DE20118896U1

DE20118896U1 - Kettenrad

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Filing date: 2001-11-20
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Description

GRÜNECKER KINKELDf^

.4 ^C^WANHÄUSSER

ANWALTSS OZ

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G 4597-142/oe 20.11.2001

Kettenrad

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Kettenrad

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kettenrad für ein Kettentrieb, insbesondere Steuertrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem Basiskörper und einen darin angeordneten Zahnkranz.

Insbesondere auf dem Gebiet der Steuerkettentriebe bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge sind in den letzten Jahren zahlreiche Lösungsvorschläge hinsichtlich Geräuscheminderung gemacht worden. In vielen Fällen wird versucht, durch geeignete Maßnahmen, den Auftreffimpuls der Kette auf das Kettenrad abzufedern. Hierzu sind Dämpfungs- und/oder Federkränze entwickelt worden, auf die die Laschen beim Auflaufen der Kette auf das Kettenrad auftreffen. Eine weitere Maßnahme bestand darin, dass die Zähne des Kettenrades mit einer dämpfenden Beschichtung versehen wurden. Die meisten dieser Vorschläge erfüllen die an sie gestellten Anforderungen recht gut. Sie sind zum Teil jedoch noch relativ aufwendig in der Herstellung und daher kostenintensiv.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kettenrad der Eingangs genannten Art bereitzustellen, dass trotz guter Dämpfungseigenschaften kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Basiskörper und/oder Zahnkranz zumindest bereichsweise aus mindestens einem Duroplastwerkstoff hergestellt wird. Auf den ersten Blick erscheint es verwunderlich, warum ein auf anderen Gebieten eingesetzter Werkstoff für solche Einsätze bislang nicht herangezogen worden ist. Bei Kettenrädern ist jedoch festzustellen, dass für niedere Zwecke meist Thermoplastwerkstoffe herangezogen werden, und für Hochbelastung in den überwiegenden Fällen Stahl eingesetzt wird. Vermutlich ist man bislang der Auffassung gewesen, dass diese Werkstoffgruppe für den vorgesehen Zweck nicht geeignet ist. Um so verwunderlich ist, dass der Erfinder es geschafft hat, durch den Einsatz von Duroplastwerkstoffen die Anwendung als Kettenrad für den Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors zu erzielen. Neben den guten geräuschmindernden Eigenschaften eines solchen Kettenrades treten auch die Vorteile hinsichtlich der Gewichtsreduktion in den Vordergrund.

Obwohl prinzipiell die Möglichkeit besteht den Basiskörper und den Zahnkranz aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen und in geeigneter Weise zu verbinden, wird es bevorzugt, wenn das Kettenrad vollständig aus mindestens einem Duroplastwerkstoff besteht. Allerdings werden auch hier Materialkombinationen möglich, um in den verschiedenen Bereichen des Kettenrades mit unterschiedlichen Belastungen, auch geeignete Duroplastwerkstoffe zur Verfügung zu stellen.

Besonders günstig ist eine Variante, bei der die Oberflächen des Basiskörpers und des Zahnkranzes nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sind. Das bedeutet, dass weder für das Erzeugen der mittigen Bohrung noch für das Ausformen der Zähne weitere Verfahrensschritte notwendig sind. Die gesamte Formgestaltung erfolgt durch die Duroplastaushärtung.

Hierzu können dann sämtliche Oberflächen nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sein.

Des weiteren kann der Basiskörper einen Duroplastwerkstoff mit anderen Dämpfungseigenschaften aufweisen, als die Dämpfungseigenschaften des Duroplastwerkstoffes des Zahnkranzes. Der Duroplastwerkstoff für den Zahnkranz kann daher optimal für die Auftrefferfordernisse für die Kette ausgewählt werden, während der Basiskörper zum einen einen stabilen Untergrund und zum anderen eine gewünschte zusätzliche Dämpfung bereithält.

Bei einer besonders preiswerten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Basiskörper und der Zahnkranz aus dem gleichen Duroplastwerkstoff hergestellt sind.

Bevorzugt kann der mindestens eine Duroplastwerkstoff ein Kunststoff auf Phenolharzbasis mit mindestens einem Füllstoff sein. Duroplastwerkstoffe auf Phenolharzbasis sind für den Haupteinsatzzweck im Steuerkettentrieb eines Verbrennungsmotors sehr gut geeignet und halten den dort vorgegebenen Belastungen hinsichtlich Schmierstoff- und Wärmeeinflüssen stand.

Insbesondere kann mindestens ein Duroplastwerkstoff eine hohe Wärmebeständigkeit bis mindestens 14O⁰C, bevorzugt 16O⁰C, aufweisen. Hiermit ist gemeint, dass der Du-

roplast einschließlich seiner eventuell vorhandenen Füllstoffe auch bei höheren Temperaturen (z.B. bei 14O⁰C) seine hohen mechanischen Eigenschaften (z.B. Druckfestigkeit, Biegefestigkeit) beibehält. Diese mechanischen Eigenschaften können in Größenordnungen von Aluminiumwerkstoffen liegen. Thermoplaste fangen bei solchen Temperaturen das Fließen an, so dass entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden müssen. Diese entfallen bei der Verwendung von Duroplastwerkstoffen. Generell sind die hier vorgeschlagenen Duroplastwerkstoffe mechanisch hoch belastbar, und zwar weit oberhalb von den Belastungswerten, die durch Thermoplastwerkstoffe möglich sind.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der mindestens eine Füllstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

Glasfasern, Glaskugeln, Mineralstoffe, Graphit, PTFE (Teflon) und MoS₂.

Auch Kombinationen dieser Füllstoffe sind in vorgegebenen Mischungsverhältnissen denkbar. Z.B. kann der Duroplastwerkstoff so gewählt werden, dass sich eine Reibungsreduktion oder eine höhere Festigkeit ergibt. Dies kann auch nur bereichsweise an demr Kettenrad durch bewusste Beeinflussung des Materials an der jeweiligen Stelle geschehen.

Es hat sich gezeigt, dass günstigerweise der mindestens eine Duroplastwerkstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird:

X 620 X 655 X 659 X 680 X 681 X 682 X 689 X 6952

Hersteller: Fa. Vyncolit (Gent, Belgien). Es hat sich gezeigt, dass gerade diese Duroplastwerkstoffe für den Einsatzzweck bei einem Steuerkettentrieb eines Verbren-

nungsmotors besonders gut geeignet sind und sowohl den Temperatur- als auch den Schmiermitteleinflüssen über lange Lebensdauern trotzen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt ein Kettenrad 1, dass im wesentlichen aus einem zylinderscheibenförmigen Basiskörper 2 und einem darauf angeordneten ringförmig ausgestalteten Zahnkranz 3 aufgebaut ist. Der Zahnkranz 3 weist üblicherweise an seinem Außenumfang Zähne auf, die mit einer nicht dargestellten Antriebskette eines Steuerkettentriebes eines Verbrennungsmotors in Eingriff bringbar sind. Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine Hülsen- oder Rollenkette. In der Mitte des Basiskörpers befindet sich eine Achsöffnung 5, mit der das Kettenrad 1 auf einer Welle des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Bei der Welle kann es sich um eine Nockenwelle oder eine Kurbelwelle handeln. Jedoch können auch andere Antriebsaggregate mit einem solchen Kettenrad 1 versehen sein. Das Kettenrad 1 ist drehfest auf einer dieser Wellen angeordnet. Obwohl prinzipiell das gesamte Kettenrad 1 aus einem einheitlichen Duroplastwerkstoff hergestellt sein kann, zeigt das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Bauform, bei der Zahnkranz 3 und der Basiskörper 2 aus unterschiedlichen Duroplastwerkstoffen hergestellt sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine chemisch-mechanische Verbindung gleicher oder unteschiedlicher Werkstoffe/Werkstoffarten (z.B. Duroplast-Träger, der chemischmechanisch mit Thermoplast-Belag verbunden ist) vorzunehmen. Des Weiteren könnte auch eines dieser beiden Bauteile aus einem Metallwerkstoff oder Keramikwerkstoff hergestellt sein. Im Ausführungsbeispiel kommt als Werkstoff für den Zahnkranz ein X 689 und für den Basiskörper 2 ein X 620 zum Einsatz. Diese Duroplastwerkstoffe sind von der Firma Vyncolit unter diesen Produktbezeichnungen beziehbar.

Die Formung des Kettenrades 1 erfolgt in zwei aufeinanderfolgenden Duroplastformschritten, bei denen jeweils einer der Duroplaste ausgehärtet wird. Eine Nachbearbeitung der Oberflächen erfolgt an keiner Stelle, so dass teure Nachformungsbzw. Nachbearbeitungsschritte entfallen.

Das so gezeugte Kettenrad 1 ist von besonders niedrigem Gewicht und trotzt den bei dem Verbrennungsmotor vorliegenden Kräften und den äußeren Einflüssen insbesondere dem Temperatur- und Schmierstoffeinfluss.

Claims

1. Kettenrad (1) für einen Kettentrieb, insbesondere Steuertrieb eines Verbrennungsmotors, mit einem Basiskörper (2) und einem daran angeordneten Zahnkranz (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) und/oder der Zahnkranz (3) zumindest bereichsweise aus mindestens einem Duroplastwerkstoff hergestellt ist oder sind.

2. Kettenrad (1) nach Anspruch 1, das vollständig aus mindestens einem Duroplastwerkstoff besteht.

3. Kettenrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Basiskörpers (2) und des Zahnkranzes (3) nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sind.

4. Kettenrad (1) nach Anspruch 3, bei denen sämtliche Oberflächen nachbearbeitungsfrei durch einen Duroplastformvorgang ausgestaltet sind.

5. Kettenrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) einen Duroplastwerkstoff mit anderen Dämpfungseigenschaften aufweist, als die Dämpfungseigenschaften des Duroplastwerkstoffes des Zahnkranzes (3).

6. Kettenrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) unter der Zahnkranz (3) aus dem gleichen Duroplastwerkstoff hergestellt sind.

7. Kettenrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Duroplastwerkstoff ein Kunststoff auf Phenolharzbasis mit mindestens einem Füllstoff ist.

8. Kettenrad (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Duroplastwerkstoff eine hohe Wärmebeständigkeit bis mindestens 140°C, bevorzugt 160°C, aufweist.

9. Kettenrad (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Füllstoff aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:
Glasfasern
Glaskugeln
Mineralstoffe
Graphit
PTFE
MoS₂.