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Die Erfindung betrifft einen Riementrieb mit einem Treibriemen, der eine gewickelte erste Zugstranglage hat, und einem zweiten Treibriemen, der eine gewickelte zweite Zugstranglage hat. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Riementriebs mit den Schritten (i) Herstellen eines Riemenwickels, (ii) Zerschneiden des Riemenwickels in einen ersten Teilriemen, der einen ersten Zugstrang hat, und zumindest einen zweiten Treibriemen, der einen zweiten Zugstrang hat, und (iii) Montieren der Treibriemen auf einem Antriebs-Zahnrad und einem Abtriebs-Zahnrad, sodass der Riementrieb entsteht.
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Riementriebe werden verwendet, um ein Drehmoment von einem Antriebs-Zahnrad auf ein Abtriebs-Zahnrad zu übertragen. Insbesondere dann, wenn sie in Fahrzeugen, beispielsweise einem Fahrrad, eingesetzt werden, ist eine hohe Laufruhe besonders vorteilhaft. Zudem ist es wünschenswert, dass der Riementrieb eine möglichst hohe Verfügbarkeit hat. Das heißt, dass die Wahrscheinlichkeit möglichst gering sein sollte, dass eine Drehmomentübertragung nicht mehr möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Riementrieb vorzuschlagen.
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Die Erfindung löst das Problem durch einen gattungsgemäßen Riementrieb, bei dem ein erster Querschnitt des ersten Treibriemens zwei zueinander parallel verlaufende Erstriemen-Riemenflanken aufweist, die unter einem ersten Schrägungswinkel von zumindest 3° zu einer Senkrechten zu einer Ausgleichsgeraden durch die erste Zugstranglage verlaufen und wobei ein zweiter Querschnitt des zweiten Treibriemens zwei zueinander parallel verlaufende Zweitriemen-Riemenflanken aufweist, die unter einem zweiten Schrägungswinkel von höchstens -3° zu einer Senkrechten zu einer Ausgleichsgeraden durch die zweite Zugstranglage verlaufen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein gattungsgemäßes Verfahren, bei dem das Zerschneiden des ersten Treibriemens unter einem ersten Schrägungswinkel von betragsmäßig zumindest 3° zu einer Senkrechten zu einer Ausgleichsgeraden durch die erste Zugstranglage erfolgt und das Zerschneiden des zweiten Treibriemens unter einem zweiten Schrägungswinkel von betragsmäßig zumindest 3° zu einer Senkrechten zu einer Ausgleichsgeraden durch eine zweite Zugstranglage im zweiten Treibriemen erfolgt. Vorzugsweise werden die Treibriemen so nebeneinander montiert, dass sie eine nach radial außen offene V-förmige Fuge bilden.
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Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass ein derartiger Riementrieb leise läuft.
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Vorteilhaft ist zudem, dass ein derartiger Riementrieb im Vergleich zu einem Riementrieb mit nur einem, ggf. breiterem Treibriemen, eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit hat. Reißt nämlich einer der Treibriemen, so steht noch ein zweiter Treibriemen dafür zur Verfügung, um das Drehmoment zu übertragen.
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Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Querschnitt jeweils ein Schnitt durch den Treibriemen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Zugstranglage durch eine Zahnspitze verstanden.
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Der Schrägungswinkel wird als 0° angesehen, wenn die entsprechende Riemenflanke senkrecht zur Ausgleichsgeraden durch die jeweilige Zugstranglage verläuft. Der Schrägungswinkel liegt in einem (theoretischen) Interwall zwischen -90° und +90°. In praktischen Fällen liegt der Schrägungswinkel in einem Interwall zwischen -15° und +15°. Besonders günstig ist es, wenn der Betrag des Schrägungswinkels kleiner ist als 10°. Der Schrägungswinkel wird in der Querschnittsansicht gemessen.
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Unter einem Fahrrad wird insbesondere ein zweirädriges Fahrzeug, das per Muskelkraft bewegbar ist, verstanden. Ein Fahrrad hat zwei Räder, nämlich ein Vorderrad und ein Hinterrad. Unter einem Fahrrad werden insbesondere auch ein Pedelec und ein E-Bike verstanden. Ein Pedelec ist ein Fahrrad, das einen Elektromotor besitzt, der den Fahrer nur dann unterstützt, wenn er gleichzeitig selbst in die Pedale tritt. Unter einem E-Bike wird insbesondere ein Fahrrad verstanden, das einen Elektromotor aufweist, der auch dann ein Drehmoment liefert, wenn der Fahrer nicht in die Pedale tritt.
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Die Zugstränge sind vorzugsweise aus Carbon, Glasfasern und/oder Aramid aufgebaut.
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Die Treibriemen sind vorzugsweise Zahnriemen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Treibriemen neben dem zweiten Treibriemen angeordnet und eine erste Wickelrichtung des ersten Zugstrangs verläuft entgegengesetzt zu einer zweiten Wickelrichtung des zweiten Zugstranges.
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Vorzugsweise entspricht der erste Querschnitt dem zweiten Querschnitt. Das heißt, dass vorzugsweise der erste Querschnitt im mathematischen Sinne ähnlich zum zweiten Querschnitt ist. Besonders bevorzugt sind die beiden Querschnitte kongruent. Selbstverständlich ist es in der Regel nicht möglich, dass beide Querschnitte im streng mathematischen Sinne kongruent sind. Vielmehr sind sie im technischen Sinne kongruent, das heißt, dass Abweichungen der beiden Querschnitte voneinander möglich sind, solange diese im Rahmen herstellungsbedingt vorgegebener Toleranzen liegen.
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Unter dem Merkmal, dass die beiden Riemenflanken parallel zueinander verlaufen, wird ebenfalls eine Parallelität im technischen Sinne verstanden, das heißt, es ist möglich, nicht aber notwendig, dass beide Flanken exakt parallel zueinander verlaufen. Winkelabweichungen, beispielsweise um ±1°, sind aber möglich.
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Vorzugsweise bilden die beiden Treibriemen zwischen einander eine nach radial außen offene V-förmige Fuge. Dies führt zu einer verminderten Reibung zwischen den Riemen und damit zu einem grundsätzlich verminderten Verschleiß. Weiterhin führt dies in der Regel zu einer verbesserten Schmutzabführung.
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Vorzugsweise bilden die Erstzugstrang-Riemenflanken und die Zweitzugstrang-Riemenflanken einen Öffnungswinkel von zumindest 6°, vorzugsweise zumindest 8°.
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Günstig ist es, wenn der Riementrieb eine erste Bordscheibe aufweist, die einen Bordscheiben-Öffnungswinkel hat, der dem ersten Schrägungswinkel entspricht, wobei vorzugsweise eine zweite Bordscheibe vorhanden ist, die dem zweiten Schrägungswinkel entspricht. Unter dem Merkmal, dass die beiden Winkel einander entsprechen, wird insbesondere verstanden, dass kleinere Winkelabweichungen von beispielsweise ±1,5°, tolerierbar sind.
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Vorzugsweise ist die erste Zugstranglage aus zumindest einem ersten Zugstrang aufgebaut, der eine erste Zwirnung hat, wobei die zweite Zugstranglage aus zumindest einem zweiten Zugstrang aufgebaut ist, der eine zweite Zwirnung hat, die der ersten Zwirnung entgegengesetzt ist. Hat beispielsweise der erste Zugstrang eine S-Zwirnung, so hat der zweite Zugstrang eine Z-Zwirnung. Ein Treibriemen, dessen Zugstranglage aus einem Z-gezwirnten Zugstrang aufgebaut ist, driftet tendenziell nach rechts, ein Treibriemen, dessen Zugstranglage aus einem Zugstrang mit S-Zwirnung aufgebaut ist, driftet tendenziell nach links. Durch die Wahl der geeigneten Zwirnung kann daher die Richtung bestimmt werden, in die der Treibriemen beim Betrieb driftet. Vorzugsweise sind die Treibriemen so angeordnet, dass sie im Betrieb aufeinander zu driften.
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In anderen Worten ist ein Verfahren zum Betreiben eines Riementriebs erfindungsgemäß, bei dem ein erfindungsgemäßer Riementrieb so angetrieben wird, dass die beiden Riementriebe aufeinander zu driften.
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Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Riementriebs wird zunächst ein Riemenwickel hergestellt. Danach wird der Riementriebwickel unter einem Schrägungswinkel von zumindest 3° zu einer Senkrechten zu einer Ausgleichsgeraden durch die erste Zugstranglage in Treibriemen zerschnitten. Durch Drehen eines Treibriemens um 180° und nachfolgendes Verbauen in einem Riementrieb zusammen mit einem nicht gedrehten Treibriemen ergibt sich so zwischen zwei Treibriemen eine V-förmige Fuge.
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Vorzugsweise umfasst das Herstellen des zumindest einen Riemenwickels das Herstellen eines ersten Riemenwickels, dessen Zugstrang, der die Zugstranglage bildet, eine erste Zwirnung hat, und das Herstellen eines zweiten Riemenwickels, dessen Zugstrang, der die zweite Zugstranglage bildet, eine der ersten Zwirnung entgegengesetzte zweite Zwirnung hat. Aus dem ersten Riemenwickel wird der erste Treibriemen herausgeschnitten, aus dem zweiten Riemenwickel der zweite Treibriemen. Die Treibriemen werden in diesem Fall vorzugsweise so montiert, dass sie beim Betreiben aufeinander zu driften.
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Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Zugstranglagen jeweils genau einen Zugstrang aufweisen. Umfasst eine Zugstranglage mehr als einen Zugstrang, so gilt das oben genannte Merkmal für die Mehrheit der Zugstränge.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Riementrieb,
- 2 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Riementrieb,
- 3a einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Riementrieb,
- 3b einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Riementrieb auf einem Zahnrad mit Bordscheibe und
- 3c einen Querschnitt durch einen Riemenwickel zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 in Form eines Fahrrads, das eine Tretkurbel 12, die mit einem Antriebszahnrad 14 verbunden ist, ein Hinterrad 16 und ein Vorderrad 18 aufweist. Das Hinterrad 16 besitzt ein Abtriebs-Zahnrad 20, das mit dem Antriebs-Zahnrad 14 mittels eines Riemenpaars 22 verbunden ist.
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2 zeigt eine Teilansicht des Riemenpaars 22, das einen ersten Treibriemen 24 und einen zweiten Treibriemen 26 umfasst. Die beiden Treibriemen 24, 26 sind voneinander getrennt, das heißt, dass der eine Treibriemen unabhängig vom anderen bewegbar ist. Die Treibriemen 24, 26 sind im vorliegenden Fall Zahnriemen.
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Der erste Treibriemen 24 besitzt eine gewickelte erste Zugstranglage 28 aus einem ersten Zugstrang 30. Der zweite Treibriemen 26 umfasst eine zweite Zugstranglage 32 aus einem zweiten Zugstrang 34. 2 zeigt, dass ein Querschnitt Q durch den Riemen 22 durch Schnitt mit einer Ebene E durch einen Zahn erhalten wird.
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3a zeigt einen ersten Querschnitt Q1 des ersten Treibriemens 24 und einen zweiten Querschnitt Q2 des zweiten Treibriemens 26. Es ist zu erkennen, dass der erste Treibriemen 26 eine erste Erstriemen-Riemenflanke 36.1 und eine zweite Erstriemen-Riemenflanke 36.2 aufweist, die unter einem Schrägungswinkel σ1 relativ zu einer Senkrechten S orientiert sind, die ihrerseits senkrecht auf einer Ausgleichsgeraden g durch die erste Zugstranglage 28 verläuft. Die Senkrechte S und die Ausgleichsgerade g werden in der Ebenen des jeweiligen Querschnitts Q gemessen. Ein Querschnitt ist ein solcher Schnitt, bei dem die Schnittfläche minimal ist.
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Der zweite Treibriemen 26 besitzt eine erste Zweitriemen-Riemenflanke 38.1 und eine zweite Zweitriemen-Riemenflanke 38.2, die einen zweiten Schrägungswinkel σ2 zur Senkrechten S besitzt. Die Querschnitte Q1, Q2 der Treibriemen 24, 26 sind daher Parallelogramme.
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Im vorliegenden Fall sind, was eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, die beiden Treibriemen 24, 26 so angeordnet, dass ihre Querschnitte Q1, Q2 spiegelsymmetrisch zueinander sind. Zwischen den beiden Treibriemen 24, 26 ist eine V-förmige Fuge 40 gebildet.
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3b zeigt zudem einen Teil des Abtriebs-Zahnrads 20, das eine erste Bordscheibe 42.1 und eine zweite Bordscheibe 42.2 aufweist. Die Bordscheiben haben jeweilige Bordscheiben-Öffnungswinkel ωB1 , ωB2 , die den Schrägungswinkeln σ1 , σ2 entsprechen. Der Schrägungswinkel wird gemessen zu einer Senkrechten S auf die Drehachse des Hinterrads 16.
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In der vorliegenden Ausführungsform hat der erste Zugstrang 30 eine Z-Zwirnung, die schematisch in 3b unten gezeigt ist.
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Der zweite Zugstrang 34 besitzt in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform eine S-Zwirnung. Beim Drehen des Abtriebs-Zahnrads 20 läuft der zweite Treibriemen 26 daher nach links, der erste Treibriemen 24 nach rechts. Eine Reibkraft, die die Treibriemen 24, 26 auf die jeweils benachbarte Bordscheibe 42.1, 42.2 ausübt, wird dadurch verringert.
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Wie 1 zeigt, bilden das Abtriebs-Zahnrad 20, das Antriebs-Zahnrad 14 sowie die beiden Treibriemen 24, 26 einen Riementrieb 44. Zum Herstellen der Treibriemen 24, 26 wird zunächst, wie in 3c gezeigt, ein Riemenwickel 46 hergestellt. In einem nachfolgenden Schritt wird der Riemenwickel 46 entlang der gepunktet eingezeichneten Schnittlinien L1, L2... zerschnitten. Das Zerschneiden erfolgt unter dem Schrägungswinkel σ1 .
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Der Zugstrang 30 zum Herstellen des Riemenwickels 46 besitzt eine Z-Zwirnung.
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Auf die gleiche Weise wird ein zweiter Riemenwickel hergestellt und unter dem zweiten Schrägungswinkel σ2 zerschnitten, wobei σ1 = σ2 gilt und wobei der entsprechende zweite Zugstrang eine S-Zwirnung hat. Die Schrägungswinkel σ1 , σ2 sind also betragsmäßig gleich groß, haben aber unterschiedliche Vorzeichen. Durch das Zerschneiden entstehen Treibriemen, die nachfolgend zum Riementrieb 44 montiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Tretkurbel
- 14
- Antriebs-Zahnrad
- 16
- Hinterrad
- 18
- Vorderrad
- 20
- Abtriebs-Zahnrad
- 22
- Riemenpaar
- 24
- erster Treibriemen
- 26
- zweiter Treibriemen
- 28
- erste Zugstranglage
- 30
- erster Zugstrang
- 32
- zweite Zugstranglage
- 34
- zweiter Zugstrang
- 36
- Erstriemen-Riemenflanke
- 38
- Zweitriemen-Riemenflanke
- 40
- Fuge
- 42
- Bordscheibe
- 44
- Riementrieb
- 46
- Riemenwickel
- σ1
- erster Schrägungswinkel
- σ2
- zweiter Schrägungswinkel
- ω
- Öffnungswinkel
- ωB
- Bordscheiben-Öffnungswinkel
- g
- Ausgleichsgerade
- S
- Senkrechte
- Q1
- erster Querschnitt
- Q2
- zweiter Querschnitt
