DE102008046541A1

DE102008046541A1 - Riemenscheibe für einen Zugmitteltrieb

Info

Publication number: DE102008046541A1
Application number: DE200810046541
Authority: DE
Inventors: Arne Borchert
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-11
Also published as: CN201651233U

Abstract

Riemenscheibe für einen Zugmitteltrieb, umfassend einen Riemenscheibenkörper (1) mit einer Riemenlauffläche (2) und einer Nabe (4), sowie mit separat montierbaren Bordscheiben (6, 8), welche die Riemenlauffläche (2) axial begrenzen und radial überragen, wobei der Riemenscheibenkörper (1) und die Bordscheiben (6, 8) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenscheibe für einen Zugmitteltrieb, umfassend einen Riemenscheibenkörper mit einer Riemenlauffläche und einer Nabe, sowie mit separat montierbaren Bordscheiben, welche die Riemenlauffläche axial begrenzen und radial überragen.
Hintergrund der Erfindung
Eine Riemenscheibe für einen Zugmitteltrieb ohne und mit festen Borden ist in der DE 10 2006 010 590 A1 beschrieben. Die Riemenscheibe umfasst eine spanlos hergestellte Laufscheibe, an deren Mantelfläche ein Zugmittel geführt wird und die über eine Nabe mit einem Wälzlager zusammenwirkt, wobei die Laufscheibe zwei zusammengefügte Halbschalen einschließt, die im Einbauzustand über einen die Nabe mit der Mantelfläche verbindenden Mittelsteg abgestützt sind, und bei der zur Befestigung jede Halbschale im Bereich der Nabe zumindest formschlüssig an einem Außenring des Wälzlagers fixiert ist. Eine Ausführungsform weist eine zylindrische Riemenlauffläche ohne Anlaufborde auf, während eine weitere Ausführungsform zusätzlich mit radial nach außen gerichteten Anlaufborden versehen ist, die einstückig mit den Halbschalen aus Stahlblech hergestellt sind.
Riemenscheiben für einen Zugmitteltrieb mit separat montierbaren Bordscheiben sind aus der DE 42 10 345 C1 , der DE 90 10 945.7 U1 und der DE 28 33 458 A1 bekannt.
Die Riemenscheibe gemäß der DE 42 10 345 C1 umfasst einen Riemenscheibenkörper mit einer Riemenlauffläche, die in axialer Richtung durch zumindest eine separat montierbare Bordscheibe begrenzt ist, wobei die Bordscheibe die Riemenlauffläche in radialer Richtung überragt und konzentrisch sowie unverdrehbar zu dieser angeordnet ist, wobei die Bordscheibe auf einem der Riemenlauffläche in axialer Richtung benachbarten, axial gerichteten Vorsprung angeordnet ist, der einstückig mit dem Riemenscheibenkörper ausgebildet ist. Dabei berührt die Bordscheibe den Vorsprung in Umfangsrichtung zumindest teilweise anliegend. Die Bordscheibe ist durch eine Federscheibe gebildet, deren herstellungsbedingter Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Vorsprungs, wobei die Federscheibe im montierten Zustand nur im Bereich ihres Innendurchmessers elastisch aufgeweitet ist.
Bei der Riemenscheibe mit Bordscheibe gemäß der DE 28 33 458 A1 ist die Bordscheibe doppelt kegelförmig ausgebildet und mit einer herstellungsbedingt zylindrischen Bohrung versehen. Der Innendurchmesser der Bordscheibe ist im Vormontagenzustand größer als der Außendurchmesser des Vorsprungs der Riemenscheibe, der mit einem Hinterschnitt versehen ist. Zur Befestigung der Bordscheibe am Riemenscheibenkörper wird diese über den Vorsprung geführt und anschließend in axialer Richtung gegen den Riemenscheibenkörper gedrückt. Dadurch wird die Bordscheibe plastisch verformt und zumindest teilweise eben gedrückt, bis die zunächst zylindrische Bohrung in ihrem Durchmesser verkleinert wird und mit ihrer kegeligen Form den Hinterschnitt hintergreift sowie formschlüssig mit diesem in Eingriff ist.
Während die Bordscheiben gemäß der DE 42 10 345 C1 und der DE 28 33 458 A1 jeweils auf einen der Riemenlauffläche in axialer Richtung benachbarten Vorsprung aufgepresst werden und an diesen ihren festen Sitz erhalten, sind die Bordscheiben gemäß der DE 90 10 945.7 U1 mittels Schrauben oder Nieten an den Seitenflächen der Riemenscheibe befestigt.
Da die Bordscheiben gemäß der DE 42 10 345 C1 und der DE 28 33 458 A1 auf einem der Riemenlauffläche in axialer Richtung benachbarten Vorsprüngen angeordnet sind, der einstückig an dem Riemenscheibenkörper ausgebildet ist, baut die entsprechende Riemenscheibe um diese Vorsprünge axial breiter und erfordert daher mehr Bauraum. Diese Verbreiterung ist bei angenieteten oder angeschraubten Bordscheiben zwar nicht gegeben, jedoch erfordert das Anbringen der Löcher für die Nieten oder Schrauben einen zusätzlichen Herstellungsaufwand, der eine große Präzision erfordert, da die Bordscheiben durch die Befestigung mittels Nieten oder Schrauben gegenüber der Riemenscheibe zentriert werden.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass Ablaufsicherungen durch Bordscheiben nicht immer in allen Riementriebsystemen bzw. nicht auf allen Riemenscheiben in einem Riementriebsystem erforderlich sind und dies von dem Zusammenspiel von Positionierung und Toleranzlage der Umlenk-, Spannrollen sowie Antriebsscheiben im Riementriebsystem abhängt, wobei eine gegebenenfalls erforderliche axiale Ablaufsicherung zeitweise oder dauernd in Kontakt mit dem Riemen stehen kann.
Um festzustellen, ob und bei welchen Riemenscheiben axiale Ablaufsicherungen erforderlich sind, sind Funktionsuntersuchungen und Dauerläufe von Riementrieben notwendig, für die den Kunden entsprechende Muster zur Verfügung gestellt werden müssen. Die Ausführungen mit axialer Ablaufsicherung sind kritisch in Bezug auf Riemenlebensdauer und Geräuschverhalten einzuschätzen, welches sich nur durch Versuche feststellen lässt. Dementsprechend müssen bisher komplette Spann-, Umlenkrollen sowie Antriebscheiben mittels Versuchswerkzeugen hergestellt werden, welches mit hohen Kosten und langen Lieferzeiten verbunden ist. Erst nach den Funktions- und Dauerlauftests kann entschieden werden, ob und an welchen Riemenscheiben in einem konkreten Riementrieb axiale Ablaufsicherungen erforderlich sind.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Riemenscheiben für einen Zugmitteltrieb der eingangs erwähnten Art zu Verfügung zu stellen, die sich schnell und kostengünstig als Funktionsmuster und gegebenenfalls als Serienteile herstellen lassen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einer Riemenscheibe für einen Zugmitteltrieb der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, dass der Riemenscheibenkörper und die Bordscheiben erfindungsgemäß stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Durch die stoffschlüssige Verbindung ist es möglich, die Bordscheiben axial beiderseits der Riemenlauffläche einer serienmäßig verfügbaren Riemenscheibe anzubringen, ohne dass der Riemenscheibenkörper in irgendeiner Weise für die Befestigung der Bordscheiben angepasst werden müsste. Es sind keine axialen Vorsprünge zum Ansetzen der Bordscheiben erforderlich, und das Anbringen von Löchern zum Befestigen der Bordscheiben mittels Nieten oder Schrauben entfällt ebenfalls.
Die stoffschlüssige Verbindung des Riemenscheibenkörpers mit den Bordscheiben kann durch Schweißen, Löten oder Kleben erfolgen.
Wenn der Riemenscheibenkörper und/oder die Bordscheiben aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, lassen sich verschiedene Schweißverfahren anwenden.
Ein neueres Schweißverfahren ist das Induktionsschweißen, bei dem die zum Schweißen notwendige Wärme mittels eines alternierenden Magnetfeldes in die Fügezone eingetragen wird. Bestehen sowohl der Riemenscheibenkörper als auch die Bordscheiben aus Kunststoff, so ist ein elektrisch leitfähiger Schweißzusatzstoff erforderlich, der die Energie des Magnetfeldes in Wärme umsetzt. Dies können elektrisch leitfähige Kohlefasern oder Metallfasern oder ein in die Fügezone eingebrachtes Metallgitter sein.
Wenn für den Riemenscheibenkörper und/oder die Bordscheiben polare Kunststoffe wie Polyvinylchlorid, Polyamide oder Acetate verwendet, lässt sich auch das Hochfrequenzschweißverfahren verwenden, bei dem die zu verschweißenden Bauteile einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden, wodurch die Dipole der Kunststoffe angeregt werden. Durch diese Anregung kommt es zur Erwärmung, und durch die anschließende Ausübung von Druck werden die Bauteile miteinander verbunden.
Auch das Ultraschallschweißen lässt sich zum Verbinden des Riemenscheibenkörpers mit den Bordscheiben verwenden. Bei diesem Verfahren wird durch Ultraschallwellen in den Bauteilen eine innere Reibung erzeugt, durch die sich der Kunststoff erwärmt. Durch Druckerzeugung werden die aufgewärmten Flächen dann miteinander verbunden.
Da der Riemenscheibenkörper und die Bordscheiben rotationssymmetrisch ausgebildet sind, lässt sich auch das Rotationsreibschweißverfahren anwenden. Die Energiezufuhr wird ausschließlich durch eine Relativbewegung der Fügeteile zueinander unter Druck eingebracht. Dabei steht üblicherweise ein Fügeteil still und das zweite Teil wird in Rotation versetzt.
Bei allen Fügeverfahren ist es wesentlich, dass der Riemenkörper und die Bordscheiben in einem sie gegeneinander zentrierenden Werkzeug miteinander stoffschlüssig verbunden werden, so dass die koaxiale, genau zentrierte Befestigung der Bordscheiben am Riemenscheibenkörper ohne Zentrieransät ze am Riemenscheibenkörper und ohne Anbringen von Bohrungen für Schrauben oder Nieten gewährleistet ist.
Wenn die erfindungsgemäße Riemenscheibe ausschließlich für Versuchszwecke benötigt wird, lassen sich die Bordscheiben schnell und kostengünstig spangebend herstellen.
Sollen die Riemenscheiben auch für eine Serienfertigung verwendet werden, lassen sich die Bordscheiben werkzeugfallend herstellen, d. h. durch Stanzen, oder, wenn sie aus Kunststoff bestehen, durch Spritzgießen.
In beiden Fällen lassen sich serienmäßige glatte Spannrollen, Umlenkrollen und Antriebsscheiben, die in einem großen Seriensortiment verfügbar sind, mit Bordscheiben versehen, die nur in ca. drei Durchmesserbereichen hergestellt werden müssen und die für die üblichen Durchmesserbereiche der glatten Spann-, Umlenkrollen und Antriebscheiben verwendbar sind.
Häufig sind die Spannrollen, Umlenkrollen und Antriebscheiben einseitig gelagert, so dass diese in der Regel mit einer Staubschutzkappe vor dem Wälzlager versehen sind. Dementsprechend lässt sich die Bordscheibe gemäß einer weiteren Ausführungsform als Vollscheibe ausführen, welche die Nabe dichtend überdeckt, wobei die Bordscheibe mit dem Riemenscheibenkörper seitlich von der Riemenlauffläche und/oder mit der Nabe stoffschlüssig verbunden sein kann. Um eine solche Spannrolle, Umlenkrolle und Antriebscheibe an einem Schwenkarm oder einer Maschinenstruktur zu befestigen, kann die als Vollscheibe ausgeführte Bordscheibe eine zentrale Bohrung zum Hindurchführen eines Schraubbolzens sowie eines Befestigungswerkzeugs aufweisen.
Wenn die die Nabe dichtend überdeckende Bordscheibe mit der Nabe stoffschlüssig verbunden ist, Isst sie sich so dimensionieren, dass sie seitlich an der Riemenlauffläche mit axialer Vorspannung und dichtend anliegend, ohne dass an dieser Stelle eine stoffschlüssige Verbindung erforderlich ist.
Durch die Ausbildung einer der Bordscheiben mit einer Abdeckung der Nabe wird noch der zusätzliche Effekt erzielt, dass Schmutzablagerungen zwischen der Nabe und der Riemenlauffläche verhindert werden, wodurch eine erhöhte optische Wertigkeit erreicht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die der Beschreibung beigefügten Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nachfolgend beschrieben werden. Es zeigt
1 eine erfindungsgemäße Riemenscheibe mit beiderseits angeordneten Bordscheiben vor der stoffschlüssigen Verbindung mit dem Riemenscheibenkörper, und
2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Riemenscheibe, bei der eine Bordscheibe als Vollscheibe mit zentraler Bohrung ausgebildet ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt demnach einen Riemenscheibenkörper 1 mit einer Riemenlauffläche 2, Seitenflächen 3 und einer Nabe 4 zur Aufnahme eines Wälzlagers 5. Zwei geometrisch gleiche Bordscheiben 6 sind beabstandet zu den Seitenflächen 3 des Riemenscheibenkörpers 1 dargestellt und koaxial zur Achse 7 des Riemenscheibenkörpers 1 angeordnet. Die beiden Bordscheiben 6 werden erfindungsgemäß stoffschlüssig mit dem Riemenscheibenkörper 1 verbunden, was durch Schweißen, Löten oder Kleben erfolgen kann, vorzugsweise wenn der Riemenscheibenkörper 1 und/oder die Bordscheiben 6 aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, durch Induktionsschweißen, Hochfrequenzschweißen, Ultraschallschweißen oder Reibschweißen.
Während des Fügevorgangs werden der Riemenscheibenkörper 1 und die Bordscheiben 6 im Fügewerkzeug koaxial zueinander zentriert, so dass weder am Riemenscheibenkörper 1 noch an den Bordscheiben 6 Zentrieransätze erforderlich sind.
Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist auf der linken Zeichnungsseite eine der Bordscheiben durch eine Vollscheibe 8 mit einem zylindrischen Ansatz 9 ersetzt, welche die Nabe 4 und das Wälzlager 5 überdeckt. Die Vollscheibe 8 kann stoffschlüssig mit der Seitenfläche 3 und/oder der Nabe 4 verbunden sein, jedoch ist es bevorzugt, die Vollscheibe 8 nur mit dem zylindrischen Ansatz 9 mit der Nabe 4 stoffschlüssig zu verbinden und diesen zylindrischen Ansatz 9 so zu bemessen, dass die Vollscheibe 8 an der Seitenfläche 3 mit axialer Vorspannung und dichtend anliegt.
Bei dem Riemenscheibenkörper 1 handelt es sich bei beiden Ausführungsformen um eine serienmäßig vorhandene, glatte Umlenkrolle, Spannrolle oder eine Antriebsscheibe eines Riementriebsystems, während die Bordscheiben 6 und die Vollscheibe 8 getrennt spangebend oder werkzeugfallend hergestellt wurden und für verschiedene Durchmesserreihen der Riemenscheibenkörper 1 geeignet sind, wenn hierfür ca. drei Durchmesserbereiche vorgesehen werden.
Um eine solche Spannrolle, Umlenkrolle und Antriebscheibe an einem Schwenkarm oder einer Maschinenstruktur zu befestigen, kann die als Vollscheibe 8 ausgebildete Bordscheibe eine zentrale Bohrung 10 zum Hindurchführen eines Schraubbolzens sowie eines Befestigungswerkzeugs aufweisen.

1: Riemenscheibenkörper
2: Riemenlauffläche
3: Seitenflächen
4: Nabe
5: Wälzlager
6: Bordscheiben
7: Achse
8: Bordscheibe mit Schutzkappe, Vollscheibe
9: Zylindrischer Ansatz
10: Bohrung in der Vollscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006010590 A1 [0002]
- DE 4210345 C1 [0003, 0004, 0006, 0007]
- DE 9010945 U1 [0003, 0006]
- DE 2833458 A1 [0003, 0005, 0006, 0007]

Claims

Riemenscheibe für einen Zugmitteltrieb, umfassend einen Riemenscheibenkörper (1) mit einer Riemenlauffläche (2) und einer Nabe (4), sowie mit separat montierbaren Bordscheiben (6, 8), welche die Riemenlauffläche (2) axial begrenzen und radial überragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und die Bordscheiben (6, 8) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und die Bordscheiben (6, 8) durch Schweißen, Löten oder Kleben stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und die Bordscheiben (6, 8) durch Induktionsschweißen miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und die Bordscheiben (6, 8) durch Hochfrequenzschweißen miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und die Bordscheiben (6, 8) durch Ultraschallschweißen miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und die Bordscheiben (6, 8) durch Reibschweißen miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und/oder die Bordscheiben (6, 8) aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen.
Riemenscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und/oder die Bordscheiben (6, 8) aus einem faserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff bestehen.
Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordscheiben (6, 8) für Versuchszwecke spangebend hergestellt sind.
Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordscheiben (6, 8) werkzeugfallend für eine Serienfertigung hergestellt sind.
Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordscheiben (6, 8) mit Serienriemenscheibenkörper (1) stoffschlüssig verbunden sind.
Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) einseitig mit einer die Nabe (4) dichtend überdeckenden, als Vollscheibe (8) ausgebildeten Bordscheibe versehen ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollscheibe (8) axial seitlich von der Riemenlauffläche (2) und/oder der Nabe (4) mit dem Riemenscheibenkörper (1) stoffschlüssig verbunden ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollscheibe (8) mit der Nabe (4) stoffschlüssig verbunden ist und seitlich der Riemenlaufflächen (2) mit axialer Vorspannung anliegt sowie eine zentrale Bohrung (10) aufweist.
Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenscheibenkörper (1) und die Bordscheiben (6, 8) in einem sie gegeneinander zentrierenden Werkzeug miteinander stoffschlüssig verbunden sind.