Zahn kette

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Zahnkette, bestehend aus über Verbindungsglieder miteinander verbundenen, Verbindungsdurchbrechungen aufweisenden La¬ schen, wobei an jedem Verbindungsglied zwei äußere Führungslaschen, die¬ sen folgend wenigstens zwei für einen kraftübertragenden Angriff an einem gezahnten Kettenrad zahnartig profilierte Schwenklaschen und zwischen die- sen wenigsten eine Verbindungslasche angeordnet sind, wobei die Führungs- iaschen und die wenigstens eine Verbindungslasche im Presssitz und die we¬ nigstens zwei Schwenklaschen schwenkbar am Verbindungsglied angeordnet sind.

Hintergrund der Erfindung

Solche Zahnketten, häufig auch invertierte Zahnketten genannt, sind bekannt und kommen vornehmlich im Fahrzeugbau zum Einsatz, wo sie als Steuerket¬ ten dienen. Eine solche Kette ist beispielsweise aus DE 689 18 842 T2 bzw. der zugehörigen europäischen Patentschrift EP 0 384 076 B1 bekannt, ferner ist aus US 6,485,385 und US 4,906,224 zu verweisen. Die einzelnen Laschen werden über einen Verbindungsstift oder -bolzen verbunden. Sie weisen je¬ weils zwei Verbindungsdurchbrechungen auf, die vom Verbindungsbolzen durchsetzt sind. Außenseitig angeordnet sind zwei Führungslaschen, die im Presssitz und damit unschwenkbar im Bereich der äußeren Enden des Verbin¬ dungsbolzens aufsitzen. Diesen folgen wenigstens zwei Schwenklaschen, die über eine entsprechend ausgelegte Spielpassung schwenkbar am Verbin¬ dungsbolzen aufgenommen sind. Zwischen diesen wiederum befindet sich we- nigstens eine Verbindungslasche, die wie auch die äußeren Führungslaschen ebenfalls im Presssitz und damit unschwenkbar am Verbindungsbolzen ange¬ ordnet ist. Die Führungslaschen und die wenigstens eine Verbindungslasche liegen - in Seitenansicht - hintereinander, während die Schwenklaschen ver- setzt zu diesem Laschenpaket angeordnet sind. Der Aufbau einer solchen in¬ vertierten Zahnkette ist an und für sich bekannt und muss nicht näher be¬ schrieben werden.

Im Einbauzustand wirkt die Zahnkette mit wenigstens zwei Kettenrädern, über die sie geführt ist, und denen entsprechende Antriebs- oder sonstige Aggrega¬ te zugeordnet sind, zusammen. Über sie erfolgt der Kraftübertrag auf ein oder von einem Kettenrad. Zu diesem Zweck sind die einem Kettenrad zugewandten Flanken der Schwenklaschen zahnartig profiliert, das heißt, an ihnen sind ent¬ sprechende Eingriffszähne ausgebildet, die mit entsprechenden Zähnen des jeweiligen Kettenrades kämmen. Ausschließlich über diese Zahnflächen erfolgt der Kraftübertrag bei derartigen, z.B. aus DE 689 18 842 T2 bekannten Zahn¬ ketten.

Aufgrund des eingangs beschriebenen Aufbaus der in Rede stehenden Zahnketten ist die kraftübertragende Fläche im Bereich der Zähne relativ schmal, nachdem wie beschrieben ausschließlich die Schwenklaschen gezahnt sind. Allein über diese Flächen erfolgt die gesamte Kraftübertragung und damit die gesamte Lastverteilung, so dass es zu beachtlichen Belastungen und Lastspitzen kommt. Dies wirkt sich nachteilig auf den Verschleiß der Zahnkette und der Kettenräder aus, auch wird hierüber die sich im Laufe der Zeit einstellende Längung der Kette nachteilig beeinflusst.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Zahnkette anzugeben, die eine bessere Lastverteilung während des Kraftübertrags am Kettenrad er¬ möglicht. Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Zahnkette der erfindungsgemäßen Art vorgesehen, dass auch die wenigstens eine Verbindungslasche eine einen kraftübertragenden Angriff am Kettenrad ermöglichende zahnartige Profilierung aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Zahnkette sind nicht nur die Schwenklaschen, sondern auch die wenigstens eine Verbindungslasche zahnartig profiliert, das heißt, der Kraftübertrag erfolgt nicht nur über die Schwenklaschen, sondern auch über die verbindungslasche. Hieraus resultiert, dass die gesamte Zahn- fläche, die mit der Zahnfläche des gegenüberliegenden, kettenradseitigen Zahns zusammenwirkt, deutlich größer als bei den eingangs genannten Zahn¬ ketten des Standes der Technik ist, das heißt, die gesamte anliegende Last wird auf eine größere Fläche verteilt, was vorteilhaft ist.

Der Umstand, dass bei der erfindungsgemäßen Zahnkette sowohl die Füh¬ rungslaschen als auch die wenigstens eine Verbindungslasche im Presssitz und damit unschwenkbar am Verbindungsbolzen aufsitzen, und lediglich die Schwenklaschen schwenkgelagert sind, führt dazu, dass eine Verbiegung des Verbindungsbolzens, wie er bei Zahnketten, bei denen die mittlere Verbin- dungslasche ebenfalls schwenkgelagert ist, sehr stark eingeschränkt wird. Hierdurch wird einer Deformation während des Lastbetriebs vorteilhaft entge¬ gengewirkt. In Verbindung mit dem zusätzlichen erfindungsgemäßen Vorteil der optimierten Lastverteilung infolge der größerflächigen Zahn- bzw. Kraft¬ übertragungsfläche ergibt sich insgesamt eine im Hinblick auf die Lebensdauer deutlich verbesserte Zahnkette, die wesentlich geringeren plastischen bzw. elastischen Deformationen während des Betriebs unterworfen ist als bisher bekannte Zahnketten.

Die Zahnprofilierung der Verbindungslaschen sollte erfindungsgemäß derart sein, dass ein gemeinsamer Angriff am Kettenrad zusammen mit der Zahnprofi¬ lierung der Schwenklaschen zumindest dann erfolgt, wenn beide vollständig in die Kettenzähne eingreifen. Aufgrund der versetzten Anordnung der Schwenk¬ laschen und der Verbindungslasche zueinander und dem Umstand, dass die Schwenklaschen bezüglich der Verbindungslasche beim Auflaufen auf das Kettenrad verschwenkt werden, sollte das Design der Zähne der Verbindungs¬ laschen so gewählt werden, dass unter Berücksichtigung dieses Verhaltens bzw. der Positionsänderung der Schwenklaschen zur Verbindungslasche eine gemeinsame Anlage der laschenseitigen Zähne am Kettenradzahn möglichst frühzeitig, am besten bereits beim Auflaufen auf das Kettenrad gegeben ist, um während der gesamten Zeit der Kraftübertragung die maximale Anlagefläche zu realisieren. Die jeweiligen Laschen greifen nur mit ihren äußeren Zahnflanken am Kettenrad an, nicht aber mit den Zahnlückenprofilen. Aufgrund der versetz- ten Anordnung der Schwenklaschen zur Verbindungslasche kommen beim Auf¬ laufen auf das Ketterad zuerst die Flanken der Schwenklaschen und anschlie¬ ßend die Flanke der Verbindungslasche in Kontakt mit dem Kettenrad, sind beide aufgelaufen und in Kontakt mit dem Kettenrad wird die Last auf beide verteilt. Die optimale Lastverteilung ergibt sich also in dem Moment, wenn - bezogen auf ein Kettenglied - sowohl die Schwenklaschen als auch die Ver¬ bindungslasche aufgelaufen sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungs¬ durchbrechungen der Führungslaschen und der wenigstens einen Verbin- dungslasche die gleiche Teilung und einen derartigen Durchmesser aufweisen, dass in Verbindung mit dem Verbindungsglied, also dem Bolzen oder Stift ein Presssitz realisiert ist, während die Verbindungsdurchbrechungen der wenigs¬ tens zwei Schwenklaschen eine geringere Teilung bei größerem Durchmesser aufweisen. Die Verbindungsdurchbrechungen der Führungslaschen und der wenigstens einen Verbindungslasche fluchten also miteinander, und ein Press¬ sitz wird realisiert. Demgegenüber ist die Teilung der Verbindungsdurchbre¬ chungen der wenigstens zwei Schwenklaschen etwas geringer. Dies führt da¬ zu, dass diese zwar über eine Spielpassung schwenkbar am Verbindungsbol¬ zen gehaltert sind, jedoch liegen die Ränder der jeweiligen Durchbrechung infolge der geringeren Teilung und des etwas größeren Durchmessers an einer Seite am Verbindungsbolzen an. Das heißt, der Verbindungsbolzen besitzt zur Innenwandung der Verbindungsdurchbrechung etwas Spiel, jedoch ist infolge der geringeren Teilung in einem Punkt eine Anlage realisiert. Das heißt, im Falle einer anliegenden Last wird der Verbindungsbolzen auch an den Schwenklaschen unterstützt, was einer lastbedingten Deformation ebenfalls entgegenwirkt.

Häufig werden die in Rede stehenden Laschen durch Stanzen hergestellt. Hierbei ergeben sich im Zahnbereich und im Bereich der Verbindungsdurch¬ brechungen herstellungsbedingt kleine Abbruchkanten, die den am Zahnende realisierten Zahndurchmesser und damit die Auflageflächen der Zahnflanken am Kettenrad sowie die Auflageflächen der Schwenklaschen am Verbindungs- bolzen etwas verschmälert Je mehr Schwenklaschen und Verbindungsla¬ schen verwendet werden würden, um so größer würde diese abbruchbedingte Flächenverkleinerung, weshalb eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht, die Breite der Schwenklaschen und der Verbindungslasche im Ver¬ gleich zu bekannten Zahnketten, bei denen deren Breite im Wesentlichen der Breite der Führungslaschen entspricht, zu vergrößern, beispielsweise auf we¬ nigstens das 1 ,5-fache, insbesondere wenigstens das 2-fache der Breite der Führungslaschen. Im Stand der Technik, z.B. aus der bereits beschriebenen DE 689 18 842 T2 sind auch mehrlaschige Ketten bekannt, bei denen jeweils zwei oder mehr Schwenklaschenpaare und ein oder mehr Verbindungsla- schenpaare verwendet werden. Jede der Schwenklaschen weist die beschrie¬ benen Kantenabbrüche auf, die sich infolge der paarweisen Anordnung addie¬ ren. Nachdem nun erfindungsgemäß breitere Laschen verwendet werden, be¬ steht die Möglichkeit zur Teilereduktion, das heißt, es kann eine Kette mit an¬ nähernden gleichen Eigenschaften infolge des erfindungsgemäßen Kettenauf- baus realisiert werden, wobei wesentlich weniger Teile, nämlich im einfachsten Fall nur zwei Schwenklaschen sowie eine verbindungslasche und zwei Füh¬ rungslaschen zum Einsatz kommen. Die Breite der jeweiligen Lasche sollte so gewählt sein, dass sich im Wesentlichen ähnliche Kontaktflächen im Bereich der Flanken und Durchbrechungen ergeben, wie bei bekannten mehrteiligen Ketten. Es ist also eine äußerst stabile Kette geringerer Masse und mit größe¬ rer Kompaktheit realisierbar, die in geringerer Zeit zusammengebaut werden kann, als dies für die in Rede stehenden Ketten des Standes der Technik gilt. Denn infolge der Einbindung der Verbindungslasche zur Kraftübertragung ist der Einsatz mehrerer Schwenklaschen wie bisher eben nicht mehr erforderlich. Dies schließt es natürlich nicht aus, mehrere Schwenklaschenpaare und Ver¬ bindungslaschenpaare zu verwenden, wenn eine sehr breite Kette gefordert wird. Die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile im Vergleich zu einer entspre- chend breiten Kette des Standes der Technik bleiben jedoch nach wie vor ge¬ geben.

Um dem Problem der Abbruchkanten so gut wie möglich zu begegnen ist es zweckmäßig, wenn die wenigstens zwei Schwenklaschen und die wenigstens eine Verbindungslasche, die gemäß einer Erfindungsausgestaltung auch eine andere Bereite als jede Schwenklasche aufweisen, feingestanzt sind, so dass die möglichen Kantenabbrüche auf ein minimales Maß reduziert werden kön¬ nen. Jedoch sind auch andere Herstellungstechniken einsetzbar, solange eine hinreichend exakte Fertigung möglich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Zahn¬ kette,

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht im Schnitt auf die Zahnkette aus Fig. 1 ,

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht im Bereich der La¬ schenverbindung,

Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht auf den Bereich der Laschenver¬ zahnung,

Fig. 5 zeigt eine detaillierte Seitenansicht der erfindungsgemä- ßen Zahnkette zur Darstellung der Verbindungsdurchbre- chungsteilung, und Fig. 6 zeigt eine Detailansicht einer auf ein Kettenrad aufgelau¬ fenen erfindungsgemäßen Zahnkette.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße invertierte Zahnkette 1 , bestehend aus seitlichen, außenseitig liegenden Führungslaschen 2, denen im gezeigten Aus¬ führungsbeispiel zwei Schwenklaschen 3 folgen, zwischen denen wiederum eine Verbindungslasche 4 angeordnet ist. Wie der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen ist, liegen die Führungslaschen 2 und die Verbindungsla¬ sche 4 im Wesentlichen deckungsgleich zueinander, während die Schwenkla¬ schen versetzt dazu positioniert sind. Die Laschen selbst weisen entsprechen¬ de Verbindungsdurchbrechungen auf, die von einem Verbindungsglied 5 in Form eines Verbindungsbolzens oder Verbindungsstiftes, der zur Verbesse- rung der Verschleissfestigkeit und zur Vermeidung einer Verbiegung relativ dick ist, durchsetzt sind. Während die Teilung und die Durchmesser der jewei¬ ligen Verbindungsdurchbrechungen der Führungslaschen 2 und der Verbin¬ dungslasche 4 so gewählt sind, dass beide im Presssitz auf dem Verbindungs¬ glied 5 aufsitzen, mithin also nicht schwenkbar sind, ist der Durchmesser der Verbindungsdurchbrechungen der Schwenklaschen etwas größer gewählt, so dass sie in einer Spielpassung auf dem Verbindungsglied 5 aufgenommen sind. Die Teilung ist etwas kleiner gewählt, so dass die Durchbrechungsinnen¬ wand in einem Punkt am Verbindungsglied 5 anliegt, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus der erfindungs¬ gemäßen Kette 1 mit den bereits beschriebenen Elementen. Ersichtlich sind die beiden Schwenklaschen 3 und die Verbindungslasche 4 deutlich breiter als die Führungslaschen 2, bevorzugt doppelt so breit, um eine möglichst große, nachfolgend noch zu beschreibende Zahnauflagefläche zu realisieren. Bevor¬ zugt haben die Schwenklaschen und die Verbindungslasche unterschiedliche Dicken und Außenkonturen, so dass sich die Teile beim Zusammenbau einfach sortieren lassen. Diese Zahnprofilierung, die eine große Zahnauflagefläche ermöglicht, ist in den Fig. 4 bis 6 im Detail gezeigt. Ausgehend von Fig. 5 ist - unter Auslassung der vorderseitig aufgesetzten Führungslaschen - die Schwenklasche 3 gezeigt, an der zwei Zähne 6 vorgesehen sind, wie bei derartigen Zahnketten üblich. Ge¬ zeigt ist femer die Verbindungslasche 4, auch an dieser sind zwei Zähne 7, die von den Zähnen 6 der Schwenklaschen verdeckt sind, ausgebildet.

Dieses Verzahnungsdesign führt dazu, dass - siehe die Stirnansicht in Fig. 4 - über die Zähne 6, 7 an den jeweiligen Zahnaußenflanken entsprechende Zahnauflageflächen 8 realisiert sind. Diese Zahnauflageflächen kommen auf¬ grund der versetzten Anordnung der Schwenklaschen 3 zu der Verbindungsla¬ sche 4 beim Auflaufen auf das Kettenrad nacheinander in Kontakt mit dem Ket¬ tenrad, weshalb in der Schnittansicht in Fig. 4 nur die Zahnauflagefläche 8 des Zahns 7 der Verbindungslasche 4 gezeigt ist, während von den geschnitten gezeigten Schwenklaschen 3 die nicht in Kontakt mit dem Kettenrad kommen¬ den Zahninnenflanken zu sehen sind. Sind beide aufgelaufen, stehen sowohl Zahnflanken der Zähne 6 als auch die der Zähne 7, mithin also sowohl die Schwenklaschen 3 als auch die Verbindungslasche 4 kämmend und in kraft- übertragendem Eingriff mit einem Zahn des Kettenrades stehen. Hierdurch erfolgt eine wesentlich bessere weil über eine größere Fläche erfolgende Last¬ verteilung.

Aus Fig. 6 sind die Kontaktpunkte der jeweiligen Zahnaußenflanken der Zähne 6 und 7 der Schwenklaschen 3 und der Verbindungslasche 4 zu entnehmen. Die Kette wird in Richtung des Pfeils P bewegt. Die in Bewegungsrichtung zu¬ vorderst gezeigte Verbindungslasche 4 liegt mit der vorderen Zahnaußenflanke 12a ihres Zahns 7 an der jeweiligen Zahnflanke des benachbarten Zahns 13 des Kettenrads 14 an, d.h. die Zahnaußenflanke 12a bildet die Zahnauf lageflä- che 8, wie sie bezüglich Fig. 4 beschrieben sind. Die am anderen Zahn befind¬ liche Zahnflanke 12b steht nicht in Kontakt mit dem Kettenrad 14, sie hat ge¬ ringes Spiel. Auch der Zahnzwischenraum 15 zwischen den beiden Zähnen 7 ist nicht in Kontakt mit dem Kettenrad, auch nicht die Innenflanken der Zähne 7. Diese sind ersichtlich dazu beabstandet, wie durch das Abstandsmaß a an¬ gezeigt. Der kraftübertragende Kontakt ist allein über die Zahnaußenflanke 12a gegeben. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung läge dann die Zahnaußenflanke 12b am Kettenrad an, die Zahnaußenflanke 12a hat geringes Spiel.

Entsprechend steht auch die nachfolgende Schwenklasche 3 nur über die bei dieser Bewegungsrichtung die Zahnauflagefläche bildende vordere Zahnau¬ ßenflanke 16a des Zahns 6 mit der benachbarten Zahnflanke des Kettenrad¬ zahns 13 in Kontakt. Der Zahnzwischenraum 17 zwischen den Zähnen 6 sowie die Zahninnenflächen stehen auch hier nicht in Kontakt mit dem Kettenrad, wie durch das Abstandsmaß b angezeigt, auch hier hat die Zahnaußenflanke 16b geringes Spiel und greift nicht am Kettenrad 14 an. Bei umgekehrter Bewe¬ gungsrichtung aber stünde die Zahnflanke 16b in Kontakt mit dem Kettenrad und die Zahnflanke 16a liefe frei.

Die Form bzw. Kontur der Zähne 6, 7 sollte bevorzugt unter Berücksichtigung der Relativbewegung der Schwenklaschen 3 bezüglich der Verbindungslasche 4 während des Auflaufens auf und des Laufens um das Kettenrad gewählt sein. Es sollte sichergestellt sein, dass zumindest dann, wenn die Relativbewegung der Laschen zueinander nach dem Auflaufen auf das Kettenrad beendet ist, die maximale Auflagefläche realisiert ist. Die Fig. 4 bis 6 sind nur Prinzipdarstel¬ lungen, die die reale Zahnform der einzelnen Zähne nicht detailgenau wieder¬ geben.

Im Übrigen ergibt sich aus Fig. 4, dass die an den Kanten der Zähne 6, 7 her¬ stellungsbedingt bestehenden Bruchkanten 9 infolge der relativ breiten Ausfüh¬ rung der Laschen die gesamte Fläche nur unwesentlich verkleinern, mithin also aufgrund der erfindungsgemäßen Verzahnung sowohl der Schwenklaschen 3 wie auch der Verbindungslasche 4 eine optimierte, große Kraftübertragungsflä- che zur Verfügung steht.

Fig. 5 ist ferner zu entnehmen, dass die Durchgangsbohrungen 10 der Schwenklaschen 3 einen kleineren Abstand aufweisen, als die Durchgangs- bohrungen 11 der Verbindungslasche 4 bzw. der Führungslaschen 2, die im Durchmesser so gestaltet sind, dass ein Presssitz mit dem Verbindungsbolzen realisiert wird, und in der Teilung gleich sind und in der Verbausituation mitein¬ ander fluchten. Der Durchmesser der Durchgangsbohrungen 10 ist, wie Fig. 4 deutlich zeigt, größer, so dass sich eine Spielpassung zum Verbindungsglied 5 hin ergibt. Der Teilungsabstand ist insgesamt um das Maß d reduziert. Dies führt dazu, dass nach der Montage das Verbindungsglied 5 an gegenüberlie¬ genden Seiten der jeweiligen Verbindungsdurchbrechungen 10 der Schwenk¬ laschen 3 anliegt, es ist also eine einseitige Spielpassung bzw. eine einseitige Anlage realisiert. Dies führt dazu, dass der Verbindungsbolzen nicht nur über den Presssitz der Führungslaschen und der Verbindungslasche abgestützt ist, sondern aufgrund des geringeren Teilungsabstands auch über die Schwenkla¬ schen 3, was einer betriebsbedingten Längung entgegenwirkt.

An dieser Stellung ist darauf hinzuweisen, dass anstelle der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform mit zwei Schwenklaschen und einer Verbindungslasche auch für breite Ketten entsprechende Laschenpaare eingesetzt werden können. Al¬ ternativ besteht auch die Möglichkeit, beispielsweise drei Schwenklaschen und zwei Verbindungslaschen oder entsprechend Paare abwechselnd vorzusehen, wobei natürlich auch in diesem Fall die Verbindungslaschen mit Zähnen ausge¬ führt sind. Die Herstellung erfolgt insgesamt bevorzugt durch ein Feinstanzver¬ fahren, ist hierauf aber nicht beschränkt, so lange sichergestellt ist, dass zum einen die Abbruchkanten möglichst klein sind, zum anderen, dass die aneinan¬ der liegenden Flächen möglichst sauber gearbeitet sind und Reibungsverluste hierüber vermieden werden. Der erfindungsgemäße Aufbau kann für beliebige Teilungen gewählt werden. Bezugszahlen

1 Zahnkette 2 Führungslaschen 3 Schwenklaschen 4 Verbindungslasche 5 Verbindungsglied 6 Zähne 7 Zähne 8 Zahnauflageflächen 9 Bruchkanten 10 Durchgangsbohrungen 11 Durchgangsbohrungen