Kugelkette

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Ich möchte Ihnen eine Idee vorstellen, die zu den bekannten Kraftübertragungen mittels Kette und Zahnriemen eine weitere hinzufügen könnte, es ist dies die Kugelkette. Anders als bei den bekannten Formen der Kugelkette, die aus einzelnen ineinander steckbaren Kugelelementen besteht, werden bei der vorgestellten Kugelkette kugelförmige Elemente(3) um einen Faserstrang(1) angeordnet und gehen mit diesem einen Formschluß ein. Damit dieser gewährleistet wird, werden Zentrierelemente(2) in gleichmäßigen Abständen in den Faserstrang eingeflochten, um den dann die Kugel gepresst oder gegossen wird.

Diese Kugelkette wird nun über Scheiben(5) gelegt, die kalottenförmige Vertiefungen(6) aufweisen, in die die Kugeln eintauchen und dabei einen Formschluss bilden. Damit die Kugelkette nicht aus diesen Vertiefungen herausrutscht, wenn die Kette etwas länger ist, können frei drehbare Führungsrollen(7) die Kugelkette am Herausgleiten hindern.

Was sind die Vorteile dieses Konzeptes? Ich vermute, dass man damit die Reibungsverluste vermindern kann, denn die „Reibflächen“ sind hier geringer als bei den üblichen Gliederketten und auch geringer als bei den Zahnriemen. Es scheint denkbar, dass man den Strang aus Carbonfasern herstellen kann, um den dann die Kugeln aus einem Plastwerkstoff, gegebenenfalls auch aus einem verschleißfesten Kompositmaterial im Druckguss oder Strangpressverfahren hergestellt werden. Solch eine Kugelkette sollte auch leichter sein als eine Kette aus Metallgliedern. Da die Kalottenscheiben so ausgeführt sein können, dass das Faserbündel sie nicht berührt, kann ein Verschleiß des Faserbündels weitgehend ausgeschlossen werden, jedoch sollte die Dauerbiegefestigkeit entsprechend hoch sein. Solch eine Kette zentriert sich selbst und wird auch durch Verschleißerscheinungen nicht länger, wie das bei den üblichen Ketten der Fall ist.  

 

 

 

An Stelle der kalottenförmigen Vertiefungen können aber auch Löcher in der Mantelfläche eines Zylinders die Funktion des Formschlusses erfüllen.

Eine Umkehrung ist ebenso denkbar, so dass ein Band mit „Löchern“ über eine Scheibe mit halbkugelförmigen Aufsätzen geführt wird.

 

 

 

 

 

Solch eine Kraftübertragung kann deutlich leichter ausgeführt werden als dies mit Ketten möglich ist.

Auch eine direkte Kopplung einer Lochscheibe mit einer Scheibe mit kalottenförmigen Aufsätzen ist möglich.

Bei Einsatzfällen, wo die Masse eine entscheidende Rolle spielt, z.B. bei Rennrädern, kann damit neben der Reibung das Gewicht verringert werden und somit in zweifacher Hinsicht ein Vorteil gegenüber den gängigen Rennrädern erzielt werden. Bei Rennrädern können schon kleine Einsparungen bei der Masse oder den Reibungsverlusten zu einem ganz entscheidenden Vorteil werden. In diesem Sektor gibt es ja auch Sponsoren, die die Entwicklung solch eines Antriebs finanzieren könnten. Bei der Herstellung des Ringbandes werden um abriebfeste Ringe, die in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind, Faserbündel geschlungen und danach diese mit einer elastischen Folie abgedeckt und verpresst. Die Öffnungen der Ringe müssen frei bleiben. Solch ein Band kann hohe Zugkräfte aufnehmen und ist sehr leicht. Die Reibungsverluste und damit auch der Verschleiß sind minimal, denn die Ringe liegen erst an den halbkugelförmigen Aufsätzen an, wenn das Band die Scheibe berührt und löst sich von der Scheibe, wenn das Band tangential die Scheibe verlässt.

 

Mit solch einem „Ringband“ ist eine Schaltung ebenso leicht aufzubauen wie mit Ketten.

  

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