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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnkette mit einander abwechselnden
Innenkettengliedern und Außenkettengliedern,
die jeweils mittels eines Kettengelenks schwenkbar miteinander verbunden
sind, und mit mindestens einer Führungslasche, wobei
das Außenkettenglied
mindestens zwei Außenlaschen
und mindestens zwei Gelenkbolzen umfasst, die die Außenlaschen
miteinander verbinden, und das Innenkettenglied jeweils mindestens
zwei Hülsen
und mindestens zwei Zahnlaschen umfasst, die auf den Hülsen angeordnet
sind. Zum Ausbilden eines Kettengelenks erstreckt sich jeweils ein
Gelenkbolzen durch eine zwischen den Außenlaschen angeordnete Hülse des
Innenkettenglieds.
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Bei
der Entwicklung neuer Motoren im Automobilbereich haben Zahnketten
in den letzten Jahren wieder zunehmend an Bedeutung gewonnen, da
die früher
als störend
empfundene Geräuschentwicklung mittlerweile
deutlich verbessert werden konnte. Herkömmliche Zahnkettenformen umfassen
dabei ein Außenkettenglied,
bestehend aus zwei normalen Außenlaschen
und zwei mittig auf dem Stiftbolzen angeordneten Zahnlaschen, sowie
Innenkettengliedern, die die einzelnen Außenkettenglieder miteinander verbinden,
bestehend aus jeweils zwei oder mehr Zahnlaschenpaketen. Dabei sind
zumeist zwischen der Außenlasche
und der einen Zahnlasche des Außenkettengliedes
zwei Zahnlaschen schwenkbar auf dem Stiftbolzen angebracht, so dass
das Kettengelenk von einem Bolzen des Außenkettengliedes und den Gelenköffnungen
der Zahnlaschen des Innenkettengliedes gebildet wird.
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Durch
die Weiterentwicklung der im Automobilbereich eingesetzten Motoren,
verändern
und erhöhen
sich auch ständig
die Anforderungen an in diesen Motoren eingesetzten Zahnketten.
Insbesondere die Entwicklung leistungsstarker Dieselmotoren mit einer
für den
Einsatz in Personenkraftwagen notwendigen kompakten Bauweise erfordert
belastbare und verschleißarme
Zahnketten, die den Anforderungen einer erhöhten Belastbarkeit bei gleichzeitig
kompakter Bauweise entsprechen. Darüber hinaus erfordert der Innovationsdruck
im Bereich der Automobilindustrie sowie die dort üblichen
hohen Stückzahlen
kontinuierliche Bestrebungen, die Konstruktionen von Bauteilen,
z.B. Zahnketten, zu vereinfachen oder die Herstellungskosten zu
reduzieren, ohne die Funktionalität der Bauteile zu beeinträchtigen.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Zahnkette der eingangs
genannten Art bereitzustellen, die besser an die steigenden Anforderungen neuer
Motoren-Generationen und der allgemeinen Weiterentwicklung, insbesondere
im Automobilsektor, angepasst ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine gattungsgemäße Zahnkette
dadurch gelöst, dass
die mindestens eine Führungslasche
zusammen mit den mindestens zwei Zahnlaschen des Innenkettenglieds
auf den mindestens zwei Hülsen
des Innenkettenglieds angeordnet ist und dass die mindestens eine
Führungslasche
zusammen mit den mindestens zwei Zahnlaschen auf den mindestens zwei
Hülsen
des Innenkettenglieds angeordnet ist.
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Die
Anordnung der Führungslasche
zusammen mit zwei Zahnlaschen auf den Hülsen vermeidet die direkte
Nutzung der Öffnungen
in den Führungs- und
Zahnlaschen zur Ausbildung des Kettengelenks und damit die Berührung der
Laschen mit dem Gelenkbolzen. Die Öffnungen in den Führungs-
und Zahnlaschen des Innenkettenglieds müssen deshalb auch nicht in
einer besonderen Art und Weise als Gelenkfläche zur Aufnahme des sich gegenüber dieser Fläche drehenden
Gelenkbolzens ausgebildet sein, wodurch sich die Einschränkungen
in der Auswahl des Laschenmaterials reduzieren, bzw. keine Anforderungen
hinsichtlich der Gleitfähigkeit
des Laschenmaterials bzw. der Gelenköffnung gestellt werden. Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Zahnkette ermöglicht
darüber
hinaus eine Zahnkettenbreite, die der Breite einer kommerziellen
Hülsenkette
entspricht. Dadurch können
zum Einen gleiche Produktionsressourcen zur Herstellung von Zahn-
und Hülsenketten
genutzt werden, aber auch gleiche Bauteile, z.B. Gelenkbolzen, Hülsen und
möglicherweise auch
Laschen, verwendet, und so mittels der Massenproduktion von notwendigen
Bauteilen die Herstellungskosten reduziert werden.
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Dadurch,
dass mindestens eine Führungslasche
zwischen den mindestens zwei Zahnlaschen angeordnet ist, wird die
Kraftübertragung über die
Innenlasche zu beiden Seiten der Führungslasche verteilt. Für eine möglichst
gleichmäßige Verteilung
der Kraftübertragung
kann die mindestens eine Führungslasche
mittig auf den mindestens zwei Hülsen des
Innenkettenglieds angeordnet sein. Die mittige Anordnung vermeidet
einen einseitig erhöhten
Verschleiß der
Zahnkette bzw. eines zugehörigen
Kettenrades.
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Da
die Führung
der erfindungsgemäßen Zahnkette
bereits mittels der Führungslasche
des Innenkettenglied gewährleistet
ist, ist ohne eine Funktionseinbuße eine Ausgestaltung der Außenlaschen als
Zahnlaschen möglich,
die ebenso wie die Zahnlaschen des Innenkettenglieds an der Kraftübertragung in
einem Kettenantrieb teilhaben. Dies ermöglicht bei einem gleichen Kraftübertragungsvermögen eine
geringere Breite der Zahnkette und dadurch eine insgesamt kleinere
und leichtere Kette. Alternativ können als Außenlaschen auch Standard-Kettenlaschen
eingesetzt werden, falls bei der Nutzung der Zahnkette erhöhte Führungsanforderungen
bedient werden müssen.
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Da
die Außenlaschen
Bolzenlöcher
aufweisen und die Außenlaschen
in den Bolzenlöchern
auf die Gelenkbolzen aufgepresst sind. Dadurch lässt sich auch die Endmontage
der erfindungsgemäßen Zahnkette
vereinfachen, wobei herkömmliche
und üblicherweise
vorhandene Herstellungsmaschinen eingesetzt werden können. Bei
einer Ausführung
der Außenlaschen
als Zahnlaschen sind die Außenkonturen
der Außenlasche
und der Zahnlaschen des Innenkettenglieds bevorzugt identisch, lediglich
die Hülsen-
oder Bolzenlöcher
weisen einen unterschiedlichen Durchmesser auf. Für eine sichere
Befestigung der Außenlaschen
auf den Gelenkbolzen können
die Gelenkbolzen mit den aufgepressten Außenlaschen vernietet werden.
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Eine
Variante der Zahnkette sieht vor, dass auf jeder Seite der auf den
mindestens zwei Hülsen angeordneten
mindestens einen Führungslasche mindestens
zwei Zahnlaschen angeordnet sind. Eine derartige Ausführung der
erfindungsgemäßen Zahnkette
ermöglicht
eine einfache Verstärkung
der Kette, um beispielsweise einer erhöhten Kraftübertragungsanforderung Rechnung
zu tragen.
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Bei üblichen
Zahnketten sind sowohl die Gelenkbolzen als auch die Gelenköffnungen
der Innenlaschen im Betrieb einer erhöhten Belastung ausgesetzt,
da die mit den Gelenkbolzen verbundenen Außenlaschen in eine entgegengesetzte
Richtung ziehen als die Innenlaschen. Dadurch kann sich zum Einen
der Gelenkbolzen verformen und zum Anderen die Randbereiche der
Gelenköffnungen
deformiert werden, da es hier aufgrund der Biegung zu einer erhöhten Reibung
zwischen den Bolzen und den Gelenköffnungen kommt. Dabei können sich
auch die Bohrungskanten der Gelenköffnungen in den Gelenkbolzen
einarbeiten und den Querschnitt schwächen, was zu einer Herabsetzung
der Belastbarkeit und der Lebensdauer der Zahnkette führen kann.
Um die Belastung und den Verschleiß des Kettengelenks zu minimieren,
kann bei einer erfindungsgemäßen Zahnkette
die Gelenkfläche
des Kettengelenks sich ununterbrochen über die gesamte Innenfläche der Hülse erstrecken.
Diese Ausbildung des Kettengelenks ermöglicht es, dass die auf den
Gelenkbolzen ausgeübte
Belastung über
die vergrößerte Gelenkfläche der
Zylinderinnenwandung auf einen größeren Bereich ausgedehnt wird.
Die große
Gelenkfläche begünstigt darüber hinaus
den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms und verbessert so
auch die Gleiteigenschaften des Kettengelenks. Neben der Erhöhung der
Verschleißbeständigkeit
der Zahnkette, reduziert eine derartige Ausbildung gleichzeitig auch
die Geräuschentwicklung
beim Betrieb der Kette.
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Weitere
Synergieeffekte mit herkömmlichen Ketten
können
auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass die mindestens
eine Führungslasche als
eine Standard-Kettenlasche
ausgebildet ist.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Dicke der
mindestens einen Führungslasche
25% bis 100%, insbesondere 60% bis 90%, der Dicke der Zahnlasche
entspricht. Durch eine Reduzierung der Dicke der Führungslasche
in Bezug auf die Zahnlaschen, kann das Gewicht einer erfindungsgemäßen Zahnkette
ohne eine Einschränkung der
Ketteneigenschaften in Bezug auf Führung und Kraftübertragung
erreicht werden. Die geringere Dicke der Führungslasche ermöglicht zusätzlich eine Materialeinsparung
und damit auch eine Kostenreduzierung. Bei einer typischen Zahnlaschendicke
von etwa 1,6 mm hat die Führungslasche
bevorzugt eine Dicke von beispielsweise 1,0 mm oder 1,4 mm.
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Von
Vorteil ist es weiter, dass die Zähne der Zahnlaschen einen Außen-Flankenwinkel
von etwa 70° aufweisen.
Dieser Außen-Flankenwinkel
ermöglicht
ein reibungsarmes und geräuscharmes
Eingreifen der Zähne
in ein entsprechendes Kettenrad. Dabei beschränkt sich ein derartiger Flankenwinkel nicht
nur auf die Zahnlaschen des Innenkettenglieds sondern ist ebenso
bei einer Ausführung
der Außenlaschen
als Zahnlaschen bei diesen zu finden. Durch einen Außenflankenwinkel
von 70° wird
darüber
hinaus eine kleinere Zähneanzahl
bei den zugehörigen Kettenrädern ermöglicht,
z.B. wird so ein Kettenrad mit nur 18 Zähnen realisierbar.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf einen Kettenantrieb
mit mindestens zwei Kettenrädern
und einer Zahnkette in einer der beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen,
wobei jedes der Kettenräder
eine umlaufende Nut aufweist, die zur Aufnahme der auf den mindestens
zwei Hülsen des
Innenkettenglieds angeordneten mindestens einen Führungslasche
ausgebildet ist. Ein derartiger Kettenantrieb ermöglicht eine
sichere und ausreichende Kraftübertragung,
insbesondere in einem Verbrennungsmotor, trotz einer gegenüber kommerziellen
Hülsenketten
im wesentlichen gleichbleibenden Breite und ohne einen erhöhten Verschleiß der Zahnkette
bzw. des Kettengelenks trotz der relativ geringen Breite.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1a eine
Draufsicht auf einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Zahnkette,
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1b eine
Schnittansicht der in 1a dargestellten Zahnkette,
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1c eine
Seitenansicht der Zahnkette aus 1a,
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2 eine
Draufsicht einer anderen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zahnkette,
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3 eine
Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zahnkette,
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4 eine
Draufsicht auf noch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnkette,
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5 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kettenantriebs mit einer
erfindungsgemäßen Zahnkette,
und
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6 ein
Schnitt durch ein Kettenrad des Kettenantriebs aus 5 entlang
der Linie VI–VI.
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Die
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Zahnkette 1 umfasst
einander abwechselnd angeordnete Außenkettenglieder 2 und
Innenkettenglieder 3, die über Kettengelenke 4 miteinander
verbunden sind. Die Außenkettenglieder 2 bestehen
aus jeweils außen
angeordnete, parallel zueinander verlaufenden Außenlaschen 5 mit zueinander
fluchtenden Öffnungen,
in die jeweils ein Gelenkbolzen 6 eingepresst und vernietet
ist.
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Die
Innenkettenglieder 3 sind zwischen den Außenlaschen 5 der
Außenkettenglieder 2 positioniert
und umfassen jeweils zwei Zahnlaschen 7, die parallel zueinander
und zu den Außenlaschen 5 angeordnet
sind. Die Zahnlaschen 7 sind dabei versetzt zu den außen liegenden
Außenlaschen 5 ausgerichtet.
Weiter umfassen die Innenkettenglieder 3 eine Führungslasche 9 sowie
jeweils zwei Gelenkhülsen 10.
Die Führungslasche 9 ist
dabei in der Mitte des Innenkettenglieds 3 angeordnet,
während
die zwei Zahnlaschen 7 außen an den Gelenkhülsen 10 angeordnet
sind und mit den Stirnseiten der zylinderförmigen Gelenkhülsen 10 bündig abschließen. Sowohl die
Führungslasche 9 als
auch die beiden außenliegenden
Zahnlaschen 7 sind mit Hülsenöffnungen versehen und auf die
Gelenkhülse 10 aufgepresst. Dabei
ist auch die Führungslasche 9 senkrecht
zu der Gelenkhülse 10 und
parallel zu beiden Zahnlaschen 7 angeordnet.
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Jedes
Kettengelenk 4 wird von dem Gelenkbolzen 6 des
Außenkettenglieds 2 und
von der Zylinderöffnung
der Gelenkhülse 10 gebildet.
Dabei erstreckt sich die Gelenkfläche des Kettengelenks 4 ununterbrochen über die
gesamte Innenfläche
der Zylinderöffnung.
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Jede
Zahnlasche 7 des Innenkettenglieds 3 weist zwei
einseitig angeordnete Zähne 8 auf,
die zu einer die Lasche halbierenden Mittellinie (nicht gezeigt)
spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Die Zähen 8 weisen eine
entsprechende Profilierung für
den Eingriff in ein entsprechendes Kettenrad 12, 13 auf. Dabei
weisen die außen
an den Zahnlaschen 7 vorgesehenen Außenflanken der Zähne 8 einen
Außenflankenwinkel α von 70° auf. In
der in 1 gezeigten Ausführungsform
haben die Innenflanken einen Innenflankenwinkel von ca. 72°. Der Eingriff
der Zähne 8,
bzw. die Kraftübertragung
auf die Kettenräder 12, 13 erfolgt
dabei im Wesentlichen über
die Außenflanken.
Des Weiteren weist jede Zahnlasche 7 zwei in einem vorbestimmten
Abstand zueinander angeordnete Hülsenöffnungen
auf, in denen jeweils im Betrieb eine entsprechende Gelenkhülse 10 aufgenommen
ist.
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Die
Außenlaschen 5 des
Außenkettenglieds 2 können in ähnlicher
Weise wie die Zahnlaschen 7 mit Zähnen 8 zum Eingriff
in ein Kettenrad 12, 13 ausgebildet sein. In einer
anderen Ausführungsform
können
die Außenlaschen 5,
bzw. die jeweils außen
angeordneten Außenlaschen
des Außenkettenglieds, ähnlich den
Führungslaschen 9 zur
Führung
der Zahnkette 1 ausgebildet sein.
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Die
Führungslaschen 9 sind
der in 1a bis 1c dargestellten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zahnkette
als einfache Kettenlaschen in einer herkömmlichen Ausgestaltung ausgebildet.
Eine solche Standard-Laschenform weist neben den in Kettenlaufrichtung
an den Stirnseiten angeordneten Gelenköffnungen abgerundete Stirnseiten
mit einem konstanten Abstand zu den Gelenköffnungen sowie gerade Seitenkanten
auf, die die halbkreisförmigen
Stirnseiten miteinander verbinden. Im Gegensatz zu den Zahnlaschen 7 und
den Außenlaschen 5,
bei denen die Materialstärke,
d.h. die Dicke der Laschen, im Wesentlichen von den Anforderungen
zur Kraftübertragung
abhängen,
ist die Dicke der Führungslasche 9 deutlich
kleiner und erreicht nur ca. 62,5 % der Dicke der Zahnlaschen 7 und/oder
Außenlaschen 5.
Bei einer üblichen
Laschendicke von 1,6 mm weist die Führungslasche 9 dann
entsprechend eine Dicke von ca. 1,0 mm auf.
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Da
sich der Abstand der Zahnlaschen 7 des Innenkettenglieds 3,
und damit auch der Abstand der außenliegenden Zahnlaschen 7 zur
mittig angeordneten Führungslasche 9,
durch die axiale Länge
(in Gelenkbolzenrichtung) der Gelenkhülsen 10 bestimmt sind
die mittig angeordnete Führungslasche 9 und
die außenliegenden
Zahnlaschen 7 voneinander beabstandet. Dabei ergibt sich
der Abstand im Wesentlichen aus der Länge der Gelenkhülsen 10,
die vorzugsweise der Hülsenlänge einer
herkömmlichen Gelenkkette
entspricht, und der Dicke der Zahnlaschen 7 sowie der Führungslasche 9.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zahnkette 1 ist
beiderseitig jeweils eine Außenlasche 5 mit
Zähnen 8 neben
einer Zahnlasche 7 des Innenkettenglieds 3 angeordnet.
Eine andere Ausführungsform
der Zahnkette 1 ist in 2 dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform
sind an den Stirnseiten der Gelenkhülsen 10 jeweils zwei
Zahnlaschen 7 nebeneinander als Paket angeordnet. Dabei
ist der Abstand zwischen den außenliegenden
Zahnlaschen 7 und der Führungslasche 9 gegenüber der
Ausführungsform
aus 1 unverändert. Es ist jedoch auch eine
Ausgestaltung der Zahnkette 1 möglich, bei der die axiale Länge der
Gelenkhülse 10 unverändert bleibt
und dafür
der Abstand zwischen Führungslasche 9 und Zahnlaschen 7 sich
um die Dicke der zusätzlich
aufgepressten Zahnlasche 7 verringert.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Zahnkette 1, bei der ebenfalls auf beiden Seiten der Führungslasche 9 eine
weitere Zahnlasche 7 auf der Gelenkhülse 10 des Innenkettenglieds 3 angeordnet
ist. Bei dieser Ausführungsform
ist sowohl zwischen der Führungslasche 9 und
der benachbarten Zahnlasche 7 als auch zwischen den jeweils
auf einer Seite der Führungslasche 9 angeordneten
Zahnlasche 7 ein Abstand vorgesehen. Dabei können die Abstände zwischen
den Zahnlaschen 7 und gegenüber der Führungslasche 9 gleich
oder unterschiedlich sein. Darüber
hinaus ist auch eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Zahnkette 1 mit
einem Laschenpaket aus einander anliegenden Führungslaschen 9 und
Zahnlaschen 7 denkbar.
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Die
in 4 dargestellte Ausführungsform der Zahnkette 1 zeigt
ein Außenkettenglied 2,
bei dem auf jedem Ende der Gelenkbolzen 6 neben einander
zwei Außenlaschen
als Paket aufgepresst sind. Dabei können die als Paket nebeneinander
angeordneten Außenlaschen
sowohl beide als Zahnlaschen, aber auch als eine Zahnlasche und
eine außenliegende
Führungslasche
ausgebildet sein. Zwar sind die in 4 dargestellten
Außenlaschen
in einer gegenüber
den Zahnlaschen 7 des Innenkettenglieds 3 gleichen
Dicke dargestellt, jedoch können
die Außenlaschen 5 in
dieser Ausführungsform
auch dünner
ausgebildet sein und/oder um ein vorbestimmtes Maß voneinander
beabstandet sein.
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5 zeigt
eine schematische Seitenansicht eines Kettenantriebs 11.
In diesem Kettenantrieb 11 ist eine erfindungsgemäße Zahnkette 1 um
ein Antriebskettenrad 12 und ein Abtriebskettenrad 13 herumgelegt,
entsprechend der üblichen
Anordnung für einen
Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors. Der schematisch dargestellte
Kettenantrieb 11 benötigt
in einer üblichen
Ausführung
zum Betrieb in dem Verbrennungsmotor noch eine Spannschiene und
einen Kettenspanner, die in der 5 nicht
dargestellt sind. Zur Aufnahme der auf dem Innenkettenglied angeordneten
Führungslasche
weist sowohl das Antriebskettenrad 12 als auch das Abtriebskettenrad 13 eine
umlaufende Nut 14 auf, die die Zähne 15 des Kettenrads 12, 13 teilt.
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6 zeigt
einen Schnitt durch das Antriebskettenrad 12 mit einer
die Zähne 15 im
Wesentlichen mittig teilenden Nut 14, in der eine mittig
zwischen den Zahnlaschen 7 des Innenkettenglieds 3 angeordneten
Führungslasche 9,
entsprechend der Zahnkette 1 aus den 1a bis 1c,
aufgenommen wird.
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Beim
Betrieb des Kettenantriebs 11 wird die Zahnkette 1 durch
das Antriebskettenrad 12 angetrieben. Dabei greifen sowohl
die Zahnlaschen 7 mit ihren Zähne 8 als auch die
Zähne der
Außenlaschen 5 in
die Kettenradzähne 15 des
Antriebskettenrads 12 ein. Die Führung der Kette wird durch
die Führungslasche 9 sichergestellt,
die in die Nut 14 eingreift und ein seitliches Herauswandern
der Zahnkette 1 vom Antriebskettenrad 12 und Abtriebskettenrad 13 verhindert.
Die durch das Antriebskettenrad 12 auf die Zahnkette 1 übertragene
Kraft wird von der Zahnkette 1 am Abtriebskettenrad 13 wieder
abgegeben und dort an ein angekoppeltes Modul übertragen.