DD293407A5 - Zahnriemen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zahnriemen aus elastischem Material mit einem in Riemenlaengsrichtung verlaufenden Zugtraeger und Einzelzaehnen, die Zahnreihen laengs und quer zum Zahnriemen bilden. Das Anwendungsgebiet erstreckt sich auf Antriebe im Maschinen- und Fahrzeugbau sowie in der Konsumgueterindustrie. Mit der Erfindung soll eine Kompensation des Polygoneffektes sowie ein flachriemenaehnlicher Lauf und eine sichere Seitenfuehrung auf der Zahnscheiben erreicht werden. Erfindungsgemaesz sind die Einzelzaehne in den quer zum Zahnriemen verlaufenden Zahnreihen versetzt zueinander angeordnet. Dabei koennen diese Zahnreihen schraeg oder pfeilfoermig oder rechtwinklig oder kreisbogenfoermig zur Riemenlaengsrichtung verlaufen. Figur{Zahnriemen; Zugtraeger; Einzelzaehne; Zahnreihen, schraeg, pfeilfoermig, rechtwinklig, kreisbogenfoermig; Polygoneffekt; Lauf, flachriemenaehnlich; Maschinenbau; Fahrzeugbau; Konsumgueterindustrie}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Antriebe im Maschinen- und Fahrzeugbau sowie in der Kosumgüterindustrie.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der Verwendung von Zahnriemen treten als unerwünschte Begleiterscheinungen Laufgeräusche und Schwingungen auf. Eine Maßnahme zur Beseitigung dieser nachteiligen Erscheinungen ist bekannt nach der OE 3140157; F16 G1/28. Siebeinhaltet einen Zahnriemen mit Pfeilverzahnung oder Kreisbogenzähnen zu versehen. Eine solche Verzahnung bewirkt einen weichen, zeitlich gestreckten Eingriff über die Breite der Zahnscheiben, und es wird ein geräusch- und schwingungsarmer Lauf des Zahnriemens erzielt. Nachteilig ist jedoch, daß durch die Pfeilverzahnung Querkräfte entstehen, die den Zahnriemen in Querrichtung deformieren, da dieser durch den Zugträger nur in Längsrichtung und nicht in Querrichtung armiert ist. Die Folgen davon sind Ungenauigkeiten im Sychronverhalten des Zahnriementriebes. Außerdem entsteht durch die Deformation der Zähne eine erhöhte Walkarbeit während der Passage über die Zahnscheiben und führt zum schnellen Verschleiß des Zahnriemens. Eine weitere Möglichkeit zur Geräusch- und Schwingungsminderung ist nach dem EP 232 575; F16 G1/28 bekannt. Danach sind die in herkömmlicher Weise über die gesamte Riemenbreite sich erstreckenden Zähne in Einzelzähne aufgeteilt, indem Nuten in Längsrichtung des Zahnriemens verlaufen. Da die Einzelzähne auch weiterhin gleichzeitig über die gesamte Riemenbreite in die Zahnlücken der Zahnscheibe auftreffen, kann eine Verringerung der Laufgeräusche nur in geringem Umfang erreicht werden. Nach der DD-PS 215833; F16 H 7/02 ist ein Zugmittelgetriebe für Zahnriemen bekannt. Zur Verringerung der Laufgeräusche ist die Antriebs-und Abtriebsachse mit mehreren Zahnscheiben versehen, die in Abstand voneinander angeordnet und zueinander verdreht sind. Damit wird zwar ein zeitlich versetzter Eingriff der Zähne der einzelnen Zahnriemen in den Zahnlücken der jeweiligen Zahnscheiben erreicht, die auf den Zahnscheiben laufenden Zahnriemen sind aber aufgrund ihrer Geradverzahnung weder in der Lage eine Geräuschminderung noch die Beseitigung des nachteiligen Polygoneffektes zu bewirken. Auch im gesamten Riementrieb tritt druch das Verdrehen derZahnscheiben keine vollständige Kompensation der Laufgeräusche und des Polygoneffektes ein.

Durch die Begrenzung des Verhältnisses der Wirklänge eines Zahnriemens zu seiner Breite nach unten, ist auch die Stuf ung des Riementriebes begrenzt. Damit kann der Versatz der Zahnscheiben untereinander nur sehr grob erfolgen. Das hat zur Folge, daß der Polygoneffekt nur unvollständig beseitigt werden kann und ein flachriemenähnlicher Lauf nicht zustande kommt. In einem Riementrieb mit mehreren Einzelriemen wird jeder Einzelriemen unterschiedlich belastet, was den Verschleiß fördert und damit die Lebensdauer des Riementriebes verringert. Auch ist die Belastbarkeit von vielen Einzelriemen mit einer sich dadurch addierenden Gesamtriemenbreite geringer als bei einem Kompaktzahnriemen mit gleicher Gesamtbreite. Darüber hinaus sind für die Zahnscheiben Seitenflansche erforderlich, um ein seitliches Ablaufen des Zahnriemens von der Zahnscheibe zu verhindern. Eine solche Maßnahme erhöht die Kosten bei der Herstellung der Zahnscheiben. Weiterhin ist aufgrund der Zwischenräume zwischen den Zahnscheiben ein hoher Platzbedarf für den Riementrieb notwendig.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung sollen ein geräusch- und schwingungsarmer Lauf sowie eine hohe Übertragungenauigkeit und Lebensdauer erreicht werden. Weiterhin sollen an den Zahnscheiben Mittel zur Seitenführung des Zahnriemens entfallen und der Zahnriementrieb geringe Abmessungen aufweisen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zahnriemen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches zu schaffen, mit dem eine Kompensation des Polygoneffektes sowie ein f lachriemenähnlicher Lauf erreicht werden und dabei eine Deformationin Querrichtung während der Passage der Zahnscheiben nicht eintritt und eine sichere Seitenführung auf den Zahnscheiben gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Zahnriemen aus Einzelzähnen besteht, die Zahnreihen längs und quer zum Zahnriemen bilden. Die Einzelzähne in den quer zum Zahnriemen verlaufenden Zahnreihen sind versetzt untereinander angeoidnet, wobei die Einzelzähne miteinander verbunden und/oder getrennt voneinander angeordnet sind,

Die Zahnreihen können schräg oder pfeilförmig oder rechtwinklig oder kreisbogenförmig zur Riemenlängsrichtung verlaufen

und erstrecken sich dabei über die gesamte Breite des Zahnriemens.

Andererseits können die Zahnreihen miteinander verbunden oder in Abstand voneinander angeordnet sein. Die miteinander verbindende Anordnung der Zahnreihen und/oder der Einzelzähne in den Zahnreihen erfolgt durch gegenseitiges Berühren am Zahnfluß und/oder am Zahnkopf und/oder durch gegenseitiges Überdecken.

Der erfindungsgemäße Zahnriemen gewährleistet aufgrund der Anordnung der Einzelzähne in den quer zum Zahnriemen verlaufenden Zahnreihen eine Kor ipensation des Polygoneffektes und das Erreichen eines flachriemenähnlichen Laufes. Diese Eigenschaften bewirken einen ger tusch- und schwingungsarmen Lauf sowie eine hohe Übertragungsgenauigkeit. Des weiteren wird durch die Stufung der Einzelzähno eine sichere Seitenführung des Zahnriemens erreicht und die Deformation der Zähne während der Passage der Zahnscheiben verhindert. Das hat eine hohe Lebensdauer der Zahnriemen zur Folge.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die zugehörige Zeichnung zeigt in Draufsicht ein Teilstück eines Zahnriemens.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Antrieb eines Rundschalttisches für ein Bearbeitungszentrum. Dieser Antrieb ist als Zahnriementrieb ausgebildet und besteht aus zwei Zahnscheiben und einem erfindungsgemäßen Zahnriemen. Für einen solchen Antrieb ist eine hohe Übertragungsgenauigkeit erforderlich. Das bezieht sich insbesondere auf umkehrspannefreie und damit auf eine spielfreie Bewegungs- und Kraftübertragung mit einem hohen Maß an Synchronverhalten vom Antriebsmotor bis zur Antriebswelle für das Schaltgetriebe des Rundschalttisches. Um diese Anforderungen erfü'len zu können, muß der Zahnriemen gewährleisten, daß der Polygoneffekt kompensiert und damit eine hohe Übertragungsgenauigkeit erreicht wird und daß andererseits ein spielfreier Lauf zwischen den Zahnpaarungen auf den Umschlingungsbögen vorhanden ist.

Der erfindungsgemäße Zahnriemen besteht aus Polyurethan und weist in Riemenlängsrichtung einen endlosen Zugträger auf.

Auf der Zahnseite sind Einzelzähne 1 angeordnet, die Zahnreihen 2 längs zum Zahnriemen und Zahnreihen 3 schräg zur Riemenlängsrichtung bilden. Entlang der Zahnreihen 3 erstrecken sich über die gesamte Riemenbreite jeweils acht tinzelzähne 1, die versetzt zueinander angeordnet sind, dabei ansteigend verlaufen und eine gleichmäßige Breite aufweisen. Der Zahnriemen hat die Abmessungen 240 H/150 mit einer Breite von 3P mm. Die zugehörigen Zahnscheiben haben die Zähnezahlen Z₁ = 14 und Z₂ = 28. Die Grundzahngeometrie des Zahnriemens ist so festgelegt, daß dieser als Zahngrundläufer im praktischen

Betrieb wirksam wird, wobei die Grundfläche 4 zwischen den Zahnreihen 3 größer als die Zahnkopffläche 5 ist.

Mit einem solchen Zahnriemen wird die Kompensation des Polygoneffektes und das Erreichen eines flachriemenähnlichen Laufes im wesentlichen zwischen den Kopfflächen der Zahnscheiben und den Grundflächen 4 des Zahnriemens errt icht. Dabei ist dia Bedingung einzuhalten, daß der Versatz Y der Zahnreihen 3 größer als die Zahnteiiung to ist.

Um beim Drehrichtungswechsel das Zahnlückenspiel zwischen Zahnriemen und Zahnscheibe auf Null zu verringern, ist ein zusätzlicher Feinversatz der jeweils beiden äußeren Zahnreihen 2.1,2.2 gegenüber den übrigen Zahnreihen 2 vorgesehen. Diese Anordnung bewirkt, daß im Umkehrpunkt des Riementriebes die Zahnflanken der beiden äußeren Zahnreihen 2.2 und in Gegenrichtung die Zahnflanken der diesen benachbarten Zahnreihen 2.1 belastet sind. Die übrigen mittleren Zahnreihen 2 tragen erst bei stärkerer Belastung, wie dies z. B. bei einer Werkstückschruppbearbeitung eintritt. Die Größe des zusätzlichen Feinversatzes hängt ab von der Eingriffszähnezahl an der kleineren Zahnscheibe. Auf diese Zähnezahl wird das Zahnlückenspiel aufgeteilt.

Claims (4)

1. Zahnriemen aus elastischem Material mit einem in Riemenlängsrichtung verlaufenden Zugträger

und Einzelzähnen, die Zahnreihen längs und quer zum Zahnriemen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzähne (1) in den quer zum Zahnriemen verlaufenden Zahnreihen (3) versetzt zueinander angeordnet sind und dabei die Einzelzähne (1) miteinander verbunden und/ oder getrennt voneinander angeordnet sind.

2. Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnreihen (3) schräg oder

pfeilförmig oder rechtwinklig oder kreisbogenförmig zur Riemenlängsrichtung verlaufen und sich dabei über die gesamte Breite des Zahnriemens erstrecken.

3. Zahnriemen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnreihen (3) miteinander verbunden oder in Abstand voneinander angeordnet sind.

4. Zahnriemen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnreihen (2) und/oder die Einzelzähne (1) in den Zahnreihen (3) durch gegenseitiges Berühren am Zahnfluß und/oder am Zahnkopf und/oder durch gegenseitiges Überdecken miteinander verbunden sind.