DE102017118067A1

DE102017118067A1 - Motorradantriebskette mit gleitlackbeschichteter Hülse

Info

Publication number: DE102017118067A1
Application number: DE102017118067.2A
Authority: DE
Inventors: Berthold Kühnert; Abhijit Potdar
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-02-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorradantriebskette mit einander abwechselnden Innenkettengliedern und Außenkettengliedern, die jeweils mittels eines Kettengelenks miteinander verbunden sind, wobei jedes Innenkettenglied mindestens zwei parallel angeordnete Innenlaschen und zwei die Innenlaschen miteinander verbindende Hülsen und die des Außenkettenglieds mindestens zwei Außenlaschen und zwei die Außenlaschen miteinander verbindende Bolzen aufweist, wobei die Bolzen sich jeweils durch eine Hülse erstrecken, um ein Kettengelenk auszubilden. Weiter betrifft die Erfindung einen Motorradkettenantrieb mit einer solchen Motorradantriebskette und die Verwendung einer entsprechenden Motorradantriebskette in einem Motorradkettenantrieb. Die Motorradantriebskette ist dichtungsfrei ausgebildet, wobei die Hülseninnenfläche der Hülsen eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, die gegenüber einer tragenden Hülsengelenkfläche der Hülseninnenfläche zurückversetzt sind, und mit einem Gleitlack versehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorradantriebskette mit einander abwechselnden Innenkettengliedern und Außenkettengliedern, die jeweils mittels eines Kettengelenks miteinander verbunden sind, wobei jedes Innenkettenglied mindestens zwei parallel angeordnete Innenlaschen und zwei die Innenlaschen miteinander verbindende Hülsen und die des Außenkettenglieds mindestens zwei Außenlaschen und zwei die Außenlaschen miteinander verbindende Bolzen aufweist, wobei die Bolzen sich jeweils durch eine Hülse erstrecken, um ein Kettengelenk auszubilden. Weiter betrifft die Erfindung einen Motorradkettenantrieb mit einer solchen Motorradantriebskette und die Verwendung einer entsprechenden Motorradantriebskette in einem Motorradkettenantrieb.
Gelenkketten werden in vielen unterschiedlichen Bereichen der Technik für sehr unterschiedliche Zwecke genutzt. Ein bekanntes und innovativ stark bearbeitetes Einsatzgebiet ist die Nutzung als Steuerkette in einem Verbrennungsmotor zur Steuerung des Verbrennungsprozesses. Dieser Einsatzbereich erfordert eine hohe Präzision und Dauerbelastbarkeit der Gelenkkette, jedoch ist im Verbrennungsmotor üblicherweise eine kontinuierliche Zuführung von Motoröl zu Schmierung der Steuerkette gewährleistet, wodurch relativ lange Betriebszeiten erreicht werden können. Ein weiteres Einsatzgebiet ist der Antrieb von Rädern von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Motorrädern. Zwar ist auch hier eine relativ hohe Anforderung an die Belastbarkeit solcher Motorradantriebsketten gegeben, jedoch spielen die Genauigkeit der Abmessung und Maßhaltigkeit während des Betriebs eine untergeordnete Rolle, während durch den Betrieb der Motorradantriebskette in einer aggressiven Umgebung ein sehr hoher Verschleiß stattfindet, der zu niedrigen Betriebszeiten und hohen Ausfallraten führt. Gerade in einem Motorradkettenantrieb ist eine solche Gelenkkette ohne signifikanten Schutz direkt der Umgebung ausgesetzt und muss neben Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit, Schmutz, auch chemischen Umwelteinflüssen und einer hohen mechanischen Belastung standhalten.
Einfache Motorradantriebsketten, wie sie heute üblicherweise nur noch bei klassischen Motorrädern eingesetzt werden, basieren auf einer einfachen Gelenkkette mit einander abwechselnden Innen- und Außenkettengliedern, die mittels eines Kettengelenks miteinander verbunden sind, wobei sich die Bolzen der Außenkettenglieder durch die Hülsen der Innenkettenglieder erstrecken. Üblicherweise ist auf den Hülsen der Innenkettenglieder noch eine Rolle angeordnet, um den Verschleiß der Motorantriebskette beim Eingriff in das Antriebsritzel und das Abtriebskettenrad gering zu halten. Bei der Montage der Motorradantriebskette wurden die einzelnen Bestandteile lediglich zusammengesteckt und miteinander verpresst und anschließend durch Einlegen der Kette in ein geeignetes Fett, welches sich an den Gelenkstellen absetzen sollte, geschmiert. Beim Einsatz in einem Motorradkettenantrieb arbeitet sich das Fett in Abhängigkeit der Umgebungseinflüsse und unter der Belastung durch eine hohe Kraftübertragung gerade bei hubraumstarken Motorrädern aus den Gelenkflächen heraus. Gleichzeitig gerät von außen Schmutz zwischen die Rollen, Hülsen und Bolzen sowie den Innenlaschen und Außenlaschen der Motorradantriebskette. Zur Verbesserung der Laufeigenschaften und Verlängerung der Betriebszeiten von älteren Motorradantriebsketten wurden diese oftmals mit Benzin oder Reinigungsmitteln ausgewaschen und anschließend in einem heißen Fettbad wieder nachgeschmiert. Trotzdem konnten mit solchen einfachen Motorradantriebsketten nur eine Lebensdauer von 2000 bis 5000 km erreicht werden.
Seit Anfang der 80er Jahre werden Motorradkettenantriebe mit sogenannten O-Ring-Ketten ausgerüstet, die eine permanente Fettfüllung zwischen dem Bolzen des Außenkettenglieds und der Hülse des Innenkettenglieds aufweisen. 4 zeigt den Aufbau einer solchen O-Ring-Kette aus dem Stand der Technik. An dieser O-Ring-Kette sind deutlich die an jedem Kettengelenk zwischen Innenlasche und Außenlasche angeordneten O-Ringe zu erkennen. 5 zeigt eine Teilansicht des Kettengelenks einer solchen O-Ring-Kette in einer Schnittdarstellung. Der O-Ring dichtet den Zwischenraum zwischen Außenlasche und Innenlasche ab und hält die bei der Produktion vorgesehene Fettfüllung zwischen der Hülse und dem Bolzen. Der O-Ring verhindert weiter auch das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in das Kettengelenk, wodurch die Wartungsintervalle für Motorradantriebsketten deutlich verlängert und die Lebensdauer nahezu verdoppelt werden konnte. Trotz der anfänglichen Skepsis hinsichtlich der Belastung und Beständigkeit der O-Ringe sind diese bei entsprechender Behandlung und Wartung unkritisch.
In einer Weiterentwicklung werden anstelle der O-Ringe Dichtringe mit einem X-ringförmigen Querschnitt eingesetzt. Bei derartigen X-Ring-Ketten kann sich durch die höhere Anzahl an Dichtstellen und das etwas größere Schmiermittelreservoir die Lebensdauer um etwa 30 % erhöhen. Durch die Veränderung der Ringkonstruktion, den Einsatz mehrerer Dichtlippen und zusätzlicher Stabilisatoren, lässt sich die Lebensdauer solcher Motorradantriebsketten nochmals steigern, führt aber auch zu höheren Produktionskosten. Durch die dauerhaft bessere Schmierung von Bolzen und Hülse ist sowohl die Wartung solcher O-Ring- oder X-Ring-Ketten nicht so aufwändig als auch die Laufzeit verlängert. Jedoch wird durch die Dichtringe der Reibungswiderstand in der Motorradantriebskette zwischen Innenlasche und Außenlasche erhöht, wodurch Leistungseinbußen von 5 bis 10 % entstehen können. Darüber hinaus sind Dichtringe anfällig gegenüber Lösungsmitteln und können durch aggressive Reinigungsmittel beschädigt werden, was bei einem Austritt des Schmiermittels aus der Fettkammer zu einer frühzeitigen dauerhaften Beschädigung der O-Ring- oder X-Ring-Ketten führen kann. Ferner benötigt eine mit Dichtring versehene Motorradantriebskette eine regelmäßige Wartung der auf den Hülsen drehbar angeordneten Rollen, die im direkten Kontakt mit Kettenritzel und Kettenantriebsrad stehen und daher regelmäßig gereinigt und neu geschmiert werden müssen.
Die in Verbrennungsmotoren für Steuerantriebe eingesetzten Gelenkketten unterliegen durch die Verbrennungstechnik hohen statischen und dynamischen Belastungen, was insbesondere an den Kettengelenken zu einem hohen Verschleiß führt. Neben dem Einsatz von hochfesten legierten Stählen zur Herstellung der Bauteile des Kettengelenks gibt es im Stand der Technik vielfältige Ansätze, die Dauerbelastbarkeit und Verschleißfestigkeit der Kettengelenke von Steuer- und Antriebsketten zu verbessern. Beispielsweise beschreibt die DE 20 2005 011 573 U1 das Aufbringen einer äußeren Oxidationsschicht auf nitrierte Gelenkbolzen oder Gelenkhülsen zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit des Kettengelenks. Die DE 202 069 47 U1 beschreibt neben der Verwendung speziell legierter Kohlenstoffstähle auch das Härten der Oberflächenschichten in einem Nitrierverfahren. Einen anderen Weg beschreibt die DE 198 200 39 A1 , bei der die Gelenkhülse der Antriebskette mehrere Schmierstoffkanäle aufweist, die durch die Gelenkhülse hindurch eine Schmiermittelzufuhr ins Kettengelenk ermöglichen. Auch der Gelenkaufbau in der DE 10 2015 010 914 A1 versucht die Schmierung des Kettengelenks zu verbessern und sieht dafür auf dem Gelenkbolzen oder auf der Gelenkfläche der Hülse eine Strukturierung vor, die das Motoröl im Kettengelenk hält, wobei zusätzlich Kanäle zur Versorgung des Kettengelenks mit Motoröl vorgesehen sein können. Demgegenüber offenbart die DE 20 2012 007 566 U1 eine reibungsreduzierte Gelenkkette für den Einsatz in Verbrennungsmotoren, bei der die Kontaktflächen zwischen den Innenlaschen und Außenlaschen der Kette mit einer Gleitbeschichtung versehen sind, um mittels der Reduzierung des Reibungsverlustes zwischen den Innen- und Außenlaschen die Belastung und den Verschleiß der Antriebskette insgesamt zu reduzieren.
Im Gegensatz zu den in Steuerkettentrieben eingesetzten Gelenkketten, die in Betrieb regelmäßig durch gezielt zugeführtes oder indirekt auftreffendes Motoröl kontinuierlich geschmiert werden, haben sich im Bereich der Motorradkettenantriebe die mit O- oder X-Ring abgedichteten Motorradantriebskette durchgesetzt. Die früher üblichen, initial mit Schmiermittel getränkten und geschmierten Gelenkketten, wurden, bedingt durch die erheblich verlängerten Wartungsintervalle und eine deutlich verbesserte Lebensdauer, trotz der bekannten Nachteile nahezu vollständig durch abgedichtete Motorradantriebsketten ersetzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Motorradantriebskette bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und mit guten Gleiteigenschaften sowie geringen Reibungsverlusten eine möglichst hohe Lebenserwartung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Motorradantriebskette dichtungsfrei ausgebildet ist und die Hülseninnenfläche der Hülsen der Innenkettenglieder eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, die gegenüber einer tragenden Hülsengelenkfläche der Hülseninnenfläche zurückversetzt sind, wobei die Hülseninnenfläche mit einem Gleitlack versehen ist. Eine derartig dichtungsfrei ausgebildete Motorradantriebskette vermeidet die durch O- oder X-Ringe in herkömmlichen abgedichteten Motorradantriebsketten entstehenden Reibungsverluste und die dadurch erzeugten Leistungseinbußen von bis zu 10%, was letztendlich zu einer entsprechenden Reduzierung des Energieverbrauchs des Verbrennungsmotors führt. Dabei ermöglicht die mit einem Gleitlack versehene Hülseninnenfläche auch ohne ein abgedichtetes Schmierpolster zwischen dem Bolzen und der Hülse gute Gleiteigenschaften und damit einen geringen Verschleiß des Kettengelenks und gleichzeitig eine geringe Leistungsaufnahme des Motorradkettenantriebs.
Die mit einem Gleitlack versehene Hülseninnenfläche weist eine Vielzahl von Vertiefungen auf, die gegenüber der Hülsengelenkfläche, die zur Ausbildung des Kettengelenks in einem tragfähigen Kontakt mit dem Bolzen bzw. der Bolzengelenkfläche steht, zurückversetzt und mit Gleitlack gefüllt sind. Im Gegensatz zu den früher üblichen einfachen Motorradantriebsketten wird die nach der Herstellung der Motorradantriebskette eingebrachte Initialbefettung zum Schutz gegen Korrosion, Verschmutzung und Verschleiß, oder eine entsprechende bei der Wartung der Motorradantriebskette eingebrachte Nachbefettung in dem erfindungsgemäßen Kettengelenk mit einer mit Gleitlack versehenen Hülseninnenfläche sehr viel langsamer verbraucht, so dass sich die Standzeit der Motorradantriebskette erhöht. Dabei wird der im Gegensatz zu sonst üblichen Verschleißschutzschichten relativ weiche, aber trotzdem feste Gleitlack aus denen als Reservoir dienenden Vertiefungen in kleinen Mengen über einen relativ langen Zeitraum an die Gelenkflächen des Kettengelenks abgegeben, wodurch im laufenden Betrieb die Reibung und damit auch der Verscheiß des Kettengelenks gering gehalten wird. Entsprechend ermöglichen die mit Gleitlack gefüllten Vertiefungen nicht nur eine gewisse Notlaufeigenschaft nach dem Verlust der Befettung des Kettengelenks, sondern das Kettengelenk wird über einen längeren Zeitraum regelmäßig mit Gleitlack aus den Vertiefungen versorgt, wodurch in Abhängigkeit der Initial- und Nachbefettung nicht nur die Gleiteigenschaften des Kettengelenks, sondern auch der Nutzungszeitraum der Motorradantriebskette erhöht werden kann.
Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass der Flächenanteil der Vertiefung an der Hülseninnenfläche zwischen 5% und 35% beträgt. Der Flächenanteil der Vertiefung gegenüber der Gesamtfläche der Hülseninnenfläche, entsprechend der Summe aus Hülsengelenkfläche und Vertiefungen, zwischen 5% und 35%, insbesondere zwischen 15% und 30%, ermöglicht sowohl eine unbeeinträchtigte Funktion des Kettengelenks als auch ein ausreichendes Volumen des Gleitlacks in den als Reservoir dienenden Vertiefungen für eine möglichst lange Versorgung des Kettengelenks mit Gleitlack. Entsprechend wirkt sich dieses Verhältnis positiv auf den Verschleiß des Kettengelenks aus, ohne die Stabilität und Belastbarkeit des Kettengelenks zu beeinträchtigen. Für ein sicheres Auftragen und Haften des Gleitlacks auf der Hülsengelenkfläche kann die Oberflächenrauheit der Hülsengelenkfläche mindestens 1 µm, bevorzugt mindestens 2 µm betragen. Eine derartige Oberflächenrauheit der unbeschichteten Hülsengelenkfläche ermöglicht nicht nur eine einfache Vorbehandlung der Hülse bzw. der Hülseninnenfläche und ein sicheres Beschichten mit Gleitlack, sondern ermöglicht auch ein gutes Verankern des Gleitlacks auf der Hülsengelenkfläche.
Um im Betrieb ein ausreichendes Reservoir von Gleitlack für eine niedrige Reibung im Kettengelenk und eine entsprechende lange Standzeit der Motorantriebskette zu ermöglichen, kann die Tiefe der Vertiefungen gegenüber der Gelenkfläche mindestens das Zehnfache der Oberflächenrauheit der Hülsengelenkfläche betragen. Eine Tiefe der Vertiefung von mindestens 10 µm, bevorzugt mindestens 20 µm ermöglicht bereits eine längere Versorgung des Kettengelenks mit Gleitlack. Zur Vergrößerung des Reservoirs an Gleitlack und Erhöhung des Zeitraums der Versorgung des Kettengelenks mit Gleitlack und der Versorgungsmenge mit Gleitlack kann die Tiefe der Vertiefungen gegenüber der Hülsengelenkfläche bis zu 200 µm betragen. Bei einer Tiefe der Vertiefungen von bis zu 200 µm kann ein Einfluss auf die Tragfähigkeit der Hülsengelenkfläche nahezu ausgeschlossen werden.
Die bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Vertiefungen eine Form von regulären oder nicht regulären geometrischen Körpern, insbesondere die Form eines Kugelsegments, eines Keils, eines Kegels, eines Kegelstumpfes, einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes aufweisen. Derartige Formen lassen sich besonders einfach in automatisierten Verfahren herstellen und bieten eine gleichmäßige Verteilung des Reservoirvolumens an Gleitlack sowohl über das Kettengelenk als auch über die Kettengelenke der Motorradantriebskette. Dabei können die Vertiefungen durch mechanisches Verformen, insbesondere durch Prägen oder Walzen der Hülseninnenfläche ausgebildet sein. Ein mechanisches Verformen der Hülseninnenfläche kann bei der Herstellung der Hülsen integriert werden, indem beispielsweise ein entsprechendes Hülsenbandmaterial vor dem Wickeln der Hülsen mechanisch verformt wird. Alternativ können die Vertiefungen auf der Hülseninnenfläche durch das Abtragen von Material, insbesondere mittels Laserablation hergestellt werden.
Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass der Gleitlack Molybdänsulfid (MoS₂) enthält. Die Verwendung von Molybdänsulfid als wesentlichen Festschmierstoff im Gleitlack ermöglicht neben einer hohen Lastaufnahme auch eine geringe Reibzahl des Gleitlacks und bietet zusätzlich einen Schutz gegen korrosive Einflüsse. Bevorzugt enthält der Gleitlack zusätzlich Graphit und/oder Polytetrafluorethylen (PTFE), die im Hinblick auf die Gleiteigenschaften sowie der geringen Haftneigung des Gleitlacks synergetische Effekte mit Molybdänsulfid ermöglichen. Als Bindemittel für die Festschmierstoffe des Gleitlacks ist zweckmäßigerweise ein organisches Bindemittel vorgesehen.
Zur Verbesserung des Anhaftverhaltens des Gleitlacks auf der Hülseninnenfläche kann der Gleitlack ein wärmeerhärtender Gleitlack sein. Nach der gründlichen Entfettung der metallischen Hülseninnenfläche, beispielsweise im Ultraschallverfahren, sowie optional einem mechanischen oder chemischen Aufrauen der metallischen Oberfläche kann der Gleitlack durch Tauchen, Spritzen oder Tauchzentrifugieren aufgetragen werden, wobei die Schichtdicke von Gleitlack auf der Hülsengelenkfläche zwischen 5 und 25 µm beträgt, insbesondere zwischen 10 und 20 µm. Um eine möglichst hohe Verschleißfestigkeit zu erreichen, kann der Gleitlack bei Temperaturen zwischen 160 und 250°C ausgehärtet werden, wobei die Aushärtzeit typischerweise zwischen 15 und 60 Minuten liegt. Neben der Verbesserung der Verschleißfestigkeit verbessert das Einbrennen des Gleitlacks auch den Korrosionsschutz und die Temperaturstabilität des Gleitlacks, wobei je nach chemischer Zusammensetzung des Gleitlacks eine hohe chemische Beständigkeit und eine Temperaturverträglichkeit bis zu 600°C erreicht werden kann.
Vorteilhafterweise kann die Bolzengelenkfläche der Bolzen eine Oberflächenrauigkeit zwischen 0,1 und 0,8 µm, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4 µm aufweisen. In Verbindung mit einer gleitlackbeschichteten Hülsengelenkfläche ermöglicht diese geringe Rautiefe des unbeschichteten Gelenkpartners, d.h. dem Bolzen, gute Gleiteigenschaften und hohe Standzeiten durch sehr geringe Reibwerte mit konstanten Reibungskoeffizienten, sowie eine extreme Druckbeständigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Staub, Schmutz, Feuchtigkeit und chemischer Einflüsse. Dabei können die Bolzen sinnvollerweise aus Stahl, bevorzugt aus einem gehärteten Stahl hergestellt sein. Die Oberflächen von Bolzen aus Stahl, bevorzugt aus gehärtetem Stahl, sind besonders glatt und maßhaltig und lassen sich in Kombination mit gleitlackbeschichteten Hülsen zu einem Kettengelenk mit einem geringen Spiel und einer geringen Reibung zusammensetzen. Dies ermöglicht die Herstellung einer Motorradantriebskette mit geringem Verschleiß, geringen Reibungsverlusten und einer geringen Kettenlängung, wodurch die Standzeit der Motorradantriebskette deutlich erhöht werden kann. Alternativ können die Bolzen auch aus einem Keramikwerkstoff hergestellt sein. Weiter können die Oberflächen der Bolzen mit einer Verschleißschutzschicht versehen sein. Eine solche Verschleißschutzschicht, die beispielsweise mittels eines PVD- oder CVD-Vakuumbeschichtungsverfahrens aufgebracht werden kann, verbessert die Oberflächenbeschaffenheit der Bolzen und reduziert so gleichzeitig die verbleibende Verschleißproblematik im Kettengelenk.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter einen Motorradkettenantrieb mit einem Antriebsritzel und mindestens einem Abtriebskettenrad, sowie eine um das Antriebsritzel und das mindestens eine Abtriebskettenrad herumgelegten Motorradantriebskette nach einer der vorstehenden Ausführungsformen. Eine solche Motorradkette ermöglicht eine gute Leistungsübertragung zwischen Antriebsritzel und Abtriebskettenrad durch die Vermeidung von Reibungsverlusten an Dichtungsringen bei einer gleichzeitig guten Lebensdauer und langen Wartungsintervallen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung einer Motorradantriebskette mit einander abwechselnden Innen- und Außenkettengliedern, die jeweils mittels eines Kettengelenks miteinander verbunden sind, in einem Motorradkettenantrieb, wobei jedes Innenkettenglied mindestens zwei parallel angeordnete Innenlaschen, zwei die Innenlaschen miteinander verbindende Hülsen und zwei auf den Hülsen drehbar angeordnete Rollen aufweist, und wobei jedes Außenkettenglied mindestens zwei Außenlaschen und zwei der Außenlaschen miteinander verbindende Bolzen aufweist, die sich zum Ausbilden eines Kettengelenks jeweils durch eine Hülse erstrecken, wobei die Hülseninnenfläche der Hülsen eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, die gegenüber einer tragenden Hülsengelenkfläche der Hülseninnenfläche zurückversetzt sind, und mit einem Gleitlack versehen ist. Die Verwendung einer solchen Motorradantriebskette in einem Motorradkettenantrieb ermöglicht eine erhöhte Leistungsübertragung vom Antriebsritzel auf das Abtriebskettenrad mit nur geringen Reibungsverlusten und einem entsprechend kleiner dimensionierten Antrieb bei gleichzeitig relativ langen Standzeiten der Motorradantriebskette in einem erfindungsgemäßen Motorradkettenantrieb.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Motorradkettenantriebs,
2 eine Draufsicht auf eine teilweise geschnittene erfindungsgemäße Motorradantriebskette,
3a eine vergrößerte Schnittansicht einer Hülse des Innenkettenglieds der Motorantriebskette aus 2,
3b einen Ausschnitt der Hülseninnenfläche der Hülse aus 3a,
4 eine Draufsicht auf eine O-Ring-Motorradkette aus dem Stand der Technik, und
5 eine vergrößerte Schnittansicht des Kettengelenks der O-Ring-Motorradkette aus 4.

Der in 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Motorradkettenantrieb 1 weist ein Antriebsritzel 2, ein Abtriebskettenrad 3 sowie eine um das Antriebsritzel 2 und das Abtriebskettenrad 3 herumgelegte geschlossene Motorradantriebskette 4 auf. Das Antriebsritzel 2 wird von einem Motor angetrieben und überträgt die Drehbewegung über die Motorradantriebskette 4 auf das Abtriebskettenrad 3, das mit einem Hinterrad eines Motorrads verbunden ist. Das Antriebsritzel 2 weist eine kleine Anzahl an Zähnen 5 zum Eingriff in die Motorradantriebskette 4 und das Abtriebskettenrad 3 eine sehr viel größere Anzahl an Zähnen 5 auf, so dass sich bei der Übertragung der Drehbewegung des Antriebsritzels 2 auf das Abtriebskettenrad 3 eine Untersetzung ergibt.
Die Motorradantriebskette 4 für den in 1 gezeigten Motorradkettenantrieb 1 ist in 2 in einer teilweise geschnittenen, seitlichen Draufsicht dargestellt. Die Innenkettenglieder 6 und die Außenkettenglieder 7 sind jeweils mittels eines Kettengelenks 8 miteinander verbunden. Ein Innenkettenglied 6 besteht jeweils aus zwei parallel verlaufenden Innenlaschen 9 mit zwei Gelenköffnungen 10 und zwei die Innenlaschen 9 miteinander verbindenden Hülsen 11, wobei die Hülsen 11 senkrecht zu den Innenlaschen 9 stehen und die Hülsen 11 fest in den Gelenköffnungen 10 mit den Innenlaschen 9 verbunden sind, insbesondere durch Pressen. Die Außenkettenglieder 7 bestehen aus zwei parallel verlaufenden Außenlaschen 12, die mit zwei Bolzen 13 miteinander verbunden sind, wobei die Bolzen 13 drehbar in den Hülsen 11 der Innenkettenglieder 6 gelagert sind. Wie in der vergrößerten Schnittansicht des Kettengelenks 8 in 3 gut zu erkennen, sind die Außenkettenglieder 7 durch den Bolzen 13 beweglich auf einem Innenkettenglied 6 angeordnet und verbinden durch die Außenlaschen 12 das Innenkettenglied 6 mit einem zweiten, nachfolgenden Innenkettenglied 6, wobei die Außenlaschen 12 parallel zu den Innenlaschen 9 verlaufen. Die drehbar in der Hülse 11 des Innenkettenglieds 6 gelagerten Bolzen 13 der Außenkettenglieder 7 bildet jeweils das Kettengelenk 8 der Motorradantriebskette 4 aus. Dabei fluchten die Achsen der ineinander verlaufenden Bolzen 13 und Hülsen 11 miteinander. Die Hülsen 11 der Innenkettenglieder 6 sind zwischen den Innenlaschen 9 von Rollen 14 umgeben, die drehbar auf den Hülsen 11 angeordnet sind. Wie die Hülsen 11, stehen auch die Rollen 14 senkrecht zu den Innenlaschen 9, wobei auch die Achse der Rollen 14 zu den Achsen der Hülsen 11 und der Bolzen 13 fluchtet.
Beim Einsatz einer solchen Motorradantriebskette 4 in einem Motorradkettenantrieb 1 wälzen sich die Rollen 14 mit einer geringen Reibung an den Zahnflanken der Zähne 5 des Antriebsritzels 2 und Abtriebskettenrads 3 ab, so dass durch die Drehung der Rollen 14 immer wieder eine andere Stelle des Umfangs der Rollen 14 mit den Zähnen 5 zum Tragen kommt.
Die Position der Hülse 11 im Kettengelenk 8 ist gut in der detaillierten Schnittansicht in 2 zu erkennen. Die auf der Hülseninnenfläche 17 mit einem Gleitlack 20 versehene Hülse 11, ist in den Gelenköffnungen 10 der Innenlaschen 9 fest angeordnet, insbesondere mittels Pressen. Dabei stehen die Enden der Hülsen 11 leicht gegenüber der Außenfläche 15 der Innenlaschen 9 über, so dass die Innenflächen 16 der Außenlaschen 12 lediglich mit den stirnseitigen Enden der Hülsen 11 in Kontakt kommen können. Dies reduziert die Reibung im Kettengelenk 8.
3a zeigt die in 2 geschnitten dargestellte Hülse 11 in einer Detailansicht. Auch hier ist die Hülse 11 wiederum geschnitten dargestellt mit Blick auf die Hülseninnenfläche 17. Die Hülseninnenfläche 17 umfasst die tragende Hülsengelenkfläche 18, die den größten Teil der Hülseninnenfläche 17 umfasst sowie gleichmäßig über die Hülseninnenfläche 17 verteilte Vertiefungen, die gegenüber der Hülseninnenfläche 17 in die Hülse 11 hinein vertieft sind. Die gesamte Hülseninnenfläche 17 ist mit einem Gleitlack 20 versehen, der die Vertiefungen 19 ausfüllt und sich in einer gleichmäßigen Oberfläche über die Hülsengelenkfläche 18 und die Vertiefungen 19 der Hülseninnenfläche 17 erstreckt. Dabei beträgt die Schichtdicke des Gleitlacks 20 auf der Hülseninnenfläche 17 etwas 10 bis 30 µm. Die Rautiefe der unbeschichteten Hülseninnenfläche 17 im Bereich der ungestörten Hülsengelenkfläche 18 beträgt etwa 1 bis 3 µm. Der Flächenanteil der Vertiefungen 19 an der Hülseninnenfläche 17 beträgt zwischen 5 und 35%. Die mit einem Gleitlack 20 versehene Hülsengelenkfläche 18 der Hülseninnenfläche 17 steht im Kettengelenk 8 mit der Bolzengelenkfläche 21 des Bolzens 13 in einer tragenden Verbindung, um das Kettengelenk 8 der erfindungsgemäßen Motorradantriebskette 4 auszubilden.
3b zeigt einen Ausschnitt der Oberflächenstruktur der Hülseninnenfläche 17. In der hier beispielhaft dargestellten Ausführungsform sind die Vertiefungen kreisförmig ausgebildet mit einem im Wesentlichen halbkugelförmigen Volumen. Der Flächenanteil dieser Vertiefungen 19 beträgt etwa 25% der Hülseninnenfläche 17. Dabei sind die Vertiefungen 19 in einem Rauten-Muster angeordnet, wobei sich an jedem Eckpunkt einer Raute eine Vertiefung 17 befindet.
Die in 3b dargestellte Oberflächenstruktur der Hülseninnenfläche 17 wurde vor dem Wickeln der Hülse 11 in die Oberfläche eines Hülsenbandes eingeprägt. In der dargestellten Ausführungsform beträgt die mit der Rautiefe der unbeschichteten Hülseninnenfläche 17 etwa 1 bis 2 µm, während die mittlere Rautiefe der zugehörigen Bolzengelenkfläche 21 etwa 0,2 bis 0,4 µm beträgt. Die relativ glatte Bolzengelenkfläche 21 bildet zusammen mit der mit Gleitlack 20 beschichteten Hülsengelenkfläche 18 ein reibungsarmes belastbares Kettengelenk 8 aus.
In 4 ist eine sogenannte O-Ring-Motorradkette 23 aus dem Stand der Technik abgebildet, bei der das Kettengelenk 8 mittels eines O-Rings 24 abgedichtet ist. Wie in der Detailansicht des Kettengelenks 8 in 5 gut zu erkennen, ist dieser im Querschnitt kreisförmige O-Ring 24 zwischen der Außenfläche 15 der Innenlaschen 9 und der Innenfläche 16 der Außenlaschen 12 angeordnet und dichtet das Kettengelenk 8 zwischen Bolzen 13 und Hülse 11 gegenüber der Umgebung ab. Dadurch ergibt sich im Bereich des Kettengelenks 8 ein abgedichtetes Reservoir 25, das im Neuzustand der O-Ring-Motorradkette 23 mit Schmiermittel gefüllt ist. Neben dem hier gezeigten kreisförmigen O-Ring 24, werden im Stand der Technik auch Dichtungsringe mit einem X-förmigen Querschnitt eingesetzt, die im Dichtring zwei zusätzliche Kammern selbst ausbilden, die das Austreten von Schmiermittel aus dem Kettengelenk 8 zusätzlich erschweren und gleichzeitig auch ein Eindringen von Schmutz und aggressiven Medien aus der Umgebung in das Kettengelenk 8 verhindern. Die auf der Hülse 11 drehbar angeordnete Rolle 14 wird bei einer O-Ring-Motorradkette 23 nicht mit Schmiermittel aus dem Reservoir 25 versorgt, so dass diese Rollen 14 in normalen Wartungszeiträumen regelmäßig gereinigt und neu geschmiert werden müssen. Die in O-Ring-Motorradketten 23 zwischen Innenlaschen 9 und Außenlaschen 12 eingesetzten O-Ringe 24 stehen im Betrieb der O-Ring-Motorradkette 23 in ständigem Reibungskontakt, der sich leistungshemmend auf einen Motorradkettenantrieb 1 auswirkt. Die Leistungseinbußen für den Einsatz einer O-Ring-Motorradkette 23 in einem Motorradkettenantrieb 1 können bis zu 10 % betragen. Eine Beschädigung der O-Ringe 24 in den Kettengelenken 8 führt zu einem frühzeitigen Verlust des Schmiermittels aus dem Kettengelenk 8 und damit zu einer frühzeitigen Beschädigung und einem notwendigen Austausch der O-Ring-Motorradkette 23.
Bezugszeichenliste

1: Motorradkettenantrieb
2: Antriebsritzel
3: Abtriebskettenrad
4: Motorradantriebskette
5: Zähne
6: Innenkettenglieder
7: Außenkettenglieder
8: Kettengelenk
9: Innenlaschen
10: Gelenköffnungen
11: Hülsen
12: Außenlaschen
13: Bolzen
14: Rollen
15: Außenfläche
16: Innenfläche
17: Hülseninnenfläche
18: Hülsengelenkfläche
19: Vertiefungen
20: Gleitlack
21: Bolzengelenkfläche
22: Hülsenband
23: O-Ring-Motorradkette
24: O-Ring
25: Reservoir

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005011573 U1 [0006]
DE 20206947 U1 [0006]
DE 19820039 A1 [0006]
DE 102015010914 A1 [0006]
DE 202012007566 U1 [0006]

Claims

Motorradantriebskette (4) mit einander abwechselnden Innenkettengliedern (6) und Außenkettengliedern (7) die jeweils mittels eines Kettengelenks (8) miteinander verbunden sind, wobei jedes Innenkettenglied (6) mindestens zwei parallel angeordnete Innenlaschen (9) und zwei die Innenlaschen (9) miteinander verbindende Hülsen (11) und jedes Außenkettenglied (7) mindestens zwei Außenlaschen (12) und zwei die Außenlaschen (12) miteinander verbindende Bolzen (13) aufweist, wobei die Bolzen (13) sich jeweils durch eine Hülse (11) erstrecken, um ein Kettengelenk (8) auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorradantriebskette (4) dichtungsfrei ausgebildet ist und eine Hülseninnenfläche (17) der Hülsen (11) der Innenkettenglieder (6) eine Vielzahl von Vertiefungen (19) aufweist, die gegenüber einer tragenden Hülsengelenkfläche (18) der Hülseninnenfläche (17) zurückversetzt sind, wobei die Hülseninnenfläche (17) mit einem Gleitlack (20) versehen ist.
Motorradantriebskette (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenanteil der Vertiefungen (19) an der Hülseninnenfläche (17) zwischen 5 und 35 % beträgt.
Motorradantriebskette (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauheit der Hülsengelenkfläche (18) mindestens 1 µm, bevorzugt mindestens 2 µm, beträgt.
Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Vertiefungen (19) gegenüber der Hülsengelenkfläche (18) mindestens das Zehnfache der Oberflächenrauheit der Hülsengelenkfläche (18) beträgt.
Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Vertiefungen (19) gegenüber der Hülsengelenkfläche (18) kleiner als 200 µm ist.
Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (19) die Form von regulären oder nicht regulären geometrischen Körpern aufweisen, insbesondere die Form eines Kugelsegments, eines Keils, eines Kegels, eines Kegelstumpfes, einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes aufweisen.
Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (19) durch mechanisches Verformen, insbesondere durch Prägen oder Walzen der Hülseninnenfläche (17), ausgebildet sind.
Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack (20) Molibdändisulfid enthält.
Motorradantriebskette (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack (20) zusätzlich Graphit und/oder Polytetrafluorethylen enthält.
Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack (20) ein wärmehärtender Gleitlack (20) ist.
Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bolzengelenkfläche (21) der Bolzen (13) eine Oberflächenrauheit zwischen 0,1 und 0,8 µm, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4 µm, aufweist.
Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (13) aus Stahl, bevorzugt aus einem gehärteten Stahl, hergestellt sind.
Motorradantriebskette (4) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bolzengelenkfläche (21) der Bolzen (13) mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist.
Motorradkettenantrieb (1) mit einem Antriebsritzel (2), mit mindestens einem Abtriebskettenrad (3) und mit einer um das Antriebsritzel (2) und das mindestens eine Abtriebskettenrad (3) herum gelegten Motorradantriebskette (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Verwendung einer Motorradantriebskette (4) mit einander abwechselnden Innen- und Außenkettengliedern (6,7), die jeweils mittels eines Kettengelenks (8) miteinander verbunden sind, in einem Motorradkettenantrieb (1), wobei jedes Innenkettenglied (6) mindestens zwei parallel angeordnete Innenlaschen (9), zwei die Innenlaschen miteinander verbindende Hülsen (11) und zwei auf den Hülsen (11) drehbar angeordnete Rollen (14) aufweist und jedes Außenkettenglied (7) mindestens zwei Außenlaschen (12) und zwei die Außenlaschen (12) miteinander verbindende Bolzen (13) aufweist, die sich zum Ausbilden eines Kettengelenks (8) jeweils durch eine Hülse (11) erstrecken, wobei eine Hülseninnenfläche (17) der Hülsen (11) eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist, die gegenüber einer tragenden Hülsengelenkfläche (18) der Hülseninnenfläche (17) zurückversetzt sind, und mit einem Gleitlack (20) versehen ist.