-
Die Erfindung betrifft eine reibungsreduzierte Kette mit an Kettengelenken miteinander verbundenen Außenkettengliedern und Innenkettengliedern.
-
Beim Einsatz von Ketten im Bereich der Kraftfahrzeugindustrie sind heutzutage einerseits die Geräuschentwicklung, andererseits der entstehende Verschleiß von übergeordneter Bedeutung, da diese unmittelbar Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch haben.
-
Wenn eine geräuscharme Kette betrieben wird, können sich Innen- und Außenlaschen einer Kette berühren, wodurch Reibungsverlust entsteht. Dieser Reibungsverlust führt neben einer verringerten Effizienz der Kette auch zu einer Erhöhung der Öltemperatur aufgrund der erzeugten Hitze führt. Folglich wird der Reduzierung des Reibungsverlustes heutzutage eine erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt.
-
Insbesondere im Bereich von Verbrennungsmotoren rückt die Reibungsreduzierung zunehmend in den Fokus, da die Forderung nach Fahrzeugen mit verringertem Kraftstoffverbrauch nicht nur aufgrund der erhöhten Rohstoffpreise, sondern insbesondere unter Berücksichtigung des Umweltschutzes zunehmend gefordert wird.
-
Durch Detailverbesserungen bei der Materialauswahl einerseits sowie fertigungstechnischer und konstruktiver Maßnahmen an allen Bauteilen des Kettentriebs andererseits konnten bereits CO2-Reduktionen von bis zu 2 g/km mehrfach bestätigt werden. Der Hauptanteil der Reibung tritt hierbei innerhalb der Flächen auf, die in einem dauerhaften kraftbelasteten Eingriff miteinander stehen, beispielsweise die Kontaktflächen zwischen Zahnlaschen und Kettenrad. Hier wurden bereits verschiedenste Maßnahmen zur Reduktion dieser Hauptreibung vorgeschlagen. Um eine noch weitere CO2-Reduktion zu bewirken, wird zunehmend auch anderen Reibungsformen Aufmerksamkeit geschenkt, d. h. zusätzlich auftretender Reibung, im normalen Betrieb der Kette beispielsweise bedingt durch das Axialspiel im Kettengelenk zwischen Innen- und Außenlaschen auftritt und geringer ist als die Hauptreibung.
-
Die
DE 10 2008 004 742 A betrifft eine geräuscharme Kette, die in einem Getriebe verwendet wird, bei dem die Kette mit Kettenrädern in Eingriff steht, um Kraft zu übertragen. Um die Reibung zwischen Innen- und Außenlaschen der Kette zu reduzieren, sind an den Kettenlaschen Flächenvorsprünge vorgesehen, durch die die Kontaktfläche mit angrenzenden Kettenlaschen reduziert und der Biegewiderstand verringert wird. In diesem Zusammenhang ist ein ringförmiger Vorsprung beschrieben, der koaxial zu einem Stiftloch der Kettenlasche angeordnet ist, und sich zumindest abschnittsweise um dieses herum erstreckt. Der Vorsprung kann auch als Halbkreis, bogenförmig oder rechteckig, wie auch als eine Ansammlung punktförmiger Vorsprünge ausgebildet sein. Die Vorsprünge sind hierbei auf beiden Seiten der Lasche angeordnet, und können auf einem entsprechend gegenüberliegend angeordneten Vorsprung oder direkt auf der Laschenoberfläche der benachbarten Lasche aufliegen.
-
Die
WO2010/114778A2 offenbart eine weitere reibungsreduzierte Kette. Die beschriebene Kette umfasst hierbei eine Vielzahl von miteinander über Gelenke verbundenen Laschen. Auf den Hauptoberflächen der einzelnen Laschen sind ein oder mehrere Vorsprünge ausgebildet, die sich in der Breiterichtung der Kette erstrecken, so dass die Vorsprünge in Kontakt mit der Hauptfläche einer benachbarten Lasche kommen. Auf diese Weise kann die Berührungsfläche zwischen zwei einander gegenüberliegenden Laschen auf die Kontaktfläche der Vorsprünge reduziert und so die Reibung deutlich verringert werden. Wie in
4 dieser Druckschrift dargestellt, können die Vorsprünge gebildet werden, indem ein Stempel mit kreisförmigem Querschnitt in eine Außenoberfläche der Lasche gedrückt wird, bis in der gegenüberliegenden Oberfläche ein entsprechender halbrunder Vorsprung entsteht. Die Vorsprünge sind hierbei im Bereich der ringförmigen Öffnungen der Kettengelenke angeordnet, d. h. entweder in einer horizontalen Mittellinie zu den Öffnungen oder in einer vertikalen Mittellinie oberhalb oder unterhalb der Öffnungen. Vorzugsweise kann jede Lasche mit entsprechenden Vorsprüngen ausgebildet sein, so dass die aneinander grenzenden Laschen nur im Bereich der Vorsprünge aufeinandertreffen.
-
Aus der
WO2006/094496 ist ferner eine verschleißreduzierte Kette bekannt, wobei ein Element einer Kette, z. B. ein Bolzen, eine Hülse, eine Lasche oder eine Rolle im Bereich seiner Oberfläche mit einer Gleitstoffbeschichtung und/oder einer Hartstoffschicht versehen sei.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine reibungsreduzierte Kette zur Verfügung zu stellen, welche es ermöglicht, den CO2-Ausstoß noch weiter zu verringern.
-
Diese Aufgabe wird für eine reibungsreduzierte Kette, mit an Kettengelenken miteinander verbundenen Außen- und Innenlaschen dadurch gelöst, dass auf wenigstens einer Laschenoberfläche einander gegenüberliegender und im Betrieb in direkten Kontakt miteinander tretender Außenlasche und Innenlasche wenigstens im Bereich der Kontaktfläche eine Gleitbeschichtung aufgebracht ist.
-
Durch die Bereitstellung einer Gleitbeschichtung im Bereich einer der Oberflächen zweier im Betrieb miteinander in Kontakt tretender Laschen kann die auftretende Reibung deutlich vermindert werden. Hierbei ist es ausreichend, wenn die Gleitbeschichtung nur abschnittsweise, d. h. in dem Bereich, in dem der Kontakt auftritt, angeordnet ist. Die flächige Gleitbeschichtung ermöglicht einen Ausgleich der Oberflächenrauhigkeit der beiden Laschen, wobei die Gleitbeschichtungsdicke ausreichend ist, um die Laschen gegeneinander zu stabilisieren und einen runden, ruhigen Lauf zu gewährleisten. Da die Gleitbeschichtung nicht vollständig über die Lasche aufgebracht werden muss, ist es möglich Material einzusparen, und so die Kosten möglichst gering zu halten, wobei gleichzeitig eine ausreichend gute Reduzierung der Reibung gewährleistet ist.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Gleitbeschichtung auf beiden in Kontakt tretenden Laschenoberflächen aufgebracht sein. Durch die verdoppelte Wirkung der Gleitbeschichtung hält die Gleitfunktion zwischen den Laschen länger vor.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Gleitbeschichtung auf der Laschenoberfläche um eine Stiftöffnung für das Kettengelenk, vorzugsweise ringförmig, angeordnet sein. Hierdurch wird eine besonders gute Abdeckung der Kontaktfläche erzielt. Eine entsprechende ringförmig ausgebildete Beschichtung kann unter Verwendung von Schablonen und Masken einfach erzielt werden. Vorzugsweise wird der Bereich direkt um die Stiftöffnung ausgespart.
-
Ferner kann die Gleitbeschichtung nur unter und/oder oberhalb der Kettenlaschenöffnungen aufgebracht sein. Auch diese Ausführungsform dient der Einsparung des Materials, und damit der Kosten, wobei eine Anordnung der Gleitbeschichtung ober- oder unterhalb der Kettengelenklaschenöffnungen ausreichend ist, um die Laschen gegeneinander zu stabilisieren. Da diese Beschichtung zum Beispiel durch Tauchen erzielt werden kann, ist der Beschichtungsvorgang sehr einfach und kann schnell durchgeführt werden. Die gleichzeitige Mitbeschichtung der Laschenunterseiten bzw. Laschenrücken sowie der Laschenoberseiten stellt zusätzliche Gleitflächen zur Verfügung, die sich in Betrieb zusätzlich positiv auswirken können. Da die Kettenlaschenöffnungen nicht mitbeschichtet werden, dringt die Beschichtungslösung nicht in die Öffnung ein und kann zu keinerlei Problemen führen.
-
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die einander gegenüberliegenden Laschenoberflächen mit jeweils versetzt zueinander angeordneten Gleitbeschichtungsbereichen ausgebildet sein. Beispielsweise kann jeweils die seitliche Umfangsfläche, d. h. die in Laufrichtung angeordnete Fläche der Lasche nebst der unmittelbar daran angrenzenden Laschenoberfläche mit der Gleitbeschichtung beschichtet sein, wobei sich die Beschichtung höchstens bis zur Laschenöffnung erstreckt.
-
Vorzugsweise kann ein Bereich um die Stiftöffnung jeder Lasche herum keine Gleitbeschichtung aufweisen. Ferner kann die Stiftöffnung keine Gleitbeschichtung aufweisen.
-
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Gleitbeschichtung auf der gesamten Laschenoberfläche aufgebracht ist, wobei sich die Schichtdicke, in dem an die Umfangskante angrenzenden Bereich verringert. Bei dieser Ausführung wird durch die ausgewählte Schichtdicke die Kontaktfläche zwischen zwei Laschen auf einen mittleren Bereich beschränkt, während Randbereiche aufgrund der reduzierten Schichtdicke der Gleitbeschichtung nicht miteinander in Kontakt kommen. Diese Ausführungsform dient auch einem ruhigeren Lauf der Kette.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Dicke der Gleitbeschichtung 1–6 μm, vorzugsweise 1–3 μm betragen. Diese Dickenbereiche haben sich in der Praxis besonders bewährt und führen zu einer ausreichend reduzierten Reibung.
-
Ferner kann die Gleitbeschichtung von einem Trockenschmiermittel gebildet werden. Hierbei hat sich ein Gleitlack, insbesondere enthaltend MoS2 und/oder Graphit und/oder PTFE besonders bewährt.
-
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:
-
1a und 1b eine Kette, insbesondere eine Zahnkette gemäß des Standes der Technik in seitlicher Perspektive, sowie im Schnitt.
-
2 bis 6 ein einzelnes Laschenelement gemäß verschiedener erfindungsgemäßer Ausführungsformen.
-
Die in 1 dargestellte Zahnkette 1 umfasst einander abwechselnd in Längsrichtung überlappend angeordnete Außenkettenglieder und Innenkettenglieder, die über Stiftöffnungen 4 eingeführte Kettengelenke miteinander verbunden sind. Die Außenkettenglieder zwei umfassen jeweils zwei jeweils außen angeordnete, parallel zueinander verlaufende Außenlaschen 2, mit zueinander fluchtenden Öffnungen, in die jeweils ein Gelenkbolzen 5 eingepresst und vernietet ist.
-
Die Innenkettenglieder sind zwischen den Außenlaschen 2 der Außenkettenglieder positioniert und umfassen jeweils zwei Zahnlaschen 3, die parallel zueinander und zu den Außenlaschen 2 angeordnet sind. Wie in 1 dargestellt, sind die Zahnlaschen 3 der Innenkettenglieder versetzt zu den außenliegenden Außenlaschen 2 ausgerichtet.
-
Sowohl die Laschen des Innenkettengliedes wie auch des Außenkettengliedes weisen jeweils einseitig angeordnete Zähne 7 auf, die zu einer die Lasche 2, 3 halbierenden Mittellinie spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
-
Im Betrieb kann es durch Toleranzen bei der Fertigung, wie auch durch das im Betrieb auftretende axiale Spiel im Kettengelenk zu Kontakten zwischen den einzelnen parallel zueinander angeordneten Laschen kommen. Diese Kontakte zwischen den benachbarten Laschenoberflächen führen zu einer Reibung zwischen den Oberflächen.
-
Um die Reibung zu reduzieren, wird erfindungsgemäß ein Teil der Zahnlaschen an ihrer Außenoberfläche mit einem Gleitlack beschichtet.
-
Die 2 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen, wie eine entsprechende erfindungsgemäße Zahnlasche 2, 3 mit einem Gleitlack 8 beschichtet werden kann, wobei deutlich wird, dass es sich hierbei nur um bereichsweise Beschichtung handeln kann. Diese abschnittsweise Beschichtung hat sich insbesondere bewährt, da er durch nur einen minimalen Materialaufwand entsteht, zudem wird der Gleitlack nur auf Bereiche aufgebracht, die neben den Stiftöffnungen 4 angeordnet sind, so dass während der Beschichtung kein Gleitlackmaterial in die Öffnungen eintreten kann.
-
Die Zahnlasche 2, 3 ist mit einer Gleitbeschichtung aus einem Gleitlack 8 versehen, wobei der Gleitlack 8 in Form von ausschließlich ringförmig um die Stiftöffnungen 4 ausgebildeten Beschichtungselementen aufgebracht ist. Hierbei ist der Bereich direkt um die Stiftöffnung 4 ohne Gleitbeschichtung ausgebildet, um ein Eindringen der Beschichtung in die Stiftöffnung zu verhindern. Durch die ringförmige Ausbildung des Gleitlacks kann eine möglichst umfassende Bedeckung der Kontaktfläche zwischen zwei einander gegenüberliegenden Laschen erzielt werden. Hierbei kann der ringförmige Bereich sich möglichst nahe bis zur Umfangskante der Lasche erstrecken, so dass die entstehende Form auch einem verzerrten Ring, beispielsweise einer Ei-Form, Ellipse oder ähnlichem entsprechen kann. Bei entsprechend beschichteten Laschen ist die Gleitlackbeschichtung bei der Kette optisch nicht sichtbar, da sich die Beschichtung ausschließlich auf Bereiche beschränkt, die immer im Kontakt mit den angrenzenden Laschen stehen.
-
3 zeigt eine typische Zahnlasche, die sowohl als Außenlasche 2 wie auch als Innenlasche 3 eingesetzt werden kann.
-
Die in 3 dargestellte Zahnlasche wurde an ihren beiden in Bewegungsrichtung längs angeordneten Enden mit Gleitlack 6 beschichtet. Eine entsprechende Beschichtung kann einfach durch Eintauchen der Lasche in eine entsprechende Beschichtungslösung aufgebracht werden, so dass der Gleitlack sowohl auf den beidseitigen Außenoberflächen wie auf dem Umfangsrand angeordnet ist. Eine entsprechende Zahnlasche hat sich als besonders vorteilhaft für Einsätze erwiesen, bei welchen die Zahnlasche beidseitig mit angrenzend angeordneten Elementen in Kontakt kommen kann, da beide Außenoberflächen gleichzeitig eine reibungsreduzierende Wirkung besitzen.
-
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform wurde die Zahnlasche 2, 3 im Bereich der Zahnabschnitte 7 mit Gleitlack beschichtet. Auch hier wurde wiederum die Zahnlasche 2, 3 nur unterhalb der Stiftöffnung beschichtet, die Stiftöffnung selber weist keinen Gleitlack auf. Werden wie bereits bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform die entsprechenden Bereiche der Zahnlasche 2, 3 beispielsweise durch Eintauchen beschichtet, so dass auch der Umfangsrand Gleitlack aufweist, wird hierdurch eine zusätzliche Gleitbeschichtung bereitgestellt, die sich positiv auf die Hauptreibung, beispielsweise die Reibung der Zahnlaschen im Bereich des Kettenrades, auswirkt.
-
Gleichermaßen ist es auch möglich, nur einen oberen Abschnitt jeder Kettenlasche mit Gleitlack zu versehen, wie beispielsweise in 4 dargestellt.
-
In der Praxis ist auch der Einsatz von unterschiedlich mit Gleitlack beschichteten Laschen möglich, beispielsweise von im unteren Bereich beschichteten Laschen in 4 in Verbindung mit den lediglich oben beschichteten Laschen gemäß 4. Hierdurch ergänzen sich die beiden Gleitlackbeschichtungen, so dass ein besonders ruhiger Lauf der Kette erzielt werden kann. Eine entsprechende versetzt angeordnete Beschichtung ist sehr beständig.
-
In 5 ist eine Zahnlasche dargestellt, die lediglich in einem mittleren Bereich, d. h. in dem sich zwischen den Stiftöffnungen 4 erstreckenden Bereich, beschichtet ist.
-
Die Beschichtungsdicke wird je nach dem Einsatz ausgewählt und liegt in der Regel zwischen 1 und 6 μm, wobei sich ein Trockenschmiermittel, insbesondere ein Gleitlack der MoS2 und/oder Graphit und/oder PTFE enthält, besonders bewährt hat. Diese Materialien stellen eine ausreichende Gleitwirkung zur Verfügung, um die Reibung möglichst stark zu reduzieren. Gleichzeitig ist der Gleitlack motorölbeständig und in einem Temperaturbereich von –40°C bis 150°C temperaturbeständig.
-
Unabhängig von den oben beschriebenen Ausführungsformen ist es natürlich auch möglich, die gesamte Lasche mit einem Gleitlack zu versehen. Es können alle Laschen beschichtet werden oder nur die Laschen des Innenkettengliedes oder des Außenkettengliedes.
-
Werden bei einer Hülsen- oder Rollenkette die Laschen des Innenkettengliedes beschichtet, so wird die Beschichtung in der Regel auch im Bereich der Bohrung aufgetragen, welche eigentlich über einen Presssitz mit der Hülse das Innenkettenglied zusammenhalten sollen, so dass bei der Beschichtung von Innenlaschen einer Hülsen- oder Rollenkette nur eine partielle Beschichtung der Kettenglieder unter Aussparung der Stiftöffnungen durchgeführt wird.
-
Bei der vollständigen Beschichtung der Außenlasche einer Hülsen-, Rollen- oder Zahnkette werden zwar die Stiftöffnungen mitbeschichtet, da der Fügepartner ”Bolzen” aber ein Vollzylinder ist, wirkt sich die Beschichtung nicht negativ aus, da die Beschichtung normalerweise beim Fügen von Bolzen und Lasche aus der Bohrung herausgedrückt wird und den Presssitz kaum beeinflusst.
-
Eine vollständige Beschichtung der gesamten Lasche empfiehlt sich insbesondere bei der Zahnmittellasche, da diese weder das Gelenk bilden noch einen Presssitz aufweisen.
-
Die Gleitbeschichtung kann mittels jedem geeigneten Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise Tauchen, Sprühen, PVD etc..
-
In der Regel reicht es aus die Laschen des Außenkettengliedes oder des Innenkettengliedes zu beschichten, obwohl auch alle Laschen beschichtet werden könnten.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008004742 A [0006]
- WO 2010/114778 A2 [0007]
- WO 2006/094496 [0008]
