WO2006094496A2

WO2006094496A2 - Verschleissverbesserte kette sowie verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: WO2006094496A2
Application number: PCT/DE2006/000430
Authority: WO
Inventors: Martin Kohn; Helmut Girg; Stefan Pintoiu; Stephan Schmitt; Gerald JÖRGENSEN; Bernhard Schachtner
Original assignee: Iwis Motorsysteme Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US7490715B2; US20060217224A1; WO2006094496A3; DE112006000438B4; DE112006000438A5

Abstract

Zur Herstellung einer Gliederkette werden mehrere Kettenglie-der (39; 40) zusammengesetzt, die Kettenbolzen (41) oder Laschen aufweisen, die mit mittels einem PVD-Verfahren aufgebrachten Beschichtungen versehen. Die Beschichtungen bestehen aus Gleitstoffschichten oder Hartstoffschichten und Gleitstoffschichten. Ein Übergangsbereich (La; 4) von zur Herstellung der Kettengliedern verwendeten Elemente (41; 42), der zur Verbindung mit einem anderen Element (42; 41) vorbestimmt ist, kann von der Gleitstoffbeschichtung ausgespart sein.

Description

Beschreibung

Verschleißverbesserte Gliederkette sowie Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Kette, bei der Kettenglieder über Bolzen miteinander verbunden sind, insbesondere eine Steuerkette für einen Verbrennungsmotor. Solche Ketten werden auch als Gliederketten oder Gelenkketten bezeichnet und sind in der DE 198 36 374 Cl, in der DE 100 33 726 Cl und in der DE 1 752 557 AI offenbart.

Die DE 203 04 437 Ul zeigt eine Kette, bei der die Innenseite einer Öffnung zur Aufnahme eines Stiftbolzens mit einer Gleit- stoffbeschichtung versehen ist.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die bekannten Ketten in der Haltbarkeit noch weiter zu verbessern und deren Geräuschentwicklung zu vermindern.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.

Gemäß der Erfindung weist ein Element einer Kette, insbesondere ein Bolzen, eine Hülse, eine Lasche oder eine Rolle, im Bereich seiner Oberfläche eine Gleitstoffbeschichtung auf.

Die Gleitstoffbeschichtungen können aus Weichmetallen wie z . B. Sn, Pb, In, sowie deren Legierungen oder aus MoS, WS aber auch aus Polymeren, insbesondere aus Polytetrafluoroethylen (PTFE) PTFE-Derivaten oder aus organischen Gleitlacken bestehen.

Unter diesen Gleitstoffbeschichtungen können Hartstoffschich- ten, insbesondere nitridische, carbidische und/oder carbo- nitridische Hartstoffschichten wie z. B. AlN, AlON, CrN, CrCN, CrC, WC, VC, TiN, TiBN TiCN, TiC, TiAlN, ZrN oder diamantartige Hartstoffschichten wie DLC ("Diamond Like Carbon"), kubisches Bornitrid, Borcarbid sein.

Zur Aufbringung der Beschichtungen sind alle gängigen Tauch-, Sprüh-, Pulver- und PVD-/CVD-Verfahren denkbar.

Die dabei erzeugten Schichtdicken bewegen sich zwischen 1 um und maximal 15 um.

In einer typischen Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei den Hartstoffschichten um nitridische Hartstoffschichten, d. h. Verbindungen aus den Übergangsmetallen Titan und Chrom mit Stickstoff. Es sind jedoch auch nichtnitridische Hartstoffschichten wie z. B. Wolframcarbid möglich.

Erweiterte Eigenschaften liefern Hartstoffschichten, die zusätzlich Aluminium und Kohlenstoff enthalten.

Der Bolzen kann gemäß der Erfindung als Vollbolzen bzw. als Kettenbolzen, als Hülse, als Hohlbolzen oder als Buchse ausge- bildet sein. Ebenso kann die Lasche als Außenlasche, als Innenlasche, als Führungslasche, als Kettenlasche oder als Transportlasche ausgebildet sein. Die Erfindung ist auch in einem Kettenglied für eine Kette verwirklicht, die Elemente wie Laschen, Bolzen, Hülsen oder Rollen aufweist, wobei wenigstens ein gleitstof^beschichtetes Element vorgesehen ist.

Es sind auch Ketten denkbar wie die in der DE 203 04 437 Ul, wobei das Innenkettenglied keinen Hohlbolzen bzw. keine Hülse hat. Es wird durch eine einzige verbreiterte Innenlasche bereitgestellt. Bei einer solchen Kette wird vorzugsweise der Kettenbolzen und die Außenseite der Innenlasche mit einer Gleitstoffschicht versehen.

Die Erfindung umfasst Ketten mit solchen Kettengliedern genauso wie Paarungen aus solchen Ketten und einem oder mehreren Kettenrädern, auf dem die Kette abläuft.

Ein erfindungsgemäßes Kettenrad für den Kontakt mit einer Kette weist wenigstens im Bereich von Kettenzähnen eine Gleitstoffbeschichtung auf.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Werkstoff der Kette und der Gleitstoffbeschichtung eine Hartstoffbeschichtung vorgesehen.

Geeignete Stoffe sind hierbei Gleitstoffschichten wie z. B. Weichmetalle oder deren Legierungen wie z. B. Sn, Pb oder In oder M0S₂ bzw. WS₂ oder Polymere wie z. B. Polytetrafluoroethy- len (PTFE) oder PTFE-Derivaten .

Für das Einlaufen einer Kette hat sich dabei die Gleitstoffbeschichtung mit einem Stoff wie Polytetrafluoroethylen (PTFE) bewährt, das hervorragende Gleiteigenschaften auch in sehr ge- ringen Schichtdiöden verbesserte Gleiteigenschaften gewährleistet. Die Erfindung ist nicht auf die eben genannten Materialien beschränkt.

Die folgende Tabelle gibt einige typische Eigenschaften der wichtigsten nitridischen, über PVD-Prozess abgeschiedenen Hartstoffschichten wieder:

Besonders fallen mit PVD-Prozess erzeugte Schichten dadurch auf, dass ihre Oberflächenrauheit diejenige der beschichteten Fläche nicht wesentlich verschlechtert. Gerade CrN-Schichten können durch Nachbehandeln mit mechanischen Verfahren einfach geglättet werden.

Bei den vorstehend genannten Materialien hat sich CrN als günstig für die Anwendung mit Ketten herausgestellt, denn es hat eine gute Haltbarkeit, ist einfach aufzubringen und bewirkt eine lange Standzeit der Kette, was auf die geringen Schwankungen der Schichtdicke nach der Aufbringung zurückge- führt wird. In einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann auch eine mehrlagige Beschichtung der Elemente einer Kette vorgesehen sein. So kann unmittelbar auf der Oberfläche des betreffenden Elements eine Hartstoffschicht für hohe Standzei- ten der Kette und auf der Hartstoffschicht eine weiche Gleitstoffschicht mit guten Gleiteigenschaften vorgesehen sein. Solche Elemente bewirken, dass die Kette gerade bei Einlaufzeiten wie beim Motorentest nach der Motorenmontage, wenn noch keine Schmierung durch Motoröl aufgebaut ist, gute innere Rei- bungseigenschaften hat. Wenn die weiche Gleitstoffschicht mit guten Gleiteigenschaften eingelaufen ist, dann übernimmt das Motorenöl deren Aufgabe, wobei die darunterliegende Hartstoffschicht eine gute Standzeit der Kette gewährleistet.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Gleitstoffschicht in einem Übergangsbereich zwischen Bolzen und Lasche vorgesehen ist. Besonders profitieren dabei Ketten, bei denen die Bolzen über einem Presssitz in den Laschen aufgenommen und gehalten sind. Dies wird darauf zurückgeführt, dass sich die Fertigungstoleranzen bei erfindungsgemäß aufgebrachten dünnen Werkstoffschichten auf besonders einfache und ökonomische Weise so klein halten lassen, dass die durch das Fügen von Lasche und Bolzen bewirkten Vorspannungen wesentlich kleiner sind als dies z. B. beim Inchromieren von Kettenele- menten der Fall ist. Das Inchromieren von Metallen ist beispielsweise in der US 4,670,172 beschrieben.

Gerade im Gegensatz zu nasschemisch mittels Tauch- oder Sprühverfahren inchromierten Kettenelementen aus dem Stand der Technik zeichnen sich fachmännisch herausgestellte und nachbehandelte gleitstoffbeschichtete Kettenelemente durch einen ca. um einen Faktor 10 geringere Oberflächenrauheit aus. Bei einem bekannten inchromierten Kettenbolzen dagegen kann der Durchmesser im Fügebereich um bis zu 20 um variieren. Wenn sich auf der anderen Seite das Laschenloch für die Aufnahme des Kettenbolzens nun am unteren Rand der Fertigungstoleranz befindet, dann wird ein sehr dicker Kettenbolzen in ein sehr enges Laschenloch gefügt, was zu großen Vorspannungen führt. Bei zusätzlicher Belastung der damit hergestellten Kette wird gerade das schwächste Glied, nämlich die Lasche im Bereich der Fügestelle, zusätzlich belastet, was zum Reißen an dieser vorgespannten Stelle führen kann.

Als Nebeneffekt ergibt sich eine sehr genaue Teilung der Kette, und zwar gerade um so viel genauer, dass sich einzelne Längungen bei einem Abrollen der Kette auf einem Kettentrieb erheblich vermindern. Schon sehr geringe Verbesserungen im Hinblick auf eine zulässige Abweichung der Kettenteilung bewirken eine deutliche Verbesserung der Verschleißfestigkeit.

Wenn die dünne Gleitstoffbeschichtung auf der übrigen Oberfläche des die beiden Laschen verbindenden Bolzens und insbesondere auf dessen Funktionsflächen vorgesehen wird, dann wird die Standzeit der erfindungsgemäßen Kette noch weiter verbessert. Dies wird darauf zurückgeführt, dass die Oberfläche sol- eher Bolzen gerade im Bereich der Funktionsflächen häufig mit weiteren Bereichen des Kettentriebs in Kontakt kommen. Wenn bei einem solchen Kontakt der Verschleiß vermindert wird, wie es durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer sehr harten Oberfläche der Fall ist, dann bleibt die gleichmäßige Kettentei- lung über eine besonders lange Laufzeit der Kette erhalten, was deren Verschleiß über die Laufzeit der Kette hinaus noch weiter verzögert. Erfindungsgemäß kann dabei die harte Oberflächenbeschichtimg auf der äußeren oder inneren Oberfläche eines Hohlbolzens vorgesehen sein, der im Stand der Technik auch als Hülse oder Buchse bezeichnet wird. Solche Hohlbolzen werden zur Verbindung der Innenlaschen eines Innenkettenglieds verwendet. Eine Hülse bzw. Hohlbolzen kann gewickelt, gesintert oder fließge- presst sein und anschließend optional kugelgestrahlt werden. Beim Vorsehen der harten Werkstoffschicht auf der Außenseite eines solchen Hohlbolzens ergibt sich diese Schicht im Bereich der Presspassung, die durch das Fügen des Hohlbolzens in ein Laschenloch der Innenlasche einstellt. Auf solchen Hohlbolzen sind häufig auch noch Rollen angeordnet, die unter Ausbildung einer Gleitlagerfläche auf dem Hohlbolzen drehen können. SoI- che Rollen werden besonders dann eingesetzt, wenn eine Rollenkette auf einem Zahnrad laufen soll. Dadurch wird der Verschleiß noch weiter vermindert. Dabei kann die Rolle sowohl auf ihrer Innenseite mit einer erfindungsgemäßen Schicht aus hartem Werkstoff versehen sein, die dann auf der Außenseite des ihr zugeordneten Bolzens bzw. Hohlbolzens gleitet. Dadurch ergibt sich eine Verbesserung der Reibpaarung zwischen Rolle und dem Hohlbolzen, auf dem sich die Rolle dreht, was zur Verbesserung der Standzeit der Kette beiträgt. Die Rolle kann a- ber auch auf ihrer Außenseite mit einem harten Werkstoff be- schichtet sein, was dann die Zähne eines Antriebsmittels schont, das in die Kette eingreift.

Die Hülse kann nicht nur auf ihrer äußeren Oberfläche beschichtet sein, sondern im Fall des Vorsehens eines Hohlbol- zens bzw. der Hülse auch auf der inneren Oberfläche. Solche

Hohlbolzen bzw. Hülsen werden zur Herstellung von Innenkettengliedern für die Innenglieder einer Laschengliederkette vorge- sehen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn diese Innenkettenglieder mit Vollbolzen und Außenlaschen zu Ketten zusammengesetzt werden. Dann gleitet nämlich der Vollbolzen im Inneren des Hohlbolzens, wobei durch das Vorsehen einer erfin- dungsgemäßen dünnen Hartstoffschicht eine geringe Toleranz der Passung zwischen Hohlbolzen bzw. Hülse und Vollbolzen bereitgestellt werden kann. Durch die besonders harte Ausbildung der sich berührenden Oberflächen ergibt sich zudem ein sehr geringer Verschleiß, was die Standzeit der Kette erhöht.

Die Gleitstoffbeschichtung der Innenseite des Hohlbolzens bzw. der Hülse stellt technologisch eine Herausforderung dar. Bei einem Durchmesser des Längslochs des Hohlbolzens in Bereichen von 2-5 mm und einer Länge z. B. bei Duplexketten von mehreren Zentimetern gelingt dies oft nicht gleichmäßig. Wegen der

Schwierigkeiten, die es bereitet, die Innenseite eines Hohlbolzens mit einem PVD-Verfahren beschichten, wird es daher bei der Paarung Hohlbolzen/Vollbolzen vorgezogen, die Außenseite des Vollbolzens erfindungsgemäß zu beschichten.

Es bietet sich an, die erfindungsgemäße Gleitstoffbeschichtung selektiv an bestimmten Stellen der Kettenelemente vorzunehmen. Das PVD-Verfahren bietet anders als andere Verfahren wie z. B. das Inchromieren gerade bei Kettenelementen die Möglichkeit, Bereiche von der Gleitstoffbeschichtung auszunehmen, wenn dies gewünscht ist.

So kann es vorteilhaft sein, in einem Übergangsbereich zwischen Bolzen und Lasche keine zusätzliche Gleitstoffbeschich- tung vorzusehen. Die Fertigungstoleranzen nach der Herstellung der Bolzen bleiben dort dann trotz einer die Oberflächenrauh- heit und den Durchmesser verändernden Gleitstoffbeschichtung der übrigen Oberflächenbereiche der Bolzen erhalten. Schädliche Vorspannungen im Bereich des Laschenlochs werden so vermieden.

Eine Maskierung der Bolzen kann dabei ganz einfach so erfolgen, dass diese mit ihren Enden nach der Herstellung in je ein Sackloch gedrückt werden, das z. B. in einem nachgiebigen hitzebeständigen Material vorgesehen ist. Auch das Auflegen auf eine Magnetplatte, beispielsweise wenn die Stirnseite eines Bolzens oder einer Hülse maskiert werden soll, ist denkbar. Danach werden die Bolzen PVD-beschichtet, entnommen und dem Herstellungsprozess der Kette zugeführt. Die Handhabung kann durch einen Roboter oder einen Bestückungsautomat erfolgen.

Abgesehen von den vorstehenden Schritte kann auch eine Gleitstoffbeschichtung der Laschenaugen der Zahnketten vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß können auch eine oder mehrere Laschen einer Kette auf ihrer äußeren Oberfläche mit einer dünnen Gleit- stoffbeschichtung versehen sein. Dies bietet sich besonders dann an, wenn die Lasche so ausgebildet ist, dass sie mit anderen Bauteilen in Berührung kommt. So sind beispielsweise Zahnketten denkbar, deren Zähne mit der erfindungsgemäßen gleichmäßig dünnen Hartstoffschichten versehen sind. Dadurch wird die Standzeit der Zähne erheblich verbessert. Zur Gleit- stoffbeschichtung der Laschen werden diese durch ihre Laschenaugen hindurch auf zwei Stäbe aufgefädelt, so dass sie eng aneinander liegen. Das so entstehende Paket aus Laschen wird dann auf seiner noch sichtbaren Außenseite mittels PVD-Prozess mit einer HartstoffSchicht beschichtet. Dann werden die Laschen von den Stäben abgenommen und dem Herstellungsprozess der Kette zugeführt. Die Handhabung kann durch einen Roboter oder einen Bestückungsautomat erfolgen.

Es kann sich aber auch anbieten, die Gleitstoffbeschichtung der Laschen so auszuführen, dass die Löcher zur Aufnahme der Bolzen der Kette in demjenigen Bereich, der die Paarung oder das Gelenk mit dem Bolzen bildet, mit der dünnen Werkstoff- schicht versehen werden.

Die Erfindung ist bereits in einem Kettenglied verwirklicht, das zur Herstellung einer Kette dient. Ebenso umfasst die Erfindung eine Kette mit solchen verbesserten Kettengliedern sowie eine Paarung aus einer Kette und einem Antriebsmittel wie beispielsweise einem Kettenrad.

Ziel der neuartigen Kettenpaarung ist es dabei, die Ver- schleißbeständigkeit zu steigern, ohne dabei die Lebensdauer, Kosten oder andere Randbedingungen zu verschlechtern. Zum Einsatz kommt die erfindungsgemässe Kettenpaarung in nachfolgen- den Gelenkketten wie z. B. Hülsenketten, Rollenketten, Zahn- ketten und Fleyerketten.

An Stelle einer Kettenpaarung mit thermochemisch wärmebehandelten Bolzen und Hülsen in der Form oberflächencarbonitrier- ter Hülsen und inchromierter Bolzen werden Elemente eingesetzt, die eine mittels PVD-Prozess abgeschiedene Hartstoff- schicht aufweisen. Dadurch vermindern sich Probleme, wie sie sich durch stetig steigende Anforderungen der Kette im Motor ergeben haben. Die Lebensdauer, die durch Verschleiß im Ket- tenglied begrenzt wird, wird erhöht. Die vorliegende Erfindung schlägt eine Kettenpaarung der beschriebenen Art vor, welche trotz steigender Anforderungen den dauerhaften Einsatz im Motor ermöglicht und gleichzeitig in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden kann.

Die Erfindung setzt eine neuartige Wärmebehandlungskombination des Bolzens und der Laschen ein. Als Grundwerkstoff wird ein legierter oder unlegierter Stahl verwendet. Dieser sollte eine Oberflächenhärte im Bereich von 450 bis 960 HV 5 aufweisen und gleichzeitig eine Kernhärte von 350 bis 650 HV 5 aufweisen.

Diese Anforderungen können in Abhängigkeit von der verwendeten Stahlsorte durch Vergüten oder Oberflächennitrieren oder - carbonitrieren erreicht werden. Eine sog. VerbindungsSchicht kann sich dabei ausbilden, ohne dem Effekt der Erfindung zu schaden.

Die vergrößerte Verschleißbeständigkeit innerhalb der Kettenpaarung wird beispielsweise durch eine anschließende CrN- Beschichtung des Bolzens oder der Hülse erzielt. Die CrN-

Beschichtung wird in einem PVD-Prozess im Temperaturbereich von 150 - 450 ⁰C innerhalb von 3 - 8 Stunden durchgeführt.

In Abhängigkeit der beiden Parameter Zeit und Temperatur kann die Schichtdicke variiert werden. Im Falle einer optimalen

Verschleißschutzschicht für Gelenkketten wird eine Schichtdicke von 1 μm bis etwa 20 μm angestrebt, ggf. auch etwas darüber. Bei Schichtdicken weit darüber tritt häufig ein Abplatzen der abgeschiedenen HartstoffSchicht auf. Bei Schichtdicken unterhalb 1 μm tritt in der Regel nicht der gewünschte Effekt auf. Wird die erforderliche Oberflächenhärte des Stahls durch Ober- flächennitrieren oder -carbonitrieren erreicht, ist eine ver- bindungsschichtfreie Nitrierung von Vorteil. Eine dünne Verbindungsschicht kann jedoch toleriert werden.

Der Kettenverschleiß kann gegenüber dem Stand der Technik um bis zu 90% verringert werden.

Neben der deutlichen Verringerung des Verschleißes ist noch die Möglichkeit der kontinuierlichen Fertigung der Elemente, z.B. der Kettenbolzen, hervorzuheben. Im Gegensatz zu der bisherigen Fertigung mit einer Vielzahl an einzelnen Prozessschritten können die Bolzen in der neuen Kettenpaarung kontinuierlich hergestellt werden.

Die Untersuchungen zeigen, dass die oben angeführte Paarung ^■von neuartigem Bolzen und bestehender Hülse optimale Verschleißeigenschaften im Motor aufweisen.

Die Erfindung stellt eine Teilepaarung in Gelenkketten bereit, welche durch die Verwendung mittels PVD-Prozess abgeschiedener Hartstoffschichten ein Minimum an Verschleiß im Motor aufweist, da die so erzeugten Hartstoffschichten den Reibbeiwert minimieren.

Bei der Erfindung ist dabei insbesondere vorgesehen, dass die Laschenlöcher mit Hartstoff beschichtet sind. Dies ist insbesondere bei Zahnketten vorteilhaft.

Außerdem ist die Gleitstoffbeschichtung von Zahnflanken von

Vorteil, wobei insbesondere bei Zahnketten gerade die Laschen- außenflächen mit einer Gleitstoffbeschichtung versehen sein können .

Die Erfindung ist in der Figur anhand eines Ausführungsbei- spiels näher veranschaulicht.

Figur 1 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Kette,

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Zahnkettenglieds und

Figur 3 zeigt erfindungsgemäße Kettenbolzen bei der PVD-

Beschichtung .

Figur 1 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Kette 1.

Die Kette 1 gliedert sich in eine Anzahl Innenkettenglieder 39, die über eine Anzahl Außenkettenglieder 40 miteinander verbunden sind. Dabei weist jedes Innenkettenglied 39 zwei Innenlaschen 32 auf, die über je eine Hülse 33, die auch als Buchse oder als Gelenkhülse bezeichnet wird, miteinander verbunden sind. Gelegentlich, jedoch selten, wird die Hülse 33 auch als Hohlbolzen bezeichnet. Zur Verbindung weist jede Innenlasche 32 zwei Innenlaschenlöcher 3 auf, in die die Hülse 33 mit ihren Randbereichen unter Ausbildung eines Presssitzes eingeschoben ist. Die Innenlaschenlöcher 3 werden auch als Innenlaschenauge bezeichnet. Auf der Außenseite der Hülsen 33 ist je eine Rolle 40 angeordnet, die sich auf der Hülse 33 drehen kann. In einer hier nicht gezeigten Variante sind auf der Außenseite der Hülsen 33 keine Rollen 40 angeordnet. Die Hülse 33 wird dann gelegentlich auch als Laufhülse bezeichnet, weil sie unmittelbar auf einem Kettenrad abläuft.

Die Innenlaschen 32 sind dabei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet .

Je zwei Außenlaschen 42 und je zwei in Außenlaschenlöchern 4 angeordneter Kettenbolzen 41 verbinden zwei nebeneinander angeordnete Innenkettenglieder 39. Die Außenlaschenlöcher 4 werden auch als Außenlaschenauge bezeichnet. Der Kettenbolzen 41 wird auch als Vollbolzen, als Niet, als Kettenniet, als Stiftbolzen oder als Gelenkbolzen bezeichnet. Dabei bilden je zwei Außenlaschen 42 mit darin angeordneten Kettenbolzen 41 je ein Außenkettenglied 40. Die Innenkettenglieder 39 werden auch als Innenlaschenkettenglieder bezeichnet und die Außenkettenglieder 40 werden auch als Außenlaschenkettenglieder bezeichnet.

Dabei sitzt je ein Kettenbolzen 41 unter Ausbildung eines

Presssitzes in je einem Außenlaschenloch 4. Die in der Figur 1 gezeigten Kettenbolzen 41 weisen eine vollständige mittels PVD-Prozess abgeschieden Gleitstoffschicht aus PTFE mit einer Schichtdicke von ca. 2,5 μm auf.

Zur Montage der Kette 1 wird auf die DE 198 36 374 Cl, auf die DE 1 752 557 AI und auf die DE 100 33 726 Cl verwiesen. Die Erfindung kann dabei mit jeglichem Montageverfahren verwirklicht werden.

Bei der Herstellung der Einzelteile der Kette 1 aus Figur 1 und bei deren Montage wird darauf geachtet, dass die Innentei- lung Pi, die sich aus dem Symmetrieachsenabstand nebeneinander liegender Kettenbolzen 41 in einem Innenkettenglied 39 ergibt, über die gesamte Kettenlänge möglichst gleichmäßig ist. Ebenso wird darauf geachtet, dass die Außenteilung Pa, die sich aus dem Symmetrieachsenabstand nebeneinander liegender Kettenbolzen 41 in einem Außenkettenglied 40 ergibt, über die gesamte Kettenlänge möglichst gleichmäßig ist. Insofern wird auf die DE 203 05 741 Ul Bezug genommen, die sich u.a. mit dem Zusammenhang zwischen Innenteilung Pi, Außenteilung Pa und der Ge- räuschentwicklung beschäftigt.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht eines Kettenglieds 39 ' , das in wesentlichen Teilen mit dem Innenkettenglied 39 aus Figur 1 übereinstimmt. Gleiche Teile haben dieselben Bezugsziffern, einander entsprechende Teile sind durch Anfügung eines Apostrophs an die Bezugsziffer gekennzeichnet.

Die Innenlaschen 32 ' sind hier mit nach unten abstehenden Ket- tenzahnbereichen 35 versehen, die in ein hier nicht gezeigtes Zahnrad eingreifen. Das Innenkettenglied 39' wird statt des Innenkettenglieds 39 zusammen mit den Außenkettengliedern 40 aus Figur 1 zu einer Kette zusammengesetzt. Ein mit einem Ket- tenzahnbereich 35 versehene Lasche wird auch als Zahnlasche bezeichnet .

Die Oberflächen der Innenlaschenlöcher 3 ' können dabei mit einer HartstoffSchicht versehen sein. Ebenso können die Oberflächen der hier nicht gezeigten Außenlaschenlöcher mit einer Hartstoffschicht versehen sein. Die Kettenzahnbereiche 35 und die Außenflächen der Lasche können mit einer Gleitstoffbe- schichtung versehen sein. In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Außenlaschen 42 aus Figur 1 mit Kettenzahnbereichen versehen, die den Kettenzahnbereichen 35 des Innenkettenglieds 39' aus Figur 2 entsprechen.

Zur Anwendung, Herstellung und Montage von Zahnketten wird auf die DE 203 04 437 Ul verwiesen

Figur 3 veranschaulicht, wie eine Gleitstoffbeschichtung selektiv an bestimmten Stellen der Kettenbolzen 41 aus Figur 1 vorgenommen wird.

In einem späteren Übergangsbereich La zwischen Kettenbolzen 41 und Außenlasche 42 wird wahlweise keine Gleitstoffbeschichtung vorgesehen. Die Fertigungstoleranzen nach der Herstellung der Kettenbolzen 41 bleiben dort dann trotz einer die Oberflächen- rauhheit und den Durchmesser verändernden Beschichtung der übrigen Oberflächenbereiche Li der Kettenbolzen 41 erhalten. Schädliche Vorspannungen im Bereich des Laschenlochs 4 werden so vermieden.

Zur Maskierung der Kettenbolzen 41 werden diese mit ihren Enden nach der Herstellung in je ein Sackloch 51 gedrückt, das in einem aus nachgiebigen hitzebeständigen Material wie PTFE hergestellten Maskierungshalter 50 vorgesehen ist. Danach werden die Bolzen mittels eines PVD-Prozesses in einer PVD-Kammer (nicht gezeigt) mit einer GleitstoffSchicht aus PTFE beschichtet, entnommen und dem Herstellungsprozess der Kette 1 zuge- führt. Die Schichtdicke wird dabei über Einstellung von Zeitdauer der Beschichtung und über die Einstellung der Beschich- tungstemperatur gesteuert. Wenn eine hier nicht gezeigte Magnetplattenhalterung zur Maskierung vorgesehen ist, dann vereinfacht sich die Maskierung der Stirnflächen und Übergangsbereiche. Man kann auch nur ein Ende des Bolzens maskieren, und diesen nach der Beschichtung drehen .

Die Handhabung erfolgt durch einen hier nicht gezeigten Roboter oder durch einen Bestückungsautomat .

Bezugszeichenliste

1 Kette

3 Innenlaschenloch 4 Außenlaschenloch

32 Innenlasche

33 Hülse

35 Kettenzahnbereich

39 Innenkettenglied 40 Rolle bzw. Außenkettenglied

41 Kettenbolzen

42 Außenlasche

50 Maskierungshalter

51 Sackloch

Claims

Patentansprüche

1. Element einer Kette, insbesondere ein Bolzen, ein Hohlbolzen, eine Hülse, eine Lasche oder eine Rolle, das im Be- reich seiner Oberfläche eine Beschichtung aus einer Gleitstoffschicht oder einer Kombination aus einer Hartstoff- und einer Gleitstoffschient aufweist.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergangsbereich (La; 4) des Elements (41; 42), der zur Verbindung mit einem anderen Element (42; 41) vorbestimmt ist, von der Beschichtung ausgespart ist.

3. Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der äußeren Mantelfläche eines Bolzens, einer Hülse, eines Hohlbolzens (33) oder eines Vollbolzens (41), angeordnet ist.

4. Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der äußeren Mantelfläche einer Rolle (40) angeordnet ist.

5. Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf einer Funktionsfläche des Elements und insbesondere auf einem Kettenzahnbereich (35) einer Lasche (39') angeordnet ist.

6. Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der inneren Mantelfläche eines Hohlbolzens (33) oder einer Rolle (40) angeordnet ist.

5 7. Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf einer Funktionsfläche des Elements und insbesondere auf einem Kettenzahnbereich (35) einer Lasche (39') angeordnet ist. 10

8. Element nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf einer Oberfläche einer in einem Element vorgesehenen Aussparung, insbesondere eines Laschen- '15 auges (3, 4; 3'), vorgesehen ist.

9. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Schichtdicke größer ca. 1 um auf- 20 weist.

10. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Schichtdicke kleiner ca. 20 um auf- 25 weist.

11. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht aus der Gruppe bestehend aus AlN, A- 30 ION, CrN, CrCN, CrC, WC, TiN, TiBN TiCN, TiC, TiAlN, ZrN, VC, DLC ("Diamond Like Carbon")/ kubisches Bornitrid, Bor- carbid, WCH, TiN₇ TiCN, TiAlN, DLC ausgewählt ist.

12. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleitstoffschicht eine Weichmetallschicht, insbesonde- re aus der Gruppe bestehend aus Sn, Pb, In oder deren Legierungen, oder aus M0S₂ oder WS₂ vorgesehen ist.

13. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleitstoffschicht eine Polymerschicht vorgesehen ist, insbesondere eine Polymerschicht aus Polytetrafluoroethy- len (PTFE oder einem PTFE-Derivat) oder aus einem Gleitlack.

14. Kettenglied (39, 40) für eine Kette, mit Elementen wie Laschen (32, 42), Bolzen (41), Hülsen (33) und/oder Rollen (40) , wobei wenigstens ein beschichtetes Element gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

15. Kettenglied (39, 40) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einem Übergangsbereich (La) zwischen Bolzen (41; 33) und Lasche (42; 32) ausgespart ist.

16. Kettenglied nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lasche (39') vorgesehen ist, die in einem Kettenzahn- bereich (35) eine Beschichtung aufweist,

17. Kettenglied nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich eines Laschenlochs (3 ' ) von der Beschichtung ausgespart ist.

18. Kette (1), insbesondere Steuerkette für einen Verbren- nungsmotor, mit Kettengliedern (39, 40) nach einem der Ansprüche 14 bis 17.

19. Paarung aus einer Kette nach Anspruch 18 und einem oder mehreren Kettenrädern, auf dem die Kette abläuft.

20. Kettenrad für den Kontakt mit einer Kette, wobei das Kettenrad wenigstens im Bereich der Kettenzähne eine Beschichtung mit einem Gleitstoff aufweist.

21. Verfahren zur Herstellung eines Elements einer Kette, das die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen des Elements, insbesondere eines Kettenbolzens (41) , Einführen wenigstens eines Endes des Elements in ein Sackloch (51) ,

Abscheiden einer Gleitstoffbeschichtung auf dem Element (41) ,

Entnehmen des Elements aus dem Sackloch (51) und - Bereitstellen des gleitstoffbeschichteten Element (41) für weitere Handhabungs- oder Fertigungsschritte.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden der Beschichtungen auf den Elementen (32, 42) in einer Schichtdicke zwischen ca. 1 um und ca. 5 μm erfolgt .

23. Verfahren zur Herstellung eines Elements einer Kette, das die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen mehrerer Elemente, insbesondere von Laschen (32, 42), mit jeweils wenigstens einer funktiona- 5 len Öffnung, insbesondere mit einem Laschenloch,

Auffädeln der Elemente zu einer Packung auf wenigstens einem durch die Öffnungen mehrerer Elemente verlaufenden Gegenstand wie einen Stab oder ein Seil, Abscheiden von Gleitstoffbeschichtungen auf den Elemen- 10 ten (32, 42) ,

Abnehmen der Elemente von dem Gegenstand und Bereitstellen der beschichteten Elemente (32, 42) für weitere Handhabungs- oder Fertigungsschritte.

-15

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden der Gleitstoffbeschichtungen auf den Elementen (32, 42) in einer Schichtdicke zwischen ca. 1 um und ca. 5 um erfolgt.

20

25. Verfahren zur Herstellung eines Kettenglieds (39, 40), das die Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 11 und/oder gemäß aufweist, wobei Laschen (32,- 42) und Bolzen (33; 41) zu Kettengliedern (39; 40) zusammengesetzt werden.

25

26.Verfahren zur Herstellung einer Kette, bei der mehrere gemäß dem Anspruch 2 hergestellte Kettenglieder zu einer Kette zusammengesetzt werden.