DE4201208C2 - Zahnkette mit Innenführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnkette mit Innenführung, bestehend aus einem Verband aus Zahnlaschen, die in durch Ausführungslaschen begrenzten Gruppen mittels Wiege­ gelenkzapfenpaaren miteinander und mit anschließenden Zahnlaschengruppen gekoppelt sind.

Zahnketten der genannten Art sind im DIN-Blatt 8190 erfaßt. Ihre Wiegegelenkzapfenpaare bestehen aus gekrümmten plattenartigen Stegen, die Rücken an Rücken durch Lager­ öffnungen der Zahnlaschen hindurchgeführt sind, sich an ihrer Rückenfläche gegeneinanderlegen und sich abrollen und sich mit ihren schmalen Querschnittsseiten gegen den Umfang der Lageröffnungen anlegen. An den Zahn­ laschen sind jeweils zwei Zähne und eine dazwischenliegende Zahnlücke ausgebildet, welche an das Zahnprofil der Zahnräder angepaßt ist, über welche die Zahnkette laufen soll.

Die in diese innengeführten Zahnketten gesetzten Erwartungen haben sich leider auf vielen Anwendungsgebieten nicht erfüllt, insbesondere dort, wo die Ketten mit größerer Geschwindigkeit auch über relativ kleine Zahnräder geführt werden. Es mußten Wiegegelenkzapfenbrüche festgestellt werden, die nicht durch eine übermäßige Zugbelastung der Kette erklärbar sind. Auch haben sich Einlaufstellen an den Zahnflanken der Zahnräder und der Zahnlaschen gezeigt, welche durch die Wiegegelenkkoppelung der Zahnlaschen aus­ geschlossen sein sollten.

Der Grund für die festgestellten Mänge dürfte in der Formgebung der Wiegegelenkzapfen liegen. Bei der bei einer Kettenkrümmung erfolgenden Relativbewegung der beiden Wiegegelenkzapfen des Wiegegelenkzapfenpaares einer Gelenkstelle der Kette verschiebt sich der gegenseitige Anlagepunkt der gekrümmten Zapfenrücken aus der Mitte der Lageröffnungen der Zahnlaschen, deren Formgebung aber unter der Voraussetzung berechnet worden ist, daß sich die Ketten bei jedem Kettenraddurchmesser genau um die Mitte der Lageröffnungen verschwenken. Diese Verschiebung der Anlagestelle der beiden Wiegegelenkzapfen eines Wiege­ gelenkzapfenpaares aus der Mitte der Lageröffnungen der Zahnlaschen fällt wenig ins Gewicht, wenn die Kette über Zahnräder geleitet wird, deren Zähnezahl größer ist als die Zähnezahl des Zahnrades, das der Zahnformberechnung zugrunde gelegt worden ist. Nicht mehr vernachlässigbar wird diese Verschiebung aber, wenn die Zahnkette über Zahnräder geleitet wird, deren Zähnezahl kleiner ist als bei dem der Berechnung zugrunde gelegten Zahnrad. Dann macht sich auch der weitere große Nachteil der bisher ver­ wendeten Wiegegelenkkonstruktion bemerkbar, der darin besteht, daß sich die Wiegegelenkzapfen als Stanzgebilde nur mit Maßtoleranzen herstellen lassen, die den beiden Wiegegelenkzapfen eines Wiegegelenkzapfenpaares ein gewisses Spiel in den Lageröffnungen der Zahnlaschen erlauben, durch welches das Maß der möglichen Verschiebung der gegenseitigen Anlagestelle der Wiegegelenkzapfen noch ver­ größert wird und während des Kettenablaufes über die Zahnräder ein Schlagen der Zahnlaschen gegen die Wiege­ gelenkzapfen auftreten kann. Ein sauberes und maßgenaues Abwälzen der Zähne der Zahnlaschen auf den Zähnen der Zahnräder ist nicht mehr gewährleistet und führt zu den festgestellten Einlaufstellen an den Zahnflanken.

Nachteilig ist außerdem, daß bei den bekannten Zahnketten die Wiegegelenkzapfen gleichzeitig als Distanzzapfen Ver­ wendung finden und beim Zusammensetzen der Zahnkette an ihren Enden gegenüber einer Distanzscheibe gestaucht oder verschränkt werden, wodurch ihre Formgebung und Ausrichtung nachträglich negativ verändert werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnkette mit Innenführung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei einem Lauf der Zahnkette über Zahnräder mit relativ kleinem Durchmesser ein spielfreies Abrollen der Zahnlaschen auf den Zähnen des Zahnrades gewährleistet ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gelenkkoppelung der Zahnlaschen jeweils mittels Nadelrollenpaaren erfolgt, und daß für den Zusammenhalt der Zahnlaschengruppen gesonderte Distanzzapfen vorgesehen sind.

An Stelle der ringsektorförmigen Wiegegelenkzapfen der bisher bekannten Gelenkkonstruktion weist die erfindungsgemäß ausgebildete Zahnkette Nadelrollenpaare auf, die sich als volle Rotationskörper mit sehr kleinen Maß­ toleranzen herstellen lassen und die beim Zusammensetzen der Kette keiner Gefahr einer Änderung ihrer Form und Lage ausgesetzt sind, weil sie nicht gleichzeitig den seitlichen Zusammenhalt der Zahnlaschen der Zahnkette bewirken müssen. Mit der Erfindung lassen sich Präzisionsketten herstellen, deren Gelenkstellen bei jeder auftretenden Kettenkrümmung spielfrei bleiben, wenn die Nadelrollen der Nadelrollenpaare genau den halben Durchmesser der kreis­ förmigen Lageröffnungen der Zahnlaschen aufweisen und die kreisrunden Lageröffnungen der Zahnlaschen vorteilhafterweise auch noch auf diesen doppelten Durchmesserwert der Nadelrollen nachgeschliffen oder nachgerieben sind. Die Zahnkette muß aber nicht diesen höchsten Präzisionsstandard aufweisen, weil bereits durch die Verwendung von Gelenk­ gliederpaaren mit kreisförmigem Querschnitt eine Mittel­ punktsverschiebung der gegenseitigen Anlagestelle der beiden Nadelrollen auch bei mit bekannten Wiegegelenkzapfen vergleichbaren Toleranzwerten nicht so stark werden kann, wie dies bei den bekannten Wiegegelenkzapfen der Fall ist. Vorteilhafterweise kann das Nadelrollenpaar jeder Gelenkstelle jeweils zusammen mit zwei gleichen Distanzzapfen durch die Lageröffnungen einer Zahnlaschengruppe hindurchgeführt sein. Dabei können die Distanzzapfen auch als Hilfsanschläge für die Nadelrollen dienen und hierzu als drehbare Rundstäbe ausgebildet und angeordnet sein.

Eine wünschenswerte Begrenzung der Zahnkettenkrümmung läßt sich erfindungsgemäß mittels der Außenführungslaschen bewirken, in deren Lageröffnungen die Nadelrollen hineinragen und die von den Distanzzapfen durchdrungen sind. Die Lageröffnungen der Außenführungslaschen können an ihrem Umfang Ausricht- und Anschlagflächen mindestens für die Distanzzapfen, aber auch sowohl für die Distanzzapfen als auch für die beiden Nadelrollen aufweisen, und diese Ausricht- und Anschlagflächen lassen sich zweckmäßig an den Umfangsstellen durch die Übergangsstellen von Kreisbögen unterschiedlichen Durchmessers bilden, aus denen der Umfang der Lageröffnungen der Außenführungslaschen zusammen­ gesetzt sein kann und deren Radius jeweils größer als der Radius des zu haltenden Teiles, also eines Distanzzapfens oder einer Nadelrolle ist.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete, innengeführte Zahnkette erlaubt die Anwendung solcher Zahnketten auch auf bisher als kritisch angesehenen Bereichen, wo hohe Kettenlauf­ geschwindigkeiten über Zahnräder mit relativ kleinem Durchmesser und dementsprechend auch geringerer Zahnzahl am Zahnradumfang geführt werden müssen. Die geänderten Gelenkelemente sind gängige Maschinenelemente und erfordern keine Sonderwerkzeuge zu ihrer Herstellung oder Feinbearbeitung, so daß erfindungsgemäß ausgebildete Zahnketten preislich einen voll konkurrenzfähigen Ersatz für bisher bekannte innengeführte Zahnketten bilden, selbst wenn sie als Präzisionsketten auch noch zusätzlich mit ge­ schliffenen Zahnflankenflächen versehen werden.

Nachfolgend werden die wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zahnkette an einem aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Einzelansicht einer Zahnlasche, an beiden Gelenkstellen jeweils im Verbund mit einer Zahnlasche einer benachbarten Zahnlaschengruppe und bei unterschiedlicher Kettenkrümmung;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Schnitt­ darstellung einer Gelenkstelle der Zahnkette, in welche Nadelrollen und zum Vergleich herkömmliche Wiegegelenkzapfen eingezeichnet sind;

Fig. 3 einen gegenüber der Schnittebene der Fig. 2 um 90° gedrehten schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Zahnkette im Bereich einer Gelenkstelle;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Außenführungslasche der Zahnkette mit ihren beiden Lageröffnungen.

Der grundsätzliche Aufbau einer innengeführten Zahnkette ist aus dem DIN-Blatt 8190, Seite 3, ersichtlich, und in schematisierter Form auch in der Fig. 3 dargestellt. Entlang einer Gelenkstelle 10 sind mehrere plattenförmige Zahnlaschen 11/1 bis 11/4 aneinandergereiht, die abwechselnd benachbarten Zahnlaschengruppen zugeordnet sind. Die Zahnlaschen 11/1 und 11/3, an denen nach rechts gerichtete Zugbelastungspfeile 12 eingezeichnet sind, gehören zu einer ersten Zahnlaschengruppe, während die beiden anderen Zahnlaschen 11/2 und 11/4, in welche nach links gerichtete Zugbelastungspfeile 13 eingezeichnet sind, gehören zu einer zweiten, sich in Fig. 3 nach links zur nächsten Gelenkstelle 10 erstreckenden Zahnlaschengruppe. Das Zahnlaschenpaket ist beidseitig durch Außenführungslaschen 14 begrenzt. Die Form einer Zahnlasche 11 ist aus Fig. 1, die Form einer Außenführungslasche 14 aus Fig. 4 ersichtlich. Jede Gelenkstelle 10 ist nach außen beidseitig durch eine Distanzscheibe 15 abgeschlossen, die durch Distanzzapfen 16 miteinander verbunden sind.

Wie Fig. 1 zeigt, ist jede Zahnlasche 11 mit zwei Zähnen 17 und 18 mit äußeren Zahnflanken 17.1, 18.1 und inneren Zahnflanken 17.2 und 18.2 versehen, wobei die inneren Zahnflanken 17.2 und 18.2 eine Zahnlücke 19 begrenzen. Im Bereich der Zahnlücke 19 erscheint in Fig. 1 eine Außen­ führungslasche 14, die den Zahnlaschenverband auf seiner hinteren Seite begrenzt. An die ganz dargestellte Zahnlasche 11 schließt sich nach links eine nur teilweise dargestellte benachbarte Zahnlasche 11′ an. Nach rechts schließt sich in der gleichen Ebene eine ebenfalls nur teilweise ersichtliche benachbarte Zahnlasche 11′′ an. Die Zahnlasche 11 weist für die Koppelung mit anderen Zahnlaschen über zwei Gelenkstellen zwei kreisrunde Lageröffnungen 20 auf, die sich zum Teil in den Bereich der Zähne 17 oder 18 erstrecken, vorgestanzt und auf Maß geschliffen sind.

Jede der Gelenkstellen 10 wird durch zwei gleiche Nadelrollen 21/1 und 21/2 sowie durch zwei gleiche Distanzzapfen 16/1 und 16/2 gebildet, die sich jeweils durch eine Lageröffnung 20 der Zahnlaschen hindurch erstrecken. Die beiden Nadelrollen 21/1 und 21/2 weisen den halben Durchmesser der Lageröffnung 20 auf, so daß sie sich im Mittelpunkt der Lageröffnungen 20 der Zahnlaschen 11 an der Stelle 23 gegenseitig berühren und auch an den Schnittstellen einer gemeinsamen Durchmesserlinie 22 zur Anlage gegen den Rand der Lageröffnung 20 kommen. Die beiden Distanzzapfen 16/1, 16/2 haben ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt, sind von kleinerem Durchmesser als die Nadelrollen und sind in den beiden aus Fig. 3 ersichtlichen Distanzscheiben 15 gelagert. Sie können also bei einer Anlage gegen den Rand der Lager­ öffnung 20 erst bei einer Anlage gegen die Nadelrollen 21/1 oder 21/2 bei einer Kettenkrümmung einer Abrollbewegung der anderen Teile als Anschläge wirken, vorher können sie die Abrollbewegung nicht behindern.

In Fig. 1 ist die benachbarte Zahnlasche 11′′ mit strich­ punktierten Linien in einer gegenüber der Zahnlasche 11 um die Gelenkstelle 10 geneigten Lage dargestellt. Ebenfalls mit strichpunktierten Linien ist die Stellung der beiden Nadelrollen 21/1 und 21/2 dargestellt, in welche sie sich bei dieser Neigungsstellung der Zahnlasche 11′′ begeben. Es ist ersichtlich, daß sich hierbei ihre gegenseitige Berührungsstelle 23 unverändert im Mittelpunkt der Lager­ öffnung 20 befindet.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, weisen auch die Außen­ führungslaschen 14 der Kette jeweils zwei gestanzte Lager­ öffnungen 24 auf, deren Rand durch zwei größere und gleiche Kreisbögen 24.1 und durch zwei gleiche und kleinere Kreisbogen 24.2 gebildet wird. In den Bereich der größeren Kreisbogen 24.1 ragen die Enden der beiden Nadelrollen 21/1 und 21/2 einer Gelenkstelle, und der Radius der Kreisbögen 24.1 ist größer als der Radius der Nadelrollen 21. Im Bereich der kleineren Kreisbögen 24.2 sind die beiden Distanzzapfen 16/1 und 16/2 einer Gelenkstelle hindurchgeführt, und die Kreisbögen 24.2 haben einen größeren Durchmesser als die Distanzzapfen 16. Wie an der in Fig. 4 rechten Lageröffnung 24 ersichtlich ist, bilden die Lageröffnungen im Bereich der Schnittstellen der Kreisbögen 24.1 und 24.2 Vorsprünge 25, die Ausricht- und Anschlagflächen für Nadelrollen 21 und Distanzstege 16 bilden, durch welche die Kettenkrümmung begrenzt wird.

In Fig. 2 ist eine Gelenkstelle 10 mit ihren beiden Nadel­ rollen 21/1 und 21/2 sowie den beiden Distanzzapfen 16/1 und 16/2 im Bereich einer kreisrunden Lageröffnung 20 einer Zahnlasche 11 in vergrößertem Maßstab eingezeichnet. Die Berührungsstelle 23 der beiden Nadelrollen 21/1 und 21/2 befindet sich im Mittelpunkt der kreisrunden Lager­ öffnung 20. Mit strichpunktierten Linien sind zwei Wiege­ gelenkzapfen 26/1 und 26/2 einer herkömmlichen Gelenkver­ bindung solcher Zahnketten eingezeichnet, und es ist dargestellt, wie sich der gegenseitige Berührungspunkt 27 am Krümmungsrücken der beiden Wiegegelenkzapfen durch die dort herstellungsbedingten großen Fertigungstoleranzen bei einer Verschwenkung der Zahnlaschen sehr stark aus dem Mittelpunkt der Lageröffnung 20 verschiebt, wodurch ein sauberer Ablauf der Zahnflanken 17.1, 17.2 und 18.1 und 18.2 (Fig. 1) an einem nicht dargestellten Zahnrad gestört wird.

Claims (4)

1. Zahnkette mit Innenführung, bestehend aus einem Verband aus Zahnlaschen (11), die in durch Außenführungslaschen (14) begrenzten Gruppen mittels Gelenkzapfenpaaren miteinander und mit anschließenden Zahnlaschengruppen gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkkoppelung der Zahn­ laschen (11) jeweils mittels Nadelrollenpaaren (21/1, 21/2) erfolgt, deren Nadelrollen den halben Durchmesser der kreisförmigen Lageröffnung (20) der Zahn­ laschen (11) aufweisen, und daß für den Zusammenhalt der Zahnlaschengruppen gesonderte Distanzzapfen (16/1, 16/2) vorgesehen sind, von denen jeweils zwei gleiche zusammen mit einem Nadelrollenpaar (21/1, 21/2) durch die Lageröff­ nungen (20) einer Zahnlaschengruppe ragen und bis in Lager­ öffnungen (24) der begrenzenden Außenführungslaschen (14) reichen, und daß die Lageröffnungen (24) der begrenzenden Außenführungslaschen (14) an ihrem Umfang Ausricht- und Anschlagflächen (Vorsprünge 25) mindestens für die Distanz­ zapfen (16/1, 16/2) aufweisen, die über die Außenführungs­ laschen (14) hinaus durch außen anschließende Distanzscheiben (15) hindurchgeführt sind.

2. Zahnkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageröffnungen (24) der Außenführungslaschen (14) durch Kreisbogen (24.1, 24.2) unterschiedlicher Durchmesser, die jeweils größer als der Durchmesser der Nadelrollen (21) bzw. der Distanzzapfen (16) sind, begrenzt sind.

3. Zahnkette nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbögen (24.1) in den Außen­ führungslaschen (14) durch Ausstanzen und die kreisrunden Lageröffnungen (20) der Zahnlaschen (11) nach Vorstanzen auf den doppelten Durchmesser der Nadelrollen (21) geschliffen oder aufgerieben werden.

4. Zahnkette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzzapfen (16/1, 16/2) einen kreisrunden Querschnitt haben und mit den Distanzscheiben (15) gekoppelt sind.