DE10225987B4

DE10225987B4 - Schwingungsentkoppelte Riemenscheibe

Info

Publication number: DE10225987B4
Application number: DE2002125987
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Wohlschlegel; Peter Faßbinder; Guido Dipl.-Ing. Schneider; Elfriede Barsch
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: DE10225987A1; JP3954531B2; JP2004011916A

Abstract

Schwingungsentkoppelte Riemenscheibe (1), die einen Nabenring (2) mit radialem Zwischenraum (3) umschließt, in dem ein Federkörper (4) aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist und die Riemenscheibe (1) aus einem polymeren Werkstoff besteht, dessen Anteil an Füllstoffen (5) im Bereich (6) der Riemenlauffläche (8) kleiner ist als im übrigen Bereich (7).

Description

Schwingungsentkoppelte Riemenscheiben sind allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE 199 38 461 A1 . Durch die drehelastische Abstützung von Riemenscheibe und Nabenring mittels des Federkörpers werden Schwingungen im Riementrieb gedämpft. Die Riemenscheibe ist durch ein Gleitlager in radialer und gegebenenfalls axialer Richtung auf dem Nabenring zentriert bzw. fluchtend gelagert.

Aus der EP 0 794 361 A1 ist eine Riemenscheibe bekannt, die aus einem polymeren Werkstoff, beispielsweise aus Phenolharz, besteht, wobei der polymere Werkstoff einen Anteil an Füllstoffen enthält. In Abhängigkeit von der Art des Füllstoffes betragen die Anteile 3 bis 45 Gew.%, wobei die Füllstoffe eingesetzt werden, um eine gute Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven Verschleiß, eine Unempfindlichkeit gegen Temperaturwechsel und einen verringerten Wärmeausdehnungs-Koeffizienten zu erhalten.

Aus der DE 35 35 859 A1 ist eine Riemenscheibe bekannt, bestehend aus einem die Lauffläche für den Riemen tragenden äußeren Kranz und einer konzentrisch in diesem angeordneten Nabe sowie einem drehfest mit beiden verbundenen Federkörper, wobei der Kranz in radialer und axialer Richtung gegenüber der Nabe starr abgestützt ist, während er in Umfangsrichtung gegenüber der Nabe in geringem Maße winkelbeweglich ist. Der Kranz und die Nabe bestehen aus einem harten und das Dämpfungselement aus einem weicheren polymeren Werkstoff. Der Kranz ist durch blattfederartige Rippen einstückig mit der Nabe verbunden, so dass dadurch ein Lager zwischen Kranz und Nabe entbehrlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Riemenscheibe derart weiterzuentwickeln, dass diese verbesserte Gebrauchseigenschaften während einer längeren Gebrauchsdauer aufweist. Außerdem soll unerwünschter abrasiver Verschleiß der Riemenscheibe im Bereich der Riemenlauffläche und/oder abrasiver Verschleiß des Riemens durch eine glatte Oberfläche der Riemenlauffläche wesentlich reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine schwingungsentkoppelte Riemenscheibe vorgesehen, die einen Nabenring mit radialem Zwischenraum umschließt, in dem ein Federkörper aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist und die Riemenscheibe aus einem polymeren Werkstoff besteht, dessen Anteil an Füllstoffen im Bereich der Riemenlauffläche kleiner ist als im übrigen Bereich. Als Füllstoffe können beispielsweise Glasfasern, Glaskugeln oder Gesteinsmehl zur Anwendung gelangen. Glasfasern und Glaskugeln ergeben eine Steigerung der mechanischen Eigenschaften, haben eine hohe Wärmestabilität und eine reduzierte thermische Ausdehnung.

Ein bevorzugter polymerer Werkstoff, aus dem die Riemenscheibe bestehen kann, ist Phenolharz. Jeder der zuvor genannten Füllstoffe kann in dem genannten polymeren Werkstoff enthalten sein. Der polymere Werkstoff als Werkstoff für die schwingungsentkoppelte Riemenscheibe hat den Vorteil, dass bei geringer Dichte ein geringer Verschleiß und damit eine dauerhafte Formstabilität vorhanden ist. Auch wird eine hohe akustische Dämpfung erreicht. Abweichend von dem genannten polymeren Werkstoff können auch die folgenden polymeren Werkstoffe zur Anwendung gelangen: Melamin-Formaldehyd-Harze, die eine gute Chemikalien-Beständigkeit haben, und Epoxid-Harze, welche eine hohe Kerbschlagfestigkeit aufweisen.

Gegenüber Riemenscheiben aus metallischen Werkstoffen haben Riemenscheiben aus polymeren Werkstoffen den Vorteil, dass polymere Werkstoffe eine geringere Dichte haben und sich dadurch ein vergleichsweise geringeres Gewicht der Riemenscheibe ergibt. Durch diese Gewichtseinsparung ist von Vorteil, dass Massenträgheitsmomente bei Beschleunigung oder Abbremsung der Riemenscheibe deutlich reduziert sind und dass dadurch die mechanische Belastung auf Riemen und Riemenscheibe bei sich verändernden Umlaufgeschwindigkeiten reduziert sind. Außerdem ist von Vorteil, dass polymere Werkstoffe rostfrei sind. Durch die glatte Oberfläche der Riemenlauffläche ist der abrasive Verschleiß des Riemens reduziert und polymere Werkstoffe weisen, bezogen auf metallische Werkstoffe, eine höhere innere Dämpfung auf.

Insbesondere ist von Vorteil, dass durch die Füllstoffe verbesserte Gebrauchseigenschaften bezüglich Festigkeit, Formstabilität und Wärmeausdehnung gegeben sind. Um auch dann eine glatte Oberfläche der Riemenlauffläche zu erzielen, wenn die Riemenscheibe aus einem polymeren, mit Füllstoffen gefüllten Werkstoff besteht, ist von Vorteil, wenn die Füllstoffe in der Riemenscheibe inhomogen verteilt sind. Die Riemenscheibe weist zumindest zwei Bereiche auf, die einen voneinander abweichenden Anteil an Füllstoffen haben, wobei es sich als besonders vorteilhaft bewährt hat, wenn der Anteil an Füllstoffen im Bereich der Riemenlauffläche kleiner als im übrigen Bereich der Riemenscheibe ist.

Generell haben polymere Werkstoffe ohne Füllstoffe den Nachteil, dass eine hohe Wärmeausdehnung und Sprödigkeit vorliegt bei geringerer mechanischer Festigkeit. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, dass Füllstoffe verwendet werden und dass der Anteil an Füllstoffen zumindest 50 Volumen% beträgt.

Der Anteil an Füllstoffen im Bereich der Riemenlauffläche beträgt bevorzugt höchstens 10 Volumen%. Demgegenüber beträgt der Anteil an Füllstoffen im übrigen Bereich zumindest 50 Volumen%.

Das Verhältnis aus dem Anteil an Füllstoffen im Bereich der Riemenlauffläche zum Anteil an Füllstoffen im übrigen Bereich beträgt bevorzugt 1 zu 5.

Ist das Verhältnis größer als zuvor beschrieben, ist von Nachteil, dass die Abriebfestigkeit der Riemenlauffläche vermindert wird. Ist das Verhältnis demgegenüber kleiner als zuvor beschrieben, ist von Nachteil, dass eine höhere abrasive Wirkung zwischen Riemen und Riemenlauffläche eintritt.

Nach einer anderen Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, dass der Anteil der Füllstoffe von einem Bereich zum anderen gleichmäßig ineinander übergehend ist. Diese, auch in den einzelnen Bereichen jeweils inhomogene Verteilung der Füllstoffe hat den Vorteil, dass es keine klare Trennung zwischen den einzelnen Bereichen gibt und sich daher auch die Gebrauchseigenschaften kontinuierlich von einem Bereich zum anderen Bereich verändern. Sich sprunghaft verändernde Gebrauchseigenschaften beziehungsweise eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften werden dadurch vermieden.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Riemenscheibe werden nachfolgend anhand der 1 und 2 näher erläutert. Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Verteilung der Füllstoffe in der Riemenscheibe,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit anderer Verteilung der Füllstoffe in der Riemenscheibe.
Der grundsätzliche Aufbau der Riemenscheibe sowie deren Funktion können aus der DE 199 38 461 A1 entnommen werden.
In der Figur ist eine schwingungsentkoppelte Riemenscheibe 1 gezeigt. Die Riemenscheibe 1 umschließt den Nabenring 2 und den innerhalb des Zwischenraums 3 angeordneten Federkörper 4. Die Riemenscheibe 1 besteht aus einem polymeren Werkstoff, der einen Anteil an Füllstoffen 5 enthält. Der Nabenring 2 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Werkstoff und der Federkörper 4 aus elastomerem Material.
Um eine präzise Zentrierung/Führung von Riemenscheibe 1 und Nabenring 2 relativ zueinander zu gewährleisten, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Gleitlager 9 vorgesehen, das zur radialen Zentrierung und axialen Führung der Riemenscheibe 1 auf dem Nabenring 2 vorgesehen ist. Die Gummischicht 10, innenumfangsseitig der Riemenlauffläche 8, ist drehfest mit der Riemenscheibe 1 verbunden, wobei eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zur Anwendung gelangen kann.
Die Außenschale des Gleitlagers 9 ist ebenfalls drehfest mit der Gummischicht 10 verbunden, wobei sie einen einstückigen Bestandteil des Federkörpers 4 bildet. Eine Relativverdrehung findet zwischen einer sich in axialer Richtung erstreckenden Führungsbuchse des Nabenrings 2 und dem Gleitlager 9 statt.
Der Nabenring 2 ist, im Radialschnitt betrachtet, im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet, wobei die Führungsbuchse 11 die Nabenbuchse 12, in axialer Richtung betrachtet, teilweise überdeckt. Die stirnseitige Begrenzung von Führungsbuchse 11 und Nabenbuchse 12 liegt in ein und derselben Radialebene 13. Die schwingungsentkoppelte Riemenscheibe 1 weist dadurch besonders kompakte Abmessungen in axialer Richtung auf. Der Federkörper 4 ist radial innenseitig mit einen Stützring 14 vulkanisiert, der seinerseits radial innen drehfest auf die Nabenbuchse 12 aufgepresst ist.
Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Riemenscheibe 1 beträgt der Anteil an Füllstoffen 60 Volumen%, wobei die Füllstoffe 5 in der Riemenscheibe 1 inhomogen verteilt sind. Im Bereich 6 der Riemenlauffläche 8 ist der Anteil an Füllstoffen 5 kleiner als im übrigen Bereich 7 der Riemenscheibe 1, wobei der Anteil der Füllstoffe von einem Bereich 6, zum anderen 7 stetig ineinander übergeht.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, das sich vom Ausführungsbeispiel nach 1 nur dadurch unterscheidet, dass in jedem der Bereiche 6, 7 die Füllstoffe 5 jeweils homogen, aber mit unterschiedlicher Häufigikeit verteilt sind.

Claims

Schwingungsentkoppelte Riemenscheibe (1), die einen Nabenring (2) mit radialem Zwischenraum (3) umschließt, in dem ein Federkörper (4) aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist und die Riemenscheibe (1) aus einem polymeren Werkstoff besteht, dessen Anteil an Füllstoffen (5) im Bereich (6) der Riemenlauffläche (8) kleiner ist als im übrigen Bereich (7).
Schwingungsentkoppelte Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Füllstoffen (5) zumindest 50 Volumen beträgt.
Schwingungsentkoppelte Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Füllstoffen (5) im Bereich (6) der Riemenlauffläche (8) höchstens 10 Volumen% beträgt.
Schwingungsentkoppelte Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe (5) innerhalb jeden Bereiches (6, 7) homogen verteilt sind.
Schwingungsentkoppelte Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Füllstoffen (5) von einem Bereich (6, 7) zum anderen (7, 6) stetig ineinander übergeht.