenumfang der Kettennuß läuft die Rundgliederkette mit einem Umschlingungswinkel von in der Regel weniger als 180° herum.

Aus dem Stand der Technik sind zwei grundsätzlich unterschiedliche Bauformen von Kettennüssen bekannt. Bei der einen Bauform, wie sie beispielsweise in der US-PS 1 412 068 beschrieben ist, liegt die Kette so auf der Kettennuß auf, daß jedes zweite Kettenglied mit seiner Breitseite der Drehachse der Kettennuß zugekehrt ist. Diese Kettenglieder werden als liegende Kettenglieder bezeichnet. Die zwischen den liegenden Kettengliedern angeordneten anderen Kettenglieder stehen bezüglich der Drehachse der Kettennuß hochkant, d. h. die durch die beiden Schenkel des Kettenglieds definierte Ebene schneidet die Drehachse der Kettennuß rechtwinklig.

Bei dieser Art von Kettennüssen wird die Kraft nur von den liegenden Kettengliedern in die Kettennuß übertragen, die hierzu Kettentaschen aufweist. Diese benachbarten Kettentaschen sind in der Kettennuß durch Schlitze verbunden, die die stehenden Kettenglieder der Kette aufnehmen.

Diese Anordnung der Kettennuß bzw. Kette führt dazu, daß bei einer Kettennuß mit lediglich vier Kettentaschen der Querschnitt der Kettennuß praktisch zu einem Quadrat wird, so daß bei einer kontinuierlichen Rotation der Kettennuß eine ständige, verhältnismäßig extreme Schwankung des effektiven Radius zustandekommt. Wenn die Kettennuß so steht, daß die Aufnahmetasche für das liegende Kettenglied parallel zur Richtung des Laststrangs ausgerichtet ist, entspricht der wirksame Radius der halben Kantenlänge des die Kettennuß definierenden quadratischen Quaders. Wird, ausgehend von dieser Stellung die Kettennuß um 45° weitergedreht, entspricht der effektive Radius näherungsweise der halben Diagonalen des betreffenden Quadrates. Dadurch entsteht bei konstanter Winkelgeschwindigkeit der Kettennuß eine periodisch schwankende Umfangsgeschwindigkeit, die zu erheblichen Schwingungen in der Kette führt. Die Schwingungen werden besonders groß, wenn sie mit Eigenresonanzen der Kette zusammenfallen, wobei wiederum die Eigenresonanzfrequenz von der Länge des Arbeits- bzw. Laststrangs und der Masse der angehängten Last abhängig ist.

Bei der anderen oben erwähnten Konstruktion der Ket­ tennuß, wie sie beispielsweise aus der US-PS 4 108 014 bekannt ist, liegt die Kette "schräg" auf, was bedeutet, daß alle Kettenglieder zur Krafteinleitung in die Ketten­ nuß herangezogen werden und nicht, wie bei der erstgenann­ ten Konstruktion, lediglich die liegenden Kettenglieder.

Die bekannte Kettennuß für schräg aufgelegte Ketten besteht aus zwei Scheiben, von denen jede eine halbe Kettentasche enthält. Diese beiden Scheiben sind um die halbe Teilung gegeneinander verdreht, so daß der zwischen zwei benachbarten Kettentaschen auftretende Fortsatz der Mitte einer Kettentasche auf der gegenüberliegenden Scheibe gegenübersteht. Da die beiden Scheiben, die die Kettennuß bilden, im übrigen spiegelsymmetrisch gleich sind, liegen alle Kettenglieder, die sich auf der Ket­ tennuß befinden, unter einem spitzen Winkel gegenüber der Drehachse der Kettennuß.

Verglichen mit Kettennüssen, bei denen die Ketten­ glieder abwechselnd stehen und liegen, erzeugt eine solche Kettennuß mit schräg aufgelegter Kette eine um den Faktor 2 höhere Frequenz der durch das Polygonprofil hervorge­ rufenen Schwingungen und auch eine kleinere Amplitude.

Nachteilig bei einer Kettennuß mit schräg liegender Kette ist allerdings, daß, abhängig von dem auf die Kettennuß auf- oder ablaufenden Kettenglied, die Lastachse sich periodisch in Richtung parallel zu der Rotationsachse sprunghaft hin- und herbewegt. Um dieses sprunghafte Hin- und Herbewegen zu vermeiden, sind gemäß der US-PS 4 108 014 an der Kettennuß Maßnahmen vorgesehen, die die Kettenglieder beim Einlaufen in eine Zwangslage bringen, um das Hin- und Herspringen der Lastachse zu verhindern. Die Maßnahmen bestehen darin, daß die Fortsätze, auf denen die Kettenglieder aufliegen, Nasen bilden, die in die gegenüberliegende Kettentasche hineinragen. Es hat sich allerdings gezeigt, daß eine solche Anordnung die Lebensdauer der Kette, verglichen mit Kettennüssen, bei denen die Kette gerade aufgelegt ist, erheblich verkürzt.

Eine weitere Kettennuß, auf der die Rundgliederkette schräg aufliegt, ist aus der US-PS 3 415 135 bekannt. Dort ist u. a. angegeben, es sei zweckmäßig, bei einer Kettennuß mit insgesamt acht Kettentaschen die Konfiguration so zu gestalten, daß die Kettenglieder mit der Rotationsachse einen Winkel von 36° einschließen. Mit diesem Winkel wird allerdings noch keine minimale Relativbewegung zwischen den Kettengliedern erzielt.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kettennuß für schräg aufliegende Rundgliederketten so zu verändern, daß die Lebensdauer der Rundgliederkette im wesentlichen gleich der Lebensdauer von Ketten wird, die gerade auf die Kettennuß aufgelegt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kettennuß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei schräg aufliegender Kette vollführt das einlau­ fende Kettenglied gleichzeitig zwei Drehungen. Die eine Drehung ist eine Drehung, bei der die Drahtseele des bereits eingelaufenen Kettengliedes dem Drehmittelpunkt des einlaufenden Kettenglieds benachbart ist. Insoweit enthält diese Bewegung, würde sie alleine auftreten, eine Abwälzkomponente an dem Umfang des Drahtes des eingelaufenen Kettengliedes. Die andere Bewegung ist eine Gleitbewegung in Richtung etwa parallel zu der oben erwähnten Drahtachse oder -seele.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß diese Bewegungen minimal werden, wenn die Abmessungen gemäß nachstehender Tabelle erfüllt werden.

G
α
6
35° ± 4° vorzugsweise ±2°
8	40° ± 4° vorzugsweise ±2°, jedoch größer als 36°
10	42° ± 2°
12	43° ± 2°

wobei G die Gesamtanzahl von Kettentaschen der Kettennuß ist.

Besonders einfach läßt sich die erfindungsgemäße Kettennuß auch als einstückige Variante herstellen.

Eine besonders sichere Führung der Kette auf der Kettennuß wird erhalten, wenn sie zwei Bordscheiben aufweist, zwischen denen die beiden die Kettentaschen enthaltenden Scheiben angeordnet sind. Außerdem kann hierdurch ein Anliegen des Schenkels des Kettengliedes an der Innenseite des betreffenden Fortsatzes verhindert werden.

Zusätzliche Knickbelastungen des auf der Kettennuß aufliegenden Kettengliedes werden vermieden, wenn die Kettentasche dort, wo die Schweißnaht zu liegen kommt, eine geringfügige Vertiefung enthält, damit das belastete Kettenglied lediglich im Bereich außerhalb der Schweißnaht auf der Oberfläche der Kettentasche aufliegt.

Eine besonders gute Flächenbelastung sowohl an der Kettentasche als auch an der Rundgliederkette wird er­ halten, wenn die Kettentasche in einer geraden ausgerun­ deten Fläche in den Fortsatz übergeht. Dabei ist unter gerader ausgerundeter Fläche eine Fläche zu verstehen, deren Erzeugende zumindest näherungsweise eine Gerade ist und die parallel zu der Rotationsachse liegt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Kettennuß in einer perspektivischen Darstel­ lung,

Fig. 2 die Kettennuß nach Fig. 1 mit aufgelegter Kette, ebenfalls in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 die Kettennuß nach Fig. 1, geschnitten an der Stoßstelle zwischen den beiden sie bildenden und zueinander spiegelsymmetrischen Scheiben und

Fig. 4 die Kettennuß nach Fig. 1 in einem Querschnitt, der die Drehachse enthält, unter Veranschau­ lichung der Lage der Kettenglieder.

In den Figuren ist eine Kettennuß 1 veranschaulicht, wobei Fig. 2 erkennen läßt, wie eine zugehörige Rund­ gliederkette 2 auf diese Kettennuß 1 aufgelegt ist.

Die Kettennuß 1 läßt sich gedanklich in zwei kongruente und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Scheiben 3 aufteilen, die tatsächlich einstückig miteinander verbunden sind. Jede dieser beiden Scheiben 3 besteht gemäß Fig. 3 aus einer kreisförmigen äußeren Bordscheibe 4. An einer Flachseite der Bordscheibe 4 ist eine etwa sternförmige Struktur 5 einstückig angeformt. Die sternförmige Struktur 5 besteht aus vier paarweise zueinander diametralen Fortsätzen 6, die um jeweils 90° gegeneinander in Umfangsrichtung der Bordscheibe 4 gesehen versetzt sind. Jeder Fortsatz 6 ist an seinem radial äußeren Ende von einer planen Stirn- oder Auflagefläche 7 begrenzt, die senkrecht auf der betreffenden planen Innenseite der Bordscheibe 4 steht. Zwischen den insgesamt vier Fortsätzen 6 liegen insgesamt vier muldenartige Vertiefungen, die Kettentaschen 8 bilden. Jede der Kettentaschen 8 ist von einer geraden Wand 9 begrenzt, d. h. die Erzeugende für die Wand 9 ist eine Gerade, die senkrecht auf der in der Figur sichtbaren Innenseite der Bordscheibe 4 steht. Den Boden der Kettentasche 8 bildet eine mittig zwischen jeweils zwei benachbarten Fortsätzen sich erstreckender gerader Flächenabschnitt 11, der an seinen Enden tangential in gekrümmte Flächenabschnitte 12 übergeht. Diese gekrümmten Flächenabschnitte 12 sind Ausschnitte aus einer entsprechenden Zylinderfläche und so gelegen, daß die plane Auflage- oder Stirnfläche 7 in einer Ebene liegt, die einen kleineren radialen Abstand von der Drehachse hat als der Krümmungsmittelpunkt, der zu der gedachten Zylinderfläche gehört. Der Krümmungsradius der gekrümmten Flächenabschnitte 12 ist vorzugsweise so gewählt, daß sich eine maximale Anschmiegung von Kettengliedern 13 der Rundgliederkette 2 ergibt.

Um zu verhindern, daß die bei jedem Kettenglied 13 vorhandene Schweißnaht infolge einer zusätzlichen Knick­ belastung einer Wechselbiegung ausgesetzt wird, enthält jede der Kettentaschen 8 zusätzlich in der Mitte des geraden Flächenabschnittes 11 eine Vertiefung 14, die sich über die gesamte Breite, gemessen senkrecht zu der Innenseite der Bordscheibe 4, erstreckt.

Zwei derartige, in Fig. 3 gezeigte Scheiben 3 werden an der sichtbaren Schnittstelle spiegelbildlich zueinander aneinandergefügt, um die Konfiguration nach Fig. 1 zu erhalten. Dabei ist die eine Scheibe 3 gegenüber der anderen Scheibe 3 derart verdreht, daß die Mitte einer Aufnahmetasche 8 mit dem Fortsatz 6 an der gegenüber­ liegenden Scheibe 3 fluchtet. Aufgrund dieser Ausbildung liegt, wie Fig. 2 erkennen läßt, ein Kettenglied 13 mit einem seiner beiden länglichen geraden Schenkel 15 auf der Auflagefläche 7 eines Fortsatzes auf, während das Ketten­ glied 13 mit bogenförmigen Abschnitten 16, 17, die an die Schenkel 15 angrenzen, abschnittsweise an der Fläche 9 der Kettentasche 8 aufliegt. Dadurch entsteht eine schräge Lage der Kettenglieder 13 bezüglich einer Rotationsachse 18, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Dort ist zu erkennen, wie das Kettenglied 13 entsprechend der oben gegebenen Erläuterung mit seinem geraden Schenkel 15 auf der Auf­ lagefläche 7 des einen Fortsatzes 6 aufliegt, während es sich mit seinem gegenüberliegenden Schenkel 19 in der benachbarten Kettentasche 8 befindet. Somit definiert das Kettenglied 13 mit seinen beiden Schenkel 15, 19 eine Ebene 21, die unter einem Winkel α die Drehachse 18 schneidet.

Einfache geometrische Überlegungen zeigen, wie die Differenz aus dem radialen Abstand der Auflagefläche 7 von der Drehachse 18 und dem radialen Abstand der Auflage­ fläche 11 von der Drehachse 18 gewählt werden muß, damit bei einer gegebenen Gestalt des Kettengliedes 13 ein bestimmter Winkel α erreicht werden kann.

Aufgrund der oben gegebenen Erläuterung der Struktur der Kettennuß 1 ergibt sich zwangsläufig, daß die an das geschnittene Kettenglied 13 angrenzenden Kettenglieder spiegelbildlich zu der in Fig. 4 gezeigten Anordnung geneigt sind, d. h. der Winkel α hat die gleiche Größe, jedoch umgekehrtes Vorzeichen.

Außerdem zeigt Fig. 4, daß die lichte Weite zwischen den Bordscheiben 4 so gewählt ist, daß der Schenkel 15 an der Innenseite der Bordscheibe 4 anliegt, während der Schenkel 19 in der Kettentasche 8 sich im Abstand zu der Innenseite des zugehörigen Fortsatzes 6 befindet
Die beschriebene Kettennuß 1 wird in der Weise verwendet, daß sie mit ihrer Aufnahmebohrung 22 drehfest auf der Ausgangswelle eines nicht veranschaulichten Ge­ triebemotors aufgesetzt wird. Die Maßnahmen zur drehfesten Sicherung sind bekannt und brauchen hier nicht im ein­ zelnen erläutert zu werden.

Sodann wird die Rundgliederkette 2 aufgelegt, die mit einem Umschlingungswinkel entsprechend wenigstens zwei bis drei Kettengliedern 13 auf der Kettennuß 1 aufliegt. Dabei sind die Kettenglieder 13 in dem Abschnitt der Rundglie­ derkette 2, in dem sie auf der Kettennuß 1 aufliegen, jeweils unter dem Winkel α gegenüber der Drehachse 18 geneigt. Die optimale Größe des Winkels α, ergibt sich aus der weiter unten angegebenen Tabelle.

In dem übrigen Verlauf der Rundgliederkette 2 nehmen die Kettenglieder 13 relativ zueinander in bekannter Weise eine Stellung ein, in der die Kettenglieder 13 exakt um 90° gegeneinander gekreuzt sind.

Wenn im Bereich des Laststrangs einer Rundglieder­ kette 2 benachbarte Kettenglieder 13 in Ebenen liegen, die sich unter einem Winkel von 90° schneiden und die die Rotationsachse 18 unter einem Winkel von 45° durchsetzen vollführen die Kettenglieder 13 beim Einlaufen in eine Kettennuß 1 eine komplizierte Bewegung zueinander. Die Relativbewegung führt zu einem Verschleiß, und der Verschleiß wird minimal, wenn die Kettennuß 1 so dimen­ sioniert ist, daß in Abhängigkeit von der Anzahl der Aufnahmetaschen 8 die Winkel, die die Ebene 21 mit der Drehachse 18 einschließen, die nachstehende Tabelle er­ füllen.

Dabei bedeutet in der Tabelle A die Anzahl der Taschen, bezogen auf eine der beiden Scheiben der Kettennuß und G die gesamte Anzahl an Kettentaschen der Kettennuß d. h. eine Kettennuß, bei der A = 3 gilt, hat insgesamt sechs Kettentaschen, und zwar drei in jeder Scheibe.

α ist der oben definierte Winkel zwischen der Drehachse 18 und der Ebene 21.

Die Bordscheiben 4 können an ihrem Rand auch Aus­ nehmungen aufweisen, so daß eine sternförmige Gestalt entsteht.

Claims (7)

1. Kettennuß (1) für Rundgliederketten (2) von Hebezeu­ gen,
mit einer ersten Scheibe (3), die an ihrer Außen­ umfangsfläche ein Anzahl von Fortsätzen (6) aufweist, die an ihrem freien Ende mit einer Auflagefläche (7) für Kettenglieder (13) versehen und zwischen denen Kettenta­ schen (8) ausgebildet sind, die alle jeweils von einem zu der Drehachse (18) der Kettennuß (1) tangential verlaufen­ den Boden (11) begrenzt sind,
mit einer zu der ersten Scheibe (3) koaxialen zweiten Scheibe (3), die in der gleichen Weise ausgebildet ist wie die erste Scheibe (3), die mit der ersten Scheibe (3) starr verbunden und gegenüber der ersten Scheibe (3) derart verdreht ist, daß mit der Mitte der Kettentasche (8) der einen Scheibe ein Fortsatz (6) der anderen Scheibe (3) im wesentlichen fluchtet,
wobei der Fortsatz (6) nicht in die gegenüberliegende Kettentasche (8) hineinragt
und die Differenz zwischen dem radialen Abstand der Auflagefläche (7) und dem radialen Abstand des Bodens (11), jeweils bezogen auf die Drehachse (18), derart bemessen ist, daß
der Winkel (α), den eine durch ein auf der Kettennuß (1) liegendes Kettenglied (13) definierte Ebene (21) mit der Drehachse (18) der Kettennuß (1) einschließt, gemäß folgender Tabelle festgelegt ist: wobei A die Anzahl von Kettentaschen (8) je Scheibe (3) und G die gesamte Anzahl an Kettentaschen (8) der Kettennuß (1) ist.

2. Kettennuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Scheiben (3) einstückig miteinander ver­ bunden sind.

3. Kettennuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Bordscheiben (4) aufweist, zwischen denen die beiden die Kettentaschen (8) enthaltenden Scheiben (3) an­ geordnet sind.

4. Kettennuß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bordscheiben (4) mit der jeweils benachbarten die Kettentaschen (9) enthaltenden Scheibe (3) einstückig sind.

5. Kettennuß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß derart gewählt ist, daß ein Kettenglied (13), das an der Bordscheibe (4) anliegt, nicht gleichzeitig an einer Seitenfläche des Fortsatzes (6) anliegt, auf dessen Aufla­ gefläche das betreffende Kettenglied aufliegt.

6. Kettennuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (11) in der Mitte zwischen zwei Fortsätzen (6) eine Vertiefung (14) aufweist, die verhindert, daß eine Schweißnaht des Kettengliedes (13) mit dem Boden (11) in Berührung kommt.

7. Kettennuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (11) in einer geraden ausgerundeten Fläche (12) in den Fortsatz (6) übergeht.