DE102012213972A1

DE102012213972A1 - Riementrieb für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012213972A1
Application number: DE102012213972.9A
Authority: DE
Inventors: Rainer Pflug; Jürgen Windrich; Helmut Schillinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-02-13
Also published as: CN104662332A; US9856970B2; CN104662332B; US20150219203A1; WO2014023449A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb für ein Kraftfahrzeug mit zumindest zwei zueinander beabstandeten Zahnscheiben (1) und einem diese umschlingenden Zahnriemen, wobei zwischen einer Verzahnung des Umschlingungsmittels und einer Verzahnung (2) der Zahnscheiben (1) ein Formschluss gebildet ist, der mittels eines zwischen den Verzahnungen wirksamen Gleitmittels reibungsarm ausgebildet ist. Um einen Zahnriemen preisgünstig und ohne ein Gleitmittel ausbilden zu können, ist das Gleitmittel in Form einer zumindest auf einer Verzahnung (2) einer Zahnscheibe (1) aufgebrachten Gleitlackschicht (5) gebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Riementrieb für ein Kraftfahrzeug mit zumindest zwei zueinander beabstandeten Zahnscheiben und einem diese umschlingenden Zahnriemen, wobei zwischen einer Verzahnung des Umschlingungsmittels und einer Verzahnung der Zahnscheiben ein Formschluss gebildet ist, der mittels eines zwischen den Verzahnungen wirksamen Gleitmittels reibungsarm ausgebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Gattungsgemäße Riementriebe werden beispielsweise zur Steuerung einer Brennkraftmaschine zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle eingesetzt. An der Nockenwelle und an der Kurbelwelle sind Zahnscheiben mit Außenverzahnungen aufgenommen, die mit einem innenverzahnten Zahnriemen einen Formschluss bilden, so dass ein winkelgetreuer Antrieb der Nockenwelle durch die Kurbelwelle erfolgen kann. Weitere Zahnscheiben beispielsweise zum Antrieb von Nebenaggregaten können vorgesehen sein. Bei der sich laufend ergebenden Bildung und Trennung der Formschlüsse in den Verzahnungen entsteht Reibung an den Kontaktflächen zwischen Riemen und Zahnscheiben, die zu einem Verschleiß des Riemens, zu dessen Erwärmung und zu einem verminderten Wirkungsgrad des Riementriebs führen kann. Um ein derartiges Reibungsverhalten eines Riementriebs zu verbessern, wird in der DE 10 2008 013 570 A1 vorgeschlagen, den Zahnriemen mit einer textilen Oberfläche zu versehen. Diese Maßnahme erhöht den Aufwand der Herstellung des Riemens und damit die Kosten des Riementriebs.
Es ist weiterhin bekannt, den Riementrieb in einem Ölbad der Brennkraftmaschine laufend auszubilden. Hierzu ist die Verwendung von ölresistenten Zahnriemen notwendig, die zwar die Reibleistung vermindern, jedoch aus aufwendigen Materialien herzustellen sind.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Riementrieb auszubilden, der bezüglich seiner Reibeigenschaften ohne Änderung des Zahnriemens verbessert ist.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch einen Riementrieb gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.
Der vorgeschlagene Riementrieb für ein Kraftfahrzeug mit zumindest zwei zueinander beabstandeten Zahnscheiben und einem diese umschlingenden Zahnriemen bildet zwischen einer Verzahnung des Umschlingungsmittels und einer Verzahnung der Zahnscheiben während dessen Betriebs laufend Formschlüsse aus, wobei dieser mittels eines zwischen den Verzahnungen wirksamen Gleitmittels reibungsarm ausgebildet ist, das auf zumindest einer, bevorzugt auf allen am Riementrieb beteiligten Zahnscheiben in Form einer zumindest auf einer Verzahnung dieser aufgebrachten Gleitlackschicht gebildet ist. Durch die Aufbringung des Gleitmittels auf die Zahnscheiben kann der Zahnriemen im Wesentlichen unverändert bleiben und auf dessen Anforderungen, beispielsweise Zugfestigkeit optimiert und in einfacher hergestellt werden. Auf diese Weise kann auf separate Gleitmittel, die auf den Zahnriemen aufgebracht werden und aufgrund dessen elastischer Fähigkeit nur eine bedingt kurze Festigkeit aufweisen, verzichtet werden. Die auf die Zahnscheiben aufgebrachte Gleitlackschicht hingegen ist dauerfest, so dass die Wechselzyklen des Zahnriemens verlängert werden können.
Die Gleitlackschicht wird aus einem Gleitlack gebildet, der beispielsweise mittels eines Tauch-, Sprüh- oder Pulverbeschichtungsverfahrens aufgebracht wird. Nach dem Aufbringen des Gleitlacks kann dieser beispielsweise in einem Temperaturbereich von 150°C bis 200°C ausgehärtet werden.
In einem alternativen Verfahren kann die Gleitlackschicht bei entsprechender Ausbildung des Gleitlacks als kationischer Tauchlack elektrophoretisch aufgebracht werden. In einem derartigen kathodischen Tauchlackverfahren werden die Zahnscheiben als Kathode in dem Tauchlack gegen eine bevorzugt an die Formen der Zahnscheiben räumlich angeglichenen Anoden geschaltet und eine Gleichspannung zwischen Kathode und Anode beispielsweise bis zu 300 V angelegt.
Der Gleitlack beziehungsweise Tauchlack und damit die auf die Zahnscheiben aufgebrachte Gleitlackbeschichtung enthält bevorzugt ein Bindemittel beispielsweise in Form eines Kunstharzanteils, das je nach verwendetem Beschichtungsverfahren über entsprechende Ankergruppen, beispielsweise im Falle einer kathodischen Tauchlackierung über kationische Ankergruppen verfügt. In gleicher Weise kann das Lösemittel beziehungsweise Dispergiermittel für das Kunstharz, bevorzugt Wasser, auf das Beschichtungsverfahren abgestimmt sein, beispielsweise ionisch zumindest teilweise dissoziierte Bestandteile aufweisen. Den reibmindernden Effekt der Gleitlackschicht bewirkt dabei ein zusätzlich beigefügter Schmiermittelanteil, der dem Kunstharzanteil beigemischt ist und im ausgehärteten Zustand der Gleitlackschicht in den Kunstharzanteil eingebettet ist. Hierzu kann der Schmiermittelanteil physikalisch oder chemisch gebunden sein.
Der Schmiermittelanteil kann beispielsweise in Pulverform oder dispergiert vorliegende Partikel aus Polytetrafluorethylen (PTFE) enthalten.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schmiermittelanteil Partikel aus Bornitrid enthalten. Die Zusammensetzung des Gleit- oder Tauchlacks kann entsprechend als Dispersion gebildet sein, in der der Bindemittelanteil und der Schmiermittelanteil in entsprechenden Anteilen auf einen gemeinsamen Feststoffanteil, beispielsweise von 20 bis 50 Gewichtsprozent eingestellt sind. Hierbei kann der Schmierstoffanteil zwischen 0,5 und 5 Gewichtsprozent betragen. Die Gleitlackschicht verhält sich beispielsweise gegenüber Handfeuchtigkeit während des Zusammenbaus des Riementriebs und der Befestigung der Zahnscheiben an den entsprechenden Wellen korrosionshemmend. Sollten weitere Korrosionsmaßnahmen erforderlich sein, kann dem Gleit- oder Tauchlack ein entsprechender Korrosionsschutz beigefügt sein.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Partikel des Schmiermittelanteils als Nano-Partikel ausgebildet sind, da sich diese beispielsweise besonders vorteilhaft in Gitterzwischenräume des Kunstharzanteils der Gleitlackschicht deponieren lassen. Auf diese Weise kann die Langzeitfestigkeit der Gleitlackschicht verbessert werden.
Die Aufbringung einer Gleitlackschicht hat sich insbesondere bei aus Sintermaterial hergestellten Zahnscheiben als vorteilhaft erwiesen. Die Beschichtung kann auf die Außenverzahnung mit den Kontaktstellen gegenüber dem Zahnriemen beschränkt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Gleitlackschicht beispielsweise zur Verbesserung des Korrosionsschutzes auf der gesamten Oberfläche der Zahnscheiben aufgebracht wird. Um ein maßhaltiges Kernloch zur Aufnahme einer Zahnscheibe auf einer Welle von der Gleitlackbeschichtung auszusparen, kann dieses vor der Beschichtung abgedeckt werden. Alternativ kann das Kernloch als Aufnahme während der Durchführung der Beschichtung dienen, so dass diese zwangsweise ausgespart bleibt.
Kurze Beschreibung der Figur
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt eine Ansicht einer Zahnscheibe für einen Riementrieb.
Ausführliche Beschreibung der Figur
Die einzige Figur zeigt die gesinterte Zahnscheibe 1 mit der als Außenverzahnung ausgebildeten Verzahnung 2. Die Verzahnung 2 bildet einen Formschluss mit einer komplementären Verzahnung eines endlosen Zahnriemens eines Riementriebs. Je nach Durchmesser ist die Zahnscheibe mittels des Kernlochs 3 auf einer Welle wie einer Kurbelwelle oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbunden. Die eine Keilverzahnung mit der Welle bildende Nut 4 bildet eine drehfeste Aufnahme auf der Welle, so dass jeweils ein Kurbelwellenwinkel unter Ausbildung der notwendigen Übersetzung mittels des Zahnriemens auf die Nockenwelle übertragen wird. Die Zahnscheibe 1 ist zur Verminderung der Reibung zwischen Kontaktstellen der Verzahnung 2 und der Verzahnung des Zahnriemens mit der Gleitlackschicht 5 versehen. In gleicher Weise können andere Zahnscheiben, beispielsweise einer Spannrolle, eines Nebenaggregats und dergleichen, die beispielsweise nicht über eine Nut verfügen müssen, mit der Gleitlackschicht 5 überzogen sein.
Bezugszeichenliste

1: Zahnscheibe
2: Verzahnung
3: Kernloch
4: Nut
5: Gleitlackschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008013570 A1 [0002]

Claims

Riementrieb für ein Kraftfahrzeug mit zumindest zwei zueinander beabstandeten Zahnscheiben (1) und einem diese umschlingenden Zahnriemen, wobei zwischen einer Verzahnung des Umschlingungsmittels und einer Verzahnung (2) der Zahnscheiben (1) ein Formschluss gebildet ist, der mittels eines zwischen den Verzahnungen (2) wirksamen Gleitmittels reibungsarm ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel in Form einer zumindest auf einer Verzahnung einer Zahnscheibe aufgebrachten Gleitlackschicht (5) gebildet ist.
Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlackschicht (5) zumindest aus einem Kunstharzbestandteil und einem Schmiermittelanteil gebildet ist.
Riementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelanteil Partikel aus Polytetrafluorethylen enthält.
Riementrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelanteil Partikel aus Bornitrid enthält.
Riementrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anteil der Partikel Nano-Partikel sind.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlackschicht (5) mittels eines Tauch-, Sprüh- oder Pulverbeschichtungsverfahrens aufgebracht ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlackschicht (5) mittels eines kathodischen Tauchlackverfahrens aufgebracht ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlackschicht (5) zugleich als Korrosionsschutz ausgebildet ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zahnscheibe (1) gesintert ist.
Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zahnscheibe (1) bis auf ein als Aufnahme während eines Beschichtungsvorgangs dienende oder während des Beschichtungsvorgangs verschlossenes Kernloch (3) vollständig mit der Gleitlackschicht (5) beschichtet ist.