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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Gelenkkette mit Kettenlaschen und Kettenbolzen die über Kettengelenke
gegeneinander schwenkbar verbunden sind, wobei sich jeweils ein
Gelenkbolzen durch mindestens eine Gelenköffnung erstreckt.
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Derartige Ketten sind in vielfältiger Form
im Stand der Technik im Einsatz. So werden sie z.B. als Antriebs-
oder Förderketten
verwendet. In den meisten Fällen
handelt es sich um Laschenketten, bei denen jeweils ein Innenkettenglied
aus zwei parallelen, mittels zwei Hülsen verbundenen Innenlaschen
mit einem aus zwei mittels zwei Bolzen miteinander verbundenen Außenlaschen
bestehenden Außenkettengliedern.
Eine Hülse
des Innenkettengliedes und ein Bolzen des Außenkettengliedes bilden dabei
jeweils ein Kettengelenk. Diese Ketten werden insbesondere im Bereich
der Kettengelenke stark beansprucht, so dass hier ein starker Bedarf
bezüglich
verschleißbeständiger Materialien
vorhanden ist. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass derartige Ketten
vermehrt in der Automobilindustrie eingesetzt werden, in welcher
die Anforderungen an die Verschleißbeständigkeit besonders hoch sind,
da eine regelmäßige Wartung
und damit verbunden auch Schmierung der Kette nicht vorausgesetzt
werden kann. Gleichermaßen
sind die in der Automobilbranche geforderten hohen Stückzahlen
zu berücksichtigen
und damit die Notwendigkeit, möglichst
kostengünstige
und gleichzeitig verschleißbeständige Ketten
herzustellen.
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Bei einer aus der
DE 20103503 U bekannten Gliederkette
werden auf einem Kettenbolzen drehbar gelagerten Buchsen aus einem
selbstschmierenden Material eingesetzt, um eine weitgehende Wartungsfreiheit
der Kette zu erreichen. Die Buchsen bestehen aus einem Sintermaterial
und sind mit einem Schmiermittel getränkt, das während der Lebensdauer der Gliederkette
langsam nach außen
abgegeben wird. Die Buchsen sollen eine Schmierung zwischen den
gegeneinander bewegten Teilen der Kette gewährleisten, wobei durch die
Buchse insbesondere eine Berührung
zwischen der Innen- und Außenlasche
verhindert wird.
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Die
JP 61184246 A beschreibt eine korrosionsbeständige Kette,
bei der sowohl der Gelenkbolzen als auch die Gelenkhülse mit
einer titanhaltigen Oberflächenschicht
versehen sind. Diese Oberfläche wird
in einem thermochemischen Verfahren bei einer Temperatur von 1000°C und einer
langen Verfahrensdauer hergestellt. Durch ein titanhaltiges Reaktionsgas
wird die Oberfächenschicht,
je nach weiteren Bestandteilen des Reaktionsgases, durch Diffusion mit
Titancarbid oder Titanhitrid angereichert. Die lange Verfahrensdauer
bewirkt bei geringer Materialstärke
eine Veränderung
der Kerneigenschaften.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkkette mit guten Verschleißeigenschaften
bei möglichst
geringen Herstellungskosten bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Gelenkkette
dadurch gelöst,
dass mindestens eine Lagerfläche
der Gelenköffnung
aus einem karbidbildenden Material besteht und eine die Lagerfläche bildende
Randschicht der Gelenkbolzen eine chromierte Oberflächenschicht
aufweist.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erstmals
eine Gelenkkette bereitgestellt, bei welcher eine Lagerfläche der
Gelenköffnung
aus einem karbidbildenden Material mit einer die Lagerfläche bildenden
Randschicht der Gelenkbolzen mit einer chromierten Oberflächenschicht
kombiniert. Hierbei definiert Lagerfläche der Gelenköffnung und – bolzen die
Gesamtheit der im Kettengelenk miteinander in Kontakt stehenden
tragenden Flächen
der Gelenköffnung
und -bolzen. Die chromierte Oberflächenschicht der Lagerfläche der
Gelenkbolzen entsteht durch eine Anreicherung der Randschicht des
Werkstoffs mit Chrom während
einer thermochemischen Behandlung, wodurch der Widerstand gegen
abrasiven Verschleiß und
Oxidation bei hohen Temperaturen erhöht wird. Hierbei werden ebenfalls
Chromcarbide in der Randschicht angereichert. Die besondere Werkstoffpaarung
der Lagerflächen
von Gelenköffnung
und -bolzen führt
zu einem guten Gleitverhalten des Kettengelenks und damit zu einem
guten Widerstand gegen. Verschleiß für die gesamte Gelenkkette.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann
die Lagerfläche
der Gelenköffnung
im gesamten Bereich der die Mantelfläche bildenden Randschicht eine
Karbidschicht aufweisen. Durch die Ausbildung einer solchen Karbidschicht
kann bei der vorgegebenen Materialpaarung ein besonders verschleißarmes Kettengelenk
ausgebildet werden, wobei sich beide Elemente des Gelenkes gleichmäßig abnutzen.
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Vorteilhafterweise kann die Lagerfläche der Gelenköffnung im
gesamten Bereich der die Mantelfläche bildenden Randschicht eine
Chromcarbidschicht aufweisen. Dies Chromcarbidschicht hat sich in
diesem Zusammenhang ebenfalls als sehr geeignet herausgestellt.
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Eine weiter bevorzugte Ausführungsform kann
vorsehen, dass das die Lagerfläche
der Gelenköffnung
bildende Material 100 Cr6 ist. Dieses Material hat sich in der Praxis
als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Vorteilhafterweise kann die Lagerfläche der Gelenköffnung durch
eine mit einem Kettenglied verbundene Gelenkhülse gebildet sein. Hierdurch
wird eine Vereinfachung erreicht, da das Kettenglied und die Lagerfläche aus
dem karbidbildenden Material unabhängig voneinander hergestellt
und anschließend
miteinander verbunden werden können.
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Als besonders vorteilhaft hat es
sich in diesem Zusammenhang erweisen, wenn die Gelenkhülse vollständig aus
100Cr6 gebildet ist Gemäß einer anderen
bevorzugten Ausführungsform
kann der Gelenkbolzen im gesamten Bereich seiner die Mantelfläche bildenden
Randschicht eine chromierte Oberflächenschicht aufweisen. Durch
die ununterbrochene chromierte Oberflächenschicht entlang der Mantelfläche der
Gelenkbolzen lassen sich Schwachpunkte beim Übergang von chromierter zu
unchromierter Oberfläche
vermeiden. Zwischen den mit der Lagerfäche der Gelenköffnung in
Kontakt stehenden tragenden Flächen
des Gelenkbolzens können
so Bereiche mit geringem Verschleißwiderstand verhindert werden.
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Bevorzugt kann die chromierte Oberflächenschicht
aus einer 5 bis 100 μm
dicken Chromdiffusionsschicht bestehen. Durch eine solche Chromdiffusionsschicht
wird für
die Lagerfläche
der Gelenkbolzen neben der verbesserten Verschleißfestigkeit
ein Korrosionsschutz auch bei erhöhten Temperaturen erreicht.
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Um neben den guten Verschleißeigenschaften
der Lagerfläche
eine ausreichende Härte
im Kern des Werkstücks
zu ermöglichen,
kann der Gelenkbolzen aus kohlenstoffreichem Stahl hergestellt sein.
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Vorteilhafterweise kann der Kohlenstoffgehalt
des Stahls über
0,45 %-Gew. liegen. Dieser Kohlenstoffgehalt des Stahls ermöglicht,
dass auf der Oberfläche
des Gelenkbolzens Chromcarbid entsteht.
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Vorteilhafterweise kann eine äußere Randschicht
der Gelenkbolzen mindestens eine 5 bis 50 μm dicke Chromcarbidschicht aufweisen.
Eine solche ein- oder mehrlagige Chromcarbidschicht ermöglicht eine
hohe Härte
der chromierten Oberflächenschicht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform kann
vorsehen, dass die chromierte Oberflächenschicht eine Härte von
1400 bis 2000 HV 0,1 aufweist. Eine solche Härte bewirkt einen hohen Widerstand
gegenüber
abrasivem Verschleiß.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass abwechselnd Innenkettenglieder, die mindestens zwei
Innenlaschen und zwei, die Innenlaschen in parallelem Abstand zueinander
verbindende Gelenkhülsen
aufweisen, und Außenkettenglieder,
die mindestens zwei Außenlaschen
und zwei die Außenlaschen
in parallelem Abstand zueinander verbindende Gelenkbolzen aufweisen, über jeweils
ein Kettengelenk miteinander verbunden sind. Solche Gelenkketten
aus Innen- und Außenkettengliedern,
insbesondere Hülsen-
und Rollenketten, werden in großen Stückzahlen
und mit einem hohen Automatisierungsgrad für viele industrielle Bereiche,
z.B. auch für
den Kraftfahrzeugbereich, hergestellt. Diese Massenproduktion führt zu entsprechend
geringen Kosten dieser Form von Gelenkketten. Die Gelenkhülsen sind fest
mit den Innenlaschen verbunden, insbesondere durch Einpressen oder
Einkleben. Da die Gelenkhülse über die
gesamte Breite des Innenkettengliedes drehbar auf dem mit einer
chromierten Oberfläche versehenen
Gelenkbolzen gelagert ist, weist diese Form der Gelenkkette eine
große
Lagerfläche
auf, wodurch die Belastung und der Verschleiß des Kettengelenks gering
ist.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht mit einem bereichsweisen Schnitt einer erfindungsgemäßen Gelenkkette,
und
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2 eine
Draufsicht und einen bereichsweisen Schnitt einer anderen Ausführungsform
der Gelenkkette.
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Die in 1 dargestellt
erfindungsgemäße Gelenkkette 1 ist
als Hülsenkette
ausgeführt,
mit jeweils über
ein Kettengelenk 2 verbundenen Innenkettengliedern und
Außenkettengliedern.
Das Innenkettenglied besteht hierbei jeweils aus zwei parallel verlaufenden
Innenlaschen 8 und zwei die Innenlaschen 8 miteinander
verbindenden Gelenkhülsen 5,
wobei die Gelenkhülsen 5 senkrecht
zu den Innenlaschen 8 stehen und die Gelenkhülsen 5 fest
mit den Innenlaschen 8 verbunden sind, insbesondere durch
Pressen oder Kleben.
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Die Außenkettenglieder bestehen aus
zwei parallel verlaufenden Außenlaschen 9,
die mit zwei Gelenkbolzen 3 miteinander verbunden sind,
wobei die Gelenkbolzen 3 drehbar in den Gelenkhülsen 5 der
Innenkettenglieder gelagert sind. Das Außenkettenglied ist durch den
Gelenkbolzen 3 drehbar an einem Innenkettenglied befestigt
und verbindet durch die Außenlaschen 9 das
Innenkettenglied mit einem zweiten Innenkettenglied, wobei die Außenlaschen 9 parallel
zu den Innenlaschen 8 verlaufen. Die Gelenkbolzen 3 des
Außenkettenglieds
sind in den Gelenkhülsen 5 des
Innenkettenglieds drehbar gelagert, wodurch die Verbindungen jeweils
ein Kettengelenk 2 der Gelenkkette 1 bilden. Die
Achsen der ineinander verlaufenden Gelenkbolzen 3 und Gelenkhülsen 5 fluchten
zueinander.
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Die in 1 gezeigten
Gelenkhülsen 5 bestehen
vollständig
aus carbidbildenden Material insbesondere einem wärmebehandelten
100Cr6 Material, wodurch eine Karbidbildung an der Hülse erfolgt. Das
eingesetzte Material ermöglicht
die bei der Herstellung der Hülse
erforderlichen engen Toleranzen.
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Die Gelenkbolzen 3 der Gelenkkette 1 sind durch
ein "IC-Verfahren" chromiert. Bei diesem CVD-Verfahren
reichert sich durch chemische Abscheidung von Chrom aus der Gasphase
die Randschicht des Gelenkbolzens mit Chrom an. Bei dem IC-Verfahren
bildet sich auf dem für
die Gelenkbolzen 3 verwendeten kohlenstoffreichen Ausgangsmaterial eine
bis zu 25 μm
dicke mehrlagige Chromcarbidschicht, vorzugsweise (Cr, Fe)7 C3. Dadurch weist
die Lagerfläche 4 der
Gelenkbolzen 3 eine Härte
von bis zu 2000 HV 0,1 und damit einen hohen Widerstand gegenüber abrasivem
Verschleiß auf.
Nachfolgend werden die Gelenkbolzen 3 vergütet, um
eine hohe Kernfestigkeit zu erlangen.
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Die aus einem karbidbildenden Material
hergestellte Lagerfläche 6 der
Gelenkhülse 5 erweist sich
als gut geeigneter Gleitpartner für die chromierte Lagerfläche 4 der
Gelenkbolzen 3, wodurch sich insgesamt gute Verschleißeigenschaften
für das
Kettengelenk 2 ergeben.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der Gelenkkette 1 als
Hülsenkette
berühren
die Zahnflanken des eingreifenden Kettenrades die feststehenden
Gelenkhülsen 5 stets
an der gleichen Stelle der äußeren Oberfläche, weshalb
auch hier ein hoher Verschleißwiderstand
oder eine einwandfreie Schmierung notwendig ist. Hülsenketten
weisen aber auch durch den großen
Durchmesser der Gelenkbolzen 3 eine große Gelenkfläche auf, die eine geringere
Gelenkflächenpressung
und damit einen geringeren Verschleiß im Kettengelenk 2 bewirkt.
Hülsenketten
werden im Automobilbereich bei hochbeanspruchten Nockenwellenantrieben
sowie in schnell laufenden Dieselmotoren eingesetzt.
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2 zeigt
eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gelenkkette 1.
Im Folgenden werden nur die wesentlichen Unterschiede der in 2 gezeigten Rollenkette
zu der Hülsenkette
aus 1 beschrieben. Für identische
und wirkungsgleiche Elemente werden gleiche Bezugsziffern verwendet
und diesbezüglich
zur Ergänzung
auf die obige Beschreibung in 1 verwiesen.
Bei der Rollenkette besteht das Innenkettenglied ebenfalls aus zwei parallel
verlaufenden Innenlaschen 8 und zwei die Innenlaschen 5 miteinander
verbindenden Gelenkbolzen 3 sowie zusätzlich aus zwei zwischen den
Innenlaschen 8 die Gelenkhülsen 5 umschließenden Laufrollen 10.
Neben den Gelenkbolzen 3 stehen auch die Laufrollen 10 senkrecht
zu den Innenlaschen 8. Die Achsen der ineinander verlaufenden
Laufrollen 10, Gelenkhülsen 5 und
Gelenkbolzen 3 fluchten zueinander.
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Die sich über die Gelenkhülsen 5 drehenden Laufrollen 10 einer
Rollenkette rollen mit wenig Reibung an den Zahnflanken des mit
der Rollenkette in Eingriff stehenden Kettenrades ab, so dass immer wieder
eine andere Stelle des Umfangs der Laufrollen 10 zum Tragen
kommt. Ein Schmierstofffilm zwischen den Laufrollen 10 und
den Gelenkhülsen 5 trägt zur Geräusch- und
Stoßdämpfung bei.
Die Kettengelenke 2 der Rollenkette weisen durch den im Vergleich
zur Hülsenkette
geringeren Durchmesser der Gelenkbolzen 3 eine kleinere
Gelenkfläche
und damit eine größere Gelenkflächenpressung
auf. Diese erhöhte
Belastung des Kettengelenks 2 erfordert eine besondere
Beachtung der Verschleißeigenschaften
entsprechend eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Lagerfläche 6 der
Gelenköffnung
aus einem carbidbildenden Material, insbesondere einem Material
mit einer carbidhaltigen Randschicht und der Lagerfläche 4 der
Gelenkbolzen 3 mit einer chromierten Oberflächenschicht.