DE102014111530A9

DE102014111530A9 - Gleitbauteil, Fahrradkomponente, die das Gleitbauteil nutzt, und Angelgerätkomponente, das das Gleitbauteil nutzt

Info

Publication number: DE102014111530A9
Application number: DE102014111530.9A
Authority: DE
Inventors: Takamoto ASAKAWA
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2016-06-23
Also published as: CN104512513A; CN104512518B; KR20150039548A; US20150093595A1; CN104512513B; DE102014111529A1; DE102014111530A1; KR20150039549A; US10465139B2; CN104512518A

Abstract

Das Gleitbauteil 22a ist mit einem Grundwerkstoff 30 und einer Gleitschicht 32, die sich auf zumindest einem Teil des Grundwerkstoffs 30 befindet und einen Festschmierstoff 32a und Festpartikel 32b enthält, die härter sind als der Festschmierstoff 32a, versehen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gleitbauteil, eine Fahrradkomponente, die das Gleitbauteil nutzt, und eine Angelgerätkomponente, die das Gleitbauteil nutzt.
Eine in der Technik bekannte Art von Gleitbauteil weist eine plattierte Gleitschicht auf, die Feinpartikel einer Fluorverbindung als einen Festschmierstoff in einem plattierten Metallfilm aus Nickel oder dergleichen beinhaltet, der auf einem Grundwerkstoff ausgebildet ist. Beispielsweise offenbart die japanische Patentveröffentlichung 4681161 ein solches Gleitbauteil. Das Gleitverhalten des Bauteils wird durch Bereitstellen solch einer plattierten Gleitschicht verbessert. Die Schmierfähigkeiten können durch eine Erhöhung des Festschmierstoffgehalts weiter verbessert werden.
Bei der Bereitstellung einer einen Festschmierstoff enthaltenden Gleitschicht wird das Gleitverhalten des Bauteils verbessert, die Gleitschicht wird jedoch weicher sein als eine gewöhnliche plattierte Metallschicht, was das Risiko der Abnutzung aufwirft.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Minimierung der Abnutzung einer Gleitschicht in einem Gleitbauteil, während gleichzeitig das Gleitverhalten der Gleitschicht beibehalten bleibt.
Das Gleitbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einem Grundwerkstoff und einer Gleitschicht versehen, die sich zumindest auf einem Teil des Grundwerkstoffes befindet und einen Festschmierstoff und Festpartikel enthält, die härter sind als der Festschmierstoff.
Bei diesem Gleitbauteil wird eine Gleitschicht, die einen Festschmierstoff und Festpartikel enthält, die härter sind als der Festschmierstoff, auf dem Grundwerkstoff aufgebracht. Da die Gleitschicht einen Festschmierstoff enthält, kann das Gleitverhalten der Gleitschicht beibehalten werden. Da die Gleitschicht zusätzlich Festpartikel enthält, ist die Gleitschicht im Vergleich zu dem Fall, wo nur ein Festschmierstoff enthalten ist, härter. So kann die Abnutzung der Gleitschicht minimiert werden, während gleichzeitig das Gleitverhalten der Gleitschicht beibehalten wird.
Der Grundwerkstoff ist zumindest einer, ausgewählt aus der Gruppe von Metallen, bestehend aus Eisen, einschließlich Edelstahl; Aluminium; Titan; Verbundwerkstoffen, bestehend aus Schichten mehrerer Metalle; und Legierungen von diesen. In diesem Fall wird der Grundwerkstoff aus Metall gefertigt und verfügt aufgrund der Gleitschicht über eine relativ hohe Korrosionsbeständigkeit, und daher kann das Gleitbauteil auch draußen verwendet werden.
Das Gleitbauteil kann ferner mit einer zwischen dem Grundwerkstoff und der Gleitschicht befindlichen Zwischenschicht versehen sein, die so angepasst ist, dass sie die Kohäsion des Grundwerkstoffes und der Gleitschicht verstärkt. Die Gleitschicht und die Zwischenschicht sind plattierte Schichten, die zumindest ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nickel, Kupfer, Zinn und Zink, enthalten. In diesem Fall macht das Bereitstellen der Zwischenschicht die Gleitschicht beständig gegen das Ablösen vom Grundwerkstoff. Überdies sind die Gleitschicht und die Zwischenschicht leicht zu formen, da die Gleitschicht und die Zwischenschicht von plattierten Schichten gebildet werden, die unterschiedliche Arten leicht zu plattierender Metalle enthalten.
Das Gleitbauteil kann ferner mit einer zwischen dem Grundwerkstoff und der Gleitschicht befindlichen Zwischenschicht versehen sein, die die Kohäsion des Grundwerkstoffes und der Gleitschicht verstärkt. Die Gleitschicht und die Zwischenschicht sind plattierte Schichten, die dieselbe Art Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nickel, Kupfer, Zinn und Zink, enthalten. In diesem Fall macht das Bereitstellen der Zwischenschicht die Gleitschicht beständig gegen das Ablösen vom Grundwerkstoff. Da überdies plattierte Schichten, die dieselbe Art von leicht zu plattierendem Metall enthalten, als die Gleitschicht und die Zwischenschicht verwendet werden, kann die Kohäsion der Gleitschicht und der Zwischenschicht verstärkt werden.
Die plattierte Zwischenschicht kann einen Festschmierstoff in einer geringeren Menge als der Festschmierstoff, der in der plattierten Gleitschicht enthalten ist, enthalten. Da die plattierte Zwischenschicht auch einen Festschmierstoff enthält, wenn auch in einer geringeren Menge als die plattierte Gleitschicht, ist das Gleitverhalten insgesamt noch besser und wird die Kohäsion zwischen der plattierten Gleitschicht und der plattierten Zwischenschicht weiter verbessert.
Der Festschmierstoff kann Partikel von zumindest einem, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Bornitrid, Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer, Polychlortrifluorethylen und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer, enthalten.
Der Festschmierstoff kann Partikel einer Fluorverbindung enthalten. In diesem Fall kann ein eine Fluorverbindung enthaltender plattierter Film gebildet werden, der Partikel einer Fluorverbindung enthält, wobei das Gleitverhalten der plattierten Gleitschicht verbessert werden kann.
Der Gehalt an Partikeln der Fluorverbindung kann zwischen einschließlich 30 und 70 Vol.-% liegen. Aufgrund des hohen Anteils der Fluorverbindung in der plattierten Gleitschicht wird in diesem Fall das Gleitverhalten der plattierten Gleitschicht verbessert. Da sich überdies die plattierte Zwischenschicht zwischen der plattierten Gleitschicht und dem Grundwerkstoff befindet, kann, trotz der Tatsache, dass der Gehalt zum Erhalt eines besseren Gleitverhaltens erhöht worden ist, eine starke Kohäsion zwischen dem Grundwerkstoff und der plattierten Gleitschicht beibehalten werden.
Die Fluorverbindung kann zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer, Polychlortrifluorethylen und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer, sein.
Die Festpartikel können zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nanodiamant, ZrO₂, SiC (Siliciumcarbid), Al₂O₃ (Aluminiumoxid) und BN (Bornitrid), sein.
Die plattierte Schicht kann durch ein Elektroplattierverfahren gebildet werden. In diesem Fall können die Dicke der plattierten Gleitschicht und der plattierten Zwischenschicht ebenso wie der Gehalt des Festschmierstoffs und der Festpartikel in der plattierten Gleitschicht und der plattierten Zwischenschicht mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, indem der Stromwert variiert wird.
Die vorliegende Erfindung liefert in einem anderen Aspekt eine Fahrradkomponente, die das zuvor beschriebene Gleitbauteil nutzt. In diesem Fall kann die Abnutzung der Gleitschicht minimiert werden, während das Gleitverhalten der Fahrradkomponente beibehalten wird.
Die Fahrradkomponente kann ein vorderes Kettenrad sein. In diesem Fall kann die Abnutzung der Gleitschicht minimiert werden, während das Gleitverhalten des vorderen Kettenrades beibehalten wird.
Die Fahrradkomponente kann ein hinteres Kettenrad sein. In diesem Fall kann die Abnutzung der Gleitschicht minimiert werden, während das Gleitverhalten des hinteren Kettenrades beibehalten wird.
Die Fahrradkomponente kann eine Kette sein. In diesem Fall kann die Abnutzung der Gleitschicht minimiert werden, während das Gleitverhalten der Kette beibehalten wird.
Die vorliegende Erfindung liefert in einem anderen Aspekt eine Angelgerätkomponente mit dem zuvor beschriebenen Gleitbauteil. In diesem Fall kann die Abnutzung der Gleitschicht minimiert werden, während das Gleitverhalten der Angelgerätkomponente beibehalten wird.
Da die Gleitschicht einen Festschmierstoff enthält, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Gleitverhalten der Gleitschicht beibehalten werden. Da überdies die Gleitschicht Festpartikel enthält, ist die Gleitschicht im Vergleich zu dem Fall, wo nur ein Festschmierstoff enthalten ist, härter. So kann die Abnutzung der Gleitschicht minimiert werden, während das Gleitverhalten der Gleitschicht beibehalten wird.
In den folgenden Figuren werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt:
1 Seitenansicht eines Fahrrads, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt.
2 Vorderansicht eines Kurbelgestänges, das als das vordere Kettenrad eines nutzt, das eine Fahrradkomponente gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
3 Schematische Querschnittsansicht der Außenfläche des ersten vorderen Kettenrades.
4 Ansicht eines modifizierten Beispiels der ersten Ausführungsform entsprechend 3.
5 Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitbauteils zeigt.
6 Vorderansicht eines Kurbelgestänges, das als das vordere Kettenrad eines einsetzt, das eine Fahrradkomponente gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
7 Vergrößerte Querschnittsansicht des Kurbelgestänges entlang der Schnittebenenlinie VII-VII in 6.
8 Ansicht eines ersten vorderen Kettenrades der zweiten Ausführungsform, entsprechend 3.
9 Ansicht eines zweiten vorderen Kettenrades der zweiten Ausführungsform, entsprechend 3.
10 Vorderansicht einer hinteren Kettenradbaueinheit gemäß einer dritten Ausführungsform.
11 Vorderansicht eines dritten hinteren Kettenrades.
12 Ansicht eines dritten hinteren Kettenrades der dritten Ausführungsform, entsprechend 3.
13 Ansicht eines modifizierten Beispiels der dritten Ausführungsform, entsprechend 3.
14 Teilschnittdraufsicht einer Kette gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 Seitenansicht der Kette.
16 Vorderansicht einer Angelschnurführung, die eine Angelgerätkomponente gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
17 Ansicht der Angelschnurführung entsprechend 3.
18 Querschnittsansicht eines Ausgleichsrades, das eine Angelgerätkomponente gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
19 Perspektivische Ansicht des Ausgleichsrades, das die Angelgerätkomponente gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
20 Ansicht des Ausgleichsrades entsprechend 3.
21 Ansicht anderer Ausführungsformen entsprechend 3.
Das in 1 gezeigte Fahrrad, das mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nutzt, ist als ein Mountainbike bekannt, das über unebenes Gelände fahren kann. Das Fahrrad ist mit einem Rahmen 1 mit einem diamantförmigen Grundkörper 2 und einer Vorderradgabel 3, die eine Aufhängungsfunktion aufweist; einem Lenkstangenteil 4; einem Antriebsteil 5; einem Vorderrad 6; einem Hinterrad 7; einer vorderen Bremsvorrichtung 9f und einer hinteren Bremsvorrichtung 9r versehen.
Der Rahmenkörper 2 des Rahmens 1 ist aus geschweißtem Rohr konstruiert. Verschiedene Teile, einschließlich der Sattel 13 und das Antriebsteil 5, sind am Rahmenkörper 2 montiert. Die Vorderradgabel 3 ist schwenkbar um eine geneigte Achse am vorderen Teil des Rahmenkörpers 2 installiert.
Das Lenkstangenteil 4 weist einen Lenkstangenvorbau 14, der am oberen Teil der Vorderradgabel 3 befestigt ist, und eine Lenkstange 15, die am Lenkstangenvorbau 14 befestigt ist, auf. An den Enden des Lenkstangenvorbaus 14 sind Bremshebel 16 zur Betätigung der vorderen Bremsvorrichtung 9f und der hinteren Bremsvorrichtung 9r installiert. Der linke und der rechte Bremshebel 16 sind mit integrierten oder separaten Schalthebeln (nicht gezeigt) zum Schalten einer vorderen externen Schaltvorrichtung 18f und einer hinteren externen Schaltvorrichtung 18r ausgestattet.
Das Antriebsteil 5 weist ein Kurbelgestänge 20, das im unteren Teil des Rahmenkörpers 2 an einem Aufhängeteil angebracht ist; eine Kette 17, die um das Kurbelgestänge 20 in Eingriff gebracht ist; und die vordere externe Schaltvorrichtung 18f und die hintere externe Schaltvorrichtung 18r auf. Die vordere externe Schaltvorrichtung 18f und die hintere externe Schaltvorrichtung 18r weisen jeweils einen Umwerfer 19f und ein Schaltwerk 19r auf, die im mittleren und hinteren Teil des Rahmens 1 installiert sind. Der Umwerfer 19f führt die Kette 17 auf einem von beispielsweise drei vorderen Kettenrädern, die am Kurbelgestänge 20 angebracht sind. Das Schaltwerk 19r führt die Kette 17 auf einem von beispielsweise neun hinteren Kettenrädern der hinteren Kettenradbaueinheit 11, die an der Nabe des Hinterrades 7 installiert ist.
Wie in 2 gezeigt, ist das Kurbelgestänge 20, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Kurbelteil 21 und einem ersten vorderen Kettenrad 22, einem zweiten vorderen Kettenrad 23 und einem dritten vorderen Kettenrad 24 versehen. Das Kurbelteil 21 verfügt über einen Kurbelarm 25, der in radialer Richtung bezogen auf die Mitteldrehachse der vorderen Kettenräder 22, 23, 24 verläuft, und ein Kettenrad-Anbauteil 26, das integral mit dem Kurbelarm 25 ausgebildet ist. Der Kurbelarm 25 verfügt über ein Pedal-Anbauteil 25a am distalen Ende und ein Kurbelwellen-Anbauteil 25b am basalen Ende. Das Kettenrad-Anbauteil 26 verfügt über mehrere (zum Beispiel vier) Anbauarme 26a, die radial vom Kurbelwellen-Anbauteil 25b als die Mitte verlaufen, und Kettenrad-Befestigungsteile 26b, die an den Enden der jeweiligen Anbauarme 26a angebracht sind. In jedem der Kettenrad-Befestigungsteile 26b ist eine Durchgangsbohrung 26c ausgebildet, durch die ein Gewindebauteil (zum Beispiel ein Schraubenbauteil), nicht dargestellt, zum Befestigen des ersten vorderen Kettenrades 22 geleitet wird. In der ersten Ausführungsform werden die Gewindebauteile in das erste vordere Kettenrad 22 geschraubt. Die Gewindebauteile können aber auch zusammen mit Muttern verschraubt werden, um das erste vordere Kettenrad 22 zu befestigen. Das erste bis dritte vordere Kettenrad 22 bis 24 sind ein Beispiel für eine Fahrradkomponente.
Das erste vordere Kettenrad 22 verfügt über die größte Anzahl von Zähnen, zum Beispiel 42. Wird das erste vordere Kettenrad 22 an der Kurbelwelle angebaut, nicht dargestellt, befindet es sich außerhalb vom Rahmen 1 (siehe 1) in der axialen Richtung bezogen auf die Mitteldrehachse der vorderen Kettenräder 22, 23, 24. Das zweite vordere Kettenrad 23 befindet innen näher am Rahmen 1 bezogen auf das erste vordere Kettenrad 22. Die Anzahl der Zähne des zweiten vorderen Kettenrades 23 beträgt beispielsweise 32. Das dritte vordere Kettenrad 24 befindet sich innen näher am Rahmen 1 bezogen auf das zweite vordere Kettenrad 23 in der axialen Richtung. Die Anzahl der Zähne des dritten vorderen Kettenrades 24 beträgt beispielsweise 24.
Das erste vordere Kettenrad 22, das zweite vordere Kettenrad 23 und das dritte vordere Kettenrad 24 verfügen jeweils über ein erstes Gleitbauteil 22a, ein zweites Gleitbauteil 23a und ein drittes Gleitbauteil 24a. Das erste Gleitbauteil 22a, das zweite Gleitbauteil 23a und das dritte Gleitbauteil 24a bilden die Kettenradzähne der jeweiligen Kettenräder zur Verzahnung mit der Kette 17 (siehe 1). Die Kettenradzähne sind an der Außenseite des Kettenrades in radialer Richtung vorgesehen und sind dünner ausgebildet als ein erstes Anbauteil 22c, das innerhalb davon in radialer Richtung gelegen und zum Befestigen am Kettenrad-Anbauteil 26 des Kurbelteils 21 vorgesehen ist (das zweite Anbauteil des zweiten vorderen Kettenrades 23 und das dritte Anbauteil des dritten vorderen Kettenrades 24 sind nicht dargestellt). In der ersten Ausführungsform sind das erste Gleitbauteil 22a und das erste Anbauteil 22c integral ausgebildet. Auch das zweite Gleitbauteil 23a und das zweite Anbauteil und das dritte Gleitbauteil 24a und das dritte Anbauteil sind integral ausgebildet. Folglich sind jeweils ein erstes abgestuftes Teil 22b, ein zweites abgestuftes Teil 23b und ein drittes abgestuftes Teil 24b zwischen den Kettenradzähnen und -abschnitten radial innerhalb davon in den ersten bis dritten vorderen Kettenrädern 22–24 ausgebildet. Das erste Gleitbauteil 22a, das zweite Gleitbauteil 23a und das dritte Gleitbauteil 24a befinden sich jeweils radial nach außen gerichtet bezogen auf das erste abgestufte Teil 22b, das zweite abgestufte Teil 23b und das dritte abgestufte Teil 24b.
Wie in 3 gezeigt, ist das erste Gleitbauteil 22a des ersten vorderen Kettenrades 22 mit einem Grundwerkstoff 30, der die Kettenradzähne bildet; einer plattierten Gleitschicht 32 und einer plattierten Zwischenschicht 34 versehen, die sich zwischen dem Grundwerkstoff 30 und der plattierten Gleitschicht 32 befindet und die Kohäsion des Grundwerkstoffs 30 und der plattierten Gleitschicht 32 verstärken soll. Die plattierte Gleitschicht 32 ist ein Beispiel für eine Gleitschicht. Der Grundwerkstoff 30 ist aus zumindest einem, ausgewählt aus der Gruppe von Metallen, die Eisen (einschließlich Edelstahl), Aluminium, Titan und Kupfer (einschließlich Messing) umfasst; Verbundwerkstoffen, bestehend aus Schichten mehrerer verschiedener Metalle (zum Beispiel Aluminium und Edelstahl oder dergleichen), und Legierungen von diesen, gefertigt. In der ersten Ausführungsform ist der Grundwerkstoff 30, einschließlich des ersten vorderen Kettenrades 22 und der anderen Abschnitte, aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Die plattierte Gleitschicht 32 und die plattierte Zwischenschicht 34 sind plattierte Schichten, die zumindest ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, die Nickel, Kupfer, Zinn und Zink umfasst, enthalten. Die plattierte Gleitschicht 32 und die plattierte Zwischenschicht 34 enthalten dasselbe Metall, ausgewählt aus der Gruppe, die Nickel, Kupfer, Zinn und Zink umfasst. In der ersten Ausführungsform enthält die plattierte Gleitschicht 32 Nickel.
Wie vergrößert in Teil A in 3 gezeigt, enthält die plattierte Gleitschicht 32 einen Festschmierstoff 32a und Festpartikel 32b, die härter sind als der Festschmierstoff 32a. Der Festschmierstoff 32a enthält Partikel von zumindest einem, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Bornitrid, Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymeren, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymeren, Polychlortrifluorethylen und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymeren. In der ersten Ausführungsform weist der Festschmierstoff Partikel einer Fluorverbindung auf, die Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymere, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymere, Polychlortrifluorethylen und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymere umfasst. In der ersten Ausführungsform wird Polytetrafluorethylen (PTFE) als die Fluorverbindung ausgewählt. Folglich weist in der ersten Ausführungsform die plattierte Gleitschicht 32 eine vernickelte Schicht auf, die Partikel einer Fluorverbindung enthält. Der Gehalt an Partikeln der Fluorverbindung, die als der Festschmierstoff 32a in der ersten Ausführungsform verwendet wird, beträgt 30 Vol.-% bis einschließlich 70 Vol.-% der gesamten plattierten Gleitschicht 32. In dieser Ausführungsform beträgt der Gehalt 40 Vol.-% bis einschließlich 50 Vol.-%.
Die Festpartikel 32b sind zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nanodiamant, ZrO₂ (Zirconiumdioxid), SiC (Siliciumcarbid), Al₂O₃ (Aluminiumoxid) und BN (Bornitrid). In dieser Ausführungsform wird ZrO₂ (Zirconiumdioxid) für die Festpartikel 32b ausgewählt. Der Gehalt an den Festpartikeln 32b beträgt 5 Vol.-% bis 20 Vol.-% der gesamten plattierten Gleitschicht 32. In dieser Ausführungsform beträgt der Gehalt 5 Vol.-% bis einschließlich 10 Vol.-%.
In der ersten Ausführungsform weist die plattierte Zwischenschicht 34 eine erste plattierte Zwischenschicht 34a und eine zweite plattierte Zwischenschicht 34b auf. Die erste plattierte Zwischenschicht 34a ist auf der Außenfläche des Grundwerkstoffs 30 ausgebildet. In der ersten Ausführungsform enthält die erste plattierte Zwischenschicht 34a zum Beispiel Zink. Die zweite plattierte Zwischenschicht 34b ist zwischen der ersten plattierten Zwischenschicht 34a und der plattierten Gleitschicht 32 ausgebildet. Die zweite plattierte Zwischenschicht 34b enthält zum Beispiel Nickel. Folglich enthalten in der ersten Ausführungsform die plattierte Gleitschicht 32 und die zweite plattierte Zwischenschicht 34b dieselbe Art von Metall (Nickel). Die erste plattierte Zwischenschicht 34a und die zweite plattierte Zwischenschicht 34b enthalten keinen Festschmierstoff. Die Gesamtdicke der plattierten Gleitschicht 32 und der plattierten Zwischenschicht 34 beträgt 2 μm bis einschließlich 20 μm. Die Dicke der plattierten Gleitschicht 32 beträgt 1 μm bis einschließlich 15 μm. Die Dicke der plattierten Zwischenschicht 34 beträgt 1 μm bis einschließlich 5 μm. In der bevorzugten Praxis beträgt die Dicke der plattierten Zwischenschicht 34 50 Prozent oder weniger der Dicke der plattierten Gleitschicht 32. In der ersten Ausführungsform beträgt die Dicke der plattierten Zwischenschicht 34 10 bis einschließlich 30 Prozent der Dicke der plattierten Gleitschicht 32. Die plattierte Gleitschicht 32 und die plattierte Zwischenschicht 34 werden mit einem Elektroplattierverfahren hergestellt. So kann die Dicke der plattierten Gleitschicht 32 und der plattierten Zwischenschicht 34 leicht gesteuert werden.
Das zweite Gleitbauteil 23a des zweiten vorderen Kettenrades 23 und das dritte Gleitbauteil 24a des dritten vorderen Kettenrades 24 sind im Aufbau vergleichbar mit dem ersten Gleitbauteil 22a des ersten vorderen Kettenrades 22.
Bei dem ersten Gleitbauteil 22a, dem zweiten Gleitbauteil 23a und dem dritten Gleitbauteil 24a mit dem obigen Aufbau ist die plattierte Gleitschicht 32 nicht direkt über dem Grundwerkstoff 30 ausgebildet; vielmehr befindet sich zwischen dem Grundwerkstoff 30 und der plattierten Gleitschicht 32 die plattierte Zwischenschicht 34 zur Verstärkung der Kohäsion des Grundwerkstoffs 30 und der plattierten Gleitschicht 32. Daher ist trotz der verbesserten Gleitfähigkeiten der plattierten Gleitschicht 32 die Kohäsion zwischen der plattierten Gleitschicht 32 und der plattierten Zwischenschicht 34 und die Kohäsion zwischen der plattierten Zwischenschicht 34 und dem Grundwerkstoff 30 hoch, was die plattierte Gleitschicht 32 beständig gegen Ablösen macht. Überdies sind Festpartikel 32b in der plattierten Gleitschicht 32 enthalten, und daher ist die plattierte Gleitschicht 32 im Vergleich zu dem Fall, wo nur der Festschmierstoff 32a enthalten ist, härter, selbst wenn die plattierte Gleitschicht 32 den Festschmierstoff 32a enthält. So kann die Abnutzung der plattierten Gleitschicht 32 minimiert werden, während das Gleitverhalten der plattierten Gleitschicht 32 weiter beibehalten wird.
Der Grundwerkstoff 30 ist aus leichtgewichtigem Aluminium gefertigt und kann als solcher ein Werkstoff mit relativ hoher Korrosionsbeständigkeit sein, wodurch das Gewicht des ersten Gleitbauteils 22a bis zum dritten Gleitbauteil 24a verringert wird und sie gleichzeitig der Verwendung im Freien standhalten können. Überdies ist der Gleitwiderstand bezogen auf die Kette 17 gering und kann die Kraftübertragungseffizienz verbessert werden. Überdies sind die Festpartikel 32b in der plattierten Gleitschicht 32 enthalten, und so kann die Abnutzung des ersten bis dritten vorderen Kettenrades 22–24 durch den Kontakt mit der Kette 17 verringert werden.
In dem modifizierten Beispiel in 4 unterscheidet sich die zweite plattierte Zwischenschicht 34b' der plattierten Zwischenschicht 34' von der in der ersten Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform enthielt die zweite plattierte Zwischenschicht 34b keinen Festschmierstoff; wie jedoch vergrößert in Teil A in 4 gezeigt, enthält die zweite plattierte Zwischenschicht 34b' einen Festschmierstoff 32a', jedoch in einer geringeren Menge als die des Festschmierstoffes 32a, der in der plattierten Gleitschicht 32 enthalten ist. Beispielsweise beträgt der Gehalt an dem Festschmierstoff 32a' 5 Vol.-% bis einschließlich 30 Vol.-% der gesamten zweiten plattierten Zwischenschicht 34b'. In diesem modifizierten Beispiel beträgt der Gehalt an dem Festschmierstoff 32a' 10 Vol.-% bis einschließlich 20 Vol.-%. In dem modifizierten Beispiel ist der Festschmierstoff 32a' eine mit dem Festschmierstoff 32a vergleichbare Fluorverbindung. Auch mit diesem Aufbau können die oben beschriebenen Arbeitseffekte erreicht werden. Die Art des Festschmierstoffes ist nicht auf die in der ersten Ausführungsform eingesetzten Fluorverbindungen beschränkt, sondern es kann zumindest eine Art der beispielhaft in der ersten Ausführungsform angegebenen Gruppe ausgewählt werden.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Gleitbauteils gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 anhand des Beispiels des ersten vorderen Kettenrades 22 beschrieben.
Bei dem ersten vorderen Kettenrad 22, das als der Grundwerkstoff dient, werden Abschnitte, die nicht das erste Gleitbauteil 22a bilden, bevorzugt abgedeckt. Dann wird in Schritt S1 der Abschnitt, der das erste Gleitbauteil 22a bildet, unter Verwendung eines Fettentfernungsmittels entfettet, wodurch ein sauberer Zustand auf der Oberfläche hergestellt wird. In Schritt S2 wird der Aluminiumoxidfilm, der sich auf der Oberfläche des ersten Gleitbauteils 22a des ersten vorderen Kettenrades 22 gebildet hat, entfernt. In Schritt S3 wird die plattierte Zwischenschicht 34' gebildet. Gemäß der ersten Ausführungsform wird im Verfahren zur Bildung der plattierten Zwischenschicht von Schritt S3 die erste plattierte Zwischenschicht 34a über dem Grundwerkstoff 30 gebildet, und dann wird die zweite plattierte Zwischenschicht 34b über der ersten plattierten Zwischenschicht 34a gebildet. Hier ist die erste plattierte Zwischenschicht 34a Zink (Zn), plattiert durch ein Elektroplattierverfahren, und die zweite plattierte Zwischenschicht 34b Nickel, plattiert durch ein Elektroplattierverfahren. In dem modifizierten Beispiel wird die zweite plattierte Zwischenschicht 34b' durch Plattieren von Nickel, enthaltend eine Fluorverbindung als Festschmierstoff, durch ein Elektroplattierverfahren gebildet. Die Vol.-% der Fluorverbindung in der zweiten plattierten Zwischenschicht 34b' betragen weniger als die in der plattierten Gleitschicht 32. Nach der Bildung der zweiten plattierten Zwischenschicht 34b' wird darauf die plattierte Gleitschicht 32 durch ein Elektroplattierverfahren gebildet. Die plattierte Gleitschicht 32 wird durch Plattieren von Nickel, enthaltend Partikel einer Fluorverbindung als den Festschmierstoff 32a und Al₂O₃-Partikel als die Festpartikel 32b, durch ein Elektroplattierverfahren gebildet. Die Dicken der plattierten Zwischenschicht 34' und der plattierten Gleitschicht 32 werden während des Elektroplattierverfahrens in den oben angegebenen Werten reguliert.
Wie in den 6 und 7 gezeigt, ist gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Kurbelgestänge 120, das eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt, mit einem Kurbelteil 121 und einem ersten vorderen Kettenrad 122 und einem zweiten vorderen Kettenrad 123 versehen. Das erste vordere Kettenrad 122 und das zweite vordere Kettenrad 123 sind Beispiele für Fahrradkomponenten. Das Kurbelteil 121 verfügt über einen Kurbelarm 125, der entlang der radialen Richtung bezogen auf die Mitteldrehachse der vorderen Kettenräder 122, 223 verläuft; und ein Kettenrad-Anbauteil 126, das integral mit dem Kurbelarm 125 ausgebildet ist. Der Kurbelarm 125 verfügt über ein Pedal-Anbauteil 125a am distalen Ende und ein Kurbelwellen-Anbauteil 125b am basalen Ende. Das Kettenrad-Anbauteil 126 verfügt über mehrere (zum Beispiel vier) Anbauarme 126a, die radial vom Kurbelwellen-Anbauteil 125b als die Mitte verlaufen, und Kettenrad-Befestigungsteile 126b, die in die distalen Enden der jeweiligen Anbauarme 126a eingelassen sind. In jedem der Kettenrad-Befestigungsteile 126b ist eine Durchgangsbohrung 126c ausgebildet, durch die ein Befestigungsbauteil mit Gewinde (zum Beispiel ein Schraubenbauteil) 127 geführt wird (siehe 7), das in das erste vordere Kettenrad 122 geschraubt wird.
Das erste vordere Kettenrad 122 verfügt über die größte Anzahl von Zähnen. Beim Anbauen an die Kurbelwelle, nicht dargestellt, befindet sich das erste vordere Kettenrad 122 in axialer Richtung bezogen auf die Mitteldrehachse der vorderen Kettenräder 122, 123 außerhalb am weitesten weg vom Rahmen 1 (siehe 1). Das zweite vordere Kettenrad 123 hat weniger Zähne als das erste vordere Kettenrad 122 und befindet sich innen in axialer Richtung vom ersten vorderen Kettenrad 122 näher am Rahmen 1.
Das erste vordere Kettenrad 122 und das zweite vordere Kettenrad 123 verfügen jeweils über ein erstes Gleitbauteil 122a und ein zweites Gleitbauteil 123a (siehe 7). Das erste Gleitbauteil 122a und das zweite Gleitbauteil 123a bilden die Kettenradzähne der jeweiligen Kettenräder zur Verzahnung mit der Kette 17 (siehe 1). Das erste Gleitbauteil 122a ist in radialer Richtung am weitesten zur Außenseite hin gelegen. Das erste vordere Kettenrad 122 verfügt ferner über ein erstes Anbauteil 122c, das so installiert ist, dass es unisono mit dem ersten Gleitbauteil 122a drehbar ist. Folglich ist in der zweiten Ausführungsform das erste Gleitbauteil 122a als ein von dem ersten Anbauteil 122c separates Element ausgebildet, das sich in radialer Richtung innen von diesem befindet und am Kettenrad-Anbauteil 126 des Kurbelteils 121 befestigt ist. Das erste Gleitbauteil 122a ist ein Bauteil, das aus Metall gefertigt ist (zum Beispiel aus Titan), während das erste Anbauteil 122c ein aus synthetischem Harz gefertigtes Bauteil ist (zum Beispiel aus kohlefaserverstärktem Harz). Wie durch die fetten Linien in 7 gezeigt, sind bei dem ersten vorderen Kettenrad 122 der zweiten Ausführungsform eine plattierte Gleitschicht 132 und eine plattierte Zwischenschicht 134, gezeigt in 8, auf der Oberfläche des ersten Gleitbauteils 122a ausgebildet, was ein aus Metall gefertigter Abschnitt ist. Die plattierte Gleitschicht 132 und die plattierte Zwischenschicht 134 können nur auf Teile (zum Beispiel Abschnitte, in denen die Kettenradzähne ausgebildet sind) des ersten Gleitbauteils 122a aufgebracht werden. Wie in 7 gezeigt, verfügt das erste Anbauteil 122c über ein Außenbauteil 122d, das aus mehreren Kohlefaser-Prepregs in einer Form geformt wurde, und ein Innenbauteil 122e, das dem Außenbauteil 122d zugewandt ist. Das Innenbauteil 122e wurde wie das Außenbauteil 122d aus mehreren Kohlefaser-Prepregs in einer Form geformt. Das Innenbauteil 122e zeigt in Richtung des zweiten vorderen Kettenrades 123. Das erste Anbauteil 122c verfügt über ein Mutter-Anbauteil 122f aus synthetischem Harz (zum Beispiel einem synthetischem Harz wie Polyimidharz, Polyacetalharz oder dergleichen), an dem ein Mutterbauteil 122g, das mit dem Gewindebauteil 127 verschraubt wird, durch ein geeignetes Formgebungsverfahren wie Insertformen integral ausgebildet worden ist. Das erste Gleitbauteil 122a, das Außenbauteil 122d, das Innenbauteil 122e und das Mutter-Anbauteil 122f werden beispielsweise mit einem Haftmittel oder durch Gießen befestigt.
Wie durch die fetten Linien in 7 gezeigt, ist das zweite Gleitbauteil 123a des zweiten vorderen Kettenrades 123 radial nach außen gerichtet von dem zweiten abgestuften Teil 123b vorgesehen, wodurch ein an das zweite Anbauteil 123c grenzender Abschnitt gebildet wird. Demnach sind wie in der ersten Ausführungsform bei dem zweiten vorderen Kettenrad 123 das zweite Gleitbauteil 123a und das zweite Anbauteil 123c integral ausgebildet.
Wie in 8 gezeigt, ist das erste Gleitbauteil 122a des ersten vorderen Kettenrades 122 in der zweiten Ausführungsform mit einem Grundwerkstoff 130, bestehend aus den Kettenradzähnen, einer plattierten Gleitschicht 132, die einen Festschmierstoff enthält, und einer plattierten Zwischenschicht 134, die sich zum Verstärken der Kohäsion des Grundwerkstoffs 130 und der plattierten Gleitschicht 132 zwischen dem Grundwerkstoff 130 und der plattierten Gleitschicht 132 befindet, versehen. Der Grundwerkstoff 130 ist eine Art Metall, ausgewählt aus der Gruppe von Metallen, die Metalle, die mit denen in der ersten Ausführungsform vergleichbar sind, und Legierungen davon umfasst. In der zweiten Ausführungsform ist der Grundwerkstoff 130 beispielsweise aus Titan gefertigt. Die plattierte Gleitschicht 132 und die plattierte Zwischenschicht 134 sind plattierte Schichten, die zumindest ein Metall, ausgewählt aus einer Gruppe von Metallen, die Metalle umfasst, die mit denen in der ersten Ausführungsform vergleichbar sind, enthalten. In der zweiten Ausführungsform enthält die plattierte Gleitschicht 132 Nickel. Wie in einer vergrößerten Ansicht in Teil A in 8 gezeigt, enthält die plattierte Gleitschicht 132 ferner einen Festschmierstoff 32a. Der Festschmierstoff 32a umfasst Partikel zumindest einer Art, ausgewählt aus derselben Gruppe, wie in der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform wird Polytetrafluorethylen (PTFE) als die Fluorverbindung gewählt. Folglich weist in der zweiten Ausführungsform die plattierte Gleitschicht 132 eine vernickelte Schicht auf, die Partikel einer Fluorverbindung enthält. In der zweiten Ausführungsform beträgt der Gehalt an Partikeln der Fluorverbindung, die als der Festschmierstoff 32a dienen, 30 Vol.-% bis einschließlich 70 Vol.-% der plattierten Gleitschicht 132. In der zweiten Ausführungsform beträgt der Gehalt 40 Vol.-% bis einschließlich 50 Vol.-%. Überdies umfassen die Festpartikel 32b zumindest eine Art von Partikeln, ausgewählt aus derselben Gruppe, wie in der ersten Ausführungsform. ZrO₂ wird wie in der ersten Ausführungsform auch für die zweite Ausführungsform ausgewählt. Der Gehalt der Festpartikel 32b ist derselbe wie in der ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform weist die plattierte Zwischenschicht 134 eine erste plattierte Zwischenschicht 134a und eine zweite plattierte Zwischenschicht 134b auf. Die erste plattierte Zwischenschicht 134a ist auf der Außenfläche des Grundwerkstoffes 130 ausgebildet. In der zweiten Ausführungsform enthält die erste plattierte Zwischenschicht 134a beispielsweise Zink. Die zweite plattierte Zwischenschicht 134b ist zwischen der ersten plattierten Zwischenschicht 134a und der plattierten Gleitschicht 132 ausgebildet. Die zweite plattierte Zwischenschicht 134b enthält beispielsweise Nickel. Folglich enthalten in der zweiten Ausführungsform die plattierte Gleitschicht 132 und die zweite plattierte Zwischenschicht 134b dieselbe Art von Metall (Nickel). Die erste plattierte Zwischenschicht 134a und die zweite plattierte Zwischenschicht 134b enthalten keine Festschmierstoffe. Die Gesamtdicke der plattierten Gleitschicht 132 und der plattierten Zwischenschicht 134 beträgt 2 μm bis einschließlich 20 μm, und beträgt die Dicke der plattierten Gleitschicht 132 1 μm bis einschließlich 15 μm. Die Dicke der plattierten Zwischenschicht 134 beträgt 1 μm bis einschließlich 5 μm. In der bevorzugten Praxis beträgt die Dicke der plattierten Zwischenschicht 134 50 Prozent oder weniger der Dicke der plattierten Gleitschicht 132. In der zweiten Ausführungsform beträgt die Dicke der plattierten Zwischenschicht 134 10 Prozent bis einschließlich 30 Prozent der Dicke der plattierten Gleitschicht 132. Die plattierte Gleitschicht 132 und die plattierte Zwischenschicht 134 werden durch Elektroplattierverfahren gebildet. So kann die Dicke der plattierten Gleitschicht 132 und der plattierten Zwischenschicht 134 leicht reguliert werden.
Wie in 9 gezeigt, ist im zweiten Gleitbauteil 123a des zweiten vorderen Kettenrades 123 der zweiten Ausführungsform die plattierte Gleitschicht 132 mit dem Festschmierstoff 32a und den Festpartikeln 32b, wie durch die vergrößerte Ansicht in Teil A in 9 gezeigt, identisch mit der im ersten Gleitbauteil 122a des ersten vorderen Kettenrades 122, wohingegen die plattierte Zwischenschicht 134' anders ist. Im Speziellen ist die plattierte Zwischenschicht 134' aus einer plattierten Schicht aus einem einzigen Metall, nämlich nur Zink gebildet. Die Dicke der plattierten Zwischenschicht 134' ist dieselbe wie die des ersten Gleitbauteils 122a des ersten vorderen Kettenrades 122. Während die plattierte Zwischenschicht 134' keinen Festschmierstoff enthält, wäre aber auch annehmbar, dass sie einen Festschmierstoff enthält.
Bei dem ersten Gleitbauteil 122a und dem zweiten Gleitbauteil 123a mit dem obigen Aufbau wird die plattierte Gleitschicht 132 nicht direkt über dem Grundwerkstoff 130 gebildet; vielmehr befindet sich die plattierte Zwischenschicht 134 (oder 134') zum Verstärken der Kohäsion des Grundwerkstoffs 130 und der plattierten Gleitschicht 132 zwischen dem Grundwerkstoff 130 und der plattierten Gleitschicht 132. Daher ist, trotz dass der Gehalt des Festschmierstoffs 32a zur Verbesserung des Gleitverhaltens der plattierten Gleitschicht 132 verstärkt worden ist, die Kohäsion zwischen der plattierten Gleitschicht 132 und der plattierten Zwischenschicht 134 (oder 134') und die Kohäsion zwischen der plattierten Zwischenschicht 134 (oder 134') und dem Grundwerkstoff 130 hoch, was die plattierte Gleitschicht 132 noch beständiger gegen Ablösen macht. Überdies sind Festpartikel 32b in der plattierten Gleitschicht 132 enthalten, und daher ist die plattierte Gleitschicht 132 im Vergleich zu dem Fall, wo nur der Festschmierstoff 32a enthalten ist, härter, selbst wenn die plattierte Gleitschicht 132 den Festschmierstoff 32a enthält. So kann die Abnutzung der plattierten Gleitschicht 132 minimiert werden, während das Gleitverhalten der plattierten Gleitschicht 132 beibehalten wird.
Der Grundwerkstoff 130 ist aus leichtem, hoch korrosionsbeständigem Titan, wodurch das Gewicht des ersten Gleitbauteils 122a und des zweiten Gleitbauteil 123a verringert wird und diese der Verwendung im Freien standhalten können.
Wie in den 10 und 11 gezeigt, verfügt eine hintere Kettenradbaueinheit 11, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt, zum Beispiel über neun hintere Kettenräder, d. h. ein erstes hinteres Kettenrad 41 bis neuntes hinteres Kettenrad 49, die sich hinsichtlich der Anzahl der Zähne unterscheiden. Das erste hintere Kettenrad 41 bis neunte hintere Kettenrad 49 sind Beispiele für eine Fahrradkomponente. Das erste hintere Kettenrad 41 hat die geringste Anzahl von Zähnen, zum Beispiel 11. Das neunte hintere Kettenrad 49 hat die höchste Anzahl von Zähnen, zum Beispiel 32. Die Anzahl der Zähne des zweiten hinteren Kettenrades 42 bis achten hinteren Kettenrades 48 wird auf eine angemessene Anzahl zwischen diesen eingestellt. Das erste hintere Kettenrad 41 bis neunte hintere Kettenrad 49 sind integral drehbar an der Hinterradnabe des Hinterrades befestigt, nicht gezeigt. 11 zeigt ein drittes hinteres Kettenrad 43 als ein Beispiel für ein hinteres Kettenrad. Das dritte hintere Kettenrad 43 weist ein Gleitbauteil 43a, das die Kettenradzähne bildet, und ein Anbauteil 43b, das sich zur Befestigung an der Hinterradnabe an der Innenumfangsseite des Gleitbauteils 43a befindet, auf. Ähnlich verfügen die anderen hinteren Kettenräder über ein Gleitbauteil und ein Anbauteil. Das Gleitbauteil 43a bildet die Kettenradzähne und ist am weitesten außen vorgesehen. Der Grenzabschnitt zwischen dem Gleitbauteil 43a und dem Anbauteil 43b ist in 11 durch die unterbrochene Linie dargestellt.
Wie in 12 gezeigt, verfügt das Gleitbauteil 43a über einen Grundwerkstoff 230, eine plattierte Gleitschicht 232, enthaltend den Festschmierstoff 32a und die Festpartikel 32b, wie durch die vergrößerte Ansicht in Teil A in 12 gezeigt, und eine plattierte Zwischenschicht 234, die sich zwischen dem Grundwerkstoff 230 und der plattierten Gleitschicht 232 befindet und die Kohäsion des Grundwerkstoffs 230 und der plattierten Gleitschicht 232 verstärken soll. Der Grundwerkstoff 230 ist zumindest eine Art von Metall, ausgewählt aus der Gruppe von Metallen, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden; in der dritten Ausführungsform ist der Grundwerkstoff 230 aus Eisen, einschließlich Edelstahl, gefertigt. Die plattierte Gleitschicht 232 ist zumindest ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe von mehreren Metallen, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden; in der dritten Ausführungsform wird ein eutektisches System von einem Festschmierstoff 32a, dispergiert in Nickel, ausgewählt. Der Festschmierstoff 32a ist eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, die mehrere Substanzen umfasst, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden; in der dritten Ausführungsform wird wie in der ersten Ausführungsform Polytetrafluorethylen (PTFE) als die Fluorverbindung ausgewählt. Die Festpartikel 32b sind eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, die mehrere Substanzen umfasst, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden; in der dritten Ausführungsform wird wie in der ersten Ausführungsform ZrO₂ ausgewählt. Die plattierte Zwischenschicht 234 ist zumindest ein Metall, ausgewählt aus einer Gruppe von mehreren Metallen, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden; in der dritten Ausführungsform wurde Nickel ausgewählt. In der dritten Ausführungsform enthält die plattierte Zwischenschicht 234 keinen Festschmierstoff. Der Anteil an Festschmierstoff 32a und Festpartikeln 32b in der plattierten Gleitschicht und der plattierten Zwischenschicht, deren Dicken und andere Merkmale sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, und daher wird eine Beschreibung weggelassen.
Mit der hinteren Kettenradbaueinheit 11 gemäß der dritten Ausführungsform mit dem obigen Aufbau kann neben den vorstehend beschriebenen Arbeitseffekten die Korrosionsbeständigkeit der hinteren Kettenradbaueinheit 11 verbessert werden.
In der dritten Ausführungsform ist der Grundwerkstoff 230 des Gleitbauteils 43a aus Eisen, einschließlich Edelstahl, gefertigt; in dem in 13 gezeigten modifizierten Beispiel ist der Grundwerkstoff 230' des Gleitbauteils 43a jedoch aus einem Verbundwerkstoff aus gestapelten Schichten aus unterschiedlichen Metallen und nicht aus Eisen gefertigt. In dem modifizierte Beispiel der dritten Ausführungsform wird beispielsweise ein Verbundwerkstoff aus Aluminium zwischen Edelstahlschichten als der Grundwerkstoff 230' verwendet. Die in der vergrößerten Ansicht in Teil A in 13A gezeigte plattierte Gleitschicht 232 mit dem Festschmierstoff 32a und den Festpartikeln 32b und die plattierte Zwischenschicht 234 ähneln denen der dritten Ausführungsform.
Wie in den 14 und 15 gezeigt, verfügt die Kette 17, die als eine Fahrradkomponente vorgesehen ist, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt, über Paare von Außenlaschenplatten 350, Paare von Innenlaschenplatten 351, die sich abwechselnd zwischen den Paaren von Außenlaschenplatten 350 befinden, Verbindungsstifte 352 zum Verbinden der Laschenplatten 350, 351, und Rollern 353, die sich innerhalb der Paare von Innenlaschenplatten 351 befinden und um die Achse des Verbindungsstiftes 352 drehbar sind.
Die Außenlaschenplatten 350 und die Innenlaschenplatten 351 sind plattenförmige Bauteile, die an beiden Enden kürbisförmig abgerundet sind und durch Stanzen aus Stahlblech, einschließlich Edelstahl, von beispielsweise etwa 0,8 mm–1,0 mm Dicke gebildet werden. Jeweils an beiden Enden der Außenlaschenplatten 350 und der Innenlaschenplatten 351 sind Verbindungslöcher 350b, 351b ausgebildet, durch die die Verbindungsstifte 352 hindurchgeführt werden können. Die Außenlaschenplatten 350, die Innenlaschenplatten 351, die Verbindungsstifte 352 und die Rollern 353 verfügen jeweils über die Gleitbauteile 350a, 351a, 352a, 353a, die im Aufbau dem in 12 gezeigten hinteren Kettenrad 43 ähneln. Die Gleitbauteile 350a, 351, 352a, 353a sind in Bereichen vorgesehen, die in den 14 und 15 durch die fetten Linien gekennzeichnet sind. Wie in 12 gezeigt, verfügen die Gleitbauteile 350a, 351a, 352a, 353a über einen Grundwerkstoff 230, eine plattierte Gleitschicht 232, enthaltend den Festschmierstoff 32a, wie durch die vergrößerte Ansicht in Teil A in 12 gezeigt, und eine plattierte Zwischenschicht 234, die sich zur Verstärkung der Kohäsion des Grundwerkstoffs 230 und der plattierten Gleitschicht 232 zwischen dem Grundwerkstoff 230 und der plattierte Gleitschicht 232 befindet. Die Dicke der plattierten Gleitschicht 232 und der plattierten Zwischenschicht 234, der Anteil des Festschmierstoffs 32a und der Festpartikel 32b darin und andere Merkmale sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, und daher wird eine Beschreibung weggelassen.
Mit der Kette 17, aufgebaut wie in der obigen Ausführungsform ausgeführt, kann neben den vorstehend beschriebenen Arbeitseffekten der Gleitwiderstand zwischen dem Kurbelgestänge 20 und der hinteren Kettenradbaueinheit 11 verringert und die Rotationsübertragungseffizienz weiter verbessert werden. Überdies kann die Korrosionsbeständigkeit der Kette 17 erhöht werden.
Währen die zuvor beschriebene erste bis vierte Ausführungsform die vorliegende Erfindung im Hinblick auf Beispiele für Fahrradkomponenten beschrieben haben, wird in der fünften und den folgenden Ausführungsform(en) die vorliegende Erfindung im Hinblick auf Angelgerätkomponenten beschrieben.
Wie in 16 gezeigt, ist eine Angelschnurführung 454, die die fünfte Ausführungsform nutzt, ein Bauteil, das an der Außenumfangsfläche einer Angelrute 452 befestigt ist. Die Angelschnurführung 454 ist ein Beispiel für eine Angelgerätkomponente. Die Angelschnurführung 454 verfügt über ein Befestigungsteil 455 zur Befestigung an der Außenumfangsfläche der Angelrute 452; ein Schenkelteil 456, das von dem Befestigungsteil 455 absteht; einen Führungsrahmen 457 mit einer Durchgangsbohrung 457a, die im oberen Ende des Schenkelteils 456 ausgebildet ist und diesen in der axialen Richtung der Angelrute 452 durchquert; und einen Führungsring 458, der in die Durchgangsbohrung 457a eingepasst ist und durch den eine Angelschnur L gefädelt werden kann.
Der Führungsring 458 ist ein Ringbauteil, das so konstruiert ist, dass eine Angelschnur durch die Innenseite gefädelt werden kann. Der Führungsring 458 verfügt über ein Gleitbauteil 458a. Wie in 17 gezeigt, verfügt das Gleitbauteil 458a über einen ringförmigen Grundwerkstoff 430, eine plattierte Gleitschicht 432, enthaltend einen Festschmierstoff 32a und Festpartikel 32b, wie durch die vergrößerte Ansicht in Teil A in 17 gezeigt, und eine plattierte Zwischenschicht 434, die sich zum Verstärken der Kohäsion des Grundwerkstoffes 430 und der plattierten Gleitschicht 432 zwischen dem Grundwerkstoff 430 und der plattierten Gleitschicht 432 befindet. Der Grundwerkstoff 430 ist beispielsweise ein ringförmiges Bauteil aus einem Hartmetall wie Edelstahl (SUS). Die plattierte Gleitschicht 432 und die plattierte Zwischenschicht 434 sind so geformt, dass sie den gesamten Umfang des Grundwerkstoffes 430 bedecken. Der Aufbau des Grundwerkstoffes 430 ist vergleichbar mit dem der dritten Ausführungsform, die in 12 gezeigt ist. Die Dicke der plattierten Gleitschicht 432 und der plattierten Zwischenschicht 434, der Anteil des Festschmierstoffes 32a und der Festpartikel 32b darin und andere Merkmale sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, und daher wird eine Beschreibung weggelassen.
Mit der Angelschnurführung 454 mit dem obigen Aufbau ist neben den oben beschriebenen Arbeitseffekten der Gleitwiderstand gegen die Angelschnur geringer, und Probleme mit der Schnur können verringert werden. Überdies wird der Führungsring 458 abnutzungsbeständig, selbst bei häufigem Kontakt mit der Angelschnur L.
Wie in den 18 und 19 gezeigt, kann ein Ausgleichsrad 560, vorgesehen als eine Angelgerätkomponente, die eine sechste Ausführungsform nutzt, in einer Angelrolle, wie einer Doppellagerrolle, elektrisch gespeisten Rolle, Spinnrolle oder dergleichen verwendet werden. Das Ausgleichsrad 560 verfügt über ein Gleitbauteil 560a. Das Gleitbauteil 560a ist ein zylindrisches Bauteil mit einer abgestuften Durchgangsbohrung 560b, dessen Mitte eine Spulenwelle durchquert. Das Gleitbauteil 560a lagert mittels Lagern derart auf einem Rollenkörper, nicht dargestellt, dass beide Enden in axialer Richtung drehbar und beweglich sind. Das Gleitbauteil 560a verfügt über ein Einkuppelteil 560c, ein Getriebeteil 560d und ein verengtes Teil 560e. Das Einkuppelteil 560c ist ein Schlitz für den Eingriff eines Schlitzstiftes, nicht dargestellt. Das Getriebeteil 560d verfügt über Zähne zur Verzahnung mit einem treibenden Zahnrad, nicht gezeigt, das sich beim Betätigen eines Griffes koppelnd dreht. Das verengte Teil 560e greift zum Betätigen eines Kupplungsmechanismus in einen Kupplungssteuermechanismus ein, nicht dargestellt. Das Ausgleichsrad 560 bewegt sich zwischen einer An-Stellung, in der das Einkuppelteil in Eingriff ist mit dem Kupplungsstift, und einer Aus-Stellung, in der das Einkuppelteil vom Kupplungsstift gelöst ist.
Wie in 20 gezeigt, verfügt das Gleitbauteil 560a über einen Grundwerkstoff 530, eine plattierte Gleitschicht 532, enthalten einen Festschmierstoff 32a und Festpartikel 32b, wie durch die vergrößerte Ansicht in Teil A in 20 gezeigt, und eine plattierte Zwischenschicht 534, die sich zur Verstärkung der Kohäsion des Grundwerkstoffes 530 und der plattierte Gleitschicht 532 zwischen dem Grundwerkstoff 530 und der plattierten Gleitschicht 532 befindet. Bei dem Gleitbauteil 560a sind die plattierte Gleitschicht 532 und die plattierte Zwischenschicht 534 an den durch die fetten Linien in 18 gekennzeichneten Stellen und an den in 19 schattierten Stellen ausgebildet. Folglich ist in der sechsten Ausführungsform das Getriebeteil 560d in dem Gleitbauteil 560a nicht mit der plattierten Gleitschicht 532 und der plattierten Zwischenschicht 534 versehen. Der Grund ist, dass, auch wenn diese plattierten Schichten im Verlauf des Verfahrens zur Herstellung des Ausgleichsrades 560 gebildet werden, das Getriebeteil 560d durch Schneiden in der letzten Herstellungsstufe gebildet wird. Nachdem das Getriebeteil gebildet worden ist, kann ein Plattierverfahren durchgeführt werden, um das Getriebeteil mit einer plattierten Gleitschicht und einer plattierten Zwischenschicht zu versehen.
Wie in 20 gezeigt, ist der Grundwerkstoff 530 aus einer Metallart, ausgewählt aus der Gruppe von Metallen, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden. In der sechsten Ausführungsform wurde Messing ausgewählt. Der Grundwerkstoff 530 kann auch aus Edelstahl gefertigt werden. Das Messing ist hochfestes Messing mit einer hohen Festigkeit. Die plattierte Gleitschicht 532 ist zumindest ein Metall, ausgewählt aus einer Gruppe von mehreren Metallen, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgebführt wurden; in der sechsten Ausführungsform wurde ein eutektisches System gewählt, in dem der Festschmierstoff 32a in Nickel dispergiert ist. Der Festschmierstoff ist eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, die mehrere Substanzen umfasst, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden; in der sechsten Ausführungsform wurde wie in der ersten Ausführungsform Polytetrafluorethylen (PTFE) als die Fluorverbindung gewählt. Die Festpartikel 32b sind eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, die mehrere Substanzen umfasst, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden; in der sechsten Ausführungsform wurde wie in der ersten Ausführungsform ZrO₂ gewählt. Die plattierte Zwischenschicht 534 ist zumindest ein Metall, ausgewählt aus einer Gruppe von mehreren Metallen, die als Beispiele in der ersten Ausführungsform aufgeführt wurden; in der sechsten Ausführungsform wurde Kupfer ausgewählt. In der sechsten Ausführungsform enthält die plattierte Zwischenschicht 534 keinen Festschmierstoff. Die Dicke der plattierten Gleitschicht 532 und der plattierten Zwischenschicht 534, der Anteil an Festschmierstoff 32a und Festpartikeln 32b darin und andere Merkmale sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, und daher wurde eine Beschreibung weggelassen.
Mit dem Ausgleichsrad gemäß der sechsten Ausführungsform mit dem obigen Aufbau wird neben den oben beschriebenen Arbeitseffekten die Rotationseffizienz verbessert, da die plattierte Gleitschicht so ausgebildet ist, dass beide Enden von Lagern getragen werden. Überdies ist der Gleitwiderstand bei einer Bewegung in der axialen Richtung in die Ein-Stellung und die Aus-Stellung gering, und der Intervallbetrieb der Kupplung ist reibungslos.
Auch wenn die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die derzeit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen möglich, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere können die zahlreichen Ausführungsformen und modifizierten Beispiele, die in der Beschreibung aufgeführt wurden, nach Bedarf kombiniert werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen wurde Polytetrafluorethylen (PTFE) als die Fluorverbindung für den Festschmierstoff ausgewählt, die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Der Festschmierstoff kann Partikel von zumindest einem, ausgewählt aus der oben genannten Gruppe enthalten, die Bornitrid, Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymere, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymere, Polychlortrifluorethylen und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymere umfasst.
In den vorstehenden Ausführungsformen wurde eine vernickelte Schicht als ein Beispiel für die plattierte Gleitschicht genannt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die plattierte Gleitschicht kann Metalle, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nickel, Kupfer, Zinn und Zink, enthalten.
In den vorstehenden Ausführungsformen wurden Kurbelgestänge-Kettenräder, Kettenräder einer hinteren Kettenradbaueinheit und eine Fahrradkette als Beispiele für Fahrradkomponenten genannt, während eine Angelschnurführung und ein Ausgleichsrad als Beispiele für Angelgerätkomponenten genannt wurden; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Die Fahrradkomponente mit dem Gleitbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise auch ein Steuerkabel, das eine Bremsvorrichtung und eine Bremsenbetätigungsvorrichtung verbinden kann, oder Schaltvorrichtung und eine Schaltungs-Betätigungsvorrichtung und dergleichen sein. Das Gleitbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch in einem Hebelabschnitt des Bremshebels 16 oder in einem Gleitabschnitt in einer internen oder externen Schaltvorrichtung eingesetzt werden. Als Angelgerätkomponenten kann das Gleitbauteil in einer Wickelspule, einem Gewindeabschnitt durch Einstellung des Schleppmoments oder einem Angelhaken eingesetzt werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen wurde ZrO₂ als ein Beispiel für die Festpartikel 32b genannt; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Festpartikel können auch zumindest eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nanodiamant, ZrO₂, SiC (Siliciumcarbid), Al₂O₃ (Aluminiumoxid) und BN (Bornitrid), sein.
In den vorstehenden Ausführungsformen war die Gleitschicht eine plattierte Gleitschicht, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Gleitschicht kann auch eine andere als eine plattierte Schicht sein. Beispielsweise kann die Schicht durch Ionenplattieren oder andere Verfahren zur Bildung einer Dünnschicht gebildet werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen war eine Mittelschicht vorgesehen, wie jedoch in 21 gezeigt, kann eine Gleitschicht 632, enthaltend einen Festschmierstoff 32a und Festpartikel 32b, auch direkt auf dem Grundwerkstoff 630 gebildet werden, ohne dass eine plattierte Mittelschicht bereitgestellt wird.
Die in den vorstehenden Ausführungsformen gezeigten Kombinationen der Grundwerkstoffe, plattierten Zwischenschichten und plattierten Gleitschichten können auch in anderen Ausführungsformen angewandt werden.
Bezugszeichenliste

17: Kette
22, 122: Erstes vorderes Kettenrad
23, 123: Zweites vorderes Kettenrad
22a, 23a, 24a, 43a, 43a', 122a, 123a, 458a, 560a: Gleitbauteil
30, 130, 230, 230', 430, 530, 630: Grundwerkstoff
32, 132, 232, 432, 532, 632: Plattierte Gleitschicht
32a: Festschmierstoff
32b: Festpartikel
34, 134, 134', 234, 434, 534: Plattierte Zwischenschicht
34a, 134a: Erste plattierte Zwischenschicht
34b, 34b', 134b: Zweite plattierte Zwischenschicht
41–49: Erstes bis neuntes hinteres Kettenrad
454: Angelschnurführung
560: Ausgleichsrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4681161 [0002]

Claims

Gleitbauteil, umfassend: einen Grundwerkstoff und eine Gleitschicht, die sich zumindest auf einem Teil des Grundwerkstoffes befindet und einen Festschmierstoff und Festpartikel enthält, die härter sind als der Festschmierstoff.
Gleitbauteil nach Anspruch 1, wobei der Grundwerkstoff zumindest einer, ausgewählt aus der Gruppe von Metallen, bestehend aus Eisen, einschließlich Edelstahl, Aluminium, Titan, Verbundwerkstoffen, bestehend aus Schichten mehrerer Metalle, und Legierungen von diesen, ist.
Gleitbauteil nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine zwischen dem Grundwerkstoff und der Gleitschicht befindliche Zwischenschicht, die so angepasst ist, dass sie die Kohäsion des Grundwerkstoffes und der Gleitschicht verstärkt, wobei die Gleitschicht und die Zwischenschicht plattierte Schichten sind, die zumindest ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nickel, Kupfer, Zinn und Zink, enthalten.
Gleitbauteil nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine zwischen dem Grundwerkstoff und der Gleitschicht befindliche Zwischenschicht, die so angepasst ist, dass sie die Kohäsion des Grundwerkstoffes und der Gleitschicht verstärkt, wobei die Gleitschicht und die Zwischenschicht plattierte Schichten sind, die ein Metall derselben Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nickel, Kupfer, Zinn und Zink, enthalten.
Gleitbauteil nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Zwischenschicht einen Festschmierstoff in einer geringeren Menge als der Festschmierstoff, der in der Gleitschicht enthalten ist, enthält.
Gleitbauteil nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Zwischenschicht keinen Festschmierstoff enthält.
Gleitbauteil nach Anspruch 1 oder 5, wobei der Festschmierstoff Partikel von zumindest einem, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Bornitrid, Molybdändisulfid, Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer, Polychlortrifluorethylen und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer, enthält.
Gleitbauteil nach Anspruch 1 oder 5, wobei der Festschmierstoff Partikel einer Fluorverbindung enthält.
Gleitbauteil nach Anspruch 8, wobei der Gehalt an Partikeln der Fluorverbindung zwischen 30 und einschließlich 70 Vol.-% liegt.
Gleitbauteil nach Anspruch 8, wobei die Fluorverbindung zumindest eine, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer, Polychlortrifluorethylen und Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer, ist.
Gleitbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Festpartikel zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nanodiamant, ZrO₂, SiC (Siliciumcarbid), Al₂O₃ (Aluminiumoxid) und BN (Bornitrid), sind.
Gleitbauteil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die plattierte Schicht durch Elektroplattierverfahren gebildet wird.
Fahrradkomponente, die das Gleitbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12 nutzt.
Fahrradkomponente nach Anspruch 13, wobei die Fahrradkomponente ein vorderes Kettenrad ist.
Fahrradkomponente nach Anspruch 13, wobei die Fahrradkomponente ein hinteres Kettenrad ist.
Fahrradkomponente nach Anspruch 13, wobei die Fahrradkomponente eine Kette ist.
Angelgerätkomponente zur Verwendung in einem Angelgerät, wobei die Angelgerätkomponente das Gleitbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12 nutzt.