DE102005047449B4

DE102005047449B4 - Wear-optimized link chain and method for its production

Info

Publication number: DE102005047449B4
Application number: DE102005047449.7A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kohn Martin; Dipl.-Ing. Girg Helmut; Stefan Pintoiu; Dr. Schmitt Stephan; Dr. Jörgensen Gerald; Bernhard Schachtner
Original assignee: Joh Winklhofer and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Joh Winklhofer Beteiligungs GmbH and Co KG
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2025-10-01
Also published as: DE102005047449B8; DE102005047449A1

Abstract

Bolzen (33, 41) für eine Gliederkette (1) mit Innenkettengliedern (39) und Außenkettengliedern (40), die mittels eines Kettengelenks verbunden sind, der Bolzen (33, 41) weist im Bereich der äußeren Mantelfläche des Bolzens (33, 41) eine mittels eines PVD-Prozesses aufgebrachte PVD-Beschichtung aus einer Hartstoffschicht auf, insbesondere eine Hartstoffschicht, die mindestens einen Werkstoff aus der Gruppe bestehend aus AlN, AlON, CrN, CrCN, CrC, WC, WCN, TiN, TiBN, TiCN, TiC, TiAlN, ZrN, VC, kubisches Bornitrid oder Borcarbid aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der PVD-Beschichtung versehene äußere Mantelfläche des Bolzens (33, 41) eine Gelenkfläche des die Kettenglieder (39, 40) der Gliederkette (1) verbindenden Kettengelenks ausbildet, wobei die Stirnseiten des Bolzens (33, 41) und/oder der an den Enden des Bolzens (33, 41) vorgesehene Übergangsbereich (la) zur Verbindung des Gelenkbolzens mit den Kettenlaschen (32, 42) der Gliederkette (1) von der PVD-Beschichtung ausgenommen sind.Bolt (33, 41) for a link chain (1) with inner chain links (39) and outer chain links (40), which are connected by means of a chain link, the pin (33, 41) has in the area of the outer lateral surface of the pin (33, 41) a PVD coating applied by means of a PVD process from a hard material layer, in particular a hard material layer, which comprises at least one material from the group consisting of AlN, AlON, CrN, CrCN, CrC, WC, WCN, TiN, TiBN, TiCN, TiC, TiAlN, ZrN, VC, cubic boron nitride or boron carbide, characterized in that the outer jacket surface of the bolt (33, 41) provided with the PVD coating forms an articular surface of the chain link connecting the chain links (39, 40) of the link chain (1) , wherein the end faces of the pin (33, 41) and / or the transition area (la) provided at the ends of the pin (33, 41) for connecting the joint pin to the link plates (32, 42) of the link chain (1) from the PVD -Beschichtu ng are excluded.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gliederkette, bei der Kettenglieder über Bolzen miteinander verbunden sind.The invention relates to a link chain in which chain links are connected to each other via bolts.

Solche Gliederketten sind in der DE 19836374 C1 , in der DE 10033726 C1 und in der DE 1 752 557 A offenbart.Such link chains are in the DE 19836374 C1 , in the DE 10033726 C1 and in the DE 1 752 557 A disclosed.

Die DE 203 04 437 U1 zeigt eine Gliederkette, bei der die Innenseite einer Öffnung zur Aufnahme eines Stiftbolzens mit einer Beschichtung versehen ist.The DE 203 04 437 U1 shows a link chain, in which the inside of an opening for receiving a pin bolt is provided with a coating.

Die Druckschrift DE 103 26 710 A1 beschreibt eine Rollenkette, bei der die Gelenkbolzen mit einer Vanadium-Carbidschicht versehen sind, wobei die Vanadium-Carbidschicht mit einer Stärke von 6 bis 12 μm durch ein Pulverbeschichtungsverfahren auf die carburierte Oberfläche eines legierten Stahlbolzens aufgetragen wird, um die Korrosions- und Verschleißbeständigkeit der Gelenkbolzen zu verbessern.The publication DE 103 26 710 A1 describes a roller chain in which the hinge pins are provided with a vanadium carbide layer, wherein the vanadium carbide layer with a thickness of 6 to 12 microns is applied by a powder coating process on the carburized surface of an alloyed steel bolt to the corrosion and wear resistance of the hinge pin to improve.

Die Patentschrift US 6,666,013 B2 offenbart eine Kette, bei der mindestens ein Teil der Kette beispielsweise eine Oberfläche mit DLC (diamond-like carbon) beschichtet ist, wobei in der Hartstoffschicht aus DLC vorzugsweise metallische Partikel angeordnet sind. Der Nachteil dieser Beschichtung ist, dass die DLC-Schicht mittels eines CVD-Prozesses aufzubringen ist, bei dem der amorphe Kohlenstoff für die DLC-Schicht aus einer chemischen Gasphase aus Kohlenwasserstoffionen in Reaktion mit festem Kohlenstoff abgeschieden wird. Dabei entsteht jedoch Wasserstoff, so dass nicht auszuschließen ist, dass der im CVD-Prozess von den Kohlenwasserstoffionen abgegebene Wasserstoff im Material der Kette eine Wasserstoffversprödung hervorrufen kann. Ein derartiges CVD-Verfahren erfordert darüber hinaus eine kompakte und kostenaufwendige Verfahrens- und Anlagetechnik und hat sich deshalb für die Veredlung von Kettengliederoberflächen in der Praxis nicht bewährt.The patent US 6,666,013 B2 discloses a chain in which at least a part of the chain, for example, a surface with DLC (diamond-like carbon) is coated, wherein in the hard material layer of DLC preferably metallic particles are arranged. The disadvantage of this coating is that the DLC layer is applied by means of a CVD process, in which the amorphous carbon for the DLC layer is deposited from a chemical vapor phase of hydrocarbon ions in reaction with solid carbon. However, hydrogen is produced so that it can not be ruled out that the hydrogen released by the hydrocarbon ions in the CVD process can cause hydrogen embrittlement in the material of the chain. Such a CVD method also requires a compact and costly process and investment technique and has therefore not proven for the refinement of chain link surfaces in practice.

Die DE 103 11 915 A1 betrifft ebenfalls die Hartstoffbeschichtung von Kettenbauteilen für Gelenk- und Zahnketten, wobei insbesondere eine Hartstoffbeschichtung der Gelenköffnungen der Kettenlaschen und der Flanken der Zahnlaschen, aber auch die Beschichtung der Innen- und Außenflächen von Rollen, Hülsen und Gelenkbolzen, offenbart wird. Das Aufbringen der DLC-Hartstoffbeschichtung erfolgt in einem Hochfrequenz-Plasma-CVD-Verfahren oder alternativ in einem Vakuum-Lichtbogen oder Sputter-Verfahren.The DE 103 11 915 A1 also relates to the hard coating of chain components for articulated and toothed chains, wherein in particular a hard material coating of the hinge openings of the link plates and the flanks of the toothed plates, but also the coating of the inner and outer surfaces of rollers, sleeves and hinge pins is disclosed. The application of the DLC hard material coating takes place in a high-frequency plasma CVD method or alternatively in a vacuum arc or sputtering method.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die bekannten Gliederketten in der Haltbarkeit noch weiter zu verbessern und dabei ein PVD-Beschichtungsverfahren einzusetzen.The invention is based on the task of further improving the known link chains in terms of durability while using a PVD coating method.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments emerge from the respective dependent claims.

Gemäß der Erfindung weist ein Bolzen einer Gliederkette im Bereich seiner Oberfläche eine PVD-Beschichtung aus einer Hartstoffschicht mit mindestens einem Werkstoff aus der Gruppe AlN, AlON, CrN, CrCN, CrC, WC, WCN, TiN, TiBN, TiCN, TiC, TiAlN, ZrN, VC, kubisches Bornitrid oder Borcarbid auf, das zur Verwendung in einem PVD-Prozess geeignet ist.According to the invention, a bolt of a link chain in the region of its surface has a PVD coating of a hard material layer with at least one material from the group AlN, AlON, CrN, CrCN, CrC, WC, WCN, TiN, TiBN, TiCN, TiC, TiAlN, ZrN, VC, cubic boron nitride or boron carbide suitable for use in a PVD process.

Der Bolzen gemäß der Erfindung kann als Vollbolzen bzw. als Kettenbolzen, als Hülse, als Hohlbolzen oder als Buchse ausgebildet sein.The bolt according to the invention may be formed as a solid pin or as a chain pin, as a sleeve, as a hollow bolt or as a socket.

Die PVD-Beschichtung hat den Vorteil, dass die Gefahr einer Wasserstoffversprödung ausgeschlossen ist, da das unbeschichtete Element weder mit Wasser, wie beim galvanischen Plattieren oder Kaschieren noch mit Wasserstoffionen wie beim CVD-Prozess in Kontakt kommt. Darüber hinaus hat eine Hartstoffbeschichtung aus einem derartigen Werkstoff den Vorteil, dass ihre Affinität zu einem CrNi-Stahl hoch ist, so dass die Gefahr des Abplatzens oder Abreibens der Beschichtung von dem beschichteten Element einer Gliederkette vermindert ist, womit eine hohe Standzeit und Lebensdauer verbunden ist.The PVD coating has the advantage that the risk of hydrogen embrittlement is excluded since the uncoated element does not come into contact with water, as with galvanic plating or laminating, nor with hydrogen ions as in the CVD process. In addition, a hard material coating of such a material has the advantage that its affinity for a CrNi steel is high, so that the risk of spalling or abrasion of the coating is reduced by the coated member of a link chain, which is associated with a long service life and life ,

Der Begriff PVD-Prozess (Abkürzung für physical vapour deposition) bezeichnet alle Verfahren der physikalischen Abscheidung dünner Schichten über die Dampfphase.The term PVD process (abbreviation for physical vapor deposition) refers to all methods of physical deposition of thin layers over the vapor phase.

Dabei wird das Ausgangsmaterial für die Schichten über die physikalischen Vorgänge des Verdampfens (mit Lichtbogen (”Arc”), mit Ionenstrahl oder mit Elektronenstrahl) oder der Kathodenzerstäubung im Hochvakuum in die Dampfphase übergeführt und anschließend auf einem geeigneten Substrat wieder niedergeschlagen. Die dabei erzeugten Schichtdicken bewegen sich zwischen 1 μm und maximal 15 μm.In this case, the starting material for the layers via the physical processes of evaporation (with arc ("Arc"), ion beam or electron beam) or cathode sputtering in a high vacuum in the vapor phase is transferred and then deposited again on a suitable substrate. The layer thicknesses generated thereby range between 1 μm and a maximum of 15 μm.

In einer typischen Ausgestaltung der PVD-Beschichtung handelt es sich dabei um nitridische Hartstoffschichten, d. h. Verbindungen aus den Übergangsmetallen Titan oder Chrom mit Stickstoff. Es sind jedoch auch nichtnitridische Hartstoffschichten wie z. B. Wolframcarbid als Hartstoffschicht möglich. Erweiterte Eigenschaften liefern Hartstoffschichten, die zusätzlich Aluminium und Kohlenstoff enthalten.In a typical embodiment of the PVD coating, these are nitridic hard material layers, i. H. Compounds of the transition metals titanium or chromium with nitrogen. However, there are also non-nitride hard coatings such. B. tungsten carbide as a hard material layer possible. Extended properties are provided by hard coatings, which additionally contain aluminum and carbon.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich die Verschleißfestigkeit der im Stand der Technik bekannten Gliederketten dann besonders gut verbessern lässt, wenn bei einem Kettenglied auf der Außenseite eines Bolzens, der in der Regel zwei oder mehr Laschen miteinander verbindet, eine dünne gleichmäßige Schicht eines harten Werkstoffs aufgebracht ist, der mit einem PVD-Verfahren (= ”Plasma Vapour Deposition”-Verfahren) aufbringbar ist. The invention is based on the recognition that the wear resistance of the link chains known in the prior art can be improved particularly well if, in the case of a chain link on the outside of a bolt, which generally connects two or more lugs, a thin uniform layer a hard material is applied, which can be applied with a PVD process (= "Plasma Vapor Deposition" method).

Bei bekannten inchromierten Kettenbolzen kann der Durchmesser im Fügebereich, dem Übergangsbereich zwischen Bolzen und Lasche um bis zu 20 μm variieren. Wenn sich auf der anderen Seite das Laschenloch für die Aufnahme des Kettenbolzens nun am unteren Rand der Fertigungstoleranz befindet, dann wird ein sehr dicker Kettenbolzen in ein sehr enges Laschenloch gefügt, was zu großen Vorspannungen führt. Bei zusätzlicher Belastung der damit hergestellten Gliederkette wird gerade das schwächste Glied, nämlich die Lasche im Bereich der Fügestelle, zusätzlich belastet, was zum Reißen an dieser vorgespannten Stelle führen kann.In the case of known inchromized chain pins, the diameter in the joining region, the transition region between the pin and the lug, can vary by up to 20 μm. If on the other side the tab hole for receiving the chain pin is now at the bottom of the manufacturing tolerance, then a very thick chain pin is joined in a very narrow tab hole, resulting in large bias voltages. With additional burden of the link chain thus produced just the weakest link, namely the tab in the joint, additionally loaded, which can lead to tearing at this biased point.

Gerade im Gegensatz zu nasschemisch mittels Tauch- oder Sprühverfahren inchromierten Kettenelementen aus dem Stand der Technik zeichnen sich fachmännisch hergestellte und nachbehandelte PVD-beschichtete Kettenelemente durch einen ca. um einen Faktor 10 geringere Oberflächenrauheit aus. Weiter lassen sich die Fertigungstoleranzen bei erfindungsgemäß aufgebrachten dünnen PVD-Werkstoffschichten auf besonders einfache und ökonomische Weise so klein halten, dass die durch das Fügen von Lasche und Bolzen bewirkten Vorspannungen wesentlich kleiner sind als dies z. B. beim Inchromieren von Gliederkettenelementen der Fall ist. So profitieren besonders Gliederketten, bei denen die Bolzen über einem Presssitz in den Laschen aufgenommen und gehalten sind, von der PVD-Beschichtung des Bolzens.Especially in contrast to wet-chemically by dip or spray method inchromated chain elements of the prior art are expertly prepared and post-treated PVD-coated chain elements by an approximately 10 times lower surface roughness. Next, the manufacturing tolerances according to the invention applied thin PVD material layers can be kept so small in a particularly simple and economical way that the bias caused by the joining of tab and bolt are much smaller than z. B. is the case in the chroming of link chain elements. For example, link chains, in which the bolts are received and held in the lugs via a press fit, benefit from the PVD coating of the bolt.

Als Nebeneffekt ergibt sich durch die herkömmliche PVD-Beschichtung der Bolzen eine sehr genaue Teilung der Kette, so dass sich einzelne Längungen der Teilungen bei einem Abrollen der Gliederkette auf einem Kettentrieb erheblich vermindern. Schon sehr geringe Verbesserungen im Hinblick auf eine zulässige Abweichung der Kettenteilung bewirken eine deutliche Verbesserung der Verschleißfestigkeit.As a side effect results from the conventional PVD coating of the bolt a very accurate division of the chain, so that greatly reduce individual elongations of the divisions in a rolling of the link chain on a chain drive. Even very slight improvements in terms of a permissible deviation of the chain pitch cause a significant improvement in wear resistance.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet nunmehr die Möglichkeit, die Stirnseiten und/oder den an den Enden der Bolzen vorgesehenen Übergangsbereich zwischen Bolzen und Lasche zur Verbindung des Bolzens mit den Kettenlaschen von der PVD-Beschichtung auszunehmen und so eine Beschichtung der Oberfläche der Gelenkbolzen nur an bestimmten Stellen vorzunehmen. Die Fertigungstoleranzen nach der Herstellung der Bolzen bleiben dort dann trotz einer die Oberflächenrauheit und den Durchmesser verändernden Beschichtung der übrigen Oberflächenbereiche der Bolzen erhalten. Schädliche Vorspannungen im Bereich des Laschenlochs werden so vermieden. Das PVD-Verfahren bietet anders als andere Verfahren wie z. B. das Inchromieren gerade bei Kettenelementen, wie Gelenkbolzen, die Möglichkeit, Bereiche von der Beschichtung auszunehmen, wenn dies gewünscht ist.The solution according to the invention now offers the possibility of excluding the end faces and / or the transition region between bolt and lug for connecting the bolt to the link plates of the PVD coating and thus coating the surface of the hinge pins only at certain points make. The manufacturing tolerances after the production of the bolts then remain there despite a surface roughness and the diameter changing coating of the remaining surface areas of the bolts. Harmful biases in the area of the tab hole are thus avoided. The PVD method offers unlike other methods such. For example, inchhroming, especially with chain members such as hinge pins, provides the ability to exclude areas from the coating, if desired.

Die Dicke D der PVD-Beschichtung aus einer Hartstoffschicht ist vorzugsweise 1 μm <= D <= 10 μm. Die Hartstoffschicht kann dabei ein- oder mehrlagig aufgebaut sein. Sie kann des Weiteren in ihrer Stöchiometrie variabel sein. Mit einer Dicke D von 1 μm <= D <= 10 μm werden ausgezeichnete Passungen und Toleranzen, sowie eine hohe Verschleißfestigkeit für die beschichteten Oberflächen des Elements erreicht.The thickness D of the PVD coating of a hard material layer is preferably 1 μm <= D <= 10 μm. The hard material layer can be constructed in one or more layers. It can also be variable in its stoichiometry. With a thickness D of 1 μm <= D <= 10 μm excellent fits and tolerances, as well as a high wear resistance for the coated surfaces of the element are achieved.

Auf der Hartstoffschicht ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Gleitstoffschicht angeordnet. Als Gleitstoffschichten sind Weichmetalle, z. B. Sn, Pb, In, deren Legierungen oder MoS, WS oder Polymere, wie z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE) oder PTFE-Derivate vorgesehen. Dazu ist zunächst auf dem Gelenkbolzen der Gliederkette die Hartstoffschicht mittels eines PVD-Verfahrens abgeschieden und auf der Hartstoffschicht wird dann die Gleitschicht angeordnet. Das hat den Vorteil, dass das Material des Elements der Gliederkette durch ein ”trockenes” PVD-Beschichtungsverfahren geschützt wird, so dass anschließend eventuell selbst durch galvanisch aufgebrachte Gleitstoffschichten eine Wasserstoffversprödung ausgeschlossen ist, da die ”trocken” aufgebrachte Hartstoffbeschichtung die Oberflächen des Elements schützt.On the hard material layer, a sliding layer is arranged in a further embodiment of the invention. As Gleitstoffschichten are soft metals, eg. B. Sn, Pb, In, their alloys or MoS, WS or polymers, such as. As polytetrafluoroethylene (PTFE) or PTFE derivatives provided. For this purpose, the hard material layer is first deposited on the hinge pin of the link chain by means of a PVD method and then the sliding layer is arranged on the hard material layer. This has the advantage that the material of the element of the link chain is protected by a "dry" PVD coating process, so that possibly even by electroplated Gleitstoffschichten hydrogen embrittlement is excluded because the "dry" applied hard coating protects the surfaces of the element.

Eine Kombination aus Hartstoffschicht und Gleitstoffschicht hat den Vorteil, dass die Hartstoffschicht unmittelbar auf der Oberfläche des betreffenden Elements für hohe Standzeiten der Gliederkette sorgt, wobei die weichere Gleitstoffschicht für gute Gleiteigenschaften vorgesehen ist. Solche Elemente bewirken, dass die Gliederkette gerade bei Einlaufzeiten wie beim Motorentest nach der Motorenmontage, wenn noch keine Schmierung durch Motoröl aufgebaut ist, gute innere Reibungseigenschaften hat. Dabei genügt schon eine Schichtdicke d vorzugsweise im Bereich von 0,2 μm <= d <= 20 μm. Diese wenige μm dünne oder noch dünnere Beschichtung mit einer Gleitstoffschicht aus einem Weichmetall wie Sn, Pb, In oder auch mit einem Polymer wie z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Gleitlack, kann den obigen Effekt bereitstellen. Wenn die weiche Gleitstoffschicht mit guten Gleiteigenschaften abgenutzt ist, dann übernimmt das Motorenöl deren Aufgabe, wobei die darunter liegende Hartstoffschicht eine gute Standzeit der Gliederkette gewährleistet.A combination of hard material layer and lubricant layer has the advantage that the hard material layer directly on the surface of the element concerned ensures long service life of the link chain, wherein the softer lubricant layer is provided for good sliding properties. Such elements cause the link chain to have good internal friction characteristics, especially at run-in times such as the engine test after engine assembly, when engine oil lubrication has not yet built up. In this case, a layer thickness d is preferably sufficient in the range of 0.2 μm <= d <= 20 μm. This thin coating of a few microns or even thinner with a sliding layer of a soft metal such as Sn, Pb, In or even with a polymer such. As polytetrafluoroethylene (PTFE) or lubricating varnish, can provide the above effect. If the soft lubricant layer is worn with good sliding properties, then the engine oil takes over their task, whereby the underlying hard material layer ensures a good service life of the link chain.

Für das Einlaufen einer Gliederkette hat sich dabei die PVD-Beschichtung mit einem Stoff wie Polytetrafluorethylen (PTFE) bewährt, das hervorragende Gleiteigenschaften jedoch nur eine geringe Standzeit hat. Die Erfindung ist nicht auf die eben genannten Materialien beschränkt. For the run-in of a link chain, the PVD coating with a substance such as polytetrafluoroethylene (PTFE) has been proven, the excellent sliding properties, however, has only a short service life. The invention is not limited to the materials just mentioned.

Die Erfindung ist auch in einem Kettenglied für eine Gliederkette verwirklicht, die Elemente wie Laschen, Bolzen, Hülsen oder Rollen aufweist, wobei wenigstens ein PVD-beschichteter Bolzen vorgesehen ist.The invention is also realized in a chain link for a link chain having elements such as tabs, bolts, sleeves or rollers, wherein at least one PVD-coated bolt is provided.

Es sind auch Ketten denkbar wie die in der DE 203 04 437 U1 , wobei das Innenkettenglied keinen Hohlbolzen bzw. keine Hülse hat. Es wird durch eine einzige verbreiterte Innenlasche bereitgestellt. Bei einer solchen Kette wird vorzugsweise der Kettenbolzen und die Außenseite der Innenlasche mittels eines PVD-Prozesses mit einer Hartstoffschicht versehen.There are also conceivable chains like those in the DE 203 04 437 U1 , wherein the inner chain link has no hollow pin or sleeve. It is provided by a single widened inner flap. In such a chain, the chain pin and the outside of the inner tab are preferably provided with a hard material layer by means of a PVD process.

Besonders fallen mit einem PVD-Prozess erzeugte Schichten dadurch auf, dass ihre Oberflächenrauheit diejenige der beschichteten Fläche nicht wesentlich verschlechtert. Gerade CrN-Schichten können durch Nachbehandeln mit mechanischen Verfahren einfach geglättet werden.In particular, layers produced by a PVD process are characterized by their surface roughness not significantly deteriorating that of the coated surface. Especially CrN layers can be easily smoothed by aftertreatment with mechanical methods.

Bei den vorstehend genannten Materialien hat sich CrN als günstig für die Anwendung in Gliederketten herausgestellt, denn es hat eine gute Haltbarkeit, ist einfach aufzubringen und bewirkt eine lange Standzeit der Gliederkette, was auf die geringen Schwankungen der Schichtdicke nach der Aufbringung zurückgeführt wird.In the above materials, CrN has been found to be favorable for use in link chains, because it has good durability, is easy to apply and causes a long life of the link chain, which is attributed to the small variations in the layer thickness after application.

Die dünne PVD-Beschichtung auf der übrigen Oberfläche des die Laschen verbindenden Bolzens, d. h. mit Ausnahme der Stirnseiten, Endbereiche oder Übergangsbereiche, und insbesondere auf dessen Funktionsflächen verbessert die Standzeit der Gliederkette noch weiter. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Oberfläche solcher Bolzen gerade im Bereich der Funktionsflächen häufig mit weiteren Bereichen des Kettentriebs in Kontakt kommen. Wenn bei einem solchen Kontakt der Verschleiß vermindert wird, wie es durch das Vorsehen einer Hartstoffschicht oder in Kombination mit einer Gleitstoffschicht der Fall ist, dann bleibt die gleichmäßige Kettenteilung über eine besonders lange Laufzeit der Gliederkette erhalten, was deren Ausfall über die Laufzeit der Kette hinaus noch weiter verzögert.The thin PVD coating on the remaining surface of the bolt connecting the tabs, d. H. with the exception of the end faces, end regions or transition areas, and in particular on its functional surfaces, the service life of the link chain further improves. This is attributed to the fact that the surface of such bolts often come into contact with other areas of the chain drive, especially in the area of the functional surfaces. If the wear is reduced in such a contact, as is the case by the provision of a hard material layer or in combination with a sliding layer, then the uniform chain pitch is maintained over a particularly long life of the link chain, resulting in their failure beyond the life of the chain delayed even further.

Erfindungsgemäß kann die harte PVD-Beschichtung auf der äußeren Mantelfläche eines Hohlbolzens vorgesehen sein, der im Stand der Technik auch als Hülse oder Buchse bezeichnet wird, wobei die Stirnseiten und Übergangsbereiche von der PVD-Beschichtung ausgenommen sind. Solche Hohlbolzen werden zur Verbindung der Innenlaschen eines Innenkettenglieds verwendet. Eine Hülse bzw. Hohlbolzen kann gewickelt, gesintert oder fließgepresst sein und anschließend optional kugelgestrahlt werden. Auf solchen Hohlbolzen sind häufig auch noch Rollen angeordnet, die unter Ausbildung einer Gleitlagerfläche auf dem Hohlbolzen drehen können. Solche Rollen werden besonders dann eingesetzt, wenn eine Rollenkette auf einem Zahnrad laufen soll. Dadurch wird der Verschleiß noch weiter vermindert. Die Rolle kann auf ihrer Außenseite mit einer Kombination aus einer Gleitschicht und einem harten Werkstoff beschichtet sein, was dann die Zähne eines Antriebsmittels schont, das in die Gliederkette eingreift.According to the invention, the hard PVD coating may be provided on the outer surface of a hollow bolt, which is also referred to in the art as a sleeve or socket, wherein the end faces and transition areas are excluded from the PVD coating. Such hollow pins are used to connect the inner flaps of an inner chain link. A sleeve or hollow bolt may be wound, sintered or extruded and then optionally ball-blasted. On such hollow pins are often still arranged rollers that can rotate to form a sliding bearing surface on the hollow pin. Such roles are particularly used when a roller chain to run on a gear. As a result, the wear is further reduced. The roller may be coated on its outside with a combination of a sliding layer and a hard material, which then protects the teeth of a drive means, which engages in the link chain.

Eine Maskierung der Bolzen für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann dabei ganz einfach so erfolgen, dass diese mit ihren Enden nach der Herstellung in je ein Sackloch gedrückt werden, das z. B. in einem nachgiebigen hitzebeständigen Material vorgesehen ist. Auch das Auflegen auf eine Magnetplatte, beispielsweise wenn nur die Stirnseite eines Bolzens oder einer Hülse maskiert werden soll, ist denkbar. Danach werden die Bolzen PVD-beschichtet, entnommen und dem Herstellungsprozess der Gliederkette zugeführt. Die Handhabung kann durch einen Roboter oder einen Bestückungsautomat erfolgen.A masking of the bolt for an embodiment of the invention can easily be done so that they are pressed with their ends after production in a blind hole, z. B. is provided in a resilient heat-resistant material. Also, the laying on a magnetic disk, for example, if only the front side of a bolt or a sleeve to be masked, is conceivable. Thereafter, the bolts are PVD-coated, removed and fed to the production process of the link chain. The handling can be done by a robot or a pick and place machine.

Die Erfindung ist bereits in einem Kettenglied verwirklicht, das zur Herstellung einer Kette dient. Ebenso umfasst die Erfindung eine Kette mit solchen verbesserten Kettengliedern.The invention is already realized in a chain link which serves to produce a chain. Likewise, the invention comprises a chain with such improved chain links.

Ziel der neuartigen Kettenpaarung ist es dabei, die Verschleißbeständigkeit zu steigern, ohne dabei die Lebensdauer, Kosten oder andere Randbedingungen zu verschlechtern. Zum Einsatz kommen die erfindungsgemäßen Bolzen in nachfolgenden Gelenkketten wie z. B. Hülsenketten, Rollenketten, Zahnketten und Fleyerketten.The aim of the novel chain pairing is to increase the wear resistance without impairing the service life, costs or other boundary conditions. The bolts according to the invention are used in subsequent link chains such as, for. B. sleeve chains, roller chains, toothed chains and Fleyerketten.

An Stelle einer üblichen Kettenpaarung mit thermochemisch wärmebehandelten Bolzen und Hülsen in der Form oberflächencarbonitrierter Hülsen und inchromierter Bolzen werden Elemente eingesetzt, die eine mittels PVD-Prozess abgeschiedene Kombination aus Hartstoffschicht und/oder Gleitstoffschicht aufweisen. Dadurch vermindern sich Probleme, wie sie sich durch stetig steigende Anforderungen der Kette im Motor ergeben haben. Die Lebensdauer, die durch Verschleiß im Kettenglied begrenzt wird, wird erhöht.Instead of a conventional chain pairing with thermochemically heat treated bolts and sleeves in the form of surface carbonitriertes sleeves and inchromierter bolt elements are used which have a deposited by PVD process combination of hard material layer and / or sliding layer. This reduces problems that have arisen due to ever-increasing demands of the chain in the engine. The life, which is limited by wear in the chain link is increased.

In Abhängigkeit der beiden Parameter Zeit und Temperatur kann beim PVD-Prozess die Schichtdicke variiert werden. Im Falle einer optimalen Verschleißschutzschicht für Gelenkketten wird eine Schichtdicke von 1 μm bis etwa 5 μm angestrebt, ggf. auch etwas darüber. Bei Schichtdicken weit darüber tritt häufig ein Abplatzen der mittels PVD-Prozess abgeschiedenen Hartstoffschicht auf. Bei Schichtdicken unterhalb 1 μm tritt in der Regel nicht der gewünschte Effekt auf.Depending on the two parameters time and temperature, the layer thickness can be varied in the PVD process. In the case of an optimal wear protection layer for joint chains, a layer thickness of 1 .mu.m to about 5 .mu.m is sought, possibly also somewhat above it. At layer thicknesses far above often occurs a spalling of deposited by PVD process hard material layer. In the case of layer thicknesses below 1 μm, the desired effect generally does not occur.

Der Kettenverschleiß kann gegenüber dem Stand der Technik um bis zu 90% verringert werden.Chain wear can be reduced by up to 90% over the prior art.

Die Untersuchungen zeigen, dass die oben angeführte Paarung von neuartigem Bolzen und bestehender Hülse optimale Verschleißeigenschaften im Motor aufweisen.The investigations show that the pairing of the new type of bolt and existing sleeve mentioned above has optimum wear characteristics in the engine.

Die Erfindung stellt Bolzen für Gliederketten bereit, welche durch die Verwendung mittels PVD-Prozess abgeschiedener Hartstoffschichten auf der Mantelfläche des Bolzen mit Ausnahme der Stirnseiten und der Übergangsbereiche an den Enden des Bolzens ein Minimum an Verschleiß aufweisen, da die so erzeugten Hartstoffschichten den Reibbeiwert minimieren.The invention provides bolts for link chains, which have a minimum of wear due to the use of PVD process deposited hard material layers on the lateral surface of the bolt with the exception of the end faces and the transition regions at the ends of the bolt, since the hard material layers thus produced minimize the coefficient of friction.

Die Erfindung ist in der Figur anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.The invention is illustrated in more detail in the figure with reference to an embodiment.

1 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer Gliederkette, 1 shows a perspective and partially sectional view of a link chain,

2 zeigt eine Seitenansicht eines Zahnkettenglieds und 2 shows a side view of a toothed chain link and

3 zeigt erfindungsgemäße Kettenbolzen bei der PVD-Beschichtung. 3 shows chain pins according to the invention in the PVD coating.

1 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Gliederkette 1. 1 shows a perspective and partially sectional view of a link chain according to the invention 1 ,

Die Gliederkette 1 gliedert sich in eine Anzahl Innenkettenglieder 39, die über eine Anzahl Außenkettenglieder 40 miteinander verbunden sind. Dabei weist jedes Innenkettenglied 39 zwei Innenlaschen 32 auf, die über je eine Hülse 33, die auch als Buchse oder als Gelenkhülse bezeichnet wird, miteinander verbunden sind. Gelegentlich, jedoch selten, wird die Hülse 33 auch als Hohlbolzen bezeichnet. Zur Verbindung weist jede Innenlasche 32 zwei Innenlaschenlöcher 3 auf, in die die Hülse 33 mit ihren Randbereichen unter Ausbildung eines Presssitzes eingeschoben ist. Die Innenlaschenlöcher 3 werden auch als Innenlaschenauge bezeichnet. Auf der Außenseite der Hülsen 33 ist je eine Rolle 40 angeordnet, die sich auf der Hülse 33 drehen kann.The link chain 1 is divided into a number of inner chain links 39 that have a number of outside links 40 connected to each other. In this case, each inner chain link 39 two inner straps 32 on, each with a sleeve 33 , which is also referred to as a sleeve or as a joint sleeve, are interconnected. Occasionally, but rarely, the sleeve becomes 33 also referred to as a hollow bolt. For connection, each inner strap 32 two inner strap holes 3 on, in which the sleeve 33 is inserted with its edge regions to form a press fit. The inner strap holes 3 are also referred to as inner tab eye. On the outside of the sleeves 33 is ever a role 40 arranged on the sleeve 33 can turn.

In einer hier nicht gezeigten Variante sind auf der Außenseite der Hülsen 33 keine Rollen 40 angeordnet. Die Hülse 33 wird dann gelegentlich auch als Laufhülse bezeichnet, weil sie unmittelbar auf einem Kettenrad abläuft.In a variant not shown here are on the outside of the sleeves 33 no roles 40 arranged. The sleeve 33 is sometimes referred to as a barrel sleeve, because it runs directly on a sprocket.

Die Innenlaschen 32 sind dabei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.The inner straps 32 are arranged substantially parallel to each other.

Je zwei Außenlaschen 42 und je zwei in Außenlaschenlöchern 4 angeordnete Kettenbolzen 41 verbinden zwei nebeneinander angeordnete Innenkettenglieder 39. Die Außenlaschenlöcher 4 werden auch als Außenlaschenauge bezeichnet. Der Kettenbolzen 41 wird auch als Vollbolzen, als Niet, als Kettenniet, als Stiftbolzen oder als Gelenkbolzen bezeichnet. Dabei bilden je zwei Außenlaschen 42 mit darin angeordneten Kettenbolzen 41 je ein Außenkettenglied 40. Die Innenkettenglieder 39 werden auch als Innenlaschenkettenglieder bezeichnet und die Außenkettenglieder 40 werden auch als Außenlaschenkettenglieder bezeichnet.Two outer straps each 42 and two each in outer strap holes 4 arranged chain pins 41 connect two juxtaposed inner chain links 39 , The outer strap holes 4 are also referred to as outer tab eye. The chain bolt 41 It is also referred to as a solid pin, as a rivet, as a chain rivet, as a pin bolt or as a hinge pin. In each case form two outer plates 42 with chain pins arranged therein 41 one outer chain link each 40 , The inner chain links 39 are also referred to as inner link chain links and the outer chain links 40 are also referred to as outer link chain links.

Dabei sitzt je ein Kettenbolzen 41 unter Ausbildung eines Presssitzes in je einem Außenlaschenloch 4. Die in der 1 gezeigten Kettenbolzen 41 weisen eine vollständige mittels PVD-Prozess abgeschiedene Hartstoffschicht aus CrN mit einer Schichtdicke von ca. 2,5 μm auf.It sits each a chain pin 41 under formation of a press fit in a respective outer strap hole 4 , The in the 1 shown chain pin 41 have a complete deposited by PVD process hard material layer of CrN with a layer thickness of about 2.5 microns.

Zur Montage der Gliederkette 1 wird auf die DE 198 36 374 C1 , auf die DE 1 752 557 A und auf die DE 100 33 726 C1 verwiesen. Die Erfindung kann dabei mit jeglichem Montageverfahren verwirklicht werden.For mounting the link chain 1 will be on the DE 198 36 374 C1 , on the DE 1 752 557 A and on the DE 100 33 726 C1 directed. The invention can be realized with any assembly method.

Bei der Herstellung der Einzelteile der Gliederkette 1 aus 1 und bei deren Montage wird darauf geachtet, dass die Innenteilung Pi, die sich aus dem Symmetrieachsenabstand nebeneinander liegender Kettenbolzen 41 in einem Innenkettenglied 39 ergibt, über die gesamte Kettenlänge möglichst gleichmäßig ist. Ebenso wird darauf geachtet, dass die Außenteilung Pa, die sich aus dem Symmetrieachsenabstand nebeneinander liegender Kettenbolzen 41 in einem Außenkettenglied 40 ergibt, über die gesamte Kettenlänge möglichst gleichmäßig ist. Insofern wird auf die DE 203 05 741 U1 Bezug genommen, die sich u. a. mit dem Zusammenhang zwischen Innenteilung Pi, Außenteilung Pa und der Geräuschentwicklung beschäftigt.In the production of the individual parts of the link chain 1 out 1 and during their assembly, care is taken to ensure that the internal division Pi, which is the distance between the axes of symmetry of adjacent chain pins 41 in an inner chain link 39 results over the entire chain length is as even as possible. Likewise, care is taken to ensure that the outer division Pa, which is the distance between the axes of symmetry of adjacent chain pins 41 in an outer chain link 40 results over the entire chain length is as even as possible. Insofar is on the DE 203 05 741 U1 Reference, inter alia, deals with the relationship between internal division Pi, external division Pa and the noise.

2 zeigt eine Seitenansicht eines Kettenglieds 39', das in wesentlichen Teilen mit dem Innenkettenglied 39 aus 1 übereinstimmt. Gleiche Teile haben dieselben Bezugsziffern, einander entsprechende Teile sind durch Anfügung eines Apostrophs an die Bezugsziffer gekennzeichnet. 2 shows a side view of a chain link 39 ' , which in essential parts with the inner chain link 39 out 1 matches. Like parts have the same reference numerals, corresponding parts are indicated by the addition of an apostrophe to the reference numeral.

Die Innenlaschen 32' sind hier mit nach unten abstehenden Kettenzahnbereichen 35 versehen, die in ein hier nicht gezeigtes Zahnrad eingreifen. Das Innenkettenglied 39' wird statt des Innenkettenglieds 39 zusammen mit den Außenkettengliedern 40 aus 1 zu einer Gliederkette zusammengesetzt. Ein mit einem Kettenzahnbereich 35 versehene Lasche wird auch als Zahnlasche bezeichnet.The inner straps 32 ' are here with sprocket teeth protruding downwards 35 provided, which engage in a gear, not shown here. The inner chain link 39 ' is used instead of the inner chain link 39 together with the outside chain links 40 out 1 assembled into a link chain. One with a sprocket area 35 provided tab is also referred to as toothed tab.

In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Außenlaschen 42 aus 1 mit Kettenzahnbereichen versehen, die den Kettenzahnbereichen 35 des Innenkettenglieds 39' aus 2 entsprechen.In an embodiment not shown here, the outer plates 42 out 1 provided with sprocket areas that the sprocket areas 35 of the inner chain link 39 ' out 2 correspond.

Zur Anwendung, Herstellung und Montage von Zahnketten wird auf die DE 203 04 437 U1 verwiesen.For the application, manufacture and assembly of dental chains is on the DE 203 04 437 U1 directed.

3 veranschaulicht, wie erfindungsgemäß eine Beschichtung selektiv an bestimmten Stellen der Bolzen 41 aus 1 vorgenommen wird. 3 Figure 5 illustrates how, according to the invention, a coating selectively at certain locations of the bolts 41 out 1 is made.

In einem späteren Übergangsbereich la zwischen Kettenbolzen 41 und Außenlasche 42 wird wahlweise keine Hartstoffbeschichtung vorgesehen. Die Fertigungstoleranzen nach der Herstellung der Kettenbolzen 41 bleiben dort dann trotz einer die Oberflächenrauheit und den Durchmesser verändernden Beschichtung der übrigen Oberflächenbereiche li der Kettenbolzen 41 erhalten. Schädliche Vorspannungen im Bereich des Laschenlochs 4 werden so vermieden.In a later transition area la between chain pins 41 and outer flap 42 Optionally no hard material coating is provided. The manufacturing tolerances after the production of the chain pins 41 remain there despite a surface roughness and the diameter changing coating of the remaining surface areas li of the chain pin 41 receive. Harmful biases in the area of the tab hole 4 are avoided.

Zur Maskierung der Kettenbolzen 41 werden diese mit ihren Enden nach der Herstellung in je ein Sackloch 51 gedrückt, das in einem aus nachgiebigen hitzebeständigen Material wie PTFE hergestellten Maskierungshalter 50 vorgesehen ist. Danach werden die Bolzen mittels eines PVD-Prozesses in einer PVD-Kammer (nicht gezeigt) mit einer Hartstoffschicht aus CrN beschichtet, entnommen und dem Herstellungsprozess der Gliederkette 1 zugeführt. Die Schichtdicke wird dabei über Einstellung von Zeitdauer der Beschichtung und über die Einstellung der Beschichtungstemperatur gesteuert.For masking the chain pins 41 These are with their ends after production in a blind hole 51 pressed in a masking holder made of resilient refractory material such as PTFE 50 is provided. Thereafter, the bolts are coated by means of a PVD process in a PVD chamber (not shown) with a hard material layer of CrN, removed and the manufacturing process of the link chain 1 fed. The layer thickness is controlled by adjusting the duration of the coating and by adjusting the coating temperature.

Wenn eine hier nicht gezeigte Magnetplattenhalterung zur Maskierung vorgesehen ist, dann vereinfacht sich die Maskierung der Stirnflächen und Übergangsbereiche. Man kann auch nur ein Ende des Bolzens maskieren, und diesen nach der Beschichtung drehen.If a magnetic disk holder not shown here is provided for masking, then the masking of the end faces and transition areas is simplified. You can also mask only one end of the bolt, and turn it after the coating.

Dabei wird das Ausgangsmaterial für die Hartbeschichtung aus CrN über die physikalischen Vorgänge des Verdampfens (mit Lichtbogen (”Arc”), Ionenstrahl oder Elektronenstrahl) oder der Kathodenzerstäubung im Hochvakuum in die Dampfphase übergeführt und anschließend auf den unmaskierten Kettenbolzen 41 wieder niedergeschlagen. Die dabei erzeugten Schichtdicken auf den unmaskierten Kettenbolzen 41 bewegen sich zwischen ca. 1 μm und ca. 5 μm.Here, the starting material for the hard coating of CrN on the physical processes of evaporation (arc ("Arc"), ion beam or electron beam) or sputtering in a high vacuum in the vapor phase is transferred and then on the unmasked chain pin 41 depressed again. The resulting layer thicknesses on the unmasked chain pin 41 range between approx. 1 μm and approx. 5 μm.

Die Handhabung erfolgt durch einen hier nicht gezeigten Roboter oder durch einen Bestückungsautomat.The handling is done by a robot not shown here or by a pick and place machine.

Claims

Bolt ( 33 . 41 ) for a link chain ( 1 ) with inner chain links ( 39 ) and outer chain links ( 40 ), which are connected by means of a chain link, the bolt ( 33 . 41 ) has in the region of the outer circumferential surface of the bolt ( 33 . 41 ) a PVD coating applied by means of a PVD process from a hard material layer, in particular a hard material layer, the at least one material from the group consisting of AlN, AlON, CrN, CrCN, CrC, WC, WCN, TiN, TiBN, TiCN, TiC , TiAlN, ZrN, VC, cubic boron nitride or boron carbide, characterized in that the provided with the PVD coating outer surface of the bolt ( 33 . 41 ) a joint surface of the chain links ( 39 . 40 ) of the link chain ( 1 ) connecting chain joint, wherein the end faces of the bolt ( 33 . 41 ) and / or at the ends of the bolt ( 33 . 41 ) provided transition region (la) for connecting the hinge pin with the link plates ( 32 . 42 ) of the link chain ( 1 ) are excluded from the PVD coating.

Bolt ( 33 . 41 ) according to claim 1, characterized in that the hard material layer has a thickness D with 1 micron <= D <= 10 microns.

Bolt ( 33 . 41 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the hard material layer is formed as a base layer and on the base layer a Gleitstoffschicht, preferably with a thickness d of 0.2 microns <= d <= 20 microns, is arranged.

Bolt ( 33 . 41 ) according to claim 3, characterized in that a soft metal layer is provided as the sliding layer and the sliding layer is selected from the group consisting of Sn, Pb, In or their alloys.

Bolt ( 33 . 41 ) according to claim 3, characterized in that a polymer layer is provided as Gleitstoffschicht and that the polymer layer consists of polytetrafluoroethylene (PTFE) or a PTFE derivative or of a lubricating varnish.

Chain link ( 39 . 40 ) for a link chain ( 1 ), with chain elements such as link plates ( 32 . 42 ), Hinge pins ( 41 ), Hollow pins ( 33 ) and / or roles ( 40 ), wherein at least one bolt ( 33 . 41 ) is formed according to one of the preceding claims.

Link chain ( 1 ) with chain links ( 39 . 40 ) according to claim 6.

Method for producing a bolt ( 33 . 41 ) for a link chain ( 1 ), comprising the following steps: - providing the bolt ( 33 . 41 ), - introducing at least one end of the bolt ( 33 . 41 ) in a blind hole ( 51 Depositing a PVD coating comprising at least one of AlN, AlON, CrN, CrCN, CrC, WC, WCN, TiN, TiBN, TiCN, TiC, TiAlN, ZrN, VC, cubic boron nitride or boron carbide by means of a PVD process on the outer surface of the bolt ( 33 . 41 ), - removing the bolt ( 33 . 41 ) from the blind hole ( 51 ) and - providing the PVD-coated bolt ( 33 . 41 ) for further handling or manufacturing steps, wherein the end faces of the bolts ( 33 . 41 ) and / or at the ends of the bolt ( 33 . 41 ) provided transition region (la) for connecting the bolt ( 33 . 41 ) with the link plates ( 32 . 42 ) of the link chain ( 1 ) are excluded from the PVD coating.

A method according to claim 8, characterized in that the deposition of the PVD coatings by means of a PVD process on the bolt ( 33 . 41 ) takes place in a layer thickness between 1 micron and 5 microns.