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Die Erfindung betrifft eine Getriebekette, wie eine Rollenkette oder eine Buchsenkette, zur Verwendung in einem Getriebe, wie beispielsweise einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs oder einer Industriemaschine.
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Bekannt sind Getriebeketten, aufweisend Paare rechter und linker Innenlaschen, zylinderförmiger Hülsen, deren beide Enden in diese Innenlaschen eingepresst sind, Paare rechter und linker Außenlaschen, die auf der Außenseite der Innenlaschen angeordnet sind, und Verbindungsbolzen, welche drehbar in die Hülsen eingepasst sind, und deren Enden in die Außenlaschen eingepresst sind, um eine große Anzahl von Innenlaschen und Außenlaschen abwechselnd miteinander zu verbinden.
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Die Außenlaschen und die Innenlaschen einer derartigen Rollenkette sind jeweils oval. Ein Abstand von einer Teilungslinie P der Innen- und Außenlaschen bis zur äußersten Endfläche der jeweiligen Laschen wird im Folgenden als Rückenhöhe bezeichnet.
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Wenn die Rückenhöhe der Außenlasche gleich der Rückenhöhe der Innenlasche ist, und beide Laschen in Gleitkontakt mit einer Kettenführung sind, tritt das Problem auf, dass der Kontaktbereich groß ist und Reibungsverluste erzeugt werden. Wenn die Rollenkette in einem Fahrzeugmotor eingebaut ist, und insbesondere wenn sie als Taktsteuerkette verwendet wird, tritt das Problem auf, dass der Kraftstoffverbrauch höher ist, wenn die Verluste aufgrund von Reibung groß sind.
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Um dieses Problem zu lösen, ist aus der
DE 10 2010 013 572 A1 ,
2 eine Rollenkette
500 bekannt, welche die Reibungsverluste verringert, indem ein Kontaktflächenbereich der gesamten Kette in Bezug auf die Kettenführung durch abwechselndes Verbinden einer großen Anzahl von Innenlaschen
510, welche eine ovale Laschenform haben und die nicht in Kontakt mit einem Führungselement gelangen, und einer großen Anzahl von ovalen Außenlaschen
540, die jeweils einen gewölbten Kantenbereich haben, der an einer Gleitkontakt-Führungsfläche des Führungselements anliegt, verringert ist.
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Jedoch tritt, da der gewölbte Kantenbereich der Rollenkette 500 in einem Bereich ausgebildet ist, der kleiner als eine Kettenteilung ist, das Problem auf, dass er nicht den Kontaktbereich verringern kann. Das heißt, ein gerader Bereich, der parallel zur Kettenlängsrichtung verläuft und an der Innenlasche 510 ausgebildet ist, kontaktiert die Gleitkontakt-Führungsfläche vor der Außenlasche 540, wenn sich, entsprechend der Kettenteilung, die Innen- und Außenlaschen 510 und 540 um den Verbindungsbolzen 550 biegen, so dass der Kontaktbereich der gesamten Getriebekette nicht durch die Innenlasche 510 verringert werden kann.
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Die Rollenkette 500 ist ferner derart ausgebildet, dass die Dicke der Außenlasche 540 gleich der Dicke der Innenlasche 510 ist. Dadurch wird verhindert, dass die Steifheit der Innenlasche 510 kleiner als die Steifheit der Außenlasche 540 ist. Wie in 10B dargestellt, tritt so das Problem auf, dass die vorderen und hinteren Bereiche der Außenlasche 540 sich an den Seiten der Getriebekette biegen und sich entsprechend der Kettenspannung verformen, die von der Innenlasche 510 aufgenommen wird. Da der Verbindungsbolzen 550 und die Hülse 520 aufgrund des gekrümmten Verbindungsbolzens 550 stoßartig in eine örtliche Anlage gelangen, kann der Verbindungsbolzen 550 beschädigt werden und brechen.
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Da bei der Rollenkette 500 eine gleitkontaktseitige Rückenhöhe der Außenlasche 540 größer als die der Innenlasche 510 ist, tritt zudem das Problem auf, dass die Außenlasche 540 bei Kettenführungen, die einen gekrümmten Eckbereich haben, welcher auf beiden Seiten der Gleitkontakt-Führungsfläche zwischen der Gleitkontakt-Führungsfläche und einer vertikalen Seitenwand vorkommt, an diesem Bereich entlanggleiten und die Kette dadurch eine geneigte, instabile Umlaufstellung einnimmt, wie in 11B dargestellt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Probleme zu lösen. Insbesondere sollen der Kontaktbereich der gesamten Getriebekette in Bezug auf die Kettenführung verringert werden, die Reibungsverluste durch das Einführen von Schmieröl aus einem Spalt zwischen den Außenlaschen und der Kettenführung verringert werden, eine stabile Kettenumlaufstellung mittels Unterdrückens eines Brechens des Verbindungsbolzens und mittels Unterdrückens eines schnellen Verschleißes der Getriebekette sichergestellt werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Getriebekette mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Hierbei weist die erfindungsgemäße Getriebekette Paare rechter und linker Innenlaschen, zylinderförmige Hülsen, deren beide Enden in die Innenlaschen eingepresst sind, Rollen, die mit Spiel auf eine Außenumfangsfläche der Hülsen aufgepasst sind, Paare rechter und linker Außenlaschen, die auf beiden Außenseiten der Innenlaschen angeordnet sind, und Verbindungsbolzen auf, die drehbar in die Hülsen eingepasst sind und deren Enden in Bolzenöffnungen der Außenlaschen eingepresst sind, eine die Mehrzahl der Innenlaschen mit den Außenlaschen abwechselnd miteinander in Kettenlängsrichtung zu verbinden. Daher kann die Getriebekette nicht nur umlaufen, während sie bei der Energieübertragung in Gleitkontakt mit einer Gleitkontakt-Führungsfläche einer Kettenführung steht, sondern sie bringt auch die folgenden, speziellen erfindungsgemäßen Effekte mit sich. Da jede Innenlasche eine ovale Laschenform mit einem bogenförmigen Gleitkontaktbereich hat, welcher in Gleitkontakt mit einer Gleitkontakt-Führungsfläche der Kettenführung stehen kann, und ein gegenseitiger Abstand zwischen einem vorderen und einem hinteren Bogenende, welche den Gleitkontaktbereich begrenzen, größer als eine Kettenteilung und kleiner als ein Durchmesser eines imaginären Umkreises, der ein Paar Hülsenöffnungen umfasst, welche in einem vorderen und einem hinteren Bereich der Innenlasche angeordnet sind, ist, ist es möglich, selbst wenn die Gleitkontakt-Führungsfläche der die Getriebekette führenden Kettenführung einen beliebigen Krümmungsradius hat, dass der Gleitkontaktbereich der Innenlasche, der durch das vordere und das hintere Bogenende begrenzt ist, und der größer als eine Kettenteilung ist, die Gleitkontakt-Führungsfläche der Kettenführung vor der Außenlasche kontaktiert, so dass die Außenlasche nicht in Kontakt mit der Kettenführung gelangt. So ist es möglich, den Reibungswiderstand mittels Verringerung des Kontaktbereichs der gesamten Getriebekette zu verringern, im Vergleich zu einer Getriebekette, bei der die Außenlaschen auch die Kettenführung kontaktieren. Ferner lässt sich einfach Schmieröl von einem Spalt zwischen der Außenlasche und der Kettenführung einleiten. Auch der Wirkungsgrad des Getriebes steigt, da die Reibungsverluste verringert werden.
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Es sei angemerkt, dass, wenn der gegenseitige Abstand zwischen dem vorderen Bogenende und dem hinteren Bogenende, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich begrenzen, kleiner als die Kettenteilung ist, das vordere Bogenende oder das hintere Bogenende nicht die Gleitkontakt-Führungsfläche der Kettenführung kontaktieren können, bevor die Außenlasche die Kettenführung kontaktieren kann, so dass die Außenlasche die Kettenführung kontaktiert. Daher ist eine derartige Getriebekette nicht dazu in der Lage, den Kontaktbereich der Laschen der gesamten Getriebekette zu verringern, um so den Reibungswiderstand zu verringern.
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Wenn der gegenseitige Abstand zwischen dem vorderen Bogenende und dem hinteren Bogenende, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich begrenzen, größer als der Durchmesser des imaginären Umkreises ist, der das Paar Hülsenöffnungen umschreibt, die im vorderen und hinteren Bereich der Innenlasche angeordnet sind, hindern das vordere Bogenende und das hintere Bogenende, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich begrenzen, nicht nur das Schmieröl daran, vom Spalt zwischen der Außenlasche und der Kettenführung auf die Seite der Innenlasche zu gelangen, sondern beeinträchtigen auch das Gleichgewicht der Festigkeit der Innenlasche und Außenlasche um den Verbindungsbolzen.
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Da der gegenseitige Abstand zwischen dem vorderen Bogenende und dem hinteren Bogenende, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich der Innenlasche begrenzen, größer als die Kettenteilung ist, ist es möglich, einen Abfall der Kettenermüdungsfestigkeit zu vermeiden, welcher ansonsten durch eine stufenweise ausgeschnittene Gestalt verursacht würde, und der in einem Verbindungsbereich eines geraden Bereichs und eines halbkreisförmigen Bereichs der Außenlasche mit einem Paar oberer und unterer gerader Bereiche, die parallel zur Kettenlängsrichtung und gleich der Kettenteilung sind, und die in den halbkreisförmigen Bereich übergehen, wie bei der ovalen, zuvor beschriebenen Laschenform gemäß dem Stand der Technik, auftreten würde.
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Da die Innenlasche die ovale Laschenform mit dem bogenförmigen Gleitkontaktbereich hat, der in Gleitkontakt mit der Gleitkontakt-Führungsfläche der Kettenführung tritt, kontaktiert die Innenlasche die Gleitkontakt-Führungsfläche der Kettenführung leicht mit dem gekrümmten Kontaktflächenbereich des bogenförmigen Gleitkontaktbereichs, selbst wenn die Gleitkontakt-Führungsfläche der Kettenführung einen beliebigen Krümmungsradius hat.
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Es ist durch Verringerung des Kontaktbereichs der gesamten Getriebekette mit der Kettenführung möglich, einen Kettenumlauf mit geringerem Reibungswiderstand zu ermöglichen, selbst wenn eine der Scherflächen oder Bruchflächen, die beim Stanzen der Innenlasche erzeugt werden, beim Zusammenbau der Getriebekette auf der Außenseite in Breitenrichtung der Getriebekette angeordnet ist.
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Ferner wird es einfach, Schmieröl aus dem Spalt zwischen der Außenlasche und der Kettenführung in den Bereich mit Gleitkontakt zu leiten, so dass der Wirkungsgrad der Getriebekette aufgrund verringerter Reibungsverluste verbessert wird.
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Vorzugsweise hat die Außenlasche eine ovale Laschenform, bestehen aus einem geraden Bereich parallel zur Kettenlängsrichtung und einem gekrümmten Bereich, der kontinuierlich in den geraden Bereich übergeht, und eine Rückenhöhe der Außenlasche ist bevorzugt kleiner als eine Rückenhöhe der Innenlasche, so dass nur die Innenlasche in Gleitkontakt mit der Kettenführung gelangt.
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Bei dieser Ausgestaltung wird die Steifheit der Außenlasche derart festgelegt, dass sie geringer als die Steifheit der Innenlasche ist. Daher verformt sich die Außenlasche elastisch in Kettenlängsrichtung entsprechend der Spannung der Kette, die durch die Innenlasche beim Übertragen der Leistung aufgenommen wird. Folglich ist es möglich, ein Brechen des Verbindungsbolzens, welches ansonsten durch ein Biegen des Verbindungsbolzens verursacht wird, zu unterdrücken.
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Da die Außenlasche auf Seite der Gleitkontakt-Führungsfläche eine kleinere Rückenhöhe als die Innenlasche hat und nur die Innenlasche die Gleitkontakt-Führungsfläche der Kettenführung beim Umlauf der Getriebekette kontaktiert, ist es auch möglich, eine stabile Umlaufstellung der Kette sicherzustellen, indem eine geneigte Umlaufstellung der Kette vermieden werden kann, die ansonsten durch gekrümmte Kettenführungseckbereiche verursacht wird, an denen eine Außenlasche bei gleicher Rückenhöhe entlanggleiten würde. Auf diese Weise kann auch der Verschleiß der Getriebekette und der Kettenführung verringert werden, da Belastungskonzentrationen vermieden werden können, welche ansonsten durch den lokalen Kontakt der Außenkante der Außenlasche auftreten würden.
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Insbesondere bevorzugt ist die Außenlasche mit einer Dicke ausgebildet, die kleiner als eine Dicke der Innenlasche ist, und die Querschnittsfläche eines Schnitts senkrecht zur Kettenlängsrichtung in der Mitte des Verbindungsbolzens der Außenlasche ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie größer als die Querschnittsfläche eines Schnitts senkrecht zur Kettenlängsrichtung in der Mitte der Hülse der Innenlasche ist.
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Bei dieser Ausgestaltung des Dickenverhältnisses verformt sich die Außenlasche elastisch in Kettenlängsrichtung entsprechend der Kettenspannung, die von der Innenlasche bei der Energieübertragung aufgenommen wurde, und behält eine parallele Ausrichtung der Innenlasche zur Kettenlängsrichtung bei. Es ist so möglich, das Brechen des Verbindungsbolzens, das durch das Biegen desselben verursacht wird, und den Verschleiß des Verbindungsbolzens und der Hülse verhindern, welches beim Stand der Technik auftritt, indem ein ausreichender Gleitkontaktbereich des Verbindungsbolzens und der Hülse in Bolzenlängsrichtung zur Verfügung gestellt wird.
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Bei der Ausgestaltung, dass die Außenlasche eine kleinere Dicke als die Innenlasche hat, und dass die Fläche des Querschnitts eines Schnitts senkrecht zur Kettenlängsrichtung in der Mitte des Verbindungsbolzens der Außenlasche größer als die Fläche des Querschnitts senkrecht zur Kettenlängsrichtung in der Mitte der Hülse der Innenlasche ist, so dass die Steifheit der Außenlasche größer als die Steifheit der Innenlasche ist, ist es möglich, die Steifheit der gesamten Kette am Abfallen zu hindern, selbst wenn die Steifheit der Außenlasche geringer als die Steifheit der Innenlasche ist.
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Eine Laschenhöhe der Innenlasche ist bevorzugt so definiert, dass sie kleiner als die Größe der Kettenteilung ist. So ist es möglich, aus dem Gesichtspunkt der Kettenumlaufsbahn, die Kompatibilität mit einer herkömmlichen Rollenkette herzustellen, welche eine Laschenhöhe der Außenlasche hat, die kleiner als die Kettenteilung ist. Daher können bisherige Taktsteuergetriebe oder dergleichen, mit der neuen, erfindungsgemäßen Getriebekette weiterverwendet werden. Insbesondere ist kein Austausch der Führungen, des Spanners, der Zahnräder oder dergleichen erforderlich.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der Verwendung einer erfindungsgemäßen Getriebekette gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine Explosionsdarstellung der Getriebekette gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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3 eine Seitenansicht der Getriebekette gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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4 eine Seitenansicht einer Innenlasche der Getriebekette gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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5A eine perspektivische Ansicht der Innenlasche der Getriebekette gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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5B einen Schnitt entlang der Linie 5B-5B in 4,
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6 eine Seitenansicht einer Außenlasche der Getriebekette gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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7A eine perspektivische Ansicht der Außenlasche der Getriebekette gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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7B einen Schnitt entlang der Linie 7B-7B in 6,
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8A den umlaufenden Zustand der Getriebekette an einer Kettenführung,
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8B eine vergrößerte Darstellung des oval gekennzeichneten Bereichs der Getriebekette von 8A,
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8C, 8D und 8E vergrößerte Schnitte der Bereiche 8C, 8D und 8E der Lasche von 8B,
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9 eine graphische Darstellung der Reibungsverluste von Getriebeketten,
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10A einen gespannten Zustand der Getriebekette,
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10B den gespannten Zustand einer Getriebekette gemäß dem Stand der Technik,
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11A eine Ansicht des umlaufenden Zustands der Getriebekette an einer Kettenführung, und
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11B eine Ansicht des umlaufenden Zustands einer bekannten Getriebekette an einer Kettenführung.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Zeichnung das Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Getriebekette 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Taktsteuerkette verwendet und läuft um ein Kurbelwellen-Zahnrad 51 und zwei Nockenwellen-Zahnräder S2 um, wie in 1 dargestellt. Die Getriebekette 100 kontaktiert gleitend eine Kettenführung G, wie einen Spannhebel G1 und einen Führungshebel G2, welche angeordnet sind, um der Getriebekette 100 eine geeignete Spannung aufzuerlegen. Es sei angemerkt, dass die Getriebekette 100, die in 1 dargestellt ist, auch einen Spanner T, einen Motorblock E, einen Lagerbolzen B1 zur schwenkbaren Anbringung des Spannhebels G1 und einen feststehenden Bolzen B2 zur festen Anbringung des Führungshebels G2 aufweist.
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Wie in 2 und 3 dargestellt, weist die Getriebekette 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiels Paare rechter und linker Innenlaschen 110, zylinderische Hülsen 120, deren beide Enden in die Innenlaschen 110 eingepresst sind, Rollen 130, die mit Spiel auf die Außenumfangsfläche der Hülsen 120 aufgepasst sind, Paare rechter und linker Außenlaschen 140, die beidseitig außerhalb der Innenlaschen 110 angeordnet sind, und Verbindungsbolzen 150 auf, die drehbar in Bolzenöffnungen 141 der Außenlaschen 140 eingepasst sind. Die Getriebekette 100 ist als Rollenkette ausgebildet, indem eine große Anzahl von Innenlaschen 110 und Außenlaschen 140 abwechselnd miteinander in Kettenlängsrichtung verbunden sind.
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Wie in 4 und 5 dargestellt, hat jede Innenlasche 110 eine ovale Laschenform, welche einen bogenförmigen Gleitkontaktbereich 112 hat, der gleitend mit einer Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G in Kontakt ist. Ein Abstand Pa zwischen einem vorderen Bogenende 112a und einem hinteren Bogenende 112a, welche den Gleitkontaktbereich 112 begrenzen, ist größer als eine Kettenteilung P und ist kleiner als ein Durchmesser Po eines imaginären Umkreises, der ein Paar Hülsenöffnungen 111 umfasst, die am vorderen und am hinteren Endbereich der Innenlasche 110 angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass 5B ein Schnitt entlang eine Linie 5B-5B in 4 ist. Das vordere und hintere Bogenende 112a markieren hierbei den Übergang des bogenförmigen Gleitkontaktbereichs 112 zum kreisförmigen vorderen bzw. hinteren Ende der Innenlasche 110, wobei der Kreismittelpunkt der kreisförmigen Enden dem jeweiligen Mittelpunkt der zugeordneten Hülsenöffnung 111 entspricht.
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Mit einer derartigen Ausgestaltung kontaktiert, selbst wenn die Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung einen beliebigen Krümmungsradius hat, welche die Getriebekette 100 führt, das vordere Bogenende 112a oder das hintere Bogenende 112a des bogenförmigen Gleitkontaktbereichs 112, welcher an der Innenlasche 110 ausgebildet ist, und welcher sich weiter als die Kettenteilung P erstreckt, gleitend die Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G vor der Außenlasche 140 und bewirkt, dass die Außenlasche 140 nicht die Kettenführung G kontaktiert. Das heißt, nur ein kleiner Kontaktflächenbereich des bogenförmigen Gleitkontaktbereichs 112, der an der zuvor beschriebenen Innenlasche 110 ausgebildet ist, ist in einem sehr leichten Gleitkontaktzustand, d. h. einem sogenannten ”Null-Kontaktzustand”, mit der Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G.
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Es sei angemerkt, dass, wenn der gegenseitige Abstand Pa zwischen dem vorderen Bogenende 112a und dem hinteren Bogenende 112a, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich 112 begrenzen, kürzer als die Kettenteilung P ist, können das vordere Bogenende 112a oder das hintere Bogenende 112a nicht in Gleitkontakt mit der Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G vor den Außenlaschen 140 gelangen, so dass die Außenlasche 140 die Kettenführung G kontaktiert. Daher ist es in diesem Fall nicht möglich, den Kontaktbereich der gesamten Kette mittels der Laschen der Außenlaschen zu verringern und damit den Reibungswiderstand zu reduzieren.
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Wenn der gegenseitige Abstand Pa zwischen dem vorderen Bogenende 112a und dem hinteren Bogenende 112a, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich 112 begrenzen, größer als der imaginäre Umkreis Po ist, welcher das Paar der Hülsenöffnungen 111 umfasst, die am vorderen und am hinteren Endbereich der Innenlasche 110 angeordnet sind, können das vordere Bogenende 112a oder das hintere Bogenende 112a, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich 112 begrenzen, nicht nur schmierendes Öl daran hindern, von der Seite der Innenlasche 110 aus dem Spalt zwischen der Außenlasche 140 und der Kettenführung G einzudringen, sondern beeinträchtigt auch das Gleichgewicht der Festigkeiten der Innenlaschen 110 und Außenlaschen 140, welches sich am Verbindungsbolzen 150 konzentriert.
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Wenn der gegenseitige Abstand Pa zwischen dem vorderen Bogenende 112a und dem hinteren Bogenende 112a, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich 112 begrenzen, größer als die Kettenteilung P ist, ist es möglich, ein Abfallen der Kettenermüdungsfestigkeit zu vermeiden, welches ansonsten durch eine stufenweise ausgeschnittene Gestalt auftreten würde und regelmäßig an dem Übergangsbereich zwischen einem geraden Bereich und einem halbkreisförmigen Bereich einer Innenlasche 510 auftritt, die ein Paar oberer und unterer gerader Bereiche, die parallel zur Kettenlängsrichtung und gleich der Kettenteilung P sind, und von diesen geraden Bereichen kontinuierlich ausgehende halbkreisförmige Bereiche aufweist, und die einer ovalen Lasche gemäß dem oben genannten Stand der Technik entspricht.
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Wie in 6 und 7 dargestellt, hat die Außenlasche 140 eine ovale Laschenform, die aus einem geraden Bereich 142, der parallel zur Kettenlängsrichtung verläuft, und einen gekrümmten Bereich 143, der von dem geraden Bereich 142 ausgeht, gebildet ist. Es sei angemerkt, dass eine Punkt-Punkt-Strichlinie, die in 6 dargestellt ist, die Laschenform der Innenlasche 110 im Vergleich zur Laschenform der Außenlasche 140 darstellt. Es sei angemerkt, dass 7B einen Schnitt entlang einer Linie 7B-7B in 6 zeigt.
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Wie in 4 bis 7 dargestellt, ist die Rückenhöhe Hb der Außenlasche 140 kleiner als die Rückenhöhe Ha der Innenlasche 110, so dass nur die Innenlasche 110 in Gleitkontakt mit der Kettenführung G gelangt. Bei dieser Ausgestaltung gelangt nur die Innenlasche 110 in Kontakt mit der Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G und nicht die Außenlasche 140, wenn die Getriebekette 100 gleitend entlang der Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G umläuft, selbst wenn die Gleitkontakt-Führungsfläche Gs, welche den Umlauf der Getriebekette 100 führt, einen beliebigen Krümmungsradius hat.
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Ferner ist die Außenlasche 140 derart ausgebildet, dass sie eine Dicke Tb hat, wie in 7A und 7B dargestellt, die dünner als die Dicke Ta der Innenlasche 110 ist, wie in 5A und 5B dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung wird die Steifheit der Außenlasche 140 festgelegt, so dass sie geringer als die Steifheit der Innenlasche 110 ist. Daher verformt sich die Außenlasche 140 elastisch in Kettenlängsrichtung entsprechend der Spannung der Kette, die durch die Innenlasche 110 beim Übertragen der Leistung aufgenommen wird, und die Parallelität der Innenlasche 110 und der Außenlasche 140 in Kettenlängsrichtung wird aufrecht erhalten.
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Daher ist es möglich, ein Brechen des Verbindungsbolzens 150, welches durch das Biegen beim herkömmlichen Verbindungsbolzen verursacht wird, zu unterdrücken. Ferner ist es möglich, einen Verschleiß des Verbindungsbolzens und der Hülse zu unterdrücken, indem sichergestellt wird, dass ausreichend Kontaktfläche in Bolzenlängsrichtung vorhanden ist.
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Die Größen jedes Bereichs der Innenlaschen 110 und Außenlaschen 140 sind wie folgt bezeichnet:
- Ha
- Rückenhöhe der Innenlasche
- Hb
- Rückenhöhe der Außenlasche
- Ra
- Durchmesser der Hülsenöffnung
- Rb
- Durchmesser der Bolzenöffnung
- Ta
- Dicke der Innenlasche
- Tb
- Dicke der Außenlasche
- La
- Breite des Hülsenöffnungsaußenumfangsbereichs
- Lb
- Breite des Bolzenöffnungsaußenumfangsbereichs
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Hierbei bestehen die folgenden Verhältnisse zwischen der Innenlasche 110 und der Außenlasche 140 in Bezug auf Querschnittsflächen Da und Db Da = 2 × (La × Ta)
= 2 × ((Ha – Ra/2) × Ta) Db = 2 × (Lb × Pb)
= 2 × ((Hb – Rb/2) × Tb)
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Hierbei sind die Innenlasche 110 und die Außenlasche 140 derart ausgebildet, dass die Querschnittsfläche Db eines Schnitts senkrecht zur Kettenlängsrichtung in der Mitte des Verbindungsbolzens 150 der Außenlasche 140 so ausgebildet ist, dass er größer als die Querschnittsfläche Da eines Schnitts senkrecht zur Kettenlängsrichtung in der Mitte der Hülse 120 der Innenlasche 110 ist. Bei dieser Ausgestaltung ist die Steifheit der Außenlasche 140 größer als die Steifheit der Innenlasche 110.
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Ferner ist eine Laschenhöhe 2 Ha der Innenlasche 110 derart definiert, dass sie kleiner als die Kettenteilung P ist. Dadurch ist es möglich, die Kompatibilität mit der Rollenkette 500, welche eine Laschenhöhe der Innenlasche 510 von weniger als die Kettenteilung P hat, in Hinblick auf eine Kettenlaufbahn sicherzustellen. So ist es möglich, das bisher genutzte Taktsteuersystem zu ersetzen, wobei die bisherigen führenden Hebel, der Spanner, die Zahnräder und dergleichen, welche das Taktsteuersystem bilden, beibehalten werden können.
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Wie zuvor beschrieben, ist bei der Getriebekette 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung jede Innenlasche 110 von ovaler Laschenform, wobei sie einen bogenförmigen Gleitkontaktbereich 112 aufweist, der in Gleitkontakt mit der Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G ist, und der gegenseitige Abstand Pa des vorderen Bogenendes 112a und des hinteren Bogenendes 112a, welche den bogenförmigen Gleitkontaktbereich 112 begrenzen, größer als die Kettenteilung P und kleiner als der Durchmesser Po des imaginären Umkreises ist, der das Paar Hülsenöffnungen 111 umfasst, die am vorderen und am hinteren Endbereich der Innenlasche 110 angeordnet sind.
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Daher kontaktiert, selbst wenn die Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G einen beliebigen Krümmungsradius hat, wie in 8A bis 8E dargestellt, der Gleitkontaktbereich 112 der Innenlasche 110 vor dem geraden Bereich der Außenlasche 140 gleitend die Kettenführung G, und bewirkt, dass der gerade Bereich der Außenlasche 140 nicht die Kettenführung G kontaktiert. Daher ist es möglich, einen weniger reibungsbehafteten Umlauf der Kette zu haben, da der Kontaktbereich der gesamten Getriebekette 100 mit der Kettenführung G verringert ist, selbst wenn eine Scherfläche oder eine Bruchfläche, d. h. eine Laschenvorderseite und eine Laschenrückseite, die beim Stanzen der Innenlasche 110 hergestellt wird, beim Zusammenbau der Kette falsch herum montiert wurde, so dass die Laschenrückseite nach außen zeigt.
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Ferner wird es einfacher, Schmieröl von dem Spalt zwischen der Außenlasche 140 und der Kabelführung G einzuführen und den Wirkungsgrad des Getriebes zu verbessern, indem die Reibungsverluste verringert werden, wie in 9 dargestellt, selbst wenn die Gleitkontakt-Führungsfläche Gs der Kettenführung G einen beliebigen Krümmungsradius hat.
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Es sei angemerkt, dass in 9 ”Stand der Technik 1” sich auf eine Getriebekette bezieht, bei der die Innenlaschen und Außenlaschen die gleiche ovale Laschenform haben, ”Stand der Technik 2” sich auf eine Getriebekette bezieht, bei der eine Innenlasche eine etwas größere gleitkontaktseitige Rückenhöhe als die Außenlasche hat, und bei der beide Laschen eine ovale Laschenform haben, und ”vorliegende Erfindung” sich auf eine Getriebekette 100, wie zuvor beschrieben, bezieht, deren Innenlasche 110 die ovale Laschenform hat, wobei die gleitkontaktseitige Rückenhöhe größer als die der Außenlasche 140 ist, welche die zuvor beschriebene ovale Laschenform hat. Zahlenwerte des ”Reibungsverlusts” beziehen sich auf eine Bezugsgröße des ”Stands der Technik 1”, der mit 100 angesetzt ist.
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Da die Außenlasche 140 mit ovaler Laschenform derart ausgebildet ist, dass ihre Rückenhöhe Hb kleiner als die Rückenhöhe Ha der Innenlasche 110 ist, so dass nur die Innenlasche 110 in Gleitkontakt mit der Kettenführung G gelangt, ist es möglich, ein Brechen des Verbindungsbolzens 150 zu unterdrücken, welches ansonsten durch das Biegen des Verbindungsbolzens 150 durch die Außenlasche 140 verursacht würde, welche sich in Längsrichtung elastisch entsprechend der Kettenspannung verformt, welche von der Innenlasche 110 aufgenommen wird, wie in 10A dargestellt.
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Es ist ebenfalls möglich, eine stabile Kettenumlaufstellung sicherzustellen, indem eine geneigte Stellung beim Umlauf vermieden wird, welche ansonsten durch die Außenlasche 140 auftreten würde, welche über einen gekrümmten Abschnitt der Kettenführung G in einem Führungseckbereich Gc gleitet, wie in 11A dargestellt, und ein schnelles Verschleißen der Kettenführung G zu vermeiden, indem eine Belastungsspitze vermieden werden kann, welche ansonsten durch den lokalen Kontakt der äußeren Kanten der Außenlasche 140 verursacht wird.
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Es sei angemerkt, dass zum besseren Verständnis der Erfindung 10B den Zustand einer herkömmlichen Getriebekette 500 beim Brechen des Verbindungsbolzens 550 zeigt, welches durch das Biegen des Verbindungsbolzens 550 verursacht wird. 11B zeigt ferner den schrägen Kettenumlauf, der durch die Außenlasche 540 verursacht wird, welche entlang des Führungseckbereichs Gc der Kettenführung gleitet, wie es bei einer herkömmlichen Getriebekette 500 auftritt. Die Pfeile in 10A, 10B, 11A und 11B deuten die Belastungsbedingungen an, wenn eine Kettenspannung auf die entsprechenden Kettenbauteile wirkt.
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Da die Außenlasche 140 derart ausgebildet ist, dass sie eine Dicke Tb hat, die dünner als die Dicke Ta der Innenlasche 110 ist, und der Querschnittsbereich senkrecht zur Längsrichtung in der Mitte des Verbindungsbolzens 150 der Außenlasche 140 größer als der Querschnittsbereich senkrecht zur Längsrichtung in der Mitte der Buchse 120 der Innenlasche 110 ist, kann sich die Außenlasche 140 entsprechend der Kettenspannung, die durch die Innenlasche 110 bei der Energieübertragung aufgenommen wird, mehr als die Innenlasche 110 elastisch in Längsrichtung verformen.
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Es ist somit erfindungsgemäß im Unterschied zu Getriebeketten gemäß dem Stand der Technik möglich, den Verschleiß des Verbindungsbolzens und der Hülse sowie das Brechen des Verbindungsbolzens, das durch die Biegebelastung des Verbindungsbolzens verursacht wird, zu unterdrücken. Es ist auch möglich, die Bruchfestigkeit der gesamten Getriebekette am Abfallen zu hindern, selbst wenn die Steifheit der Außenlasche 140 geringer als die Steifheit der Innenlasche 110 ist. Somit zeigt eine erfindungsgemäße Getriebekette 100 bemerkenswerte Eigenschaften.
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Die spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Getriebekette kann beliebig sein, solange sie vom Anspruch 1 gedeckt ist. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung ist der Kontaktbereich der gesamten Kette mit der Kettenführung verringert, die Schmieröldurchfführung zwischen dem Spalt zwischen der Außenlasche und der Kettenführung ist möglich, die Reibungsverluste sind verringert, das Brechen des Verbindungsbolzens wird verhindert, eine stabile Kettenumlaufstellung wird sichergestellt, und ein schnelles Verschleißen der Kettenführung wird unterdrückt.
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Insbesondere handelt es sich bei der Getriebekette um eine Buchsenkette, welche Paare rechter und linker Innenlaschen, Hülsen, deren beide Enden in die Innenlaschen eingepresst sind, Paare rechter und linker Außenlaschen, die außerhalb der Paare linker und rechter Innenlaschen angeordnet sind, und Verbindungsbolzen auf, die drehbar in die Hülsen eingepasst sind und deren beide Enden in die Bolzenöffnungen der Außenlaschen eingepresst sind, um die Mehrzahl der Innen- und Außenlaschen miteinander abwechselnd in Längsrichtung der Getriebekette zu verbinden.
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Es können jedoch auch zusätzlich Rollen 130 vorgesehen sein, welche drehbar mit Spiel auf eine Außenumfangsfläche der Hülsen 120 aufgepasst sind, d. h. bei der Getriebekette handelt es sich um eine Rollenkette.
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Ferner kann es sich bei der Getriebekette auch um eine Getriebekette mit zwei (oder mehr) in Kettenbreitenrichtung nebeneinander angeordneten Rollen-/oder Buchsenketten handeln.
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Ferner kann die Laschenform der Innenlasche beliebig sein, solange sie eine ovale Laschenform hat, bei welcher der bogenförmige Gleitkontaktbereich die Gleitkontakt-Führungsfläche gleitend kontaktiert. Der eigentliche Gleitkontaktbereich kann durch eine Mehzahl von Bögen oder evolventenförmigen Kurven gebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Getriebekette
- 110
- Innenlasche
- 111
- Hülsenöffnung
- 112
- bogenförmiger Gleitkontaktbereich
- 112a
- Bogenende
- 120
- Hülse
- 130
- Rolle
- 140
- Außenlasche
- 141
- Bolzenöffnung
- 142
- gerader Bereich
- 143
- gekrümmter Bereich
- 150
- Verbindungsbolzen
- B1
- Lagerbolzen
- B2
- feststehender Bolzen
- Da
- Querschnittsfläche Innenlasche 110
- Db
- Querschnittsfläche Außenlasche 140
- E
- Motorblock
- G
- Kettenführung
- G1
- Spannhebel
- G2
- Führungshebel
- Gc
- Führungseckbereich
- Gs
- Gleitkontakt-Führungsfläche
- Ha
- Rückenhöhe Innenlasche 110
- Hb
- Rückenhöhe Außenlasche 140
- La
- Breite des Hülsenöffnungsaußenumfangsbereichs
- Lb
- Breite des Bolzenöffnungsaußenumfangsbereichs
- P
- Kettenteilung
- Pa
- Abstand
- Po
- Durchmesser
- Ra
- Durchmesser der Hülsenöffnung
- Rb
- Durchmesser der Bolzenöffnung
- S1
- Kurbelwellen-Zahnrad
- S2
- Nockenwellen-Zahnrad
- T
- Spanner
- Ta
- Dicke Innenlasche 110
- Tb
- Dicke Außenlasche 140
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010013572 A1 [0005]