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Die Erfindung betrifft eine Zahnkette für einen Zahnkettentrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Zahnkettentrieb mit einer solchen Zahnkette. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zahnkette oder eines solchen Zahnkettentriebs sowie deren Verwendung beansprucht.
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Zahnketten der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielhaft wird auf die
DE 10 2008 047 371 A1 verwiesen, die eine gattungsgemäße Kette offenbart. Bei dieser Kette sind die Kettenlaschen über Verbindungszapfen miteinander verbunden, wobei jeder Verbindungszapfen aus einem Paar von Stiften zusammengesetzt ist, nämlich einem Wiegestift und einem Verbindungsstift. Während der Verbindungsstift in seitliche Führungslaschen der Kette eingepresst ist oder der Laschenverband mittels aufgepresster und vernieteter Scheiben zusammengehalten wird, ist der Wiegestift derart gelagert, dass er auf dem Verbindungsstift abwälzen kann. Hierzu liegt der Wiegestift mit einer konvex gewölbten Oberfläche an einer ebenfalls konvex gewölbten Oberfläche des Verbindungsstifts an. Ein solcher zweiteiliger Verbindungszapfen zur Ausbildung eines Wiegegelenkes weist gegenüber einem einteiligen Rundbolzen als Verbindungselement den Vorteil auf, dass die Elemente nicht auf Gleitreibung, sondern auf Rollreibung beansprucht werden. Somit unterliegen Wiegegelenkketten einem geringeren Verschleiß als beispielsweise Bolzenketten und sind daher insbesondere für den Einsatz in Antrieben geeignet, an die besonders hohe Anforderungen gestellt werden.
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Darüber hinaus weisen die Kettenlaschen einer Zahnkette Zähne auf, die in Eingriff mit einem Kettenrad bringbar sind, so dass im Umschlingungsbereich der Kette mit einem Kettenrad die Kraftübertragung über die jeweils in Eingriff mit dem Kettenrad stehenden Zähne erfolgt. Dies trägt weiterhin zur Entlastung der Gelenke bei. Außerhalb des Umschlingungsbereiches erfolgt die Kraftübertragung jedoch über die Gelenke.
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Einsatz finden derartige Zahnketten und Zahnkettentriebe in allen Bereichen der Industrie, beispielsweise auch in Kraftfahrzeugen. In der Regel erfolgt der Einsatz unter Verwendung eines öl- oder fetthaltigen Schmiermittels, das zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften beitragen soll. Die Qualität eines solchen Schmiermittels verändert sich jedoch mit fortschreitendem Betrieb, so dass das Schmiermittel erneuert werden muss, was wiederum zu einem erhöhten Wartungsaufwand führt. Zudem kann Schmiermittel austreten oder abtropfen und damit zur Verunreinigung der jeweiligen Prozessumgebung beitragen, was sich ebenfalls als Nachteil erweist. Darüber hinaus sind Einsatzgebiete von Zahnketten und Zahnkettentrieben bekannt, beispielsweise zum Antrieb sensibler Anlagen, die prozessbedingt eine Verwendung derartiger Schmiermittel nicht erlauben. Als sensible Anlagen gelten beispielsweise Vakuumbeschichtungs-, Lackier- und Lackiervorbereitungsanlagen, deren Umgebung öl- und fettfrei gehalten werden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Zahnkette und/oder einen Zahnkettentrieb bereit zu stellen, die bzw. der unter Beibehaltung einer hohen Leistungsfähigkeit möglichst wartungsfrei ist. Zudem sollen eine solche Zahnkette und/oder ein solcher Zahnkettentrieb zum Antrieb sensibler Anlagen geeignet sein, das heißt ohne Verwendung öl- oder fetthaltiger Schmiermittel einsetzbar sein.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Zahnkette mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Zahnkettentrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils auf Anspruch 1 oder Anspruch 6 rückbezogenen Unteransprüchen angegeben. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zahnkette oder eines solchen Zahnkettentriebs sowie deren Verwendung angegeben.
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Bei einer erfindungsgemäßen Zahnkette sind die mittels Wiegegelenken miteinander verbundenen und in Eingriff mit einem Kettenrad bringbaren Zahnlaschen zumindest im Bereich der am Kettenrad anliegenden Kontaktflächen mit einem Trockenschmiermittel beschichtet. Der Einsatz eines Trockenschmiermittels macht die Verwendung eines öl- oder fetthaltigen Schmiermittels entbehrlich. Verunreinigungen der Prozessumgebung durch Öl- oder Fettüberschüsse sind ausgeschlossen, so dass sich eine solche Zahnkette insbesondere in einem Zahnkettentrieb zum Antrieb sensibler Anlagen eignet. Zudem kann durch den Verzicht auf ein öl- oder fetthaltiges Schmiermittel der Wartungsaufwand deutlich reduziert werden. Die ursprüngliche Konstruktion der Kette kann beibehalten werden, ebenso werden ihre ursprünglichen Eigenschaften hinsichtlich Belastbarkeit, Robustheit und Leistungsfähigkeit nicht verändert. Um zudem einen ausreichenden Korrosionsschutz zu gewährleisten, wird weiterhin vorgeschlagen, sämtliche Oberflächen einer insbesondere aus einem metallischen Material, wie beispielsweise einem legierten oder unlegierten Stahl, bestehenden Zahnlasche mit einem Trockenschmiermittel zu beschichten. Somit verbessern sich nicht nur die tribologischen Eigenschaften der in Eingriff mit einem Kettenrad bringbaren Zähne, sondern die Zahnlasche als Ganzes wird geschützt.
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Darüber hinaus sind auch andere Maßnahmen zum Korrosionsschutz, wie z. B. chemisches Vernickeln der Laschen oder die Verwendung rostfreier Stähle zur Herstellung der Laschen möglich.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Wiegezapfen und die Lagerzapfen der Wiegegelenke zumindest im Bereich der gegenseitigen Kontaktflächen und/oder der an den Zahnlaschen anliegenden Kontaktflächen ebenfalls mit einem Trockenschmiermittel beschichtet sind, da auch diese Kettenelemente einer dynamischen Beanspruchung unterliegen. Vorzugsweise bestehen auch diese Kettenelemente aus einem metallischen Material, so dass auch diese bevorzugt allseitig mit einem Trockenschmiermittel beschichtet werden, um zudem einen ausreichenden Korrosionsschutz zu gewährleisten.
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Weiterhin vorzugsweise umfasst die Zahnkette Führungslaschen, die zumindest im Bereich der an einem Kettenrad anliegenden Führungsflächen mit einem Trockenschmiermittel beschichtet sind. Die Führungslaschen können bei einer Verbindung mehrerer Zahnlaschen zu Laschenpaketen außen- oder innenliegend in Bezug auf diese Laschenpakete angeordnet sein. Da auch die Führungsflächen der Führungslaschen einer dynamischen Beanspruchung unterliegen, wirken sich die vorstehend genannten Vorteile auch hier günstig aus. Vorzugsweise werden auch die Führungslaschen, die bevorzugt aus einem metallischen Material bestehen, allseitig mit einem Trockenschmiermittel beschichtet, um sämtliche Oberflächen gegen Korrosion zu schützen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Trockenschmiermittel ein Gleitlack. Ein solcher ist leicht partiell oder vollflächig auftragbar, und verringert den Verschleiß sowohl an Oberflächen, die auf Gleitreibung, als auch auf Rollreibung beansprucht werden. Vorzugsweise ist der Gleitlack mittels Tauchen, Spritzen oder Sprühen auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht worden, da diese Verfahren einen gleichmäßigen Auftrag und damit eine gleichstarke Schichtdicke ermöglichen.
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Weiterhin vorzugsweise besteht das Trockenschmiermittel aus Molybdänsulfid oder ist zumindest molybdänhaltig. Molybdän ist ein sehr hartes Metall und zudem korrosions- und hitzebeständig und somit als Trockenschmiermittel oder Bestandteil eines solchen für auf Reibung beanspruchte Antriebselemente wie Zahnketten oder Zahnkettentriebe besonders geeignet.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Zahnkettentrieb mit einer erfindungsgemäßen Zahnkette, deren Zahnlaschen in Eingriff mit einem Kettenrad des Zahnkettentriebs bringbar sind. Dementsprechend umfasst ein erfindungsgemäßer Zahnkettentrieb wenigstens ein Kettenrad als Antriebs-, Abtriebsrad und/oder Umlenkrad, das vorzugsweise ebenfalls eine partielle oder vollflächige Beschichtung mit einem Trockenschmiermittel aufweist. Somit ist auch das Kettenrad als Reibpartner der Zahnlasche ausreichend vor vorzeitigem Verschleiß und Korrosion geschützt.
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Der erfindungsgemäße Zahnkettentrieb kann ferner Gleit- und/oder Stützschienen in Verbindung mit tangential eingreifenden Rädern umfassen, wobei vorzugsweise die Gleit- und/oder Stützschienen ebenfalls eine partielle oder vollflächige Beschichtung mit einem Trockenschmiermittel aufweisen. Die vorgesehenen Gleit- und/oder Stützschienen dienen der Aufnahme von Gewichts- und/oder Reaktionskräften, so dass durch deren Anordnung die Belastung der Zahnkette weiter reduziert werden kann.
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Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Zahnkette oder eines erfindungsgemäßen Zahnkettentriebes Bestandteil der Erfindung. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Trockenschmiermittel, vorzugsweise ein Gleitlack, auf wenigstens eine zu beschichtende Oberfläche wenigstens einer Zahnlasche der Zahnkette oder des Zahnkettentriebes aufgesprüht oder aufgespritzt oder durch vollständiges Eintauchen wenigstens einer Zahnlasche in ein Tauchbad aufgebracht wird. Der Vorteil hierbei zeigt sich in einem besonders gleichmäßigen Auftrag und einer gleichmäßigen Schichtstärke der Beschichtung. Entsprechende Eigenschaften einer verschleißmindernden Beschichtung können zwar auch durch andere Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise PVD (physical vapor deposition) oder CVD (chemical vapor deposition) erzielt werden, derartige Verfahren erfordern jedoch einen hohen Geräteaufwand und sind damit sehr kostenintensiv. Der Geräteaufwand beim Tauchen oder Spritzen ist dagegen gering, so dass die Herstellung einer Beschichtung mittels Tauchen oder Spritzen einfach und kostengünstig ist.
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Vorzugsweise werden die mit einem Trockenschmiermittel zu beschichtenden Oberflächen vor dem Beschichten einer Vorbehandlung unterzogen. Die Vorbehandlung kann beispielsweise ein Entfetten der Oberflächen umfassen, um die Haftung der Trockenschmierschicht zu verbessern. Ferner kann eine zu beschichtende Oberfläche vor der Beschichtung zunächst gehärtet und/oder mit einer Grundierung, insbesondere einem Haftvermittler, versehen werden. Darüber hinaus sind in Abhängigkeit von den jeweils verwendeten Werkstoffen weitere Vorbehandlungsschritte möglich oder ggf. erforderlich, um z. B. den Korrosionsschutz zu verbessern.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, die beschichteten Oberflächen zum Aushärten des Trockenschmiermittels einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Dies gilt insbesondere bei molybdänhaltigen Trockenschmiermitteln bzw. einem Molybdänsulfid als Trockenschmiermittel, das bevorzugt in einem Heizvorgang aushärtet.
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Die vorgeschlagene erfindungsgemäße Beschichtung einer Oberfläche einer Zahnlasche und ggf. eines weiteren Kettenelementes kann einschichtig oder bei Bedarf auch mehrschichtig ausgeführt werden. Dies ist im Einzelfall zu entscheiden und hängt unter anderem von der vorgesehenen Verwendung der erfindungsgemäßen Zahnkette oder des Zahnkettentriebes mit einer solchen Zahnkette ab.
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Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Zahnkette oder ein erfindungsgemäßer Zahnkettentrieb zum Antrieb einer Anlage verwendet, die prozessbedingt frei von öl- oder fetthaltigen Schmierstoffen betrieben wird. Eine solche Anlage kann beispielsweise eine Vakuumbeschichtungs-, eine Lackier- oder eine Lackiervorbereitungsanlage sein. Durch den Verzicht auf öl- oder fetthaltige Schmierstoffe ist eine saubere Prozessumgebung gewährleistet.
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Eine erfindungsgemäße Zahnkette sowie ein erfindungsgemäßer Zahnkettentrieb werden nachfolgend anhand der einzigen Figur näher beschrieben.
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Die Figur zeigt beispielhaft einen Ausschnitt eines Zahnkettentriebes 2, der eine Zahnkette 1 und wenigstens ein Kettenrad 3 umfasst. Das Kettenrad 3 ist vorliegend ein Antriebsrad das sich in Richtung des Pfeils 14 dreht. Darüber hinaus kann der Zahnkettentrieb 2 weitere Kettenräder 3 umfassen, insbesondere ein Abtriebsrad, auf welches die Antriebskraft des Antriebsrades mittels der Zahnkette 1 übertragen wird. Hierzu sind die Zahnlaschen 4 in Eingriff mit dem Kettenrad 3 bringbar, wobei Kontaktflächen 8 der Zahnlaschen 4 in Anlage mit dem Kettenrad 3 gelangen. Im Umschlingungsbereich wird die Antriebskraft des Kettenrades 3 über die Zahnlaschen 4 der Zahnkette 1 übertragen, während außerhalb des Umschlingungsbereiches die Kraftübertragung mittels der Wiegegelenke 5 erfolgt. Demnach unterliegen sowohl die Zahnlaschen 4, als auch die Wiegegelenke 5 einer dynamischen Beanspruchung, die zum Verschleiß der Kettenelemente führt.
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Zur Minderung des Verschleißes der Zahnlaschen 4 weist die dargestellte erfindungsgemäße Zahnkette 1 Zahnlaschen 4 auf, deren Oberflächen vollständig mit einem Gleitlack als Trockenschmiermittel 9 beschichtet sind. Die vollständige Beschichtung der Zahnlaschen 4 wirkt nicht nur einem vorzeitigen Verschleiß der Zahnlaschen 4 im Bereich der Kontaktflächen 8 entgegen, sondern bewirkt ferner, dass sämtliche Oberflächen der Zahnlasche 4 vor Korrosion geschützt sind. Um eine gleichmäßige Beschichtungsstärke zu erreichen, wurde jede Zahnlasche 4 vor der Montage der Zahnkette 1 vollständig in einem Gleitlackbad eingetaucht und danach einem Heizvorgang ausgesetzt, damit der Gleitlack aushärtet. Erst danach wurde die Zahnkette 1 zusammengelegt, das heißt die Zahnlaschen 4 mittels der Wiegegelenke 5 miteinander verbunden.
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Da auch die Wiegegelenke 5 einer dynamischen Beanspruchung unterliegen, wurden auch deren Elemente vor der Montage mit einem Trockenschmiermittel 9 beschichtet. Die Elemente eines Wiegegelenkes 5 bestehen vorliegend aus einem Lagerzapfen 7 sowie einem Wiegezapfen 6, der im Betrieb des Zahnkettentriebes 2 an einer konvex gewölbten Oberfläche des Lagerzapfens 7 abwälzt. Hierzu weist der Wiegezapfen 6 ebenfalls eine konvex gewölbte Oberfläche auf. Die konvex gewölbten Oberflächen der Lager- und Wiegezapfen bilden somit Kontaktflächen 10 aus, die auf Rollreibung beansprucht werden. Gleichwohl der Verschleiß bei einer Beanspruchung auf Rollreibung geringer als bei einer Beanspruchung auf Gleitreibung ist, weisen auch die Wiege- und Lagerzapfen 6, 7 der vorliegenden Wiegegelenke 5 zumindest im Bereich der Kontaktflächen 10 eine Beschichtung mit Gleitlack auf. Dies ist exemplarisch an einem Wiegegelenk 5 dargestellt. Vorteilhafterweise sind jedoch auch die Wiege- und Lagerzapfen 6, 7 der Wiegegelenke 5 vollständig mit einem Gleitlack beschichtet. Auch dies ist exemplarisch anhand eines Wiegegelenkes 5 dargestellt. Der Auftrag der Beschichtung kann – wie bei den Zahnlaschen 4 – durch vollständiges Eintauchen in einem Gleitlackbad erfolgen, so dass auch die Wiegegelenke 5 ausreichend vor Korrosion geschützt sind. Ferner sind bei einer vollständigen Beschichtung der Wiege- und Lagerzapfen 6, 7 auch die Kontaktflächen 11 geschützt, mittels derer das Wiegegelenk 5 an den Zahnlaschen 4 anliegt oder bei Betrieb des Zahnkettentriebes 2 in Anlage gelangt.
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Die dargestellte Zahnkette 1 weist ferner außen liegende Führungslaschen 12 auf, mittels derer die Zahnkette 1 im Umschlingungsbereich in Anlage mit dem Kettenrad 3 gehalten wird. Somit besitzen die Führungslaschen 12 am Kettenrad 3 anliegende Führungsflächen 13, die einer Reibbeanspruchung unterliegen. Es wird daher im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, auch die Führungsflächen 13 der Führungslaschen 12 mit einem Trockenschmiermittel 9 zu beschichten. Vorzugsweise sind auch die Führungslaschen 12 vollständig beschichtet, so dass ein ausreichender Korrosionsschutz besteht.
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Der dargestellte erfindungsgemäße Zahnkettentrieb zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass auch das Kettenrad 3 mit einem Trockenschmiermittel 9 beschichtet ist. Im Hinblick auf eine Verminderung des Verschleißes im Bereich der dynamisch beanspruchten Oberflächen des Kettenrades 3 genügt eine Beschichtung der Oberflächen, die in Anlage mit den Zahnlaschen 4 der Zahnkette 1 gelangen. Um einen ausreichenden Korrosionsschutz zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, auch das Kettenrad 3 vollständig mit einem Trockenschmiermittel 9 zu beschichten.
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Ein optimaler Schutz der Elemente einer Zahnkette 1 oder eines Zahnkettentriebes 2 ist daher gegeben, wenn sämtliche Elemente vor der Montage vollständig mit einem Trockenschmiermittel 9 beschichtet wurden. Die Erfindung umfasst jedoch auch Ausführungsbeispiele, die lediglich eine partielle Beschichtung der jeweiligen Kettenelemente vorsieht. Wahlweise können sämtliche Elemente oder nur bestimmte Elemente eine partielle oder vollständige Beschichtung aufweisen. Die Kombinationsmöglichkeiten sind somit sehr vielfältig.
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Eine erfindungsgemäße Zahnkette 1 bzw. ein erfindungsgemäßer Zahnkettentrieb 2 machen den Einsatz weiterer öl- oder fetthaltiger Schmiermittel entbehrlich, so dass eine erfindungsgemäße Zahnkette 1 oder ein erfindungsgemäßer Zahnkettentrieb 2 insbesondere als Antrieb für Anlagen geeignet ist, die den Einsatz öl- oder fetthaltiger Schmiermittel nicht erlauben. Derartige Anlagen können beispielsweise Vakuumbeschichtungs-, Lackier- oder Lackiervorbereitungsanlagen sein. Darüber hinaus kann der Einsatz als Transportkette entsprechende Vorgaben verlangen, so dass sich eine erfindungsgemäße Zahnkette 1 auch für diesen Anwendungsbereich als vorteilhaft erweist. Letztendlich kommen die vorstehend genannten Vorteile einer erfindungsgemäßen Zahnkette 1 oder eines erfindungsgemäßen Zahnkettentriebes 2 jedoch vielen anderen Anwendungsbereich zum Tragen, so dass die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zahnkette 1 oder eines erfindungsgemäßen Zahnkettentriebes 2 nicht auf die vorstehend angegebenen Verwendungen beschränkt sein soll. Der Einsatz einer verschleißarmen Zahnkette 1 oder eines verschleißarmen Zahnkettentriebes 2, die bzw. der zudem nur einen geringen Wartungsaufwand erfordert, ist allgemein von großem Vorteil.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zahnkette
- 2
- Zahnkettentrieb
- 3
- Kettenrad
- 4
- Zahnlasche
- 5
- Wiegegelenk
- 6
- Wiegezapfen
- 7
- Lagerzapfen
- 8
- Kontaktflächen
- 9
- Trockenschmiermittel
- 10
- Kontaktfläche
- 11
- Kontaktflächen
- 12
- Führungslaschen
- 13
- Führungsflächen
- 14
- Pfeil Drehrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008047371 A1 [0002]
