FI124948B - Laitteisto ketjukäyttöön - Google Patents

Description

Laitteisto ketjukäyttöön

Keksinnön kohteena on itsenäisen patenttivaatimuksen johdanto-osan mukainen laitteisto ketjukäyttöön.

Perinteisessä ketjurakenteessa voimansiirto ketjun käyttämiseksi välitetään yleensä hammasmuotojensa osalta standardisoidulla käyttöpyörällä. Tässä suhteessa kehittyneempi ketjurakenne on aikaisemmin tunnettu esim. suomalaisista patenteista FI 64707 ja FI 101098. Näissä patenteissa esitetyt ketjut koostuvat toisiinsa nivelkohdistaan peräkkäin kytkettävistä muotokappaleista, joiden kantopinnalla on ketjun kulkusuuntaan nähden poikittaissuuntainen aukko, joka on sijoitettu edullisesti muotokappaleen toisen nivelkohdan läheisyyteen. Tällöin ketjun taittuessa käyttöpyörälle muodostuu edullinen vipuvarsi, jonka ansiosta ketjurakenteeseen vaikuttava ketjuvoima painaa ketjun aukot lujemmin käyttöpyörän tappeja vasten. Tämä ratkaisu vähentää merkittävästi ns. ylihyppimistä. Lisäksi muodostuvien vipuvarsien ansiosta ketjurakenne irtoaa paluupuolella helposti käyttöpyörältä, jolloin sen ns. mukaanottaminen estyy.

Patentin FI 64707 mukainen ketjurakenne on erityisesti siinä aikaansaatujen vipuvarsien ansiosta osoittautunut käytännössä merkittävästi aikaisempia vastaavia ratkaisuja paremmaksi. Tietyissä käyttökohteissa, kuten vedenpuhdistamoissa käytettävissä ketjurakenteissa on kuitenkin jouduttu esim. korroosion ja ketjun ominaispainon vähentämiseksi siirtymään muovisiin tai vastaaviin ei-metallisiin materiaaleihin. Tällöin on tietyissä käyttöympäristöissä, kuten esim. erityisen happamis-sa olosuhteissa, todettu ongelmia muotokappaleiden muovimateriaalin kestossa.

Toisaalta patentissa FI 101098 on esitetty parannus erityisesti niveltappien pituussuunnassa tapahtuvan ketjun taipuman osalta, mitä minimoidaan käyttämällä pituussuunnassa yhtenäisiä ja poikkileikkaukseltaan toista päätään kohti laajenevia niveltappeja. Käyttämällä edelleen esimerkiksi jatkuvasti kartiomaisia niveltappeja, saadaan pintapaineet optimoitua kaikissa tilanteissa siten, että periaatteessa ketjun taipuma eliminoituu jopa lähes täysin. Lisäksi tällaisia nivel-tappeja käyttämällä, voidaan helpottaa ketjun kokoamista kartiomaisen niveltapin ohjausvaikutuksen ansiosta.

Muotokappaleiden vetolujuutta ja taivutusjäykkyyttä on pyritty parantamaan tavanomaisesti lisäämällä muotokappaleiden ainesvahvuutta niiden aukon kohdalta kantopin-taa vastakkaiselta puolelta, mikä ei ole kaikissa tapauksissa optimaalisesti toteutettavissa ketjukäytön toimivuuden kannalta. Tämä johtuu ensinnäkin siitä, että muotokappaleen selkäpuolen loittoneman kasvu ketjun niveltappien määrittämästä keskilinjasta tuottaa ongelmia erityisesti ketjun kulun ohjaamisessa ja sen kulun valvonnassa eli esim. ns. ketjuvahtien toiminnassa. Toisaalta muotokappaleessa olevan aukon syvyys on edullisinta järjestää ulottumaan muotokappaleessa oleellisesti ketjun keskilinjalle, mikä mahdollistaa optimaalisen voimanvälityksen ketjua käyttävän ketju-pyörän ja ketjun muotokappaleiden kesken. Tällä tavoin mahdollistetaan ketjun optimaalinen toteutus rakenteellisesti sekä sen toiminta ilman ylimääräistä keinuntaa ja värähtelyä. Nykyisin käytössä olevin muotokappalein toteutetuin ketjuin ei kyetä edellä mainittuja ongelmia tyydyttävästi ratkaisemaan.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisen laitteiston tarkoituksena on saada aikaan ratkaiseva parannus edellä esitettyihin ongelmiin ja siten kohottaa oleellisesti alalla vallitsevaa tekniikan tasoa. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle laitteistolle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä on esitetty siihen kohdistuvan itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisen laitteiston tärkeimpinä etuina mainittakoon sen mahdollistamien ketjukäytön ja konstruktioiden yksinkertaisuus ja toimintavarmuus, jolloin ketjun muodostavien muotokappaleiden lujuusominaisuudet ja niiden muodostaman ketjun toiminta saadaan optimaalisiksi samalla minimoimalla materiaalin kulutus niiden valmistuksessa. Aukkoon sijoitetun paksunnosjärjestelyn ansiosta keksintö mahdollistaa näin ollen perinteisistä ratkaisuista poikkeavan muotokappaleen jäykistysraken-teen optimoimalla muotokappaleen materiaalinkulutus suhteessa sen lujuusominaisuuksiin. Keksintö mahdollistaa myös muotokappaleen aukon sijoittamisen oleellisesti ketjun keskilinjalle ilman, että muotokappaleen selkäpintaa on tarve suhteettomasti loitontaa suhteessa muotokappaleen "aukottoman" osan selkäpintaan. Tällöin myös ketjun värähtelyn estymisen ansiosta on mahdollista lisätä merkittävästi koko ketjukäyttölaitteiston käyttöikää. Hyödyntämällä edelleen edullisesti kanto-pinnaltaan kaareutuvia muotokappaleita saadaan ketjun muodostavien peräkkäisten muotokappaleiden ja taitto-tai vetopyörän keskinäisten kantopintojen välistä kontaktipintaa laajennettua tehokkaasti siten, että nivel-kohdista ei myöskään muodostu värähtelyä aiheuttavaa momenttia. Keksinnön mukaisessa laitteistossa on luonnollisesti edelleen mahdollista hyödyntää edelleen edullisesti edellä viitatun patentin 101098 mukaisia esim. jatkuvasti kartiomaisia niveltappeja, jotka omalta osaltaan edelleen minimoivat samanaikaisesti ketjun taipumaa.

Keksinnön mukaiseen laitteistoon kohdistuvissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty laitteiston muita edullisia sovellutuksia.

Seuraavassa selityksessä keksintöä havainnollistetaan yksityiskohtaisesti samalla oheisiin piirustuksiin viittaamalla, joissa kuvissa la - le on esitetty eräs edullinen keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluvan ketjun muotokappale sivukuvantona, yläpuolisena kuvantona ja etu-kuvantona muotokappaleen haarukkajärjestelyn päästä katsottuna, kuvissa 2a ja 2b on esitetty perinteisen ketjun (Fig. 2a) ja erään edullisen keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluvan ketjun (Fig. 2b) muodostavien muotokappaleiden välistä voimanvälitystä, kuvissa 3a - 3d on esitetty eräs edullinen keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluvan ketjun muotokappale yläpuolisena kuvantona muotokappaleen kanto-pinnan puolelta kuvattuna, muotokappaleen ja käyttöjärjestelyn vetokappaleen yhteistoimintaa etukuvantona muotokappaleen haarukkajärjestelyn päästä katsottuna, muotokappaleen selkäpuolen kuvantona ja muotokappaleen sivukuvantona, kuvassa 4 on esitetty keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluvan ketjun muodostavien muotokappaleiden taittumista ketjupyörälle.

Keksinnön kohteena on laitteisto ketjukäyttöön, johon kuuluu ketju, kuten voimansiirto-, kuljetusketju ja/tai vastaava, joka muodostuu: vastakkaisissa päissä olevissa nivelöintiosissa Ib olevista nivelkohdista 4, 5 niveltapeilla toisiinsa peräkkäin liitettävistä muoto- kappaleista 1, jolloin nivelöintiosien Ib ensimmäinen nivelkohta on järjestetty yhtenäiseksi, oleellisesti muotokappaleen keskiosan la leveyttä L kapeammaksi ulokejärjestelyksi 4 ja toinen nivelkohta haarukkajär-jestelyksi 5, jolloin kussakin nivelkohdassa 4, 5 on reiät 6 yhtenäisen ketjun muodostamiseksi sijoittamalla edellisen muotokappaleen ulokejärjestely 4 seuraavan muotokappaleen haarukkajärjestelyn 5 yhteyteen limilii-toksella ja sijoittamalla reikään 6 niveltappi; ja käyttöjärjestely, johon kuuluu ainakin yksi ketjupyörä 7, kuten veto-, taittopyörä tai vastaava. Ketjuun kuuluvan muotokappaleen 1 keskiosassa la oleva kantopinta lk käsittää ketjun kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikittaisesti järjestetyn aukon 2, joka on ketjua siirrettäessä yhteistoiminnassa ketjupyörään 7 kuuluvien, ketjun peräkkäisten aukkojen 2 mukaisesti ja ketjun kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikittaisesti järjestettyjen vastinpintojen 9 kanssa. Ketjuun kuuluva muotokappale 1 on järjestetty vahvistetuksi esim. kuvissa la, Ib, 3a ja 3d esitetyllä periaatteella aukon 2 pohjasta P ulkonevalla ja muotokappaleen 1 pituussuunnassa s aukon 2 kohdalla yhtenäisesti jatkuvalla paksunnosjärjestelyllä X.

Keksinnön mukaisen laitteiston edullisena sovellutuksena käyttöjärjestelyn vastinpinnat 9 on järjestetty ketjupyörään 7 kiinnitetyin vetokappalein 9', joissa on erityisesti kuvassa 3b esitettyyn edulliseen sovellutukseen viitaten muotokappaleen aukon 2 pohjaa P vasten asettuva vastinpinta 9'k, johon on järjestetty syvennys j ärj estely Y paksunnosjärjestelyä X varten. Keksinnön mukaisen paksunnosjärjestelyn X ja vetokappaleessa 9' olevan syvennysjärjestelyn Y avulla saadaan myös tehostettua ketjun kulun ohjausta em. järjestelyjen pitäessä ketjun linjan vakiona poikittaissuunnassa, jolloin myös helpommin vältytään esim. kuvan 2a mukaiselta perinteisille ketjuille tyypilliseltä ylikuormituksen aiheuttamalta lopputulemalta.

Keksinnön mukaisen laitteiston edelleen edullisena sovellutuksena ketjuun kuuluvan muotokappaleen 1 aukko 2 on järjestetty oheisissa piirustuksissa esitetyn mukaisesti muotokappaleen ensimmäisen nivelkohdan 4 yhteyteen. Tällöin muotokappaleen 1 aukon 2 jättöreuna on kuviin 3d ja 4 viitaten järjestetty ensimmäisen nivelkohdan takareunasta 4t, jolloin aukon 2 ryntöreuna päättyy kantopinnalle lk, kuten esim. kuvassa 3d siinä olevalla vahvistusreunalla 2v.

Edelleen edullisena keksinnön mukaisen laitteiston sovellutuksena muotokappaleen 1 ensimmäinen ja toinen nivelkohta 4, 5 ovat järjestetyt esim. kuviin Ib, le, 3a ja 3c viitaten kevennetyiksi rakenteiksi kahdella tai useammalla, pienempihalkaisijaisella väliosalla R2 yhdistetyllä, rinnakkaisella riparenkaalla Rl.

Erityisesti kuvissa Ib ja 3a esitettyihin edelleen edullisiin sovellutuksiin viitaten muotokappaleen aukon 2 pohjalla P oleva paksunnosjärjestely X koostuu yhdestä tai useammasta rinnakkaisesta ripamaisesta ulokkeesta, jotka on toteutettu riparenkaiden Rl jatkeista. Erityisesti kuvissa 3a-3d esitetyssä sovellutuksessa myös muotokappaleen keskiosa la on riparakenteinen R.

Edelleen edullisena keksinnön mukaisen laitteiston sovellutuksena käyttöjärjestelyn vastinpinnat 9 on järjestetty erityisesti kuvissa 3b ja 4 esitettyihin edullisiin sovellutuksiin viitaten pitkänomaisella vetokappaleella 9', jossa on sen kaksipäisen käytön mahdollistamiseksi vastaavat kontaktipinnat 9'k, Y sen vastakkaisissa päissä.

Edelleen edullisena sovellutuksena ketjun muotokappaleet 1 on valmistettu erityisesti kulloisiinkin käyttö-olosuhteisiin parhaiten soveltuvasta materiaalista eli edullisesti esim. muovipohjaisesta komposiittimateriaalista, kuten lujitemuovista, keraamimateriaalista ja/tai vastaavasta. Lujitemuovissa voidaan kuitumateriaalina käyttää lasikuidun sijasta/lisäksi esim. hiili-kuitua, aramidikuitua ja/tai luonnonkuituja. Järjestelyyn kuuluvien komponenttien lujuutta voidaan tällöin säätää kontrolloimalla kuitujen suuntaa komposiittimateriaalin valustuksessa. Sideaineina voidaan käyttää esim. polyesterihartsia tai epoksihartsia. On myös mahdollista valmistaa muotokappaleet metallista, kevyt-metalleista tai hyödyntää komposiittimateriaalissa metallia ja/tai kiveä jne.

Riippuen keksinnön mukaisen laitteiston käyttökohteesta, siihen kuuluvia eri komponentteja on mahdollista valmistaa keskenään erilaisista valmistusmateriaaleista, kuten niveltapit hiilikuidusta ja muotokappaleet lasikuidusta jne.

Kulloinkin valmistettavan laitteiston käyttötarkoituksesta ja -olosuhteista riippuen voidaan siihen kuuluvien komponenttien valmistuksessa käytettävänä muovina käyttää kestomuovia, kuten valtamuovia (PE, PP), teknistä muovia (PET, PMMA, PC, PA, POM, ABS+PC), erikoismuovia (PTFE), tai kertamuovia (PUR, UP, EP, VE, PF, MF/AF) jne.

Edelleen edullisena sovellutuksena erityisesti kuvassa 2b esitetyn periaatteen toteuttamiseksi muotokappaleen 1 ensimmäisen nivelkohdan ulokejärjestely 4 on järjestetty esim. kahdella tai useammalla, kuten kuvissa 3a-3d esitetyn edullisen sovellutuksen mukaisesti kolmella rinnakkaisella ulokeosalla 4'. Tällöin vastaavasti muotokappaleen 1 toisen nivelkohdan haarukkajärjestely 5 on järjestetty kahdella tai useammalla, kuten kuvissa 3a-3d esitetyssä sovellutuksessa kolmella rinnakkaisella haarukkaosalla 5'. Edellä selitetyin rakentein kyetään välttymään nykyisillä ketjurakenteilla mahdolliselta ketjutapin taipumiselta ja ketjun muotokappaleen haarukkaosan vääntymiseltä sen päästessä taipumaan kuvassa 2a esitetyllä periaatteella, ja näin ollen muotokappaleen murtumiselta.

On selvää, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin tai selitettyihin sovellutuksiin, vaan sitä voidaan muunnella huomattavastikin kulloistenkin käyttökohteiden edellyttämin tavoin. Näin ollen on ensinnäkin selvää, että keksinnössä hyödynnetyt komponentit voidaan valmistaa mitä erilaisimmista materiaaleista, mitä erilaisimpia valmistustekniikoita hyödyntäen. Toisaalta myös muotokappaleissa olevat vetoaukot voidaan sijoittaa esitetystä poiketen esim. muotokappaleen niin sanotusti vetävän nivelöintiosan yhteyteen tai keskeisemmin muotokappaleen keskiosan kantopinnalle. Keksinnössä on mahdollista hyödyntää myös esim. syvennysjärjestelyllä varustettua pyöreää vetotappia. Keksinnössä on myös mahdollista ja edullista hyödyntää sinänsä tunnettua kartiomaista niveltappia muotokappaleiden peräkkäisissä nivelkohdissa, missä suhteessa saattaa olla myös mahdollista käyttää muotokappaleiden peräkkäisissä nivel-kohdissa myös vastakkaisiin suuntiin laajenevia nivel-tappeja. On myös mahdollista valmistaa niveltapit esim. sopivista materiaaleista siten, että niissä on jonkinasteinen napsahduslukituksen mahdollistava kiinnitys järjestely jo valmiina jne.

Claims (10)

1. Laitteisto ketjukäyttöön, johon kuuluu ketju, kuten voimansiirto-, kuljetusketju ja/tai vastaava, joka muodostuu: vastakkaisissa päissä olevissa nive-löintiosissa (Ib) olevista nivelkohdista (4, 5) nivel-tapeilla toisiinsa peräkkäin liitettävistä muotokappaleista (1), jolloin nivelöintiosien(Ib) ensimmäinen nivelkohta on järjestetty yhtenäiseksi, oleellisesti muotokappaleen keskiosan (la) leveyttä (L) kapeammaksi ulokejärjestelyksi (4) ja toinen nivelkohta haarukka-järjestelyksi (5), jolloin kussakin nivelkohdassa (4, 5) on reiät (6) yhtenäisen ketjun muodostamiseksi sijoittamalla edellisen muotokappaleen ulokejärjestely (4) seuraavan muotokappaleen haarukkajärjestelyn (5) yhteyteen limiliitoksella ja sijoittamalla reikään (6) niveltappi; ja käyttöjärjestely, johon kuuluu ainakin yksi ketjupyörä (7), kuten veto-, taittopyörä tai vastaava, jolloin ketjuun kuuluvan muotokappaleen (1) keskiosassa (la) oleva kantopinta (lk) käsittää ketjun kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikittaisesti järjestetyn aukon (2), joka on ketjua siirrettäessä yhteistoiminnassa ketjupyörään (7) kuuluvien, ketjun peräkkäisten aukkojen (2) mukaisesti ja ketjun kulkusuuntaan nähden oleellisesti poikittaisesti järjestettyjen vastinpintojen (9) kanssa, tunnettu siitä, että ketjuun kuuluva muotokappale on järjestetty vahvistetuksi aukon (2) pohjasta (P) ulkonevalla ja muotokappaleen (1) pituussuunnassa (s) aukon (2) kohdalla yhtenäisesti jatkuvalla paksunnosjärjestelyllä (X) ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käyttöjärjestelyn vastinpinnat (9) on järjestetty ketjupyörään (7) kiinnitetyin vetokappa-lein (9'), joissa on muotokappaleen aukon pohjaa (P) vasten asettuva vastinpinta (9'k), johon on järjestetty syvennysjärjestely (Y) paksunnosjärjestelyä (X) varten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ketjuun kuuluvan muotokappaleen (1) aukko (2) on järjestetty muotokappaleen ensimmäisen nivelkohdan (4) yhteyteen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että muotokappaleen (1) aukon (2) jättöreuna on järjestetty ensimmäisen nivelkohdan takareunasta (4t) , jolloin aukon (2) ryntöreuna päättyy kantopinnalle (lk).

5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että muotokappaleen (1) ensimmäinen ja toinen nivelkohta (4, 5) ovat järjestetyt kevennetyiksi rakenteiksi kahdella tai useammalla, pienempihalkaisijaisella väliosalla (R2) yhdistetyllä, rinnakkaisella riparenkaalla (Rl).

6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että muotokappaleen aukon (2) pohjalla (P) oleva paksunnosjärjestely (X) koostuu yhdestä tai useammasta rinnakkaisesta ripa-maisesta ulokkeesta, kuten riparenkaan (Rl) jatkeesta.

7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käyttöjärjes-telyn vastinpinnat (9) on järjestetty pitkänomaisella vetokappaleella (9'), jossa on sen kaksipäisen käytön mahdollistamiseksi vastaavat kontaktipinnat (9'k, Y) sen vastakkaisissa päissä.

8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ketjun muoto-kappaleet (1) on valmistettu komposiittimateriaalista, kuten lujitemuovista, keraamimateriaalista ja/tai vastaavasta .

9. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että muotokappaleen (1) ensimmäisen nivelkohdan ulokejärjestely (4) on järjestetty kahdella tai useammalla rinnakkaisella ulokeosalla (4').

10. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista 1-9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että muotokappaleen (1) toisen nivelkohdan haarukkajärjestely (5) on järjestetty kahdella tai useammalla rinnakkaisella haarukkaosalla (5')· Patentkrav :