WO2008000210A1 - Verfahren und werkzeug zum befestigen von verbindungslaschen einer kette mittels verbindungsgliedern - Google Patents

Verfahren und werkzeug zum befestigen von verbindungslaschen einer kette mittels verbindungsgliedern Download PDF

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Schaeffler Kg
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    • F16G13/00—Chains
    • F16G13/02—Driving-chains
    • F16G13/06—Driving-chains with links connected by parallel driving-pins with or without rollers so called open links
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21L—MAKING METAL CHAINS
    • B21L9/00—Making chains or chain links, the links being composed of two or more different parts, e.g. drive chains
    • B21L9/02—Making chains or chain links, the links being composed of two or more different parts, e.g. drive chains of roller-chain or other plate-link type
    • B21L9/06—Sorting, feeding, assembling, riveting, or finishing parts of chains
    • B21L9/065—Assembling or disassembling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 

Definitions

  • the present invention relates to a method for attaching connecting links of a chain by means of connecting links, which are made of a bearing steel 100Cr6. Furthermore, the invention relates to a tool for fastening connecting straps of a chain by means of connecting links, in particular for carrying out the method.
  • Chains in particular toothed chains or the like, are used primarily in vehicle construction, to z. B. as timing chains of camshafts or other components to use.
  • the chains usually have connecting straps, which are connected to one another in an articulated manner via connecting links or connecting pins.
  • the links are provided in recesses of the link plates, with the ends of the links being caulked or riveted to secure them to the link plates.
  • the connecting links made of steel such as. B 39CrNoVI 3-9.
  • This material is particularly expensive. Therefore, it is also known to use a bearing steel 100Cr6 for the links.
  • this material has the disadvantage that a link made therefrom can not be riveted or fastened readily to the connecting straps, since the rolling bearing steel can easily break because of its high brittleness. Therefore, with a chain made of this material, it is only possible to fasten the connecting links to the connecting straps by means of friction welding or other complicated fastening methods. However, this is also costly and expensive due to the high heat input.
  • the present invention seeks to propose a method and a tool for attaching connecting straps of a chain by means of connecting links with which a particularly inexpensive chain can be produced.
  • This object is achieved procedurally by a method for attaching connecting straps of a chain by means of connecting links, which are made of a bearing steel 10006, wherein the connecting member is at least partially heated and subjected to a predetermined deformation force.
  • a link made of the inexpensive bearing steel 100Cr6 can be fastened to the respective connecting straps without complicated attachment methods. Since the links not made of the bearing steel 10006 are about 2.5 times as expensive as the links made of the bearing steel 100Cr6, a particularly inexpensive chain can be manufactured by the method of the present invention.
  • the chain comprises about 122 bolts, so that a considerable savings potential can be realized thereby.
  • connecting members made of the bearing steel 100Cr6 standard components so that there is the further advantage that no additional measures in the production of different chains are required because a risk of mixing the standard components in the production is not given.
  • each end face is acted upon by a rotating tool with a predetermined contact force at a trained as a chain pin connecting member.
  • a rotating tool with a predetermined contact force at a trained as a chain pin connecting member.
  • a possible embodiment in this embodiment may provide that a carbide pin or the like is used as a tool.
  • a carbide pin or the like is used as a tool.
  • the tool on the one hand has sufficient strength and on the other hand a corresponding coefficient of friction, so as to generate in addition to the application of the deformation force and sufficient frictional heat to the part to be fastened.
  • the object underlying the present invention is also achieved by a tool for fastening connecting straps of a chain by means of connecting links, in particular for carrying out the proposed method.
  • the tool according to the invention has a rotatable hard metal pin which can be pressed with a predetermined contact force against the connecting member to be fastened.
  • the tool according to the invention can preferably be used for carrying out the above-described method for fastening connecting straps of the chain by means of the connecting links formed as chain pins. Other uses are also conceivable.
  • the hard metal pin may have a tip or the like, with which an end face of a link formed as a link pin is deformable.
  • the hard metal pin may have a diameter of about 5 mm, wherein the hard metal pin tapers, so that the tip facing the chain pin has an end diameter of about 0.5 mm.
  • Other dimensions are possible, but the dimensions mentioned have proven to be particularly suitable, in particular for chain pins, which also have a diameter of about 5 mm.
  • the tip of the tool can then be applied with a predetermined contact pressure for generating the required deformation force and corresponding rotation on the end surface of the chain pin to realize the caulking or riveting of the chain pin at least in sections.
  • the tool has a drive device or the like, with which the hard metal pin in - A -
  • Rotation can be offset.
  • the drive device may preferably cause a speed of about 3000 to 4000 revolutions per minute of the hard metal pin. There are also other speeds adjustable.
  • Figure 1 is a schematic view of a tool according to the invention in attaching a link to a chain not shown.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the fastened link
  • Fig. 3 is a schematic three-dimensional view of a connecting plate with fasteners attached thereto.
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of a tool for fastening a connecting link to a connecting link of a chain.
  • the tool according to the invention can preferably be used for carrying out the method likewise proposed according to the invention for fastening connecting straps of a chain by means of connecting links.
  • the chain comprises connecting straps 5, which are connected via connecting members, such. B. chain pin 2, are hinged together.
  • the chain pins 2 are preferably made of cost-effective bearing steel 100Cr6.
  • the tool comprises in the illustrated embodiment a hard metal pin 1 having a diameter of about 5 mm.
  • the sprocket 2 facing the tip 3 has a final diameter D of about 0.5 mm.
  • the hard metal pin 1 can be rotated by a drive device not shown in rotation.
  • the rotational speed is approximately between 3000 to 4000 revolutions per minute, wherein the rotation of the hard metal pin 1 is indicated by an arrow in Fig. 1.
  • the hard metal pin 1 can be moved in the axial direction relative to the chain pin 2. This too is indicated in Fig.1 by an arrow. As a result, the hard metal pin 1 can be moved both translationally and rotationally. Due to the translatory movement, a predetermined pressing force of the hard metal pin 1 can be applied to the end face 4 of the chain pin 2, which causes a corresponding deformation force on the respective end face 4 of the chain pin 2. In addition, frictional heat is caused on the end face 4 of the chain pin 2 due to the rotation of the hard metal pin 1, so that a heat input into the respective end face 4 of the chain pin 2 takes place. In this way, the chain pin 2 can be deformed by contact force and the heat input at least in sections, to be attached to the connecting plate 5.
  • the deformation of the chain pin 2 can be seen in particular from FIG. In this embodiment, the chain pin 2 is deformed at two opposite portions 6, 7 of the edge portion of the end surface 4.
  • a connecting plate 5 is shown with two attached chain pins 2 as an example.
  • the chain pins 2, 2 'fastened by the method according to the invention and with the tool according to the invention form a particularly cost-effective chain with the associated connecting straps 5 without the risk of components being destroyed during fastening.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Befestigen von Verbindungslaschen (5) einer Kette mittels Verbindungsgliedern (2), die aus einem Wälzlagerstahl 100Cr6 gefertigt sind, vorgeschlagen, wobei das Verbindungsglied (2) zumindest abschnittsweise erwärmt und mit einer vorbestimmten Verformungskraft beaufschlagt wird. Ferner wird ein Werkzeug (1) zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens, vorgeschlagen, wobei das Werkzeug als drehbarer Hartmetallstift (3) ausgebildet ist, der mit einer vorbestimmten Anpresskraft gegen das zu befestigende Verbindungsglied pressbar ist.

Description

Verfahren und Werkzeug zum Befestigen von Verbindunqslaschen einer Kette mittels
Verbindungsgliedern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern, die aus einem Wälzlagerstahl 100Cr6 gefertigt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Werkzeug zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens.
Ketten, insbesondere Zahnketten oder dergleichen, werden vornehmlich im Fahrzeugbau eingesetzt, um sie z. B. als Steuerketten von Nockenwellen oder auch anderen Komponenten zu verwenden. Die Ketten weisen üblicherweise Verbindungslaschen auf, die über Verbindungsglieder bzw. Verbindungsstifte gelenkig miteinander verbunden sind. Die Verbindungsglieder sind in Ausnehmungen der Verbindungslaschen vorgesehen, wobei die Enden der Verbindungsglieder verstemmt oder vernietet werden, um sie an den Verbindungslaschen zu befestigen.
Bei den bekannten Ketten können die Verbindungsglieder aus Stahl, wie z. B 39CrNoVI 3-9, gefertigt sein. Dieser Werkstoff ist besonders teuer. Deshalb ist es auch bekannt, für die Verbindungsglieder einen Wälzlagerstahl 100Cr6 zu verwenden. Dieser Werkstoff hat jedoch den Nachteil, dass ein daraus gefertigtes Verbindungsglied nicht ohne Weiteres an den Verbindungslaschen vernietet bzw. befestigt werden kann, da der Wälzlagerstahl aufgrund seiner hohen Sprödigkeit leicht zerbrechen kann. Deshalb besteht bei einer aus diesem Werkstoff gefertigten Kette nur die Möglichkeit, die Verbindungsglieder mittels Reibschweißung oder anderen aufwändigen Befestigungsmethoden an den Verbindungslaschen zu befestigen. Dies ist jedoch aufgrund der hohen Wärmeeinbringung ebenfalls kostenintensiv und aufwändig.
Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Werkzeug zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern vorzuschlagen, mit denen eine besonders kostengünstige Kette hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch ein Verfahren zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern gelöst, die aus einem Wälzlagerstahl 10006 gefertigt sind, wobei das Verbindungsglied zumindest abschnittsweise erwärmt und mit einer vorbestimmten Verformungskraft beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann ein aus dem kostengünstigen Wälzlagerstahl 100Cr6 hergestelltes Verbindungsglied ohne aufwändige Befestigungsverfahren an den jeweiligen Verbindungslaschen befestigt werden. Da die Verbindungsglieder, die nicht aus dem Wälzlagerstahl 10006 hergestellt sind, etwa 2,5 mal so teuer als die aus dem Wälzlagerstahl 100Cr6 hergestellten Verbindungsglieder sind, kann eine besonders kostengünstige Kette durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden. Üblicherweise umfasst die Kette etwa 122 Bolzen, sodass dadurch ein erhebliches Einsparpotenzial realisiert werden kann. Zudem sind Verbindungsglieder aus dem Wälzlagerstahl 100Cr6 Standardbauteile, so dass sich der weitere Vorteil ergibt, dass keine zusätzlichen Maßnahmen bei der Fertigung unterschiedlicher Ketten erforderlich sind, da eine Vermischungsgefahr der Standardbauteile bei der Herstellung nicht gegeben ist.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einem als Kettenbolzen ausgebildeten Verbindungsglied jede Endfläche mit einem rotierenden Werkzeug mit vorbestimmter Anpresskraft beaufschlagt wird. Somit wird im Gegensatz zu bekannten Verfahren keine reine mechanische Umformung realisiert, bei der das Werkzeug oder das Verbindungsglied bzw. die Verbindungslasche beim bekannten Verfahren zerstört bzw. beschädigt wird, sondern es wird neben der aufgebrachten Verformungskraft auch ein Wärmeeintrag in das Verbindungsglied bzw. den Kettenbolzen aufgrund der bei der Rotation des Werkzeuges entstehenden Reibwärme eingebracht. Diese Kombination von Verformungskraft und Wärmeeintrag ermöglicht gerade die zerstörungsfreie Befestigung des Kettenbolzens an der Verbindungslasche.
Eine mögliche Ausgestaltung bei dieser Ausführungsform kann vorsehen, dass als Werkzeug ein Hartmetallstift oder dergleichen verwendet wird. Es sind auch andere Werkstoffe und Formen des Werkzeuges einsetzbar. Wichtig ist jedoch, dass das Werkzeug einerseits eine ausreichende Festigkeit und andererseits einen entsprechenden Reibungskoeffizienten aufweist, um somit neben dem Aufbringen der Verformungskraft auch ausreichende Reibungswärme an dem zu befestigenden Teil zu erzeugen.
Es hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Drehgeschwindigkeiten von etwa 3000 bis 4000 Umdrehungen pro Minute ausreichend sind, um eine optimale Verbindung bzw. Befestigung des Verbindungsgliedes an der Verbindungslasche der Zahnkette zu realisieren. Es sind jedoch auch andere Umdrehungsgeschwindigkeiten möglich, insbesondere wenn die Abmessungen des Werkzeuges verändert werden. Um eine optimale Befestigung des Kettenbolzens an der Verbindungslasche zu ermöglichen, kann das Werkzeug mit seiner Spitze etwa senkrecht auf die jeweilige Endfläche des Kettenbolzens mit einer vorbestimmten Anpresskraft bewegt werden. Durch die einerseits translatorische und andererseits rotatorische Bewegung des Werkzeuges kann eine optimale Verstem- mung des Kettenbolzens an der Verbindungslasche der Kette erreicht werden. Bevorzugt werden zwei z. B. gegenüberliegende Abschnitte des Randbereichs jeder Endfläche des Kettenbolzens mit der Spitze des Werkzeuges befestigt bzw. verstemmt oder vernietet. Jedoch können auch weitere, andere Abschnitte an der Endfläche des Kettenbolzens befestigt werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Werkzeug zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern, insbesondere zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens, gelöst. Das erfindungsgemäße Werkzeug weist einen drehbaren Hartmetallstift auf, der mit einer vorbestimmten Anpresskraft gegen das zu befestigende Verbindungsglied gepresst werden kann.
Das erfindungsgemäße Werkzeug kann vorzugsweise zum Durchführen des vorbeschriebenen Verfahrens zum Befestigen von Verbindungslaschen der Kette mittels der als Kettenbolzen ausgebildeten Verbindungsgliedern eingesetzt werden. Andere Einsatzmöglichkeiten sind auch denkbar.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Hartmetallstift eine Spitze oder dergleichen aufweisen, mit der eine Endfläche eines als Verbindungsglied ausgebildeten Kettenbolzens verformbar ist. Vorzugsweise kann der Hartmetallstift einen Durchmesser von etwa 5 mm aufweisen, wobei sich der Hartmetallstift verjüngt, sodass die dem Kettenbolzen zugewandte Spitze einen Enddurchmesser von etwa 0,5 mm hat. Es sind auch andere Abmessungen möglich, jedoch haben sich die genannten Abmessungen als besonders geeignet herausgestellt, insbesondere bei Kettenbolzen, die ebenfalls einen Durchmesser von etwa 5 mm aufweisen.
Die Spitze des Werkzeuges kann dann mit vorbestimmtem Anpressdruck zum Erzeugen der erforderlichen Verformungskraft und entsprechender Drehung auf die Endoberfläche des Kettenbolzens aufgebracht werden, um die Verstemmung bzw. Vernietung des Kettenbolzens zumindest abschnittsweise zu realisieren.
Des Weiteren weist das Werkzeug im Rahmen einer nächsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Antriebseinrichtung oder dergleichen auf, mit der der Hartmetallstift in - A -
Drehung versetzt werden kann. Die Antriebseinrichtung kann vorzugsweise eine Drehzahl von etwa 3000 bis 4000 Umdrehungen pro Minute des Hartmetallstiftes bewirken. Es sind auch andere Drehzahlen einstellbar.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeuges beim Befestigen eines Verbindungsgliedes an einer nicht weiter dargestellten Kette;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das befestigte Verbindungsglied; und
Fig. 3 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer Verbindungslasche mit daran befestigten Verbindungsgliedern.
In Figur 1 ist eine mögliche Ausführungsform eines Werkzeuges zum Befestigen eines Verbindungsgliedes an einer Verbindungslasche einer Kette dargestellt. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann bevorzugt zum Durchführen des ebenfalls erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern verwendet werden. Üblicherweise umfasst die Kette Verbindungslaschen 5, die über Verbindungsglieder, wie z. B. Kettenbolzen 2, gelenkig miteinander verbunden sind. Die Kettenbolzen 2 werden bevorzugt aus dem kostengünstigen Wälzlagerstahl 100Cr6 gefertigt.
Das Werkzeug umfasst bei der dargestellten Ausführungsform einen Hartmetallstift 1, der einen Durchmesser von etwa 5 mm aufweist. Die dem Kettenbolzen 2 zugewandte Spitze 3 weist einen Enddurchmesser D von etwa 0,5 mm auf. Der Hartmetallstift 1 kann durch eine nicht weiter dargestellte Antriebseinrichtung in Rotation versetzt werden. Die Drehgeschwindigkeit liegt etwa zwischen 3000 bis 4000 Umdrehungen pro Minute, wobei die Drehung des Hartmetallstiftes 1 durch einen Pfeil in Fig. 1 angedeutet ist.
Zudem kann der Hartmetallstift 1 in axialer Richtung bezogen auf den Kettenbolzen 2 bewegt werden. Auch dies ist in Fig.1 durch einen Pfeil angedeutet. Infolgedessen kann der Hartmetallstift 1 sowohl translatorisch als auch rotatorisch bewegt werden. Aufgrund der translatorischen Bewegung kann eine vorbestimmte Anpresskraft des Hartmetallstifts 1 auf die Endfläche 4 des Kettenbolzens 2 aufgebracht werden, die eine entsprechende Verformungskraft an der jeweiligen Endfläche 4 des Kettenbolzens 2 bewirkt. Zudem wird aufgrund der Rotation des Hartmetallstiftes 1 eine Reibwärme an der Endfläche 4 des Kettenbolzens 2 bewirkt, sodass ein Wärmeeintrag in die jeweilige Endfläche 4 des Kettenbolzens 2 erfolgt. Auf diese Weise kann der Kettenbolzen 2 durch Anpresskraft und den Wärmeeintrag zumindest abschnittsweise verformt werden, um an der Verbindungslasche 5 befestigt zu sein.
Die Verformung des Kettenbolzens 2 ist insbesondere aus Figur 2 ersichtlich. Bei dieser Ausführungsform ist der Kettenbolzen 2 an zwei gegenüberliegenden Abschnitten 6, 7 des Randbereichs der Endfläche 4 verformt.
In Figur 3 ist als Beispiel eine Verbindungslasche 5 mit zwei daran befestigten Kettenbolzen 2 dargestellt. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren und mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug befestigten Kettenbolzen 2, 2' bilden schließlich mit den dazugehörigen Verbindungslaschen 5 eine besonders kostengünstige Kette, ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass Bauteile beim Befestigen zerstört werden.
Bezugszeichenliste
Hartmetallstift
Kettenbolzen
Spitze
Endfläche
Verbindungslasche gegenüberliegende Abschnitte
Enddurchmesser

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern, die aus einem Wälzlagerstahl 100Cr6 gefertigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (2) zumindest abschnittsweise erwärmt und mit einer vorbestimmten Verformungskraft beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Kettenbolzen (2) ausgebildeten Verbindungsglied jede Endfläche (4) mit einem rotierenden Werkzeug mit vorbestimmter Anpresskraft beaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeug ein Hartmetallstift (1 ) verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mit einer Drehzahl von etwa 3000 bis 4000 Umdrehungen / min betrieben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mit einer Spitze (3) senkrecht auf die jeweils zugewandte Endfläche (4) des Kettenbolzens (2) mit einer vorbestimmten Anpresskraft bewegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich jeder Endfläche (4) des Kettenbolzens (2) zumindest abschnittsweise mit der Spitze (3) des Werkzeuges verformt wird.
7. Werkzeug zum Befestigen von Verbindungslaschen einer Kette mittels Verbindungsgliedern, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug als drehbarer Hartmetallstift (1) ausgebildet ist, der mit einer vorbestimmten Anpresskraft gegen das zu befestigende Verbindungsglied pressbar ist.
8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartmetallstift (1) eine Spitze (3) aufweist, mit der eine Endfläche (4) eines als Verbindungsglied ausgebildeten Kettenbolzens (2) verformbar ist.
9. Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartmetallstift (1) einen Durchmesser von etwa 5 mm aufweist.
10. Werkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kettenbolzen (2) zugewandte Spitze (3) einen Enddurchmesser (D) von etwa 0,5 mm aufweist.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche, 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, mit der der Hartmetallstift (1) mit einer Drehzahl von etwa 3000 bis 4000 Umdrehungen / min antreibbar ist.
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