DE102011107047A1

DE102011107047A1 - Rückensteifer Kettenantrieb

Info

Publication number: DE102011107047A1
Application number: DE102011107047A
Authority: DE
Inventors: Lutz Welke; Julian Weiss; Peter Grabmann; Gerhard Hartinger
Original assignee: Iwis Antriebssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Antriebssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: DE102011107047B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen rückensteifen Kettenantrieb, insbesondere für automatische Tür- oder Fensterantriebe, mit einem Kettenantriebsrad und einer offenen rückensteifen Kette aus einer Vielzahl von Kettengliedern. Die Kettengleider weisen jeweils mindestens eine Kettenlasche auf und sind jeweils über ein Kettengelenk miteinander verbunden, wobei an mindestens einem Teil der Kettenlaschen Versteifungseinrichtungen vorgesehen sind, um die rückensteife Kette im Schubstrang zumindest entgegen deren Umlenkrichtung am Kettenantriebsrad zu versteifen. Das Kettenantriebsrad weist einen Stützring auf und die mindestens eine Kettenlasche weist auf der der Mantelfläche des Stützrings zugewandten Längsseite der Kettenlasche eine Führungskontur auf, wobei die Führungskontur der Kettenlasche sich bei einem im Wesentlichen tangentialen Auslauf der rückensteifen Kette aus dem Kettenantriebsrad in den Schubstrang an dem Stützring abstützt und das in Schubrichtung vordere Kettengelenk des Kettenglieds in der Hauptschubrichtung des Schubstrangs führt, wenn das vordere Kettengelenk von dem Kettenantriebsrad abhebt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen rückensteifen Kettenantrieb, insbesondere für automatische Tor- und Fensterantriebe, mit einem Kettenantriebsrad und einer offenen rückensteifen Kette aus einer Vielzahl von Kettengliedern, die jeweils mindestens eine Kettenlasche aufweisen und die jeweils über ein Kettengelenk miteinander verbunden sind, wobei an mindestens einem Teil der Kettenlaschen Versteifungseinrichtungen vorgesehen sind, um die rückensteife Kette im Schubstrang zumindest entgegen deren Umlenkrichtung am Kettenantriebsrad zu versteifen. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine entsprechende rückensteife Kette für einen solchen rückensteifen Kettenantrieb.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 009 154 A1 ist eine rückensteife Schubkette zur Kraftübertragung in einem Kettengetriebe bekannt. Die Kettenelemente der rückensteifen Schubkette werden an dem Kettenantriebsrad radial nach innen verschwenkt. Die Gelenköffnungen der Kettenlaschen sind als Langlöcher ausgebildet und weisen ein Spiel gegenüber den Gelenkbolzen auf, so dass sich die effektive Kettenteilung im Schubstrang verkürzt. Des Weiteren sind an den Enden der Gelenkbolzen Laufrollen vorgesehen, die in einer separaten Laufschienenführung die rückensteife Kette im Schubstrang führen. Zusätzlich zu der Führung durch die Laufrollen ermöglichen die als Langlöcher ausgebildeten Gelenköffnungen im Schubstrang eine zuverlässige Anlage der in den Seitenbereichen der Kettenlaschen ausgebildeten Versteifungskonturen um die Laufruhe und Versteifungssicherheit der rückensteifen Kette im Schubstrang zu verbessern.
Aus der DE 1 450 699 B1 ist eine weitere rückensteife Gliederkette zur Übertragung von Druckkräften bekannt, bei der mehrere parallel zueinander angeordnete Kettenlaschenreihen durch einen Gelenkbolzen miteinander verbunden sind. Dabei weisen die Innenkettenglieder eine Druckübertragungsplatte mit seitlich vorstehenden Ansatz auf, der in Zusammenwirken mit dem nächsten Innenkettenglied die an einem Kettenantriebsrad umlenkbare Schubkette in der Außenrichtung versteift. Im Bereich des Kettenantriebsrads ist zur Führung der rückensteifen Kette um das mit sehr wenigen Zähnen ausgebildete Kettenrad ein Führungskanal vorgesehen, in dem die an den Enden der Gelenkbolzen angeordneten Laufrollen um das Kettenantriebsrad herum geführt werden. Im Bereich des Schubstrangs ist darüber hinaus eine horizontale Führung vorgesehen, auf der die Unterseite der rückensteifen Kette entlang gleitet, um so eine sichere Versteifung und Druckübertragung zu realisieren.
Neben diesen rückensteifen Schubketten mit seitlichen Führungsrollen und separaten Führungskonturen gibt es im Stand der Technik eine Reihe von weiteren unterschiedlichen Konstruktionen zur sicheren Versteifung und Führung von Schubantrieben. Die Druckschrift DE 1 180 318 B zeigt einen rückensteifen Kettenantrieb mit einander abwechselnden Innen- und Außenkettenglieder, wobei die Kontur der Kettenlaschen stirnseitig eine Versteifungseinrichtung aufweist und die Kette im Schubstrang mittels Rollen zwischen den Kettenlaschen in einem Führungskanal geführt wird.
Des Weiteren ist aus der DE 2001 02 310 U1 ein Kettenantrieb zur Übertragung von Druckkräften in Schubrichtung bekannt, dessen rückensteife Kette aus identischen Kettengliedern besteht, die mittels eines Gelenkbolzens gelenkig miteinander verbunden sind. Diese identischen gabelförmigen Kettenglieder weisen auf ihrer Rückseite ineinander eingreifende Versteifungskonturen auf. Darüber hinaus ist in der EP 1 744 079 A1 ein rückensteifer Kettenantrieb dargestellt, bei dem die Innenkettenglieder der Schubkette, an den Stirnseiten der Kettenlaschen komplementäre Versteifungskonturen aufweisen und mindestens eine Gelenköffnung als Langloch ausgebildet ist, um im Schubstrang ein sicheres Ineinandergreifen der stirnseitigen Versteifungskonturen mittels einer verkürzten Kettenteilung zu ermöglichen. Die Druckschrift DE 1 046 422 B1 offenbart eine weitere drucksteife Laschenkette zum Betätigen von Schleusen und Toren mit einem Verriegelungsmechanismus, der im Schubstrang ein Verschwenken der Kettenglieder zueinander blockiert, während eine seitliche Führung im Bereich des Kettenantriebsrads diesen Verriegelungsmechanismus zur Umlenkung der drucksteifen Antriebskette außer Eingriff bringt. Einen weiteren Verriegelungsmechanismus einer rückensteifen Kette zeigt die DE 20 2007 002 767 U1 , bei dem ein quer zur Kettenlaufrichtung schwenkbares Arretierungselement vor dem Antriebsrad mittels einer Führungsschiene außer Eingriff gebracht wird und im Schubstrang des Antriebs die Versteifung der Kette sichert.
Die im Stand der Technik bekannten rückensteifen Kettenantriebe nutzen sehr unterschiedliche Konzepte und Konstruktionen zur Versteifung der Antriebskette im Schubstrang, ohne die notwendige Funktionalität und Umlenkung der Kette um das Kettenantriebsrad zu beschränken. Dabei werden die zugehörigen rückensteifen Ketten nach der Versteifung beim Auslaufen aus dem Kettenantriebsrad in den Schubstrang durch zusätzliche Maßnahmen geführt oder es wird im Schubstrang der Versteifungsmechanismus gesichert, um auch bei im Antrieb auftretenden Stößen und Schlägen die Steifigkeit im Schubstrang und damit die Kraftübertragung im Kettenantrieb zwischen Kettenantriebsrad und bewegtem Objekt mittels Druck sicherzustellen. Zwar haben sich viele der bisher im Stand der Technik eingesetzten rückensteifen Kettenantriebe zum Teil gut bewährt, jedoch werden dabei zum Teil komplexe Versteifungs- und/oder Verriegelungsmechanismen, sowie zumeist aufwändige Konstruktionen eingesetzt, die oftmals verhältnismäßig große Bauräume benötigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen rückensteifen Kettenantrieb bereitzustellen, der bei einer möglichst einfachen Konstruktion bei einem kleinen Bauraum eine möglichst sichere Versteifung der Kette im Schubstrang ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen rückensteifen Kettenantrieb dadurch gelöst, dass das Kettenantriebsrad einen Stützring aufweist und die mindestens eine Kettenlasche, auf der der Mantelfläche des Stützrings zugewandten Längsseite der Kettenlasche eine Führungskontur aufweist, wobei die Führungskontur der Kettenlasche sich bei einem im Wesentlichen tangentialen Auslaufen der rückensteifen Kette aus dem Kettenantriebsrad in den Schubstrang an dem Stützring abstützt und das in Schubrichtung vordere Kettengelenk des Kettenglieds in der Hauptschubrichtung des Schubstrangs der rückensteifen Kette führt, wenn das vordere Kettengelenk von dem Kettenantriebsrad abhebt.
Im Gegensatz zu rückensteifen Kettenantrieben, die durch konstruktiv aufwändige Verriegelungsmechanismen die Versteifung der um das Kettenantriebsrad umgelenkten Kettenglieder zur Druckübertragung im Schubstrang mechanisch sichern, nutzen ungesicherte Kettenantriebe üblicherweise entsprechende Führungen der Kette im Schubstrang, oder inhärente Verstärkungen der Versteifung im Schubstrang mittels Federelemente oder einer Verkürzung der effektiven Kettenteilung. Bei einer unzureichend gesicherten Versteifung der Kette im Schubstrang von Druckkraftantrieben besteht trotz eines überstreckten Seitenbogens der versteiften Rückseite der Kette die Gefahr des Wegknickens der rückensteifen Kette ausgelöst durch Einflüsse, die entweder vom Antrieb über das Kettenantriebsrad oder vom bewegten Objekt herrühren. Dabei verbessern große Kettenantriebsräder mit vielen Zähnen den Gleichlauf der rückensteifen Kette im Schubstrang und verringern die Amplitude der durch den Polygoneffekt von Kettenrädern hervorgerufenen wellenförmigen Stößen. Neben diesen vom Kettenantriebsrad hervorgerufenen Stößen treten auch Störungen der Bewegung des angetriebenen Objekts auf, beispielsweise durch einseitige Widerstände oder den Schließweg blockierende Objekte, die über entsprechende, in den Schubstrang weitergeleitete Stöße zu einem Wegknicken der rückensteifen Kette führen können.
Bei einem erfindungsgemäßen rückensteifen Kettenantrieb werden die Kettenglieder der Kette entsprechend dem Zusammenwirken der Führungskontur auf der inneren Längsseite der Kettenlasche mit dem Stützring am Kettenantriebsrad in Richtung des Schubstrangs geführt, so dass ein im Wesentlichen gleichmäßiger, stoßfreier Kettenlauf im Schubstrang möglich ist, der die Versteifungsfunktion im Schubstrang verbessert. Die Führung des Kettenglieds bzw. des vorderen Kettengelenks in Hauptschubrichtung des Schubstrangs führt zu einer Vergleichmäßigung des Lageunterschieds der vorderen und hinteren Kettengelenke zur Hauptschubrichtung des Schubstrangs und so zu einer Vermeidung von dadurch induzierten Stößen in der Kette, unabhängig von der Anzahl der Zähne des Kettenantriebsrads. Als Hauptschubrichtung ist dabei die optimale polygonfreie Auslaufrichtung des Schubstrangs aus dem Kettenantriebsrad bei einem geraden Verlauf der rückensteifen Kette im Schubstrang ohne ein Überstrecken des Seitenbogens, entsprechend einer Tangente in Schubrichtung an den Teilkreis des Kettenantriebsrads. Neben der Hauptschubrichtung des Schubstrangs von in der Praxis genutzten rückensteifen Kettenantrieben weisen diese abhängig von der Überstreckung des Seitenbogens der versteiften Rückseite der rückensteifen Kette auch einen kleinen seitlichen Schubkraftanteil auf, der über die Durchbiegung des Schubstrangs die Versteifung der Kette sichert. Als Nebeneffekt der Abstützung und Führung des vorderen Kettengelenks wird ein rückensteifer Kettenantrieb mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen ermöglicht. Des Weiteren führt die Verhinderung oder Abschwächung von Schlägen und wellenförmigen Stößen im Schubstrang der rückensteifen Kette insgesamt zu einer Verbesserung der Versteifungsfunktion des Schubstrangs, was wiederum die Notwendigkeit von Verriegelungs- und Sicherungsmechanismen der Versteifungseinrichtungen obsolet werden lässt sowie den Grad der Überstreckung des Schubstrangs reduziert. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines rückensteifen Kettenantriebs führt daher zu einer einfachen bauraumsparenden Konstruktion des Kettenantriebs ohne zusätzliche Verriegelungs- oder Sicherungsmechanismen und ist daher entsprechend kostengünstiger herzustellen als die im Stand der Technik bekannte Lösungen.
Im Hinblick auf den beim Betrieb von Kettenrädern automatisch auftretenden Polygoneffekt, der sich durch die nur annähernd gleiche Form und funktionale Ähnlichkeit eines Mehrecks gegenüber einer Kreisfunktion ergibt, sind auch in anderen Gebieten der Technik Auswirkungen des Polygoneffekts auf das jeweilige technische System sowie unterschiedliche konstruktive Lösungen bekannt, den Einfluss des Polygoneffekts auf das technische System zu reduzieren. Beispielsweise ist es für schnell laufende Steuer- und Antriebsketten aus dem Automobilsektor bekannt, die im Zugtrum einer endlos umlaufenden Kette durch den Polygoneffekt induzierten Schwingungen, die insbesondere im Resonanzschwingungsbereich zu einer verstärkten Geräuschentwicklung und Zugbelastung der Kette führen, zu reduzieren. Dazu werden Stützflächen an den Enden der Kettenlaschen an zugeordneten Stützmitteln geführt, um die Schwenkachse der Kettengelenke mit einer konstanten Geschwindigkeit entlang eines gekrümmten Wegs in ein Kettenrad zu führen, siehe EP 1 506 356 B1 . Im Gegensatz zu dieser im Zugtrum schnell umlaufender Steuerketten wirkenden Reduzierung von Schwingungen und der im Resonanzbereich dieser Schwingungen auftretenden Zugkraftspitzen und Geräuschen, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Verbesserung der Versteifung einer offenen rückensteifen Kette in einem langsam laufenden Antrieb zum Öffnen und Schließen von Türen und Fenstern, indem die durch den Polygoneffekt in langsam laufenden Antrieben im Schubstrang induzierten Schläge bzw. wellenförmige Stöße verringert werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Abstand des vorderen Kettengelenks zur Hauptschubrichtung des Schubstrangs kleiner ist als tan(180°/Z)·P/2, wobei Z die Anzahl der Zähne des Kettenantriebsrads und P die Kettenteilung der rückensteifen Kette ist. Dabei ergibt sich die Kettenteilung (Pitch) aus dem Abstand der Gelenkachsen der einzelnen Kettengelenke der Kettenglieder. Je kleiner beim Auslaufen der Kette aus dem Kettenrad der Abstand des vorderen Kettengelenks zur Hauptschubrichtung des Schubstrangs ist, desto geringer ist die Amplitude der durch den Polygoneffekt am Kettenantriebsrad hervorgerufenen Stöße und damit die Gefahr die Versteifung des Schubstrangs zu lösen und dadurch die Druckkraftübertragung zu unterbrechen. Bevorzugt kann der Abstand des vorderen Kettengelenks zur Hauptschubrichtung des Schubstrangs zwischen tan(180°/Z)·P/4 und 0 liegen.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass der Stützring des Kettenantriebsrads kreisförmig ausgebildet ist und koaxial zur Drehachse des Kettenantriebsrads angeordnet ist. Ein kreisförmig ausgebildeter und koaxial zur Drehachse angeordneter Stützring ermöglicht unabhängig von der Lage des Kettenrads zur rückensteifen Kette eine gleichförmige und gleichmäßige Führung des vorderen Kettengelenks.
Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass der Durchmesser des Stützrings größer ist als P/sin(180°/Z) – P, wobei P die Kettenteilung der rückensteifen Kette und Z die Zähneanzahl des Kettenantriebsrads ist. Ein derart großer Durchmesser des Stützrings am Kettenantriebsrad ermöglicht eine geringe Breite der Kettenlaschen der rückensteifen Kette im Bereich der Führungskontur, und damit einen geringen Materialeinsatz, sowie auf dieser dem Kettenantriebsrad zugewandten Seite der Kettenlasche die übliche taillierte Form der Kettenlasche. Für eine optimierte Breite und Position des vorderen Kettengelenks des Kettenglieds bei dessen Abheben vom Kettenantriebsrad kann der Durchmesser des Stützrings zwischen P/sin(180°/Z) – 0,95·P und P/sin(180°/Z) – 0,9·P liegen.
Eine raumsparende Variante des rückensteifen Kettenantriebs sieht vor, dass die Anzahl (Z) der Zähne des Kettenantriebsrads kleiner als 12 ist, bevorzugt kleiner als 9 ist, insbesondere kleiner als 7 ist. Der bei geringen Zähneanzahlen des Kettenantriebsrads exponential ansteigende Polygoneffekt führt im Schubstrang schmaler und platzsparender Ausführungsformen rückensteifer Kettenantriebe zu starken Schlägen und wellenförmigen Stößen großer Amplitude, die durch die Führung und Abstützung der Führungskontur der Kettenlasche am Stützring des Kettenantriebsrads effektiv verringert werden.
Für eine gute Passung und geringen Verschleiß beim vollständigen Eingriff des vorderen und hinteren Kettengelenks der Kettenglieder in das Kettenantriebsrad kann die Führungskontur der Kettenlasche im Bereich zwischen den Gelenkachsen der Kettengelenke einen konkaven Stützabschnitt aufweisen, mit einem Radius, der größer als der Radius des Stützrings ist. Günstigerweise kann der Radius des konkaven Stützabschnitts zwischen dem 1,001- und dem 1,05-fachen, bevorzugt zwischen dem 1,001- und dem 1,02-fachen, des Radius des Stützrings liegen und im Wesentlichen mittig im Bereich zwischen den Gelenkachsen der Kettengelenke auf der dem Kettenantriebsrad zugewandten Seitenkontur der Kettenlasche angeordnet sein.
Eine Variante des rückensteifen Kettenantriebs sieht vor, dass die offene rückensteife Kette abwechselnde Innenkettenglieder und Außenkettenglieder umfasst, die jeweils über ein Kettengelenk miteinander verbunden sind. Dieser herkömmliche und schlichte Aufbau der rückensteifen Antriebskette mit Innenkettengliedern und Außenkettengliedern ermöglicht es, herkömmliche, für Standardketten verwendete Vorrichtung und Maschinen einzusetzen, wodurch sowohl die Auslastung dieser Maschine erhöht als auch auf spezielle Vorrichtungen zur Montage der rückensteifen Antriebskette verzichtet werden kann. Dabei kann das Außenkettenglied zwei Außenlaschen, und zwei sich durch die Außenlaschen erstreckende Gelenkbolzen aufweisen, während das Innenkettenglied mindestens eine Innenlasche umfasst, mit Gelenköffnungen oder Gelenkhülsen zur Aufnahme der Gelenkbolzen. Eine solche einfache Ausführung der rückensteifen Kette ermöglicht weiter den Einsatz von Standardkettenbauteilen, die auch bei anderen Ketten eingesetzt werden, wodurch sich die Kosten dieser Bauteile reduzieren. Alternativ zu der standardmäßigen Ausführung der rückensteifen Kette mit einander abwechselnden Innenkettengliedern und Außenkettengliedern können auch uniforme Gabelkettenglieder eingesetzt werden.
Für eine sichere und einfache Versteifung der rückensteifen Kette im Schubstrang des Kettenantriebs können die Kettenlaschen der Innenkettenglieder und Außenkettenglieder jeweils auf der der Mantelfläche des Stützrings abgewandten Seite der Kettenlasche eine Versteifungskontur aufweisen und die Versteifungskontur der Kettenlaschen der Innenkettenglieder mit der Versteifungskontur der Kettenlaschen der Außenkettenglieder zusammenwirken, um die rückensteife Kette im Schubstrang entgegen der Umlenkrichtung der Kette am Kettenantriebsrad zu versteifen.
Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Kettengelenke Gelenkbolzen und Gelenkhülsen aufweisen, und die Gelenkhülsen oder optionale Laufrollen bei einem vollständigen Engriff des Kettengelenks in das Kettenrad zwischen den angrenzenden Zähnen des Kettenantriebsrads angeordnet sind. Der vollständige Eingriff des Kettengelenks in das Kettenantriebsrad entlastet die Führungskontur der Kettenlasche und den Stützring am Kettenantriebsrad und reduziert dadurch den Verschleiß an der Führungskontur der Kettenlasche und dem Stützring, wobei der Einsatz von Laufrollen zusätzlich auch den Verschleiß des Kettengelenks beim Eingriff in das Kettrand verringert.
Eine weitere, zusätzliche Ausbildung des rückensteifen Kettenantriebs sieht vor, dass die Führungskontur der Kettenlasche sich bei einem im Wesentlichen tangentialen Einlaufen der rückensteifen Kette aus dem Zugstrang in das Kettenantriebsrad an dem Stützring abstützt und das hintere Kettengelenk des Kettenglieds führt, wenn das vordere Kettengelenk des Kettenglieds in das Kettenantriebsrad eingreift. Dadurch lassen sich auch bei einer zusätzlichen Zugwirkung der offenen rückensteifen Kette in dem Kettenantrieb im Zugstrang auftretende Schläge und wellenförmige Stöße effektiv reduzieren oder gänzlich verhindern.
Zur Reduzierung der Schläge und Stöße im Schubstrang für eine sichere Versteifung der an mindestens einem Teil der Kettenlaschen vorgesehenen Versteifungseinrichtungen im Schubstrang der rückensteifen Kette kann das Kettenantriebsrad eine Umdrehungsgeschwindigkeit von höchstens 100 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt höchstens 50 Umdrehungen pro Minute, aufweisen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf eine rückensteife Kette für einen der vorstehend beschriebenen rückensteifen Kettenantriebe, insbesondere zum Antrieb von automatischen Tür- und Fensterverschließmechanismen. Dabei weist die mindestens eine Kettenlasche, auf der der Mantelfläche des Stützrings zugewandten Längsseite der Kettenlasche eine Führungskontur auf, wobei die Führungskontur der Kettenlasche für ein im Wesentlichen tangentiales Auslaufen der rückensteifen Kette aus dem Kettenantriebsrad in den Schubstrang an einem Stützring des Kettenantriebsrads abstützbar ausgebildet ist, um das in Schubrichtung vordere Kettengelenk des Kettenglieds in der Hauptschubrichtung des Schubstrangs der rückensteifen Kette zu führen, wenn das vordere Kettengelenk von dem Kettenantriebsrad abhebt. Diese erfindungsgemäße rückensteife Kette ermöglicht bei automatischen Tür-, Tor- oder Fensterantrieben eine sichere Schubübertragung der Druckkräfte durch die rückenversteifte Kette ohne eine zusätzliche Sicherung oder Führung der rückensteifen Kette im Schubstrang bei nur einer geringen Gefahr einer Auflösung des Versteifungsmechanismus durch vom Kettenantriebsrad induzierte Schläge und wellenförmige Stöße, insbesondere bei Antrieben mit geringen Bauabmessungen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen rückensteifen Kettenantriebs;
2a eine Seitenansicht des Kettenantriebrads aus 1;
2b eine perspektivische Seitenansicht des Kettenantriebsrads aus 1;
3 eine perspektivische Seitenansicht der rückensteifen Kette aus 1 im versteiften Schubstrang;
4a eine Seitenansicht einer Innenlasche der rückensteifen Kette aus 1;
4b eine perspektivische Seitenansicht einer Innenlasche der rückensteifen Kette aus 1;
5a eine Seitenansicht einer Außenlasche der rückensteifen Kette aus 1; und
5b eine perspektivische Seitenansicht einer Außenlasche der rückensteifen Kette aus 1.
Der in 1 dargestellte rückensteife Kettenantrieb 1 umfasst eine offene rückensteife Kette 2 und ein Kettenantriebsrad 3, das mit der rückensteifen Kette 2 im Eingriff steht. Die rückensteife Kette 2 besteht aus abwechselnd angeordneten Innenkettengliedern 4 und Außenkettengliedern 5, die jeweils über ein Kettengelenk 6 schwenkbar miteinander verbunden sind. Dabei umfassen die Innenkettenglieder 4 zwei im parallelen Abstand zueinander angeordnete Innenlaschen 7 mit Gelenköffnungen 22 und die Außenkettenglieder 5 umfassen zwei im parallelen Abstand zueinander angeordnete Außenlaschen 9 mit zugehörigen Bolzenöffnungen 8 sowie einen sich durch die Bolzenöffnungen 8 der Außenlasche 9 senkrecht dazu hindurch erstreckenden Gelenkbolzen 10, der die beiden Außenlaschen 9 miteinander verbindet. Die Gelenkbolzen 10 erstrecken sich dabei senkrecht zur Kettenlängsachse, d. h. in der Schubrichtung des Schubstrangs S der rückensteifen Kette 2 schwenkbar durch die Gelenköffnung 22 der Innenlaschen 7 des Innenkettenglieds 4.
Das mit der rückensteifen Kette 2 in Eingriff stehende Kettenantriebsrad 3 des rückensteifen Kettenantriebs 1 umfasst einen Zahnkranz 11 mit mehreren Zähnen 12, die gleichmäßig um den Umfang des Kettenantriebrads 3 verteilt sind, und auf beiden Seiten des Zahnkranzes 11 jeweils einen mit dem Zahnkranz 11 einteilig verbundenen Stützring 13, der koaxial zur Drehachse A des Zahnkranzes 11 positioniert ist und auf der Mantelfläche eine kreisförmige Stützkontur 14 aufweist. Dabei entspricht der Abstand der Zähne 12 über den Zahnkranz 11 des Kettenantriebsrads 3 im Teilkreis T des Kettenrads 3 der Kettenteilung P der rückensteifen Kette 2, entsprechend dem Abstand der Gelenkachsen G der Kettengelenke 6 der Innenkettenglieder 4 und Außenkettenglieder 5.
Die Gelenkachsen G der Kettengelenke 6 liegen im Schubstrang S bei einem polygonfreien tangentialen Auslauf der rückensteifen Kette 2 aus dem Kettenantriebsrad 3, d. h. bei einer optimalen Abstützung und Führung des vorderen Kettengelenks, auf der Hauptschubrichtung HS des Schubstrangs S, ohne seitlichen Schubkraftanteil zur Ausbildung eines überstreckten Seitenbogens. In einem optimierten polygonfreien Auslauf verläuft die Hauptschubrichtung HS als Tangente an den Teilkreis T des Zahnkranzes 11 des Kettenantriebsrads 3.
Wie in der Seitenansicht und perspektivischen Ansicht des Kettenantriebsrads 3 in 2a und 2b zu erkennen, umfasst das Kettenrad 3 eine Zahnanzahl Z von 6. Die auf beiden Seiten des Zahnkranzes 11 koaxial zum Zahnkranz 11 angeordneten Stützringe 13 haben eine kreisrunde Form mit einem Durchmesser D, der im Verhältnis zur Kettenteilung P der rückensteifen Kette 3 und der Zähneanzahl Z des Kettenantriebsrads 3 verhältnismäßig groß ist. Die Ungleichung für den Durchmesser D des Stützrings 13 ergibt sich zu D > P/sin(180°/Z) – P.
Neben der einteiligen Ausgestaltung der Stützringe 13 mit dem Zahnkranz 11 können diese auch separat dazu hergestellt sein und verbunden oder unabhängig von dem Zahnkranz 11 auf einer Antriebs- und Drehachse A des Kettenantriebrads 3 angeordnet sein.
3 zeigt eine perspektivische Seitenansicht der rückensteifen Kette 2 des erfindungsgemäßen rückensteifen Kettenantriebs 1 aus 1 in der versteiften Form des Schubstrangs S, bei dem auch die Führungskonturen 15 der Innenlaschen 7 und Außenlaschen 9 deutlich zu erkennen sind. Dabei besteht die Führungskontur 15 an der dem Kettenantriebsrad 3 zugewandten Längsseite der Innenlaschen 7 und Außenlaschen 9 angeordnete Führungskontur 15 aus einem konkaven Stützabschnitt 16, der im Wesentlichen mittig im Bereich der Seitenkontur zwischen den Gelenkachsen G der Kettengelenke 6 verläuft und sowie zwei Führungsabschnitten 17, die jeweils am Ende der Führungskontur 15, bzw. anschließend an den konkaven Stützabschnitt 16, vor dem Übergang zu den Stirnseiten der Innenlaschen 7 bzw. Außenlaschen 9 ausgebildet sind. Dabei ist der Radius des konkaven Stützabschnitts 16 größer als der Radius des in einem erfindungsgemäßen rückensteifen Kettenantriebs 1 zugeordneten Stützring 13 des Kettenantriebsrads 3. Während der konkave Führungsabschnitt 16 im Wesentlichen während des vollständigen Eingriffs der Innenkettenglieder 4 und Außenkettenglieder 5 im Kettenantriebsrad 3, d. h. wenn beide Gelenkachsen G der zugehörigen Kettengelenke 6 auf dem Teilkreis T des Zahnkranzes 11 des Kettenantriebsrads 3 liegen, mit der Stützkontur 14 des Stützrings 13 in Kontakt ist, treten die Führungsabschnitte 17 der Innenlaschen 7 oder Außenlaschen 9 mit der Stützkontur 14 des Stützrings 13 in Kontakt, um das in Schubrichtung vordere Kettengelenk des entsprechenden Innenkettenglieds 4 oder Außenkettenglieds 5 in Richtung der Tangente des Schubstrangs S entlang der Gelenkachsen G der rückensteifen Kette 2 zwischen dem Kettenantriebsrad 3 und dem bewegten Objekt zu führen.
Des Weiteren ist in 3 deutlich der ungesicherte Versteifungsmechanismus 18 des erfindungsgemäßen rückensteifen Kettenantriebs 1 zu erkennen. Dazu weisen die Außenlaschen 9 der Außenkettenglieder 5 auf der dem Kettenantriebsrad 3 abgewandten Seite der Außenlaschen 9 einen gegenüber der übrigen Kontur der Außenlasche 9 vorstehenden geraden Versteifungsabschnitt 19 auf, während die Innenlaschen 7 der Innenkettenglieder 4 auf der dem Kettenantriebsrad 3 abgewandten Seite der Innenlaschen 7 einen gegenüber der übrigen Kontur der Innenlasche 7 vorstehenden abgewinkelten Versteifungsabschnitt 20 aufweist. Der abgewinkelte Versteifungsabschnitt 20 der Innenlasche 7 erstreckt sich in Richtung der Gelenksachse G der Kettengelenke 6 nach Außen, so dass sich der abgewinkelte Versteifungsabschnitt 20 im geraden oder überstreckten Schubzustand der rückensteifen Kette 2, d. h. wenn die Gelenkachsen G bzw. die Kettengelenke 6 angrenzender Innenkettenglieder 4 und Außenkettenglieder 5 auf einer Geraden oder einem leichten Seitenbogen liegen, zwischen den geraden Versteifungsabschnitten 19 der angrenzenden Außenkettenglieder angeordnet ist, und ein Schwenken der Kettengelenke 6 über diesen geraden oder überstreckten Zustand hinaus blockiert ist. In diesem versteiften Schubzustand der Innenkettenglieder 4 und Außenkettenglieder 5 können in dem Schubstrang S des rückensteifen Kettenantriebs 1 Druckkräfte übertragen werden.
Die seitliche Draufsicht in 4a auf und die perspektivische Seitenansicht in 4b der Innenlasche 7 des Innenkettenglieds 4 zeigen noch einmal deutlich den abgewinkelten Versteifungsabschnitt 20 sowie die Führungskontur 15 mit konkavem Stützabschnitt 16 und seitlichen Führungsabschnitten 17. Dabei ist der Führungsabschnitt 17 und der Übergang zum konkaven Stützabschnitt 16 entsprechend dem Abrollen der Führungskontur 15 auf der Stützkontur 14 des zugeordneten Stützrings 13 ausgebildet, so dass das bei einem tangentialen Auslaufen vordere Kettengelenk 6 des Innenkettenglieds 4 in Richtung der Tangente des Schutzstrangs S der rückensteifen Kette 3 an den Teilkreis T des Kettenantriebsrads 3 geführt wird. Des Weiteren sind bei der Innenlasche 7 in 4a deutlich die großen Gelenköffnungen 22 zu erkennen, die zur schwenkbaren Führung des Gelenkbolzens 6 durch das Innenkettenglied 4 eine Gelenkhülse 21 aufnehmen.
In der seitlichen Draufsicht in 5a und perspektivischen Seitenansicht in 5b der Außenlasche 9 des Außenkettenglieds 5 der rückensteifen Kette 3 ist, neben der gegenüber der Innenlasche 7 gleich ausgebildeten Führungskontur 15, der gerade Versteifungsabschnitt 19 sowie die Bolzenöffnungen 8 mit einem kleineren Durchmesser zur passenden Aufnahme der Gelenkbolzen 10 zu erkennen. Im Gegensatz zu dem abgewinkelten Versteifungsabschnitt 20 der Innenlasche 7 erstreckt sich der auf der dem Kettenantriebsrad 3 abgewandten Seite der Außenlasche 9 ausgebildete gerade Versteifungsabschnitt 19 in Kettenrichtung seitlich über die Gelenkachsen G der Kettengelenke 6 hinaus, wobei der schmaler ausgebildete abgewinkelte Versteifungsabschnitt 20 der Innenlasche 7 und der gerade Versteifungsabschnitt 19 der Außenlasche 9 derart aufeinander abgestimmt sind, dass die rückensteife Kette 2 sich im geraden Zustand entgegen der Umlenkrichtung des Kettenantriebsrad 3 versteift.
Im Folgenden wird nunmehr, insbesondere anhand der 1, die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen rückensteifen Kettenantriebs 1 erläutert.
Bei einer rückensteifen Kette 2 für einen erfindungsgemäßen rückensteifen Kettenantrieb 1 wechseln sich die Innenkettenglieder 4 und Außenkettenglieder 5 einander ab, wobei die Innenlaschen 7 und Außenlaschen 9 der Innenkettenglieder 4 und Außenkettenglieder 5 einen Versteifungsmechanismus 18 in Form von geraden Versteifungsabschnitten 19 an den Außenlaschen 9 und abgewinkelten Versteifungsabschnitten 20 an den Innenlaschen 7 aufweisen. Die rückensteife Kette 2 wird in dem rückensteifen Kettenantrieb 1 durch das Kettenantriebsrad 3 umgelenkt, wobei das Kettenantriebsrad 3 über den Schubstrang S eine Druckkraft auf ein durch den rückensteifen Kettenantrieb 1 bewegtes Objekt, beispielsweise eine Tür oder ein Fenster, überträgt. Beim Auslaufen der rückensteifen Kette 2 aus dem Kettenantriebsrad 3 in den Schubstrang S stützt sich die Stützkontur 14 des Stützrings 13 ausgehend vom konkaven Stützabschnitt 16 der Innenlaschen 7 bzw. Außenlaschen 9 am Führungsabschnitt 17 ab und führt das vordere Kettengelenk 6 in Richtung der Hauptschubrichtung HS des Schubstrangs 5, wobei der Abstand zwischen der Gelenkachse G des Kettengelenks 6 und der Hauptschubrichtung HS durch die Gelenkachsen G der Kettengelenke 6 im Schubstrang S an dem Teilkreis T des Kettenantriebsrads 3 möglichst gering ist, bzw. im optimalen Fall die Gelenkachse G entlang der im optimalen Fall von der Hauptschubrichtung HS gebildeten Tangente läuft.
Durch die Führung der Innenlaschen 7 bzw. der Außenlaschen 9 am Stützring 13 werden Schläge und wellenförmige Stöße im Schubstrang S vermieden, die bei herkömmlichen Antrieben durch den entlang des Teilkreises T des Kettenantriebsrads 3 entstehenden mehreckigen Umlauf der Kettengelenke 6 der rückensteifen Kette 2 gegenüber einem kreisförmigen Umlauf entlang des Teilkreises T des Kettenantriebsrads 3 entstehen. Die Reduzierung der Schläge und Stöße im Schubstrang S ermöglicht eine ungesicherte und unverriegelte Versteifung der rückensteifen Kette 2 im Schubstrang S auch bei Kettenantriebsrädern 3 mit einer geringen Anzahl Z von Zähnen 12. Je nach Ausgestaltung des rückensteifen Kettenantriebs 1 kann optional auch auf eine anfängliche Versteifungsführung im Schubstrang S nach dem Auslaufen der rückensteifen Kette 2 aus den Kettenantriebsrad 3 verzichtet werden, da die entlang der Hauptschubrichtung HS des Schubstrangs S aus dem Kettenantriebsrad 3 auslaufenden Innenkettenglieder 4 und Außenkettenglieder 5 automatisch in einer geraden bzw. überstreckten versteiften Position in den Schubstrang S auslaufen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005009154 A1 [0002]
DE 1450699 B1 [0003]
DE 1180318 B [0004]
DE 200102310 U1 [0005]
EP 1744079 A1 [0005]
DE 1046422 B1 [0005]
DE 202007002767 U1 [0005]
EP 1506356 B1 [0011]

Claims

Rückensteifer Kettenantrieb (1), insbesondere für automatische Tür- oder Fensterantriebe, mit einem Kettenantriebsrad (3) und einer offenen rückensteifen Kette (2) aus einer Vielzahl von Kettengliedern (4, 5), die jeweils mindestens eine Kettenlasche (7, 9) aufweisen und die jeweils über ein Kettengelenk (6) miteinander verbunden sind, wobei an mindestens einem Teil der Kettenlaschen (7, 9) Versteifungseinrichtungen (18) vorgesehen sind, um die rückensteife Kette (2) im Schubstrang (S) zumindest entgegen deren Umlenkrichtung am Kettenantriebsrad (3) zu versteifen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettenantriebsrad 3 einen Stützring (13) aufweist und die mindestens eine Kettenlasche (7, 9) auf der der Mantelfläche des Stützrings (13) zugewandten Längsseite der Kettenlasche (7, 9) eine Führungskontur (15) aufweist, wobei die Führungskontur (15) der Kettenlasche (7, 9) sich bei einem im Wesentlichen tangentialen Auslauf der rückensteifen Kette (2) aus dem Kettenantriebsrad (3) in den Schubstrang (S) an dem Stützring (13) abstützt und das in Schubrichtung vordere Kettengelenk (6) des Kettenglieds (4, 5) in der Hauptschubrichtung (HS) des Schubstrangs (S) führt, wenn das vordere Kettengelenk (6) von dem Kettenantriebsrad (3) abhebt.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des vorderen Kettengelenks (6) zur Hauptschubrichtung (HS) des Schubstrangs (S) kleiner ist als tan(180°/Z)·P/2, wobei Z die Anzahl der Zähne (12) des Kettenantriebsrads (3) und P die Kettenteilung (P) der rückensteifen Kette (2) ist.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des vorderen Kettengelenks (6) zur Hauptschubrichtung (HS) des Schubstrangs (S) zwischen tan(180°/Z)·P/4 und 0 liegt.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (13) des Kettenantriebsrads (3) kreisförmig ausgebildet ist und koaxial zur Drehachse (A) des Kettenantriebsrads (3) angeordnet ist.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) des Stützrings (13) größer ist als P/sin(180°/Z) – P, wobei P die Kettenteilung (P) der rückensteifen Kette (2) und Z die Anzahl der Zähne (12) des Kettenantriebsrads (3) ist.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) des Stützrings (13) zwischen P/sin(180°/Z) – 0,95·P und P/sin(180°/Z) – 0,9·P liegt.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (Z) der Zähne (12) des Kettenantriebsrads (3) kleiner als 12 ist, bevorzugt kleiner als 9 ist, insbesondere kleiner als 7 ist.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskontur (15) der Kettenlasche (7, 9) im Bereich zwischen den Gelenkachsen (G) der Kettengelenke (6) einen konkaven Stützabschnitt (16) aufweist, mit einem Radius der größer als der Radius des Stützrings (13) ist.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des konkaven Stützabschnitts (16) zwischen dem 1,001- und dem 1,05-fachen, bevorzugt zwischen dem 1,001- und dem 1,02-fachen des Radius des Stützrings (13) liegt und der konkave Stützabschnitt (16) im Wesentlichen mittig im Bereich zwischen den Gelenkachsen (G) der Kettengelenke (6) angeordnet ist.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die offene rückensteife Kette (2) abwechselnde Innenkettenglieder (4) und Außenkettenglieder (5) umfasst, die jeweils über ein Kettengelenk (6) miteinander verbunden sind.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettenlaschen (7, 9) der Innenkettenglieder (4) und Außenkettenglieder (5) jeweils auf der der Mantelfläche des Stützrings (13) abgewandten Seite der Kettenlasche (7, 9) eine Versteifungskontur (19, 20) aufweisen und die Versteifungskontur (20) der Kettenlaschen (7) der Innenkettenglieder (4) mit der Versteifungskontur (19) der Kettenlaschen (9) der Außenkettenglieder (5) zusammenwirkt, um die rückensteife Kette (3) im Schubstrang (S) entgegen der Umlenkrichtung am Kettenantriebsrad (3) zu versteifen.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettengelenke (6) Gelenkbolzen (10) und Gelenkhülsen (21) aufweisen, und die Gelenkhülsen (21) oder optionale Laufrollen beim vollständigen Eingriff des Kettengelenks (6) in das Kettenantriebsrad (3) zwischen den angrenzenden Zähnen (12) des Kettenantriebsrads (3) angeordnet sind.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskontur (15) der Kettenlasche (7, 9) sich bei einem im Wesentlichen tangentialen Einlaufen der rückensteifen Kette (2) aus dem Zugstrang in das Kettenantriebsrad (3) an dem Stützring (13) abstützt und das hintere Kettengelenk (6) des Kettenglieds (4, 5) führt, wenn das vordere Kettengelenk (6) des Kettenglieds (4, 5) in das Kettenantriebsrad (3) eingreift.
Rückensteifer Kettenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettenantriebsrad (3) eine Umdrehungsgeschwindigkeit von höchstens 100 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt höchstens 50 Umdrehungen pro Minute aufweist.
Rückensteife Kette (2) für einen rückensteifen Kettenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, insbesondere zum Antrieb von automatischen Tür- oder Fensterverschließmechanismen, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kettenlasche (7, 9) auf der der Mantelfläche des Stützrings (13) zugewandten Längsseite der Kettenlasche (7, 9) eine Führungskontur (15) aufweist, wobei die Führungskontur (15) der Kettenlasche (7, 9) bei einem im Wesentlichen tangentialen Auslaufen der rückensteifen Kette (2) aus dem Kettenantriebsrad (3) in den Schubstrang (S) an dem Stützring (13) abstützbar ausgebildet ist und das in Schubrichtung vordere Kettengelenk (6) des Kettenglieds (4, 5) in der Hauptschubrichtung (HS) des Schubstrangs (5) führt, wenn das vordere Kettengelenk (6) von dem Kettenantriebsrad (3) abhebt.