DE202008017737U1

DE202008017737U1 - Chain

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Publication number: DE202008017737U1
Application number: DE202008017737U
Authority: DE
Original assignee: DOCERAM GmbH; WIPPERMANN JR GmbH
Current assignee: DOCERAM GmbH; WIPPERMANN JR GmbH
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2018-07-23
Also published as: DE102008034076A1

Abstract

Kette, mit
– einer Mehrzahl von Außenlaschen (1) aus Metall,
– einer Mehrzahl von Bolzen (2), die die Außenlaschen (1) miteinander verbinden, und mit
– einer Mehrzahl von Innenlaschen (4) aus Metall, die über Buchsen (3) miteinander verbunden sind,
– wobei die Buchsen (3) auf den Bolzen (2) beweglich gelagert sind,
dadurch gekennzeichnet,
– dass die Bolzen (2) aus einem keramischen Material bestehen.Chain, with
A plurality of outer straps (1) made of metal,
- A plurality of bolts (2) which connect the outer plates (1) with each other, and with
- A plurality of inner plates (4) made of metal, which are interconnected via sockets (3),
- wherein the bushes (3) are movably mounted on the bolt (2),
characterized,
- That the bolts (2) consist of a ceramic material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kette, mit einer Mehrzahl von Außenlaschen aus Metall, einer Mehrzahl von Bolzen, die die Außenlaschen miteinander verbinden, und mit einer Mehrzahl von Innenlaschen aus Metall, die über Buchsen miteinander verbunden sind, wobei die Buchsen auf den Bolzen beweglich gelagert sind.The The invention relates to a chain having a plurality of outer flaps made of metal, a plurality of bolts, which are the outer straps connect with each other, and with a plurality of inner plates Metal, which are interconnected by sockets, where the bushings are movably mounted on the bolt.

Derartige Ketten sind auch als Gelenkkette bekannt. Sie finden in vielen Bereichen der Industrie Einsatz, beispielsweise bei Druckmaschinen, Verpackungsmaschinen oder Lackierstraßen. Ganz allgemein werden Ketten als Förder- oder Antriebsketten eingesetzt. Das Einsatzgebiet erstreckt sich auch auf den Sport und den Motorsport.such Chains are also known as the articulated chain. They are found in many areas industry use, for example in printing presses, packaging machines or paint lines. In general, chains are or drive chains used. The area of application extends also on sports and motorsport.

Der grundsätzliche Aufbau einer gattungsgemäßen Kette umfasst eine Mehrzahl von Außenlaschen, wobei sich jeweils zwei Außenlaschen gegenüberliegen und durch zwei Bolzen starr miteinander verbunden sind. Auf jedem Bolzen ist ein Paar von Innenlaschen gelagert, wobei die Innenlaschen über zwei Buchsen miteinander verbunden sind, die auf dem Bolzen abgleiten. Die Außenglieder und die Innenglieder wechseln sich in der der Kette ab. Auf den Buchsen kann zur Bildung einer Rollenkette jeweils eine Rolle drehbar gelagert sein. Eine derartige Kette ist beispielsweise aus der DE 296 19 631 U1 bekannt.The basic structure of a generic chain comprises a plurality of outer plates, each opposite two outer plates and are rigidly interconnected by two bolts. On each bolt a pair of inner plates are mounted, wherein the inner plates are interconnected by two bushes, which slide on the bolt. The outer links and the inner links alternate in the chain. On the jacks can be rotatably mounted to form a roller chain each have a role. Such a chain is for example from the DE 296 19 631 U1 known.

In aller Regel bestehen alle Kettenglieder aus Metall, insbesondere aus Stahl. Dabei müssen die einzelnen Bestandteile unterschiedliche Kriterien erfüllen. Die Laschen bestehen häufig aus Vergütungsstahl. Sie sind auf Festigkeit und Zähigkeit ausgelegt. Die Bolzen und Buchsen hingegen bestehen häufig aus Einsatzstahl. Damit erfüllen sie hohe Ansprüche an die Verschleißbeständigkeit.In usually all chain links are made of metal, in particular from steel. The individual components must be different Fulfill criteria. The tabs are often made of tempered steel. They are for strength and toughness designed. The bolts and bushings, however, are common made of case-hardened steel. They fulfill high standards on the wear resistance.

Es sind ferner vollkeramische Ketten bekannt, bei denen alle Kettenbestandteile aus einem keramischen Werkstoff bestehen. Derartige Ketten werden für Sondereinsätze benötigt, beispielsweise für Einsätze unter extremen Temperaturen, wie sie zum Beispiel in Öfen gegeben sind. Eine derartige Kette ist beispielsweise aus der JP 622 85 806 A bekannt.There are also all-ceramic chains are known in which all chain components are made of a ceramic material. Such chains are needed for special operations, for example, for use under extreme temperatures, such as are given in ovens. Such a chain is for example from the JP 622 85 806 A known.

Ein wesentliches Kriterium bei Ketten ist deren Verschleiß-Lebensdauer. Hierbei handelt es sich um die durch Gelenkverschleiß begrenzte Lebensdauer bis zum Erreichen der Aussonderungsgrenze, die im Allgemeinen bei 3% Kettenlängung liegt.One The main criterion for chains is their wear life. These are the ones limited by joint wear Lifespan until reaching the rejection limit, which in general at 3% chain elongation.

Der durch Tauschintervalle bedingte Produktionsstillstand kann zu erheblichen Kosten führen.Of the Interruptions caused by exchange intervals can lead to considerable Costs lead.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kette zu schaffen, die bei ausreichender dynamischer Belastbarkeit gegenüber herkömmlichen Metallketten deutlich verbesserte Verschleißeigenschaften aufweist.outgoing from the known prior art, the invention has the object underlying, creating a chain that is sufficiently dynamic Resilience to conventional metal chains has significantly improved wear properties.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Kette erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen aus einem keramischen Material bestehen.to The solution to this problem is the chain mentioned in the present invention characterized in that the bolts consist of a ceramic material.

Die Erfindung schlägt einen vollständig neuen Kettentyp vor. Zum ersten Mal wird in einer herkömmlichen Metallkette ein keramisches Bauteil eingesetzt.The Invention proposes a completely new type of chain in front. For the first time will be in a conventional metal chain a ceramic component used.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Werkstoffkombination Stahl-Keramik gegenüber Stahl-Stahl-Kombinationen ein hervorragendes Reibungs- und Verschleißverhalten aufweist.Of the Invention is based on the finding that the material combination Steel-ceramic compared to steel-steel combinations an excellent friction and wear behavior.

Erste Versuche haben gezeigt, dass entgegen erster Auffassung und Erwartung der keramische Bolzen auch bei einer vollautomatischen Kettenmontage und der in Ketten üblichen dynamischen Betriebsbelastung nicht bricht und so zu einem frühzeitigen Kettenversagen führt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass der keramische Bolzen sowohl gegenüber bekannten einsatzgehärteten als auch gegenüber beschichteten Stahlbolzen eine längere Verschleiß-Lebensdauer aufweist.First Experiments have shown that contrary to first opinion and expectation the ceramic bolt also in a fully automatic chain assembly and the usual in chains dynamic operating load does not break and so to an early chain failure leads. In addition, it was found that the ceramic bolt both compared with known case hardened as well as coated steel stud longer Wear life has.

Die überraschend überlegene Verschleiß-Lebensdauer sowohl gegenüber einsatzgehärteten als auch gegenüber beschichteten Stahlbolzen begründet sich wie folgt:
Übliche einsatzgehärtete Stahlbolzen weisen eine Oberflächenhärte von ca. 800 HV auf. Die Einsatzhärteschicht beträgt hierbei einige Zehntel Millimeter. Die Kette muss dann ausgewechselt werden, wenn die Einsatzhärteschicht des Bolzens (oder der Buchse) verschlissen ist.The surprisingly superior wear life of both case hardened and coated steel studs is as follows:
Usual case-hardened steel bolts have a surface hardness of approx. 800 HV. The case hardening layer is a few tenths of a millimeter. The chain must be replaced if the case hardening layer of the bolt (or bush) is worn.

Der keramische Bolzen ist gegenüber dem einsatzgehärteten Stahlbolzen nicht auf eine Verschleißschicht von einigen Zehntel Millimeter beschränkt. Vorteilhaft ist das Material des Bolzens nämlich monolithisch aufgebaut. Das Material des Bolzens weist also über den gesamten Querschnitt gleiche Materialeigenschaften auf. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Härte des Bolzens vorzugsweise mehr als 1000 HV, insbesondere ca. 1200 HV beträgt. Damit weist der erfindungsgemäße Bolzen eine höhere Härte auf als bekannte einsatzgehärtete Bolzen, was insbesondere von Bedeutung in Hinblick auf den abrasiven Verschleiß ist. Wie vorstehend angedeutet wurde gefunden, dass grundsätzlich die Werkstoffpaarung Keramik-Stahl gegenüber Stahl-Stahl einem geringeren adhäsivem Verschleiß unterliegt, was darauf zurückzuführen ist, dass die Werkstoffe in ihrer chemischen Zusammensetzung unterschiedlich sind. Der adhäsive Verschleiß kann durch Schmierstoff noch weiter verringert werden.The ceramic bolt is not limited to a wear layer of a few tenths of a millimeter compared to the case-hardened steel bolt. Advantageously, the material of the bolt is constructed monolithically. The material of the bolt thus has the same material properties over the entire cross section. In addition, it is proposed that the hardness of the bolt is preferably more than 1000 HV, in particular about 1200 HV. Thus, the bolt according to the invention has a higher hardness than known case hardened bolts, which is particularly important in terms of abrasive wear. As indicated above, it has been found that in principle the material combination of ceramic steel and steel steel is subject to less adhesive wear, which is due to the fact that the Materials are different in their chemical composition. Adhesive wear can be further reduced by lubricant.

Im Gegensatz zu einsatzgehärteten Stahlbolzen weisen beschichtete Stahlbolzen in aller Regel eine höhere Oberflächenhärte auf, und zwar je nach Schichttyp bis zu 3500 HV, was eine gute Beständigkeit gegenüber abrasivem Verschleiß gewährleistet. Allerdings beträgt die Schichtdicke größenordnungsmäßig lediglich 20 Mikrometer (μm), teilweise auch weniger. Sobald die Schicht verschlissen ist, muss die Kette ausgetauscht werden, da der Verschleißgradient progressiv zunimmt.in the Unlike case hardened steel studs have coated Steel bolts usually a higher surface hardness depending on the type of layer up to 3500 HV, which is a good resistance guaranteed against abrasive wear. However, the layer thickness is of the order of magnitude only 20 microns (μm), sometimes less. As soon as the layer is worn, the chain must be replaced, as the wear gradient progressively increases.

Im Vergleich zu beschichteten Stahlbolzen ist ein keramischer Bolzen zwar weniger hart und daher weniger beständig gegenüber abrasivem Verschleiß. Seine Verschleißgrenze ist jedoch nicht auf eine Schichtdicke (von 20 Mikrometer (μm)) begrenzt. In ersten Versuchen wurden 3% Verschleißlängung erst bei einer Verschleißgrenze von ca. 0,5 mm erreicht, ohne dass ein progressiver Anstieg der Verschleißgradienten zu beobachten war.in the Compared to coated steel bolts is a ceramic bolt less hard and less resistant abrasive wear. Its wear limit is but not on a layer thickness (of 20 microns (μm)) limited. In first tests, 3% wear elongation reached only at a wear limit of about 0.5 mm, without causing a progressive increase in wear gradients was observed.

Im Ergebnis schafft die Erfindung eine Kette, die auch bei dynamischer Beanspruchung gegenüber herkömmlichen Ketten eine erheblich höhere Verschleiß-Lebensdauer aufweist. Durch den Einsatz von Keramikbolzen tritt keine quasi sprungartige progressive Verschleißlängung über die Betriebsdauer auf. Vielmehr erhält man eine gleichmäßig ansteigende Verschleißlängung über die Betriebsdauer der Kette.in the Result, the invention creates a chain, which is also dynamic Stress compared to conventional chains has significantly higher wear life. Through the use of ceramic bolts occurs no quasi jump-like progressive wear elongation over the Operating time. Rather, one gets a uniform increasing wear elongation over the Operating life of the chain.

Der Befestigung des Bolzens kommt im Rahmen der Erfindung eine besondere Bedeutung zu. Herkömmliche Stahlbolzen werden in aller Regel in die dafür vorgesehenen Öffnungen der Außenlaschen eingesetzt und vernietet. In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der keramische Bolzen jeweils mit Preßsitz in der Außenlasche sitzt. Der Bolzen weist also gegenüber der Laschenlochung ein Übermaß auf. Es wurde festgestellt, dass durch den Preßsitz der keramische Bolzen auch bei dynamischer Belastung keinen Schaden nimmt.Of the Fixing the bolt comes in the context of the invention a special Meaning too. Conventional steel bolts will be in all Usually in the designated openings of the External straps used and riveted. In training The invention proposes that the ceramic bolt respectively sits with press fit in the outer flap. The bolt thus has over the flap perforation on an excess. It was found that by the press fit of the ceramic Bolt takes no damage even under dynamic load.

Vorteilhafterweise weisen die Bolzen in ihrer Länge einen Überstand gegenüber den Außenlaschen auf. Eine derartige Konstruktion schafft einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor gegenüber einer Demontage.advantageously, the bolts have a projection in their length opposite the outer plates. Such Construction creates an additional safety factor towards a disassembly.

Die Betriebsdauer der Kette kann dadurch erhöht werden, dass die Buchse aus einem selbstschmierenden metallischen Sinterwerkstoff besteht. Dabei kann es sich um ein Sintermetall handeln, das hergestellt wird, indem Metallpulver gepresst, wärmebehandelt und mit Öl getränkt wird. Der Sinterwerkstoff kann ein offenes Porenvolumen von 10% bis 30%, insbesondere von ca. 15% bis 20% aufweisen. Alternativ kommen Standardbuchsen aus einsatzgehärtetem Stahl oder beschichtete Stahlbuchsen zum Einsatz, bei denen eine Zusatzschmierung vorgesehen sein kann.The Operating life of the chain can be increased by that the bush made of a self-lubricating metallic sintered material consists. It can be a sintered metal that is manufactured is pressed by metal powder, heat treated and with oil is soaked. The sintered material may have an open pore volume from 10% to 30%, in particular from about 15% to 20%. alternative come standard bushes made of case hardened steel or coated steel bushings are used in which provided an additional lubrication can be.

Als Material des Bolzens kommt beispielsweise Zirkonoxid in Frage. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Material eine yttriumstabilisierte Zirkonoxidkeramik ist.When Material of the bolt, for example zirconium oxide in question. Especially It is suggested that the material be a yttrium-stabilized zirconia ceramic is.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass die Bruchzähigkeit des keramischen Materials KIc > 14 Mpa √m beträgt.To be particularly advantageous, it has been found that the fracture toughness of the ceramic material K ic > 14 Mpa √ m is.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der anhängen Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:in the The invention is based on preferred embodiments in connection with the appendage drawing closer explained. The drawing shows in:

1 in einer Schnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 1 in a sectional view, a first embodiment of the invention; and

2 in einer Schnittansicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 in a sectional view of a second embodiment of the invention.

Sowohl 1 als auch 2 zeigen lediglich einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kette. Es wird auf 1 Bezug genommen. Die Kette weist eine Mehrzahl von Außenlaschen 1 auf, wobei jeweils zwei Außenlaschen ein Laschenpaar bilden, dessen Laschen durch Bolzen 2 starr miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß bestehen die Bolzen 2 aus einem keramischen Material. Die Außenlaschen 1 bestehen aus Stahl.Either 1 as well as 2 only show a section of a chain according to the invention. It will open 1 Referenced. The chain has a plurality of outer straps 1 on, wherein each two outer plates form a pair of tabs, the tabs by bolts 2 are rigidly connected. According to the invention, the bolts 2 from a ceramic material. The outer plates 1 consist of steel.

Die Bolzen 2 sitzen mit Presssitz in den Außenlaschen 1. Hierzu weisen sie einen größeren Durchmesser auf als der Innendurchmesser der die Bolzen aufnehmenden Lochung der Außenlaschen 1. Vorteilhaft sind die Bolzen 2 zylindrisch ausgebildet. Insbesondere weisen sie einen konstanten Querschnitt auf.Bolts 2 sit with press fit in the outer plates 1 , For this purpose, they have a larger diameter than the inner diameter of the bolt receiving hole of the outer plates 1 , The bolts are advantageous 2 cylindrically shaped. In particular, they have a constant cross-section.

Auf den Bolzen 2 sitzt beweglich gelagert jeweils eine Buchse 3, die jeweils zwei Innenlaschen 4 aus Metall miteinander verbindet. Über die Buchsen 3 sind die Innenlaschenpaare gegenüber den Außenlaschen 1 schwenkbar.On the bolt 2 sits movably mounted one socket each 3 , each with two inner straps 4 made of metal. About the jacks 3 are the inner tab pairs opposite the outer tabs 1 pivotable.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Ketten zusätzliche Rollen 5 aufweisen, die auf den Buchsen 3 drehbar gelagert sind. Es handelt sich um eine so genannte Rollenkette. Wie auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 stehen die Bolzen seitlich über die Laschen 1 über, was ein zusätzliches Maß an Sicherheit verschafft. 2 shows a second embodiment of the invention, in which the chains additional roles 5 have on the sockets 3 are rotatably mounted. It is a so-called roller chain. As in the embodiment according to 1 The bolts are laterally over the tabs 1 over, which provides an additional level of security.

Vorstehend wurden Buchsenketten und Rollenketten beschrieben. Unter den Schutzumfang der Erfindung fallen alle Ketten, die über einen entsprechenden Aufbau verfügen. Dazu gehören auch beispielsweise Langgliederketten, Stauförderketten und Landmaschinenketten. Im Rahmen der Erfindung liegt es, mehrere Kettenstränge nebeneinander unter Bildung eines breiten Kettenteppichs zusammenzufügen, wobei sich der keramische Bolzen über die gesamte Breite erstrecken kann.In the foregoing, bushing chains and Rol described. The scope of the invention includes all chains which have a corresponding structure. This also includes, for example, long link chains, accumulation conveyor chains and agricultural chains. In the context of the invention, several chain strands are joined together to form a wide chain carpet, wherein the ceramic bolt can extend over the entire width.

11: Außenlascheouter plate
22: Bolzenbolt
33: BuchseRifle
44: Innenlascheinner plate
55: Rollerole

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 29619631 U1 [0003]
- JP 62285806 A [0005]

Claims

Chain, with - a plurality of outer straps ( 1 ) of metal, - a plurality of bolts ( 2 ), the outer flaps ( 1 ), and with - a plurality of inner flaps ( 4 ) made of metal, which are connected via sockets ( 3 ), the sockets ( 3 ) on the bolt ( 2 ) are movably mounted, characterized in that - the bolts ( 2 ) consist of a ceramic material.

Chain according to claim 1, characterized in that the material of the bolt ( 2 ) is constructed monolithically.

Chain according to claim 1 or 2, characterized in that the ceramic bolt ( 2 ) each with a press fit in the outer plate ( 1 ) sits.

Chain according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bolts ( 2 ) in their length a projection with respect to the outer plates ( 1 ) exhibit.

Chain according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bushing ( 3 ) consists of a self-lubricating metallic sintered material.

Chain according to one of claims 1 to 5, characterized in that the material of the bolt ( 2 ) is a yttrium stabilized zirconia ceramic.

Chain according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fracture toughness of the ceramic material K ic > 14 Mpa √ m is.