DE102017204631A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines Zahnriemens - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung Verfahren zur Prüfung der Abscherfestigkeit von Zähnen eines Zahnriemens unter dynamischer Belastung, bei dem der Zahnriemen mit einer vorgegebenen Umschlingung in eine freilaufend drehbare Zahnscheibe eingreift und um letztere gespannt ist, wobei die Zahnscheibe in ihrem Zahnkreis im Umschlingungsbereich eine Ausnehmung bzw. Aussparung aufweist, wobei mindestens ein Zahn des Zahnriemens im Bereich der Aussparung durch eine relativ zur Zahnscheibe feststehende Kulisse bzw. Matrize aufgenommen ist, wobei der Zahnriemen mit einer Vorspannung und einer schwellend pulsierend Zugspannung belastet und mindestens im Bereich des von der Kulisse bzw. Matrize aufgenommenen Zahnes in ein mit einem temperierten Prüfmedium gefülltes Behältnis eingebracht wird und der Verlauf und die Höhe der auf den in der Kulisse bzw. Matrize aufgenommenen Zahn wirkenden Zugspannung bzw. Scherbelastung gemessen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Abscherfestigkeit von Zähnen eines Zahnriemens unter dynamischer Belastung, bei dem der Zahnriemen mit einer vorgegebenen Umschlingung in eine freilaufend drehbare Zahnscheibe eingreift und um letztere gespannt ist, wobei die Zahnscheibe in ihrem Zahnkreis im Umschlingungsbereich eine Aussparung aufweist und wobei mindestens ein Zahn des Zahnriemens im Bereich der Aussparung durch eine relativ zur Zahnscheibe feststehende Kulisse bzw. Matrize aufgenommen ist. Ebenfalls ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beansprucht.
  • Zahnriemen aus elastomerem Material, vorzugsweise aus Gummi, sind in einer Vielzahl von Anwendungen bekannt. Sie bestehen in der Regel aus einem Grundkörper, der einerseits einen ebenen Riemenrücken und andererseits eine Verzahnung aufweist, wobei in den Grundkörper, vorzugsweise in Rückennähe, im Wesentlichen in Riemenlängsrichtung verlaufende Zugträger zur Aufnahme von Riemenlängskräften eingebettet sind.
  • Solche Antriebsriemen in Form von Zahnriemen werden bei einer Vielzahl von Anwendungen zum Antrieb von Aggregaten bzw. zur Übertragung hoher Leistungen genutzt, insbesondere bei der Anwendung im Kraftfahrzeug. Die dort z.B. als Steuerriemen verwendeten Zahnriemen zeichnen sich gegenüber den Kettentrieben durch bessere Längenkonstanz und in der Regel geringeres Gewicht aus. Außerdem sind sie hoch belastbar, können leicht gewartet werden und sind z.B. bei Kontrolle und evtl. Austausch relativ leicht zugänglich, selbst wenn sie teilweise im ölgeschmierten Motorgehäuse angeordnet sind.
  • Die Krafteinleitung erfolgt beim Zahnriemen durch die Antriebsscheibe über die Zahnflanken und radial gesehen weiter über den Zahnfuß und den Riemenunterbau bzw. auf den Zugstrang. Die Zähne des Zahnriemens, hier insbesondere Zahnfuß und Zahnflanken, werden bei der Kraftübertragung auf die Zähne einer Zahnscheibe stark belastet. Beim Kraftfluss zwischen Zähnen des Riemens und den Zähnen der Riemenscheibe entstehen im Verbund des Zahnriemens starke Schub- bzw. Scherspannungen, durch die im Extremfall die Zähne des Riemens unter hoher Last deformiert werden können. Bei zu hoher Deformation kommt es zum Zahnabscheren und somit zur Schädigung des Zahnriemens.
  • Zur Überprüfung der Belastbarkeit sind zerstörende Prüfungen im Stand der Technik bekannt. Hier soll als Maximalbelastung insbesondere die Zahnabscherkraft geprüft werden, also die Belastung, unter der ein Zahn eines Zahnriemens aus elastomerem Material abschert, wie oben beschrieben, und aus der Verzahnung der üblicherweise metallischen Zahnscheibe rutscht.
  • Die bisherige Prüfung der Zahnabscherkraft an einem Zahnriemen wird in einer statisch arbeitenden Vorrichtung an einer Zugprüfmaschine durchgeführt. Dabei wird ein einzelner Zahn des zu prüfenden Riemens in einer korrespondierenden Zahnlücke einer Zahnscheibe aufgenommen und über eine bewegliche Platte auf seinem Rücken mit einer definierten Kraft in die Lücke der feststehenden Zahnscheibe gepresst. Durch das Herausziehen des Riemens aus dieser Vorrichtung wird die Kraft bestimmt, die erforderlich ist, um den Riemenzahn abzuscheren oder ihn durch die verbleibende Vorrichtungslücke fließen zu lassen.
  • Nachteilig bei dieser Art der Prüfung ist es, dass keine dynamische Belastung vorgesehen ist, die ggf. zum Ausfall führt, sondern ein Gewaltbruch wie bei einem üblichen Zugversuch. Durch die mangelnde Berücksichtigung eines Lastspielverhaltens ergibt sich durch diese Art der Prüfung auch keine ausreichende Korrelation zum Lebensdauerverhalten eines Zahnriemens.
  • Zudem erfolgt gemessen an der tatsächlichen Betriebssituation eine unrealistische Belastung des Prüfzahns, da mit einer starken Presskraft auf den Riemenrücken gedrückt wird. Es wird so auch nur eine Flanke des Zahn bzw. des Riemens einmalig belastet.
  • Auch wird die Umschlingung der Zahnscheibe, wie sie im realen Betrieb vorhanden ist, nicht nachgebildet, so dass die erforderliche Prüfkraft bei dieser Prüfung wesentlich höher ist, als im realen Betrieb zu erwarten. Im realen Betrieb würde der Zahnriemen oft auch eher überspringen. Daher ist bei den bisher gängigen Prüfungen eine belastbare Aussage über die Kraft, bei der ein Zahnriemen unter späteren realistischen Betriebsbedingungen tatsächlich abscheren könnte, kaum zu erwarten.
  • Ein wesentlich verbessertes Verfahren nebst Vorrichtung zur Prüfung der Zahnabscherkraft an einem Zahnriemen offenbart bereits die DE 10 2014 212 992 A1 . Bei dem dort offenbarten Verfahren wird der Zahnriemen um eine Zahnscheibe gespannt, die aus einer inneren Trommel und einem die Trommel freilaufend drehbar umgebenden äußeren Zahnring besteht, wobei der Zahnriemen durch an seinen Enden aufgesetzte Klemmen mit einer pulsierenden Zugkraft belastet wird. In einer innerhalb des Umschlingungswinkels angeordneten Aussparung des Zahnrings ist dabei ein Zahn des Zahnriemens in einer zur Trommel gehörigen separaten Kulisse aufgenommen. Damit wird das durch den Zahn auf die Trommel ausgeübte Drehmoment abgestützt und gemessen.
  • Mehr und mehr werden heute jedoch Zahnriemen genutzt, die in Öl oder anderen Medien laufen, insbesondere Zahnriemen für Antriebe von Fahrzeugen aller Art, die in heißem Öl laufen (Oil Runner). Auch für solche Zahnriemen sind vorlaufende technische Prüfungen erforderlich, mit denen die Dauerhaltbarkeit unter Belastung abschätzbar sein soll. Daher muss diese Prüfung in heißem Öl oder Medium erfolgen, um die neue Generation in Öl laufender Zahnriemen analog zu trocken laufenden Zahnriemen prüfen zu können. Die aus DE 10 2014 212 992 A1 bekannte Prüfvorrichtung kann dies nicht erfüllen, da sie prinzipbedingt kein Eintauchen des Einzelzahns in heiße Flüssigkeit ermöglichen kann.
  • Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Prüfverfahren und eine Prüfvorrichtung zur Prüfung der Zahnabscherkraft bei Zahnriemen unter Öl oder anderen aggressiven Medien, insbesondere heißen Medien vorzustellen, bei denen eine dynamische Belastung des zu prüfenden Zahns bis zum Zahnabscheren erfolgt, eine Belastung eines Prüfzahns in realistischer Art und Weise vorhanden ist und eine Ermittlung der Zahnabscherfestigkeit als Ausfallfunktion über eine Lastspielzahl erfolgt und nicht durch einen einfachen Gewaltbruch.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den zugehörigen Unteransprüchen offenbart. Ebenfalls gelöst ist die Aufgabe durch den unabhängigen Vorrichtungsanspruch und durch die entsprechenden Unteransprüche.
  • Ausgehend von der allgemeinen verfahrensgemäßen Lösung, das der Zahnriemen realitätsnah um eine freilaufend drehbare Zahnscheibe gespannt und mit einer pulsierenden Zugkraft belastet wird und dabei ein Zahn des Zahnriemens in einer Aussparung der Zahnscheibe durch eine Matrize aufgenommen und die auf den Zahn wirkende Scherbelastung abgestützt und gemessen wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Zahnriemen mit einer Vorspannung und einer schwellend pulsierend Zugspannung belastet und mindestens im Bereich des von der Kulisse bzw. Matrize aufgenommenen Zahnes in ein mit einem temperierten Prüfmedium gefülltes Behältnis eingebracht und der Verlauf und die Höhe der auf den in der Kulisse bzw. Matrize aufgenommenen Zahn wirkenden Zugspannung bzw. Scherbelastung gemessen.
  • Hierdurch ergibt sich eine um ein Vielfaches verbesserte Korrelation zwischen Prüfbedingungen und dem realen Lebensdauerverhalten eines Zahnriemens, zum Beispiel dann, wenn der Riemen in heißem Motoröl läuft. Die Ausfallwahrscheinlichkeit durch Abscheren eines Zahnes / Zahnabscherfestigkeit kann unter realistischen Betriebsbedingungen, chemischen Belastungen und Temperaturen sowie bei erhöhtem Lastniveau geprüft werden, so dass die Entwicklung verbesserter Zahnriemen mit höherer Zahnfestigkeit ermöglicht wird.
  • In der Regel wird die pulsierende Zugkraft in einer Frequenz von 1 bis 30 Hertz aufgebracht wird. Dies spiegelt das tatsächlich auftretende Schwingungsverhalten von Riementrieben sehr gut wieder. Das Prüfverfahren wird z.B. bei einer Mediumstemperatur von -20° C bis +130° C ausgeführt, so dass Temperatureinflüsse in die Lebensdauerabschätzung sicher mit eingehen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausbildung im Sinne einer realitätsnahen Bestimmung der Haltbarkeit eines Zahnriemens besteht darin, dass die freilaufend drehbare Zahnscheibe im Umschlingungsbereich in ihrem Zahnkreis eine Aussparung aufweist, durch welche von der Innenseite der Zahnscheibe eine relativ zur Zahnscheibe feststehende Kulisse bzw. Matrize in den Zahnkreis der Zahnscheibe hinausragt, wobei die Kulisse bzw. Matrize zahnkreisseitig ein zum Zahnriemen komplementäres Zahnprofil zur Aufnahme für mindestens einen Zahn aufweist und mindestens ein Zahn des die Zahnscheibe umschlingenden Zahnriemens in der Matrize aufgenommen ist, wobei der Zahnriemen mindestens im Bereich des von der Kulisse bzw. Matrize aufgenommenen Zahnes in eine mit betriebsheißem Öl gefüllte Ölwanne eingetaucht wird, wobei der Verlauf und die Höhe der auf den in der Kulisse bzw. Matrize aufgenommenen Zahn wirkenden Scherbelastung bzw. der auf den Zahnriemen wirkenden Zugspannung gemessen wird, vorzugsweise durch Kraftmesseinrichtungen am Zahnriemen. Das Eintauchen in eine Ölwanne simuliert auch die Strömungsverhältnisse bei der Beaufschlagung mit heißem Öl und bildet ein „Mitschleppen“ und ständiges Besprühen mit chemisch aggressivem Medium sehr gut nach.
  • Diese realitätsnahe Prüfung wird weiter verbessert durch eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass zur Prüfung ein Teilstück oder ein Abschnitt eines zu prüfenden Zahnriemens mit einem vorgegebenen Umschlingungswinkel um eine Zahnscheibe gespannt wird und die Enden des Teilstücks mit Zugmitteln oder Hilfsriemen so über Umlenkungen bzw. Umlenkrollen verlängert werden, dass der Zahnriemen mindestens im Bereich des von der Kulisse bzw. Matrize aufgenommenen Zahnes kopfüber in ein mit vorzugsweise flüssigem Prüfmedium gefülltes Behältnis eintauchbar ist. So ist nur der tatsächlich bei der Prüfung interessierenden Bereich in heißes Öl eingetaucht und das aggressive Medium wird von empfindlichen Teilen der Prüfvorrichtung ferngehalten.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausbildung im Sinne einer genaueren Bestimmung der Haltbarkeit eines Zahnriemens besteht darin, dass die Abscherfestigkeit unter vorbestimmten Lastkollektiven aus Pulsfrequenz, der Höhe der Vorspannkraft, der pulsierend wechselnden Zugkraft und der Temperatur geprüft wird.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung besonders geeignet, wie sie in dem folgenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die einzige Figur zeigt eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 1 zur Prüfung der Abscherfestigkeit von Zähnen eines Zahnriemens unter dynamischer Belastung in heißen Öl.
  • Hierzu ist in der der 1 eine mit einer Außenverzahnung versehenene freilaufend drehbare Zahnscheibe 2 sichtbar, sowie ein Teilstück oder ein Abschnitt eines zu prüfenden Zahnriemens 3, der die Zahnscheibe 2 mindestens teilweise umschlingt. Die Zahnscheibe 2 ist in einer wärmeisolierten und heizbaren Kammer 4 aufgenommen.
  • Die Zahnscheibe 2 weist im Umschlingungsbereich in ihrem Zahnkreis eine Aussparung bzw. Ausnehmung 5 auf. Eine relativ zur Zahnscheibe 2 feststehende Kulisse bzw. Matrize 6 ragt von der Innenseite der Zahnscheibe durch die Ausnehmung 5 in den Zahnkreis der Zahnscheibe hinaus. Die Kulisse oder Matrize 6 weist zahnkreisseitig ein zum Zahnriemen 3 komplementäres Zahnprofil zur Aufnahme für mindestens einen Zahn des zu prüfenden Zahnriemens 3 auf, so dass mindestens ein Zahn des die Zahnscheibe umschlingenden Zahnriemens 3 in der Kulisse bzw. Matrize 6 aufgenommen ist. Die Ausbildung der Kulisse oder Matrize 6 mit dem komplementären Zahnprofil ist hier nicht näher dargestellt; hierzu wird unten auf die Ausführungen und Figuren der DE 10 2014 212 992 A1 Bezug genommen.
  • Die Kulisse greift also als „Prüfkulisse“ durch die Ausnehmung 5 der Zahnscheibe 2 hindurch und nimmt, eben in Form einer Matrize, den zu prüfenden Zahn auf. Die Prüfkulisse weist hier eine Breite von 30mm auf, ist aus gehärtetem Material erodiert und wird mittig in der Ausnehmung 5 der Zahnscheibe 2 positioniert. Die Kulisse oder Matrize („Prüfkulisse“) steht relativ zur Zahnscheibe 2 fest und ist in hier nicht näher dargestellter Weise an der Achse der Zahnscheibe oder innerhalb der Kammer 4 befestigt. Dabei besteht in Umfangsrichtung ausreichend Freigang zwischen Kulisse bzw. Matrize 6 und Ausnehmung 5, um eine Zahndeformation bis zum Abscheren zu ermöglichen. Die „Lückengröße“ der Ausnehmung 5 in Umfangsrichtung kann mehr als eine Zahnteilung des Zahnriemens bzw. des Zahnscheibe umfassen und ist so gewählt, dass benachbarte Zähne keinen Beitrag zur Abscherkraft leisten können.
  • Zur endseitigen bzw. zahnkreisseitigen Ausbildung der Kulisse oder Matrize 6 komplementär zur Verzahnung des zu prüfenden Zahnriemens wird voll inhaltlich auf die DE 10 2014 212 992 A1 Bezug genommen, insbesondere auch auf die Figuren. Die dortige zahnkreisseitige Ausbildung der Kulisse/ Prüfkulisse zur Aufnahme mindestens eines Zahns des Zahnriemens ist auch hier als eine gegenständliche Ausbildung der Vorrichtung umfasst und ist auch in der hier offenbarten Vorrichtung einsetzbar, ebenso die Ausbildung der Zahnscheibe als frei drehbarer Zahnring auf einer frei drehbaren Trommel als eine weiteren Ausführung der Zahnscheibe.
  • Die Zahnscheibe 2 ist, wie oben dargestellt, in einer wärmeisolierten und heizbaren Kammer 4 aufgenommen, und zwar so, dass der mindestens eine in der Kulisse bzw. Matrize 6 aufgenommene Zahn des Zahnriemens von einem in der Kammer befindlichen erwärmten Prüfmedium umgeben ist. Bei der hier vorliegenden Ausführung ist die Zahnscheibe vollständig in der Kammer aufgenommen, während die Ausnehmung 5 der Zahnscheibe und der von der Matrize 6 aufgenommene Zahn des Zahnriemens in eine Wanne 7 mit einem erhitzten bzw. betriebswarmen Öl eintauchen.
  • Die beiden freien Enden des hier aufgeschnittenen Zahnriemens 3 sind aus der Kammer herausgeführt, dort über Klemmeinrichtungen 8, 9 mit Zugmitteln 10, 11 verbunden und über letztere mit Hilfe einer Spanneinrichtung vorspannbar. Die Zugmittel 10 und 11, die hier verwendet werden, sind ebenfalls Zahnriemen, welche jedoch nicht geprüft werden sondern lediglich zur Übertragung der Vorspannung und der pulsierenden Zugkräfte vorgesehen sind. Das in der 1 auf der linken Seite befindliche Ende des zu prüfenden Zahnriemens 3 ist dementsprechend über das Zugmittel 11 mit einer Kraftpulseinrichtung 12 zum Aufbringen einer schwellend pulsierenden Zugspannung auf den Zahnriemen 3 verbunden.
  • Hier sind also eine Spanneinrichtung 13 und die Kraftpulseinrichtung 12 außerhalb der Kammer 4 angeordnet sind und die Enden des zu prüfenden Zahnriemens 3 über Klemm- bzw. Verbindungseinrichtungen 8, 9 mit Zugmitteln 10, 11 und darüber mit der Spanneinrichtung 13 und Kraftpulseinrichtung 12 verbunden. Die Zugmittel 10, 11 werden über außerhalb der Kammer 4 befindliche Umlenkrollen 14, 15 geführt und sind mit ihren jeweiligen der Klemmung bzw. Verbindung mit den Zahnriemen abgewandten Enden einerseits mit der Spanneinrichtung 13 und andererseits mit der Kraftpulseinrichtung 12 verbunden. Die Zahnscheibe 2 ist somit innerhalb der Kammer so ausgerichtet, dass im Betriebs- oder Prüfzustand die Ausnehmung 5 nach unten weist die Ausnehmung und der mindestens eine in der Kulisse bzw. Matrize 6 aufgenommene Zahn des Zahnriemens kopfüber in das heiße Öl eintaucht. Durch dies „Kopfüber-Stellung“ wird auf einfache Weise vermieden, dass Öl mitgeschleppt wird oder aus dem Prüfbereich austreten kann.
  • Die auf die Spanneinrichtung wirkende Spannkraft bzw. Vorspannkraft wird hier über die kraftverschieblich gelagerte Umlenkrolle 15 für das Zugmittel 11 erzeugt, wobei die Lagerung der Umlenkrolle 15 über ein Kraft-Stellelement 16, nämlich hier ein elektrisches Stellelement belastet ist. Das elektrische Stellelement wirkt hier über einen im Gehäuse 17 der Prüfvorrichtung gelagerten einfachen Hebel 18 auf das Lager der Umlenkrolle 15, wobei das Lager über eine Stütze 19 ebenfalls am Hebel angelenkt ist. Innerhalb bzw. im unteren Bereich der Stütze 19 ist eine Kraftmessdose / Druckmessdose 20 angeordnet. Eine weitere Kraftmessdose 22 ist im Stützelement 21 und dort unterhalb des Lagers der Umlenkrolle 14 angeordnet. Die beiden Kraftmessdosen 20 und 22 erfassen die abstützenden Kräfte der beiden Umlenkrollen 14 und 15 und messen aufgrund der Zugmittel-Umschlingungen von 180° somit genau die doppelte Kraft des Prüfriemens unabhängig auf beiden Seiten des in der feststehenden Kulisse 6 aufgenommenen zu prüfenden Einzelzahns. Diese Kraftmessung dient zur Regelung der beschriebenen Amplitude und Mittenkraft nach den jeweiligen Anforderungen der Prüfung.
  • Auf rechten Seite der 1 ist erkennbar, dass die über das Zugmittel 10 auf den zu prüfenden Zahnriemen 3 wirkende Spanneinrichtung als endseitig federnde Befestigung ausgebildet ist, nämlich hier als ein durch Innendruck belastbarer Luftfederbalg 23, an dem das Zugmittel 10 unter Zug angelenkt ist. Der Luftfederbalg 23 bringt die auf der Balgseite erforderliche konstante Vorspannkraft positionsunabhängig durch den geregelten Luftdruck in seinem Inneren auf das Zugmittel 10 und darüber auf den zu prüfenden Zahnriemen auf
  • Auf der linken Seite der 1 erkennt man demgegenüber, dass der zu prüfende Zahnriemen über die Klemmeinrichtung 9 mit dem Zugmittel 11 und darüber mit der Kraftpulseinrichtung 12 verbunden ist. Diese, auf das linke Zugmittelende wirkende Kraftpulseinrichtung weist eine rotatorisch angetriebene Taumelscheibe 24 auf, hier angetrieben durch einen Elektromotor 25 , die über eine Kardanwelle 26 und einen eine oszillierende Hubbewegung ausführenden Stößel 27 mit dem Zugmittelende verbunden ist.
  • Die Taumelscheibe 24 mitsamt dem antreibenden Elektromotor ist schwenkbar gelagert und ist stößelseitig, d.h. in der Darstellung der 1 auf ihrer Oberseite, mit einem ersten Ende einer exzentrisch an der Taumelscheibe befestigten Kardanwelle 26 verbunden.
  • Das zweite Ende der Kardanwelle 26 ist an ihrem Kopfstück mit dem unteren zur Taumelscheibe gerichteten Ende des Stößels 27 verbunden und dort konzentrisch zum Stößel mit Hilfe des Wälzlagers 28 drehbar so gelagert, dass abhängig vom Schwenkwinkel der Taumelscheibe eine oszillierende Hubbewegung des Stößels erfolgt, nämlich zur Erzeugung der schwellend pulsierenden Zugspannung im Zugmittel 11 und damit in dem zu prüfenden Riemen 3.
  • Der Elektromotor/Antriebsmotor 25 dreht die Taumelscheibe 24 mit der exzentrischen Kardanwelle 26, die an ihrem Kopfstück durch das Wälzlager 28 rotatorisch vom Stößel 27 entkoppelt ist, so dass die Drehbewegung nicht mehr auf das mit dem Stößel 27 verbundene Zugmittel 11 übertragen wird. Durch Schwenken des Antriebsmotors 25 um das Schwenkgelenk 29 wird durch die exzentrisch rotierende und zum Stößel drehentkoppelte Kardanwelle 26 eine oszillierende Hubbewegung des Stößels 27 erzwungen, die das Zugmittel 11 in eine oszillierende Längsbewegung versetzt.
  • Durch die exzentrische Anbindung der Kardanwelle an die Taumelscheibe ändert sich die Amplitude der Hubbewegung mit dem Schwenkwinkel, die Amplitude dieser oszillierenden Bewegung hängt also direkt vom Schwenkwinkel des Schwenkgelenkes 29 ab, die Frequenz von der Motordrehzahl. Amplitude und Frequenz der Hubbewegung können so sehr einfach geregelt werden.
  • Die oszillierende Längsbewegung des Zugmittels 11 wird über das Umlenkrad 15 und die Klemmung 9 auf den zu prüfenden Zahnriemen / Prüfriemen 3 übertragen und führt so zu einer oszillierenden Bewegung der Zahnriemenscheibe 2 um die feststehende Kulisse bzw. Matrize 6 und damit um den feststehenden zu prüfenden Zahn.
  • Um zusätzlich zur Amplitude auch die Mittelkraft oder mittlere Kraft auf den zu prüfenden Einzelzahn unabhängig regeln zu können, stellt das oben bereits beschriebene elektrische Stellelement 16 hier über den Hebel im Gehäuse der Prüfvorrichtung die Höhenposition der Umlenkrolle 15 und die dort wirkende Spannkraft ein. So kann die schwingende Prüfbelastung unabhängig in Amplitude und Mittenkraftlage eingestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Prüfvorrichtung
    2
    Zahnscheibe
    3
    Zahnriemen
    4
    Heizbare Prüfkammer / Kammer
    5
    Aussparung / Ausnehmung
    6
    Kulisse bzw. Matrize
    7
    Wanne, Ölwanne
    8
    Klemmeinrichtung
    9
    Klemmeinrichtung
    10
    Zugmittel
    11
    Zugmittel
    12
    Kraftpulseinrichtung
    13
    Spanneinrichtung
    14
    Umlenkrolle
    15
    Umlenkrolle
    16
    Kraft-Stellelement
    17
    Gehäuse
    18
    Hebel
    19
    Stütze
    20
    Kraftmessdose / Druckmessdose
    21
    Stütze
    22
    Kraftmessdose / Druckmessdose
    23
    Luftfederbalg
    24
    Taumelscheibe
    25
    Elektromotor
    26
    Kardanwelle
    27
    Stößel
    28
    Wälzlager
    29
    Schwenkgelenk
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014212992 A1 [0010, 0011, 0022, 0024]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Prüfung der Abscherfestigkeit von Zähnen eines Zahnriemens (3) unter dynamischer Belastung, bei dem der Zahnriemen mit einer vorgegebenen Umschlingung in eine freilaufend drehbare Zahnscheibe (2) eingreift und um letztere gespannt ist, wobei die Zahnscheibe in ihrem Zahnkreis im Umschlingungsbereich eine Ausnehmung bzw. Aussparung (5) aufweist, wobei mindestens ein Zahn des Zahnriemens im Bereich der Aussparung durch eine relativ zur Zahnscheibe feststehende Kulisse bzw. Matrize (6) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen mit einer Vorspannung und einer schwellend pulsierend Zugspannung belastet und mindestens im Bereich des von der Kulisse bzw. Matrize (6) aufgenommenen Zahnes in eine mit einem temperierten Prüfmedium gefüllte Kammer (4) und/oder in ein mit einem temperierten Prüfmedium gefülltes Behältnis (7) eingebracht wird und der Verlauf und die Höhe der auf den in der Kulisse bzw. Matrize (6) aufgenommenen Zahn wirkenden Zugspannung bzw. Scherbelastung gemessen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die freilaufend drehbare Zahnscheibe (2) im Umschlingungsbereich in ihrem Zahnkreis eine Ausnehmung bzw. Aussparung (5) aufweist, durch welche von der Innenseite der Zahnscheibe (2) eine relativ zur Zahnscheibe feststehende Kulisse bzw. Matrize (6) in den Zahnkreis der Zahnscheibe hinausragt, wobei die Kulisse bzw. Matrize zahnkreisseitig ein zum Zahnriemen komplementäres Zahnprofil zur Aufnahme für mindestens einen Zahn aufweist und mindestens ein Zahn des die Zahnscheibe (2) umschlingenden Zahnriemens (3) in der Matrize (6) aufgenommen ist, wobei der Zahnriemen mindestens im Bereich des von der Kulisse bzw. Matrize aufgenommenen Zahnes in eine mit betriebsheißem Öl gefüllte Ölwanne (7) eingetaucht wird, wobei der Verlauf und die Höhe der auf den in der Kulisse bzw. Matrize (6) aufgenommenen Zahn wirkenden Scherbelastung bzw. der auf den Zahnriemen (3) wirkenden Zugspannung gemessen wird, vorzugsweise durch Kraftmesseinrichtungen (20, 22) am Zahnriemen (3) oder an mit dem Zahnriemen verbundenen kraftübertragenden Zugmitteln (10, 11).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zur Prüfung ein Teilstück oder ein Abschnitt eines zu prüfenden Zahnriemens (3) mit einem vorgegebenen Umschlingungswinkel um eine Zahnscheibe (2) gespannt wird und die Enden des Teilstücks mit Zugmitteln (10, 11) oder Hilfsriemen so über Umlenkungen bzw. Umlenkrollen (14, 15) verlängert und mit außerhalb der Kammer (4) oder des Behältnisses (7) befindlichen Spanneinrichtungen (13, 23) und/oder Kraftpulseinrichtungen (12) verbunden werden, dass der Zahnriemen mindestens im Bereich des von der Kulisse bzw. Matrize (6) aufgenommenen Zahnes kopfüber in ein mit vorzugsweise flüssigem heißem Öl gefülltes Behältnis (7) eintauchbar ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Abscherfestigkeit unter vorbestimmten Lastkollektiven aus Pulsfrequenz, der Höhe der Vorspannkraft, der pulsierend wechselnden Zugkraft und der Temperatur geprüft wird.
  5. Vorrichtung zur Prüfung der Abscherfestigkeit von Zähnen eines Zahnriemens (3) unter dynamischer Belastung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der a) eine mit einer Außenverzahnung versehenen freilaufend drehbare Zahnscheibe (2) vorgesehen ist und ein Teilstück oder ein Abschnitt eines zu prüfenden Zahnriemens (3) in die Zahnscheibe eingreift und letztere mindestens teilweise umschlingt, wobei - die Zahnscheibe (2) im Umschlingungsbereich in ihrem Zahnkreis eine Ausnehmung bzw. Aussparung (5) aufweist, wobei - eine relativ zur Zahnscheibe feststehende Kulisse bzw. Matrize (6) von der Innenseite der Zahnscheibe (2) durch die Ausnehmung (5) in den Zahnkreis der Zahnscheibe hinausragt und zahnkreisseitig ein zum Zahnriemen (3) komplementäres Zahnprofil zur Aufnahme für mindestens einen Zahn des zu prüfenden Zahnriemens (3) aufweist und mindestens ein Zahn des die Zahnscheibe (2) umschlingenden Zahnriemens (3) in der Kulisse bzw. Matrize (6) aufgenommen ist, wobei b) die Zahnscheibe (2) in einer wärmeisolierten und ggf. heizbaren Kammer (4) so aufgenommen ist, dass der mindestens eine in der Kulisse bzw. Matrize (6) aufgenommene Zahn des Zahnriemens (3) von einem erwärmten Prüfmedium umgeben ist, wobei c) der zu prüfende Zahnriemen (3) mindestens einseitig mit einer Spanneinrichtung (13, 23) vorspannbar ist, wobei d) mindestens ein Ende des Zahnriemens mit einer Kraftpulseinrichtung (12) zum Aufbringen einer schwellend pulsierenden Zugspannung auf den Zahnriemen (3) verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Spanneinrichtung (13) und die Kraftpulseinrichtung (12) außerhalb der Kammer angeordnet sind und die Enden des Zahnriemens (3) mittels Klemm- oder Verbindungseinrichtungen (8, 9) mit Zugmitteln (10, 11) verbunden sind, die über außerhalb der Kammer (4) befindliche Umlenkrollen (14, 15) geführt und mit ihren jeweiligen der Klemmung bzw. Verbindung mit den Zahnriemen abgewandten Enden einerseits mit der Spanneinrichtung (13) und andererseits mit der Kraftpulseinrichtung (12) verbunden sind, wobei die Zahnscheibe (2) innerhalb der Kammer so ausgerichtet ist, dass im Betriebs- oder Prüfzustand die Ausnehmung bzw. Aussparung (5) nach unten weist, wobei weiterhin in der Kammer eine mit einem flüssigem Medium, vorzugsweise erhitztem Öl, gefüllte Wanne (7) vorgesehen und so angeordnet ist, dass die Ausnehmung (5) und der mindestens eine in der Kulisse bzw. Matrize (6) aufgenommene Zahn des Zahnriemens (3) in das Medium eintaucht.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die auf die Spanneinrichtung (13) wirkende Spannkraft bzw. Vorspannkraft über mindestens eine kraftverschieblich gelagerte Umlenkrolle (15) für das Zugmittel oder den zu prüfenden Zahnriemen erzeugbar ist, wobei die Lagerung der Umlenkrolle (15) über ein Kraft-Stellelement (16) belastbar ist, vorzugsweise über ein elektrisches Stellelement.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der mindestens eine Spanneinrichtung (13, 23) als endseitig federnde Klemmung oder Befestigung ausgebildet ist, vorzugsweise als ein durch Innendruck belastbarer Luftfederbalg (23) ausgebildet ist, an dem das Zugmittel (10) oder der zu prüfende Zahnriemen (3) unter Zug angelenkt sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die auf ein Zugmittelende wirkende Kraftpulseinrichtung (12) eine rotatorisch angetriebene Taumelscheibe (24) aufweist, vorzugsweise angetrieben durch einen Elektromotor (25), die über eine Kardanwelle (26) und einen eine oszillierende Hubbewegung ausführenden Stößel (27) mit dem Zugmittelende bzw. einem Ende des zu prüfenden Zahnriemen verbunden ist, wobei - die Taumelscheibe (24) schwenkbar angeordnet ist, ggf. mitsamt dem die Taumelscheibe (24) antreibende Elektromotor (25), und - die Taumelscheibe (24) stößelseitig eine mit einem ersten Ende exzentrisch an der Taumelscheibe angebundene Kardanwelle (26) aufweist, wobei - das zweite Ende der Kardanwelle an dem zur Taumelscheibe gerichteten Ende des Stößels (27) konzentrisch drehentkoppelt so gelagert ist, dass abhängig vom Schwenkwinkel der Taumelscheibe (24) die Amplitude der oszillierenden Hubbewegung des Stößels (27) einstellbar ist, zur Erzeugung der schwellend pulsierenden Zugspannung im Zugmittel und zu prüfenden Riemen.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der mindestens eine der Lagerungen der Umlenkrollen mit einer Kraftmesseinrichtung (20, 22) zur Messung der Lagerkraft in Verbindung steht, vorzugsweise mit einer Kraftmessdose, zur Messung der Zugkräfte im Zugmittel bzw. zu prüfenden Riemen.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014212992A1 (de) 2014-07-04 2016-01-07 Contitech Antriebssysteme Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Abscherfestigkeit von Zähnen eines Zahnriemens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109682560A (zh) * 2019-01-30 2019-04-26 平湖市凯丰机械制造有限公司 轴套摇摆pv一体试验机
CN109682560B (zh) * 2019-01-30 2024-03-26 平湖市凯丰机械制造有限公司 轴套摇摆pv一体试验机

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