CH374514A

CH374514A - Eine Verzahnung aufweisender Treibriemen

Info

Publication number: CH374514A
Application number: CH5375457A
Authority: CH
Inventors: Felix Dipl-Phys Traeger Franz
Original assignee: Continental Gummi Werke Ag
Priority date: 1956-12-17
Filing date: 1957-12-13
Publication date: 1964-01-15
Also published as: DE1077938B; US3117460A; GB822129A; NL223174A; FR1188754A

Description

Eine Verzahnung aufweisender Treibriemen Die vorliegende Erfindung betrifft einen eine Ver zahnung aufweisenden Treibriemen, dessen käm mende Zähne gerade verlaufende Flanken und wenig stens annähernd trapezföranigen Querschnitt auf- weisen.

Bei derartigen Hülltrieben sollen alle Riemen zähne während :ihres Umlaufes um das Rad an ihrer Flanke tragen, und es soll ferner ein einwandfreier und vor allen Dingen reibungsloser Auslauf der Rie menzähne aus den Lücken der Räder gewährleistet sein. Eine gleitende Reibung und der mit dieser ver bundene vorzeitige Verschleiss der Riemen sollen un- terbunden werden, und es ist daher wesentlich,

dass sich die ausser Eingriff kommenden Riemenzähne aus den zwischen den Radzähnen befindlichen Lücken frei abheben.

Diese Forderungen werden, erfüllt, wenn erfin- dungsgemäss die Zahnflanken jedes Riemenzahnes gleichgerichtet sind wie zwei durch die Durchmesser- endpunkte eines Halbkreises gehende Sehnen,

wobei der Durchmesser des Halbkreises wenigstens an nähernd in der neutralen Faserschicht des Riemens liegt und wenigstens annähernd gleich der in Längs richtung des Riemens gemessenen Zahnfussbreit, ist.

Diesem Vorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde; dass nach Thales alle Peripheriewinkei im Halbkreis rechtwinklig sind, und dass bei der polygonartigen Verformung des Riemens sich dessen Zähne frei aus den Lücken der Räder abheben,

wenn die durch die genannten Sehnen bestimmten Zahnflanken des Rie mens und des Rades mit einer gedachten Linie einen rechten Winkel bilden, und zwar mit einer solchen Linie, die einerseits durch die dem Rad zugekehrte;

sich abhebende äussere Kante des Riemenzahnes und anderseits durch die Drehachse geführt ist, um die sich der heraushebende Zahn zu Beginn des Abhebens verschwenkt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 den verzahnten, biegsamen Riemen gemäss einem ersten Beispiel, der mit einem entsprechend verzahnten Rad kämmt, in Seitenansicht, Fig. 2 einen in Eingriff befindlichen Riemenzahn eines zweiten Beispiels in Seitenansicht,

Fig. 3 ähnlich Fig. 2 einen in Eingriff befindlichen Riemenzahn des ersten Beispiels und Fig. 4 eine Variante des ersten Beispiels.

Das verzahnte Rad ist mit 1 und der aus- elastisch verformbarem Werkstoff, z. B. Polyurethan, beste hende biegsame, verzahnte Riemen mit 2 bezeichnet. Letzterer ist in seinem durchgehenden, die einzelnen Zähne 3 miteinander verbindenden Teil 4 mit .in. Längsrichtung des Riemens verlaufenden, nebenein- anderliegenden,

eingebetteten Stahlseilen 5 versehen, und zwar so, dass die Seile 5 je in einer zur Radachse, senkrechten Ebene angeordnet sind. Der Riemen 2 wird in Richtung des Pfeiles 6 bewegt.

Da der Riemen 2 beim Auslaufen aus den Lücken 7 zwischen den Zähnen 8 des Rades 1 von :einem ge krümmten in seinen gestreckten Zustand übergehen muss, kann man sich diesen Vorgang auch so vorstel len, als ob einzelne Riemenelemente um einen be stimmten Drehpunkt gedreht würden.

Diese Elemente werden im :einzelnen gebildet von den nicht oder nicht in nennenswertem Umfang biegsamen Zähnen 3 des Riemens 2.

Am Anfang der Drehung wird dieser Drehpunkt irgendwo auf einer Senkrechten zum Kopfkreis 10 des verzahnten Rades 1 liegen, und zwar auf der in Fig. 1 dargestellten Senkrechten 9, die durch den Rand einer Lücke 7 des Rades verläuft.

Die Lage dieses Drehpunktes auf der Senkrechten 9 wird ,nun durch den radialen Abstand des aus den Seilen 5 bestehenden dehnungsfreien Zugstranges des Rie- mens 2 vom Kopfkreis 10 des Rades 1 bestimmt. Man kann den Drehpunkt theoretisch in den Schnitt- Punkt zwischen der Senkrechten 9 und der Mittel linie dieses Zugstranges verlegen.

In Wirklichkeit wird jedoch das die Seile 5 umhüllende Material einen Einfluss ausüben, so daJ3 eine genaue Festlegung des Drehpunktes auf der Senkrechten 9 nicht möglich ist. Wahrscheinlich wird dieser um ein geringes Mass unterhalb der Längsmittellinie der Stahlseile 5 liegen.

Es ist jedoch: nicht von Nachteil, wenn\ man den Drehpunkt in den Schnittpunkt zwischen der Senk rechten 9 und der Längsmittellinie der Kabel 5 an- nimmt und die durch die Achsen letzterer bestimmten Flächen bzwderen Länge .der Berechnung für -die Teilung und die Profilierung der Zähne zugrunde legt.

Der bei 11 in Fig. 1 angenommene Drehpunkt bzw. die hier angenommene Riemenquerachse ist die Schwenkachse des Zahnes. 3' im Moment, da der letz- tere beginnt, sich aus der Lücke 7 herauszuheben.

Während des weiteren Ablaufes wird der Drehpunkt 11 längs des Riemens, und zwarentgegengesetzt zur Bewegungsrichtung 6, weiterwandern. Die Dreh- oder Schwenkradien des ablaufenden Teiles des Rie- mens 2 werden somit während des Auslaufeis immer grösser.

Kurze Schwenkradien stellen jedoch bezüglich des Auslaufeis die ungünstige Bedingung dar. Aus diesem Grund ist es auch sinnvoll, den bei 11 be- stimmten- Drehpunkt anzunehmen, da dieser im Hin- blick auf das -Auflaufen des Riemens am ungünstig- sten ist.

Soll' nun ein reibungsfreies Abheben des Zahnes 3' aus der Lücke 7 gewährleistet werden, .so muss die Höhe h des Zahnes 3' so festgelegt werden, dass eine gedachte, durch den Drehpunkt 11 gezogene Linie 12 bei 13 auf den gerade verlaufenden Flanken 14 senk recht steht (Fig. 3).

Es ist ohne weiteres erkennbar, dass in diesem Fall sich beim Verschwenken des Zah-, nes 3' um die Achse 11 die Flanke 14 sofort und reibungsfrei von der entsprechend verlaufenden Flanke des Zahnes 8 des Rades 1 abhebt.

Diese For derung ist -hier erfühlt, dadurch, dalss die Zahnflanken 14 .des Riemens 2 mit den Sehnen 15 eines durch die Durchmesserendpunkte 11, 11' gehenden Halbkreises 16 zusammenfallen, also gleiche Richtung aufweisen, wobei der Durchmesser dies Halbkreises bei einem ,

durchlaufenden -Riemenzahnteil 4 kleiner Schicht stärke gleich der Zahnfussbreite B' und, bei einen. durchlaufenden Teil 4 von beachtlicher Schichtstärke - wie in der Zeichnung dargestellt - um en geringes Mass grösser ist -als die in Längsrichtung des Riemens gemessene Zahnfussbreite B' des Riemenzahnes. Zu gleich müssen

jedoch die Sehnen durch die Enden der Durchmesserliriie; also durch die Durchnlesserend- punkte 11, 11', verlaufen:.

Diese Bedingungen führen nun zu ziemlich fla chen und breiten Zähnen, die um so flacher werden, je höher man den- Drehpunkt 11 in Richtung auf .die Riemenrückenfläche, also je höher man den für die Begrenzung der Teilung durch den Drehpunkt 11 festgelegten Teilkreis verlegt.

Nun soll aber ander seits die Zahnbreite nicht allzu gross werden, da man nach Möglichkeit sehr kleine Raddurchmesser mit einer grösseren Zahnzahl erreichen möchte. Ander seits ist es jedoch auch wieder zweckmässig, dem Zahn eine verhältnismässig grosse Höhe zu erteilen, um dadurch eine geringere spezifische Flankenbela- stung und so eine geringere Verformung des Zahnes zu erzielen.

Diesen beiden Forderungen kann. man ge recht werden, ohne die bisher aufgestellten Forderun gen zu verletzen. Da die Zahnkanten zweckmässiger- weise abgerundet werden, kann man auf einer Seite des Zahnes 3' gemäss Fig. 3 von der die theoretische Breite B' des Zahnfusses festlegenden Sehne 17 mit einer Abrundung 18 beginnen und die sich anschlie- ssende Flanke 19 so gestalten,

dass sie parallel zur Sehne 17 verläuft, während die andere Flanke mit der andern. Sehne zusammenfällt. Soll indessen die Zahnhöhe h vergrössert werden, wie in Fig. 3 und im Gegensatz zu Fig. 2, so müssen die dem.

Rad zu gekehrten Zahntl@ankenkanten bei 20 abgerundet sein, und zwar so, dass die über die Linie 21 hinausgehende erwünschte Erhöhung b noch innerhalb des Quer schnittes liegt, der durch den Halbkreis 16 festgelegt ist.

Eine solche Zahnhöh envergrösserung bewirkt kei nerlei Störung des einwandfreien Auslaufes, hat aber den Vorteil, dass eine Vergrösserung der Zahnflan- kenauflagefläche erreichbar ist, wenn sich nämlich der Zahn etwas verformt und sich dabei noch mit seiner Rundung 20 um ein geringes Mass an die Flanke 22 der Zahnradlücke 7 anschmiegt.

Die Verzahnung des Rades 1 wird ebenfalls. in .Abhängigkeit von den durch den Halbkreis 16 be- stimmten Bedingungen gewählt, das heisst die Flanken 22, 23 werden in ihrem Verlauf ebenfalls durch die Sehnen 17, 15 gemäss Fig. 3 festgelegt. Die grösst mögliche Tiefe der Zahnlücken 7 ist indessen abhän gig von den Abmessungen und dem Durchmesser des verzahnten Rades 1.

Beim zweiten Beispiel nach Fig. 2 füllt der Rie menzahn 3" die Radzahnlücke 7' annähernd vollstän- dig; ferner ist die Tiefe der Lücke gleich der Höhe h der Zähne 3", und die beiden untern Ecken der letz- teren sind nicht abgerundet.

Hier fällt also die Rie- menzahnkopfbegrenzung mit der Geraden zusammen, welche dieRTI ID="0002.0225" WI="21" HE="4" LX="1375" LY="2065"> Schnittpunkte 13 der Sehnen mit dem Halbkreis 16 verbindet. Hier fallen beide Radzahn- flanken mit den Sehnen zusammen. Die Durchmes- serline 11, 11' des Halbkreises 16 liegt wenigstens annähernd in der neutralen Faserschicht des Riemens;

ferner liegt diese Linie auch innerhalb der Verstär- kungseinlagen 5, wie Fig. 3 und 2 zeigen.

Bei einer Variante (Fig, 4) des ersten Beispieles sind vorteilhafterweise die Radzähne 8" an ihren äusseren Kanten bei 24 so stark abgerundet, dass die Abrundung in die Kopfkreislinie 10 zumindest erst ,dorteinläuft, wo ein vom Drehpunkt 11 auf die Linie <B>10</B> gefälltes Lot 25 die Linie 10 schneidet.

Aus Sicherheitsgründen ist es jedoch zweckmässig, die Rundung 24 so zu bemessen, dass sie erst um ein Mass d hinter dem Schnittpunkt zwischen dem Lot 25 und der Linie 10 in diese Linie übergeht. Dadurch wird die Stützbreite zwischen den Zähnen 8 bzw. die wirksame Breite der Lücken 7 vergrössert, so dass unter allen Umständen Schwenkradien vermieden werden, die kleiner sind als die den Schwenkradius darstellende Linie 12.

Da sich beim Auslaufen des Riemens tragende Riemenflanken abheben, ergeben sich hier die un günstigsten Bedingungen; jedoch stellen sich die auf Grund des erfindungsgemässen Vorschlages erzielten Wirkungen auch beim Einlaufen der Riemenzähne ein., selbst dann, wenn gemäss dem zweiten Beispiel nach Fig. 2 Riemenzahnflanken 14 gewählt werden., die keinen oder nur einen geringen Abstand von,

den Flanken 23 der Radzähne 8' aufweisen.

Claims

PATENTANSPRUCH Eine Verzahnung aufweisender Treibriemen, des sen kämmende Zähne gerade verlaufende Flanken und wenigstens annähernd trapezförnugen Quer schnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnflanken jedes Riemenzahnes (2) gleichgerichtet sind wie zwei durch die Durchmesserendpunkte (11, 11') eines Halbkreises (16) gehende Sehnen,

wobei der Halbkreisdurchmesser wenigstens annähernd in der neutralen Faserschicht des Riemens liegt und wenigstens annähernd gleich der in Längsrichtung des Riemens gemessenen Zahnfussbreite (B) -ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

Treibriemen nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zahnflanken (19) jedes Riemen- zahnes mindestens auf einer Seite durch parallel zu den Sehnen -verlaufende Gerade bestimmt sind (Fig. 3). 2.

Treibriemen nach Patentanspruch und Unter- anspruch 1,-dadurch gekennzeichnet, da., die Kopf- begrenzung jedes Riemenzahnes (3') mit der Geraden zusammenfällt, welche die der Durchmesserlinie ab gekehrten -Schnittpunkte (13) der Sehnen mit dem Halbkreis verbindet (Fig. 2).

3. Treibriemen nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da13 jeder Rad- zahn (8) an; seinen äusseren Kanten :eine Abrundung (24) aufweist, die so bemessen .ist, dass sie :

im Schnitt punkt oder hinter dem Schnittpunkt, der von einem vom Halbkreisdurchmesser (11-11') auf die Kopf- kreislinie (10) gefällten Lot (25) mit der Kopfkreis- linie gebildet wird, in die Kopfkreislinie der Rad zähne übergeht (Fg. 4). .

4. Treibriemen nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, däss der Halbkreisdurchmesser inner- halb der Verstärküngse'unlagen (5) liegt.