EP1227056A1 - Kettentrieb mit einem polygonalen Kettenrad - Google Patents

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EP1227056A1 EP01101782A EP01101782A EP1227056A1 EP 1227056 A1 EP1227056 A1 EP 1227056A1 EP 01101782 A EP01101782 A EP 01101782A EP 01101782 A EP01101782 A EP 01101782A EP 1227056 A1 EP1227056 A1 EP 1227056A1
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Abstract

Ein Kettentrieb mit einem Zugmittel aus Stahlgelenkketten (7) oder Rundstahlketten (8) für Rädergetriebe (2) mit einem polygonalen Kettenrad (10) und Mitteln, um auf das Kettenrad (10) übertragene Schwankungen der Geschwindigkeit und Beschleunigung zu reduzieren, sieht dazu vor, dass das Abtriebszahnrad (3) und das Antriebszahnrad (4) aus übersetzungsmäßig aufeinander abgestimmten Unrundzahnrädern bestehen, wobei das Antriebszahnrad (4) in einer solchen Lagezuordnung zum Abtriebszahnrad (3) steht, dass die jeweils kleinste Winkelgeschwindigkeit mit den Ecken (29a) des Kettenrad-Polygons (29) zusammenfällt und die jeweils größere Winkelgeschwindigkeit in der Mitte einer Polygongeraden (29b) besteht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kettentrieb mit einem Zugmittel aus Stahlgelenkketten oder aus Rundstahlketten für Rädergetriebe mit einem polygonalen Kettenrad und Mitteln, um auf das Kettenrad übertragene Schwankungen der Geschwindigkeit und Beschleunigung zu reduzieren, die aus zumindest einem an die Kettenradachse angeschlossenen Zahnrad-Rädergetriebe bestehen, das durch ein auf der Kettenradachse drehfestes Abtriebszahnrad mit einem unterschiedlich großen Teilkreis gebildet ist.
Kettentriebe werden im allgemeinen in der Fördertechnik und Antriebstechnik sowohl für Hebezeuge als auch für Stetigförderer eingesetzt. Der Ausgleich des Polygoneffektes wurde vielfach mit unterschiedlichen, meist komplizierten Ausgleichsgetrieben versucht. Wegen der aufwändigen Bauweise von Ausgleichsgetrieben zur Minderung des Polygoneffektes sind kaum Anwendungen in der Praxis bekannt.
Der eingangs bezeichnete Kettentrieb ist aus der DE 15 31 307 A1 bekannt. Dabei wird ein Stirnrad angetrieben, dessen Teilkreis unterschiedlich groß ist, wobei ein kleinster Radius mit der Mitte jeder Kettenlasche zusammentrifft, während der größte Radius des Teilkreises mit dem Teilkreisdurchmesser des Kettenrades zusammenfällt. In dieser Ausbildung kann allerdings kein optimaler Geschwindigkeitsausgleich und Beschleunigungsausgleich erzielt werden, da z. B. bei dem Ersatzpolygon für Rundstahlketten zusätzlich eine Radiusverminderung des Wälzkreises am Ort der Zahnmitte des Kettenrades erforderlich ist. Der bekannte Vorschlag berücksichtigt weiters nicht, dass eine Stirnradverzahnung in den Verschneidungspunkten der Wälzkurven wegen der unstetig konkaven Wälzkurvenform mit derzeit bekannten Unrundverzahnungsverfahren technisch kaum und wirtschaftlich nicht herstellbar ist. Außerdem bleibt völlig offen, welche geometrische Form die Wälzkurvenform zwischen den Verschneidungspunkten der Einzelabschnitte erhalten soll.
Die radialen und tangentialen Geschwindigkeitsschwankungen von Kettentrieben sind ein lange bekanntes und vielfach untersuchtes Problem, das als Polygoneffekt bezeichnet wird. Dabei kommt es zu unerwünschten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsänderungen in tangentialer und in radialer Richtung der Kette beim Umlauf um das antreibende Kettenrad.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese tangentialen Beschleunigungsschwankungen weitestgehend auszugleichen und unerwünschte Schwingungen vom Kettentrieb fernzuhalten.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Abtriebsrad und das Antriebsrad aus übersetzungsmäßig aufeinander abgestimmten Unrundzahnrädern bestehen, wobei das Antriebszahnrad in einer solchen Lagezuordnung zum Abtriebszahnrad steht, dass die jeweils kleinste Winkelgeschwindigkeit mit den Ecken des Kettenrad-Polygons zusammenfällt und die jeweils größere Winkelgeschwindigkeit in der Mitte einer Polygongeraden besteht. Dieser Vorschlag besteht vorteilhafterweise aus einer oder mehreren Getriebestufen eines Rädergetriebes mit variabler Winkelgeschwindigkeit. Dabei sind die Wälzkreisradien des oder der verzahnten Räderpaare so gestaltet, dass sie aus stückweise stetigen, verzahnten Abschnitten der Rollkurven von Unrundzahnrädern bestehen und eine solche Relativlage zum Kettenrad aufweisen, dass damit die tangentiale Geschwindigkeitsschwankung der Kette weitestgehend vermieden wird. Das oder die Unrundräderpaare bewirken bei konstanter Antriebswinkelgeschwindigkeit eine variable Abtriebswinkelgeschwindigkeit derart, dass mit dem beim Kettenumlauf zu- oder abnehmendem Radialstand der Kette vom Drehpunkt eine gegengleich ab- oder zunehmende Winkelgeschwindigkeit erzeugt wird und damit die Geschwindigkeitsschwankung in Tangentenrichtung erreicht wird. Mit einer oder mehreren Unrundgetriebestufen können allerdings nicht beliebige, sondern nur bestimmte mittlere Übersetzungsverhältnisse realisiert werden können. Ein besonderer Vorteil besteht daher darin, dass die Gestaltung gleichermaßen für Gelenkketten mit gleichen Teilungswinkeln und für Rundstahlketten mit ungleichen Teilungswinkeln für das Ersatzpolygon des Kettenrades eingesetzt werden kann. Bei Rundstahlketten werden kleine Kettenräder mit geringer Zähnezahl meist als Kettenritzel oder Kettennuss bezeichnet. Für die erfindungsgemäße Ausbildung ist jedoch die der Zähne des Kettenrades ohne Bedeutung und ob das Kettenrad mit gerader oder ungerader Zähnezahl ausgeführt ist.
Hierbei ist es vorteilhaft, dass für Rundstahlketten der Teilkreisradius des Abtriebzahnrades in der Mitte der kürzeren Ersatzpolygongeraden größer ist als in der Mitte der längeren Ersatzpolygongeraden.
Eine Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das Zahnrad-Rädergetriebe eine oder mehrere Unrundverzahnungsstufen aufweist, wobei zumindest die letzte Stufe als Unrundverzahnung ausgeführt ist. Über eine oder mehrere solcher Unrundverzahnungsstufen kann das Übersetzungsverhältnis oder andere Parameter beeinflusst werden.
Die Beeinflussung der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen erfolgt nach weiteren Merkmalen dadurch, dass das Abtriebszahnrad für Gelenkketten am Teilkreisumfang eine Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten aufweist, die gleich groß wie die Zähnezahl des Kettenrades ist. Der Vorteil ist eine nahezu gleichmäßige Bewegung der Kette, indem in jeder Winkelstellung die Kettengeschwindigkeit gleich groß ist.
Nach einem anderen Vorschlag ist vorgesehen, dass das Abtriebszahnrad für Rundstahlketten am Teilkreisumfang eine Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten aufweist, die doppelt so groß ist wie die Zähnezahl des Kettenrades. Dadurch tritt der gewünschte Effekt auch für solche Rundstahlketten ein.
Die stetige Rollkurvenbewegung tritt außerdem dadurch ein, dass das Antriebszahnrad ebenfalls mit stetigen Rollkurvenabschnitten am Teilkreisumfang ausgebildet ist.
Nach anderen Merkmalen ist vorgesehen, dass das Antriebszahnrad für Gelenkketten eine beliebige Anzahl stetiger Rollkurvenabschnitte gleich oder größer zwei aufweist. Dadurch kann das Übersetzungsverhältnis entsprechend eingestellt werden.
Die analoge Anwendbarkeit auf eine andere Kettenart ist dadurch gegeben, dass das Antriebszahnrad bei Rundstahlketten eine geradzahlige Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten aufweist.
Diese Weiterbildung gestattet sodann, dass die Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten des Antriebszahnrades auf dessen Teilungswinkel für eine Wahl des Übersetzungsverhältnisses Antriebszahnrad zu Abtriebszahnrad abgestimmt ist.
Nach einer Verbesserung wird vorgeschlagen, dass die geometrische Form der stetigen Rollkurvenabschnitte so ausgeführt ist, dass bei konstanter Antriebswinkelgeschwindigkeit die Abtriebswinkelgeschwindigkeit weitgehend als Produkt der mittleren Übersetzung mit dem Kosinus des Abtriebswinkels erreichbar ist. Dadurch können geeignete Kurvenformen eingesetzt werden.
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass die stetigen Rollkurvenabschnitte geometrisch derart ausgebildet sind, dass die Übersetzung durch einfache oder zusammengesetzte Polynome, trigonometrische Funktionen, Fourier-Reihen oder periodische oder mathematische Näherungsfunktionen annäherbar ist.
Nach diesbezüglichen Einstellungen der Rollkurven ist es vorteilhaft, dass die mittleren Übersetzungen der Rollbedingung genügen und bei Gelenkketten der Gleichung
(A) im = ϕ1 / sin α2 und bei Rundstahlketten der Gleichung (B)   im = β1+y2 sin β2 + sin y2 genügen.
Eine Verbesserung hinsichtlich der Stoßstellen zwischen einzelnen Rollkurvenabschnitten kann vorteilhafterweise dahingehend erzielt werden, indem die Rollkurvenabschnitte des Abtriebszahnrades in den Verschneidungspunkten konkave, einseitig gekrümmte Übergangsbögen aufweisen, die tangential an den Rollkurvenabschnitten anliegen.
Eine andere Weiterentwicklung hinsichtlich der Übergänge zwischen den Rollkurvenabschnitten besteht darin, dass anstelle der tangentialen Übergangsbögen an die Rollkurven gegenläufig gekrümmte Ausgleichskurven innerhalb von tangentialen Berührungspunkten der stetigen Rollkurvenabschnitten liegen.
Dabei ist noch vorgesehen, dass die Ausgleichskurven symmetrisch sind und mathematisch durch zumindest ein Polynom vierter Ordnung oder eine modifizierte trigonometrische Funktion wenigstens von der Form x sin x sind.
Auf die praktische Herstellung der Verzahnung mit den Rollkurvenabschnitten kann vorteilhafterweise dadurch eingegangen werden, dass die Ausgleichskurven und die Übergangsbögen beim Winkel des Verschneidungspunktes der stetigen Rollkurvenabschnitte einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich oder größer dem Radius eines Bearbeitungswerkzeuges ist.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass das Abtriebszahnrad an den Verschneidungspunkten zumindest zweiteilig ausgeführt ist, dass nach dem Fügen eines Primärteils und eines Sekundärteils konkav spitze Rollkurvenverschneidungen ohne Übergangsbögen oder Ausgleichskurven vorgesehen sind.
Weitere Maßnahmen, um den Übergang zwischen zwei Rollkurvenabschnitten zu gestalten, bestehen darin, dass jeder zweite Rollkurvenabschnitt entfällt und eine Bogenlücke bis zu einem Zentrierradius radial verringert ist.
Dabei ist es noch vorteilhaft, dass die Bogenlücke gleichzeitig als Werkzeugauslauf und als Zentrierung für das jeweilige Komplementärteil nutzbar ist.
Schließlich ist eine Ausgestaltung dahingehend vorgesehen, dass der in Teilbereichen durch Übergangsbögen oder Ausgleichskurven angenommen nicht ausgleichbare Polygoneffekt mit der oder mit nächsthöheren unrundverzahnten Abtriebszahnrädern und Antriebszahnrädern durch umfangmäßig lagerichtige Zuordnung von übersetzungsmäßig zutreffenden Übergangsbögen zu den zentrisch ausgebildeten Abtriebszahnrädern und Antriebszahnrädern ausgleichbar ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Querschnitt durch einen Kettentrieb mit Unrundrädergetriebe,
Fig. 2
als ein erstes Beispiel ein Kettenrad mit Ersatzpolygon und Unrundzahnrad-Paar bei gleichen Teilungswinkeln,
Fig. 3
als zweites Beispiel ein Kettenrad mit ungleichen Teilungswinkeln,
Fig. 4
eine Darstellung der Kinematik des Polygoneffektes B-A der Kette um das Kettenrad,
Fig.5
in vergrößertem Maßstab die Übergangsbögen und Ausgleichskurven zwischen einer Rollkurvenverschneidung,
Fig. 6A
einen Schnitt durch ein Komplementär-Unrundzahnrad,
Fig. 6B
eine Vorderansicht des Komplementär-Unrundzahnrads,
Fig. 6C
eine Vorderansicht des Primärteils und
Fig. 6D
eine Vorderansicht des Sekundärteils.
Aus Fig. 1 ist ein Zahnrad-Rädergetriebe 2 mit einem unrundverzahnten Abtriebszahnrad 3a auf der Kettenradachse 1 ersichtlich, mit einem Zugmittel aus einer Stahlgelenkkette 7 oder aus einer Rundstahlkette 8, das mittels eines unrundverzahnten Antriebszahnrades 4a angetrieben ist. Letzterem ist eine Getriebestufe aus einem Antriebszahnrad 4 und einem Abtriebszahnrad 3 vorgeschaltet, das durch einen Elektromotor auf der Antriebsseite 5 angetrieben wird. Auf der Abtriebsseite 6 befindet sich auf der Kettenradachse 1 ein Kettenrad 10. Zumindest die letzte Stufe 12 des Zahnrad-Rädergetriebes 2 besitzt ein polygonales Kettenrad 10 und Mittel, um auf das Kettenrad 10 übertragene Schwankungen der Geschwindigkeit und Beschleunigung zu reduzieren, die aus zumindest einem an die Kettenradachse 1 angeschlossenen Zahnrad-Rädergetriebe 2 bestehen, das durch ein auf der Kettenrad-Achse 1 drehfestes unrundverzahntes Abtriebszahnrad 3a mit einem unterschiedlich großen Teilkreis gebildet ist.
Der Polygoneffekt entsteht durch den während der Kettenraddrehung veränderlichen Hebelarm h2). Allgemein wird die horizontale Kettengeschwindigkeit v berechnet mit v = h2) ω2
Wählt man als Bewegungsgesetz eine variable Winkelgeschwindigkeit ω2=ω1 im 1cosϕ2    so ergibt sich mit h2)=r 0 cos ϕ2   als Produkt ν = r 0 ω1 im eine vom Drehwinkel ϕ2 unabhängige Horizontalgeschwindigkeit der Kette.
Durch Integration erhält man aus   (2) ω1 = i m ω2 cos ϕ2 die Winkelbeziehung zwischen Antriebsrad und Abtriebsrad ϕ1 = i m sin ϕ2
Das gewünschte Übertragungsverhalten zwischen ϕ1 und ϕ2 wird nur durch ein oder mehrere Unrundzahnradpaar(e) 3, 4 bzw. 3a, 4a mit stückweise stetigen Rollkurvenabschnitten 9 so gelöst, dass zwar für die Rollbedingung die Teilbogenlängen 27 und 13 gleich groß sind, die Wälzradien der Verzahnungen r 11) und r 22) aber ortsabhängig von ϕ1 und ϕ2 so gewählt werden, dass sich das Übertragungsverhalten gemäß Gleichung 4 einstellt. Bei konstantem Achsabstand 28 (a) der Unrundzahnräder 3, 4 bzw. 3a, 4a ist die allgemein gültige Rollkurvenfunktion in Polarkoordinaten gegeben durch r11) = a i+1 = a im cosϕ2+1 = a im 2 2 1+1 und r 22)- a.i i+1 - a.im cosϕ2 1+im cosϕ2
Mit der dargestellten Lageanordnung des Kettenrades 10 zum Abtriebszahnrad 3 wird die gewünschte Übertragungsfunktion (ϕ) durch das Unrundzahnradpaar 3, 4 gerade so erzwungen, dass die Winkelgeschwindigkeiten ω2 schwanken zwischen minimal: ω2min=ω1im bei ϕ2 = 0 und h = r 0 maximal: ω2max = ω1imcos ϕ2max bei -ϕ2max = ϕ2 + ϕ und2max h - r 0 cos ϕ2max womit die Kettengeschwindigkeit in jeder Stellung ϕ2 gleich groß ist.
Unrundzahnräder können heute auch für komplizierte Rollkurvenformen wirtschaftlich hergestellt werden. Darüber hinaus sind sie für den häufigen Fall eines Rundstahl-Kettenrades 10 mit ungleichen Teilungswinkeln ebenso einfach zu realisieren wie bei gleichen Teilungswinkeln.
Die realisierbaren mittleren Übersetzungen i m werden berechnet für gleiche Teilungswinkel im = ϕ1 sinϕ2max ungleiche Teilungswinkel im = β11 sinβ2+sinγ2
Die Gleichungen für die Winkelberechnungen sind bei gegebener Zähnezahl  des Kettenrades 2a 2 = 2π/c   a 2 = β22 und β2=arc tansina 2 t-d t+d +cosa 2
Aus Symmetriegründen ist für Rundstahlketten 8 mit ungleichen Teilungen (t - d) und (t + d) nur eine geradzahlige Anzahl von Bogenabschnitten b am Antriebs-Unrundzahnrad mit typischen Verhältnissen für Rundstahlketten (t - d) / (t + d) = 0,5 in folgenden Übersetzungsstufen, z.B. für ein Kettenrad mit 6 Ecken mit ϕ2max = 30° realisierbar:
Bei c = 6 wird a 2 = 30° und β2 =20,1°, γ2 = 9,9° und sin β2 + sin γ2 = 0,515583.
Figure 00100001
Für die meisten praktischen Fälle werden Übersetzungsverhältnisse zwischen 1,5 und 3 ausreichen, sodass hieraus keine Anwendungsbeschränkung entsteht.
Die Fig. 2 und 3 zeigen, dass das unrundverzahnte Abtriebsrad 3a und das unrundverzahnte Antriebsrad 4a aus übersetzungsmäßig aufeinander abgestimmten Unrundzahnrädern bestehen, wobei das Antriebszahnrad 4a (bzw. 4) in einer solchen Lagezuordnung zum Abtriebszahnrad 3a (bzw. 3) steht, dass die jeweils kleinste Winkelgeschwindigkeit mit den Ecken 29a des Kettenrad-Polygons 29 zusammenfällt und die jeweils größere Winkelgeschwindigkeit in der Mitte einer Polygongeraden 29b besteht. Für Rundstahlketten 8 ist der Teilkreisradius 13a des Abtriebszahnrades 3 in der Mitte der kürzeren Ersatzpolygongeraden 30 größer als in der Mitte der längeren Ersatzpolygongeraden 31. Das Zahnrad-Rädergetriebe 2 kann eine oder mehrere Unrundverzahnungsstufen 11 aufweisen, wobei zumindest die letzte Stufe 12 als Unrundverzahnung 14 ausgebildet sein muss.
Das Abtriebsrad 3 besitzt für eine Gelenkkette 7 am Teilkreisumfang 13 eine Anzahl von stetigen Rullkurvenabschnitten 9, die gleich groß wie die Zähnezahl des Kettenrades 10 ist. Weiterhin weist das Abtriebszahnrad 3 für die Rundstahlkette 8 am Teilkreisumfang 13 eine Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten 9 auf, die doppelt so groß ist wie die Zähnezahl  des Kettenrades 10. Das Antriebszahnrad 4 ist ebenfalls mit solchen stetigen Rollkurvenabschnitten 9 am Teilkreisumfang 13 versehen. Das Antriebszahnrad 4 besitzt für eine Gelenkkette 7 eine beliebige Anzahl stetiger Rollkurvenabschnitte 9 gleich oder unter zwei. Jede dieser Rollkurven 9a bildet einen Bogen "b". Bei Rundstahlketten 8 weist das Antriebszahnrad 4 eine geradzahlige Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten 9 auf.
Dabei ist die Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten 9 des Antriebszahnrades 4 auf dessen Teilungswinkel 15 für eine Wahl zum Antriebszahnrad 3 abgestimmt.
Die geometrische Form der stetigen Rollkurvenabschnitte 9 ist so ausgeführt, dass bei konstanter Antriebswinkelgeschwindigkeit ω1 die Abtriebswinkelgeschwindigkeit (ω2 = ω1 / i) weitgehend als Produkt der mittleren Übersetzung mit dem Kosinus des Abtriebswinkels ϕ2, d.h. i - im cos ϕ2 erzielt werden kann.
Die stetigen Rollkurvenabschnitte 9 sind ferner geometrisch derart ausgebildet, dass die Übersetzung "i" durch einfache oder zusammengesetzte Polynome, trigonometrische Funktionen, Fourier-Reihen oder periodische oder mathematische Näherungsfunktionen erzielt werden kann.
In Fig. 4 sind die kinematischen Verhältnisse am Kettenrad 10 mit den verwendeten Bezeichnungen dargestellt. Daraus ergibt sich die Geschwindigkeit "v1 " und die Geschwindigkeit "v" in horizontaler Richtung. Der Hebelarm "h" ist dabei eine Funktion des Antriebs- oder Drehwinkels ϕ2 bei der Abtriebswinkelgeschwindigkeit ω2.
Gemäß Fig. 5 zeigen die Rollkurvenabschnitte 9 des Abtriebszahnrades 3 im Verschneidungspunkt 17 konkave, einseitig gekrümmte Übergangsbögen 16, die tangential an den Rollkurvenabschnitten 9 anliegen. Anstelle der tangentialen Übergangsbögen 16 an die Rollkurven 9a können gegenläufig gekrümmte Ausgleichskurven 18 innerhalb von tangentialen Berührungspunkten 19 der stetigen Rollkurvenabschnitte 9 liegen. Die Ausgleichskurven 18 sind symmetrisch und können mathematisch durch zumindest ein Polynom vierter Ordnung oder eine modifizierte trigonometrische Funktion wenigstens von der Form x . sin x dargestellt werden.
Die Ausgleichskurven 18 und die Übergangsbögen 16 weisen beim Winkel des Verschneidungspunktes 17 der stetigen Rollkurvenabschnitte 9 einen Krümmungsradius auf, der gleich oder größer dem Radius eines Bearbeitungswerkzeugs 20 sein kann.
Gemäß Fig. 6 ist das Abtriebszahnrad 3 an den Verschneidungspunkten 17 zumindest zweiteilig ausgeführt. Ein Primärteil 21 kann mit einem Sekundärteil 22 zusammengefügt werden, so dass konkav spitze Rollkurvenverschneidungen 23 ( ohne Übergangsbögen 16 oder Ausgleichskurven 18) entstehen.
In den Fig. 6B - 6D ist gezeigt, dass jeder zweite Rollkurvenabschnitt 9 entfällt und eine Bogenlücke 24 bis zu einem Zentrierradius 25 radial verringert ist. Die Bogenlücke 24 kann gleichzeitig als Werkzeugauslauf und als Zentrierung für das jeweilige Komplementärteil genutzt werden.
Für den praktischen Fall, dass der in Teilbereichen durch die Übergangsbögen 16 oder die Ausgleichskurven 18 vorhandene Polygoneffekt nicht ganz ausgeglichen werden kann, besteht die Möglichkeit, mit der oder mit nächsthöheren unrundverzahnten Abtriebszahnrädern 3a und Antriebszahnrädern 4a einen Abgleich durch eine umfangsmäßig lagerichtigen Zuordnung von übersetzungsmäßig zutreffenden Übergangsbögen 16 zu den zentrisch ausgebildeten Abtriebszahnrädern 3a und Antriebszahnrädern 4a vorzunehmen.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Bezugszeichenliste in Verbindung mit der Zeichnung.
Bezugszeichenliste
1
Kettenradachse
2
Zahnrad-Rädergetriebe
3
Abtriebszahnrad
3a
unrundverzahntes Abtriebszahnrad
4
Antriebszahnrad
4a
unrundverzahntes Antriebszahnrad
5
Antriebsseite
6
Abtriebsseite
7
Stahlgelenkkette
8
Rundstahlkette
9
stetiger Rollkurvenabschnitt
9a
Rollkurve
10
Kettenrad
11
Unrundverzahnungsstufe
12
letzte Stufe
13
Teilkreisumfang
13a
Teilkreisradius
14
Unrundverzahnung
15
Teilungswinkel
16
Übergangsbogen
17
Verschneidungspunkt
18
Ausgleichskurve
19
tangentiale Berührungspunkte
20
Bearbeitungswerkzeug
21
Primärteil
22
Sekundärteil
23
Rollenkurvenverschneidung
24
Bogenlücke
25
Zentrierradius
26
Ersatz-Polygongerade
27
Teilbogenlänge
28
Achsabstand "a"
Bezugszeichenliste, Fortsetzung
29
Polygon
29a
Ecken des Polygons
29b
Polygongerade
30
kürzere Ersatz-Polygongerade
31
längere Ersatz-Polygongerade
d0
Kettenraddurchmesser
r0
Kettenradradius
r1
Wälzradius der Verzahnung
r2
Wälzradius der Verzahnung
b
Bogen
h
Hebelarm
t
Teilung
Zähnezahl
i
Übersetzungsverhältnis
ω1
Antriebswinkelgeschwindigkeit
ω2
Abtriebswinkelgeschwindigkeit
ϕ1
Antriebswinkel / Drehwinkel
ϕ2
Antriebswinkel / Drehwinkel
Y1
Teilungswinkel
Y2
Teilungswinkel
β1
Teilungswinkel
β2
Teilungswinkel
a1
Kettenradteilungswinkel
a2
Kettenradteilungswinkel
v
horizontale Kettengeschwindigkeit

Claims (20)

  1. Kettentrieb mit einem Zugmittel aus Stahlgelenkketten oder aus Rundstahlketten für Rädergetriebe mit einem polygonalen Kettenrad und Mitteln, um auf das Kettenrad übertragene Schwankungen der Geschwindigkeit und Beschleunigung zu reduzieren, die aus zumindest einem an die Kettenradachse angeschlossenen Zahnrad-Rädergetriebe bestehen, das durch ein auf der Kettenradachse drehfestes Abtriebszahnrad mit einem unterschiedlich großen Teilkreis gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (3) und das Antriebszahnrad (4) aus übersetzungsmäßig aufeinander abgestimmten Unrundzahnrädern bestehen, wobei das Antriebszahnrad (4) in einer solchen Lagezuordnung zum Abtriebszahnrad (3) steht, dass die jeweils kleinste Winkelgeschwindigkeit mit den Ecken (29a) des Kettenrad-Polygons (29) zusammenfällt und die jeweils größere Winkelgeschwindigkeit in der Mitte einer Polygongeraden (29b) besteht.
  2. Kettentrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass für Rundstahlketten (8) der Teilkreisradius (13a) des Abtriebszahnrades (3) in der Mitte der kürzeren Ersatzpolygongeraden (30) größer ist als in der Mitte der längeren Ersatzpolygongeraden (31).
  3. Kettentrieb nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad-Rädergetriebe (2) eine oder mehrere Unrundverzahnungsstufen (11) aufweist, wobei zumindest die letzte Stufe (12) als Unrundverzahnung (14) ausgeführt ist.
  4. Kettentrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (3) für Gelenkketten (7) am Teilkreisumfang (13) eine Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten (9) aufweist, die gleich groß wie die Zähnezahl des Kettenrades (10) ist.
  5. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (3) für Rundstahlketten (8) am Teilkreisumfang (13) eine Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten (9) aufweist, die doppelt so groß ist wie die Zähnezahl des Kettenrades (10).
  6. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (4) ebenfalls mit stetigen Rollkurvenabschnitten (9) am Teilkreisumfang (13) ausgebildet ist.
  7. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (4) für Gelenkketten (7) eine beliebige Anzahl stetiger Rollkurvenabschnitte (9) gleich oder größer zwei aufweist.
  8. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (4) bei Rundstahlketten (8) eine geradzahlige Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten (9) aufweist.
  9. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von stetigen Rollkurvenabschnitten (9) des Antriebszahnrades
    (4) auf dessen Teilungswinkel (15) für eine Wahl des Übersetzungsverhältnisses Antriebszahnrad (4) / Abtriebszahnrad (3) abgestimmt ist.
  10. Kettentrieb nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form der stetigen Rollkurvenabschnitte (9) so ausgeführt ist, dass bei konstanter Antriebswinkelgeschwindigkeit (ω1) die Abtriebswinkelgeschwindigkeit (ω2 = ω1 / i) weitgehend als Produkt der mittleren Übersetzung (i m) mit dem Kosinus des Abtriebswinkels (ϕ2), d.h. i-im cos ϕ2 erreichbar ist.
  11. Kettentrieb nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die stetigen Rollkurvenabschnitte (9) geometrisch derart ausgebildet sind, dass die Übersetzung (i) durch einfache oder zusammengesetzte Polynome, trigonometrische Funktionen, Fourier-Reihen oder periodische oder mathematische Näherungsfunktionen annäherbar ist.
  12. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren Übersetzungen der Rollbedingung genügen und bei Gelenkketten (7) der Gleichung (A) im = ϕ1 / sin α2 und bei Rundstahlketten (8) der Gleichung (B) im = β1+Y1 sin β2+sinY2 genügen.
  13. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkurvenabschnitte (9) des Abtriebszahnrades (3) in den Verschneidungspunkten (17) konkave, einseitig gekrümmte Übergangsbögen (16) aufweisen, die tangential an den Rollkurvenabschnitten (9) anliegen.
  14. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der tangentialen Übergangsbögen (16) an die Rollkurven (9a) gegenläufig gekrümmte Ausgleichskurven (18) innerhalb von tangentialen Berührungspunkten Berührungspunkten (19) der stetigen Rollkurvenabschnitte (9) liegen.
  15. Kettentrieb nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskurven (18) symmetrisch sind und mathematisch durch zumindest ein Polynom vierter Ordnung oder eine modifizierte trigonometrische Funktion wenigstens von der Form x sin x sind.
  16. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 14 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskurven (18) und die Übergangsbögen (16) beim Winkel des Verschneidungspunktes (17) der stetigen Rollkurvenabschnitte (9) einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich oder größer dem Radius eines Bearbeitungswerkzeuges (20) ist.
  17. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (3) an den Verschneidungspunkten (17) zumindest zweiteilig ausgeführt ist, dass nach dem Fügen eines Primärteils (21) und eines Sekundärteils (22) konkav spitze Rollkurvenverschneidungen (23) ohne Übergangsbögen (16) oder Ausgleichskurven (18) vorgesehen sind.
  18. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder zweite Rollkurvenabschnitt (9) entfällt und eine Bogenlücke (24) bis zu einem Zentrierradius (25) radial verringert ist.
  19. Kettentrieb nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenlücke (24) gleichzeitig als Werkzeugauslauf und als Zentrierung für das jeweilige Komplementärteil nutzbar ist.
  20. Kettentrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass der in Teilbereichen durch Übergangsbögen (16) oder Ausgleichskurven (18) angenommen nicht ausgleichbare Polygoneffekt mit der oder mit nächsthöheren unrundverzahntem Abtriebszahnrädern (3a) und Antriebszahnrädern (4a) durch umfangsmäßig lagerichtige Zuordnung von übersetzungsmäßig zutreffenden Übergangsbögen (16) zu den zentrisch ausgebildeten Abtriebszahnrädern (3a) und Antriebszahnrädern (4a) ausgleichbar ist.
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