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Die
Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung und ein Verfahren
zur Schmierung eines Kettentriebs, wobei die Applikationsvorrichtung
eine drehbare Scheibe umfasst, wobei die Scheibe gegen eine Kette
des Kettentriebs zur Anlage bringbar ist, und einen mit der Kette
abwälzbaren
Kontaktbereicht aufweist, wobei zumindest der Kontaktbereich aus
einem konsumierbaren Festschmierstoff gebildet ist, der auf die
Kette applizierbar ist.
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Kettentriebe
bedürfen
bekanntermaßen
einer Schmierung, wenn ein Verschleiß des Kettentriebs gemindert
werden soll. Zur Schmierung werden regelmäßig flüssige oder pastöse Schmierstoffe, wie Öle oder
Fette verwendet, die einen viskosen Filmauftrag auf einer Kette,
insbesondere auf deren Rollen und Laschen sowie auf Zahnrädern des
Kettentriebs zum Zwecke einer Verbesserung von Gleiteigenschaften
ermöglichen.
Die bekannten Flüssigschmierstoffe
können
auch Zusätze
wie Graphit, Molybdänsulfid,
Weichmetalle oder Zusätze
auf Polymerbasis enthalten, die dann an den zu schmierenden Bauteilpaarungen
aufgrund der Bindung im Schmierstoff-Grundwerkstoff an diesen anhaften. Derar tige
Schmierstoffe werden regelmäßig mittels dafür vorgesehenen
Applikationsvorrichtungen oder auch manuell auf bestimmte Bauteile
des Kettentriebs aufgebracht. So ist es beispielsweise bei Kettentrieben
von Fahrrädern,
Motorrädern
oder ähnlichen
Fahrzeugen mit einem offenen Kettentrieb notwendig, in bestimmten
Wartungsintervallen einen derartigen Schmierstoff manuell aufzubringen.
Meist ist es sinnvoll zuvor alte, Abrieb und Verschmutzungen enthaltende
Schmierstoffreste zu entfernen. Gerade offene Kettentriebe weisen
den Nachteil auf, dass sie Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit
und Schmutzpartikeln ausgesetzt sind. Insbesondere Schmutzpartikel
können
leicht an einen Kettentrieb gelangen und dort aufgrund des viskosen Filmauftrags
des Schmierstoffs an den Bauteilen des Kettentriebs anhaften. Gelangen
die Schmutzpartikel so zwischen Gleitflächenpaarungen des Kettentriebs,
wirken sie abrasiv auf die entsprechenden Oberflächen, was zu einem erhöhten Verschleiß des Kettentriebs
beiträgt,
was der ursprünglichen
Intension zur Verwendung eines Schmierstoffs entgegensteht. Aus
dem Stand der Technik sind daher Ketten bekannt, deren Rollen gegenüber Innenlaschen
mittels Gummidichtungen abgedichtet sind, so dass keine Schmutzpartikel
zwischen Bolzen und Rollen der Kette gelangen können. Diese Ketten lösen jedoch nicht
das Problem des erhöhten
Verschleißes
an exponierten Oberflächen.
Auch eine alleinige Verwendung eines Festschmierstoffs erscheint
zunächst nicht
geeignet, da es dann einer kontinuierlichen Applikation des Festschmierstoffs,
welche Laufeigenschaften des Kettentriebs nicht beeinflusst, bedarf, was
durch einen manuellen Auftrag nicht gewährleistet werden kann.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung eine Applikationsvorrichtung und
ein Verfahren zur Schmierung eines Kettentriebs vorzuschlagen, mit
der bzw. mit dem eine verbesserte Schmierung einer Kette erzielbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Applikationsvorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
19 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Applikationsvorrichtung
zur Schmierung eines Kettentriebs umfasst eine drehbare Scheibe,
wobei die Scheibe gegen eine Kette des Kettentriebs zur Anlage bringbar
ist, und einen mit der Kette abwälzbaren
Kontaktbereich aufweist, wobei zumindest der Kontaktbereich aus
einem konsumierbaren Festschmierstoff gebildet ist, der auf die
Kette applizierbar ist.
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Da
es sich um einen Festschmierstoff handelt, erfolgt kein Auftrag
eines viskosen Films auf die Kette, wodurch eine Anhaftung von Schmutzpartikeln mit
einer abrassiven Wirkung wirksam verhindert werden kann. Auch kann
so auf einen manuellen Auftrag des Festschmierstoffs verzichtet
werden, was eine Wartung des Kettentriebs erheblich vereinfacht. Die
Scheibe ist ein Festschmierstoffdepot, welches über einen vergleichsweise langen
Zeitraum die Schmierung des Kettentriebs bewirkt. Eine Wartung ist
nur dann notwendig, wenn die Scheibe durch den beständigen Abrieb
des Festschmierstoffs der Scheibe weitestgehend aufgebraucht ist.
Auch ist es vorteilhaft, dass die Scheibe drehbar ist, so dass die Scheibe
gegen die Kette in Eingriff bringbar ist, was eine Drehung der Scheibe
relativ zu einer tangentialen Bewegung der Kette bewirkt, ohne dass
dadurch eine Funktion des Kettentriebs wesentlich beeinflusst wird.
Die Scheibe walzt somit mit der Kette in einem Kontaktbereich ab,
was eine Hemmung der Kettenbewegung aufgrund eines Reibwiderstandes
minimiert.
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Ein
kontinuierliches Abwälzen
der Scheibe mit der Kette kann insbesondere dann gewährleistet werden,
wenn die Scheibe profiliert ist. Weiter kann die profilierte Scheibe
unter einer Vorspannung gegen die Kette in Eingriff gebracht werden,
was ein beständiges
Abwälzen
der profilierten Scheibe weiter begünstigt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die profilierte Scheibe eine zahnradähnliche
Geometrie aufweist bzw. ein Zahnrad ist. Die profilierte Scheibe kann
dann besonders gut als ein Bauteil des Kettentriebs verwendet werden
und an konstruktive Erfordernisse der Kette angepasst sein.
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Ist
das Zahnrad ein Antriebs- oder ein Abtriebszahnrad, kann das Zahnrad
besonders gut in den Kettentrieb integriert werden. Auch muss dann kein
zusätzliches
Zahnrad zur Ausbildung der Applikationsvorrichtung am Kettentrieb
in Eingriff gebracht werden. Die Kette steht dann mit vergleichsweise
vielen Zähnen
des Zahnrades in Eingriff, wodurch eine besonders gute Applikation
von Festschmierstoff auf die Kette erzielbar ist. Die Applikationsvorrichtung
ist dann auch besonders einfach an einem Kettentrieb eines Fahrrads
oder Motorrads verwendbar.
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Auch
kann das Zahnrad gegen einen Lasttrum oder einen Leertrum der Kette
anliegen. Das Zahnrad ist dann auch als ein Kettenspanner nutzbar, wobei
in diesem Fall das Zahnrad vorzugsweise am unbelasteten Leertrum
anliegt. Weiter kann so sichergestellt werden, dass mittels des
Kettentriebs große
Kräfte übertragen
werden können,
wobei das Zahnrad selbst keinen unzuträglichen Beanspruchungen ausgesetzt
ist.
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Ist
das Zahnrad ein Bauteil eines Kettenspanners eines Schaltwerks,
kann das Zahnrad besonders gut im Kettentrieb eines Fahrrads integriert werden.
Das Zahnrad kann dann leicht ausgetauscht werden, wobei es darüber hinaus
eine vergleichsweise geringe Größe aufweisen
kann. Dadurch wird eine besonders kostengünstige Herstellung des Zahnrads ermöglicht.
Weiter können
bestehende Kettentriebe dadurch verbessert werden, dass ein vorhandenes Zahnrad
des Kettenspanners gegen ein als Applikationsvorrichtung ausgebildetes
Zahnrad ersetzt wird.
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In
einer Ausführungsform
kann die Applikationsvorrichtung zwei Zahnräder umfassen. Beispielsweise
können
zwei Zahnräder
eines Kettenspanners an einem Schaltwerk als Applikationsvorrichtung ausgebildet
sein, wodurch vorteilhaft eine beidseitige Schmierung der den Kettenspanner
durchlaufenden Kette bewirkt werden kann.
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Auch
kann der Kontaktbereich des Zahnrades als ein Zahnkranz ausgebildet
sein. Dann muss lediglich der Zahnkranz aus dem Festschmierstoff gebildet
sein, wodurch eine Gewichtsreduzierung des Zahnrades sowie eine
Materialersparnis mit den damit verbundenen Kostenvorteilen erzielbar
sind. Die Nabe kann dann aus einem vergleichsweise kostengünstigen
Material oder mittels eines kostengünstigen Verfahrens hergestellt
werden.
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Ist
die Nabe aus einem Verbundwerkstoff oder einem Kunststoffwerkstoff
gebildet, ist eine Gewichtsersparnis besonders einfach erzielbar.
Auch können
diese Werkstoffe eine besonders einfache Herstellung ermöglichen,
in dem beispielsweise der Zahnkranz mittels eines formgebenden Herstellungsverfahrens
formschlüssig
mit einer aus Verbundwerkstoff oder Kunststoffwerkstoff gebildeten
Nabe durch die Ausbildung der Nabe mit dieser verbunden wird.
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Ein
Verbundwerkstoff kann ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) sein.
Kohlenstofffaserverstärkter
Kunststoff ist besonders leicht und stabil und kann aufgrund seiner
Materialpaarung gut mit einem Festschmierstoffkörper form- oder stoffschlüssig verbunden
werden. Weiter kann kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff durch seine äußere Anmutung leicht
als solcher erkannt werden, was eine besondere Wertigkeit des für die Applikationsvorrichtung
verwendeten Materials offenbart und deren technischen Vorteile gegenüber einem
konventionellen Zahnrad hervorhebt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
dieser Applikationsvorrichtung kann das Zahnrad monolithisch ausgebildet
sein. Das Zahnrad kann dann besonders einfach hergestellt werden,
wobei das Zahnrad alleine die Applikationsvorrichtung ausbilden kann.
Die auf ein Bauteil reduzierte Applikationsvorrichtung kann dann
auch besonders kostengünstig hergestellt
werden, da auf weitere Bauteile verzichtet werden kann.
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Ein
derartiges einstückiges
Zahnrad kann ein Radiallager ausbilden. Auf eine Verwendung von beispielsweise
Lagerbuchsen zur drehbaren Lagerung des Zahnrades auf einer Achse
oder auch auf Flüssigschmierstoffe zur
Schmierung des Radiallagers kann verzichtet werden, da das Zahnrad
selbst aus Festschmierstoff ausgebildet ist.
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Gleiches
kann eine axiale Lagerung des Zahnrads betreffen, wenn das Zahnrad
axial, beispielsweise zwischen Platten eines Kettenspanners geführt werden
soll. Auf die sonst üblichen,
zwischen Zahnrad und Platten befindlichen Lagerscheiben kann dann
verzichtet werden. Das Zahnrad kann somit in einem direkten Kontakt
mit einer axial positionierenden Halterung stehen.
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Als
besonders vorteilhaft hinsichtlich der Schmiereigenschaften und
des Abriebsverhaltens als Vorraussetzung zur Übertragung des Schmierstoffs
auf die Kette erweist es sich, wenn der Festschmierstoff auf Graphit-Basis
hergestellt ist.
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Die
vorteilhaften Schmier- und Abriebseigenschaften von Graphit sind
auch dann erzielbar, wenn der Festschmierstoff zumindest teilweise
aus Graphit und im Übrigen
aus weiteren Beimischungen beseht, die eine Einstellung weiterer
gewünschter
Eigenschaften des Festschmierstoffs ermöglichen. So ist sind auch unabhängig von
der ausschließlichen
oder anteiligen Verwendung eines Graphitwerkstoffs zur Ausbildung
des Festschmierstoffs andere geeignete zusätzliche Substanzen verwendbar,
wie beispielsweise Molybdänsulfid,
Wolframdisulfid. Polytetrafluorethylen, Tricalciumphosphat, Calciumhydroxid,
Polyethylen, Polyamid. Darüber
hinaus ist auch die Verwendung von Weichmetallen, wie beispielsweise Blei,
Kupfer, Antimon, denkbar. Hinsichtlich der Ausbildung des Festschmierstoffs
auf Graphit-Basis erweisen sich insbesondere Beimischungen von Teflon,
Kupfer, Blei, Antimon- und Molybdändisulfid als vorteilhaft.
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Unabhängig von
der Auswahl eines geeigneten Zusatzmaterials ist es vorteilhaft,
wenn der Festschmierstoff einen verschleißmindernden Zusatz, wie beispielsweise
Polytetrafluorethylen, enthält.
So kann ein möglicherweise
unerwünschter,
zu starker Verschleiß des
Festschmierstoffs begrenzt werden.
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Ebenso
erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Festschmierstoff einen
korrosionshemmenden Zusatz enthält,
mit dem die Korrosionsbeständigkeit des
Kettentriebs, insbesondere im Bereich von Eingriffsoberflächen, verbessert
werden kann.
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Um
einen sequenziellen oder zeitlich aufeinander folgenden Einsatz
unterschiedlicher Materialzusammensetzungen des Festschmierstoffs
zu ermöglichen,
erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Festschmierstoff einen
Schichtaufbau aufweist, mit in Ihrer Zusammensetzung unterschiedlichen
Schichten. In diesem Zusammenhang sind auch Anwendungsfälle denkbar,
in denen sich der Zusatz eines Mittels zum Festschmierstoff als
vorteilhaft erweist, das in einem regelmäßigen Nutzungsintervall des Kettentriebs
eine möglicherweise
ausgebildete Korrosionsschicht entfernen kann.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Schmierung eines Kettentriebs, wobei der Kettentrieb eine Applikationsvorrichtung
mit einer drehbaren Scheibe umfasst, wird die Scheibe gegen eine Kette
des Kettetriebs zur Anlage gebracht, wobei ein Kontaktbereich der
Scheibe mit der Kette abwälzt, wobei
zumindest der Kontaktbereich aus einem konsumierbaren Festschmierstoff
gebildet ist, der auf die Kette appliziert wird.
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Das
Verfahren ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn eine Schmierung
eines Fahrradkettentriebs erfolgt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf
den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen
Unteransprüche.
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Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Explosionsdarstellung eines Schaltwerks mit einer ersten Ausführungsform
der Applikationsvorrichtung;
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2 eine
Explosionsdarstellung eines Schaltwerks mit einer zweiten Ausführungsform
der Applikationsvorrichtung;
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3 eine
perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Applikationsvorrichtung.
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1 zeigt
ein Schaltwerk 10 in einer Explosionsdarstellung mit einem
Schrägparallelogrammkäfig 11 und
einem Kettenspanner 12. Der Schrägparallelogrammkäfig 11 dient
zur Führung
einer hier nicht gezeigten Kette entlang einer Schräge einer hier
ebenfalls nicht gezeigten Ritzelkassette. Der Kettenspanner 12 ist
aus einer inneren Platte 13, einer äußeren Platte 14 und
einem zwischenliegend angeordneten oberen Zahnrad 15 sowie
einer als unteres Zahnrad 16 ausgebildeten Applikationsvorrichtung
gebildet. Die Zahnräder 15 und 16 sind
jeweils auf als Schraube 17 bzw. 18 ausgebildeten
Achsen gelagert. Die Schrauben 17 und 18 verbinden
die innere Platte 13 mit der äußeren Platte 14 so,
dass die Zahnräder 15 und 16 zwischen
den Platten 13 bzw. 14 drehbar gelagert sind.
Um eine gute Drehbarkeit der Zahnräder 15 und 16 zu
gewährleisten
sind jeweils Lagerbuchsen 19 bzw. 20 vorgesehen,
die in Naben 21 bzw. 22 der Zahnräder 15 bzw. 16 eingesetzt
sind. Das obere Zahnrad 15 besteht aus Kunststoff und weist
jeweils in axialen Anlageflächen 23 eine
koaxiale Nut 24 zur Aufnahme eines Dichtungsrings 25 auf,
wobei die Dichtungsringe 25 jeweils von einer Scheibe 26 abgedeckt
sind, so dass keine Verunreinigungen zwischen Lagerbuchse 19 und
Nabe 21 gelangen können.
Weiter liegen die Scheiben 26 jeweils an den Platten 13 bzw. 14 an,
so dass eine axiale Führung
des oberen Zahnrads 15 sichergestellt ist. Das untere Zahnrad 16 besteht
aus im Wesentlichen Graphit und wurde mittels Pressformen hergestellt.
Axiale Anlageflächen 27 des
unteren Zahnrads 16 weisen jeweils koaxiale Ausnehmungen 28 zur
Aufnahme von Scheiben 29 auf, die ebenfalls an den Platten 13 und 14 anliegen
und einer Axialführung
des unteren Zahnrads 16 dienen. Die hier nicht gezeigte
Kette durchläuft
den Kettenspanner 12 in Richtung der Pfeile 30,
so dass eine Innenseite der Kette, welche mit dem nicht dargestellten
Antriebs- und Abtriebszahnrad abwälzt, mit dem unteren Zahnrad 16 abwälzt. Dabei
wird auf die untere Seite der Kette bzw. auf deren Berührungsflächen mit
dem unteren Zahnrad 16 Festschmierstoff des unteren Zahnrads 16 appliziert.
Der Festschmierstoff ermöglicht
eine Schmierung der Berührungsflächen der Kette
mit dem An- bzw. Abtriebszahnrad sowie der Kette selbst. Insgesamt
ist das untere Zahnrad 16 in seiner äußeren Gestalt wie ein herkömmliches
Zahnrad eines Kettenspanners ausgebildet, so dass es lediglich eines
einfachen Austauschs des herkömmlichen
Zahnrads gegen das als Applikationsvorrichtung ausgebildete untere
Zahnrad 16 darf, um eine verlässliche Schmierung der Kette
mittels Festschmierstoff zu ermöglichen.
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Eine
zweite Ausführungsform
einer Applikationsvorrichtung, welche als ein oberes Zahnrad 31 und
ein unteres Zahnrad 32 ausgebildet ist, ist der 2 zu
entnehmen. Die Zahnräder 31 und 32 sind in
einem Schaltwerk 33 angeordnet, welches hinsichtlich der
dargestellten Bauteile im Wesentlichen dem Schaltwerk 10 aus 1 entspricht.
Das Schaltwerk 33 verzichtet auf die Lagerbuchsen 19 und 20, die
Dichtringe 25 und die Scheiben 26 bzw. 29 des Schaltwerks 10 aus 1.
Dies wird dadurch ermöglicht,
dass das obere Zahnrad 31 und das untere Zahnrad 32 im
Wesentlichen aus einem Graphitmaterial bestehen. Axiale Anlageflächen 34 und
eine Nabe 35 des oberen Zahnrads 31 bzw. axiale
Anlageflächen 36 und
eine Nabe 37 des unteren Zahnrads 32 gelangen
so unmittelbar mit der inneren Platte 13 und der äußeren Platte 14 bzw.
den Schrauben 17 und 18 in Kontakt. Die axialen
Anlageflächen 34 und 36 sind
demgemäß orthogonal
zu Rotationsachsen 38 bzw. 39 der Zahnräder 31 bzw. 32 ausgebildet.
Auch sind die Naben 35 und 37 jeweils an einen Durchmesser
eines Bunds 40 bzw. 41 der Schrauben 17 bzw. 18 angepasst.
Dadurch ist eine unmittelbare Applikation von Festschmierstoff auf
die Schrauben 17 und 18 sowie auf die innere Platte 13 und
die äußere Platte 14 möglich, was
eine direkte Schmierung der Zahnräder 31 und 32 durch
die Zahnräder 31 bzw. 32 selbst
bewirkt. In vorteilhafter Weise kann daher auf die in 1 dargestellten,
und in 2 fehlenden Bauteile verzichtet werden. Auch wird
so wiederum ein Austausch konventioneller Zahnräder durch die Zahnräder 31 und 32 zur
Erzielung einer Feststoffschmierung einer Kette ermöglicht.
Insbesondere die Ausbildung der Applikationsvorrichtung mittels
der Zahnräder 31 und 32 bewirkt
eine beidseitige Schmierung der hier nicht dargestellten Kette. Auch
kann auf eine periodische Schmierung bzw. Wartung der Zahnräder 31 und 32 mittels
eines viskosen Schmierstoffs vollständig verzichtet werden.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
eines als Applikationsvorrichtung ausgebildeten Zahnrads 42. Das
Zahnrad 42 dient vorzugsweise zur Verwendung in einem hier
nicht dargestellten Kettenspanner eines Schaltwerks eines Fahrrads.
Das Zahnrad 42 ist aus einem Zahnkranz 43 mit
einer Mehrzahl von Zähnen 44 und
einer Nabe 45 gebildet. Der Zahnkranz 43 besteht
im Wesentlichen aus einem Graphitmaterial, welches als konsumierbarer
Festschmierstoff dient. Die Nabe 45 ist aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff
gebildet, wobei die Nabe 45 formschlüssig in den Zahnkranz 43 eingeformt
ist, so dass der Zahnkranz 43 entlang einer inneren Umfangsfläche 46 mit
einer äußeren Umfangsfläche 47 der Nabe 45 verbunden
ist. Die Nabe 45 weist eine Lagerbohrung 48 sowie
beidseitig eine koaxial zu einer Rotationsachse eingeformte Ausnehmung 49 zur Aufnahme
einer hier nicht dargestellten Scheibe auf. Die Nabe 45 ist
wulstartig mit einer konkaven Kreisringfläche 50 ausgebildet.
Eine Faserstruktur 51 des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs
ist dabei im Wesentlichen sichtbar. Insbesondere ist durch eine Verwendung
von kohlenstofffaserverstärkten
Kunststoff für
die Nabe 45 eine Gewichtsreduktion des Zahnrades 42 gegenüber herkömmlichen,
derartigen Zahnrädern
erzielbar. Auch wird eine Menge von Festschmierstoff auf einen im
Wesentlichen für
einen Verbrauch vorgesehenen Teil des Zahnrads 42, nämlich den
Zahnkranz 43, beschränkt.