AT519887A1 - Method for adjusting a backlash - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines gewünschten Zahnflankenspiels von wenigstens zwei miteinander kämmenden, jeweils eine Verzahnung mit Zahnflanken (4) aufweisenden Zahnrädern, umfassend die Schritte zumindest teilweises Beschichten der Zahnflanken (4) zumindest eines der Zahnräder mit einer abreibbaren Beschichtung (7), in Kontakt bringen der beiden Verzahnungen der Zahnräder und Einstellen eines Zahnflankenspiels von Null, Abwälzen der bei- den Verzahnungen aneinander zum zumindest teilweisen Abreiben der Beschich- tung (7), dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung (7) ausschließlich ein Polymer oder ein Gemisch ausschließlich bestehend aus zumindest zwei Polyme- ren verwendet wird.The invention relates to a method for setting a desired backlash of at least two toothed wheels meshing with one another, each having teeth with tooth flanks (4), comprising the steps of at least partially coating the tooth flanks (4) of at least one of the toothed wheels with an abradable coating (7), bringing the two gears of the gears and setting a backlash of zero, rolling the two teeth together for at least partially rubbing off the coating (7), characterized in that exclusively a polymer or a mixture is used as the coating (7) consisting of at least two polymers is used.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines gewünschten Zahnflankenspiels von wenigstens zwei miteinander kämmenden, jeweils eine Verzahnung mit Zahnflanken aufweisenden Zahnrädern, umfassend die Schritte zumindest teilweises Beschichten der Zahnflanken zumindest eines der Zahnräder mit einer abreibbaren Beschichtung, in Kontakt bringen der beiden Verzahnungen der Zahnräder und Einstellen eines Zahnflankenspiels von Null, Abwälzen der beiden Verzahnungen aneinander zum zumindest teilweisen Abreiben der Beschichtung.The invention relates to a method for setting a desired backlash of at least two intermeshing, each having a toothed toothed wheels, comprising the steps of at least partially coating the tooth flanks of at least one of the gears with an abradable coating, bringing the two gears of the gears and Adjusting a backlash of zero, rolling the two gears together to at least partially rub off the coating.
Weiter betrifft die Erfindung ein Zahnrad mit einer Verzahnung die Zahnflanken aufweist, wobei zumindest ein Teil der Zahnflanken eine im Betrieb des Zahnrades abreibbare Beschichtung aufweist.Furthermore, the invention relates to a gear with a toothing has the tooth flanks, wherein at least a portion of the tooth flanks has an abradable during operation of the gear coating.
Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung eines Dimers oder Oligomers hergestellt aus chemischen Verbindungen ausgewählt aus einer Gruppe umfassend ungesättigte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, fluorhältige Kohlenwasserstoffe, organische Siliziumverbindungen oder Mischungen daraus.In addition, the invention relates to the use of a dimer or oligomer prepared from chemical compounds selected from a group comprising unsaturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, fluorine-containing hydrocarbons, organic silicon compounds or mixtures thereof.
Die Einstellung des Zahnflankenspiels zwischen zwei miteinander kämmenden Verzahnungen eines Zahnradtriebs mit einer im Betrieb abreibbaren Beschichtung ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt die DE 100 62 241 A1 die Verwendung einer Beschichtung die ein Gemisch aus einem Bindemittel und einem Füllstoff aufweist. Der Füllstoff kann unter anderem ein Festschmierstoff sein.The adjustment of the backlash between two intermeshing teeth of a gear drive with a abradable in operation coating is already known from the prior art. Thus, DE 100 62 241 A1 describes the use of a coating which has a mixture of a binder and a filler. The filler may inter alia be a solid lubricant.
Aus der DE 199 55 474 C1 ist ein Verfahren zur Einstellung eines Zahnflankenspiels in einem Zahnrad-Getriebe bekannt, wobei mindestens einem um eine gehäusefeste Achse drehbaren ersten Zahnrad bei der Montage mit Einstellung ei nes Zahnflankenspiels ein zweites Zahnrad achsparallel verschiebbar zugeführt wird, und zur Einstellung des Zahnflankenspiels eine zwischen Zahnflanken ineinandergreifender Zähne der kämmenden Zahnräder entfernbar angeordnete Zwischenlage verwendet wird. Als Zwischenlage wird zumindest bei einem der Zahnräder vor dessen Montage eine die Zahnflanken vorbestimmter Zähne bedeckende, am gewählten Zahnrad fixierte Auflage angeordnet. Das Zahnrad wird mit fixiert angeordneter Auflage bzw. Zwischenlage bei der Montage mit einer vorbestimmten Kraft mit korrespondierenden Zahnflanken des anderen Zahnrades in spielfreien Eingriff gebracht wird, wobei die Zwischenlage nach Zahnspieleinstellung der Zahnräder durch laufbedingten Abrieb der Auflage oder durch eine gezielte mechanische Abnahme entfernt wird.From DE 199 55 474 C1 a method for adjusting a backlash in a gear transmission is known, wherein at least one rotatable about a housing-fixed axis first gear during assembly with setting ei Nes backlash, a second gear is axially parallel slidably supplied, and setting of the backlash between a tooth flanks meshing teeth of the intermeshing gears removably arranged intermediate layer is used. As an intermediate layer, the tooth flanks of predetermined teeth covering, fixed to the selected gear pad is arranged at least in one of the gears before its mounting. The gear is placed with fixedly arranged support or intermediate layer during assembly with a predetermined force with corresponding tooth flanks of the other gear in play-free engagement, the liner is removed after Zahnspieleinstellung the gears by run-related abrasion of the pad or by a targeted mechanical decrease.
Entfernbare Zwischenlagen zur Einstellung des Zahnflankenspiels sind ferner aus EP 2 171 314 B1 bekannt. Nach dieser EP-B1 wird die Zwischenlage aufgeklebt. womit ein entsprechend hoher Manipulationsaufwand im Vergleich zu mittels Sprüh- oder Streichverfahren hergestellten Zwischenlagen verbunden ist.Removable intermediate layers for adjusting the backlash are also known from EP 2 171 314 B1. After this EP-B1, the intermediate layer is glued. which is associated with a correspondingly high manipulation effort compared to intermediate layers produced by spraying or brushing.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für eine verbesserte Einstellung des Zahnflankenspiels von miteinander kämmenden Verzahnungen zur Verfügung zu stellen.The present invention has for its object to provide a possibility for an improved adjustment of the backlash of intermeshing teeth available.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass für die Beschichtung ausschließlich ein Polymer oder ein Gemisch ausschließlich bestehend aus zumindest zwei Polymeren verwendet wird.The object of the invention is achieved by the method mentioned above in that only one polymer or a mixture consisting exclusively of at least two polymers is used for the coating.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Zahnrad gelöst, bei dem die Beschichtung ausschließlich aus einem Polymer oder ausschließlich aus einem Gemisch aus zumindest zwei Polymeren besteht.Further, the object of the invention is achieved with the gear mentioned above, in which the coating consists exclusively of a polymer or exclusively of a mixture of at least two polymers.
Zudem wird die Aufgabe der Erfindung durch die Verwendung des voranstehend genannten Dimers und/oder Oligomers zur Herstellung einer abreibbaren Beschichtung auf den Zahnflanken eines Zahnrades zur Einstellung des Zahnflankenspiels gelöst.In addition, the object of the invention is achieved by the use of the above-mentioned dimer and / or oligomer for producing an abradable coating on the tooth flanks of a gear for adjusting the backlash.
Von Vorteil ist dabei, dass durch die füllstofffreie Formulierung der Beschichtung deren Zusammensetzung einfacher wird, insbesondere in Hinblick auf eine homogene Verteilung der Beschichtung über die gesamte beschichtete Oberfläche des Zahnrades. Es ist damit eine bessere Präzision mit geringeren Schichtdickentoleranzen der Beschichtung erreichbar. Dies wiederum ist von Vorteil in Hinblick auf eine hohe Präzision des Zahnflankenspiels der miteinander kämmenden Zahnräder.The advantage here is that the filler-free formulation of the coating whose composition is easier, especially with regard to a homogeneous distribution of the coating over the entire coated surface of the gear. It is thus achievable a better precision with lower coating thickness tolerances of the coating. This in turn is advantageous in view of a high precision of the backlash of the intermeshing gears.
In der bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird zur Herstellung der Beschichtung eine dimere oder oligomere Vorstufe des Polymers eingesetzt, die bei erhöhter Temperatur in das Monomer aufgespalten wird, wobei das Monomer danach auf den Zahnflanken aus der Gasphase abgeschieden und polymerisiert wird. Es kann damit die Beschichtung in einem einzigen Arbeitsschritt ohne vorherige Aufbereitung der Rohstoffe in gesonderten Arbeitsschritten erfolgen. Die Beschichtung kann beginnend mit den Rohstoffen mit nur einer Beschichtungsanlage aufgebracht werden. Es ist also mit dieser Ausführungsvariante des Verfahrens eine Vereinfachung der Prozesskette möglich. Durch die Gasphasenabscheidung können im Vergleich mit der nasschemischen Abscheidung auch komplexere Geometrien einfacher beschichtet werden.In the preferred embodiment of the process, a dimeric or oligomeric precursor of the polymer is used to prepare the coating, which is split at elevated temperature into the monomer, wherein the monomer is then deposited on the tooth flanks from the gas phase and polymerized. It can thus be the coating in a single step without prior preparation of the raw materials in separate steps. The coating can be applied beginning with the raw materials with only one coating system. It is thus possible with this embodiment of the method, a simplification of the process chain. By means of vapor deposition, even more complex geometries can be coated more easily than wet-chemical deposition.
Als Dimer oder Oligomer wird vorzugsweise eine Verbindung eingesetzt, die ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend ungesättigte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, fluorhältige Kohlenwasserstoffe, organische Siliziumverbindungen oder Mischungen daraus. Es kann damit ein Zahnrad hergestellt werden, dessen abreibbare Beschichtung aus einem Polymer besteht, das hergestellt ist aus einer chemischen Verbindungen ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Poly-p-Xylylen, halogenierte Poly-p-Xylylene, Cyclohexen-Derivate, To-luen-Derivate, Acetylen, Alkohole, Butadien. Insbesondere mit diesen Dimeren bzw. Oligomeren können Beschichtungen hergestellt werden, die einerseits eine entsprechende Haftfestigkeit auf dem Zahnrad aufweisen, die aber andererseits keine so hohe Haftfestigkeit aufweisen, dass die Beschichtung nicht mehr abreibbar ist. Darüber hinaus ist deren Aufspaltung in Monomere einfacher durchzuführen.As the dimer or oligomer, a compound selected from a group comprising unsaturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, fluorine-containing hydrocarbons, organic silicon compounds or mixtures thereof is preferably used. It can thus be produced with a gear whose abradable coating consists of a polymer which is prepared from a chemical compound selected from a group comprising poly-p-xylylene, halogenated poly-p-xylylenes, cyclohexene derivatives, To-luen- Derivatives, acetylene, alcohols, butadiene. Coatings can be produced in particular with these dimers or oligomers which, on the one hand, have a corresponding adhesive strength on the gear, but on the other hand do not have such high adhesive strength that the coating can no longer be abraded. In addition, their resolution into monomers is easier to perform.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Beschichtung nach der Abscheidung auf den Zahnflanken einer thermischen Nachbehandlung bei einer Temperatur zwischen 100 °C bis 200°C, insbesondere zwischen 100 °C und 160 °C, und/oder einer Behandlung mit UV-Licht unterzogen wird. Es kann damit das Ablöseverhalten der Beschichtung verbessert werden, indem sich die Beschichtung in Form kleiner Partikel ablöst. Im Vergleich zu größeren abgelösten Platten haben kleine Partikel den Vorteil, dass sie den Ölkreislauf eines Getriebes, in dem das beschichtete Zahnrad eingebaut ist, nicht stören. Zudem kann damit die Beschichtung auch so eingestellt werden, dass sie sich bereits innerhalb kurzer Zeit nach der Inbetriebnahme des Zahnrades ablöst, sofern die Ablösezeit der Beschichtung nach dem Aufpolymerisieren auf das Zahnrad zu lange sein sollte.It may further be provided that the coating after deposition on the tooth flanks subjected to a thermal aftertreatment at a temperature between 100 ° C to 200 ° C, in particular between 100 ° C and 160 ° C, and / or a treatment with UV light becomes. It is thus possible to improve the detachment behavior of the coating by detaching the coating in the form of small particles. Smaller particles have the advantage of not interfering with the oil circuit of a transmission incorporating the coated gear when compared to larger detached plates. In addition, so that the coating can also be adjusted so that it peels off within a short time after the start of the gear, if the peel time of the coating should be too long after Aufpolymerisieren on the gear.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung mit einer Schichtdicke zwischen 15 μm und 80 μm hergestellt wird. Unterhalb von 15 μm wäre das sich einstellende Zahnflankenspiel zu gering. Die obere Grenze von 80 μm hat den Vorteil, dass es damit möglich ist, die Beschichtung in nur einem einzigen Durchgang herzustellen.According to a further embodiment variant of the method, it can be provided that the coating is produced with a layer thickness of between 15 μm and 80 μm. Below 15 μm, the resulting backlash would be too low. The upper limit of 80 microns has the advantage that it is possible to produce the coating in a single pass.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:Each shows in a simplified, schematic representation:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Zahnrad mit einer auf den Zahnflanken der Zähne aufgebrachten abreibbaren Beschichtung;Figure 1 shows a detail of a gear with an applied on the tooth flanks of the teeth Abreibbaren coating.
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Fig. 2 shows a device for carrying out the method.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or component names. Also, the location information chosen in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and to transmit mutatis mutandis to the new situation in a change in position.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem Zahnrad 1 dargestellt. Das Zahnrad 1 weist an seinem radial äußeren Umfang eine Stirnverzahnung 2 mit Zähnen 3 in Form eine Geradverzahnung auf. Die Zähne 3 weisen jeweils Zahnflanken 4, Zahnköpfe 5 und Zahnfüße 6 auf. Dies ist an sich bekannt, sodass nicht weiter darauf eingegangen werden muss.In Fig. 1 a section of a gear 1 is shown. The gear 1 has at its radially outer periphery a spur gear teeth 2 with teeth 3 in the form of a spur toothing. The teeth 3 each have tooth flanks 4, tooth heads 5 and tooth feet 6. This is known per se, so it need not be discussed further.
Zumindest ein Teil der Zahnflanken 4, insbesondere auf alle Zahnflanken 4, ist/sind zumindest teilweise, insbesondere zur Gänze, mit einer abreibbaren Beschichtung 7 versehen. Die Beschichtung 7 kann sich beispielsweise nur auf den im Betrieb des Zahnrades 1 voreilenden Zahnflanken 4 aufgebracht sein.At least part of the tooth flanks 4, in particular on all tooth flanks 4, is / are at least partially, in particular completely, provided with an abradable coating 7. The coating 7 may, for example, be applied only to the tooth flanks 4 leading in operation of the toothed wheel 1.
Es ist weiter möglich, dass auch die Zahnköpfe 6 und/oder die Zahnfüße 7 mit der abreibbaren Beschichtung 7 versehen sind, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Es können also sämtliche radial äußeren Stirnflächen der Verzahnung mit der abreib-baren Beschichtung 7 versehen sein.It is also possible that the tooth heads 6 and / or the tooth roots 7 are provided with the abradable coating 7, as shown in Fig. 1. It can therefore be provided with the abreib-ble coating 7 all radially outer end faces of the teeth.
Generell können auch die Verzahnungen anderer Verzahnungselemente mit der abreibbaren Beschichtung 7 versehen sein.In general, the teeth of other toothing elements can be provided with the abradable coating 7.
Weiter kann die Verzahnung auch anders ausgeführt sein, beispielsweise als Schrägverzahnung, etc.Next, the teeth can also be designed differently, such as helical teeth, etc.
Das Verzahnungselement, also insbesondere das Zahnrad 1, ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt bzw. besteht aus diesem.The toothed element, ie in particular the gear 1, is made of a metallic material or consists of this.
Das Zahnrad 1 wird in einem Zahnradtrieb mit einem weiteren Zahnrad eingesetzt, beispielsweise in einem Getriebe, wie z.B. einem Kfz-Getriebe. Dazu kämmt die Verzahnung des Zahnrades 1 mit der Verzahnung des weiteren Zahnrades, wie dies an sich bekannt und in den voranstehend zitierten Druckschriften zum Stand der Technik dargestellt ist, auf die in diesem Zusammenhang verwiesen wird.The gear 1 is used in a gear drive with another gear, for example in a transmission, such as. a motor vehicle transmission. For this purpose, the toothing of the toothed wheel 1 meshes with the toothing of the further toothed wheel, as is known per se and shown in the above-cited prior art documents, to which reference is made in this connection.
Die abreibbare Beschichtung 7 ist bevorzugt direkt auf der Verzahnung angeordnet, also ohne Zwischenschicht, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Es ist aber mög lich, derartige Zwischenschichten anzuordnen, um die Haftfestigkeit oder das Ablöseverhalten der abreibbaren Beschichtung 7 zu beeinflussen.The abradable coating 7 is preferably arranged directly on the toothing, ie without an intermediate layer, as shown in FIG. However, it is possible, please include, to arrange such intermediate layers in order to influence the adhesive strength or the detachment behavior of the abradable coating 7.
Die abreibbare Beschichtung 7 wird zur Einstellung eines gewünschten Zahnflankenspiels zwischen den beiden kämmenden Verzahnungen des Zahnrades 1 bzw. generell des Verzahnungselementes, mit dem weiteren Zahnrad bzw. generell einem weiteren Verzahnungselement verwendet. Da der Begriff „Zahnflankenspiel“ im Stand der Technik eine eindeutige Bedeutung hat, die dem Fachmann bekannt ist, wird auf eine Definition desselben verzichtet. Es sei dazu auch auf die voranstehend zitierten Druckschriften verwiesen.The abradable coating 7 is used for setting a desired backlash between the two meshing teeth of the gear 1 and generally of the toothed element, with the further gear or generally a further toothing element. Since the term "backlash" in the prior art has a clear meaning, which is known in the art, a definition of the same is dispensed with. Reference may also be made to the documents cited above.
Obwohl es für die Einstellung eines gewünschten, vorgebbaren Zahnflankenspiels ausreichend ist, wenn eine der beiden miteinander kämmenden Verzahnungen mit der abbreibbaren Beschichtung 7 versehen wird, ist es auch möglich, beide miteinander in kämmbaren Eingriff bringbare Verzahnungen mit der abbreibbaren Beschichtung 7 zu versehen. In diesem Fall werden vorzugsweise die abbreibbaren Beschichtungen 7 jeweils mit einer Schichtdicke hergestellt, die der Hälfte des gewünschten Zahnflankenspiels entspricht.Although it is sufficient for the setting of a desired, predetermined backlash when one of the two intermeshing teeth is provided with the abradable coating 7, it is also possible to provide both engageable engageable intermeshing gears with the abradable coating 7. In this case, the abradable coatings 7 are preferably produced in each case with a layer thickness which corresponds to half the desired backlash.
Die abbreibbare Beschichtung 7 besteht aus einem Polymer oder aus einem Gemisch aus Polymeren. Jedenfalls enthält die abreibbare Beschichtung 7 keine Füllstoffe.The abradable coating 7 consists of a polymer or of a mixture of polymers. In any case, the abradable coating 7 contains no fillers.
Die abbreibbare Beschichtung 7 kann aus einer homogenen Polymerverbindung uniformer Zusammensetzung bestehen.The abradable coating 7 may consist of a homogeneous polymer compound of uniform composition.
Zur Einstellung des gewünschten Zahnflankenspiels der miteinander kämmenden Zahnräder bzw. Verzahnungselemente wird das mit der Beschichtung 7 versehene Zahnrad 1 bzw. Verzahnungselement zum dem weiteren Zahnrad bzw. Verzahnungselement, das gegebenenfalls ebenfalls mit der Beschichtung 7 versehen ist, so zugestellt, dass die beiden Verzahnungselemente bzw. Zahnräder in direktem Kontakt miteinander stehen. Das Zahnflankenspiel ist somit unmittelbar nach der Zustellung Null. Durch das Abgleiten der Zähne der beiden Verzahnungselemente bzw. Zahnräder wird die Beschichtung 7 zumindest teilweise, insbesondere zur Gänze von den Zähnen entfernt und es stellt sich damit im Betrieb der beiden Verzahnungselemente bzw. Zahnräder das gewünschte Zahnflankenspiel ein.To set the desired backlash of the intermeshing gears or toothed elements provided with the coating 7 gear 1 or toothing element to the other gear or toothed element, which is optionally also provided with the coating 7, so delivered that the two gear elements or .Gears are in direct contact with each other. The backlash is thus immediately after delivery zero. As a result of the sliding of the teeth of the two toothing elements or toothed wheels, the coating 7 is at least partially removed, in particular entirely from the teeth, and thus the desired tooth backlash is established during operation of the two toothed elements or toothed wheels.
Zur Abscheidung der Beschichtung 7 auf den Zahnflanken 4 zumindest einer Seite der Zähne 3 zumindest eines der Verzahnungselemente, insbesondere des Zahnrades 1, kann eine Vorrichtung 8 verwendet werden, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Vorrichtung 8 kann drei Bereiche umfassen. Vorzugsweise wird zur Herstellung der Beschichtung 7 eine dimere oder oligomere Vorstufe des Polymers verwendet. Diese Vorstufe, die flüssig oder fest eingesetzt werden kann, wird in einem ersten Bereich 9 verdampft. Aus diesem Dampf, also aus der in die Gasphase überführten Vorstufe, wird in einem zweiten Bereich 10, der insbesondere unmittelbar an den ersten Bereich 9 anschließt, das Monomer erzeugt, aus dem das Polymer hergestellt wird. Dazu wird der zweite Bereich 10 bei einer höheren Temperatur betrieben als der erste Bereich 9. Die Temperatur ist dabei so hoch zu wählen, dass die in die Gasphase überführte dimere oder oligomere Vorstufe zum Monomer pyrolysiert wird. In einem dritten Bereich 11, der vorzugsweise unmittelbar an den zweiten Bereich 10 anschließt, erfolgt schließlich die Abscheidung und Polymerisation des Monomers auf den Zahnflanken 4 des Zahnrades 1 bzw. generell des Verzahnungselementes.For depositing the coating 7 on the tooth flanks 4 of at least one side of the teeth 3 of at least one of the toothed elements, in particular of the toothed wheel 1, a device 8 as shown in FIG. 2 can be used. The device 8 may comprise three areas. Preferably, a dimeric or oligomeric precursor of the polymer is used to prepare the coating 7. This precursor, which can be used liquid or solid, is evaporated in a first region 9. From this vapor, ie from the precursor transferred to the gas phase, the monomer is generated in a second region 10, which in particular directly adjoins the first region 9, from which the polymer is produced. For this purpose, the second region 10 is operated at a higher temperature than the first region 9. The temperature is to be selected so high that the converted into the gas phase dimeric or oligomeric precursor to the monomer is pyrolyzed. In a third region 11, which preferably directly adjoins the second region 10, finally, the deposition and polymerization of the monomer takes place on the tooth flanks 4 of the gear 1 and generally of the toothed element.
Die Vorrichtung 8 wird insbesondere unter Vakuum betrieben. Dazu kann die Vorrichtung 8 mit einer Vakuumpumpe 12 verbunden sein. Der Druck innerhalb der Vorrichtung 8 kann ausgewählt sein aus einem Bereich von 2 Pa bis 20 Pa, insbesondere aus einem Bereich von 5 Pa bis 10 Pa.The device 8 is operated in particular under vacuum. For this purpose, the device 8 may be connected to a vacuum pump 12. The pressure within the device 8 may be selected from a range of 2 Pa to 20 Pa, in particular from a range of 5 Pa to 10 Pa.
Die Temperaturen des ersten und des zweiten Bereichs 9, 10 richten sich nach dem eingesetzten Dimer bzw. Oligomer. Generell kann die Temperatur im ersten Bereich 9 zwischen 80 °C und 200 °C, insbesondere zwischen 100 °C und 150 °C, die Temperatur im zweiten Bereich 10 zwischen 500 °C und 950 °C, insbesondere zwischen 600 °C und 800 °C, betragen. Jedenfalls sind die Temperaturen im ersten Bereich 9 und im zweiten Bereich 10 so zu wählen, dass die dimere oder oligomere Vorstufe des herzustellenden Polymeres im ersten Bereich 9 verdampft und im zweiten Bereich 10 in das Monomer aufgespalten wird.The temperatures of the first and second regions 9, 10 depend on the dimer or oligomer used. In general, the temperature in the first region 9 between 80 ° C and 200 ° C, in particular between 100 ° C and 150 ° C, the temperature in the second region 10 between 500 ° C and 950 ° C, in particular between 600 ° C and 800 ° C, amount. In any case, the temperatures in the first region 9 and in the second region 10 are to be selected so that the dimeric or oligomeric precursor of the polymer to be produced is evaporated in the first region 9 and split in the second region 10 into the monomer.
Die Temperatur im dritten Bereich 11, in dem das Monomer auf den Zahnflanken 4 abgeschieden und polymerisiert wird, entspricht der Raumtemperatur, also insbesondere zwischen 20 °C und 25 °C. Dieser dritte Bereich 11 kann zwar auch eine höhere Temperatur von bis zu 50 °C aufweisen, allerdings wird damit die Abscheiderate des Monomers auf den Zahnflanken 4 verringert. Gegebenenfalls kann das Verzahnungselement während der Abscheidung der Monomere auf den Zahnflanken 4 gekühlt werden.The temperature in the third region 11, in which the monomer is deposited on the tooth flanks 4 and polymerized, corresponds to the room temperature, ie in particular between 20 ° C and 25 ° C. Although this third region 11 may also have a higher temperature of up to 50 ° C, however, so that the deposition rate of the monomer is reduced to the tooth flanks 4. Optionally, the toothed element can be cooled during the deposition of the monomers on the tooth flanks 4.
Die Polymerisation des auf den Zahnflanken 4 des Verzahnungselementes abgeschiedenen Monomers erfolgt bevorzugt durch Plasmapolymerisation. Dabei entstehen durch die Aktivierung plasmaionisierte bzw. -aktivierte Moleküle, aus denen in der Folge die Beschichtung 7 durch Polymerisation gebildet wird.The polymerization of the deposited on the tooth flanks 4 of the toothed element monomer is preferably carried out by plasma polymerization. The activation produces plasma-ionized or -activated molecules from which, as a consequence, the coating 7 is formed by polymerization.
In der bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird als Dimer oder als Oligomer eine Verbindung eingesetzt, die hergestellt sind aus chemischen Verbindungen ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus oder umfassend ungesättigte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, fluorhältige Kohlenwasserstoffe, organische Siliziumverbindungen oder Mischungen daraus. Es können aber auch Monomere verwendete werden, die ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus oder umfassend ungesättigte Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, fluorhältige Kohlenwasserstoffe, organische Siliziumverbindungen oder Mischungen daraus.In the preferred embodiment of the process is used as a dimer or as an oligomer, a compound which is prepared from chemical compounds selected from a group consisting of or comprising unsaturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, fluorine-containing hydrocarbons, organic silicon compounds or mixtures thereof. However, it is also possible to use monomers which are selected from among or consisting of unsaturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, fluorine-containing hydrocarbons, organic silicon compounds or mixtures thereof.
Der ungesättigte Kohlenwasserstoff kann ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus oder umfassend Butadiene, Acetylen, Alkohole.The unsaturated hydrocarbon may be selected from a group consisting of or comprising butadienes, acetylene, alcohols.
Der aromatische ungesättigte Kohlenwasserstoff kann ausgewählt werden aus einer Gruppe bestehend aus oder umfassend P-Xylol, halogeniertes P-Xylol, mono- oder di-chlorierte p-Xylole, Tetra-fluoro-paraxylen.The aromatic unsaturated hydrocarbon may be selected from a group consisting of or comprising p-xylene, halogenated p-xylene, mono- or di-chlorinated p-xylenes, tetra-fluoro-paraxylene.
Der fluorhältige Kohlenwasserstoff kann beispielsweise Tetrafluorobutatriene sein.The fluorine-containing hydrocarbon may be, for example, tetrafluorobutatrienes.
Die organische Siliziumverbindung kann ausgewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus oder umfassend Ethylpolysilikate, Tetraethylorthosilikat.The organic silicon compound may be selected from a group consisting of or comprising ethyl polysilicates, tetraethyl orthosilicate.
Neben den genannten monomeren Verbindungen können auch daraus hergestellte (Homo)-Polymere eingesetzt werden.In addition to the monomeric compounds mentioned, it is also possible to use (homo) polymers prepared therefrom.
Generell können auch andere chemisch reaktive Dimere oder Oligomere eingesetzt werden, die zu den genannten Verbindungen ähnlich bzw. verwandt sind.In general, it is also possible to use other chemically reactive dimers or oligomers which are similar or related to the compounds mentioned.
Die Beschichtung 7 besteht aus einem Polymer bzw. einem Polymergemisch, das ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Poly-p-Xylen, insbesondere Parylene-N oder Parylen C, Polytetraflourbutadien.The coating 7 consists of a polymer or a polymer mixture which is selected from a group comprising or consisting of poly-p-xylene, in particular parylene-N or parylene C, polytetrafluorobutadiene.
Bevorzugt wird ein Parylen C als Beschichtung 7 eingesetzt. Das Parylen C hat vorzugsweise ein mittleres Molekulargewicht zwischen 250.000 g/mol und 350.000 g/mol, bestimmt mittels Gelpermeationschromatographie.Preferably, a parylene C is used as the coating 7. The parylene C preferably has an average molecular weight between 250,000 g / mol and 350,000 g / mol, determined by gel permeation chromatography.
In der bevorzugten Ausführungsvariante erfolgt die Herstellung der Beschichtung 7 zumindest auf den Zahnflanken 4 in nur einem einzigen Durchgang. Vorzugsweise wird die Beschichtung 7 mit einer Schichtdicke 13 (Fig. 1) erzeugt, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 15 μm bis 80 μm, insbesondere aus einem Bereich von 30 μm bis 70 μm.In the preferred embodiment variant, the production of the coating 7 takes place at least on the tooth flanks 4 in only a single pass. The coating 7 is preferably produced with a layer thickness 13 (FIG. 1) which is selected from a range of 15 μm to 80 μm, in particular from a range of 30 μm to 70 μm.
Nach der Herstellung der Beschichtung 7 zumindest auf den Zahnflanken 4 des Verzahnungselementes kann diese aus den voranstehend genannten Grünen noch einer thermischen Nachbehandlung bei einer Temperatur zwischen 100 °C bis 200°C, insbesondere zwischen 120 °C und 150 °C, und/oder einer Behandlung mit UV-Licht unterzogen werden. Es wird vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge zwischen 280 nm und 400 nm eingesetzt.After the production of the coating 7 at least on the tooth flanks 4 of the toothing element, this can still be a thermal aftertreatment at a temperature between 100 ° C to 200 ° C, in particular between 120 ° C and 150 ° C, and / or one of the above-mentioned Greens Be subjected to treatment with UV light. It is preferably used light having a wavelength between 280 nm and 400 nm.
Generell können nicht zu beschichtende Bereiche des Verzahnungselementes bzw. des Zahnrades 1 mit einer Maske oder auf andere geeignete Weise abgedeckt werden.In general, areas of the toothing element or of the toothed wheel 1 that are not to be coated can be covered with a mask or in another suitable manner.
Im Zuge der Evaluierung der Beschichtung 7 wurden Zahnräder 1 wie folgt beschichtet.In the course of the evaluation of the coating 7, gears 1 were coated as follows.
Metallische Zahnräder 1 können gegebenenfalls einer Vorreinigung mit üblichen Reinigungsmitteln unterzogen werden.Metallic gears 1 may optionally be subjected to a pre-cleaning with conventional cleaning agents.
Die Zahnräder 1 wurden in jenen Bereichen, in denen keine Beschichtung 7 er zeugt werden soll, mit einer handelsüblichen Lötabdeckmasse auf Acrylbasis maskiert. Danach erfolgte eine in-situ Plasmareinigung (O2+CF4-Plasma bei 50The gears 1 were in those areas in which no coating 7 he should be witnesses masked with a commercially available Lötabdeckmasse acrylic. This was followed by an in-situ plasma cleaning (O2 + CF4 plasma at 50
Pa) in der Vorrichtung 8 im Bereich 11.Pa) in the device 8 in the area 11th
Optional kann ein Haftvermittler zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Beschichtung 7 auf dem Zahnrad 1 oder ein Haftverminderer zur Reduktion der Haftfestigkeit der Beschichtung 7 auf dem Zahnrad 1 aufgebracht werden. Der Haftvermittler kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend oder bestehen aus Silane, SiO2. Der Haftverminderer kann eine teflonbasierte Beschichtung sein.Optionally, an adhesion promoter for improving the adhesive strength of the coating 7 on the gear 1 or an adhesion reducer for reducing the adhesive strength of the coating 7 on the gear 1 can be applied. The adhesion promoter may be selected from a group comprising or consisting of silanes, SiO 2. The Adhesion Reducer may be a teflon-based coating.
Als Dimer wurde Dichloro-[2,2]-Paracyclophan eingesetzt. Dieses pulverförmigeThe dimer used was dichloro [2.2] -paracyclophane. This powdery
Dimer wurden in einem geeigneten Gefäß, z.B. einem Verdampferschiffchen, in den Bereich 9 der Vorrichtung 8 eingeführt. Es wurde eine Menge von 0,6 g ver wendet. Es sei dazu darauf hingewiesen, dass die Menge abhängig ist von derDimers were dissolved in a suitable vessel, e.g. an evaporator boat, introduced into the area 9 of the device 8. An amount of 0.6 g was used. It should be noted that the amount depends on the
Größe des zu beschichtenden Zahnrades 1 und daher keinen einschränkendenSize of the gear to be coated 1 and therefore not restrictive
Charakter hat.Character has.
Das Dimer wurde bei einer Temperatur zwischen 100 °C und 150 °C verdampft und anschließend bei einer Temperatur zwischen 600 °C und 800 °C im Bereich 10 in das Monomer gespalten, aus dem das Polymer der Beschichtung 7 herge stellt wird.The dimer was evaporated at a temperature between 100 ° C and 150 ° C and then cleaved at a temperature between 600 ° C and 800 ° C in the range 10 in the monomer from which the polymer of the coating 7 is Herge provides.
Die Abscheidung auf den Zahnrädern 1, d.h. deren Verzahnungen, erfolgte beiThe deposition on the gears 1, i. their teeth, took place at
Raumtemperatur im Bereich 11 der Vorrichtung 8. Während des gesamten Herstellungsprozesses herrschte in der Vorrichtung 8 ein Druck zwischen 5 Pa und 10 Pa vor.Room temperature in the region 11 of the device 8. During the entire manufacturing process prevailed in the device 8, a pressure between 5 Pa and 10 Pa before.
Es wurden Beschichtungen 7 mit Schichtstärken 13 zwischen 30 μm und 70 μm erzeugt.Coatings 7 with layer thicknesses 13 between 30 μm and 70 μm were produced.
Mit den beschichteten Zahnrädern 1 wurde anschließend ein weiteres Zahnrad in Kontakt gebracht, um die Zahnflankenspieleinstellung zu testen.With the coated gears 1, another gear was then brought into contact to test the backlash adjustment.
Die Versuche wurden wiederholt und die Beschichtungen 7 danach einer Nachbehandlung bei einer Temperatur zwischen 120 °C und 160 °C unterzogen. Alternativ wurden Versuche mit UV-Licht Bestrahlung durchgeführt. Es zeigte sich, dass sich die Beschichtungen 7 in Form kleinerer Partikel (< 1 mm2) ablöste.The experiments were repeated and the coatings 7 then subjected to a post-treatment at a temperature between 120 ° C and 160 ° C. Alternatively, experiments were carried out with UV light irradiation. It was found that the coatings 7 detached in the form of smaller particles (<1 mm 2).
Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten, wobei auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.The exemplary embodiments show or describe possible design variants, whereby combinations of the individual design variants with each other are also possible.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus diese Zahnrades 1 bzw. der Vorrichtung 8 diese nicht zwingenderweise maßstäblich dargestellt wurden.For the sake of order, it should finally be pointed out that for a better understanding of the structure of this gear 1 and the device 8 they were not necessarily shown to scale.
Bezugszeichenliste 1 Zahnrad 2 Stirnverzahnung 3 Zahn 4 Zahnflanke 5 Zahnkopf 6 Zahnfuß 7 Beschichtung 8 Vorrichtung 9 Bereich 10 Bereich 11 Bereich 12 Vakuumpumpe 13 SchichtdickeREFERENCE SIGNS 1 toothed wheel 2 spur toothing 3 tooth 4 tooth flank 5 tooth head 6 tooth root 7 coating 8 device 9 area 10 area 11 area 12 vacuum pump 13 layer thickness
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