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Die Erfindung betrifft eine treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe gemäß den oberbegriffsbildenden Merkmalen von dem Patentanspruch 1.
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Treibende oder getriebene Antriebsriemenscheiben werden in vielfaltigen Ausführungsformen in sogenannten Riementrieben verwendet und dienen zur Übertragung von Antriebsmomenten mittels biegsamer Zugübertragungsglieder (Riemen) zwischen wenigstens zwei treibenden oder getriebene Antriebsriemenscheiben. Unter treibende oder getriebene Antriebsriemenscheiben werden im Zusammenhang mit dieser Erfindung auch Andrück- und Umlenkrollen verstanden.
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Zur Verhinderung eines Schlupfes zwischen den treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheiben und dem Riemen können die Riemen sowie die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe derart gestaltet sein, dass sich im Betriebszustand, im Anlagebereich des Riemens an die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe, bei Anwendung eines als Zahnriemens ausgebildeten Zugmittels ein Formschluss einstellt. Sofern die Übertragung des Momentes auf Kraftschluss beruht, kann es zu einer Relativbewegung zwischen der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe und dem Zugmittel in Form eines Wanderns oder Rutschens des Riemens kommen, sofern die Haftreibung zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe im Verhältnis zu dem zu übertragenden Moment zu gering wird. Dies führt zu einer Reduzierung der übertragbaren Momente, erhöhtem Verschleiß und oft auch zu unerwünschten Geräuschemissionen.
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Eine extreme Form der verringerten Haftreibung zwischen dem Riemen und der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe liegt im Falle eines zumindest teilweisen Aufschwimmens des Riemens aufgrund von zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe befindlicher Flüssigkeit vor. Zudem besteht bei einem vollständigen Aufschwimmen des Riemens eine erhöhte Gefahr des Abspringens oder Ablaufens des Riemens von der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe.
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Eine vorteilhafte Form der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe zur Übertragung von Drehmomenten mittels Kraftschluss weist zumindest im wesentlichen rotationssymmetrische Vertiefungen (im folgenden auch als Rillen bezeichnet) oder Erhebungen auf, welche mit entsprechenden Erhebungen oder Vertiefungen des verwendeten Riemens korrespondieren. Diese sogenannten Keilrippenscheiben bilden mit den anliegenden Keilrippenriemen einen Formschluss in einer Richtung parallel zur Drehachse der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe und verhindern bzw. erschweren so ein Ablaufen des Riemens von der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe. Zudem wird durch die Vertiefungen und Erhöhungen die Berührfläche zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe im Vergleich zu einem Flachriementrieb gleicher Außenabmessungen vergrößert, welches bei gleichen Riemenabmessungen das übertragbare Drehmoment erhöht.
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Insbesondere bei Kraftfahrzeugen, welche für den Gebrauch abseits von Straßen konzipiert sind, besteht die Gefahr, dass z. B. bei einer Flussdurchfahrt zumindest ein Teil des Riemens oder der treibenden oder getriebene Antriebsriemenscheibe ins Wasser eintaucht oder durch Spritzwasser stark benetzt wird. Das Wasser wird in diesem Fall teilweise zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe gezogen und führt bei herkömmlichen treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheiben zu einem hydrodynamischen Aufschwimmen des Riemens, oder zumindest zu einer aus der geringeren Anpresskraft zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe resultierenden Verringerung der übertragbaren Momente.
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Vor diesem Hintergrund ist aus der
JP 2002 -
206 624 A eine Keilrippenscheibe bekannt, welche V-förmige Vertiefungen oder Rillen aufweist. Der korrespondierende Riemen weist trapezförmige Keilrippen auf, durch welche bei Anlage an die Vertiefungen der Riemenscheibe im Bereich deren tiefsten Stelle Hohlräume zwischen Riemen und Riemenscheibe gebildet sind. Zur Drainage dieser Hohlräume ist in der Riemenscheibe zumindest eine durchgehende Bohrung parallel zur Drehachse derselben vorgesehen, welche den unteren Bereich der V-förmigen Rillen bzw. Vertiefungen der Riemenscheibe schneidet. Zwischen Riemen und Riemenscheibe befindliches Wasser kann so durch die entstehenden Löcher am Grund der Vertiefungen zur Seite und nach außen abgeleitet werden.
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Diese Konstruktion weist einige Mängel auf, da zur effektiven Ableitung des Wassers eine Vielzahl über den Umfang verteilter Bohrungen erforderlich sind. Neben dem dadurch bedingten Mehraufwand in der Fertigung und der daraus folgenden Schwächung der Riemenscheibe besteht zudem die Gefahr eines Zusetzens der Drainagebohrungen.
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Aus der
US 1 792 921 A ist eine Riemenscheibe bekannt, welche mehrere parallel verlaufende Keilriemen aufnehmen kann. Die Flanken der Keilriemen oder der Vertiefungen der Riemenscheibe weisen periodische und symmetrische Verjüngungen im Bereich der V-förmigen Flächen der Riemenscheibe oder der Riemen auf. Hierdurch entstehen im Bereich der Umschlingungsfläche Kanäle, durch welche zwischen den Riemen und der Riemenscheibe befindliches Wasser senkrecht zur Umfangsfläche nach außen austreten kann.
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Bei dieser Konstruktion ist die Berührfläche zwischen den Flanken der Riemen und der Riemenscheibe erheblich verringert. Dies führt zu einer höheren Belastung und damit erhöhtem Verschleiß im Bereich der Berührfläche. Zudem besteht die Gefahr, dass sich im Falle eines kurzzeitigen Durchrutschens zwischen Riemen und Riemenscheibe durch die Relativbewegung ein Flüssigkeitskeil bildet, welcher die Reibung zwischen Riemen und Riemenscheibe nochmals stark verringert. Im Falle der periodischen Profilierung der Riemenscheibe ist die Herstellung derselben mit erhöhtem Aufwand verbunden. Schließlich ist die Konstruktion für Keilrippenscheiben nicht geeignet, da die Drainagekanäle nur in die Randbereiche des Riemens eingebracht werden können und daher bei Keilrippenscheiben nur in einem kleinen Bereich des Riemenquerschnitts wirksam sind.
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Schließlich ist aus der
US 4 840 607 A eine Keilrippenscheibe mit zugehörigem Keilrippenriemen bekannt, bei welchem sowohl der Bereich der Spitze der Keile des Riemens als auch die Bereiche der Rillenböden in der Riemenscheibe abgeflacht sind. Zwischen den abgeflachten Bereichen der Riemenscheibe und des Riemens besteht dabei kein oder ein nur geringer Freiraum. Diese Kombination aus Riemenscheibe und Riemen besitzt angeblich einen erhöhten Widerstand gegen ein Aufschwimmen bei einer Flutung der Riemenscheibe mit Wasser. Dies wird auf das Zusammenwirken der abgeflachten Bereiche zurückgeführt, welche das Wasser zwischen Riemenscheibe und Riemen vorgeblich herauspressen. Der Freiraum zwischen Riemenscheibe und Riemen am Fuß der Rillen der Riemenscheibe ist gegenüber einer herkömmlichen Bauform mit Radien in den Rillentälern der Riemenscheibe deutlich verringert oder fehlt vollständig. Diese Vorrichtung soll dem Aufschwimmen des Riemens gerade durch eine Verringerung des Freiraums bzw. durch den direkten Eingriff von Riemenscheibe und Riemen am Boden der Vertiefung bzw. Rille entgegenwirken.
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Die
US 4 944 714 A betrifft eine Einrichtung zum Führen und Betätigen eines Flachriementriebs unter externer Last. Der Riemen weist eine äußere lasttragende Oberfläche und eine innere Oberfläche, die befeuchtet ist, um eine Reibung zu reduzieren, auf. Abführkanäle oder -nuten in der äußeren Oberfläche von treibenden und angetriebenen Rollen dienen dazu, zwischen den Rollen und der inneren Oberfläche des Riemens befindliche Flüssigkeit abzuführen, um zwischen ihnen einen hohen Reibungskoeffizienten aufrecht zu erhalten. Alternativ wird vorgeschlagen, Abführöffnungen in der Rolle vorzusehen, um die Flüssigkeit weg von der Rollenoberfläche in ihr Inneres zu befördern.
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Aus der
DE 40 21 002 A1 ist eine Keilriemenscheibe bekannt für Keilriemen von Brennkraftmaschinen, mit einer Nabe, einem Rillenteil und einem Verbindungsteil, wobei der Rillenteil einen Rillengrund aufweist und an der Keilriemenscheibe Radialgebläseschaufeln angeordnet sind.
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Aus der
US 2 082 684 A ist eine Umlenkrolle bekannt, die an ihrer äußeren Stirnfläche einen Satz voneinander beabstandeter Querrippen und an eine sich um ihre Achse umlaufend erstreckende Nut aufweist. Zwischen den Rippen sind sich seitwärts erstreckende Nuten gebildet, die sich an ihren inneren Enden zu der umlaufenden Nut öffnen und eine geringere Breite aufweisen als diese. Die Rippen weisen Oberseiten auf, die ausgehend von der umlaufenden Nut geneigt sind, um an ihren inneren Enden hohe Kanten bereit zu stellen, die dazu dienen, mit einem umhüllenden Verbinder zusammenzuwirken, um einen seitlichen Schlupf desselben relativ zu der Rolle zu verhindern.
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Aus der
US 1 423 476 A ist ein Druckwandler bekannt, der ein Gehäuse mit einem zylindrischen Durchlass und eine Druckverbindung an einem Ende des Durchlasses, ein im Wesentlichen zylindrisches Element, das in dem Durchlass in Längsrichtung gleitend angeordnet ist, mit Dichtmittels zwischen dem diesem Element und dem Durchlass, sodass ein auf ein Ende des Durchlasses aufgebrachter Druck über die Druckverbindung das Element davon weg beaufschlagt, eine Feder zum Beaufschlagen des Elements entgegen diesem Druck und einen Zahnstangentrieb mit Zahnstange und Ritzel in dem Gehäuse zum Wandeln einer linearen Verstellung des Elements in eine rotatorische Verstellung des Ritzels, wobei die Zahnstange durch Nuten in dem Element gebildet ist.
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Aus der
DE 84 14 045 U1 ist ein Keilriementrieb bekannt, insbesondere an einer Brennkraftmaschine in Kraftfahrzeugen zum Antrieb von Zusatzaggregaten, mit zumindest zwei Keilriemenscheiben und einem endlosen Keilriemen, wobei der Keilriemen an den V-förmig ausgerichteten Ringflächen der Keilriemenscheiben anläuft, bei der eine oder mehrere Ringflächen mit Ausnehmungen und/oder Vertiefungen versehen sind.
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Aus der
DE 815 734 B ist eine Bandscheibe mit Rillen bekannt, bei der die Rillen in ihrer Hauptrichtung beiderseits schräg zu den Scheibenrändern fischgrätartig verlaufen in einem entgegengesetzt zur Drehrichtung der Scheibe gelegenen Winkel, und zwar derart, dass der aus den Rillen austretende Luftstrom die Saugwirkung auf die nachfolgenden Rillen verstärkt.
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Aus der
FR 1 073 027 A ist eine Riemenscheibe bekannt, bei der eine Lauffläche aus mehreren profilierten Kreisringen zusammengesetzt ist, von denen jeder ein Nut für den Riemen bildet. Die Kreisringe sind an ihren radial äußeren Kanten miteinander verbunden. Die Nuten sind V-förmig mit einem rechteckigen Nutgrund ausgeführt,
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe zu schaffen, welche im Fall einer Benetzung von Riemen oder treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe mit einer Flüssigkeit oder eines zumindest teilweisen Eintauchens von Riemen oder treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe in eine Flüssigkeit ein hydrodynamisches Aufschwimmen des Riemens verhindert und eine Momentenübertragung verbessert.
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Die Erfindung betrifft demnach eine treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe mit einer Lauffläche für ein insbesondere als Riemen ausgebildetes Zugmittel sowie mit einer Vorrichtung zur Aufnahme und zur Weiterleitung einem Abtransport einer zwischen der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe und dem Riemen eingetretenen Flüssigkeit oder eingetretenen Gases, wobei in der Lauffläche wenigstens ein Kanal zur Aufnahme sowie zum Abtransport der Flüssigkeit und oder des Gases entlang der Längserstreckung dieses Kanals ausgebildet ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei der erfindungsgemäßen treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe zusätzlich vorgesehen, dass die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe nicht-keilförmige Vertiefungsquerschnitte zur Aufnahme von entsprechenden Riemenrippen aufweist, an deren Fußbereich wenigstens ein Kanal ausgebildet ist.
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Sofern eine solche treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe Vertiefungen zur Aufnahme von Rippen des Riemens aufweist, kann zudem vorgesehen sein, dass im Fußbereich von zumindest einer der Laufflächenvertiefungen ein solcher Kanal ausgebildet ist.
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Durch diesen Aufbau ergibt sich gegenüber gattungsbildenden treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheiben ein Freiraum zwischen der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe und dem Riemen, beziehungsweise ein vergrößerter Freiraum zwischen dem Fuß einer Vertiefung und dem Riemen, zur Weiterleitung der Flüssigkeit oder des Gases in dem so gebildeten Kanal. Dadurch wird die Flüssigkeit oder das Gas direkt weitergeleitet, ohne Gefahr des Aufschwimmens des Riemens auf einem Flüssigkeitsfilm.
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Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass in der Abwicklung der Umschlingungsfläche von Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe die Fläche der direkten Berührung zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe größer ist als diejenige Fläche, mit der der Riemen alle Kanäle dieser Umschlingungsfläche abdeckt.
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Die nicht durch eine entsprechende Kontur des Riemens gefüllten Vertiefungen der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe bilden dabei erfindungsgemäß im Bereich der Umschlingung durch den Riemen Kanäle, welche an zumindest einem Ende offen sind und somit dem Abtransport einer Flüssigkeit zwischen treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe und Riemen ermöglichen. Im Falle von rotationssymmetrischen Vertiefungen liegen die Öffnungen der Kanäle auf Höhe der Endlinien der Umschlingung.
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Zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe befindliche Flüssigkeit wird zunächst aufgrund des zwischen dem Riemen und der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe herrschenden Drucks in den Kanal der jeweiligen Vertiefung geleitet. Zuvor in den Vertiefungen vorhandene Luft wird komprimiert und entlang der Kanäle verdrängt sowie an einem offenen Ende des Kanals ausgestoßen. Sofern der Kanal zumindest bereichsweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird diese durch die nachströmende Flüssigkeit in Richtung zu den offenen Kanalenden transportiert. Zusätzlich und gleichzeitig wird die Flüssigkeit durch Rauheitseffekte an der Wand des Kanals in Drehrichtung der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe beschleunigt und tritt somit verstärkt aus der Kanalöffnung aus, welche in Drehrichtung der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe liegt.
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Neben einer verbesserten Drehmomentübertragung ermöglicht die erfindungsgemäße Maßnahme weiterhin vorteilhaft ein reduziertes Geräuschniveau des Zugmitteltriebs. Dies stellt sich insbesondere bei Zahnriemen ein, da ein zwischen den Zahnlücken des Riemens und der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe eingeschlossenes Luftpolster innerhalb der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe ungehindert abgeleitet werden kann, wodurch sich ein geräuschoptimierter Riementrieb einstellt.
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Zudem kann gemäß der Erfindung vorgesehen werden, dass die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe zumindest eine Vertiefung zur Aufnahme zumindest einer korrespondierenden Rippe eines zugeordneten Riemens aufweist, und dass ein Freiraum zwischen der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe und dem anliegendem Riemen am Fuß der zumindest einen Vertiefung einen größeren Kanal bildet, als dies bei einer kontinuierlichen geometrischen Weiterführung der Kontur einer V-förmigen Vertiefung in Richtung zur Drehachse der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe der Fall wäre. Die Querschnittsgeometrie eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kanals kann beispielsweise rechteckig sein.
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Hierdurch stellen sich vorteilhaft vergrößerte Kanäle ein, die eine verbesserte Aufnahme und Ableitung der Flüssigkeit und oder des Gases bewirken. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei der Verwendung von Keilrippenscheiben vorteilhaft, weil bei der Herstellung der Aufnahmevertiefungen für die Keilrippen eines Keilrippenriemens durch eine Modifikation der Vertiefungskontur eines diesbezüglichen Werkzeugs der jeweilige Kanal kostengünstig gleichzeitig mit herstellbar ist.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass eine erfindungsgemäße treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe nicht unbedingt keilförmige Vertiefungen aufweisen muss. So werden von der Eifindung beispielsweise auch treibende oder getriebene Antriebsriemenscheiben umfasst, die nichtkeilförmige (etwa rechteckige) Vertiefungsquerschnitte aufweisen, an deren Fußbereich wiederum die genannten Kanäle ausgebildet sind.
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In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe kann vorgesehen sein, dass die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe rotationssymmetrische Kanäle besitzt, welche nicht zur Aufnahme korrespondierender Konturen eines zugeordneten Riemens vorgesehen sind und welche zur Ableitung von Flüssigkeit zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe dienen.
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Hierdurch kann auch bei Nutzung von Flachriemen oder bei einem rückwärtigen Kontakt eines Keilrippenriemens mit einer treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe eine Ableitung von zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe gelangter Flüssigkeit sichergestellt werden. Zudem ist es möglich, auch bei treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe und Riemen mit korrespondierenden Keilrippen bzw. Vertiefungen die Ableitung der Flüssigkeit ausschließlich oder zusätzlich durch Kanäle in der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe zu unterstützen, welche nicht zur Aufnahme korrespondierender Konturen des Riemens vorgesehen sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe Kanäle nach Art eines nicht rotationssymmetrischen Reifenprofils besitzt, welches ganz oder zumindest teilweise nicht zur Aufnahme korrespondierender Konturen eines zugeordneten Riemens vorgesehen sind, und welche zur Ableitung von Flüssigkeit zwischen Riemen und treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe dienen.
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Die hier angesprochenen Vertiefungen können insbesondere Vertiefungen umfassen, welche auf der Lauffläche in einem Winkel zur Drehrichtung der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe angeordnet sind. Hierdurch kann eine zwischen treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe und Riemen befindliche Flüssigkeit seitlich herausgeleitet und somit eine kritische Benetzung tragender Bereiche der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe oder des Riemens durch die abgeleitete Flüssigkeit vorteilhaft vermieden werden. Des Weiteren ermöglicht diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe auch eine Oberflächenkontur der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe, welche die Form von sich kreuzenden Linien oder von inselförmigen Erhöhungen mit dazwischen befindlichen Vertiefungen aufweist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe Kanäle auf, welche zumindest annähernd im Bereich einer gedachten rotationssymmetrischen Linie auf der Lauffläche beginnen und sich zumindest annähernd bis zumindest zu einem Rand der Lauffläche erstrecken. Insbesondere kann die gedachte rotationssymmetrische Linie die geometrische Mittellinie der Lauffläche der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe sein. Diese Ausbildung stellt eine besonders einfache Kontur zur seitlichen Ableitung einer zwischen treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe und Riemen befindlichen Flüssigkeit 15 dar und ist in der Lage, durch Ableitung zu beiden Seiten der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibenlauffläche die durchschnittliche Transportweglänge der Flüssigkeit in den Kanälen zu minimieren.
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Zudem können die Ränder der Vertiefungen in der Abwicklung zumindest abschnittsweise einen geraden Verlauf aufweisen. Dies ermöglicht sehr einfache geometrische Kanalformen und dient damit einer besonders kostengünstigen Herstellung von erfindungsgemäßen treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheiben.
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In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Ränder der Kanäle in der Abwicklung einen nichtgeraden Verlauf nach Art eines Graphen einer stetigen Funktion auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine strömungsoptimale Form der Kanäle unter Berücksichtigung der verschiedenen einwirkenden Kraftkomponenten.
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Außerdem können die Ränder der Kanäle in der Abwicklung zumindest teilweise geschlossene Linienzüge bilden. Diese Variante ermöglicht die Verzweigung und/oder Zusammenführung von Kanälen sowie die Schaffung von die Lauffläche bildenden Inseln mit dazwischen befindlichen Kanälen zur Ableitung der Flüssigkeit.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zur Ableitung einer Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Kanalquerschnitt in der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe nicht konstant ist, sondern sich in der Fließrichtung der zwischen treibender oder getriebener Antriebsriemenscheibe und Riemen abgeleiteten Flüssigkeit vergrößert. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass die Menge der zu transportierenden Flüssigkeit entlang der Strecke eines Kanals tendenziell zunimmt. Durch eine Erweiterung des Kanalquerschnitts kann zudem einer unerwünschten Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Kanal entgegengewirkt werden. Die Veränderung des Kanalquerschnittes kann durch eine Verbreiterung und/oder durch eine Vertiefung des Kanals und/oder durch eine Änderung der Kanalform erreicht werden.
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Ein Aufschwimmen oder eine Verringerung der übertragbaren Momente ist bei reibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheiben besonders kritisch ist, da ein Aufschwimmen den geometrisch wirksamen Durchmesser der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheiben verändert, tendenziell die Riemenspannung erhöht und zudem die Gefahr eines Ablaufen des Riemens erhöht.
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Schließlich ist eine weitere Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug welches für den Betrieb abseits befestigter, bzw. versiegelter Straßen konzipiert ist, als Teil eines zum Antrieb von Nebenaggregaten bestimmten Zugmitteltriebs. Insbesondere geländegängige, watfähige Fahrzeuge, wie Geländewagen oder SVUs (Sports Utilities Vehicles) kann es zu einer zumindest teilweisen Flutung des Zugmitteltriebs und damit des Zugmittels kommen. Daher besteht hier ein besonderer Bedarf nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. In dieser Zeichnung zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe für einen Keilrippenriemen,
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe gemäß 1,
- 3 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe für einen Riemen ohne einen Eingriff der Konturen der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe in korrespondierende Konturen des Riemens,
- 4 eine Kanalansicht der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe gemäß 3,
- 5 einen vergrößerten Ausschnitt der treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe gemäß 4, und
- 6 eine Abwicklung von Konturlinien der Kanäle einer weiteren treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Die in 1 gezeigte treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 weist an den Seiten der Lauffläche 2 erhöhte Randbereiche 1 auf, welche einen zusätzlichen Schutz gegen das Ablaufen eines zugehörigen Riemens bilden. Im Bereich der Lauffläche 2 sind rotationssymmetrische Vertiefungen 3 ausgebildet, welche im Betrieb zumindest teilweise korrespondierende Rippen an der Lauffläche des Riemens 5 aufnehmen. Erfindungswesentlich sind im Fußbereich der Vertiefungen 3 Kanäle 4 ausgebildet, die zur direkten Abführung einer Flüssigkeit 23 von der treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 dienen.
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2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 dargestellten Lauffläche 2 mit einem zugehörigen Riemen 5. Die Übertragung des Moments durch Haftreibung zwischen Riemen 5 und treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 wird durch im wesentlichen V-förmige Flanken 6 der rotationssymmetrischen Vertiefungen 3 gewährleistet, welche im Betrieb im Bereich der Umschlingung des Riemens 5 um die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 in direktem Kontakt mit korrespondierenden Keilrippen 7 des Riemens 5 treten. Die korrespondierenden Keilrippen 7 des Riemens 5 sind im Bereich ihrer Spitze 8 abgeflacht, um bei einer Biegung des Riemens die entstehenden Spannungen innerhalb desselben gering zu halten.
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In der Regel umfasst der Riemen 5 zumindest einen Kraftverstärker 9, welcher zumeist aus eingelegten faser-, band- oder gewebeförmigen Material mit hoher Zugfestigkeit und geringer Dehnungsneigung besteht. Für eine problemlösungsrelevante Ausgestaltung der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe 20 ist die geometrische Form der Keilrippen 7 des Riemens 5 sowie deren innerer Aufbau jedoch unerheblich.
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Wesentlich ist allein die Gestaltung der rotationssymmetrischen Vertiefungen 3 in einem Bereich, der nicht für den direkten Kontakt zwischen Riemen 5 und treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 vorgesehen ist. Dadurch wird am Boden einer jeden Vertiefung 3 ein freier Kanal 4 ausgebildet, welcher zur Aufnahme und zum Transport einer abzuleitenden Flüssigkeit 23 dient.
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In 2 ist deutlich zu erkennen, dass die Vertiefungen 3 der treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe 20 einen radial äußeren Anlageabschnitt 11 mit V-förmigen Flanken 6 aufweisen, an denen sich in Richtung zur Drehachse der treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 in jeder Vertiefung 3 ein Kanal 4 anschließt. Der obere Kanalrand 10 schließt direkt an die genannte V-förmige Flanke 6 der Vertiefung 3 an, so dass diese Kanäle 4 zur Aufnahme einer Flüssigkeit 23 wie beispielsweise Wasser geeignet sind, mit dem der Riemen 5 und/oder die treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 selbst benetzt ist.
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Die Querschnittsfläche dieser Kanäle 4 ist dabei größer, als diese es wäre, wenn die V-förmigen Flanken 6 bis zu ihrem Zusammentreffen geometrisch weitergeführt wären, so dass die Kanäle 4 eine vergleichsweise große Flüssigkeitsmenge 23 aufnehmen können. Es ist dabei unerheblich, welche Form die Keilrippen 7 des Riemens 5 im Bereich der Spitze 8 aufweisen. Entscheidend ist allein die gezielte Schaffung von großräumigen Kanälen 4 am Fuß der rotationssymmetrischen Vertiefungen 3.
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Im Betrieb wird die zwischen dem Riemen 5 und Riemenlauffläche 2 gelangte Flüssigkeit 23 in die freien Kanäle 4 gedrückt, welche im Bereich der Umschlingung des Riemens 5 von dem Riemen 5 verschlossen sind. Durch die Reibung an den Kanalwänden wird mit der Drehung der treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 die Flüssigkeit 23 bis zu einem Punkt transportiert, am welchem sich der Riemen 5 von der Riemenlauffläche 2 löst. Beim Eintreten der Flüssigkeit 23 in die freien Kanäle 4 wird zuvor dort eventuell vorhandenes Gas, wie etwa Luft, zunächst komprimiert und strömt dann aufgrund der hohen Viskosität von Gasen und dem entstehenden Druckgefälle in den Kanälen 4 zu deren offenen Enden. Dabei kann es zu einer Mitnahme von in den freien Kanälen 4 befindlicher Flüssigkeit 23 kommen, was die Drainageleistung der erfindungsgemäßen treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 nochmals verbessert. Sollte so viel Flüssigkeit 23 zwischen Riemen 5 und Lauffläche 2 gelangen, dass die freien Kanäle 4 zumindest bereichsweise vollständig gefüllt sind, erhöht der Druck der nachströmenden Flüssigkeit 23 die Strömungsgeschwindigkeit in den Kanälen 4 und vergrößert so nochmals die Drainageleistung.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Riemenscheibe in Form einer erfindungsgemäß ausgebildeten Umlenk- oder Spannrolle 21, welche mit Hilfe der Darstellungen in 4 und 5 genauer erläutert wird.
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4 zeigt demnach eine Querschnittansicht der Andruck- oder Umlenkrolle 21, mit einer weitgehend zylinderförmigen Riemenlauffläche 12 und darin vorhandenen rotationssymmetrischen Vertiefungen 13. Ein vergrößerter Ausschnitt der genannten Lauffläche 12 mit einem zugeordneten Riemen 14 ist in 5 dargestellt. Der Riemen 14 weist dabei im Bereich seiner Auflagefläche 15 auf die Lauffläche 12 der Riemenscheibe 21 die Kontur eines Flachriemens auf, während die Keilrippen 24 radial nach außen weisen.
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Der innere Aufbau und die sonstige geometrische Ausgestaltung des Riemens 14 sind für die erfindungsgemäße Riemenscheibe 21 unerheblich. In diesem Ausführungsbeispiel dient die gesamte von den rotationssymmetrischen Vertiefungen und der Auflagefläche 15 des Riemens 14 umschlossene Fläche der Kanäle 13 der Drainage einer zwischen dem Riemen 14 und der Lauffläche 12 gelangten Flüssigkeit 23.
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Die Kontur und Querschnittsfläche der rotationssymmetrischen Vertiefungen bzw. Kanäle 13 sowie deren Anzahl und Anordnung in der Lauffläche 12 können aufgrund der im Einzelfall auftretenden Bedingungen frei gewählt werden.
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6 zeigt die Abwicklung der Oberflächenkontur einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen treibenden oder getriebenen Antriebsriemenscheibe 22. Die Lauffläche 16 der Antriebsriemenscheibe 22 bildet versetzt zu einer Längslinie 17 die von Kanalrändern 19 begrenzten Kanäle 18, welche beispielsweise von der Längslinie 17 bis zu einer Randzone der Lauffläche 16 reichen. Die Längslinie verläuft dabei rechtwinkelig zu einer Rotationsachse der Antriebsriemenscheibe 22.
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Die Ränder 19 der Kanäle 18 können wie in 6 gezeigt bogenförmig verlaufen, sie können jedoch auch jede andere zweckdienliche Form annehmen. Insbesondere können sie zur Erhöhung der Fertigungsfreundlichkeit gerade ausgerichtet sein.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Kanäle 18 auf der gleichen oder auf verschiedenen Seiten der Längslinie 17 miteinander in Verbindung stehen. Insbesondere wird durch die Erfindung erfasst, dass die Flanken der Kanäle 18 in derart unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind, dass durch die Kreuzung von Kanälen 18 inselförmige Traganteile der Lauffläche 16 entstehen.
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In besonderen Fällen ist es denkbar, dass an Stelle der Längslinie 17 eine andere Bezugslinie gewählt wird. Insbesondere kann die Bezugslinie so bestimmt sein, dass sich unter Berücksichtigung sonstiger Parameter eine gleich hohe Förderleistung der sich zwischen dem Riemen 14 und der Antriebsriemenscheibe 21 ansammelnden Flüssigkeit zu beiden Seiten der Lauffläche 16 einstellt, oder sich eine Förderleistung zu nur einer Seite der Lauffläche 16 ergibt.
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Abschließend wird darauf hingewiesen, dass es selbstverständlich möglich ist, die Merkmale der vorgestellten Ausführungsbeispiele zu kombinieren. So kann beispielsweise eine treibende oder getriebene Antriebsriemenscheibe 20 nach 2 mit zusätzlichen rotationssymmetrischen Kanälen 13 gemäß 5 und / oder mit nicht rotationssymmetrischen Kanälen 18 gemäß 6 ausgestattet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radbereich der Lauffläche
- 2
- Lauffläche
- 3
- Vertiefung
- 4
- Kanal
- 5
- Riemen
- 6
- V-förmige Flanke
- 7
- Keilrippe
- 8
- Spitze einer Keilrippe
- 9
- Kraftverstärker
- 10
- Oberer Kanalrand
- 11
- Anlagefläche der Keilrippe
- 12
- Lauffläche
- 13
- Kanal
- 14
- Riemen
- 15
- Auflagefläche
- 16
- Lauffläche
- 17
- Längslinie
- 18
- Kanal
- 19
- Kanalrand
- 20
- Antriebsriemenscheibe
- 21
- Riemenscheibe
- 22
- Antriebsriemenscheibe
- 23
- Flüssigkeit
- 24
- Keilrippe
- 25
- Rotationsebene
