DE102015010914A1

DE102015010914A1 - Articulated chain with reduced friction and reduced wear

Info

Publication number: DE102015010914A1
Application number: DE102015010914.6A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Steinbeiß
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2016-07-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkkette nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Demnach weist eine gattungsgemäße Gelenkkette abwechselnd angeordnete Innenkettenglieder und Außenkettenglieder auf, die mittels Kettengelenken miteinander verbunden sind, wobei das Kettengelenk zumindest eine erste Gelenkfläche und eine korrespondierende zweite Gelenkfläche aufweist, die sich gegenüberliegen und im Betrieb der Kette relativ zueinander bewegen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Gelenkfläche und/oder die zweite Gelenkfläche zumindest teilweise einen Bereich mit einer definierten Oberflächenstruktur mit Vertiefungen aufweist, wobei die maximale Tiefe der Vertiefung mindestens dreimal so groß ist, wie die gemittelte Rautiefe der Gelenkfläche. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Kettenantrieb, insbesondere einen Kettentrieb für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Antriebsrad, zumindest ein angetriebenes Rad und eine erfindungsgemäße Gelenkkette, die mit dem Antriebsrad und dem angetriebenen Rad im Eingriff steht. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Hülse für eine Gelenkkette, wobei die Gelenkfläche der Hülse zumindest einen Bereich mit einer definierten Oberflächenstruktur aufweist.The present invention relates to a joint chain according to the preamble of claim 1. Accordingly, a generic link chain alternately arranged inner chain links and outer chain links, which are interconnected by means of chain links, wherein the chain link has at least a first joint surface and a corresponding second joint surface, which are opposite and move relative to each other during operation of the chain. According to the invention, it is provided that the first joint surface and / or the second joint surface at least partially has an area with a defined surface structure with recesses, wherein the maximum depth of the recess is at least three times as large as the average roughness depth of the joint surface. The present invention also relates to a chain drive, in particular a chain drive for an internal combustion engine, comprising a drive wheel, at least one driven wheel and a link chain according to the invention, which is in engagement with the drive wheel and the driven wheel. The present invention also relates to a method for producing a sleeve for a joint chain, wherein the joint surface of the sleeve has at least one region with a defined surface structure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gelenkkette nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Demnach weist eine gattungsgemäße Gelenkkette abwechselnd angeordnete Innenkettenglieder und Außenkettenglieder auf, die mittels Kettengelenken miteinander verbunden sind, wobei das Kettengelenk zumindest eine erste Gelenkfläche und eine korrespondierende zweite Gelenkfläche aufweist, die sich gegenüberliegen und im Betrieb der Kette relativ zueinander bewegen.The present invention relates to a joint chain according to the preamble of claim 1. Accordingly, a generic link chain alternately arranged inner chain links and outer chain links, which are interconnected by means of chain links, wherein the chain link has at least a first joint surface and a corresponding second joint surface, which are opposite and move relative to each other during operation of the chain.

Gattungsgemäße Gelenkketten kommen u. a. im Kettentrieb von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge zum Einsatz. Hauptanforderungen an Gelenkketten sind in vielen Anwendungen minimale Reibung und geringer Verschleiß, um günstige Einsatzbedingungen und lange Haltbarkeit zu gewährleisten. Im Anwendungsfall Verbrennungsmotor können somit Treibstoffverbrauch und Abgaswerte (CO2-Emissionen) gesenkt werden.Generic joint chains come u. a. used in the chain drive of internal combustion engines for motor vehicles. Key requirements for articulated chains are minimal friction and low wear in many applications to ensure favorable conditions of use and long life. In the case of the internal combustion engine application, fuel consumption and exhaust emissions (CO2 emissions) can thus be reduced.

Der Kettenverschleiß findet hauptsächlich im Kettengelenk statt, wo sich zwei gegenüberliegende Gelenkflächen im Betrieb über einen Winkelbereich reversierend zueinander bewegen. Bei gattungsgemäßen Gelenkketten kommt es durch Abrieb zwischen den beiden Gelenkflächen zur Partikelbildung, wobei die so erzeugten Partikel und andere Fremdpartikel im Kettengelenk verbleiben, die Gelenkflächen beschädigen und so zum Verschleiß des Kettengelenks beitragen.The chain wear takes place mainly in the chain joint, where two opposing joint surfaces move in operation over an angular range reversing each other. In the case of generic joint chains, particles are formed by abrasion between the two joint surfaces, the particles and other foreign particles thus produced remaining in the chain joint, damaging the joint surfaces and thus contributing to the wear of the chain joint.

Es ist bei gattungsgemäßen Gelenkketten bekannt, ein Schmiermittel, beispielsweise Öl, zwischen die Gelenkflächen einzubringen, um Reibung und Verschleiß der Kette zu reduzieren. Da das Kettengelenk aus konstruktiven Gründen jedoch relativ stark gekapselt ist, können Reibung und Verschleiß durch diese Maßnahme nur unzureichend reduziert werden.It is known in generic link chains to introduce a lubricant, such as oil, between the articular surfaces to reduce friction and wear of the chain. However, since the chain link is relatively strongly encapsulated for structural reasons, friction and wear can be reduced only insufficiently by this measure.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kettengelenk der eingangs genannten Art bereitzustellen, das eine reduzierte Reibung und einen verringerten Verschleiß aufweist.It is therefore the object of the present invention to provide a chain link of the type mentioned, which has a reduced friction and reduced wear.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Demnach liegt bei einer Gelenkkette der eingangs genannten Art dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn die erste Gelenkfläche und/oder die zweite Gelenkfläche zumindest teilweise einen Bereich mit einer definierten Oberflächenstruktur mit regelmäßig angeordneten Vertiefungen aufweist, wobei die maximale Tiefe der Vertiefung mindestens dreimal so groß ist wie die gemittelte Rautiefe der Gelenkfläche.The object is achieved by the features of claim 1. Accordingly, in a joint chain of the type mentioned then an inventive solution to the problem, if the first articular surface and / or the second articular surface at least partially an area with a defined surface structure with regularly arranged recesses wherein the maximum depth of the recess is at least three times as large as the average roughness depth of the joint surface.

Die gemittelte Rautiefe R_Z ist folgendermaßen definiert. Eine definierte Messstrecke auf der Oberfläche wird in sieben Einzelmessstrecken eingeteilt, wobei die mittleren fünf Messstrecken gleich groß sind. Die Auswertung erfolgt über diese fünf Messstrecken. Von jeder dieser Einzelmessstrecken der Oberfläche wird die Differenz aus maximalem und minimalem Wert ermittelt. Aus den somit erhaltenen fünf Einzelrautiefen wird der Mittelwert gebildet, die gemittelte Rautiefe.The average roughness R _Z is defined as follows. A defined measuring section on the surface is divided into seven individual measuring sections, with the middle five measuring sections being the same size. The evaluation takes place over these five measuring sections. From each of these individual measuring sections of the surface, the difference between maximum and minimum value is determined. From the five individual roughnesses thus obtained, the mean value is formed, the average roughness depth.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die definierte Oberflächenstruktur mit Vertiefungen der Anteil der Gelenkfläche, der mit der gegenüberliegenden Gelenkfläche direkt oder indirekt über ein Schmiermittel in Kontakt steht, reduziert wird. Zusätzlich gelangen Partikel, die durch Abrieb zwischen den beiden Gelenkflächen entstehen, während der Drehbewegung des Kettengelenks in die Vertiefungen und tragen somit nicht mehr zum Verschleißmechanismus bei.The invention offers the advantage that due to the defined surface structure with depressions, the proportion of the joint surface which is in direct or indirect contact with the opposing joint surface via a lubricant is reduced. In addition, particles generated by abrasion between the two articular surfaces, during the rotation of the chain link in the wells and thus no longer contribute to the wear mechanism.

Insbesondere bewirken die Vertiefungen unter Schmiermitteleinsatz und relativer Gelenkbewegung einen Druckaufbau zwischen den Gelenkflächen. Durch den Druckaufbau werden im Mischreibungsgebiet die Kontaktpartner stärker und schneller voneinander getrennt, was zu einer geringerer Reibung und einem reduziertem Verschleiß führt. Dieser Effekt wird bei der Verwendung von napfförmigen Vertiefungen noch verstärkt.In particular, the recesses cause the use of lubricant and relative joint movement pressure build-up between the joint surfaces. As a result of the pressure build-up, the contact partners in the mixed friction region are separated from one another more rapidly and more rapidly, resulting in lower friction and reduced wear. This effect is exacerbated by the use of cup-shaped depressions.

Unabhängig von der Ausbildung einer erfindungsgemäßen definierten Oberflächenstruktur am Kettengelenk, kann die erfindungsgemäße, definierte Oberflächenstruktur auch an anderen Tribokontakten einer Gelenkkette ausgebildet sein. So ist es denkbar, dass die Laschen der Innenkettenglieder und/oder die Laschen der Außenkettenglieder in den Bereichen, in denen sie mit einer anderen Lasche gegenüberliegende Reibungsflächen aufweisen, zumindest teilweise eine definierte Oberflächenstruktur mit Vertiefungen aufweisen, um den Verschleiß der Gelenkkette zu reduzieren.Independently of the formation of a defined surface structure according to the invention at the chain joint, the defined surface structure according to the invention can also be formed on other tribocontacts of a joint chain. Thus, it is conceivable that the tabs of the inner chain links and / or the tabs of the outer chain links have at least partially a defined surface structure with recesses in the areas in which they have opposite surfaces with another tab, in order to reduce the wear of the articulated chain.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Gelenkfläche und damit auch der Bereich mit definierter Oberflächenstruktur eben oder gekrümmt sein. Die Beschreibung der definierten Oberflächenstruktur bezieht sich im Folgenden auf einen ebenen Bereich oder bei einer gekrümmten Ausbildung des Bereichs mit definierter Oberflächenstruktur auf die abgerollte bzw. in eine Ebene übertragene, äquivalente Struktur.In the context of the present invention, the joint surface and thus also the region with a defined surface structure can be flat or curved. The description of the defined surface structure refers in the following to a flat region or, in the case of a curved formation of the region with a defined surface structure, to the unwound or equivalent plane-transferred equivalent structure.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer definierten Oberflächenstruktur mit Vertiefungen eine gezielt in die Oberfläche eingebrachte definierte Struktur verstanden, die sich daher von der Oberflächenrauheit unterscheidet und diese überlagert. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, zur Reibungsreduzierung die Rauheit von Gelenkflächen zu minimieren, wobei sich gemittelte Rautiefen im Bereich von wenigen μm ergeben. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vertiefungen der vorliegenden Erfindung eine maximale Tiefe aufweisen, die mindestens dreimal so groß ist. Bei einer gemittelten Rautiefe R_Z = 1 μm haben die Vertiefungen eine maximale Tiefe von mindestens 3 μm, R_Z = 5 μm eine maximale Tiefe von mindestens 15 μm.In the context of the present invention, a defined surface structure with depressions is understood to mean a defined structure introduced specifically into the surface, which therefore differs from the surface roughness and these superimposed. It is known from the prior art to minimize the roughness of joint surfaces for friction reduction, resulting in average roughness depths in the range of a few microns. According to the invention, it is provided that the depressions of the present invention have a maximum depth that is at least three times greater. With an averaged roughness R _Z = 1 μm, the depressions have a maximum depth of at least 3 μm, R _Z = 5 μm have a maximum depth of at least 15 μm.

Die maximalen Tiefen der Vertiefungen der vorliegenden Erfindung betragen insbesondere zwischen 3 μm und 200 μm. In diesem Bereich haben die Vertiefungen eine besonders vorteilhafte Auswirkung auf die Reibung und den Verschleiß der Kette, ohne die Struktur der entsprechenden Bauteile der Kette zu beeinträchtigen.The maximum depths of the depressions of the present invention are in particular between 3 μm and 200 μm. In this area, the recesses have a particularly beneficial effect on the friction and wear of the chain without affecting the structure of the corresponding components of the chain.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die äußersten, eine Fläche aufspannenden Abschnitte der einander zugewandten Oberflächen als Gelenkflächen bezeichnet. Eine Gelenkfläche kann dabei aus mehreren Teilflächen bestehen, die nicht zusammenhängen.In the context of the present invention, the outermost surface-spanning portions of the facing surfaces are referred to as joint surfaces. A joint surface can consist of several partial surfaces that are not connected.

Die definierte Oberflächenstruktur kann eine Art oder verschiedene Arten von Vertiefungen aufweisen. Vorzugsweise sind die Vertiefungen in einem regelmäßigen Muster angeordnet. Solche Muster lassen sich besonders einfach und kostengünstig herstellen.The defined surface structure may have one or several types of depressions. Preferably, the recesses are arranged in a regular pattern. Such patterns are particularly easy and inexpensive to produce.

In einer weiteren Ausführung sind die Vertiefungen zumindest teilweise in einem unregelmäßigen Muster angeordnet. Dadurch können nichtlineare Effekte der Tribologie ausgenutzt werden, die die Reibung und den Verschleiß weiter reduzieren.In a further embodiment, the depressions are arranged at least partially in an irregular pattern. As a result, nonlinear effects of tribology can be exploited, further reducing friction and wear.

Die erfindungsgemäße Gelenkkette kann auch Rollen aufweisen, die koaxial zu den Kettengelenken angeordnet sind und die Kettengelenke umgeben.The articulated chain according to the invention can also have rollers which are arranged coaxially with the chain links and surround the chain links.

Die Erfindung stellt ferner einen Kettenantrieb, umfassend ein Antriebsrad, zumindest ein angetriebenes Rad und eine erfindungsgemäße Gelenkkette bereit, wobei die Gelenkkette mit dem Antriebsrad und dem zumindest einen angetriebenen Rad im Eingriff steht.The invention further provides a chain drive comprising a drive wheel, at least one driven wheel, and a link chain according to the invention, the link chain being engaged with the drive wheel and the at least one driven wheel.

Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Hülse für ein erfindungsgemäßes Kettengelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 15 zur Verfügung. Mit diesem Verfahren, lässt sich der Bereich mit definierter Oberflächenstruktur besonders einfach und kostengünstig an der Hülse ausbilden.The invention further provides a method for producing a sleeve for a chain link according to the invention with the features of claim 15. With this method, the area with a defined surface structure can be formed particularly simple and cost-effective on the sleeve.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Vertiefungen eine geschlossene Grundfläche auf, die sich in Richtung der Vertiefung verjüngt. Solche Vertiefungen lassen sich besonders einfach herstellen und beeinträchtigen nicht die Stabilität und Belastbarkeit der Gelenkfläche.In a preferred embodiment, the depressions have a closed base surface, which tapers in the direction of the depression. Such wells are particularly easy to produce and do not affect the stability and resilience of the articular surface.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat das durch die Vertiefung definierte Volumen die Form eines regulären oder nicht regulären geometrischen Körpers, insbesondere die Form eines Kugelsegments, eines Keils, eines Kegels, eines Kegelstumpfes, einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes. Dementsprechend kann es sich auch um eine Pyramide oder einen Pyramidenstumpf mit einem beliebigen Polygon als Grundfläche handeln. Diese Formen lassen sich besonders einfach herstellen, beispielsweise durch Prägen, und eignen sich besonders gut zum Auffangen und Aufbewahren von zwischen den Gelenkflächen entstandenem Abrieb.In a particularly preferred embodiment, the volume defined by the recess has the shape of a regular or non-regular geometric body, in particular the shape of a spherical segment, a wedge, a cone, a truncated cone, a pyramid or a truncated pyramid. Accordingly, it may also be a pyramid or a truncated pyramid with any polygon as a base. These forms are particularly easy to produce, for example by embossing, and are particularly well suited for catching and storing incurred between the articular surfaces abrasion.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Vertiefungen rillenartig ausgebildet. Diese Form eignet sich besonders gut für den Abtransport von zwischen den Gelenkflächen entstandenen Abrieb und den Transport eines Schmiermittels.In a further preferred embodiment, the depressions are formed like a groove. This form is particularly well suited for the removal of abrasion between the articular surfaces and the transport of a lubricant.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt das Verhältnis zwischen der minimalen Breite der Vertiefung auf der Gelenkfläche und der maximalen Tiefe der Vertiefung zwischen 0,2 und 5. In diesem Bereich lassen sind die Vertiefungen breit genug, um Partikel einzufangen, aber nicht so tief, dass die Struktur und Belastbarkeit der Gelenkflächen beeinträchtigt wird.In another preferred embodiment, the ratio between the minimum width of the depression on the articular surface and the maximum depth of the depression is between 0.2 and 5. In this region, the recesses are wide enough to trap particles but not so deep that the structure and resilience of the articular surfaces is impaired.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Flächenanteil der Vertiefungen am Bereich mit definierter Oberflächenstruktur zwischen 5% und 30%. In diesem Bereich wirken sich die Vertiefungen besonders vorteilhaft auf den Verschleiß im Kettengelenk aus, beeinträchtigen jedoch nicht die Stabilität und Belastbarkeit der Gelenkflächen.In a further preferred embodiment, the area fraction of the recesses at the area with a defined surface structure is between 5% and 30%. In this area, the recesses have a particularly advantageous effect on the wear in the chain joint, but do not affect the stability and resilience of the articular surfaces.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen zwei Vertiefungen mindestens doppelt so groß wie die minimale Breite (B) der Vertiefungen. Dadurch wird die Stabilität des Bereichs der Gelenkfläche zwischen den beiden Vertiefungen nicht negativ beeinträchtigt.In a further preferred embodiment, the distance between two depressions is at least twice as large as the minimum width (B) of the depressions. This does not adversely affect the stability of the area of the articular surface between the two wells.

Üblicherweise wird die gesamte Gelenkfläche einer erfindungsgemäßen Gelenkkette eine definierte Oberflächenstruktur aufweisen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform macht der Bereich mit definierter Oberflächenstruktur zwischen 15% und 75% der Gelenkfläche aus. Eine erfindungsgemäße Gelenkkette bewegt sich im Betrieb im Allgemeinen reversierend in einem beschränkten Winkelsegment senkrecht zur Rotationsachse des Kettengelenks. Dies führt dazu, dass die Gelenkflächen nicht gleichmäßig belastet werden. Es ist daher von Vorteil, insbesondere die belasteten Bereiche der Gelenkflächen, die Kontaktbereiche mit einer definierten Oberflächenstruktur auszubilden, wobei sich die Vertiefungen in dem angegebenen Bereich bereits vorteilhaft auf den Verschleiß auswirken, und die erhöhten Herstellungskosten für die definierte Oberflächenstruktur noch nicht den vorteilhaften Effekt eines größeren Bereichs überwiegen.Usually, the entire joint surface of a joint chain according to the invention will have a defined surface structure. In a further preferred embodiment, the area with a defined surface structure makes an intermediate 15% and 75% of the articular surface. An articulated chain according to the invention, during operation, generally reverses in a restricted angular segment perpendicular to the axis of rotation of the chain link. This results in that the joint surfaces are not uniformly loaded. It is therefore advantageous, in particular the loaded areas of the joint surfaces, to form the contact areas with a defined surface structure, wherein the recesses in the specified range already have an advantageous effect on the wear, and the increased manufacturing costs for the defined surface structure does not yet have the advantageous effect of larger area.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Vertiefungen zumindest teilweise entlang einer Geraden angeordnet, die parallel zur Gelenkachse ausgerichtet ist. Im Fall einer Drehbewegung um die Gelenkachse sind die Vertiefungen also senkrecht zur Drehbewegung ausgerichtet.In a further preferred embodiment, the depressions are arranged at least partially along a straight line which is aligned parallel to the joint axis. In the case of a rotational movement about the hinge axis, the recesses are thus aligned perpendicular to the rotational movement.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Vertiefungen zumindest teilweise entlang einer Geraden angeordnet, die senkrecht zur Gelenkachse ausgerichtet ist. Im Fall einer Drehbewegung um die Gelenkachse sind die Vertiefungen also im Wesentlichen parallel zur Drehbewegung ausgerichtet. Dadurch können durch Abrieb entstandene Partikel, die sich während der Bewegung entlang der Bewegungsrichtung zwischen den beiden Gelenkflächen bewegen, über einen großen Bereich in der Vertiefung aufgefangen werden.In a further preferred embodiment, the recesses are arranged at least partially along a straight line, which is aligned perpendicular to the hinge axis. In the case of a rotary movement about the hinge axis, the recesses are thus aligned substantially parallel to the rotary movement. As a result, particles formed by abrasion, which move during the movement along the direction of movement between the two joint surfaces, can be collected over a large area in the depression.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die definierte Oberflächenstruktur zumindest einen Schmiermittelkanal auf, der mindestens zwei Vertiefungen miteinander verbindet, wobei die Breite des Schmiermittelkanals kleiner ist als die minimale Breite der beiden Vertiefungen. Über die Schmiermittelkanäle lassen sich durch Abrieb entstandene Partikel einfach aus dem Kettengelenk leiten. Andererseits lässt sich über solche Schmiermittelkanäle ein Schmiermittel, beispielsweise in der Form von Öl, einfach in das Kettengelenk einbringen.In a further preferred embodiment, the defined surface structure has at least one lubricant channel which connects at least two depressions to one another, wherein the width of the lubricant channel is smaller than the minimum width of the two depressions. Through the lubricant channels, particles created by abrasion can be easily guided out of the chain joint. On the other hand, a lubricant, for example in the form of oil, can easily be introduced into the chain joint via such lubricant channels.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in zumindest einer Vertiefung ein Mittel zur Reibungsreduzierung eingebracht. Dadurch können die Reibung und der Verschleiß des Kettengelenks weiter reduziert werden. Ein solches Schmiermitteldepot trägt außerdem dazu bei, auch bei hohen Belastungen einen konstanten Schmiermittelfilm zwischen den Gelenkflächen bereitzustellen.In a further preferred embodiment, a means for reducing friction is introduced in at least one depression. This can further reduce the friction and wear of the chain link. Such a lubricant depot also helps to provide a constant lubricant film between the articular surfaces, even at high loads.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kettengelenk eine Hülse und einen Bolzen auf, wobei die erste Gelenkfläche an der zylinderförmigen Oberfläche des Bolzens und die zweite Gelenkfläche an der hohlzylindrischen Oberfläche der Hülseninnenseite ausgebildet sind. Durch diese Bauform lässt sich das erfindungsgemäße Kettengelenk auf besonders einfache Art und Weise realisieren.In a further preferred embodiment, the chain link has a sleeve and a bolt, wherein the first joint surface is formed on the cylindrical surface of the bolt and the second joint surface on the hollow cylindrical surface of the sleeve inner side. By this design, the chain link according to the invention can be realized in a particularly simple manner.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gelenkkette Rollen, wobei an der äußeren Oberfläche der Hülse und der hohlzylindrischen, inneren Oberfläche der Rolle jeweils eine Gelenkfläche ausgebildet, und zumindest eine der beiden Gelenkflächen zumindest teilweise einen Bereich mit einer definierten Oberflächenstruktur mit Vertiefungen aufweist. Dadurch können die Reibungsverluste und der Verschleiß einer erfindungsgemäßen Gelenkkette mit Rollen weiter reduziert werden.In a further preferred embodiment, the articulated chain comprises rollers, wherein in each case a joint surface is formed on the outer surface of the sleeve and the hollow cylindrical, inner surface of the roller, and at least one of the two joint surfaces at least partially has an area with a defined surface structure with recesses. As a result, the friction losses and the wear of a joint chain according to the invention with rollers can be further reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die definierte Oberflächenstruktur durch mechanisches Verformen, insbesondere durch das Prägen/Walzen der Gelenkfläche ausgebildet. Durch mechanisches Verformen lassen sich die erfindungsgemäßen Vertiefungen besonders einfach und kostengünstig realisieren. In einer Serienproduktion mit großen Stückzahlen und kurzen Durchlaufzeiten lässt sich insbesondere das Prägen/Walzen einfach umsetzen.In a further preferred embodiment, the defined surface structure is formed by mechanical deformation, in particular by embossing / rolling of the joint surface. By mechanical deformation, the recesses according to the invention can be realized in a particularly simple and cost-effective manner. In mass production with large quantities and short throughput times, embossing / rolling in particular can be easily implemented.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die definierte Oberflächenstruktur durch Abtragen von Material von der Gelenkfläche, insbesondere durch Laserablation ausgebildet. Bei dieser Ausbildungsform werden durch die Vertiefungen keine inneren Spannungen im Gelenkflächenmaterial erzeugt. Durch Laserablation lassen sich die Vertiefungen besonders präzise ausbilden.In a further preferred embodiment, the defined surface structure is formed by removing material from the joint surface, in particular by laser ablation. In this embodiment, the indentations do not create internal stresses in the articular surface material. By laser ablation, the wells can be formed very precisely.

In einer besonders bevorzugten Verwendung der erfindungsgemäßen Gelenkkette in einem Kettentrieb definiert der Kettentrieb eine Betriebsrichtung, in die sich die Gelenkkette im Betrieb bewegt, und der Bereich mit definierter Oberflächenstruktur ist derart angeordnet, dass im Betrieb der Gelenkkette eine Kraft in Richtung der gegenüberliegenden Gelenkfläche auf ihn wirkt.In a particularly preferred use of the articulated chain according to the invention in a chain drive, the chain drive defines an operating direction in which the articulated chain moves during operation, and the area with a defined surface structure is arranged such that, during operation of the articulated chain, a force in the direction of the opposing articulating surface is applied to it acts.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kettenantriebs ist zwischen den Gelenkflächen ein Ölfilm ausgebildet und alle Vertiefungen sind mit Öl gefüllt. Das Öl verringert die Reibungsverluste und den Verschleiß.In a further particularly preferred embodiment of the chain drive according to the invention, an oil film is formed between the joint surfaces and all wells are filled with oil. The oil reduces friction losses and wear.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Advantageous embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gelenkkette, 1 a schematic representation of a hinge chain according to the invention,

2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen definierten Oberflächenstruktur, 2 A first embodiment of a defined surface structure according to the invention,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen definierten Oberflächenstruktur, 3 A second embodiment of a defined surface structure according to the invention,

4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen definierten Oberflächenstruktur, und 4 a third embodiment of a defined surface structure according to the invention, and

5 einen Teil eines Hülsenbandes einer erfindungsgemäßen Hülse. 5 a part of a sleeve band of a sleeve according to the invention.

Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden. Sofern in einer Zeichnung Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.For the following statements applies that the same parts are designated by the same reference numerals. If reference signs are contained in a drawing, which are not discussed in detail in the associated description of the figures, reference is made to preceding or subsequent description of the figures.

1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Gelenkkette 1, die aus abwechselnd angeordneten Innenkettengliedern 2 und Außenkettengliedern 3 besteht, die über Kettengelenke 4 miteinander verbunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Kettengelenk 4 aus einer Hülse 5 und einem konzentrisch in der Hülse 5 angeordneten Bolzen 6. Die Hülsen 5 sind jeweils an Laschen eines Innenkettenglieds 2, die Bolzen 6 jeweils an Laschen eines Außenkettenglieds 3 befestigt. Die erste Gelenkfläche 7 des Kettengelenks 4 entspricht der zylindrischen Oberfläche des Bolzens 6. Die zweite Gelenkfläche 8 entspricht der hohlzylindrischen, inneren Oberfläche der Hülse 5. 1 shows a section of a hinge chain according to the invention 1 consisting of alternating inner chain links 2 and outside chain links 3 that exists over chain joints 4 connected to each other. In the illustrated embodiment, the chain link is made 4 from a sleeve 5 and a concentric in the sleeve 5 arranged bolts 6 , The pods 5 are each on tabs of an inner chain link 2 , bolts 6 each on tabs of an outer chain link 3 attached. The first articular surface 7 of the chain link 4 corresponds to the cylindrical surface of the bolt 6 , The second articular surface 8th corresponds to the hollow cylindrical, inner surface of the sleeve 5 ,

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der ersten Gelenkfläche 7 und an der zweiten Gelenkfläche 8 jeweils ein Bereich 9 mit definierter Oberflächenstruktur 11 ausgebildet, wobei die definierte Oberflächenstruktur 11 nicht näher dargestellt ist. Da die Hülse 5 und der Bolzen 6 jeweils fest mit den jeweiligen Laschen verbunden sind, haben die Hülsen 5 und die Bolzen 6 eine feste Orientierung in der Gelenkkette. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel macht der Bereich mit definierten Oberflächenstruktur in etwa 50% (entspricht also einem Bereich von 15% bis 75%) der ersten Gelenkfläche 7 und der zweiten Gelenkfläche 8 aus, wobei die beiden Bereiche 9 so angeordnet sind, dass sie sich im montierten Zustand des Kettengelenks 4 deckungsgleich gegenüberliegen. Außerdem sind sie so ausgerichtet, dass im Betrieb der Gelenkkette 1 in Richtung der Betriebsrichtung 17 eine Kraft wirkt, die die beiden Bereiche 9 mit definierter Oberflächenstruktur 11 aufeinanderdrückt.In the illustrated embodiment is on the first articular surface 7 and at the second articular surface 8th one area each 9 with defined surface structure 11 formed, wherein the defined surface structure 11 not shown in detail. Because the sleeve 5 and the bolt 6 each firmly connected to the respective tabs, the sleeves have 5 and the bolts 6 a firm orientation in the articulated chain. At the in 1 illustrated embodiment makes the area with defined surface structure in about 50% (ie, corresponds to a range of 15% to 75%) of the first articular surface 7 and the second articular surface 8th out, with the two areas 9 are arranged so that they are in the assembled state of the chain link 4 congruent opposite. In addition, they are aligned so that in operation of the articulated chain 1 in the direction of the operating direction 17 a force affects the two areas 9 with defined surface structure 11 successive presses.

2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen definierten Oberflächenstruktur mit Vertiefungen 10. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen 10 als längliche Nuten mit einem Querschnitt in Form eines gleichschenkligen Trapezes ausgebildet. Die Vertiefungen 11 sind in einem Rauten-Muster angeordnet, wobei sich an jedem Eckpunkt einer Raute eine Vertiefung 11 befindet. Das Verhältnis zwischen der minimalen Breite B der Vertiefung 10 und der maximalen Tiefe C beträgt in etwa 1 (entspricht also einem Bereich zwischen 0,2 und 5). Der Flächenanteil der Vertiefungen am Bereich 9 mit definierter Oberflächenstruktur 11 beträgt in etwa 15% (entspricht also einem Bereich von 5% bis 30%). Der Abstand D zwischen zwei Vertiefungen 10 ist in etwa dreimal so groß wie die minimale Breite B der Vertiefung 10. 2 shows a section of a defined surface structure according to the invention with depressions 10 , In the illustrated embodiment, the depressions 10 formed as elongated grooves with a cross section in the form of an isosceles trapezium. The wells 11 are arranged in a diamond pattern, wherein at each corner of a rhombus, a depression 11 located. The ratio between the minimum width B of the recess 10 and the maximum depth C is about 1 (that is, a range between 0.2 and 5). The area fraction of the depressions at the area 9 with defined surface structure 11 is about 15% (which is equivalent to a range of 5% to 30%). The distance D between two wells 10 is about three times as large as the minimum width B of the recess 10 ,

Die in 2 dargestellte Oberflächenstruktur 11 wurde in die Oberfläche des Hülsenbandes 14 vor dem Formen der Hülse 5 und in die Oberfläche des Bolzens 6 eingeprägt. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die gemittelte Rautiefe der beiden Gelenkflächen 7, 8 in etwa 1 μm. Die Tiefe B der Vertiefungen 10 beträgt in etwa 10 μm (entspricht also einem Bereich von 3 μm bis 200 μm) und ist damit in etwa 10 mal so groß wie mit gemittelte Rautiefe.In the 2 illustrated surface structure 11 was in the surface of the sleeve tape 14 before shaping the sleeve 5 and in the surface of the bolt 6 imprinted. In the illustrated embodiment, the average roughness depth of the two joint surfaces 7 . 8th in about 1 micron. The depth B of the depressions 10 is about 10 microns (corresponds to a range of 3 microns to 200 microns) and is thus about 10 times as large as average roughness.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Vertiefungen 12 haben jedoch eine kreisförmige Grundform und das durch die Vertiefung 12 definierte Volumen hat die Form einer Halbkugel. Das Verhältnis zwischen der minimalen Breite B und der maximalen Tiefe C der Vertiefung 12 beträgt 2 (entspricht also einem Bereich zwischen 0,2 und 5). Der Flächenanteil der Vertiefungen beträgt in etwa 30% des Bereichs 9 mit definierter Oberflächenstruktur 11 (entspricht also einem Bereich von 5% bis 30%).This in 3 illustrated embodiment corresponds substantially to the in 2 illustrated embodiment, the wells 12 However, they have a circular basic shape and that through the depression 12 defined volume has the shape of a hemisphere. The ratio between the minimum width B and the maximum depth C of the recess 12 is 2 (corresponds to a range between 0.2 and 5). The area fraction of the depressions is approximately 30% of the range 9 with defined surface structure 11 (corresponds to a range of 5% to 30%).

Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in den 3 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen, die Vertiefungen 13 haben jedoch eine rechteckige Grundform und das durch die Vertiefungen 13 definierte Volumen ist pyramidenstumpfförmig. Außerdem sind die Vertiefungen 13 in einem quadratischen Muster angeordnet. Zusätzlich weist die Oberflächenstruktur 11 des dargestellten Ausführungsbeispiels Schmiermittelkanäle 15 auf, die die in einer Reihe angeordneten Vertiefungen 13 miteinander verbinden. Die Schmiermittelkanäle 15 haben dabei einen dreieckigen Querschnitt. Das Verhältnis zwischen den minimalen Breite B der Vertiefung 13 und der maximalen Tiefe C beträgt in etwa 2 (entspricht also einem Bereich zwischen 0,2 und 5). Für die Schmiermittelkanäle 15 beträgt dieses Verhältnis in etwa 1. Die Breite E des Schmiermittelkanals 15 ist geringer als die minimale Breite B der Vertiefungen 13. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Flächenanteil der Vertiefungen 13 am Bereich 9 mit definierter Oberflächenstruktur 11 in etwa 25% (entspricht also einem Bereich von 5% bis 30%). Die Vertiefungen 13 sind in der dargestellten Ausführungsform mit einem Schmiermittel 16 gefüllt, beispielsweise einem Öl.This in 4 illustrated embodiment corresponds essentially to the in the 3 and 2 illustrated embodiments, the wells 13 However, they have a rectangular basic shape and that through the depressions 13 defined volume is truncated pyramidal. In addition, the depressions 13 arranged in a square pattern. In addition, the surface structure indicates 11 of the illustrated embodiment lubricant channels 15 on top of which are the wells arranged in a row 13 connect with each other. The lubricant channels 15 have a triangular cross-section. The ratio between the minimum width B of the recess 13 and the maximum depth C is about 2 (that is, a range between 0.2 and 5). For the lubricant channels 15 this ratio is approximately 1. The width E of the lubricant channel 15 is less than the minimum width B of the recesses 13 , In the illustrated embodiment, the area ratio of the recesses 13 at the area 9 with defined surface structure 11 in about 25% (equivalent to a range of 5% to 30%). The wells 13 are in the illustrated embodiment with a lubricant 16 filled, for example, an oil.

5 zeigt einen Teil eines Hülsenbandes 14, aus dem eine Hülse 5 geformt wird. Auf der Oberfläche des Hülsenbandes 14, die nach dem Formen zur Hülse 5 der Gelenkfläche 8 entspricht, ist ein Bereich 9 mit einer nicht näher dargestellten definierten Oberflächenstruktur 11 ausgebildet. Der Bereich 9 macht dabei in etwa 35% (entspricht also einem Bereich von 15% bis 75%) der Gelenkfläche 8 aus. 5 shows a part of a sleeve tape 14 from which a sleeve 5 is formed. On the surface of the sleeve tape 14 after molding to the sleeve 5 the articular surface 8th corresponds, is an area 9 with a defined surface structure, not shown 11 educated. The area 9 makes about 35% (corresponds to a range of 15% to 75%) of the articular surface 8th out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Gelenkkettearticulated chain
22: InnenkettengliederInner chain links
33: AußenkettengliederOuter chain links
44: Kettengelenkchain link
55: Hülseshell
66: Bolzenbolt
77: erste Gelenkflächefirst articular surface
88th: zweite Gelenkflächesecond articular surface
99: Bereich mit definierter OberflächenstrukturArea with defined surface structure
1010: Vertiefungdeepening
1111: definierte Oberflächenstrukturdefined surface structure
1212: Vertiefungdeepening
1313: Vertiefungdeepening
1414: Hülsenbandcartridge belt
1515: Schmiermittelkanallubricant channel
1616: Schmiermittellubricant
1717: Betriebsrichtung der GelenkketteOperating direction of the articulated chain
AA: Schnittlinieintersection
BB: minimale Breiteminimum width
CC: maximale Tiefemaximum depth
DD: kleinster Abstand zu nächster Vertiefungsmallest distance to next recess
Ee: Breite des SchmiermittelkanalsWidth of the lubricant channel

Claims

Articulated chain ( 1 ) with alternating inner chain links ( 2 ) and outer chain links ( 3 ), which by means of chain links ( 4 ), wherein the chain link ( 4 ) at least a first articular surface ( 7 ) and a corresponding second articular surface ( 8th ) which are opposite each other and in operation of the chain ( 1 ) move relative to each other, characterized in that the first joint surface and / or the second joint surface ( 8th ) at least partially an area ( 9 ) with a defined surface structure ( 11 ) with depressions ( 10 . 12 . 13 ), wherein the maximum depth (C) of the recess is at least three times as large as the average roughness of the joint surface ( 7 . 8th ).

Articulated chain ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the depression ( 10 . 12 . 13 ) in the articular surface ( 7 . 8th ) has a closed base which extends in the direction of the recess ( 10 . 12 . 13 ) rejuvenated.

Articulated chain ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that through the recess ( 10 . 12 . 13 ) defined volume in the form of a regular or non-regular geometric body, in particular the shape of a spherical segment, a wedge, a cone, a truncated cone, a pyramid or a truncated pyramid.

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio between the minimum width (B) of the recess (B) 10 . 12 . 13 ) on the articular surface ( 7 . 8th ) and the maximum depth (C) of the depression (C) 10 . 12 . 13 ) is between 0.2 and 5.

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the surface portion of the recesses ( 10 . 12 . 13 ) at the area ( 9 ) with a defined surface structure ( 11 ) is between 5% and 30%.

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the distance ( 10 ) between two depressions ( 10 . 12 . 13 ) is at least twice as large as the minimum width (B) of the depressions on the joint surface ( 7 . 8th ).

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the region with a defined surface structure ( 11 ) between 15% and 75% of the articular surface ( 7 . 8th ).

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the defined surface structure ( 11 ) at least one lubricant channel ( 15 ) having at least two recesses ( 10 . 12 . 13 ), wherein the width (E) of the lubricant channel ( 15 ) is less than the minimum width (B) of the two wells ( 10 . 12 . 13 ).

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one depression ( 10 . 12 . 13 ) a means for friction reduction is introduced.

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the chain joint ( 4 ) a sleeve ( 5 ) and a bolt ( 6 ), wherein the first articular surface ( 7 ) on the cylindrical surface of the bolt ( 6 ) and the second articular surface ( 8th ) are formed on the hollow cylindrical surface of the sleeve inside.

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the defined surface structure ( 11 ) by mechanical deformation, in particular by embossing / rolling of the articular surface ( 7 . 8th ) is trained.

Articulated chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the defined surface structure ( 11 ) by the removal of material of the articular surface ( 7 . 8th ) is formed in particular by laser ablation.

Chain drive, in particular chain drive for an internal combustion engine, comprising a drive wheel, at least one driven wheel and a link chain ( 1 ), which is in engagement with the drive wheel and the driven wheel, characterized in that the articulated chain ( 1 ) is formed according to one of claims 1 to 13.

Chain drive according to claim 13, characterized in that the chain drive defines an operating direction in which the articulated chain ( 1 ) moves in operation, and the area ( 9 ) with a defined surface structure ( 11 ) is arranged such that during operation of the articulated chain ( 1 ) a force in the direction of the opposing articular surface ( 7 . 8th ) works on him.

Method for producing a sleeve for a joint chain ( 1 ) according to claim 10, wherein the articulation surface of the sleeve has at least one region with a defined surface structure ( 11 ), comprising the steps of: providing a sleeve band for forming at least one sleeve, forming at least one region having a defined surface structure ( 11 ) on the sleeve band, forming at least one sleeve from the sleeve band such that the area with a defined surface structure ( 11 ) is formed on the joint surface forming, hollow cylindrical surface of the sleeve inner side, wherein the at least one region having a defined surface structure ( 11 ) is formed before or during molding of the sleeve.