Laschenkette mit konvex-konkavem Kontakt der Wiegestücke
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laschenkette aus einer Vielzahl von Laschen, die jeweils durch ein Gelenk umfassend mindestens ein Wiegestück miteinander verbunden sind.
Laschenketten sind in einer großen Vielzahl von Ausführungen bekannt, so z.B. aus der DE 38 26 809 mit weiteren Verweisen oder der DE 30 27 834, in der verschiedene Verbände dargestellt sind. Die EP 0 800 018 beispielsweise beschreibt darüber hinaus ein stufenlos in der Übersetzung einstellbares Kegelscheibengetriebe, in dem derartige Laschenketten eingesetzt werden können.
Bei bekannten Laschenketten tritt das Problem auf, dass die miteinander in Kontakt stehenden Wiegestücke bei Auslenkung der Kette keine reine Wälzbewegung aufeinander ausführen. Die Wälzprofile der miteinander in Kontakt stehenden Oberflächen sind üblicherweise als Kreissegmente ausgeführt, die kinematisch eine reine Wälzbewegung ausführen könnten. Bei einer Auslenkung der Kette sind aber die Berührungsflächen der Wiegestücke mit den Laschen so gestaltet, dass zusätzlich eine Gleitbewegung der Wiegestücke gegeneinander auftritt.
Zur Lösung dieses Problems wird in der 102 01 979 A1 eine gattungsbildende Laschenkette vorgeschlagen, deren die einzelnen Kettenglieder verbindende Gelenkstücke als Paare von Wiegestücken ausgebildet sind, die die Reibkräfte zwischen den Kegelscheiben und der Laschenkette übertragen und die in die Aussparungen der Laschen eingeschoben sind. Dabei haben die Wiegestücke aufeinander zu gerichtete Oberflächen, die im bestimmungsgemäßen Gebrauch aufeinander abwälzen. Die Wiegestücke sind so geformt, dass die Wälzprofile Zen- troiden sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Tragfähigkeit einer derartigen Laschenkette, also insbesondere die übertragbaren Zugkräfte, weiter zu erhöhen. Des Weiteren soll die Geräusch-Emission im Betrieb verringert werden.
Dieses Problem wird gelöst durch eine Laschenkette aus einer Vielzahl von Laschen, die jeweils durch ein Gelenk umfassend mindestens ein Wiegestück miteinander verbunden sind, das mit einem Wälzprofil auf einem einer Gegenlasche zugeordneten Wälzprofil abrollen kann, wobei das Wiegestück an mindestens zwei weiteren Punkten mit der Gegenlasche in Kontakt steht und die Oberflächenkonturen der Gegenlasche und des Wiegestückes in einem Bereich um die Kontaktpunkte (K, K1) reziprok einhüllende Kurven sind, wobei eines der Wälzprofile konkav und eines der Wälzprofile konvex ist.
Betrachtet man ein Gelenk einer derartigen Laschenkette, so sind an diesen beiderseits Laschen angeordnet. Um diese Laschen, die einzeln betrachtet jeweils identische Bauelemente sein können, für die Zwecke der vorliegenden Patentanmeldung unterscheiden zu können, werden diese hier als Laschen und Gegenlaschen bezeichnet. Schneidet man in einem Zweierverbund einer Laschenkette ein Gelenk frei, so werden also die in die eine Richtung ragenden Laschen als solche bezeichnet, die in die andere Richtung ragenden Laschen als Gegenlaschen bezeichnet. Würde man ein benachbartes Gelenk freischneiden, so würden sich die Bezeichnungen aus Sicht der zuvor betrachteten Lasche umkehren. Die Bezeichnungen Lasche und Gegenlasche dienen also im Kontext der vorliegenden Patentanmeldung lediglich dazu, unterschiedliche Laschenfunktionen bezüglich eines einzelnen Gelenks zu bezeichnen. Unter Wiegestück wird hier in bekannter Art und Weise insbesondere ein Bolzen verstanden, der Teil des Gelenkes ist und mehrere Laschen in Querrichtung der Kette, die Laschen bilden dabei ein Kettenglied, miteinander verbindet. Das Wälzprofil des Wiegestückes oder der Wiegestücke sowie das der Gegenlasche zugeordnete Wälzprofil können beliebige Kontur aufweisen, beispielsweise kreisförmig oder parabelförmig. Unter einem der Gegenlasche zugeordneten Wälzprofil wird dabei verstanden, dass dieses entweder direkt auf die Lasche aufgebracht ist oder als fest mit den ein Kettenglied bildenden Laschen nach Art eines Wiegestückes verbunden ist. Unter Kontaktstehen des Wiegestückes mit mindestens zwei weiteren Punkten der Gegenlasche wird hier verstanden, dass diese gleitend oder rollend oder beides zugleich flächig oder punkt- bzw. linienartig in Kontakt stehen. In der Regel wird es sich hier um einen in zweidimensionaler Darstellung punktförmigen und in dreidimensionaler Darstellung linienförmigen Kontakt handeln. Die Formulierung „in einem Bereich um die Kontaktpunkte" soll ausdrücken, dass die Kontaktpunkte im bestimmungsgemäßen Betrieb der Kette, bei der eine Auslenkung der Kettenglieder gegeneinander bis zu einem vorgebbaren Wert erfolgen soll, die Kontaktpunkte nur innerhalb eines bestimmten Bereiches gegeneinander und aufeinander gleiten. Betrachtet man also eine nicht ausgelenkte Kette, so wird der Kontakt-
punkt an einem bestimmten Ort liegen. Demgegenüber wird bei einer zu beiden Seiten hin maximal ausgelenkten Kette dieser Kontaktpunkt an einem anderen Ort liegen. Außerhalb dieser Bereiche, in denen die Kontaktpunkte zu liegen kommen, kann eine von den hier dargestellten kinematischen Bedingungen abweichende Geometrie gewählt werden. Unter reziprok einhüllenden Kurven werden hier insbesondere derartige Kurvenpaarungen verstanden, die jeweils wechselweise bei Abrollen eines Wälzprofils auf einem anderen Wälzprofil entstehen. Lässt man also beispielsweise zwei Kreise aufeinander abrollen, so wird bei Abrollen des einen Kreises auf dem anderen Kreis ein Punkt, der auf dem einen Kreis liegt, eine Evolvente im Raum beschreiben. Lässt man andererseits den anderen Kreis bei festgehaltenem ersten Kreis abrollen, so wird ein dort relativ ortsfester Punkt ebenfalls eine Evolvente beschreiben. Beide Evolventen sind zueinander reziprok. Die Formulierung reziprok einhüllende Kurve soll verdeutlichen, dass je nach Geometrie der Laschen bzw. Wiegestücke, je nach relativer Winkelstellung zweier Kettenglieder zueinander, unterschiedliche Bereiche der Laschen bzw. Wiegestücke miteinander in Kontakt kommen können. Lässt man diese unterschiedlichen Bereiche jeweils eine Evolvente bei Abrollen der entsprechenden Wälzprofile beschreiben, so beschreiben die jeweils einhüllenden Kurven dieser Evolventen eine kinematisch verträgliche Lösung. Ein Beispiel einer derartigen kinematischen verträglichen Lösung ist, wenn beispielsweise das Wiegestück in dem beabsichtigten Kontaktbereich als Evolvente ausgelegt wird, so dass der Kontaktbereich der Lasche unmittelbar eine reziproke Evolvente ergibt. Beide Kurven sind also bereits an sich Evolventen, so dass die Kurvenschar, die unterschiedliche Punkte auf der Evolvente bei relativem Abrollen der Wälzprofile ausführen, die gleiche identische Evolvente ergeben.
Vorzugsweise sind die reziprok einhüllenden Kurven jeweils Evolventen der den Wälzprofilen zugeordneten Grundkreise bzw. Einhüllende einer Evolventenschar durch Oberflächenpunkte der Gegenlasche bzw. des Wiegestückes.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Wälzprofil des Wiegestückes konvex und das der Gegenlasche zugeordnete Wälzprofil konkav ist oder dass das Wälzprofil des Wiegestückes konkav und das der Gegenlasche zugeordnete Wälzprofil konvex ist. Der Kontakt zwischen den Wiegestücken ist konvex-konkav (Evolventeninneneingriff) oder konvex-konvex (Evolventenaußeneingriff). Der konvex-konkav Kontakt führt zu kleineren Hertz- schen Pressungen bei der gleicher Krümmung der konvexen Wiegestücken
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Bei gleicher Krümmung der Wiegestücke können höhere Kräfte übertragen werden, gleiche Kräfte können mit Wiegestücken mit höherer Krümmung (d.h. kleineren Krümmungsradien) übertragen werden. Kleinere Krümmungsradien der Wiegestücke ermöglichen kleinere Abmessungen der Kette. Durch diese Paarung wird eine gegenüber einer konvex-konvexen Paarung geringere Hertzsche Flächenpressung bewirkt. Dadurch kann zum einen die Leistungsfähigkeit der Kette, gemessen an ihrer Dauerbelastbarkeit bezüglich übertragender Zugkräfte bzw. der Lebensdauer erhöht werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine gemeinsame Normale der Kontur des Wiegestückes und der Kontur der Lasche in den Kontaktpunkten durch den Momentandrehpol geht. Auf diese Weise findet ein Gleiten ohne eine Unterschneidung statt. Bei einer Unterscheidung müsste einer der Körper in den anderen Körper eindringen (wie z.B. in der spanenden Fertigung). Ein solches System wäre kinematisch nicht verträglich. Bei der hier vorgestellten Maßnahme wird demgegenüber sichergestellt, dass bei einer Drehung der aufeinander abwälzenden Flächen um ihren derzeitigen Momentanpol die jeweils anderen Kontaktpunkte kinematisch verträglich gleiten können. Dabei wird zudem vermieden, dass beide Flächen den Kontakt zueinander verlieren, wobei Spiel entstehen würde. Die Bezeichnung „in Kontakt bleiben" ist hier selbstverständlich im Rahmen von Fertigungstoleranzen zu sehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist weiter vorgesehen, dass der Gegenlasche ein weiteres Wiegestück zugeordnet ist. Das (erste) Wiegestück rollt also nicht unmittelbar auf den Gegenlaschen ab, sondern auf einem weiteren Wiegestück, das die Gegenlaschen miteinander verbindet.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Wiegestück fest mit der Lasche und das weitere Wiegestück fest mit der Gegenlasche verbunden ist.
Das Eingangs genannte Problem wird ebenso gelöst durch eine Laschenkette aus einer Vielzahl von Laschen, die jeweils durch mindestens ein Wiegestück miteinander verbunden sind, wobei das Wiegestück mit einem Wälzprofil auf einem der Gegenlasche zugeordneten Wälzprofil gleiten kann und das Wälzprofil an mindestens zwei Punkten mit dem Wälzprofil der Gegenlasche in Kontakt steht, wobei die Oberflächenkonturen der Wälzprofile in einem Bereich um die Kontaktpunkte reziprok einhüllende Kurven sind. Statt einer Rollbewegung des Wiegestückes auf einem zugeordneten Wälzprofil zum Beispiel eines weiteren Wiegestückes
und zusätzlichen Gleitbewegungen des Wiegestückes auf entsprechenden Gegenflächen der Laschen, die eine Festlegung des oder der Wiegestücke quer zur Kettenlängsrichtung insbesondere bei gekrümmter Kette bewirken soll, finden hier eine reine Gleitbewegungen des oder der Wiegestücke relativ zueinander statt. Statt wie zuvor dargestellt drei Kontaktpunkten, von denen einer eine rollende und zwei andere gleitende Bewegungen ausführen, sind auf diese Weise nur zwei Kontaktpunkte, die beide eine gleitende Bewegung ausführen, je Lasche notwendig.
In einer Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass eine gemeinsame Normale der Kontur der Wälzprofile in den Kontaktpunkten durch den Momentandrehpol geht. Kinematisch bedeutet dies, dass die Momentandrehpole der Gleitbewegungen an den Kontaktstellen und der Momentandrehpol der Wälz- bzw. Rollbewegung zusammenfallen. Die Geometrie sämtlicher zusammenwirkender Körper ist damit kinematisch verträglich mit deren Bewegung, es findet keine Unterschneidung statt, die eine Verformung der Körper bedingen würde.
In einer Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass eines der Wälzprofile konkav und das andere der Wälzprofile konvex ist. Dadurch wird die Hertz'sche Flächenpressung in den Kontaktpunkten verringert.
In einer Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass das Wiegestück mit keiner der Laschen fest verbunden ist und dass beide Laschen Wälzprofile aufweisen, auf denen Wälzprofile des Wiegestückes abrollen oder gleiten können. Das als „floating-pin" frei gelagerte Wiegestück wirkt kinematisch nur über Wälz- und Gleitbewegungen mit den übrigen Teilen zusammen. Ein Herausrutschen in axialer Richtung des Wiegestückes, dies ist gleichbedeutend mit einer Richtung quer zur Axialrichtung (Bewegungsrichtung) der Kette als solches, kann durch Umbörde- lungen, Splinte oder dergleichen bewirkt werden. Bei einem Kegelradgetriebe besorgen diese Führung die Kegelräder, wobei zwischen den Kegelrädern keine Führung stattfindet.
In einer Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass die Wälzprofile an mit den jeweiligen Laschen fest verbundenen Wiegestücken angeordnet sind. Alternativ zu einem frei gelagerten Wiegestück, dass auf zwei anderen Profilen, die den Laschen -z.B. auch in Form mehrere Laschen verbindender Wiegestücke- zugeordnet sind können die Wiegestücke auch fest mit einer der Laschen verbunden sein. In diesem Fall gleiten oder wälzen ein fest mit einer Lasche verbundenes Wiegestück auf direkt in die Laschen eingebrachten Wälzprofilen oder auf
einem weiteren Wälzprofil, das ebenfalls mehrere Laschen miteinander zu einem Kettenglied verbindet.
In einer Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass beide Wälzprofile des Wiegestückes konvex und die Wälzprofile der Wiegestücke der Laschen konkav sind. Ebenso kann vorgesehen sein, dass beide Wälzprofile des Wiegestückes konkav und die Wälzprofile der Wiegestücke der Laschen konvex sind. Es wälzt also jeweils ein konkaves mit einem konvexen Profil. Dies kann auch erreich werden, wenn eines der Profile des Wiegestückes konkav und das zugeordnete Profil der Laschen konvex, das Andere Profil des Wiegestückes konvex und das zugeordnete Profil der Laschen konkav ist.
In einer Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass das Wiegestück mit beiden Laschen an jeweils zwei Punkten in gleitendem Kontakt steht und auf beiden Wälzprofilen an jeweils einem Punkt abrollen kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Wiegestück mit beiden Wälzprofilen an jeweils zwei Punkten in gleitendem Kontakt steht.
Statt eines Umgriffs der Wiegestücke von den Laschen, also einer Lagerung der Wiegestücke in Öffnungen der Laschen, können die Laschen von den Wiegestücken umgriffen werden. Dabei sind vorzugsweise jeweils zwei sich gegenüberliegende Wiegestücke fest miteinander verbunden.
Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Laschenkette aus einer Vielzahl von Laschen, die durch Wiegestücke unter Bildung von Gliedern miteinander verbunden sind, wobei die Wiegestücke die Laschen umgreifen. Eine derartige Laschenkette kann sämtliche geometrischen oder
In einer Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass die Oberflächenkonturen der Lasche und der Wiegestücke in einem Bereich um die Kontaktpunkte reziprok einhüllende Kurven sind und eines der Wälzprofile konkav und eines der Wälzprofile konvex ist. In einer Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass die Wälzprofile der Laschen konkav und die Wälzprofile der Wiegestücke konvex sind. Alternativ ist vorgesehen, dass die Wälzprofile der Laschen konvex und die Wälzprofile der Wiegestücke konkav sind.
Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Kegelscheibengetriebe mit einer Laschenkette nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1a eine Skizze von Laschen und Wiegestücken eines Gelenkes einer Laschekette;
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Geometrie und Kinematik eines Gelenkes einer Laschekette;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kinematik eines Gelenkes einer Laschekette bei relativ zueinander ausgelenkten Kettengliedern;
Fig. 3 eine alternative Ausführung mit nur einem Wiegestück innerhalb des Gelenkes;
Fig. 4 einen Teil einer Kette mit mehreren Laschen;
Fig. 5 ein Gelenk mit Floating-Pin als Wiegestück;
Fig. 6 einen Teil einer Kette mit mehreren Laschen und Gelenken gem. Fig. 5;
Fig. 7 ein Gelenk mit gleitendem Wiegestück;
Fig. 8 einen Teil einer Kette mit mehreren Laschen und Gelenken gem. Fig. 7;
Fig. 9 ein Gelenk mit gleitendem Wiegestück (Floating-Pin);
Fig. 10 einen Teil einer Kette mit mehreren Laschen und Gelenken gem. Fig. 9;
Fig. 11 bis 14 eine Ausführungsform eines Gelenkes bei konkavem Wälzprofil des Floating- Pin;
Fig. 15 und 16 eine Ausführungsform eines Gelenkes mit Wiegestücken, die die Laschen umgreifen;
Fig. 17 und 18 eine weitere Ausführungsform eines Gelenkes mit Wiegestücken, die die Laschen umgreifen.
Fig. 1 und Fig. 1a zeigen einen Ausschnitt aus einer Laschenkette. In Fig. 1a wurden Hilfslinien sowie große Teile der Bezeichnungen der Übersichtlichkeit halber unterdrückt, ansonsten entspricht der dargestellte Gegenstand der Fig. 1. Dargestellt ist eine Lasche L1 und eine Lasche L2. Eine Laschenkette besteht aus einer Vielzahl paketartig aufeinander geschichteter Laschen, wie dies beispielsweise in der DE 3027834 beschrieben ist. Dabei sind unterschiedliche Anordnungen, z.B. der Zwei- oder Dreilaschenverband, möglich. Für die vorliegende Erfindung ist die Ausführung des Gelenkes von Bedeutung, daher sind in Fig. 1 nur zwei gelenkig miteinander verbundene Laschen im Bereich des Gelenkes dargestellt. Das Gelenk um- fasst zwei Wiegestücke W1 und W2. In Fig. 1a sind die Wiegestücke mit Schraffuren unterschiedlicher Orientierung gekennzeichnet, Bereiche, in denen sich die Schraffuren überdek- ken sind Bereiche, in denen die in der Darstellung vordere Lasche die Hintere überdeckt. Die Wiegestücke sind jeweils mit einer Lasche fest verbunden, hier ist Wiegestück W1 mit der Lasche L1 und Wiegestück W2 mit der Lasche L2 verbunden. Die Wiegestücke verbinden mehrere Laschen der Laschenkette miteinander, dies ist hier jedoch nicht dargestellt. Die Wiegestücke rollen auf Wälzprofilen (w1) und (w2) aufeinander ab. Im vorliegenden Beispiel sind die Wälzprofile Kreisausschnitte, es könnten aber auch ebenso Ausschnitte aus Ellipsen, Parabeln oder dergleichen mehr sein.
Die Kreisbögen C-P1 und C-P2 der Wälzkreise (w1) mit dem Mittelpunkt 01 und (w2) mit dem Mittelpunkt 02, bilden die Wälzprofile der Wiegestücke W1 und W2 (siehe Fig. 1), Die Eingriffslinie (g) ist tangent in A und E an die Grundkreisen (gl) und (g2) und enthält den Momentandrehpol C der Relativbewegung der Wälzprofile. Ein Punkt K der Eingriffslinie beschreibt die Evolventen (e1) und (e2) während der Wälzbewegung auf den Grundkreisen. Beide Evolventen sind im Punkt K in Kontakt. Mit den Wiegestücken sind die Laschen L1 und L2 durch die Befestigungsprofile M1-R1-S1 und R2-S2 fest verbunden. Auf dem Wiegestück W1 wird als Führungsprofil ein Evolventenbogen M1-K-N1 der Evolvente (e1) gebildet. Ein konjugiertes Führungsprofil, der Evolventenbogen M2-K-N2 der Evolvente (e2), wird auf der Lasche L2 gebildet. Die Evolvente (e1) entsteht gedanklich durch das abrollen des Wiegestückes W1 auf
dem festgehaltenen Wiegestück W2, entsprechend entsteht die Evolvente (e2) durch das Abrollen des Wiegestückes W2 auf dem Wiegestück W1. Die Evolventen sind daher reziprok zueinander. Das Verbindungsprofil P1-N1 stellt die Verbindung her zwischen dem Führungsprofil und dem Wälzprofil des Wiegestücks W1 , während das Verbindungsprofil P2-R2 die Verbindung zwischen den Wälz- und Befestigungsprofil des Wiegestückes W2 herstellt, In den Verbindungspunkten weisen die beiden Profile eine gemeinsame Tangente auf. Die Verbindungsprofile können beliebig von verschiedenen Kurvenbögen und Geraden gebildet werden, nach geometrischen, kinematischen und Festigkeitskriterien.
Um eine komplette und kinematisch verträgliche Führung des Wiegestücks W1 relativ zu Wiegestück W2 und deren Lasche L2 zu schaffen muss das Wiegestück W1 in drei Punkten gestützt werden. Deswegen wird die ganze beschriebene Geometrie symmetrisch zu der Achse 01-02 kopiert. Das Wiegestück W1 wird dann mit dem Wiegestück W2 und seiner Lasche L2 in den Punkten K, C und K' in Kontakt sein.
Bei einer Drehung der Lasche L1 gegenüber der Lasche L2 rollen die Wiegestücke W1 und W2 auf ihren Wälzprofilen (W1) und (W2) ab. Aus Sicht des Wälzprofils W1 und der zugehörigen Lasche L1 ist das Wälzprofil (W1) Polkurve oder Gangpolbahn, also der Ort der momentan Drehpole bei unterschiedlichen Winkeln der Laschen zueinander, entsprechend ist das Wälzprofil (W2) Polkurve bzw. Gangpolbahn aus Sicht der Lasche L2 bzw. des Wiegestückes W2. Die Wiegestücke W1 und W2 gleiten dabei nicht, sondern rollen stets aufeinander ab, so dass nur eine Rollbewegung und keine Gleitbewegung der beiden Wiegestücke relativ zueinander entsteht. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist das Wiegestück W1 stets in Kontakt mit der Lasche L2 in den Punkten K bzw. K1. Wie zuvor erläutert ist die Kontur des Wiegestückes W1 um den Kontaktpunkt K bzw. K1 eine Evolvente zum Grundkreis (g2) des Wiegestückes W2. Entsprechend ist die Oberflächenkontur der Lasche L1 im Bereich um die Kontaktpunkte K bzw. K' eine Evolvente zu dem Grundkreis (gl) des Wiegestückes W2. Dies hat zur Folge, dass eine Normale an die (gemeinsame) Tangente beider Evolventen im Kontaktpunkt K bzw. K' stets durch den Momentandrehpol C geht. Kinematisch bedeutet dies, dass bei einer Drehung um den Momentanpol C eine Gleitbewegung zwischen der Lasche L2 und dem Wiegestück W1 in den Kontaktpunkten K bzw. K' möglich ist.
Die Evolventenprofile M1-K-N1 des Wiegestücks W1 und M2-K-N2 der Lasche L2 bilden einen Evolventeninneneingriff, deren Wälzkreise die Wälzprofile (W1) und (W2) der Wiegestücke
sind (somit die Strecken C-P1 und C-P2 ). Die Dicke und Breite der Wiegestücke, die Stärke und die Form der Laschen, die Befestigungsprofile zwischen den Wiegestücke und Laschen werden aus Festigkeit, Akustik, Materialauswahl und anderen Kriterien bestimmt.
Eine beliebige Relativlage der Kettenglieder ist in der Fig. 2 dargestellt. Wird auf das Wiegestück W2 verzichtet kann die Lasche L2 das Wälzprofil direkt enthalten und unmittelbar mit dem Wiegestück W1 eingreifen (Fig. 3).
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das Wiegestück W2 fehlt, so dass die Lasche L2 direkt das Wälzprofil (W2) aufweist. Die Lasche L2 ist also im direkten Eingriff mit dem Wiegestück W1.
Wie aus den Fig. 1 bis 4 jeweils zu erkennen ist, ist das Wälzprofil (W1) konvex ausgebildet, das Wälzprofil (W2) ist konkav. Somit handelt es sich um einen Eingriff eines konvexen mit einem konkaven Profil, so dass sich ein extrapolar evolventischer Inneneingriff ergibt. Mehrere verkettete Kettenglieder sind in Fig. 4 dargestellt.
Die Relativbewegung der Wiegestücke ist eine reine Wälzbewegung (Wälzen ohne Gleiten). Die Wiegestücke befinden sich in Kontakt im Momentandrehpol C. Die gemeinsame Normale der Evolventen im Kontaktpunkt K ist stets die Eingriffslinie und enthält in jeder Relativlage den Momentandrehpol bzw. Eingriffspol C. Dies ist eine Voraussetzung einer kinematisch verträglichen Zentroidalbewegung zwischen den Kettenglieder der Kette. Im Gegensatz zum normalen evolventen Eingriff, der die Kräfte zwischen den Evolvente im Kontaktpunkt K in Richtung der Eingriffslinie CK überträgt, überträgt dieser Eingriff die Kräfte zwischen den Wiegestücken W1 , W2. Diese Kräfte sind immer in der Richtung der Normalen im Kontaktpunkt C der Wälzprofile gerichtet. Wenn die Wiegestücke sich z.B. mit Kegelscheiben eines Kegelscheibengetriebes in Kontakt befinden können zwischen den Wiegestücke und deren Laschen Kräfte entstehen, deren resultierende Kraft eine andere Richtung hat als die gemeinsame Normale im Momentandrehpol C. In diesem Fall werden im Kontaktpunkt C nur die Komponenten in Richtung der Normalen übertragen, die anderen Komponenten werden in den Kontaktpunkten K, K' der Evolventen übertragen.
Im nachfolgend anhand der Fig. 5 und 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als kinematische Geometrie des Kettengelenkes ein extrapolar evolventischer Innen- und Außeneingriff
vorgestellt. Ein fliegend gelagertes Wiegestück („Floating-Pin") als schwebt zwischen zwei anderen Wiegestücken, deren Laschen das fliegend gelagerte Wiegestück führen. Diese Lösung führt zu mehreren kinematischen Vorteilen und kann auch akustische Verbesserungen bringen.
Fig. 5 erläutert den Aufbau des Gelenkes. Im Unterschied zu dem zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel wälzt ein fliegend gelagertes Wiegestück W1 , das als „Floating-Pin" mit keiner der Laschen fest verbunden ist, auf zwei fest mit je einer der Laschen L2, L21 verbundenen Wiegestücken W2 und W2\ Um Analogien zum ersten Ausführungsbeispiel leichter zu verstehen wurde die Bezeichnung der Wiegestücke und Laschen so gewählt, dass kinematisch vergleichbare Bauteile ähnlich benannt sind. Die Kreisbögen C-P1 und C-P2 der Wälzkreise (w1) mit dem Mittelpunkt 01 und (w2) mit dem Mittelpunkt 02 bilden die Wälzprofile der Wiegestücke W1 und W2 (Fig. 1). Die Wälzkreise können innen oder außen tangent sein, das heißt, sie können einen Innen- oder Außen- Evolventeneingriff bilden. Die Eingriffslinie (g) ist tangent in A und E bei den Grundkreisen (gl) und (g2) und enthält den Momentandrehpol C der Relativbewegung der Wälzprofile. Ein Punkt K der Eingriffslinie beschreibt die Evolventen (e1) und (e2) während der Wälzbewegung der Eingriffslinie auf den Grundkreisen. Die beiden Evolventen sind im Punkt K in Kontakt. Mit dem Wiegestück W2 ist die Lasche L2 fest durch die Befestigungsprofil R2-S2 gebunden. Auf dem Wiegestück W1 wird ein Evolventenbogen M1-K-N1 der Evolvente (e1) als Führungsprofil gebildet. Der Evolventenbogen M2-K-N2 der Evolvente (e2) bildet ein Führungsprofil der Lasche L2. Das Verbindungsprofil P2-R2 erstellt die Verbindung zwischen dem Wälz- und Befestigungsprofil des Wiegestücks W2. In den Verbindungspunkten weisen die beiden Profile eine gemeinsame Tangente auf. Das Verbindungsprofil kann beliebig von verschiedenen Kurvenbögen und Geraden gebildet werden, nach geometrischen, kinematischen und Festigkeitskriterien.
Um eine komplette und kinematisch verträgliche Führung des Wiegestücks W1 relativ zu Wiegestück W2 und deren Lasche L2 zu schaffen, muss das Wiegestück W1 in drei Punkten gestützt werden. Deswegen wird die ganze beschriebene Geometrie symmetrisch zu der Achse O1-O2 kopiert. Das Wiegestück W1 wird dann mit dem Wiegestück W2 und seiner Lasche L2 in den Punkten K, C und Ka in Kontakt sein.
Die Evolventenprofile M1-K-N1 des Wiegestücks W1 und M2-K-N2 der Lasche L2 bilden einen extrapolaren Evolventeninneneingriff oder Evolventenaußeneingriff, deren Wälzkreise die
Wälzprofile C-P1 und C-P2 der Wiegestücke sind. Die Dicke und Breite der Wiegestücke, die Stärke und die Form der Laschen, die Befestigungsprofile zwischen den Wiegestücke und Laschen werden aus Festigkeit, Akustik, Technologie und andere Kriterien bestimmt.
Das Wälzprofil C-P1 und das Führungsprofil M1-K-N1 des Wiegestückes W1 werden symmetrisch um eine auf 01-02 senkrechte Symmetrieachse (x-x) kopiert und werden zu Wälzprofil C-PV und Führungsprofil C'-M'-K'-NI1. Das Profil N1-N1' des Wiegestücks W1 kann als Verbindungsprofil beliebig gestaltet werden. Die Profile C-P1-M1'-K'-N1'-N1-K-M1-P1'-C' bilden eine Hälfte des fliegend gelagerten Wiegestückes (Floating-Pin) W1. Die andere Hälfte wird symmetrisch zur 01-02 Achse gebildet. Eine Lasche L2' mit eigenem Wiegestück W2' entspricht einer symmetrische Darstellung um die Achse (x-x) der Lasche L2 und deren Wiegestück W2. Die beiden Laschen L2 und L2' mit den dazugehörigen Wiegestücken W2 und W21 bilden mit dem fliegend gelagerten Wiegestück W1 (floating-pin) ein Doppelgelenk. Jede Lasche mit ihrem Wiegestück bildet mit dem Wiegestück W1 ein Gelenk, bei dem die Relativbewegungen Zentroidalbewegungen (Wälzbewegungen entlang der hier kreisförmigen Rastpolbahn) sind und so die zuvor genannten Bedingungen der kinematischen Geometrie erfüllt sind. Da das Wiegestück W1 zwischen den Wiegestücken W2 und W2' mit deren Laschen L2 und L2' schwebt wird es Floating-Pin genannt. In Kontakt mit Kegelscheiben eines stufenlos veränderbaren Getriebes können alle drei Wiegestücke oder nur das Wiegestück W1 kommen. Die Axialbewegungen der Wiegestücke W1 , W2 und W2' müssen aber auf jeden Fall begrenzt werden. Mehrere verkettete Kettenglieder sind in Fig. 2 dargestellt.
Wie aus den Figuren 5 und 6 zu erkennen ist, ist das Wiegestück W1 jeweils an zwei Stellen mit beiden Laschen im Eingriff, es sind dies die Punkte K, K1, Ka sowie Ka1. Auch für diese Punkte gilt das zuvor gesagte, normale Tangenten in diesen Punkten gehen durch den Momentanpol C bzw. C Das Wiegestück W1 rollt auf den Wiegestücken W2 und W21 in den Punkten C bzw. C ab, in den Punkten K, K', Ka sowie Ka1 findet eine reine Gleitbewegung der Laschen auf dem Wiegestück W1 statt.
Um einen besseren Poligonaleffekt zu schaffen kann man auf die Wiegestücke W2 und W2' verzichten. Die Laschen L2 und L21 können direkt (analog der anhand der Fig. 3 dargestellten Ausführung) die Wälzprofile der Wiegestücke enthalten und wälzen direkt auf dem Wiegestück W1.
Die Relativbewegungen der Wiegestücke W1 - W2 und W1 - W2' sind reine Wälzbewegungen (Wälzen ohne Gleiten). Die Wiegestücke befinden sich in Kontakt im Momentandrehpolen C und C. Die gemeinsamen Normalen der Evolventen im Kontaktpunkt sind stets die Eingriffslinien und enthalten in jede Relativlage die Eingriffspole (Momentandrehpole) C und C. Im Gegensatz zu dem üblichen evolventen Eingriff, der die Kräfte zwischen den Evolventen im Kontaktpunkt K in Richtung der Eingriffslinie CK überträgt, überträgt dieser Eingriff die Kräfte zwischen den Wiegestücken. Die Kräfte sind immer senkrecht auf die gemeinsame Tangente der Wälzprofile im Kontaktpunkt C gerichtet. Wenn die Wiegestücke sich mit den Kegelscheiben in Kontakt befinden können zwischen den Wiegestücken und deren Laschen Kräfte entstehen, deren resultierende Kraft eine andere Richtung hat als die gemeinsame Normale im Momentandrehpol C. In diesem Fall werden im Momentandrehpol C nur die Komponente in der Normalrichtung übertragen, die anderen Komponenten belasten die Kontaktpunkte K, K' der Evolventen.
Das Gelenk stellt eigentlich ein Doppelgelenk zwischen zwei benachbarten Kettengliedern (Laschen) dar, dies führt zu einem größeren Winkel zwischen zwei benachbarten Laschen und vermindert einen negativen Poligonaleffekt.
Wenn im Gelenk die Wiegestücke W2 und W2' fehlen können die Laschen L2 und L2' die Aktivprofile der Wiegestücken enthalten und direkt mit dem Wiegestück W1 eingreifen. Die Laschen können kürzer gehalten werden und die negativen Wirkungen des Poligonaleffektes werden weiter vermindert. Der Angriffspunkt der Kraft zwischen den Wiegestücken im Kontakt ist der Kontaktpunkt der Wälzprofile und wandert auf den Wälzprofilen. Die Wanderung dieses Punktes ist kleiner beim konvex-konvexem Kontakt. Das fliegend gelagerte Wiegestück hat gute Biegungsfestigkeit und Knickungsstabilität.
In Kontakt mit einer Kegelscheibe eines Kegelscheibengetriebes können höhere Kräfte aufgenommen werden, da eine größere Kontaktfläche besteht. In Kontakt mit den Kegelscheiben können entweder alle drei Pins (Wiegestücke) des Gelenkes sein oder nur der Floating-Pin. Die normalen Pins haben auf der Kegelscheibe eine Pivoting-Rotation, die einen höheren Verschleiß verursacht. Der Floating-Pin weist keine Pivoting-Rotation auf. Der Verschleiß der Kegelscheiben wird vermindert, die Kette und die Kegelscheiben haben eine höhere Lebensdauer. Gute Kraftübertragung und Kettenstabilität kann durch optimalen Eingriffswinkel erzielt
werden. Der Eingriffswinkel bestimmt die Form und die Abmessungen der Wiegestücke und der Laschen und beeinflusst damit die Festigkeit, die Akustik und die Gelenkstabilität.
Der Floating-Pin (Floating-Wiegestück) schwebt zwischen zwei konjugierten Wiegestücken, die auf den Wälzprofilen rollen und in deren Laschen er geführt ist. Der Poligonaleffekt kann zusätzlich verbessert werden, indem man auf die Wiegestücke W2 und W2' verzichten, die Laschen kommen direkt in Kontakt mit dem Floating-Pin. Die Laschen werden kürzer und damit wird der Abstand zwischen zwei benachbarten Gelenken auch kürzer. Die Abstände zwischen zwei benachbarten Gelenken sind geringer und damit sind bessere Akustikeingen- schaften zu erwarten.
Die drei Wiegestücke des Gelenkes können zu einer Erhöhung des übertragbaren Moments eines CVT-Getriebes genutzt werden, da sie eine höhere Knick- und Biegefestigkeit haben. Beim Evolventeninneneingriff ist die Kontaktpunktwanderung größer als beim evolventen Außeneingriff. Dieser Nachteil kann (mindestens teilweise) mit einem kleineren Krümmungsradius des Wiegestücks kompensiert werden.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laschenkette. Im Unterschied zu den zuvor dargestellten Ausführungsformen findet zwischen den verschiedenen Wiegestücken keine Rollbewegung, sondern eine Gleitbewegung statt. Die Wiegestücke sind dabei in der Lage, die Kettenglieder gegeneinander sowohl in Bewegungsrichtung der Kette (axial) als auch senkrecht dazu zu fixieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es daher nicht notwendig, dass die Wiegestücke direkt eine Kraft auf die Laschen übertragen. Bei dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird ein evolventischer Inneneingriff als kinematische Geometrie des Kettengelenks vorgestellt.
Fig. 7 erläutert den Aufbau einer weiteren Ausführungsform des Gelenkes. Die Wälzkreise (w1) mit dem Mittelpunkt 01 und (w2) mit dem Mittelpunkt 02 haben eine gemeinsame Tangente im Punkt C. Sie stellen die Zentroiden der Relativbewegung dar. Die Eingriffslinie (g) ist tangent in A und E an den Grundkreisen (gl) und (g2) und enthält den Momentandrehpol C der Relativbewegung der Zentroiden. Ein Punkt K der Eingriffslinie beschreibt die Evolventen (e1) und (e2) während ihrer Wälzbewegung auf den Grundkreisen. Die beiden Evolventen sind in K in Kontakt. Mit den Wiegestücken W1 und W2 sind die Laschen L1 und L2 fest durch die Befestigungsprofile R1-S1 und R2-S2 verbunden. Auf den Wiegestücke W1 und W2 sind
die Evolventenbögen P1-K-T1 der Evolvente (e1) und P2-K-T2 der Evolvente (e2) als Aktivprofile angeordnet. Die Verbindungsprofile P1-R1 und P2-R2 sind die Verbindung zwischen den Aktivprofile und Befestigungsprofile der Wiegestücken W1 und W2. Die Verbindungsprofile können beliebig von verschiedenen Kurvenbögen und Geraden gebildet werden, nach geometrischen, kinematischen und Festigkeitskriterien. In den Verbindungspunkten weisen die beiden Profile eine gemeinsame Tangente auf.
Die ganze beschriebene Geometrie wird symmetrisch zu der Achse 01-02 kopiert. Das Wiegestück W1 ist dann mit dem Wiegestück W2 und seiner Lasche L2 in den Punkten K und K' in Kontakt.
Die Evolventenprofile P1-K-T1 des Wiegestücks W1 und P2-K-T2 des Wiegestücks W2 bilden einen Evolventeninneneingriff, deren Wälzkreise (w1) und (w2) virtuelle Zentroide der Relativbewegung sind. Mehrere verkettete Kettenglieder sind in Fig. 8 dargestellt.
Wird auf eines der Wiegestücke verzichtet, kann eine Lasche das Aktivprofil enthalten und direkt mit dem konjugierten Wiegestück eingreifen. Das kann zu kleineren Abmessungen des Gelenkes führen und die negative Wirkung des Poligonaleffektes vermindern. Die Relativbewegung der Wiegestücke stellt theoretisch eine reine Wälzbewegung (Wälzen ohne Gleiten) der nicht verkörperten Wälzkreise (w1) und (w2) dar. In Wirklichkeit wälzen und gleiten die Wiegestücke reziprok auf den Aktivprofilen während der Wälzbewegung der Wälzkreise. Die Wiegestücke befinden sich immer in Kontakt in zwei Punkten, nämlich K und K'. Die gemeinsame Normale der Evolventen im Kontaktpunkt K bzw. KJ ist stets die Eingriffslinie und enthält in jede Relativlage den Momentandrehpol (Eingriffspol) C. Die Kräfte zwischen den Evolventen in den Kontaktpunkten K und K1 werden in Richtung der Eingriffslinien CK und CK1 ü- bertragen. Wegen der Gleitbewegung zwischen den Aktivprofilen der Wiegestücke werden in den Punkten K und K1 auch Reibungskräfte entstehen. Der Eingriffswinkel α ist bedeutsam für die Reibungskräfte und die Stabilität des Gelenkes hinsichtlich der Neigung der relativen Drehbewegung der Wiegestücke um die 01-02 Achse. Das Gelenk hat einen Wirkungsgrad vergleichbar mit dem des evolventischen Eingriffs.
Fig. 9 erläutert den Aufbau einer weiteren Ausführungsform des Gelenkes. Die Wälzkreise (w1) mit dem Mittelpunkt 01 und (w2) mit dem Mittelpunkt 02 haben eine gemeinsame Tangente im Punkt C. Sie stellen die Zentroiden der Relativbewegung dar. Die Eingriffslinie (g) ist
tangent in A und E an den Grundkreisen (gl) und (g2) und enthält den Momentandrehpol C der Relativbewegung der Zentroiden. Ein Punkt K der Eingriffslinie beschreibt die Evolventen (e1) und (e2) während ihrer Wälzbewegung auf den Grundkreisen. Die beiden Evolventen sind in K in Kontakt. Auf den Wiegestücken W1 und W2 werden die Evolventenbögen P1-K- T1 der Evolvente (e1) und P2-K-T2 der Evolvente (e2) als Aktivprofile verkörpert. Das Aktivprofil P2-K-T2 des Wiegestücks W2 wird mit dem Befestigungsprofil R2-S2 durch das Verbindungsprofil P2-R2 verbunden. Die Profile weisen in den Verbindungspunkten eine gemeinsame Normale auf. Die Evolventenprofile P1-K-T1 des Wiegestücks W1 und P2-K-T2 des Wiegestücks W2 bilden einen Evolventeninneneingriff, deren Wälzkreise (w1) und (w2) virtuelle Zentroide der Relativbewegung sind. Die Befestigungs- und Verbindungsprofile können beliebig von verschiedenen Kurvenbögen und Geraden gebildet werden, nach geometrischen, kinematischen und Festigkeitskriterien.
Senkrecht auf der Achse 01-02 wird eine Symmetrieachse (x-x) zwischen den gewählten Aktivprofilen und dem Momentandrehpol C gewählt. Wenn die Symmetrieachse den Momentandrehpol enthält kann dies zu vorteilhaften kinematischen und dynamischen Eigenschaften führen. Das Profil P1-K-T1 und sein symmetrisches Profil P1'-K'-TT stellen die Aktivprofile des selben Wiegestücks dar und sind mit einem Verbindungsprofil P1-P1' beliebiger Form verbunden.
Symmetrische gespiegelte Profile des Wiegestücks W2, nämlich T2'-K'-P2'-R2'-S2', stellen die Profile des Wiegestücks W2' dar, das mit dem Aktivprofil des Wiegestückes W1 in K' in Kontakt kommt. Das Wiegestück W1 schwebt auch hier fliegend gelagert zwischen den Wiegestücken W2 und W2'. Um die Geometrie des Kettengelenkes zu vervollständigen wird die ganze beschriebene Geometrie um die Achse 01 -02 kopiert.
Mehrere verkettete Kettenglieder sind in Fig.10 dargestellt. Die Relativbewegung der Wiegestücke stellt theoretisch eine reine Wälzbewegung (Wälzen ohne Gleiten) der Wälzkreise (w1) und (w2) dar. In Wirklichkeit wälzen und gleiten die Wiegestücke reziprok auf den Aktivprofilen während der Wälzbewegung der Wälzkreise. Das Wiegestück W1 (Floating-Pin) befindet sich immer mit dem Wiegestück W2 in zwei Punkte K und Ka und mit dem Wiegestück W2' in den zwei Punkten K' und Ka1 in Kontakt. So lange die Kraft zwischen zwei benachbarten Laschen eine Zugkraft bewirkt ist die Lage des Wiegestücks W1 zwischen den Wiegestücken W2 und W2' voll definiert. Die gemeinsamen Normalen der Evolventen in den Kontaktpunkten K, K',
Ka und Ka' sind stets die Eingriffslinien und enthalten den Eingriffspol (Momentandrehpol) C in jeder Relativlage. Die Kräfte zwischen den Evolventen in den Kontaktpunkten werden in Richtung der Eingriffslinien übertragen. Wegen der Gleitbewegung zwischen den Aktivprofilen der Wiegestücke entstehen in den Kontaktpunkten auch Reibungskräfte. Der Eingriffswinkel α ist bedeutsam für die Reibungskräfte und die Stabilität des Gelenkes hinsichtlich der Neigung der relativen Drehbewegung der Wiegestücke. Auch dieses Gelenk hat einen Wirkungsgrad vergleichbar dem des evolventischen Eingriffs.
Fig. 11 bis Fig. 14 erläutern den Aufbau einer weiteren Ausführungsform des Gelenkes. Die Wälzkreise (w1) mit dem Mittelpunkt 01 und (w2) mit dem Mittelpunkt 02, innentangent im Punkt C, stellen die Wälzkreise der Relativbewegung dar (Fig. 11). Die Eingriffslinie (g) ist in A und E tangent an die Grundkreise (gl) und (g2) und enthält den Momentandrehpol C der Relativbewegung der Wälzkreise. Ein Punkt K der Eingriffslinie beschreibt die Evolventen (e1) und (e2) während ihrer Wälzbewegung auf den Grundkreisen. Die beide Evolventen sind in Punkt K in Kontakt. Segmente zweier evolventenverzahnter Zahnräder des Evolventeninne- neingriffs sind die Körper Z1 und Z2. Ein anderer symmetrischer Eingriff mit den Zahnrädern Z1' und Z2' ist in Fig. 2 dargestellt. Die Symmetrieachse ist senkrecht auf der Linie 01-02 und außerhalb des Schnittpunktes der Evolvente (e2) mit der Achse 01-02. Die Zahnräder Z2 und Z2' sind zu einem Bauteil zusammengefügt. Auf die drei Zahnradkörper werden die Wiegestücke W1 , W2 und W1' entsprechend gestaltet (Fig. 13). Auf die Wiegestücke W1 und W2 werden die Evolventenbögen P1-K-T1 der Evolvente (e1) und P2-K-T2 der Evolvente (e2) als Aktivprofile gestaltet. Das Aktivprofil P2-K-T2 des Wiegestücks W2 wird mit dem Aktivprofil P2'- K'-T2' durch das Verbindungsprofil P2-R2-R2'-P2' verbunden. Die Aktivprofile der Wiegestücke W1 und W1' sind mit den Befestigungsprofile R1-S1 und R1'-S1' durch die Verbindungsprofile P1-R1 und P1'-R1' verbunden. Die Profile in den Verbindungspunkten weisen eine gemeinsame Normale auf. Die Evolventenprofile P1-K-T1 des Wiegestücks W1 und P2-K-T2 des Wiegestücks W2 bilden einen Evolventeninneneingriff, deren Wälzkreisen (w1) und (w2) virtuelle Zentroide der Relativbewegung sind. Die Dicke und Breite der Wiegestücke, die Stärke und die Form der Laschen, die Befestigungsprofile zwischen den Wiegestücke und Laschen werden aus Festigkeit, Akustik, Technologie und andere Kriterien bestimmt. Die Be- festigungs- und Verbindungsprofile können beliebig von verschiedenen Kurvenbögen und Geraden gebildet werden, nach geometrischen, kinematischen und Festigkeitskriterien. Die gleiche Geometrie weisen die Wiegestücken W2 und W11 auf.
Die symmetrischen Profile des Wiegestücks W1 , T1 '-K'-P1 '-R1 '-S1' stellen die Profile des Wiegestücks W1 ' dar, das mit dem Aktivprofil des Wiegestücks W2 in Punkt K' in Kontakt kommt.
Das Wiegestück W2 wird Floating-Pin genannt, weil es mit keinem Element fest verbunden ist und zwischen den Wiegestücken W1 und WT schwebt. Um die Geometrie des Kettengelenkes zu vervollständigen, wird die ganze beschriebene Geometrie um die Achse 01-02 kopiert. Mehrere verkettete Kettenglieder sind in Fig. 14 dargestellt.
Die Relativbewegung der Wiegestücke stellt theoretisch eine reine Wälzbewegung (Wälzen ohne Gleiten) der Wälzkreisen (w1) und (w2) dar, die selbst keine Entsprechung auf der Oberfläche eines der Bauteile finden. In Wirklichkeit wälzen und gleiten die Wiegestücke reziprok auf den Aktivprofilen während der Wälzbewegung der Wälzkreise. Das Wiegestück W1 (der Floating-Pin) befindet sich immer mit dem Wiegestück W2 in zwei Punkte K und Ka und mit dem Wiegestück W2' auch in zwei Punkten K' und Ka' in Kontakt. So lange die Kraft zwischen zwei benachbarten Laschen eine Zugkraft ist, ist die Lage des Wiegestückes W2 zwischen den Wiegestücken W1 und WT voll definiert. Die gemeinsamen Normalen der Evolventen in den Kontaktpunkten K, K', Ka und Ka' sind stets die Eingriffslinien und enthalten den Eingriffspol (Momentandrehpol) C in jede Relativlage. Die Kräfte zwischen den Evolventen in den Kontaktpunkten werden in der Richtung der Eingriffslinien übertragen. Wegen der Gleitbewegung zwischen den Aktivprofilen der Wiegestücke werden in den Kontaktpunkten auch Reibungskräfte entstehen. Der Eingriffswinkel α (griechisch alpha) ist bedeutsam für die Reibungskräfte und die Stabilität des Gelenkes bezüglich der Neigung der relativen Drehbewegung der Wiegestücke um die 01-02 Achse. Das Gelenk hat einen Wirkungsgrad vergleichbar mit dem Wirkungsgrad des evolventischen Eingriffs.
Fig. 15 und Fig. 16 erläutern den Aufbau einer weiteren Ausführungsform des Gelenkes. Die Wälzkurven der Zentroidalbewegung sind der Kreis (w1) mit dem Mittelpunkt 01 und die Wälzgerade (w2), beide haben eine gemeinsame Tangente (sind tangent) im Punkt C (Fig. 15). Die Eingriffslinie (g) ist tangent in A beim Grundkreis (gl) und enthält den Momentandrehpol C der Relativbewegung des Wälzkreises (w1) und der Wälzgerade (w2). Ein Punkt K der Eingriffslinie beschreibt die Evolvente (e1) während ihrer Wälzbewegung auf dem Grundkreis. Gemeinsam mit der Eingriffslinie und senkrecht in Punkt K wird eine Generiergerade (g-g) betrachtet. Während der Wälzbewegung der Eingriffslinie (g) auf dem Wälzkreis (w1) beschreibt die Ge-
neriergerade (g-g) die gleiche Evolvente (e1). Die Evolvente (e1) und die Generiergerade (g- g) sind also reziprok-einhüllende Kurven. Die beiden reziprok-einhüllenden Kurven sind im Punkt K in Kontakt. Das Wiegestück W1 wird so gestaltet, dass es die Generiergerade als Aktivprofil enthält. Die Evolvente (e1) und das Aktivprofil des Wiegestücks werden symmetrisch der Achse 01 -C kopiert. Es resultieren die Profile (g-g1) und (e1'). Man erhält einen evolventischen Rad-Zahnstangeneingriff mit dem Wälzkreis und der Wälzgerade, die virtuelle Zentroi- den der Relativbewegung Lasche-Wiegestück darstellen. Die Lasche L1 umfasst die beiden evolventischen Profile des Eingriffs und das Wiegestück die beiden Generiergeraden. Das linke Profil der Lasche, die Kurven (11) und (H') werden so gestaltet, dass sie mit dem Wiegestück nicht kollidieren. Symmetrisch zu (w2) wird das Profil des Wiegestücks kopiert, so dass es die ganze Form wie in Fig. 15 dargestellt bekommt. Das Wiegestück weist zwei Symmetrieachsen auf, nämlich (w2) und 01-C. Die Lasche weist die Profile (e1) und (e1 ') auf, diese werden symmetrisch zu einer auf 01-C senkrechten Symmetrieachse (y-y) kopiert. Es werden die Profile (eis) und (e1's) gestaltet. Diese Profile greifen mit dem Wiegestück W2 ein, das symmetrisch zu der Achse (y-y) kopiert wurde. So wird die Lasche L1 mit den Wiegestücken W1 und W2 eingreifen. Das Wiegestück W1 hat die Symmetrieachse (w2) und das Wiegestück W2 die Symmetrieachse (w2'). Die Lasche L1 wird symmetrisch zu (w2) und zu (w2') kopiert. Es resultieren die Lasche L2 und L3. In dieser Art werden die nächsten Laschen und Wiegestücke der Kette gestaltet. Die Dicke und Breite der Wiegestücke, die Stärke und die Form der Laschen werden aus Festigkeit, Akustik, Technologie und andere Kriterien bestimmt. Die Geometrie der Laschen kann so gewählt werden, das die Laschen kürzer werden. Das führt zu besseren Poligonaleffekte und bessere Akustik. Der Eingriffswinkel spielt eine große Rolle bezüglich der Formgestaltung und der Kraftübertragung.
Die Relativbewegung Lasche-Wiegestück kann als Zentroidalbewegung der beiden Zentro- iden, Wälzkreis (w1) der Lasche und Wälzgerade (w2) des Wiegestückes betrachtet werden. Da diese Kurven virtuelle Kurven sind, werden die Aktivprofile der beiden Teile, die Evolventen der Lasche und die Geraden der Wiegestücken wälzen und gleiten. Trotz der Gleitbewegung wird ein hoher Wirkungsgrad erzielt, ähnlich wie bei den evolventischen Eingriffen. Je nach Eingriffswinkel, Gestaltung der Laschen und Wiegestücke kann der Relativwinkel zwischen zwei benachbarten Laschen größer oder kleiner sein.
Die Kette kann eine Zugkraft übertragen, wobei die Axialkraft (in Ketten-Zugrichtung) von einer Lasche zum Wiegestück übertragen wird. Dann wird das Wiegestück die nächste La-
sche belasten, die ihrerseits das nächsten Wiegestück belastet. Die Höhe der Axialkräfte und der Reibungskräfte ist vom Eingriffswinkel und Länge der Laschen abhängig.
Fig. 17 und Fig. 18 erläutern den Aufbau einer weiteren Ausführungsform des Gelenkes. Die Wälzkurven der Zentroidalbewegung sind der Kreis (w1) mit dem Mittelpunkt 01 und die Wälzgerade (w2), Tangente im Punkt C (Fig. 17). Die Eingriffslinie (g) ist tangent in A beim Grundkreis (gl) und enthält den Momentandrehpol C der Relativbewegung des Wälzkreises (w1) und der Wälzgerade (w2). Ein Punkt K der Eingriffslinie beschreibt die Evolvente (e1) während ihrer Wälzbewegung auf dem Grundkreis. Gemeinsam mit der Eingriffslinie wird senkrecht im Punkt K eine Generiergerade (g-g) betrachtet. Während der Wälzbewegung der Eingriffslinie (g) auf dem Wälzkreis (w1) wird die Generiergerade (g-g) die gleiche Evolvente (e1) beschreiben. Somit sind die Evolvente (e1) und die Generiergerade (g-g) reziprok-einhüllende Kurven. Die beiden reziprok-einhüllende Kurven sind im Punkt K in Kontakt. Das Wiegestück W12 wird so gestaltet, das es die Generiergerade als Aktivprofil enthält. Die Evolvente (e1) und das Aktivprofil des Wiegestückes werden symmetrisch zu der Achse 01 -C kopiert. Es resultieren die Profile (g-g1) und (e1'). So erhält man einen evolventischen Rad-Zahnstangeneingriff. Der Wälzkreis und die Wälzgerade sind die virtuellen Zentroiden der Relativbewegung Lasche- Wiegestück. Die Lasche L1 wird die beiden evolventischen Profile des Eingriffes und das Wiegestück die beiden Generiergeraden enthalten. Das linke Profil der Lasche, die Kurven (11) und (H') werden so gestaltet, dass sie mit dem benachbartem Wiegestück nicht kollidieren. Das Wiegestück weist zwei Symmetrieachsen: (y-y) senkrecht zu 01 -C und 01 -C. Die Laschenprofile (e1) und (e1') werden symmetrisch zur Achse (y-y) kopiert. Es werden die Profile (e2) und (e2') gestaltet. Diese Profile sind Teil der Lasche L2 und mit dem Wiegestück W12 in Eingriff. Das Wiegestück W12 greift mit den Laschen L1 und L2 ein. Das Wiegestück W12 wird symmetrisch zu der Achse (w2) kopiert und bildet das Wiegestück W23. Genauso werden die Profile der Lasche L2 (e2) und (e2') symmetrisch zu der Achse (w2) kopiert. So wird die ganze Länge der Lasche gestaltet. Ähnlich wird die Lasche L1 gestaltet. Die Lasche L1 wird symmetrisch von (w2) kopiert und bildet die Lasche L3. Man sieht, dass das Wiegestück W12 mit den Laschen L1 und L2 und das Wiegestück W23 mit den Laschen L2 und L3 eingreifen. In dieser Art werden die nächsten Laschen und Wiegestücke der Kette gestaltet. Die Dicke und Breite der Wiegestücke, die Stärke und die Form der Laschen werden aus Festigkeit, A- kustik, Technologie und andere Kriterien bestimmt. Die Geometrie der Laschen kann so gewählt werden, dass die Laschen kürzer werden (Fig .18). Das führt zu einer Verbesserung des
Poligonaleffekts und einer besseren Akustik. Der Eingriffswinkel ist bedeutsam für die Formgestaltung und die Kraftübertragung.
Die Relativbewegung Lasche-Wiegestück kann als Zentroidalbewegung der beiden Zentro- iden, Wälzkreis (w1) der Lasche und Wälzgerade (w2) des Wiegestückes betrachtet werden. Da diese Kurven virtuelle Kurven sind, werden die Aktivprofile der beiden Teile, die Evolventen der Lasche und die Geraden der Wiegestücken, wälzen und gleiten. Trotz der Gleitbewegung wird auch hier ein Wirkungsgrad ähnlich den evolventischen Eingriffen erzielt. Je nach Eingriffswinkel, Gestaltung der Laschen und Wiegestücke kann der Relativwinkel zwischen zwei benachbarten Laschen größer oder kleiner sein.
Bezugszeichenliste
W1 , W2, W2' Wiegestücke
L1 , L2, L1\ L2' Laschen bzw. Gegenlaschen
(w1), (w2) Wälzkreise
O1 , O2 Mittelpunkte der Wälzkreise
(gl), (g2) Grundkreise der Wälzkreise
C Momentandrehpol
(g) Eingriffslinie
(e1), (e2), Evolventen
(e1J), (e2!)
K, Ka, K', Ka' Kontaktpunkte der Gleitbewegung
P1, P2 Kontaktpunkte der Wälzbewegung
Z1 , ZV, Z2, Segmente (Zahnradsegmente) Z2'