Bolzenlagergelenk für Rollenketten, die in Kettentrieben verwendet werden.

Anwendungsgebiet^ Die Erfindung bezieht sich auf das Prinzip eines Bolzenlagergelenks für Rollenketten, die in Kettentrieben verwendet werden.

Diese Gelenkbauart ermöglicht den Bau von wartungs- anspruchlosen, hochbelastbaren, leichtgängist laufenden Rollenketten, deren Teilung bei ver¬ schleißbedingter Längung gleich groß bleibt, deren Glieder größere seitliche Auslenkbewegungen be¬ triebssicher zulassen und die ohne Rollenschmie¬ rung trocken über die Kettenräder laufen. Diese Gelenkbauart soll die Lebensdauer eines Ketten¬ triebes erhöhen, den War ungsaufwand reduzieren und die Betriebseigenschaften von Kettenräder¬ wechselgetrieben verbessern.

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Rollenkettengetriebe gehören zu den Leistungsüber- tragungsSystemen, die bei höchstem Wirkungsgrad und leichtgewichtiger, robuster Konstruktion hohe Kräfte über große Achsabstände übersetzen können. Das Leistungsübertragungsorgan bildet hierbei die

Kette. Bei Kettenräderwechselgetrieben ( im folgen¬ den Kettenschaltung genannt) ist die Kette zu¬ gleich Schaltorgan. Allgemein üblich werden Rollen¬ ketten mit verschiedenartig ausgeführter Laschen- form benutzt. Die Gelenke sind so ausgeführt, daß sich die Bolzen der Außenglieder in den Hülsen der Innenglieder drehen,und Rollen auf den Hülsen dreh¬ bar gelagert sind.

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Bei den bisher-verwendeten Rollenketten kennt man folgende Probleme:

Der Verschleiß der Gelenke, der durch die unter Last erfolgende Schwenkbewegung der Kettenglieder beim Auf- und Ablauf der Kettenräder entsteht, ver¬ ursacht, daß die wirksame Teilung im Mittel um das Gelenkverschleißmaß und die Länge der ^■ Kette entsprechend zunimmt. Die Kette umschlingt dann das Kettenrad außerhalb des theoretischen Teilkreisdurchmessers. Diese verschleißbedingte Längung der Kettenteilung erfolgt bei herkömm¬ lichen Hülsen- und Rollenketten ungleichmäßig, da die Teilung der Innenglieder durch die nach außen nicht einseitig verschleißenden Hülsen und die Teilung der Außenglieder durch die einseitig verschleißenden Bolzen und Hülsen gegeben wird. Durch die daraus resultierende ungleichförmige Auflage der Kette ist,ab einer gewissen Verschleißgröße,ein gleichmäßiges

Einlaufen von Kette und Kettenrädern nicht mehr möglich. Die Folge ist ein verstärkter Zahnflan¬ kenverschleiß. Bei herkömmlichen Rollenketten steht die Größe der zur Übertragung der Kettenkräfte notwendigen wirksamen Lagerfläche in Abhängigkeit vom Lager¬ spiel Bolzen - Hülse. Um einen problemlosen Ket¬ tenlauf 'zu garantieren, muß dieses Spiel relativ groß ausgeführt werden. Dadurch entstehen ungün- stige Verhältnisse für die Gelenkpressung.

Beim Ein- bzw. Ausschwenken eines Innengliedes einer herkömmlichen Rollenkette dreht sich die mit der Kettenkraft belastete Hülse in der Rolle über den mit der resultierenden Kettenkraft ent- gegengesetzt ziehenden Bolzen. Aus diesem Grund müssen für einen leichten Lauf der Kette neben den Gelenken auch die Rollen gut geschmiert werden.

Dies führt bei freilaufenden Kettentrieben, wie z.B. Kettenschaltungen, zum Verschmutzen der Ket¬ tenräder und der Kette selbst und bedingt neben der verschleißfördernden Wirkung des am Schmier- mittel haftenden Schmutzes, einen hohen Wartungs¬ aufwand. Die notwendige seitliche Auslenkung der Kettenglieder von Ketten, die in Kettenschaltungen verwendet werden,ist durch das erforderliche, relativ enge Laufspiel zwischen Bolzen und Hülse stark begrenzt. Dadurch wird der Schaltvorgang bei großen Zähnezahlunterschieden zwischen den zu schaltenden Zahnrädern problematisch. Das Vorwählen anderer Gangstu en im Stillstand des Kettentriebes ist durch die Steifigkeit der Kette nur in engen Grenzen möglich. Weiterhin kann ein bestimmtes Innenmaß der Kettenglieder nicht unterschritten werden, ohne den rechtzei¬ tigen Beginn,der für den Schaltvorgang notwendi¬ gen seitlichen Auslenkbewegung der Kettenglieder, zu behindern.

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Bei den oben aufgeführten kritischen Punkten, die sich im Betrieb von herkömmlichen Rollen- ketten ergeben, will die Erfindung Abhilfe schaffen. Dies geschieht,erfindungsgemäß, durch die Verwendung von Bolzenlagergelenken. Ein Bolzenlagergelenk besteht aus den Innenlaschen (3) des Innengliedes, dem Bolzenlager (6), den Außen- laschen (7) des Außengliedes, dem Klemmstück (5), dem Bolzen (1) und der Rolle (2). Es wird durch den Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß gemäß Bild 1 : a) an bzw. in den die Kettenzugkraft aufnehmenden Umfangshälften der Bolzendurchgangslöcher (8) der beiden Innenlaschen (3) ein (ein- oder mehrteili¬ ges) lagerschalenförmiges Bolzenlager (6) in sei-

ner Position fixiert ist, b) ein Bolzen (1) durch Befestigung in den Bolzen¬ löchern (9) die beiden Außenlaschen (7) so mitein¬ ander fest verbindet, daß zwischen ihnen das Bol- zenlager (6) mit den Innenlaschen (3) auf dem Bolzen frei drehen kann, c) ein lagerschalenfδrmiges Klemmstück (5), welches sich zwischen den Innenlaschen (3) auf der dem Bolzenlager (6) gegenüberliegenden Bol- • zenseite befindet, so fixiert ist, daß es sich mit dem Bolzen (1) drehen muß, d) eine Rolle (2) lose drehbar um Bolzenlager (6) und Klemmstück (5) zwischen den Innenlaschen (3) gelagert ist.

Im Folgenden wird das Bolzenlagergelenk anhand der Bilder 1, 2, 3, , 5 und 6 näher erklärt.

Bild 1 zeigt die in senkrechter Kettenmitten- ebene geschnittene Seitenansicht sowie die Drauf¬ sicht eines Bolzenlagergelenks mit den im Anspruch einzeln gekennzeichneten Bauteilen und Merkmalen.

Bild 2 zeigt ein in senkrechter Kettenmitten- ebene geschnittenes Bolzenlagergelenk einer im Zahneingriff befindlichen Kette. Das Innen¬ glied mit den Innenlaschen (3) steht dabei am Anfang der Schwenkbewegung um den Schwenkwinkel , um aus der Verzahnung des Zahnrades in den ablau enden Kettentrum einzuschwenken (Ketten- auslaufSituation), bzw. am Ende der Einschwenk¬ bewegung aus dem einlau enden Kettentrum in die Zähne des Zahnrades (KetteneinlaufSituation) .In der Bolzenmitte des Bolzens (1) sind die angreifen¬ den Kettenkräfte F _κ1 und F _K2 eingezeichnet. Auf dem unteren Schenkel des Zahnflankenwinkels ^" ist die resultierende Bolzenkraft F _ß und die

Zahnflankenkraft F ₂ abgebildet. Die Rolle (2) ist in dieser Betriebssituation um das Maß e aus der Gelenkmittenachse, in Richtung der Zahnflanken¬ kraft F- verschoben und wird in dieser Position durch das Klemmstück (5) und die Zahnflanke .

(über die Bolzenkraft F _ß und Zahnflankenkraft F _z ) gehalten. Das Bolzenlager (6) "kann dabei auf dem Bolzen (1) mit den zugehörigen Innenlaschen (3) des Innengliedes um den Schenkwinkel OC drehen, ohne die Rolle (2) zu berühren. Das Klemmstück

(5) ist durch Befestigung am Bolzen (1) oder den Außenlaschen (7) in seiner Position so fixiert, daß es mit dem Bolzen (1) und den dazugehörigen Außenlaschen (7), om Zahnrad ausgesehen still- stehen muß. Auf der Außenseite des Bolzenlagers

(6) befindet sich die Bolzenlagerklemmfläche (4).. Sie tritt in Verbindung mit der Schwenkbewegung der Außenlaschen (7) des Außengliedes in Funktion, welche mit Hilfe von Bild 3 näher erklärt wird.

Bild 3 zeigt in teilgeschnittener Ansicht eine im Zahneingriff stehende Kette mit Bolzenlager¬ gelenken. Dabei ist zu erkennen, daß im Bereich des Zahneingriffs die Rollen (2) bei vorlaufen- dem Außenglied von der Bolzenlagerklemmfläche (4) und bei vorlaufendem Innenglied von den Klemm¬ stücken (5) in Verbindung mit den jeweiligen Zahnflanken in ihrer Position gehalten werden. Vereinfacht sind auf dieser Abbildung die mit zunehmender Kettenradumschlingung kleiner werden¬ den Zahnflankenkräfte F~ eingezeichnet. Das hier abgebildete ausschwenkende (Kettenauslaufsituation) bzw. einschwenkende (KetteneinlaufSituation) Kettenglied ist ein Außenglied mit den Außen- laschen (7). In dieser Betriebssituation kann der Bolzen (1) mit dem unbelasteten Klemmstück (5) im Bolzenlager (6) beim Schwenken des Außen¬ gliedes drehen, ohne daß das Klemmstück (5) die

Rolle (2) berührt, da diese an der Bolzenlager- klemmfläche anliegt.

Aus den Beschreibungen zu Bild , 2 und 3 ergibt sich für das Bolzenlagergelenk also folgende Funktion:

Im Bereich des Zahneingriffs werden die Rollen (2) über die Zahnflanken der entsprechenden Zähne und bei vorlaufendem Außenglied mit Hilfe der Bolzenlagerklemmflächen (4) bzw. bei vorlau- fendem Innenglied mit Hilfe der Klemmstücke (5) (von den aus den Kettenkräften F _£1 und F _K2 resultierenden Bolzenkräften F _B und Zahnflanken¬ kräften F-) soweit exzentrisch vom Bolzenmittel¬ punkt gehalten (Maß e), daß die beim Ein- bzw. Auslauf schwenkenden Kettenglieder (Außenglieder mit Bolzen (1) und Klemmstücken (5) bzw. Innen¬ glieder mit Bolzenlagern (6) ) ohne Reibarbeit an den Rollen (2) frei drehen können und sich die Ge¬ lenkreibung ausschließlich auf die Lagerfläche Bolzenlager (6) - Bolzen (1) beschränkt. Die offene Konstruktion des Bolzenlager (6) ermöglicht dabei eine vollständige Schmiegung des Bolzens (1) im Bolzenlager (6).

Bild 4 zeigt die Situation, die sich für die

Kettenteilung t bei Gelenkverschleiß v ergibt. Im Bereich des Zahneingriffs werden die Rollen (2) abwechselnd von Zahn zu Zahn, von Klemmstücken (5) und Bolzenlagerklemmflächen (4), gemäß Bild 3 _? gehalten. Bei einer neuen Kette ohne Gelenkver¬ schleiß beträgt das Maß Bolzenmittelpunkt - Bolzenlagerklemmfläche (4) bzw. Außendurchmesser des Klemmstückes (5) gleichmäßig -i d _H und die Teilung von Bolzenmittelpunkt zu Bolzenmittelpunkt bzw. von Rolle zu Rolle, (2) ist gleich Maß t .

Bild 4 zeigt Kettenglieder mit stark verschlissenen Bolzenlagern (6). Das Maß zwischen den Bolzenmit¬ telpunkten der in den Außenlaschen (7) festge-

pressten Bolzen (1) beträgt weiterhin t . Das Maß zwischen Bolzenmittelpunkt und Bolzenlagerklemm¬ fläche (4) hat sich auf Grund der eingelaufenen Bolzen (1) bzw. Bolzenlager (6) auf - d„-v verkleinert und daraus resultierend das Maß gemessen zwischen den Bolzenmittelpunkten der Innenlaschen (3) auf t+2v vergrößert. Da die Rollen (2) abwechselnd an den Bolzenlagerklemm- flachen (4) und Klemmstücken (5) anliegen, bleibt ^• die verschleißbedingte Längung der Teilung zwischen den Rollen (2) gemessen mit der Größe t+v konstant.

Vorteilhafte_Wirkungen_der_^findung_:

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile einer mit Bolzenlagergelenken ausgestatteten Rollen¬ kette, (im folgenden Abschnitt Kette genannt) sind im wesentlichen wie folgt zu sehen: Die Rollen (2) laufen beim Ein- und Ausschwenken der Glieder in, bzw aus den Zähnen der Kettenräder reibungsfrei. Die Gelenkreibung konzentriert sich ausschließlich auf die Lagerfläche Bolzen (1) - Bolzenlager (6). Die offene Konstruktion des Bol¬ zenlagers (6) ermöglicht eine vollständige Schmie¬ gung des Bolzens (1) im Bolzenlager (6). Dadurch werden niedrige Gelenkpressungswerte erzielt. Auf¬ grund der gegenüber herkömmlichen Rollenkettenge¬ lenken reduzierten Reibarbeitsgrößen und niedrigen Gelenkpressungswerte ist der Schmierstoffbedarf sowie die verschleißbedingte Längung sehr gering. Durch die wegfallende Rollenschmierung läuft die

Kette mit trockener Oberfläche über die Kettenräder, Die verschleißbedingte Längung von Innen- und Außen- gliedteilung ergibt sich gleich groß. Dies ermög¬ licht ein ständiges dem Gelenkverschleiß ent- sprechendes Einlaufen der Paarung Kette - Ketten¬ räder. Bei Ketten für Kettenschaltungen kann das

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Laufspiel, Zahnbreite - Innenmaß der Kette sehr klein gehalten werden, da der Beginn der für den Schaltvorgang notwendigen seitlichen A s^ lenkbewegung, urch die große seitliche Beweg- lichkeit der Kettenglieder, erst nach dem voll¬ ständigen Ausschwenken der Kettenglieder aus den Zähnen des Zahnrades erfogen kann und nicht, wie bei üblichen Rollenketten, durch entsprechen¬ des Laufspiel zwischen Zahnbreite. und kleinstem Innenmaß der Rollenkette, rühzeitig ermöglicht werden muß. In Verbindung mit bündig zu den Außenflächen der Außenglieder versenkten Bolzen kann die Kette extrem schmal gebaut werden. Durch die große seitliche Beweglichkeit der Kettenglieder ist ein Vorwählen über mehrere

Gangstufen im Stillstand des Kettentriebes mög¬ lich, sowie das Schalten über große Zahnzahl¬ unterschiede unproblematisch.

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Bild 5 und Bild 6 zeigen ein Ausführungsbei¬ spiel einer mit Bolzerlagergelenken ausgestat¬ teten Rollenkette für Renn- und Tourenradketten¬ schaltungen.

Bild 5 zeigt d'avon als Explosionszeichnung die Bauteile eines Bolzenlagergelenkes. Das lagerschalenförmige Bolzenlager (6)verbindet die beiden Innenlaschen (3) und ist in seiner Position in den nach außen gerichteten segment- fδr igen Ausschnitten der Bolzendurchgangslö- cher(8) fixiert. Die Nut (10) im Bolzen (1) hält einerseits formschlüssig das Klemmstück (5) in seiner Position und bestimmt andererseits die Lage des Bolzens (1) in den Außenlaschen (7) durch entsprechende Formgebung der Bolzenlöcher (9).

Der bolzenlagerabgewante Teil der Bolzendurch¬ gangslöcher (8) der Innenlaschen (3) ist dabei so groß gestaltet, daß der Bolzen (1) über die abgerundeten Kanten des Bolzenlagers (6) Schwenk- bewegungen und damit das ihm zugehörige Außenglied größere, seitliche Auslenkungen betriebssicher ausführen kann.Bild 6 zeigt die Betriebssituation bei maximaler seitlicher Auslenkung in teilge¬ schnittener Draufsicht. Dabei liegt der Bolzen (1), auf Grund der vollständigen Schmiegung,auf der ganzen Umfangslänge der abgerundeten Kanten des Bolzenlagers (6) auf.

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Übersicht der_verwendeten__Bezugszeichen_und Symbole

1 Bolzen 2 Rolle 3 Innenlasche 4 Bolzenlagerklemmfläche 5 Klemmstück 6 Bolzenlager 7 Außenlasche 8 Bolzendurchgangslöcher

9 Bolzenlöcher 10 Bolzennut

t Kettenteilung v Gelenkverschleiß

^■ ÖΉ Außendurchmesser ^• Klemmstück bzw.

" Bolzenlager

?K Kettenkraf.t ^F B Bolzenkraft ^F Z Zahnflankenkraft Zahnflankenwinkel Schwenkwinkel