DE102012101401A1

DE102012101401A1 - Drive element e.g. rib belt for frictional transmission of drive force to experiment drum in chemical research field, has drive unit with zones having different coefficients of friction over effective length in driving direction

Info

Publication number: DE102012101401A1
Application number: DE201210101401
Authority: DE
Inventors: Tim Fiß; Benjamin Hübner; Stephan Busse
Original assignee: ContiTech Antriebssysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Antriebssysteme GmbH
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2013-08-22

Abstract

The drive element (1) has a main portion whose force-transferring surface (4) is cooperated frictionally with a surface of drive unit (5). The drive unit is provided with zones (6-9) having different coefficients of friction over effective length in driving direction.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebselement zur Übertragung von Antriebskräften, bei dem eine kraftübertragende Oberfläche des Antriebselements reibschlüssig mit einer Oberfläche des getriebenen Elementes zusammenwirkt, wobei auch Antriebselemente darunter fallen sollen, die zum überwiegenden Teil reibschlüssig mit einer Oberfläche des angetriebenen Elementes zusammenwirken, also auch kraftschlüssige Anteile zur Übertragung von Antriebskräften bereitstellen. The invention relates to a drive element for transmitting drive forces, in which a force-transmitting surface of the drive element frictionally cooperates with a surface of the driven element, whereby drive elements are to fall under it, which cooperate for the most part frictionally engaged with a surface of the driven element, including non-positive components provide for the transmission of driving forces.

Solche Antriebselemente sind in zahlreichen Ausführungen bekannt. So offenbart die DE 199 54 808 ein solches Antriebselemente in Form eines Zahnriemens für einen Zahnriementrieb mit verbesserter Lebensdauer, bei dem mindestens zwei Zahnriemenscheiben von einem Zahnriemen umschlossen werden und bei dem eine der im Betrieb zueinander relativ und translatorisch bewegten Oberflächen, insbesondere die zum Eingriff vorgesehenen Zahnflanken der Riemenscheibe, mit einem verminderten Reibungswert versehen ist. Such drive elements are known in numerous designs. So revealed the DE 199 54 808 Such a drive elements in the form of a toothed belt for a toothed belt drive with improved life, in which at least two pulleys are enclosed by a toothed belt and in which one of the relative to each other in operation relative and translationally moving surfaces, in particular provided for engagement tooth flanks of the pulley, with a reduced Frictional value is provided.

Die EP 1 217 256 A1 offenbart einen selbstzentrierenden Riementrieb, bei dem als Antriebselement ein Zahnriemen mit einer V-Verzahnung / Doppelschrägverzahnung mit der gezahnten Antriebsscheibe kämmt, jedoch auf einer mit einer glatten Oberfläche versehenen getriebenen Scheibe (Abtriebsscheibe) lediglich mit seinen Zahnköpfen aufliegt. Während die mit der Antriebsscheibe kämmende verzahnte Seite des Riemens einen hohen Reibkoeffizienten aufweist ist die getriebene Scheibe zur Geräuschminderung mit einer möglichst glatten Oberflächen und möglichst geringen Reibkoeffizienten ausgebildet. Bei diesem Kompromiss soll der hohe Reibkoeffizienten des Riemens der sicheren Kraftübertragung dienen, während die glatte Oberfläche der Scheibe der Geräuschminderung dient. The EP 1 217 256 A1 discloses a self-centering belt drive in which the drive element meshes with a toothed belt with a V-tooth / double helical toothing with the toothed drive pulley, but rests on a provided with a smooth surface driven pulley (driven pulley) only with its tooth heads. While the meshed with the drive pulley toothed side of the belt has a high coefficient of friction, the driven pulley is designed to reduce noise with the smoothest possible surfaces and the lowest possible friction coefficient. At this compromise the high coefficient of friction of a belt of a safe power transmission should serve, while the smooth surface of a disk serves noise reduction.

Weiterhin sind solche Antriebselemente auch in Form von Reibrädern von Reibradantrieben bekannt, beispielsweise für den Antrieb größerer Reaktions- oder Versuchstrommeln in chemischer Forschung oder Produktion, in Form von gummibelegten Rollen für den Antrieb von Förderbändern usw. Furthermore, such drive elements are also known in the form of friction wheels of Reibradantrieben, for example, for driving larger reaction or experimental drums in chemical research or production, in the form of rubber-coated rollers for the drive of conveyor belts, etc.

Bei fast all diesen Antriebselementen, bei denen die Übertragung von Antriebskräften reibschlüssig über eine kraftübertragende Oberfläche erfolgt, treten bei kritischen Betriebsbedingungen und abhängig von den geometrischen Gegebenheiten Schwingungszustände auf, die eine teilweise sehr starke Geräuschentwicklung zur Folge haben. Ursachen sind beispielsweise ein auftretender Stick-Slip-Effekt, ein Aufschaukeln im Resonanzbereich, etc. In almost all of these drive elements, in which the transmission of driving forces frictionally via a force-transmitting surface occurs at critical operating conditions and depending on the geometric conditions vibration conditions that have a sometimes very strong noise. Causes are, for example, an occurring stick-slip effect, a rocking in the resonance range, etc.

Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, ein Antriebselement für die reibschlüssige Übertragung von Antriebskräften über eine kraftübertragende Oberfläche vorzusehen, bei dem Schwingungszuständ und eine Geräuschentwicklung vermeiden werden und trotzdem eine gute und sicher reibschlüssige Kraftübertragung erfolgt. For the invention, therefore, the object was to provide a drive element for the frictional transmission of driving forces via a force-transmitting surface in which vibration conditions and noise are avoided and still a good and safe frictional power transmission takes place.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. This object is achieved by the features of the main claim. Further advantageous embodiments are disclosed in the subclaims.

Dabei weist die reibschlüssig kraftübertragende Oberfläche des Antriebselementes über ihre in Antriebsrichtung wirksame Länge Zonen mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten auf. Die Anzahl der Zonen kann dabei beliebig sein. In this case, the frictionally force-transmitting surface of the drive element on their effective length in the drive direction zones with different coefficients of friction. The number of zones can be arbitrary.

Durch eine solche Ausgestaltung bilden Antriebselement und Abtriebselement im Betriebszustand, d.h. während des Laufs, ständig wechselnde Reibpaarungen, so dass sich weder durch Stick-Slip-Effekte noch durch Erreichen von Eigenfrequenzen ein stabiler stationärer Schwingungszustand aufbauen kann. Eine störende Geräuschentwicklung wird sicher vermieden. By such an embodiment, the drive element and output element in the operating state, i. During the run, constantly changing friction pairings, so that neither by stick-slip effects nor by reaching natural frequencies can build a stable stationary vibration state. A disturbing noise is certainly avoided.

Das gilt für eine Paarung von Antriebsriemen und angetriebener oder getriebener Riemenscheibe genauso wie für eine Paarung von z.B. Antriebsrad und Trommel oder Antriebsrolle und Förderband. This applies to a pair of drive belts and driven or driven pulleys as well as for a pairing of e.g. Drive wheel and drum or drive roller and conveyor belt.

Allen aus dem Stand der Technik bekannten Antriebselementen ist dagegen gemein, dass der Reibwert/Reibungskoeffizient der Oberfläche über den gesamten Umfang bzw. über die gesamte Länge und Breite konstant ist. On the other hand, all drive elements known from the prior art have in common that the coefficient of friction / friction coefficient of the surface is constant over the entire circumference or over the entire length and width.

Unter „Antriebselement“ versteht man hier bei z.B. einem Riementrieb den Riemen, während die von dem Riemen getriebene/angetriebene Scheibe (Abtriebsscheibe) als getriebenes Element bezeichnet wird. Man kann auch natürlich auch die Antriebsscheibe in einem Riementrieb als Antriebselement sehen und den Riemen als getriebenes Element. Bei einem Reibradantrieb wäre das Antriebselement ein Reibrad und das getriebene Element das Element, dass durch das Reibrad bewegt wird. By "drive element" is meant here at e.g. a belt drive the belt, while the driven by the belt / driven pulley (driven pulley) is referred to as a driven element. Of course, you can also see the drive pulley in a belt drive as a drive element and the belt as a driven element. In a friction wheel drive, the drive element would be a friction wheel and the driven element would be the element that is moved by the friction wheel.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Zonen mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten durch eine die Reibungseigenschaften beinflussende Struktur der kraftübertragenden Oberfläche ausgebildet sind. Dadurch ist eine einfache Möglichkeit der Veränderung der Reibungseigenschaften gegeben, ohne das Antriebselement in seiner Gesamtheit bzw. in seinem Material zu verändern. An advantageous development consists in that the zones with different coefficients of friction are formed by a structure of the force-transmitting surface influencing the frictional properties. This provides a simple possibility of changing the friction properties, without changing the drive element in its entirety or in its material.

Diese Möglichkeit wird weiter vereinfacht durch eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass die kraftübertragende Oberfläche zonenweise beflockt oder mit reibungsverändernden Mitteln versehen ist oder auch dadurch, dass die Zonen mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten durch ein zonenweise auf oder im Bereich der Oberfläche vorgesehenes Gewebe ausgebildet werden. This possibility is further simplified by a further advantageous embodiment, the it is that the force-transmitting surface is flocked zoned or provided with friction-changing means or by the fact that the zones with different coefficients of friction are formed by a zonewise on or in the region of the surface provided tissue.

Eine weitere vorteilhafte, weil ebenso einfache und leicht herzustellende Ausbildung besteht darin, dass die Zonen mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten durch ein zonenweise auf oder im Bereich der Oberfläche vorgesehenes Gummi oder Fasergummi ausgebildet werden. A further advantageous, because equally simple and easy to manufacture training is that the zones with different coefficients of friction are formed by a zonewise on or in the area provided for rubber or fiber rubber.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Zonen mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten regelmäßig, unregelmäßig oder stochastisch über die Länge der Oberfläche verteilt sind. Damit wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schwingungen weiter reduziert. A further advantageous embodiment is that the zones with different coefficients of friction are distributed regularly, irregularly or stochastically over the length of the surface. This further reduces the probability of the occurrence of vibrations.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Begrenzungen zwischen den Zonen mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten winklig zur Antriebsrichtung ausgebildet sind. Damit wird ein langsamerer Übergang von einer Reibpaarung auf die andere erreicht. Auch können bei einem genügend großen Winkel im Verhältnis zur Breite des Antriebselementes mehrere Zonen gleichzeitig im Eingriff sein. Beide Maßnahmen senken noch einmal das Risiko einer Geräuschentwicklung. A further advantageous embodiment is that the boundaries between the zones with different coefficients of friction are formed at an angle to the drive direction. This achieves a slower transition from one friction pair to the other. Also, at a sufficiently large angle relative to the width of the drive member, multiple zones may be engaged simultaneously. Both measures reduce the risk of noise once again.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Antriebselement als Antriebsriemen, insbesondere als Rippenriemen oder Zahnriemen ausgebildet ist. Damit kann man die erfinderische Lösung in vielen schon bestehenden Antriebssystemen integrieren und auch dort Geräusche minimieren. A further advantageous embodiment is that the drive element is designed as a drive belt, in particular as a ribbed belt or toothed belt. So you can integrate the inventive solution in many existing drive systems and minimize noise there.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass bei einem Antriebsriemen Zonen mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten sowohl auf der Rippen- oder Zahnseite als auch auf der Riemenrückseite vorgesehen sind. Damit ist die erfindungsgemäße Lösung auch anwendbar für Riementriebe, die rückseitig und vorderseitig umschlungene Abtriebsscheiben aufweisen, beispielsweise Riementriebe in KFZ-Motoren. A further advantageous embodiment is that in a drive belt zones are provided with different coefficients of friction both on the rib or tooth side and on the back of the belt. Thus, the solution according to the invention is also applicable to belt drives, the rear and front side looped output disks have, for example, belt drives in automotive engines.

Vorteilhafterweise ist ein Antrieb mit einem erfindungsgemäßen Antriebselement so ausgebildet, dass die auch Oberfläche des getriebenen Elementes über ihre in Antriebsrichtung wirksame Länge Zonen mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten aufweist. Advantageously, a drive with a drive element according to the invention is designed so that the surface of the driven element also has zones with different coefficients of friction over their effective length in the drive direction.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Die 1 zeigt ein Stück eines als Antriebselement verwendeten Keilrippenriemens 1 in einer geschnittenen perspektivischen Darstellung. Reference to an embodiment of the invention will be explained in more detail. The 1 shows a piece of a V-ribbed belt used as a drive element 1 in a cut perspective view.

Der Keilrippenriemen 1 ist mit Verstärkungselementen/Zugträgern 2 versehen und weist einen glatten Rückenbereich 3 sowie ein Keilrippenprofil 4 auf. Die Riemenseite mit dem Keilrippenprofil 4 umschlingt sowohl eine hier nicht näher dargestellte Antriebsscheibe als auch mehrere hier ebenfalls nicht näher dargestellte getrieben Riemenscheiben, so dass die Oberfläche des Keilrippenprofils 4 die kraftübertragende Oberfläche des als Keilrippenriemen 1 ausgebildeten Antriebselements bildet, die reibschlüssig mit einer Oberfläche des/der hier nicht näher dargestellten getriebenen Elemente(s) zusammenwirkt. The V-ribbed belt 1 is with reinforcing elements / tension members 2 provided and has a smooth back area 3 as well as a V-ribbed profile 4 on. The belt side with the V-ribbed profile 4 wraps around both a drive pulley, not shown here in detail, as well as a plurality of driven pulleys likewise not illustrated here in detail, so that the surface of the V-ribbed profile 4 the force transmitting surface of the V-ribbed belt 1 formed drive element which frictionally cooperates with a surface of the / not shown here driven elements (s).

Die reibschlüssig kraftübertragende Oberfläche des Keilrippenprofils 4 weist über ihre in Antriebsrichtung wirksame Länge 5 stochastisch verteilte und stochastisch längenbegrenzte Zonen 6 bis 9 usw. mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten auf. The frictionally force-transmitting surface of the V-ribbed profile 4 has its effective length in the drive direction 5 stochastically distributed and stochastically length-limited zones 6 to 9 etc. with different coefficients of friction.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Keilrippenriemen V-ribbed belts
2 2: Zugträger tension members
3 3: Rückenbereich back
4 4: Keilrippenprofil V-ribbed profile
5 5: in Antriebsrichtung wirksame Länge in the drive direction effective length
6 6: Zone unterschiedlicher Reibungskoeffizienten Zone of different coefficients of friction
7 7: Zone unterschiedlicher Reibungskoeffizienten Zone of different coefficients of friction
8 8th: Zone unterschiedlicher Reibungskoeffizienten Zone of different coefficients of friction
9 9: Zone unterschiedlicher Reibungskoeffizienten Zone of different coefficients of friction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19954808 [0002]
EP 1217256 A1 [0003]

Claims

Drive element ( 1 ) for transmitting drive forces, in which a force-transmitting surface ( 4 ) of the drive element frictionally cooperates with a surface of the driven element, characterized in that the frictionally force-transmitting surface ( 4 ) of the drive element via its effective length in the drive direction ( 5 ) Zones ( 6 - 9 ) having different coefficients of friction.

Drive element according to Claim 1, in which the zones ( 6 - 9 ) are formed with a different coefficient of friction by a structure of the force-transmitting surface influencing the friction properties.

Drive element according to Claim 2, in which the force-transmitting surface ( 4 ) is flocked zone by zone or provided with friction modifiers.

Drive element according to one of the preceding claims, in which the zones ( 6 - 9 ) are formed with a different coefficient of friction by a zonewise provided on or in the region of the surface tissue.

Drive element according to one of the preceding claims, in which the zones ( 6 - 9 ) are formed with a different coefficient of friction by a rubber provided on or in the region of the surface rubber or fiber rubber.

Drive element according to one of the preceding claims, in which the zones with different coefficients of friction ( 6 - 9 ) regularly, irregularly or stochastically over the length ( 5 ) of the surface are distributed.

Driving element according to one of the preceding claims, in which the boundaries between the zones ( 6 - 9 ) are designed with different coefficients of friction at an angle to the drive direction.

Drive element according to Claims 1 to 7, designed as a drive belt, in particular as a ribbed belt ( 1 ) or timing belt.

A drive belt according to claim 8, wherein zones of different coefficient of friction are disposed on both the rib or tooth side and the belt back side.

Drive having a drive element according to one of the preceding claims, in which the surface of the driven element has zones with different coefficients of friction over its drive direction-effective length.