Drive system for conveying passengers

European Patent Application EP1876135

Ein erfindungsgemäßes Antriebs- und/oder Umlenkelement 1 für eine Kette 2 mit einer Mehrzahl von ersten und zweiten Kettenbolzen 3A, 3B, 3C, 3D und diesen verbindenden Kettenlaschen 4, insbesondere eine Antriebs- und/oder Förderkette eines Stetigförderers für die Personenbeförderung, weist einen ersten Teilkreis 5 und einen zweiten Teilkreis 6 derart auf, dass alternierend erste Kettenbolzen 3A, 3C auf dem ersten Teilkreis 5 und zweite Kettenbolzen 3B, 3D auf dem zweiten Teilkreis 6 in Eingriff mit dem Antriebs- und/oder Umlenkelement kommen.

Illedits, Thomas (Anton-Proksch-Gasse 7, 2491 Neufeld, AT)
Kräuter, Dr. Lukas (Dr. Natterer-Gasse 6, 1020 Wien, AT)

EP20070110713

01/09/2008

06/21/2007

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INVENTIO AG (Seestrasse 55, Postfach, 6052 Hergiswil, CH)

B66B23/02

WO/2000/007924A

METHOD AND DEVICE FOR GUIDING A CHAIN IN THE REGION OF CHAIN-WHEELS OF A CONTINUOUS TRANSPORT UNIT

Gaussmann, Andreas (Inventio AG Seestrasse 55 Postfach, 6052 Hergiswil / NW, CH)

1. Antriebs- und/oder Umlenkelement (1) für eine Kette (2) mit einer Mehrzahl von ersten und zweiten Kettenbolzen bzw. Kettenrollen bzw. Kettenkufen (3A, 3B, 3C, 3D) und diesen verbindenden Kettenlaschen bzw. Kettenglieder (4), insbesondere eine Antriebs- und/oder Förderkette eines Stetigförderers für die Personenbeförderung, wobei das Antriebs- und/oder Umlenkelement einen ersten Teilkreis (5) und einen zweiten Teilkreis (6) derart aufweist, dass alternierend erste Kettenbolzen (3A, 3C) auf dem ersten Teilkreis (5) und zweite Kettenbolzen (3B, 3D) auf dem zweiten Teilkreis (6) im Eingriff mit dem Antriebs- und/oder Umlenkelement sind.

2. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach Anspruch 1, wobei die Kettenbolzen drehbar bzw. gleitbar bzw. schwenkbar gelagerte Kettenrollen bzw. Kettenkufen umfassen, über die sie mit dem Antriebs- und/oder Umlenkelement in Eingriff kommen.

3. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Kettenrad mit einer Verzahnung (7) ausgebildet ist, wobei die Kettenbolzen bzw. Kettenrollen in Zahnlücken (8A, 8B, 8C, 8D) des Kettenrades eingreifen.

4. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach Anspruch 3, wobei die Verzahnung alternierend erste Zahnlücken (8A, 8C) auf dem ersten Teilkreis (5) und zweite Zahnlücken (8B, 8D) auf dem zweiten Teilkreis (6) aufweist.

5. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach Anspruch 1 oder 2, das als Keilscheibenpaar ausgebildet ist, wobei die Kettenbolzen bzw. Kettenrollen in kraftschlüssigem Kontakt mit den Keilscheiben kommen.

6. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach Anspruch 5, wobei die Keilscheiben alternierend erste Bereiche mit einem ersten Keilwinkel und zweite Bereiche mit einem unterschiedlichen zweiten Keilwinkel aufweisen, wobei der erste Teilkreis (5) durch die Kontaktpunkte der ersten Kettenbolzen mit den ersten Bereichen und der zweite Teilkreis (6) durch die Kontaktpunkte der zweiten Kettenbolzen mit den zweiten Bereichen definiert ist.

7. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiter einen dritten Teilkreis derart aufweist, dass alternierend erste Kettenbolzen (3A, 3C) auf dem ersten Teilkreis (5), zweite Kettenbolzen (3B, 3D) auf dem zweiten Teilkreis (6) und dritte Kettenbolzen auf dem dritten Teilkreis im Eingriff mit dem Antriebs- und/oder Umlenkelement sind.

8. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine erste Führungsschiene (9) aufweist, welche die ersten Kettenbolzen auf den ersten Teilkreis führt; und/oder das eine zweite Führungsschiene (10) aufweist, welche die zweiten Kettenbolzen auf den zweiten Teilkreis führt.

9. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach Anspruch 8, wobei die erste bzw. zweite Führungsschiene die ersten bzw. zweiten Kettenbolzen auf dem ersten bzw. zweiten Teilkreis führt, bis sie außer Eingriff mit dem Antriebs- und/oder Umlenkelement kommen.

10. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach Anspruch 8 oder 9, wobei die ersten und/oder zweiten Kettenbolzen auf der ersten bzw. zweiten Führungsschiene laufen bzw. gleiten.

11. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kette tangential auf den ersten und/oder zweiten Teilkreis einläuft.

12. Antriebs- und/oder Umlenkelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kette tangential aus dem ersten und/oder zweiten Teilkreis ausläuft.

13. Kettensystem, insbesondere für einen Stetigförderer für die Personenbeförderung, mit einer Kette (2) mit einer Mehrzahl von ersten und zweiten Kettenbolzen (3A, 3B, 3C, 3D) und diesen verbindenden Kettenlaschen (4) und einem Antriebs- und/oder Umlenkelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebs- und/oder Umlenkelement für eine Kette, insbesondere eine Antriebs- und/oder Förderkette eines Stetigförderers für die Personenbeförderung bzw. Fahrgastbeförderung plus deren Handgepäcke.

Ketten werden heute im Maschinen- und Anlagenbau in unzähligen Varianten eingesetzt, so beispielsweise als Antriebsketten von Stetigförderern in der Personenbeförderung, insbesondere in Fahrtreppen oder -bändern oder Fahrsteigen.

Dabei treiben Antriebselemente die Kette bzw. Stufenkette oder Palettenkette in Umlaufrichtung an, während Umlenkelemente ihre einzelnen translatorischen Bahnabschnitte mittels Rotation ineinander überführen. Bevorzugt, aber nicht notwendig, fallen Antriebs- und Umlenkelemente dabei zusammen und sind beispielsweise in Form von Kettenrädern oder Keilscheiben ausgeführt. Nachfolgend wird daher kurz von Eingriffselementen gesprochen, die in form- und/oder kraftschlüssigem Eingriff mit der Kette bzw. Stufenkettestehen und diese antreiben und/oder umlenken.

Solche Eingriffselemente bewirken Schwankungen der Geschwindigkeit des Kettenstrangs sowohl in der longitudinalen Richtung (d.h. in der Bewegungsrichtung der Kette) als auch in der hierzu normalen transversaler Richtung aufgrund des sogenannten Polygoneffektes. Dieser resultiert aus der Umlenkung der einzelnen Kettenglieder beim Einlauf in das Kettenrad bzw. Eingriffselement. Dabei erfahren sie unvermittelt eine Beschleunigung quer bzw. senkrecht zur Umlaufrichtung des Kettenstranges, da den einzelnen Kettengliedern stossartig ein Drehimpuls vermittelt wird - dies führt zu Einlaufstößen bzw. Einlaufschüben. Im Auslauf bewirkt dieser Drehimpuls umgekehrt ein Einrollen der Kette in Rotationsrichtung des Eingriffselements.

Zum tieferen Verständnis des Polygoneffektes, der aufgrund der induzierten Schwingungen die Hauptquelle der Geräuschentwicklung bei gewarteten Ketten ist, deren Verschleiß fördert und bei Personenförderern als unangenehme Ungleichförmigkeit der Bewegung spürbar ist, sei auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen, beispielsweise P.

Fritz: Dynamik schnelllaufender Kettentriebe, VDI-Verlag, 1998, auf die insoweit vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Vereinfacht gesagt, insbesondere unter Vernachlässigung der Kontaktgeometrie, sei der Polygoneffekt anhand Fig. 1 erläutert: bei einem herkömmlichen Eingriffselement 100, welches in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, läuft die Kette 200 tangential in den Teilkreis 500 derart ein, dass die Kettenbolzen 300 anschließend auf dem Teilkreis 500 mit dem Radius R ₅₀₀ umlaufen. Kommt, wie in Fig. 1 idealisiert dargestellt, ein Bolzen in einer strichpunktiert dargestellten Vertikalebene erstmals in Eingriff mit dem Element 100, so wird er ab diesem Punkt mit der Geschwindigkeit v = R ₅₀₀ × ω zwangsgeführt, wobei ω die konstante Drehgeschwindigkeit des Eingriffselements bezeichnet. Seine Geschwindigkeit L = v × cos(α) in longitudinaler Richtung des Lasttrums (in der Zeichenebene der Fig. 1 horizontal) verringert sich mit wachsendem Winkel α. Dementsprechend wird auch das Lasttrum mit dieser abnehmenden Geschwindigkeit L bewegt, bis der nächste Bolzen 300 in Eingriff kommt und stoßartig auf v beschleunigt wird. Somit ergibt sich die periodisch schwankenden Trumgeschwindigkeit L = R ₅₀₀ × ω × cos(α).

Zur Vermeidung des Polygoneffektes schlägt die

WO 00/07924 , wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, vor, die Kettenbolzen 310 von einem kleineren Wirkkreis (in Fig. 2 punktiert), in den die Kette 210 tangential einläuft, über eine teilweise gekrümmte Führungsschiene (nicht dargestellt) stetig auf den größeren Teilkreis 510 (in Fig. 2 strichliert) zu überführen. Vergrößert sich vereinfacht der Radius r, auf dem der einlaufende Kettenbolzen 310 geführt wird, im Verhältnis r(α) = R ₅₀₀ / cos(α), so kann damit eine konstante Trumgeschwindikeit L = R ₅₀₀ × ω dargestellt werden, während die Geschwindigkeit des Kettenbolzens w sich entsprechend stetig auf w = R ₅₁₀ × ω erhöht.

Das Eingriffselement ist dabei als Kettenrad 110 mit konstantem Teilkreis 510 ausgebildet. Als nachteilig kann man sehen dass, die Kettenrollen im Bereich der gekrümmten Führungsschiene vom Zahngrund des Kettenrades abheben, d.h. sie wandern relativ zum Eingriffselement auf dem Teilkreis, was gleichermaßen zu Geräuschbildung als auch vorzeitigem Verschleiß führt. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 2 die Eingriffssituation, in der der Kettenbolzen 310 an tiefster Stelle im Zahngrund einlaufen, eingezeichnet. In der vereinfachten Darstellung ist der aufgrund der realen Kontaktgeometrie früher beginnende Eingriff vernachlässigt, ohne das dies die grundlegenden Prinzipien betrifft. Wie in den nicht ausgefüllten Zahnlücken im linken Bildbereich erkennbar, wandert der Kettenbolzen 310 von dem kleineren Wirkkreis bis auf den größeren Teilkreis 510 und gleitet dabei in die Höhe, im Gegensatz zu den Zähnen des Kettenrades 110.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Antriebs- und/oder Umlenkelement für eine Kette bzw. Stufenkette oder Palettenkette zur Verfügung zu stellen, das keinen Polygoneffekt hat und/oder nur einen geringen Stoss induziert und die oben genannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch ein Eingriffselement nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß weist das Eingriffselement bzw. Kettenrad einen ersten Teilkreis und einen zweiten Teilkreis mit verschiedenen Durchmessern derart auf, dass alternierend erste Kettenbolzen auf dem ersten Teilkreis und zweite Kettenbolzen auf dem zweiten Teilkreis in Eingriff mit dem Eingriffselement kommen bzw. sind.

Alternierend bezieht sich auf eine beliebig vordefinierte Abfolge von Kettenbolzen, welche wechselnd bzw. gemischt in Eingriff mit dem Eingriffselement kommen können.

Vorzugsweise kommt ein erster Kettenbolzen auf dem ersten Teilkreis und der folgende Kettenbolzen der Kette auf dem zweiten Teilkreis in Eingriff. (Reihenfolge 1-2-1-2....)

Es ist aber auch möglich, dass nicht nur der erste, sondern auch ein oder mehrere folgende Kettenbolzen der Kette auf dem ersten Teilkreis in Eingriff kommen und erst dann ein oder mehrere nachfolgende Kettenbolzen auf dem zweiten Teilkreis eingreifen. Bei zwei sich folgenden Kettenbolzen auf dem ersten Teilkreis und zwei diesen nachfolgenden Kettenbolzen auf dem zweiten Teilkreis ergibt dies eine Reihenfolge: 1-1-2-2-1-1-2-2.... Analog ergeben drei sich folgende Kettenbolzen auf dem ersten Teilkreis und drei diesen nachfolgenden Kettenbolzen auf dem zweiten Teilkreis die Reihenfolge: 1-1-1-2-2-2-1-1-1-2-2-2..... Natürlich sind auch unregelmäßige Abfolgen möglich, wo beispielsweise zwei sich folgende Kettenbolzen auf dem ersten Teilkreis nur von einem einzigen Kettenbolzen auf dem zweiten Teilkreis nachgefolgt werden (Reihenfolge: 1-1-2-1-1-2...) oder umgekehrt wo ein einziger Kettenbolzen auf dem ersten Teilkreis von zwei Kettenbolzen auf dem zweiten Teilkreis nachgefolgt wird (Reihenfolge: 1-2-2-1-2-2...). Bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung sind beliebige andere Reihenfolge bzw. Kombination von ersten und zweiten Kettenbolzen möglich, welche den Polygoneffekt beseitigen.

Dieses Prinzip ist analog zur Wirkungsweise der

WO 00/07924 in Fig. 3 stark vereinfacht dargestellt. Greift ein Kettenbolzen 3A auf dem äußeren Teilkreis 6 ein, so ergibt sich derselbe Effekt wie in der

WO 00/07924 , d.h. der nachfolgende Kettenbolzen 3B wird aufgrund des kleineren Teilkreisradius mit gleichbleibender Lasttrumgeschwindigkeit L eingezogen. Kommt dieser Kettenbolzen 3B in Eingriff mit dem Eingriffselement, so verbleibt er im Unterscheid zur

WO 00/07924 jedoch auf dem kleineren Teilkreis 5. Da jedoch der nächste Kettenbolzen 3C wiederum auf den größeren Teilkreis 6 angehoben wird, erfährt jener Bolzen 3C zusätzlich zu seiner Longitudinalgeschwindigkeit eine senkrechte Komponente, so dass sich seine Gesamtgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit, mit der das Lasttrum eingezogen wird, vergrößert. Hierdurch kann die mit Bezug auf Fig. 1 erläuterte Abnahme der Lasttrumgeschwindigkeit aufgrund der Verringerung der Longitudinalkomponente der Geschwindigkeit des Kettenbolzens 3B kompensiert werden. Der Kettenbolzen 3C wird dabei bis auf die Umlaufgeschwindigkeit des größeren Teilkreises 6 beschleunigt und greift dann in diesen ein (in Fig. 3 schematisch gezeichnet).

Während also in der

WO 00/07924 jeder Kettenbolzen zunächst auf dem kleineren Wirkkreis eingreift und dann in der Zahnlücke auf den größeren Teilkreis gleitet, greifen gemäß der vorliegenden Erfindung die Kettenbolzen alternierend in unterschiedliche Teilkreise ein. Sie müssen daher relativ zum Eingriffselement bzw. Kettenrad nicht nach außen bzw. in die Höhe gleiten, sondern verbleiben in den unterschiedlich Teilkreisen, was gleichermaßen den Verschleiß und Abrieb wie auch den Lärm bzw. das Geräusch aufgrund der Relativbewegung zwischen Kettenbolzen und Eingriffselement verringert.

In einer bevorzugten Ausführung stützen sich die Kettenbolzen dabei während der gesamten Umlenkung am Zahngrund des als Kettenrad ausgebildeten Eingriffselements ab. Dies bewirkt nicht nur eine stabilere Führung, sondern dämpft und senkt auch lotrechte und senkrechte Schwingungen der Kette.

Durch die Reduzierung oder Eliminierung des Polygoneffektes wird das Geräusch- und Verschleißverhalten eines Kettentriebes mit erfindungsgemäßen Eingriffselementen stark verbessert. Da der Polygoneffekt näherungsweise proportional zur Kettenteilung (Abstand zwischen den Kettenbolzen) ist, können aufgrund des reduzierten oder eliminierten Polygoneffektes nunmehr auch größere Teilungen bzw. kleinere Eingriffselementedurchmesser bzw. Kettenräderdurchmesser realisiert werden. Bei Kettenrädern ist deren Durchmesser proportional zu ihrer Zähnezahl, d.h. direkt proportional zur Teilung, größere Teilungen entsprechen also weniger Zähnen und einfacheren bzw. einfacher herstellbaren Kettenrädern. Damit ergeben sich Vorteile bezüglich des Materialaufwandes , der Fabrikation und der Serienanfertigung.

Bevorzugt umfassen die Kettenbolzen in an sich bekannter Weise drehbar gelagerte Kettenrollen bzw. Stahl- oder Kunststoffrollen bzw. -büchse, über die sie mit dem Eingriffselement in Eingriff kommen. Wenn nachfolgend von Kettenbolzen die Rede ist, sind damit gleichermaßen diese umgebende Kettenrollen oder Kettenbüchsen mit angesprochen, die aufgrund der Roll- statt der Gleitreibung zur Reduzierung der Reibung und Abnützung beitragen.

Wie vorstehend bei der Erläuterung des grundsätzlichen Prinzips bereits ausgeführt, ist das Eingriffselement in einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung als Kettenrad mit einer Verzahnung ausgebildet, wobei die Kettenbolzen in Zahnlücken des Kettenrads eingreifen. Dies ermöglicht einen formschlüssigen und zuverlässigen Eingriff zwischen Kettenbolzen und Eingriffselement. Vorteilhaft weist dann die Verzahnung alternierend erste Zahnlücken auf dem ersten Teilkreis und zweite Zahnlücken auf dem zweiten Teilkreis auf. Alternierend bezieht sich auf eine beliebig vordefinierte Abfolge von Zahnlücken, welche wechselnd bzw. gemischt in einer beliebigen Ordnung angeordnet werden können.

Gleichermaßen kann das Eingriffselement in einer alternativen Ausgestaltung auch als Keilscheibenpaar ausgebildet sein, wobei die Kettenbolzen in kraftschlüssigem Kontakt mit den Keilscheiben kommen. Zur Darstellung der unterschiedlichen Teilkreise können die Keilscheiben alternierend ersten Bereiche mit einem ersten Keilwinkel und zweiten Bereiche mit einem hiervon verschiedenen zweiten Keilwinkel aufweisen, wobei der erste Teilkreis durch die Kontaktpunkte der ersten Kettenbolzen mit den ersten Bereichen und der zweite Teilkreis durch die Kontaktpunkte der zweiten Kettenbolzen mit den zweiten Bereichen definiert ist. Keilscheiben erfordern zwar eine Mindestanpresskraft zur Erzeugung des notwendigen Kraftschlusses, gestatten jedoch auf der anderen Seite die stufenlose Einstellung verschiedener Umlenkradien und Antriebsverhältnisse mit denselben Antriebseinheiten ohne zusätzliches Getriebe bzw. Stufengetriebe.

Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei unterschiedliche Teilkreise ausgebildet, auf die die Kettenbolzen alternierend auflaufen. Ein erfindungsgemäßes Eingriffselement kann jedoch einen dritten Teilkreis derart aufweisen, dass alternierend erste Kettenbolzen auf dem ersten Teilkreis, zweite Kettenbolzen auf dem zweiten Teilkreis und dritte Kettenbolzen auf dem dritten Teilkreis im Eingriff mit dem Eingriffselement sind. Der dritte oder auch weitere Teilkreise stellen somit Zwischenstufen dar, die eine feinere Teilung der Kette unter Beibehaltung des Grundprinzips der alternierenden Teilkreise gestatten.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Eingriffselement eine erste und/oder zweite Führungsschiene, welche die ersten bzw. zweiten Kettenbolzen auf den ersten bzw. zweiten Teilkreis führt. Insbesondere vermittelt diejenige Führungsschiene, die die Kettenbolzen auf den größeren Teilkreis führt, diesen Kettenbolzen eine zusätzliche vertikale Geschwindigkeit senkrecht zur Longitudinalgeschwindigkeit und kompensiert damit die abnehmende Longitudinalkomponente des vorhergehenden Kettenbolzens. Gleichermaßen können jedoch die Kettenbolzen auch nur durch das Eingriffselement selber, beispielsweise die Zahnlücken eines Kettenrades, auf die entsprechenden Teilkreise geführt werden, wobei dann je nach Geometrie ein kleiner Polygoneffekt verbleibt, der jedoch gegenüber herkömmlichen Systemen deutlich reduziert ist. Ein Gleiten der Kettenbolzen relativ zum Eingriffselement kann dabei weiterhin verhindert werden.

Ein solches Relativgleiten muss, je nach Kontaktgeometrie, nicht völlig vermieden werden, wird jedoch durch den Verbleib auf unterschiedlichen Teilkreisen grundsätzlich verringert.

In einer Weiterbildung der obigen besonders bevorzugten Ausführung führt die erste bzw. zweite Führungsschiene die ersten bzw. zweiten Kettenbolzen auf dem ersten bzw. zweiten Teilkreis, bis sie außer Eingriff mit dem Eingriffselement kommen. Somit kann ein Einrollen der Kette vermieden oder wenigstens reduziert werden. Zusätzlich wird auch hier ein Gleiten der Kettenbolzen relativ zum Eingriffselement reduziert oder ganz eliminiert.

Eine vorstehend erläuterte Führung der Kettenbolzen auf die Teilkreise wird bei einem erfindungsgemäßen Eingriffselement bevorzugt in an sich bekannter Weise dadurch realisiert, dass die ersten und/oder zweiten Kettenbolzen auf der ersten bzw. zweite Führungsschiene laufen. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine in der Umlaufebene des Kettenstranges zweigeteilte Führung vorgesehen, wobei eine erste Hälfte die erste, eine dieser gegenüberliegende zweite Hälfte die zweite Führungsschiene ausbildet. Die ersten Kettenbolzen weisen auf der ersten Hälfte der zugewandten Seite einen größeren Durchmesser, insbesondere für eine erste Kettenrolle, auf und laufen damit auf der ersten Führungsschiene, während analog die zweiten Kettenbolzen auf der gegenüberliegenden Seite einen kleineren Durchmesser, insbesondere für eine zweite Kettenrolle, aufweisen und damit auf der zweiten Führungsschiene laufen.

Zur Vermeidung zusätzlicher Anregungen in lotrechter bzw. senkrechter Richtung ist ein erfindungsgemäßes Eingriffselement vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Kette tangential auf den ersten und/oder zweiten Teilkreis einläuft und/oder tangential aus dem ersten und/oder zweiten Teilkreis ausläuft.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt

Fig. 1

eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Polygoneffektes bei einem herkömmlich Eingriffselement;

Fig. 2

eine schematische Darstellung eines Kettenrades nach dem Stand der Technik, bei dem der Polygoneffekt unter Gleiten der Kettenbolzen in den Zahnlücken abgeschwächt wird;

Fig. 3

eine den Fig. 1, 2 entsprechende vereinfachte Seitenansicht eines Eingriffselements nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4

eine schematische Seitenansicht eines Kettenrades nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5A, 5B

das Kettenrad nach Fig. 4 in perspektivischer Ansicht mit erster und zweiter Führungsschiene, einem Teil einer Kette und einem weiteren erfindungsgemäßen Kettenrad am anderen Ende des Kettenstrangs.

Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf ein Kettenrad näher erläutert. Gleichermaßen kann sie jedoch auch durch andere Eingriffselemente, insbesondere die bereits erwähnten Keilscheibenpaare, Toroidpaare oder ähnliche Getriebe bzw. Maschinenbauteile realisiert werden.

Fig. 4 zeigt ein Eingriffselement nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in Form eines Kettenrades 1 von einer Seite. Die gegenüberliegende Seite ist in nicht ausgefüllter Umrissdarstellung ebenfalls gezeichnet.

Das Kettenrad 1 lenkt eine Kette 2 zwischen einem oberen Last- und einem unteren Leertrum um 180° um und treibt sie dabei mittels eines (nicht dargestellten) Antriebs, des Eingriffselements, an. Umlenk- und Umschlingungswinkel wie auch Ein- und Auslaufrichtung sind rein exemplarisch, andere Winkel und Richtungen können gleichermaßen durch erfindungsgemäße Eingriffselemente realisiert werden.

Das Kettenrad weist einen ersten Teilkreis 5 und einen zweiten Teilkreis 6 mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Im Ausführungsbeispiel ist exemplarisch der zweite Teilkreisdurchmesser der größere. Das Kettenrad kann beispielsweise als Evolventenverzahnung 7 mit alternierenden Zahnlückentiefen ausgeführt sein, wobei erste Zahnlücken 8A, 8C den ersten Teilkreis 5, zweite Zahnlücken 8B, 8D den zweiten Teilkreis 6 definieren, die in einem hiervon unterschiedlichen radialen Abstand zur Achse bzw. Mitte des Kettenrades, im Übrigen jedoch mit ähnlicher oder gleicher Verzahnungsgeometrie (beispielsweise bezüglich Unterschnitt, Kopfrundung und dergleichen) ausgebildet sind.

Die Kette 2 umfasst Kettenbolzen mit auf diesen drehbar oder gleitbar bzw. schwenkbar gelagerten Kettenrollen oder Kufen bzw. Kettenkufen 3A, 3B, 3C, 3D, welche über Kettenlaschen bzw. Kettenglieder 4 miteinander verbunden sind. Dabei umfassen die erste Kettenbolzen 3A, 3C nur Kettenrollen auf der ersten Seite, während mit diesen alternierende zweite Kettenbolzen 3B, 3D nur auf der zweiten Seite Kettenrollen aufweisen.

Durch eine erste Führungsschiene 9, die auf der ersten Seite von der Mittellängsebene der Kette und des Eingriffselements angeordnet ist (in Fig. 4 unterhalb der Zeichenebene und daher im Umriss dargestellt), auf der die ersten Kettenbolzen 3A, 3C laufen, werden diese ersten Kettenbolzen dem ersten Teilkreis 5 tangential zugeführt und sind ab der vertikalen Mittelebene des Eingriffselements 1 mit diesem im Eingriff. Sie erfahren dabei eine konstante Umfangsgeschwindigkeit v = R ₅ × ω, wobei R ₅ den Radius des ersten Teilkreises 5 und ω die Drehgeschwindigkeit des Kettenrades 1 bezeichnet.

In analoger Weise ist auf der gegenüberliegenden zweiten Seite der Mittellängsebene neben dem Eingriffselement 1 eine zweite Führungsschiene 10 angeordnet, auf der die zweiten Kettenbolzen 3B, 3D laufen und dem zweiten Teilkreis 6 tangential zugeführt werden, so dass sie ab der vertikalen Mittelebene des Eingriffelements 1 mit diesem im Eingriff sind. Sie erfahren dabei eine konstante Umfangsgeschwindigkeit w = R ₆ × ω, wobei R ₆ den Radius des zweiten Teilkreises 6 bezeichnet.

In einer nicht dargestellten weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung weisen die Kettenbolzen 3A, 3B, 3C, 3D innerhalb der Kettenlaschen 4 durchgehende oder geteilte Kettenrollen auf. Die ersten Kettenbolzen 3A, 3C ragen zur ersten, die zweiten Kettenbolzen 3B, 3D zur zweiten Seite. Die Laschen 4 wechselnd innen je eine Rolle. Diese laufen auf der dort angeordneten ersten bzw. zweiten Führungsschiene 9 bzw. 10.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die alternierenden ersten und zweiten Zahnlücken 8A, 8C bzw. 8B, 8D sukzessive mit ersten bzw. zweiten Kettenbolzen bzw. Kettenrollen 3A, 3B, 3C, 3D bestückt. Diese kommen mittels der Führungsschienen 9, 10 tangential zum jeweiligen Teilkreis 5 bzw. 6 in bzw. zum Eingriff, ohne in der Folge in den Zahnlücken zu gleiten oder schieben. Sie stützen sich vorteilhaft fortlaufend im Zahngrund ab und reduzieren so senkrechte bzw. lotrechte Schwingungen, aufwärts bzw. abwärts zur Fortbewegungsrichtung des Kettenstranges 2.

Wie mit Bezug auf Fig. 3 bereits grundsätzlich erläutert, werden die inneren Kettenbolzen 3A, 3C durch den jeweils vorhergehenden äußeren Kettenbolzen 3B, 3D mit konstanter Longitudinalgeschwindigkeit auf der ersten Führungsschiene 9 in das Kettenrad eingezogen, da die vorhergehenden äußeren Kettenbolzen 3B, 3D auf dem äußeren Teilkreis 6 umgelenkt werden. Umgekehrt werden die äußeren Kettenbolzen 3B, 3D, indem sie auf den äußeren Teilkreis 6 gebracht werden, auch in senkrechter Richtung beschleunigt, so dass ihre Gesamtgeschwindigkeit längs der Führungsschiene(n) 6 konstant bleibt, obwohl die Longitudinalkomponente der sie ziehenden inneren Kettenbolzen 3A und 3C sich mit zunehmender Kettenradumdrehung verringert.

Somit wird der Polygoneffekt verhindert bzw. stark reduziert.