DE102016005239A1

DE102016005239A1 - Verfahren zum adiabatischen Stanzen einer Zahnlasche

Info

Publication number: DE102016005239A1
Application number: DE102016005239.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Salzseiler; Berthold Kühnert; Karim Elwan
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2017-11-02
Also published as: WO2017186753A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnlasche für eine Zahnkette, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bereitstellen eines Blechmaterials mit einer Dicke, die mindestens der 0,3-fachen Breite der Zahnkette oder mindestens 4 mm entspricht, adiabatisches Stanzen zumindest einer Funktionsfläche der Außen- und/oder Innenkontur der mindestens einen Zahnlasche aus dem Blechmaterial mit einer Stanzstempelgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, bevorzugt ca. 10 m/s, anschließendes Hochgeschwindigkeits-Nachschaben mindestens einer Funktionsfläche der Außen- und Innenkontur der mindestens einen Zahnlasche mit einer Schabstempelgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, bevorzugt ca. 10 m/s, und Trennen der mindestens einen Zahnlasche voneinander und/oder vom Rest des Blechmaterials. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine, eine solche Zahnlasche verwendende Zahnkette sowie auf einen entsprechenden Kettentrieb.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnlasche für eine Zahnkette.
Zahnketten sind in der Technik weit verbreitet im Einsatz, wobei ein Hauptanwendungsgebiet in der Kfz-Technik liegt. Neben Getriebeketten im Antriebsstrang werden Zahnketten auch als Kettentriebe unmittelbar am Verbrennungsmotor, insbesondere als Steuerkette, eingesetzt. Ferner sind bei Zahnketten sowohl Wiegegelenke bekannt, als auch unmittelbar auf den Kettenbolzen angeordnete Zahnlaschen. Bei den, z. B. bei einem Steuertrieb vorherrschenden hohen Belastungen und im Hinblick auf eine beherrschbare Massenherstellungstechnik, sind breitere Zahnlaschen angestrebt worden. Bislang wurde das Feinstanzen und anschließende Nachschneiden verwendet. Allerdings geht dieses Verfahren mit einer starken Verringerung der Stanzgeschwindigkeit einher und ist nur für Blechdicken unter 4 mm geeignet. Solch hergestellte Ketten weisen bereits eine gute Oberfläche der Funktionsflächen auf. Zu den Funktionsflächen zählen u. a. die Zahnflanken, die Bolzenöffnungen und die Laschenrücken (sofern eine Führung des Laschenrückens vorgesehen ist) der Zahnlaschen. Für die Massenherstellung eignet sich das Feinstanzen weniger gut. Deshalb wurden durch übliche Stanzverfahren hergestellte dünnere Zahnlaschen zu einem Laschenpaket zusammengefügt, in dem diese auf eine gemeinsame Hülse aufgepresst wurden. Bekannt ist z. B. ein Laschenpaket mit vier Zahnlaschen und zwei Hülsen, die zu einem Innenkettenglied vereint sind. Durch diese Technik kann die Stanzqualität, wie sie durch übliches Stanzen erreicht wird, zwar ausreichen, um einen Presssitz auf der Hülse zu bewirken; jedoch reicht die Oberflächenqualität nicht aus, um bei den hohen Belastungen unmittelbar mit dem Kettenbolzen in Berührung zu kommen und mit diesem ein Gelenk zu bilden. Die verwendete Hülse bietet hier Vorteile und stellt eine entsprechend gute Innenoberfläche über die gesamte Breite des Innenkettengliedes bereit. Derartig aufgebaute Hülsenzahnketten bieten zwar gute Verschleiß- und Aktustikeigenschaften, sie sind jedoch teuer, da sie viele Bauteile erfordern, aufwändig in der Fertigung sind und zu einem hohen Gewicht führen. Darüber hinaus sind kleine Teilungen nicht realisierbar, weil die Öffnungen in den Zahnlaschen für das Einpressen der Hülsen entsprechend groß sein müssen. Werden solche Laschenpakete ohne Hülse unmittelbar auf dem Kettenbolzen angeordnet, machen sich die Übergänge zwischen den einzelnen aneinander liegenden Laschen negativ im Verschleißbild bemerkbar.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Zahnlasche für eine Zahnkette bereitzustellen, die kostengünstiger und massentauglich herstellbar ist.
Hierzu weist erfindungsgemäß das Verfahren zum Herstellen einer Zahnlasche für eine Zahnkette folgende Schritte auf:
Bereitstellen eines Blechmaterials mit einer Dicke, die mindestens der 0,3-fachen Breite der Zahnkette oder mindestens 4 mm entspricht, adiabatisches Stanzen zumindest einer Funktionsfläche der Außen- und/oder Innenkontur der mindestens einen Zahnlasche aus dem Blechmaterial mit einer Stanzstempelgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, bevorzugt ca. 10 m/s, anschließendes Hochgeschwindigkeits-Nachschaben der mindestens einen Funktionsfläche der Außen- und Innenkontur der mindestens einen Zahnlasche mit einer Schabstempelgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, bevorzugt ca. 10 m/s, und Trennen der mindestens einen Zahnlasche voneinander und/oder vom Rest des Blechmaterials.
Beim adiabatischen Stanzen handelt es sich um eine relativ neue Technik, die im Bereich der Zahnlaschenproduktion bislang keinen Eingang gefunden hat. Es ist nunmehr möglich, Zahnlaschen mit relativ guter Qualität der Stanzflächen herzustellen, wobei trotz der großen Dicke des Ausgangsblechmaterials aufgrund der hohen Geschwindigkeiten keine Materialänderung in der Schnittzone auftreten, so dass die Gefügestruktur des Ausgangsblechmaterials im Wesentlichen beibehalten wird. Es ist mit diesem Prozess demnach möglich, dicke Blechmaterialien (> 4 mm) zu stanzen. Dies ist durch den hohen Impuls möglich, da eine höhere Energie auf den Blechrohling wirkt. Gute Rauhigkeitswerte der Schnittfläche, geringere Grate am Stempelaustritt, keine Gefügeänderung in der Trennzone sind mit diesem Verfahren möglich. Aufgrund der Herstellung dickerer Zahnlaschen kann auf die Verwendung einer Hülse verzichtet werden. Die hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten lassen auch hohe, der Massenproduktion gerecht werdende Stückzahlen zu.
Bevorzugt erfolgen das adiabatische Stanzen und das Hochgeschwindigkeits-Nachschaben derart, dass im Wesentlichen keine Gefügeveränderung des bereitgestellten Blechmaterials stattfindet.
Günstigerweise kann ein Großteil der Außen- und Innenkontur der mindestens einen Zahnlasche adiabatisch aus dem Blechmaterial herausgestanzt werden, wobei mindestens ein verbleibender Verbindungssteg beim anschließenden Hochgeschwindigkeits-Nachschaben entfernt bzw. durchtrennt wird.
Dabei weist der Verbindungssteg bevorzugt eine Breite von 0,1 bis 0,3 mm, bevorzugt ca. 0,2 mm, auf.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Zahnkette mit sich abwechselnden Innen- und Außenkettengliedern, die jeweils mittels eines Kettengelenks miteinander verbunden sind, wobei das Innen- oder das Außenkettenglied mindestens eine Zahnlasche aufweist. Die Zahnkette ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Zahnlasche mindestens der 0,3-fachen Breite der Zahnkette oder mindestens 4 mm entspricht und zumindest eine Funktionsfläche der Außen- und/oder Innenkontur der Zahnlasche mittels adiabatischem Stanzen und anschließendem Hochgeschwindigkeits-Nachschaben mit jeweils einer Stanz- bzw. Schabstempelgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, bevorzugt ca. 10 m/s, hergestellt ist.
Mittels metallurgischer Untersuchung kann anhand der Schnittfläche festgestellt werden, dass adiabatisches Stanzen eingesetzt wurde. Ein Vergleich der Gefügestruktur des Blechrohmaterials und anhand der Gefügestruktur an der Funktionsfläche nach dem adiabatischen Stanzen ist ebenfalls feststellbar, dass keine Veränderung eingetreten ist.
Durch die Bereitstellung einer sehr dicken Zahnlasche ist die Verwendung eines Laschenpakets im Vergleich zum vorherrschenden Stand der Technik nicht mehr notwendig. Die dicke Lasche ersetzt das Laschenpaket. Des Weiteren entfällt die Hülse, wodurch die Zahnkette kostengünstiger wird. Aufgrund der kleineren (im Vergleich zur Hülsenverwendung) Öffnungen in der Zahnlasche können auch kleinere Teilungen verwirklicht werden. Gleichzeitig sind eine Gewichtsreduktion der Zahnkette sowie eine Materialreduktion bei der Fertigung möglich. Im Vergleich zu einer normalen Zahnkette mit den üblichen dünnen Zahnlaschen ergibt sich eine Verschleißreduktion. Die guten Akustikeigenschaften und Verschleißeigenschaften wie sie bei Hülsenzahnketen vorhanden sind, werden beibehalten.
Bevorzugt sind die Zahnflanken und/oder die Bolzenöffnungen und/oder die Zahnlaschenrücken als Funktionsflächen der Zahnlasche ausgebildet. Es handelt sich bei den Funktionsflächen um die Flächen, die mit anderen Bauelementen in Eingriff kommen. Die Zahnflanken kommen mit den Kettenrädern in Eingriff. Die Bolzenöffnungen sitzen auf oder drehen um die Kettenbolzen und die Zahnlaschenrücken gleiten entlang von Spann- und/oder Führungsschienen. Deshalb müssen die entsprechenden Funktionsflächen eine hohe Oberflächengüte aufweisen, damit sich kein zu hoher Verschleiß einstellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist bzw. sind die Zahnlasche(n) der Innenkettenglieder unmittelbar auf dem Kettenbolzen angeordnet. Das Kettengelenk wird zwischen dem Innenkettenglied und dem Kettenbolzen gebildet, wodurch das Innenkettenglied relativ zum Kettenbolzen verschwenkt.
Günstigerweise kann die Teilung der Zahnkette kleiner sein als 9,525 mm (3/8''), bevorzugt kleiner als 8 mm, sein. Derartig kleine Teilungen mit dicken Zahnlaschen sind bislang in vernünftiger Weise nicht massentauglich herstellbar gewesen. Die Erfindung macht dies möglich.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor, insbesondere Steuerkettentrieb, mit einem antreibenden Kettenrad, mindestens einem abtreibenden Kettenrad und einer Zahnkette nach einem der Ansprüche 5 bis 8.
Im Folgenden wird anhand einer Zeichnung ein bislang bekanntes Innenhülsenkettenglied für eine Zahnkette und eine dicke, das Innenkettenglied bildende Zahnlasche gegenübergestellt. Die dicke Zahnlasche kann das bislang bekannte paketartig aufgebaute Innenkettenglied ersetzen. Die Herstellung der dicken Zahnlasche aus einem Stahlwerkstoff erfolgt mittels adiabatischem Stanzen der Außen- und Innenkontur mit einer Stanzstempelgeschwindigkeit von ca. 10 m/s und anschließendem Hochgeschwindigkeits-Nachschaben mit einer Schabstempelgeschwindigkeit von ca. 10 m/s. Dieses Innenkettenglied wird abwechselnd mit einem Außenkettenglied, das aus zwei parallelen Laschen (bevorzugt ebenfalls Zahnlaschen) und zwei Kettenbolzen gebildet ist, verbunden.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Zahnlache für eine Zahnkette, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bereitstellen eines Blechmaterials mit einer Dicke, die mindestens der 0,3-fachen Breite der Zahnkette oder mindestens 4 mm entspricht, adiabatisches Stanzen zumindest einer Funktionsfläche der Außen- und/oder Innenkontur der mindestens einen Zahnlasche aus dem Blechmaterial mit einer Stanzstempelgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, bevorzugt ca. 10 m/s, anschließendes Hochgeschwindigkeits-Nachschaben der mindestens einen Funktionsfläche der Außen- und Innenkontur der mindestens einen Zahnlasche mit einer Schabstempelgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, bevorzugt ca. 10 m/s, und Trennen der mindestens einen Zahnlasche voneinander und/oder vom Rest des Blechmaterials.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das adiabatische Stanzen und das Hochgeschwindigkeits-Nachschaben derart erfolgen, dass im Wesentlichen keine Gefügeveränderung des bereitgestellten Blechmaterials stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Großteil der Außen- und Innenkontur der mindestens einen Zahnlasche adiabatisch aus dem Blechmaterial herausgestanzt wird, wobei mindestens ein verbleibender Verbindungssteg beim anschließenden Hochgeschwindigkeits-Nachschaben entfernt bzw. durchtrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg eine Breite von 0,1 bis 0,3 mm, bevorzugt ca. 0,2 mm, aufweist.
Zahnkette mit sich abwechselnden Innen- und Außenkettengliedern, die jeweils mittels eines Kettengelenks miteinander verbunden sind, wobei das Innen- und/oder das Außenkettenglied mindestens eine Zahnlasche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Zahnlasche mindestens der 0,3-fachen Breite der Zahnkette oder mindestens 4 mm entspricht und zumindest eine Funktionsfläche der Außen- und/oder Innenkontur der Zahnlasche mittels adiabatischem Stanzen und anschließendem Hochgeschwindigkeits-Nachschaben mit jeweils einer Stanz- bzw. Schabstempelgeschwindigkeit von mindestens 8 m/s, bevorzugt ca. 10 m/s hergestellt ist.
Zahnkette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnflanken und/oder die Bolzenöffnungen und/oder die Zahnlaschenrücken als Funktionsflächen der Zahnlasche ausgebildet sind.
Zahnkette nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnlasche(n) der Innenkettenglieder unmittelbar auf dem Kettenbolzen angeordnet ist bzw. sind.
Zahnkette nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung der Zahnkette kleiner ist als 9,525 mm (3/8''), bevorzugt kleiner ist als 8 mm.
Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor, insbesondere Steuerkettentrieb, mit einem antreibenden Kettenrad, mindestens einem abtreibenden Kettenrad und einer Zahnkette nach einem der Ansprüche 5 bis 8.