DE102006004533A1

DE102006004533A1 - Kettentrieb sowie Verwendung einer Kette in einem Kettentrieb

Info

Publication number: DE102006004533A1
Application number: DE102006004533A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Pflug
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-08-16
Also published as: WO2007088167A1; US20090054187A1; CN101379320A; EP1979651A1; CN101379320B

Abstract

Kettentrieb, umfassend mehrere in den Trieb eingebundene Wellen (2, 4, 5), mit jeweils einem Kettenrad (3, 6, 7) und eine über die Kettenräder (3, 6, 7) geführte Kette (8), wobei wenigstens ein Kettenrad (3) zur Reduzierung der aus in den Trieb (1) eingeleiteten Störschwingungen resultierenden Kettenkräfte unrund ist, wobei die Kette (8) aus über bolzenartige Verbindungsglieder (15) miteinander verbundenen, Verbindungsdurchbrechungen (12, 13, 14) aufweisenden Laschen (9, 10, 11) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsdurchbrechungen (12, 13, 14) aller Laschen (9, 10, 11) normalgestanzt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kettentrieb umfassend mehrere in den Trieb eingebundene Wellen mit jeweils einem Kettenrad und eine über die Kettenräder geführte Kette, wobei wenigstens ein Kettenrad zur Reduzierung der aus in den Trieb eingeleiteten Störschwingungen resultierenden Kettenkräfte unrund ist, wobei die Kette aus über bolzenartige Verbindungsglieder miteinander verbundenen, Verbindungsdurchbrechungen aufweisenden Laschen besteht.
Hintergrund der Erfindung
Kettentriebe kommen beispielsweise in Form von Steuerungsantrieben bei Brennkraftmaschinen im Kraftfahrzeugbereich zum Einsatz. Systembedingt läuft ein solcher Kettentrieb nicht gleichförmig und störungsfrei, vielmehr werden in den Trieb über die eingebundenen Wellen beziehungsweise erzeugt durch deren zugeordnete beziehungsweise nachgeschaltete Aggregate Störschwingungen eingekoppelt, die zu periodisch schwankenden Kräften und Momenten im Zug führen. Aus diesen Schwankungen resultieren zwangsläufig beachtliche, auf die Kette wirkende lokale Kraftschwankungen, die die Kette auffangen muss, wozu sie entsprechend ausgelegt ist. Üblicherweise werden in solchen schwankungsbelasteten Kettentrieben Ketten verwendet, bei denen die Verbindungsdurchbrechungen der einzelnen Laschen, die von dem bolzenartigen Verbindungsglied durchsetzt sind, feingestanzt sind. Im Unterschied zu einer normal gestanzten Durchbrechung zeichnet sich eine feingestanzte Durchbrechung durch einen Glattschnittanteil > 80 % aus. Dieser Glattschnittanteil ergibt sich aus dem Verhältnis der bezogen auf die Stanzrichtung gegebenen Glattschnittlänge der Stanzdurchbrechung zur Laschendicke. Der Glattschnittanteil sollte zur Aufnahme der hohen Kräfte beziehungsweise der Kompensation der Kraftschwankungen möglichst hoch sein, um eine hohe Kraftübertragungsfläche zwischen Lasche und Verbindungsglied zu realisieren. Zwar können solche feingestanzte Ketten in den bekannten Kettentrieben trotz der Störschwingungen und den periodischen Kraftänderungen eingesetzt werden. Gleichwohl sind ihre Gestehungskosten jedoch beachtlich, nachdem infolge des Feinstanzens der Herstellungsaufwand deutlich groß ist.

Beispielsweise aus DE 195 20 508 A1 ist es bekannt, zur Reduzierung der in den Trieb eingeleiteten Störschwingungen, die beispielsweise über die mit dem Brennkraftmotor, der infolge der Kolbenbewegung periodische Kraftschwankungen erzeugt, gekoppelten Kurbelwelle eingetragen werden, eines der Kettenräder, sei es ein Antriebsrad, z.B. das Kurbelwellenrad, oder ein Abtriebsrad, z.B. ein Nockenwellenrad oder dergleichen, unrund zu gestalten und infolge dieser unrunden z.B. ovalen Ausgestaltung gezielt Kompensationsschwingungen in den Trieb einzubringen, die die ungewollten Störschwingungen kompensieren, ihnen also entgegenwirken. Hierüber kann eine gewisse Dämpfung der Störschwingungen und mithin eine Beruhigung des Zuges erreicht werden. Auch in solchen „beruhigten" Trieben werden infolge der nach wie vor noch gegebenen, wenngleich gedämpften Kraftschwankungen feingestanzte Ketten eingesetzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Kettentrieb anzugeben, der gegenüber bisher bekannten Kettentrieben insbesondere in kostentechnischer Sicht verbessert ausgelegt ist.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Kettentrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbindungsdurchbrechungen aller Laschen normalgestanzt sind.

Im erfindungsgemäßen Kettentrieb wird – anders als im Stand der Technik bisher – anstelle einer feingestanzten Kette eine ausschließlich normalgestanzte Kette, also ein Kette mit ausschließlich normalgestanzten Verbindungsdurchbrechungen verwendet. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass durch Integration eines oder mehrerer unrunder Räder und damit der Störschwingungsbedämpfung eine Reduzierung der periodischen Kraftschwankungen in einem Maß erreichen lässt, dass die resultierenden Kräfte auch von einer einfach ausgeführten, ausschließlich normalgestanzten Kette trotz der infolge der Normalstanzung gegebenen, deutlich verringerten Kraftübertragungsfläche zwischen Kettenrad und Kette übernommen werden können. Ein Kettentrieb mit einem oder mehreren unrunden Rädern lässt also ohne weiteres die Verwendung einer ausschließlich normalgestanzten Kette zu. Eine solche kann jedoch wesentlich einfacher und kostengünstiger hergestellt werden, da der zu treibende Aufwand zur Herstellung einer normalgestanzten Verbindungsdurchbrechung deutlich geringer ist als der zur Herstellung einer feingestanzten Verbindungsdurchbrechung. Mithin lässt sich also durch Verwendung einer normalgestanzten Kette in einem über wenigstens ein unrundes Kettenrad zumindest teilweise beruhigten Kettentrieb eine insbesondere in kostentechnischer Sicht günstigere Triebsauslegung erreichen.

Die im erfindungsgemäßen Kettentrieb integrierte Kette kann nach einer ersten Erfindungsalternative an jedem Verbindungsglied drei nebeneinander liegende Laschen, von denen gegebenenfalls die mittlere für einen kraftübertragenden Angriff am gezahnten Kettenrad zahnartig profiliert ist, aufweisen. Bei dieser einfachsten Kettenausgestaltung sind also lediglich drei Laschen an einem Verbindungsglied angeordnet.

Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Kette an jedem Verbindungs glied fünf oder mehrer nebeneinander liegende Laschen aufweist, mit zwei äußeren Führungslaschen, diesen folgend wenigstens zwei für einen kraftübertragenden Angriff am gezahnten Kettenrad zahnartig profilierten Schwenklaschen und zwischen diesen wenigstens eine, gegebenenfalls ebenfalls zahnartig profilierte Verbindungslasche. Diese Kette ist also fünf-, sieben- oder mehrlaschig ausgeführt. Eine derartige Kette, die besonders zum Einsatz im erfindungsgemäßen Kettentrieb geeignet ist, ist in der deutschen Patentanmeldung 10 2005 024 747 A1 beschrieben. Auf diese Patentanmeldung wird hiermit ausdrücklich verwiesen, die dort beschriebenen Merkmale gelten gleichermaßen für die vorliegende Patentanmeldung als in dieser offenbart. Bei der dort beschriebenen 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 Zahnfläche, die mit der Zahnfläche des kettenradseitigen, anliegenden Zahns zusammenwirkt, deutlich größer ist als bei üblichen Zahnketten, bei denen die Verbindungslasche keine Profilierung aufweist. Die gesamte anliegende Last wird bei dieser Kette also auf eine größere Fläche verteilt, was vorteilhaft ist. Dies gilt insbesondere im Hinblick darauf, dass beim erfindungsgemäßen Kettentrieb die Verbindungsdurchbrechungen aller die aus DE 10 2005 024 747 bekannte Kette bildenden Laschen normalgestanzt sind.

Neben dem erfindungsgemäßen Kettentrieb betrifft die Erfindung ferner die Verwendung einer Kette bestehend aus über bolzenartige Verbindungsglieder miteinander verbundenen, Verbindungsdurchbrechungen aufweisenden Laschen, wobei die Verbindungsdurchbrechungen aller Laschen normalgestanzt sind, in einem Kettentrieb umfassend mehrere Kettenräder, über die die Kette geführt ist, wobei wenigstens ein Kettenrad unrund ist. Die erfindungsgemäß verwendete Kette weist des Weiteren an jedem Verbindungsglied der Kette drei, fünf oder sieben Laschen auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Kettentriebs,

2 eine Seitenansicht einer im Kettentrieb aus 1 verwendbaren Kette,

3 eine Teilschnittansicht durch den Kettenausschnitt aus 2,

4 eine vergrößerte Detailansicht des Verbindungsbereichs der einzelnen Laschen über ein Verbindungsglied, und

5 eine Darstellung zur Erläuterung der Begriff „Feinstanzen" und „Normalstanzen".

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt einen erfindungsgemäßen exemplarischen Kettentrieb 1, z.B. einen Steuertrieb eines Kraftfahrzeugs-Brennkraftmotors. Gezeigt ist eine erste Welle 2, z.B. eine Kurbelwelle, auf der ein-erstes, hier unrundes, ovales Kettenrad 3 aufsitzt. Ferner sind zwei weitere Wellen 4, 5, z.B. zwei Nockenwellen vorgesehen, auf denen jeweils runde Kettenräder 6, 7 sitzen. Über alle Kettenräder 3, 6 und 7 läuft eine Kette 8. Während die Kurbelwelle 2 mit dem Brennkraftmotor direkt gekoppelt und von diesem angetrieben wird, werden die Nockenwellen 4, 5 über die Kette 8 angetrieben. Über die Kurbelwelle 2 werden, aus dem Betrieb des Verbrennungsmotors und der Kolbenbewegung resultierend, Störschwingungen in den Kettentrieb 1 eingetragen, die zu periodisch schwankenden Kraft-, Momenten- und Lastwechseln an der Kette 8 führen. Zur Beruhigung dieser Störschwingungen und zur Erzeugung von diese kompensierenden Gegenschwingungen ist das Kettenrad 3 der Kurbelwelle 2 unrund ausgebildet. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Kettentriebs mit wenigstens einem unrunden Kettenrad ist hinlänglich bekannt und muss nicht mehr erläutert wer den.

2 zeigt einen Ausschnitt aus einer im Kettentrieb 1 verwendbaren Kette oder Zahnkette 8, bei der es sich beispielsweise gemäß der Ausgestaltung nach der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 024 747 A1 um eine invertierte Zahnkette handeln kann. Diese besteht aus seitlichen, außen liegenden Führungslaschen 9, denen im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Schwenklaschen 10 folgen, zwischen denen wiederum eine Verbindungslasche 11 angeordnet ist. Wie der Schnittdarstellung gemäß 3 zu entnehmen ist, liegen die äußeren Führungslaschen 9 und die mittige Verbindungslasche 11 im Wesentlichen deckungsgleich zueinander, während die Schwenklaschen 10 versetzt dazu angeordnet sind. Die Laschen selbst weisen entsprechende Verbindungsdurchbrechungen 12 (an den Führungslaschen 9), 13 (an den Schwenklaschen 10) und 14 (an der Verbindungslasche 11) auf. Die miteinander fluchtenden Verbindungsdurchbrechungen 12, 13 und 14 sind von einem Verbindungsglied 15 in Form eines Verbindungsbolzens oder Verbindungsstiftes durchsetzt. Dieser ist zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und zur Vermeidung einer Verbiegung relativ dick. Während die Teilung und die Durchmesser der jeweiligen Verbindungsdurchbrechungen 12 der Führungslaschen 9 und der Verbindungsdurchbrechung 14 der Verbindungslasche 11 so gewählt sein können, dass beide im Presssitz auf dem Verbindungsglied 15 aufsitzen, so dass sie also nicht schwenkbar sind, ist es möglich, den Durchmesser der Verbindungsdurchbrechungen 13 der Schwenklaschen 10 etwas größer zu wählen, so dass sie in einer Spielpassung auf dem Verbindungsglied 15 aufgenommen sind. Dabei kann die Teilung etwas kleiner gewählt werden, so dass die Durchmesserinnenwand an einem Punkt am Verbindungsglied 15 anliegt. Eine entsprechende Ausgestaltung ist in der vergrößerten Detailansicht in 4 gezeigt, aus der auch ersichtlich ist, dass die beiden Schwenklaschen 10 und die Verbindungslasche 11 deutlich breiter als die Führungslaschen 9, bevorzugt doppelt so breit sind, um eine möglichst große Zahlauflagefläche zu realisieren, was insbesondere dann in beachtlichem Maß möglich ist, wenn auch die Verbindungslasche 11 – der Lehre gemäß DE 10 2005 024 747 folgend – mit einem Zahnprofil versehen ist. Bevorzugt haben die Schwenklaschen 10 und die Verbindungslasche 11 etwas unterschiedliche Dicken und Außenkonturen, so dass sich die Teile beim Zusammenbau einfach sortieren lassen.

Bei der im erfindungsgemäßen Kettentrieb der erfindungsgemäßen Lehre folgend verwendeten Kette 8 sind nun sämtliche Verbindungsdurchbrechungen 12, 13, 14 aller Laschen 9, 10 und 11 normalgestanzt. Eine normalgestanzte Verbindungsdurchbrechung zeichnet sich durch einen Glattschnittanteil ≤ 80 % aus und kann auf wesentlich einfachere Art hergestellt werden, als die einen Glattschnittanteil > 80 % aufweisende feingestanzte Verbindungsdurchbrechung.

5 macht deutlich, wie sich der jeweilige Glattschnittanteil ergibt. Gezeigt ist exemplarisch ein Ausschnitt aus einer Führungslasche 9 mit der Verbindungsdurchbrechung 12, wobei die nachfolgenden Ausführungen selbstverständlich identisch für die Laschen 10 und 11 und deren Verbindungsdurchbrechungen 13 und 14 gelten.

Über ihre senkrecht zur Lasche 9 verlaufende Länge kann die Verbindungsdurchbrechung 12 in drei Abschnitte unterteilt werden, nämlich den Anschnitt 16, den Glattschnitt 17 und den Ausriss 18. Unter dem Glattschnitt 17 versteht man den Bereich, in dem die Verbindungsdurchbrechung 12 eine homogene, zylindrische Wand aufweist und sich im Durchmesser nicht ändert.

Der Glattschnittanteil berechnet sich zu Glattschnittanteil = (G/L) × 100 %.

Dabei bedeutet G die Länge des Glattschnitts 17, siehe 5, während L die Laschendicke beschreibt, siehe 5. Für eine normalgestanzte Verbindungsdurchbrechung beträgt der rechnerische Glattschnittanteil ≤ 80 %, während der Glattschnittanteil für eine feingestanzte Verbindungsdurchbrechung > 80 % ist. Je größer der Glattschnittanteil ist, um so größer ist zwangsläufig die Anlagefläche der jeweiligen Verbindungsdurchbrechung am Verbindungsglied 15 und mithin die Kraftübertragungsfläche. Bei der erfindungsgemäß verwendeten Kette ist jede der Verbindungsdurchbrechungen 12, 13, 14 jedoch normalgestanzt, weist also einen Glattschnittanteil ≤ 80 % auf. Gleichwohl können die nach wie vor noch gegebenen Kraftschwankungen beziehungsweise überhaupt die zu übertragenden Kräfte von der Kette aufgenommen beziehungsweise übertragen werden.

1: Kettentrieb
2: Kurbelwelle
3: Kettenrad
4: Nockenwelle
5: Nockenwelle
6: Kettenrad
7: Kettenrad
8: Kette
9: Führungslasche
10: Schwenklasche
11: Verbindungslasche
12: Verbindungsdurchbrechung
13: Verbindungsdurchbrechung
14: Verbindungsdurchbrechung
15: Verbindungsglied
16: Anschnitt
17: Glattschnitt
18: Ausriss

Claims

Kettentrieb umfassend mehrere in den Trieb eingebundene Wellen (2, 4, 5) mit jeweils einem Kettenrad (3, 6, 7) und eine über die Kettenräder (3, 6, 7) geführte Kette (8), wobei wenigstens ein Kettenrad (3) zur Reduzierung der aus in den Trieb (1) eingeleiteten Störschwingungen resultierenden Kettenkräfte unrund ist, wobei die Kette (8) aus über bolzenartige Verbindungsglieder (15) miteinander verbundenen, Verbindungsdurchbrechungen (12, 13, 14) aufweisenden Laschen (9, 10, 11) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsdurchbrechungen (12, 13, 14) aller Laschen (9, 10, 11) normalgestanzt sind.
Kettentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette (8) an jedem Verbindungsglied (15) drei nebeneinander liegende Laschen, von denen gegebenenfalls die mittlere für einen kraftübertragenden Angriff am gezahnten Kettenrad zahnartig profiliert ist, aufweist.
Kettentrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette (8) an jedem Verbindungsglied (15) fünf oder mehr nebeneinanderliegende Laschen aufweist, mit zwei äußeren Führungslaschen (9), diesen folgend wenigstens zwei für einen kraftübertragenden Angriff am gezahnten Kettenrad (3, 6, 7) zahnartig profilierte Schwenklaschen (10) und zwischen diesen wenigstens eine, gegebenenfalls ebenfalls zahnartig profilierte Verbindungslasche (11).
Verwendung einer Kette bestehend aus über bolzenartige Verbindungsglieder miteinander verbundenen, Verbindungsdurchbrechungen aufweisenden Laschen, wobei die Verbindungsdurchbrechungen aller Laschen normalgestanzt sind, in einem Kettentrieb umfassend mehrere Kettenräder, über die die Kette geführt ist, wobei wenigstens ein Kettenrad unrund ist.
Verwendung einer Kette nach Anspruch 4, wobei an jedem Verbindungsglied der Kette drei, fünf oder sieben Laschen angeordnet sind.