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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kettenlasche für eine Kette mit Sequenzen von Kettenbolzen und Kettenlaschen mit jeweils zwei Aufnahmebohrungen für je einen Kettenbolzen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kettenlaschen mit jeweils zwei Aufnahmebohrungen zur Aufnahme je eines Kettenbolzens.
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Hintergrund der Erfindung
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Ketten, wie z. B. Bolzenketten, bestehen üblicherweise aus Kettengliedern, wie z. B. alternierend ineinandergreifende Kettenbolzen, und Kettenlaschen, die jeweils über eine Reibungsfläche gegeneinander beweglich sind. Für gewöhnlich werden sie zur Reibungsreduktion mit einem flüssigen Schmiermittel versehen. Bei technischen Anwendungen von Ketten, bei denen der Einsatz von flüssigem Schmierstoff technisch unvorteilhaft ist oder eine hinreichende Schmierung nur schwer zu bewerkstelligen ist, kann der Verschleiß bei hohen Belastungen zwischen Kettenbolzen und Kettenlaschen zu einer Kettenlängung führen und somit zum Ausfall der Kette beitragen. Diesem Problem wird oftmals durch eine Beschichtung der Kettenbolzen begegnet. Problematisch bei der Beschichtung von Kettenbolzen ist jedoch, dass die Kettenbolzen einer Beschichtungsvorrichtung gerichtet zugeführt werden müssen, um sie gleichmäßig über ihren gesamten Umfang beschichten zu können. Der damit einhergehende hohe apparative, zeitliche Aufwand bei der Herstellung von Ketten, umfassend Kettenbolzen mit reibungsreduzierter Beschichtung, ist ein erheblicher Kostentreiber.
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Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, Kettenlaschen für eine verschleißarme, kosteneffiziente und einfach herstellbare und zu wartende Kette zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kettenlasche gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein kosteneffizientes und einfaches Verfahren zur Herstellung von Kettenlaschen für eine möglichst einfach zu wartende und verschleißarme Kette zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kette gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 4 umfasst.
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Die Erfindung betrifft eine Kettenlasche für eine Kette, die z. B. als Bolzenkette oder auch als Zahnkette ausgestaltet sein kann. Die Kette besteht aus Sequenzen mit Kettenbolzen und Kettenlaschen. Die Kettenlaschen weisen jeweils zwei Aufnahmebohrungen zur Aufnahme je eines Kettenbolzens auf. Zumindest an einer Innenfläche jeder Aufnahmebohrung der Kettenlaschen ist eine vorzugsweise abriebfeste und feststoffbasierte Beschichtung mit reibungsreduzierender Wirkung vorgesehen. Kettenbolzen und Kettenlaschen sowie die Kettenlaschen untereinander sind Reibungspartner. Eine reibungsreduzierende Beschichtung auf den entsprechenden Reibungsflächen auf ausschließlich einem Reibungspartner, reduziert auch den Verschleiß des nicht beschichteten Reibungspartners. Dadurch kann z. B. eine Beschichtung der Kettenbolzen entbehrlich werden.
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Die reibungsreduzierende Beschichtung kann sich insbesondere auch über zumindest eine Seitenfläche der Kettenlasche erstrecken. So können Kettenlaschen in der Kette derart angeordnet werden, dass zwischen zwei Kettenlaschen zumindest eine beschichtete Seitenfläche liegt. Auf diese Weise wird die Reibung der Kettenlaschen untereinander reduziert.
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Die reibungsreduzierende Beschichtung ist vorteilhafterweise feststoffbasiert und abriebfest, zum Beispiel kohlenstoffbasiert. Insbesondere kann sie mehrlagig aufgebaut sein. Zur Erhöhung der Abriebfestigkeit kann sie beispielsweise zumindest teilflächig von einer harten und korrosionsbeständigen Deckschicht, z. B. aus Chrom oder Chromnitriden (CrxN), überdeckt sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung von Kettenlaschen mit jeweils zwei Aufnahmebohrungen zur Aufnahme je eines Kettenbolzens. In einem ersten Schritt werden Kettenlaschen mit einer ihrer Seitenflächen auf eine Unterlage, wie z. B. einem Laufband, einer Beschichtungsvorrichtung, gelegt.
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In weiteren Schritten werden ggf. aus verschiedenen Beschichtungsmitteln eine oder mehrere Lagen einer reibungsreduzierend wirkenden Beschichtung aufgetragen. Die Auftragung erfolgt zumindest auf der der Unterlage abgewandten Seitenfläche der Kettenlasche und auf der Innenfläche jeder ihrer Aufnahmebohrungen und ggf. auch auf ihrer Stirnfläche.
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Eine reibungsreduzierende Beschichtung gemäß der Erfindung kann insbesondere aus einer einzelnen tribologischen Schicht oder aus einem tribologischen Schichtsystem bestehen. Tribologische Schichtsysteme werden erfindungsgemäß z. B. im Vakuum mit Beschichtungsverfahren, wie z. B. der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) oder der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PACVD), hergestellt. Denkbar sind auch Nachbearbeitungsschritte, wie Tempern oder Sintern.
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Mit Beschichtungsverfahren wie PVD oder PACVD ist es aufwendig, einen Kettenbolzen über seinen ganzen Umfang homogen zu beschichten, denn dies erfordert Bewegungsmittel, die jeden einzelnen Kettenbolzen relativ gegen eine Beschichtungsquelle drehen. Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee ist es daher, statt des Kettenbolzens ausschließlich seinen Reibungspartner, also die Kettenlasche, zu beschichten, um die Vorteile von einer tribologischen Beschichtung auch bei in Großserie produzierten Kettenkomponenten bei geringem apparativem Aufwand und mithin geringen Herstellungskosten nutzen zu können. Denn die Ausnehmungen bzw. Aufnahmebohrungen in den Kettenlaschen können vergleichsweise einfach beschichtet werden, da sie durch die Anordnung der Kettenlaschen bereits auf der Unterlage gerichtet sind und deren Ausrichtung während des Beschichtungsprozesses nicht verändert werden muss. Die Kettenlaschen können beispielsweise einfach flächig auf eine ebene Unterlage einer Beschichtungsvorrichtung gelegt werden. Somit kann ein Beschichtungsmedium zumindest stets in die Aufnahmebohrung eindringen und die Beschichtung ausbilden. Für die Funktionalität einer Kette ist es unerheblich, ob die dem Beschichtungsverfahren ausgesetzten Seitenflächen der Kettenlasche und die Stirnfläche beschichtet werden, da die Beschichtung vor allem in den Aufnahmebohrungen für den Kettenbolzen benötigt wird. Ein solches Verfahren für die Beschichtung von Kettenlaschen ist kostengünstig und erzeugt zudem Ketten, mit auch im schmiermittellosen Betrieb geringem Verschleiß in den Gelenken und folglich hoher Lebensdauer.
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Grundlagenversuche haben ergeben, dass die tribologische Beschichtung lediglich eines Reibungspartners (hier der Kettenlasche) den Verschleiß seines Gegenreibungspartners (hier der Kettenbolzen, bzw. anderer Kettenlaschen und ggf. der Hülsen) zu senken vermag.
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Exemplarisch seien reibungsreduzierende bzw. tribologische Beschichtungen genannt, die besonders vorteilhaft bei Mischreibung sind, welche häufig in Kettengelenken auftritt. Die tribologische Beschichtung kann beispielsweise eine Triondur®-Schicht sein. Triondur®-Beschichtungen umfassen beispielsweise in der Ausführungsform „Triondur® CN” nitridische Chromschichten. Eine andere Ausführungsform, „Triondur® C”, ist kohlenstoffbasiert. Nach vorteilhaften Weiterbildungen (Triondur® CNN, Triondur® C+, Triondur® CX+) ist die Beschichtung mehrlagig aufgebaut. Hierbei kann eine Deckschicht chrombasiert oder kohlenstoffbasiert sein.
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Beispielsweise besteht Triondur® CH aus einer wasserstofffreien, amorphen Kohlenstoffschicht. Solche Schichten sind aufgrund ihrer Härte (Mikrohärte > 4000 HVpl aus HUpl) höchst verschleißfest. Im Zusammenwirken mit abgestimmt ausgewählten Schmierstoffen, wirken solche Schichten äußerst reibungsreduzierend. Eine typischerweise tribologische Funktionsschicht ist ca. 0,5 bis 1 μm stark, enthält ta-C (tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschichten, bestehend aus sp3-hybridisierten Bindungen, also wie Diamant hybridisiert) und reduziert die Reibung von Stahl auf Stahl um bis zu 85%. Bei diesen Zahlenangaben ist zu beachten, dass der Grad der Reibungsreduzierung von den Randbedingungen des konkreten tribologischen Systems abhängt. Zu diesen Randbedingungen zählen insbesondere Materialien und Oberflächenrauheit der Reibungsflächen, der verwendete Schmierstoff oder die Relativgeschwindigkeit von Kettengliedern und Kettengegengliedern.
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Triondur® C ist z. B. ein kohlenstoffbasiertes Schichtsystem mit Mikrohärten von 1100 bis 1500 HVpl aus HUpl. Ihre Schutzwirkung ist besonders widerstandsfähig gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiß, sie schützt aber auch gegen Tribooxidation oder Korrosion. Gleichzeitig wird der Reibpartner geschont. In Versuchen ergab sich eine Reduktion der Trockenreibung gegen Stahl um bis zu 80%. Auch wenn nur ein Reibpartner beschichtet ist, erhöht sich die Gebrauchsdauer des gesamten tribologischen Systems – z. B. einer Sequenz von Kettenglied und Kettengegenglied – erheblich. Ferner sind kohlenstoffbasierte Schichtsysteme aufgrund ihres elektrisch duktilen Schichtaufbaus besonders resistent gegen hohe Flächenpressung und dadurch induzierte elektrostatische Aufladungen, wie sie bei mechanisch stark beanspruchten Ketten oder Wälzlagern auftreten. Eine solche tribologische Funktionsschicht ist typischerweise 0,5 bis 4 μm stark, enthält a-C:H:Me (Me-DLC), a-C:H (DLC) oder a-C:H:X und reduziert die Reibung von Stahl auf Stahl um bis zu 80%.
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Neben dem ausgezeichneten Verschleißschutz und der niedrigen Reibung dieser tribologischen Beschichtungen, zählen zu ihren Vorteilen, die höchste tribologische und mechanische Belastbarkeit, anwendungsspezifisch wählbare, hohe Härtewerte, gute Notlaufeigenschaften der Kette bei Mangelschmierung, Ölfreiheit oder ggf. verlängerte Ölwechsel-Intervalle, eine deutlich längere Gebrauchsdauer der Kette und die Möglichkeit, zum Downsizing oder Leichtbau der Kettenlaschen und Kettenbolzen.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Der Anschaulichkeit halber sind in den Figuren die Formen vereinfacht und nicht immer maßstabsgetreu dargestellt. Es zeigen:
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1 einen schematisch dargestellten Ausschnitt eines Segments einer Kette mit erfindungsgemäßen Kettenlaschen; und
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2 eine perspektivische Ansicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kettenlasche.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie eine erfindungsgemäße Kettenlasche ausgestaltet sein kann, sind jedoch nicht als Begrenzung der Erfindung zu werten.
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1 zeigt einen schematisch dargestellten Ausschnitt eines Segments einer Kette 100 mit erfindungsgemäßen Kettenlaschen 1. Ein Segment einer typischen als Bolzenkette ausgeführten Kette 100 besteht aus mehreren Kettenlaschen 1. Ein gemeinsamer Kettenbolzen 10 greift durch je eine Aufnahmebohrung 2 der aufeinanderfolgenden Kettenlaschen 1.
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Auf den Reibungsflächen der Kette 100, also zumindest den Innenflächen 3 der Aufnahmebohrung 2 der Kettenlaschen 1 und ggf. einer ihrer Seitenflächen 7, ist eine reibungsreduzierend wirkende tribologische Beschichtung 4 aufgetragen. Die Beschichtung 4 auf den Innenflächen 3 reduziert die Reibung und den Abrieb einer Kettenlasche 1 mit dem unbeschichteten Kettenbolzen 10. Die Beschichtung 4 auf den Seitenflächen 7 reduziert die Reibung und den Abrieb zweier Kettenlaschen 1 untereinander. Die Beschichtung 4 ist feststoffbasiert, beispielsweise kohlenstoffbasiert und insbesondere abriebfest. Mit der Abriebfestigkeit steigt die Langlebigkeit der Beschichtung 4 und somit sinkt die Längung der Kette 100. Die Kette 100 kann auch bei starker mechanischer Beanspruchung länger einsatzfähig bleiben,
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine einzelne Kettenlasche 1 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Kettenlasche 1 hat zwei Aufnahmebohrung 2 ausgebildet, von denen jede eine Innenfläche 3 definiert. Jede Kettenlasche 1 hat zwei gegenüberliegende Seitenflächen 7 (in dieser Darstellung ist nur eine Seitenfläche 7 sichtbar) und eine umlaufende Stirnseite 6.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kettenlasche
- 2
- Aufnahmebohrung
- 3
- Innenfläche
- 4
- reibungsreduzierende Beschichtung
- 5
- Stirnfläche
- 7
- Seitenfläche
- 10
- Kettenbolzen
- 100
- Kette
