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Die
Erfindung betrifft ein Zahnband entsprechend dem Oberbegriff des
Anspruchs 1, eine Zahnscheibe entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs
13 sowie den daraus resultierenden Antrieb nach Anspruch 19.
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Im
Stand der Technik sind verschiedene Antriebsmittel zur formschlüssigen Drehmomentübertragung
von Wellen bekannt. Diese bestehen in der Regel aus einem Zahnriemen-
oder einem Kettenantrieb. Als Beispiel sei der Zahnriemenantrieb
genannt, bei dem auf einem Riemen eine Vielzahl an Zähnen in
einer bestimmten Teilung angeordnet sind, welche mit entsprechend
gestalteten Ausnehmungen einer korrespondierenden Zahnscheibe zusammenwirken.
Nachteil des Zahnriemens ist die Verschleißanfälligkeit. Da die Krafteinleitungspunkte
der Riemenzähne
nicht in der Ebene der Zugfasern liegen, sondern die Krafteinleitung
außerhalb
des Riemens erfolgt, ergibt sich ein Versatzmoment, das zu einem Verschleiß an den
Zahnflanken oder auch im Aufbau des Zahnriemens führt. Aufgrund
dieser Verformungen verteilt sich die zu übertragende Kraft ungleich auf
die im Eingriff befindlichen Zähne,
was zu Kraftspitzen führt.
Dadurch entstehen häufig
nicht sichtbare Risse, die zu einem nicht vorhersehbaren Versagen
des Zahnriemens führen
können.
Diese Rissbildungsneigung wird durch die unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften
von Zahnaufbau (Gummi etc.) und Zugfasern (textile oder metallische
Fasern) verstärkt.
Schließlich
ist ein Zahnriemen anfällig
für Längenänderungen
durch Temperatureinflüsse
und Alterung.
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Weiter
sind im Stand der Technik Kettenantriebe bekannt. Diese haben neben
dem Verschleiß in
den Kettengliedern, bedingt durch die andauernde Bewegung der Kettenglieder
aneinander, den Nachteil, dass die Länge der Kette sich verändert, so
dass zum Ausgleich aufwändige
Spannvorrichtungen notwendig sind. Ferner bedarf ein Kettenantrieb
der Schmierung und ist somit in der Wartung aufwändiger als beispielsweise ein
Zahnriemenantrieb. Schließlich
ist der sogenannte Polygoneffekt nachteilig, der insbesondere bei
kleiner Zähnezahl
an dem komplementären
Zahnrad, dem sogenannten Ritzel, und höherer Drehzahl zu Längs- und
Querschwingungen im Kettenantrieb führt.
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Aus
der
GB 843,812 ist eine
flexible Gliederkette für
Kraftübertragungszwecke
bekannt. Eine solche Kette ist aus zwei unterschiedlichen Gliedern aufgebaut,
die jeweils aus flächigem
Material bestehen. Die einzelnen Glieder werden überlappend aneinander gereiht,
wodurch sich die Kette ergibt. Eines der Glieder weist eine Öffnung auf,
in die Zähne
einer komplementären
Zahnscheibe eingreifen.
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Aus
der
US 2,449,950 ist
ein Verbindungsglied für
einen Keilriemen offenbart. Auf dem Riemen sind quer zur Vorschubrichtung
Zugelemente aufgebracht, wobei diese aus einzelnen Stäben bestehen, zwischen
denen der Riemen gehalten wird. Die Verbindung der beiden Stabhälften miteinander
erfolgt über
Verschraubung.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Art der Kraftübertragung
bereitzustellen, die die von Zahnriemen- und Kettenantrieb bekannten Nachteile
vermeidet. Insbesondere soll das Übertragungsmittel eine reduzierte
Längendehnung
aufgrund von Verschleiß,
Temperatur oder Alterung, aufweisen, wodurch eine hohe Präzision der
Kraft- und Wegübertragung
erzielt werden soll. Ferner soll es möglichst zuverlässig und
präzise
laufen und wartungsarm und dauerhaft haltbar sein. Es soll ferner lange
Betriebs- und Standzeiten haben.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Zahnband nach Anspruch 1 und eine Zahnscheibe nach Anspruch
13. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Zahnband
besteht, wie ein im Stand der Technik bekannter Zahnriemen, aus
einem bandförmigen
Element, auf welchem in regelmäßigen Abständen zahnförmige Eingriffselemente
angeordnet sind. Diese zahnförmigen
Eingriffselemente wirken mit einer entsprechenden Zahnscheibe zusammen
und bilden so ein neuartiges Antriebselement. Erfindungsgemäß ist nun
vorgesehen, dass die Eingriffselemente aus zwei Teilen, insbesondere
zwei Hälften,
bestehen, zwischen denen das zumindest eine bandförmige Element
verläuft
und die miteinander zum Eingriffselement verbunden sind. Anders
ausgedrückt
ist ein Teil eines Eingriffselementes auf der Oberseite und das
andere auf der Unterseite, bzw. ein Teil ist auf der Seite, die
einer Zahnscheibe zugewandt ist, und das andere Teil auf der Seite,
die von der Zahnscheibe abgewandt ist, angeordnet. Bei dem bandförmigen Element
handelt es sich bevorzugt um ein Metallband. Dieses wird über die
Zahnscheibe gespannt und die zahnförmigen Eingriffselemente greifen
in die korrespondierenden Ausnehmungen der Zahnscheibe ein. Das
erfindungsgemäße Zahnband
ist verschleißarm
und dauerhaft belastbar. Das erfindungsgemäße Zahnband besitzt in Zugrichtung
eine höhere
Steifigkeit als ein Zahnriemen und erfährt im bevorzugten Ausführungsbeispiel,
bei dem das bandförmige
Element aus Metall gestaltet ist, nur minimale Längenänderungen durch Temperatureinflüsse oder
Verschleiß.
Weiterhin sind bevorzugt die Eingriffselemente ebenfalls aus Metall.
Zwischen den tragenden Elementen des Zahnbandes findet keine reibungsbehaftete
Bewegung statt. Es findet lediglich eine Bewegung zwischen dem Zahn
und der Zahnscheibe statt, wodurch der Verschleiß im Vergleich zu einem Kettenantrieb stark
reduziert ist. Sollte tatsächlich
ein Verschleiß auftreten,
so hat dieser keine Längenänderung
des Bandes zur Folge, wodurch die Präzision erhalten bleibt.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die Eingriffselementhälften
mit Hilfe von zumindest einem, insbesondere zwei Verbindungsringen miteinander
verbunden. Diese beiden Verbindungsringe umschließen die
beiden Hälften
der Eingriffselemente und bewirken bzw. unterstützen ihren Zusammenhalt. Die
zahnförmigen
Eingriffselemente stehen in diesem Fall über das bandförmige Element mit
ihren Enden hinaus, wo sie von den Verbindungsringen umschlossen
werden. Dieser Formschluss der Eingriffselemente bringt in Verbindung
mit der nachfolgend erläuterten
Ausgestaltung der Zahnscheibe große Vorteile mit sich.
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Die
Eingriffselemente sind, wie oben angeführt, aus zumindest zwei Teilen
zusammengesetzt. Bevorzugt bestehen sie aus zwei Hälften, als
Zahnhälften
bezeichnet. Unter dem Begriff „Hälfte" wird jedoch nicht
eine Teilung verstanden, bei der jedes Teil exakt 50 % des Ganzen
aufweist, sondern lediglich eine Zweiteilung. Die beiden Hälften können folglich sowohl
genau zu 50 % geteilt sein, aber auch in anderen Verhältnissen,
z. B. ein Drittel zu zwei Drittel, zwei Fünftel zu drei Fünftel, etc.
Ferner können
die Eingriffselemente auch aus mehr als zwei Teilen bestehen, beispielsweise
aus drei oder vier Teilen. Die Zweiteilung stellt lediglich eine
bevorzugte Ausführungsform
dar.
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Die
Eingriffselemente weisen bevorzugt, wie sich aus den Figuren ergibt,
eine zylindrische Form auf. Die Grundfläche des Zylinders kann dabei
sowohl ein Kreis als auch eine Ellipse sein. Es sind jedoch auch
andere Gestaltungen intendiert, z. B. kegel- oder quaderförmige. Eingriffselemente
und Zahnringe können
auch ein andersgeartetes Verzahnungsprofil aufweisen (beispielsweise
Teil einer Evolute). Die Zahnringe sind bevorzugt abgerundet, um einen übermäßigen Abrieb
und eine Geräuschbildung
beim Eingriff in die Ausnehmungen einer entsprechend gestalteten
Zahnscheibe zu vermeiden.
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Das
erfindungsgemäße Zahnband
kann in Verbindung mit aus dem Stand der Technik bekannten Kettenrädern oder
bekannten Zahnscheiben eingesetzt werden. Auch hierbei ergeben sich
viele Vorteile, wie oben geschildert. Es wird lediglich als bevorzugt
angesehen, dass das Zahnband mit einer wie folgt gestalteten Zahnscheibe
zusammenwirkt.
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Die
erfindungsgemäße Zahnscheibe
ist einteilig oder ist aus verschiedenen Scheiben oder Ringen zusammengesetzt.
Anders ausgedrückt
weist die Zahnscheibe mehrere unterschiedliche Bereiche auf. Es
können
folglich die einzelnen Scheiben oder Ringe zu der Zahnscheibe verbunden
sein, und es kann die Zahnscheibe auch einstückig sein, wobei die verschiedenen
Bereiche durch die Verarbeitung, beispielsweise durch Fräsen, entstehen.
Ein Bereich wirkt mit dem bandförmigen
Element in derselben Art und Weise wie ein Flachriemen mit seiner
Riemenscheibe zusammen, ohne dass jedoch eine Antriebskraft eingeleitet
würde.
Ein Polygoneffekt wie beim Kettentrieb wird weitestgehend vermieden,
da das Band gleichförmig über diesen
Bereich läuft.
Der eben beschriebene Bereich, als Bandscheibe bezeichnet, weist,
um Kollisionen mit den zahnförmigen Eingriffselementen
zu vermeiden, Aussparungen in der Form der zahnförmigen Eingriffselemente auf. Diese
haben jedoch für
den Antrieb oder eine Krafteinleitung bevorzugt keinerlei Bedeutung.
Der andere Bereich, als Zahneingriffsscheibe bezeichnet, dient dagegen
der Krafteinleitung. Dieser zweite Bereich ist so ausgestaltet,
dass die Verbindungsringe, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel
die beiden Hälften
der Eingriffselemente des Zahnbandes umschließen, in die entsprechenden
Aussparungen dieses Bereichs eingreifen. Damit wird ein Kraftfluss zwischen
der Zahnscheibe und dem Zahnband hergestellt. Die Zahnteilung dieses
Bereichs muss dementsprechend exakt der des Zahnbandes entsprechen.
Da die Verbindungsringe außerhalb
des Bandes angeordnet sind, wird die Antriebskraft ungefähr in Höhe der biegeneutralen
Faser des Bandes eingeleitet. Es entsteht folglich kein Versatzmoment
wie beim Zahnriemen, welches die Lebensdauer des Bandes reduzieren
könnte.
Die erfindungsgemäße Zahnscheibe
kann sowohl einstückig
sein, d. h. die zumindest zwei Bereiche sind lediglich unterschiedlich
gestaltet, beispielsweise durch den Durchmesser oder durch die Tiefe
der Ausnehmungen für
den Eingriff der zahnförmigen
Eingriffselemente, oder die Zahnscheibe kann auch mehrteilig ausgebildet
sein. In diesem Fall besteht sie aus einer sogenannten Bandscheibe,
welche den Bereich darstellt, der von dem Band umhüllt wird,
und aus zwei, die Bandscheibe flankierenden Zahneingriffsscheiben
oder Ringen, in welche die Verbindungsringe eingreifen. Die drei Scheiben/Ringe
sind zu einer festen Einheit miteinander verbunden. Bevorzugt sind
insbesondere die Zahneingriffsscheiben in Form von Ringen ausgebildet,
d. h. es handelt sich nicht um geschlossene Scheiben, sondern um
offene Ringe. Dies bringt gewisse fertigungstechnische Vorteile
mit sich und auch Vorteile bezüglich
des Gewichtes. Folglich umfasst der Begriff „Zahneingriffsscheibe" in der Darstellung der
Erfindung und in den Ansprüchen
stets sowohl die Ringform als auch die Scheibenform.
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Der
erfindungsgemäße Antrieb
kann auf den verschiedensten Gebieten zum Einsatz kommen. Beispielhaft
seien die Fördertechnik,
beispielsweise wenn eine präzise
Positionierung gefordert ist, diverse Maschinenbauanwendungen, beispielsweise Druckwalzenantriebe,
und der Automobilbau, beispielsweise zur Nockenwellenansteuerung
im Verbrennungsmotor, angeführt.
Da das Zahnband symmetrisch auf Ober- und Unterseite ausgeführt ist,
eignet es sich auch für
Vielwellenantriebe mit gegenläufigen
Wellen. Bei größeren Achsabständen sind
auch räumliche
Antriebe möglich,
bei denen die Drehachsen der Wellen nicht parallel ausgerichtet
sind. Das bandförmige
Element besteht vorzugsweise aus Federstahl, es können jedoch
auch keramische Werkstoffe oder faserverstärkte Kunststoffe verwendet werden.
Die zahnförmigen
Eingriffselemente sind ebenfalls vorzugsweise aus Metall, wobei
jedoch ebenfalls keramische Werkstoffe oder Kunststoffe verwendet
werden können.
Die erfindungsgemäße Zahnscheibe
besteht bevorzugt wiederum aus Metall oder aus einem keramischen
Werkstoff oder Kunststoff. In dem Fall des mehrteiligen Aufbaus
ist bevorzugt die Bandscheibe aus einem Kunststoffmaterial oder
Leichtmetall gefertigt, was zu einer sehr guten Laufruhe bei geringem
Gewicht führt,
und die flankierenden Zahneingriffsscheiben/-ringe sind aus Metall.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber Kraftübertragungseinrichtungen mittels
Zahnriemen oder Kette zeigt sich, wenn eine erfindungsgemäße Ausführungsform
dazu verwendet wird, möglichst
exakt ein zu positionierendes Element wie beispielsweise einen Schlitten
anzutreiben. Insbesondere Zahnriemen, aber auch Ketten, weisen eine
gewisse Längenänderung
aufgrund von Temperatur, Zugkraft oder Verschleiß auf, was zu ungenauen Positionierungen
oder beispielsweise beim Nockenwellenantrieb zu abweichenden Steuerzeiten
führen
kann. Der erfindungsgemäße Antrieb
hingegen hält
mit einer viel höheren
Präzision
die angestrebte Positionierung und ist in der Lage, die gewählte Position
auch nach mehreren tausend Positionsänderungen immer wieder genau
zu erreichen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Antrieb
wirken ein erfindungsgemäßes Zahnband
und eine erfindungsgemäße Zahnscheibe
zur Kraft- oder Momentenübertragung
zusammen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Antriebs;
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2:
eine Vorderansicht (A) und eine Seitenansicht (B) (Schnitt durch
das Band) eines zahnförmigen
Eingriffselementes;
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3:
eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Zahnscheibe;
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4:
die Zahnscheibe der 3 in Seitenansicht (A) und Stirnansicht
(B), jeweils mit einer Deckscheibe versehen;
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5:
eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles
eines erfindungsgemäßen Zahnbandes;
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6: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen zahnförmigen Eingriffselementes;
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7:
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen zahnförmigen Eingriffselements;
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8:
eine sektorierte Zahnscheibe;
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9:
Teil einer sektorierten Zahnscheibe mit einem Zahnband im Eingriff;
und
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10 eine
Ansicht von der Seite auf mittels Schweißverbindung endlos gefertigtem
Band.
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Der
erfindungsgemäße Antrieb 1 besteht
aus einem Zahnband 20 und einer Zahnscheibe 10 (vgl. 1).
Die Zahnscheibe 10 weist Aussparungen 19 auf,
in die komplementär
gestaltete zahnförmige
Eingriffselemente 22 des Zahnbandes 20 eingreifen. Wie
sich aus den 1 und 2 ergibt,
haben die Eingriffselemente 22 eine zylindrische Form.
Das Zahnband 20 weist neben den zahnförmigen Eingriffselementen 22 ein
bandförmiges
Element 21 auf, auf welchem die zahnförmigen Eingriffselemente 22 befestigt
sind. Auf dem bandförmigen
Element 21 ist eine Vielzahl von zahnförmigen Eingriffselementen 22 mit
einer konstanten Teilung 23 befestigt. Wie aus 2 ersichtlich
wird, ist jedes zahnförmige
Eingriffselement 22 aus zwei Zahnhälften 24, 25 und
zwei Verbindungsringen 26, 27 aufgebaut. Die Verbindungsringe 26, 27 umgeben
die beiden Zahnhälften 24, 25 koaxial.
Diese feste Einheit aus Zahnhälften 24, 25 und
Verbindungsringen 26, 27 klemmt das bandförmige Element 21 mittig
ein und wird mittels einer festen Verbindung gegen Verschieben auf
dem bandförmigen
Element gesichert. Insbesondere aus 2B wird
ersichtlich, dass die Verbindungsringe 26, 27 außerhalb
des bandförmigen
Elementes 21 angeordnet sind. Anders ausgedrückt bedeutet
dies, dass die Zahnhälften 24, 25 breiter
sind als das bandförmige
Element 21. Alternativ wäre es möglich, das bandförmige Element 21 an
seinen seitlichen Rändern
mit Aussparungen vorzusehen, in welchen die Verbindungsringe 26, 27 liegen.
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Aus
den 3 und 4 ergibt sich der Aufbau der
erfindungsgemäßen Zahnscheibe 10.
Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung ist die Zahnscheibe in 3 als dreiteiliges
Element ausgeführt. Jedoch
kann es für
manche Anwendungen oder im Produktions- und Herstellungsprozess
vorteilhaft sein, wenn die Zahnscheibe nicht aus drei Elementen besteht,
sondern einteilig oder einstückig
ist. Diese Zahnscheibe 10 besteht aus einer mittig angeordneten Bandscheibe 12 und
zwei Zahneingriffsscheiben 11, 11'. Die Bandscheibe 12 weist
an ihrem Umfang eine gleichmäßig gekrümmte Auflagefläche 13 auf, auf
der das umhüllende
bandförmige
Element 21 (vgl. 1) aufliegt.
Ferner weist die Bandscheibe 12 Vertiefungen 14 auf,
in welche die zahnförmigen
Eingriffselemente 22 eintauchen. Jede Zahneingriffsscheibe 11, 11' weist entsprechend
der Teilung 23 des Zahnbandes 20 Aussparungen 16, 16' auf, in welche
die Verbindungsringe 26, 27 eintauchen und so
die Kraftübertragung
in das Zahnband 20 herstellen. Aus 4 wird ersichtlich,
dass die Bandscheibe 12 und die Zahneingriffsscheiben 11, 11' eine feste Einheit
bilden. Es können
weiterhin ein oder zwei Deckscheiben 17 vorgesehen sein.
Aus 4 wird weiter ersichtlich, dass die Vertiefungen 14 und
die Aussparungen 16, 16' einen unterschiedlichen Durchmesser
haben. Die Vertiefungen 14 sind dem Durchmesser der Zahnhälften 24, 25 angepasst,
wohingegen die Aussparungen 16, 16' dem Durchmesser der Verbindungsringe 26, 27 angepasst
sind. Da die Krafteinleitung bevorzugt über die Verbindungsringe 26, 27 und
damit über
die Aussparungen 16, 16' erfolgt, ist es ausreichend, die
Vertiefungen bzw. Aussparungen 16, 16' in derselben
Größe vorzusehen,
genauer mit den Maßen,
die mit den Verbindungsringen 26, 27 korrespondieren.
Auch in einer derartigen Ausgestaltung bleibt die Funktion des Antriebs
erhalten, die Krafteinleitung erfolgt über die Verbindungsringe 26, 27 und
die Vorspannung über das
bandförmige
Element 21 im Bereich der Bandscheibe 12. Aus
den 3 und 4 ergibt sich überdies
die Gestaltung der erfindungsgemäßen Zahnscheibe 10 aus
Scheiben (4) bzw. aus Ringen (3).
In 3 sind die Zahneingriffsscheiben 11, 11' ringförmig, wohingegen
bei der Zahnscheibe nach 4, die einzelnen Elemente scheibenförmig sind.
Daneben sind auch Mischformen gedacht, insbesondere eine scheibenförmige Gestaltung
der Bandscheibe 12 und eine Ringform der Zahneingriffsscheiben 11, 11'.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Zahnbandes 220. Das Zahnband 220 ist aus mehreren
parallelen bandförmigen
Elementen 201, 202, 203 und aus zahnförmigen Eingriffselementen 222 aufgebaut.
Jedes zahnförmige
Eingriffselement 222 überdeckt
zumindest zwei der bandförmigen
Elemente 201, 202, 203, insbesondere
alle drei bandförmigen
Elemente des Zahnbandes 220. Auch die zahnförmigen Eingriffselemente 222 bestehen
aus zwei Zahnhälften 224, 225,
welche mit Hilfe von Verbindungsringen 226 miteinander
verbunden sind. Die Verbindungsringe 226 sind zwischen
den bandförmigen
Elementen 201, 202, 203 angeordnet. Ferner können auch
an den Außenseiten
weitere Verbindungsringe 226 vorgesehen sein, sofern die
Zahnhälften 224, 225 eine
entsprechende Breite aufweisen. Jedes bandförmige Element 201, 202, 203 verläuft zwischen
den Zahnhälften 224, 225 wie
oben beschrieben. Die erfindungsgemäße Zahnscheibe ist entsprechend
der Abfolge von bandförmigen
Elementen 201, 202, 203 und Verbindungsringen 226 aufgebaut.
Eine für
das Zahnband 220 korrespondierende Zahnscheibe würde folglich
aus den anhand der Zahnscheibe 10 beschriebenen Elementen
in der folgenden Abfolge bestehen: Bandscheibe 12, Zahneingriffsscheibe 11,
Bandscheibe 12, Zahneingriffsscheibe 11, Bandscheibe 12.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Zahnbandes 120 in
Vorderansicht. In 6A ist ein zahnförmiges Eingriffselement 122 dargestellt.
Es besteht aus zwei Zahnhälften 124, 125.
Der jeweils dem Band 121 (vgl. 6B) zugewandte
Bereich 130, 131 jeder Zahnhälfte 124, 125 weist
zwei unterschiedliche Flächenbereiche
auf. Die jeweils in der Mitte liegende Fläche 132, 133 ist
im Wesentlichen plan gestaltet. In diesem Bereich wird das bandförmige Element 121 fest umschlossen,
wie aus 6B ersichtlich wird. Im Ausführungsbeispiel
der 6 ist in diesem Bereich des bandförmigen Elementes 121 eine
Sicke 140 ausgebildet (siehe genauere Beschreibung nächster Absatz).
Diese kann jedoch auch entfallen, so dass die Fläche 132, 133 zur
Gänze plan
gestaltet ist. Es ergibt sich dann eine Ausführungsform ähnlich der 7.
Die beiden seitlich gelegenen Flächen 134, 136 bzw. 135, 137 sind
dagegen als Freiflächen
ausgeführt.
Anders ausgedrückt
sind diese abgeschrägt. Es
verbleibt dem bandförmigen
Element 121 in diesem Bereich ein keilförmiger Spielraum, so dass es eine
entsprechende Bewegung ausführen
kann. Diese Ausgestaltung ist sehr vorteilhaft, da hierdurch ein optimales
Anliegen des bandförmigen
Elementes 121 auf der Auflagefläche 13 der Bandscheibe 12 der Zahnscheibe 10 ermöglicht wird.
Insbesondere bei vergleichsweise kleinen Zahnscheibendurchmessern
erweist sich diese Ausgestaltung als sehr vorteilhaft. Die Freiflächen 134, 135, 136, 137 sind
an den Rändern
der Eingriffselemente 122 im Wesentlichen so abgeschrägt oder
gekrümmt,
dass deren Winkel oder Krümmungsradius
dem mittleren Winkel oder dem Krümmungsradius
der angrenzenden Fläche,
d. h. der Auflagefläche 13,
der Bandscheibe 12 ähnlich
ist. Als ähnlich
wird alles bezeichnet, was mit wenigen Grad oder rad Abweichung
einen nahezu identischen Winkel oder Krümmungsradius aufweist. Anders
ausgedrückt,
ist die Freifläche 134, 135, 136, 137 eine
im Wesentlichen abgeschrägte
oder gekrümmte
Fläche,
deren Steigung der Steigung der angrenzenden Auflagefläche 13, 113 einer
Bandscheibe 12, 112 ähnlich ist oder dieser entspricht.
Somit kann das Band in den Randbereichen der Eingriffselemente schon
die Form oder Richtung der Zahnscheibe annehmen und folgt ruckfrei
der Oberflächenstruktur
der Zahnscheibe. Es ist folglich ein sanfter Übergang des Bandes von der
Auflagefläche
in der Zahnhälfte
zur Auflagefläche
der Zahnscheibe möglich.
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In
der 6B ist eine Möglichkeit
der Verbindung von bandförmigem
Element 121 und zahnförmigem
Eingriffselement 122 über
die beiden Zahnhälften 124, 125 dargestellt.
Im mittleren Bereich des zahnförmigen
Elementes weist das bandförmige
Element 121 eine Sicke 140 auf. Das zahnförmige Eingriffselement 122 ist
entsprechend gestaltet. Es weist folglich die Zahnhälfte 124 eine
entsprechende Nut 104 und die Zahnhälfte 125 eine entsprechende
Erhebung 129 (vgl. 6A) auf.
Neben dieser Verbindungsmöglichkeit
kommt auch die Verbindung durch eine andere Art des Formschlusses
durch Nieten, oder durch eine Fügeverbindung
wie Löten,
Schweißen
oder Kleben in Frage. Ferner kann auch bei Vorsehen einer Sicke 140 eine
zusätzliche
Sicherung gegen ein Verschieben der Eingriffselemente 122 vorgesehen
sein, indem die Zahnhälften 124, 125 beispielsweise
vernietet, verklebt, verlötet
oder verschweißt
sind, bzw., wie in der 6B dargestellt, durch einen
Verbindungsring 126 zusammengehalten werden.
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7 zeigt
ein weiteres zahnförmiges
Eingriffselement 422, das aus zwei Zahnhälften 424, 425 besteht.
Im Randbereich der Zahnhälften 450, 452, 454, 456,
der jeweils ein Stück
außerhalb
des mittleren Bereichs 458 des Eingriffselements 422 beginnt, befinden
sich, ähnlich
zu 6, Freiflächen 434, 435, 436, 437,
die gekrümmt
sind. Die Übergangslinien 459 und 460 kennzeichnen
den Übergang
von den mittleren Flächen 458 zu
den gekrümmten
Flächen 434, 435, 436, 437.
Deren Krümmungsradius R1,
in 7 mittels gebrochenen Pfeils dargestellt, entspricht
etwa dem der Zahnscheibe 112. In 7 ist die
Zahnscheibe 112 (vgl. 8, 9)
mit ihrer gekrümmten
Auflagefläche 113 angedeutet.
Es wird daraus deutlich, dass die Freiflächen 434, 435, 436, 437 und
die Auflagefläche 113 einen ähnlichen
bis identischen Verlauf haben. Im mittleren Bereich 458 des
Eingriffselementes 422 liegt keine Krümmung vor, sondern die Auflagefläche für das bandförmige Element
ist plan. Im Übrigen
wird auf die Beschreibung zu 6 verwiesen.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung der 8 und 9 erfolgt
für die
Beschreibung des Zahnbandes eine Bezugnahme insbesondere auf 7.
Die Bandscheibe 112 in den 8 und 9 ist
sektoriert. Als Sektor 160 wird der Bereich der Bandscheibe 112 bezeichnet,
der sich zwischen zwei Vertiefungen 114 befindet. Die Vertiefungen 114 sind so
ausgestaltet, dass sie Zähne
bzw. die Eingriffselemente 422 des Zahnbandes 420 aufnehmen
können (vgl. 9).
Die Sektoren 160 haben eine gekrümmte Oberfläche, als Auflagefläche 113 bezeichnet,
deren Krümmungsradius
mit R2 gekennzeichnet ist. Befindet sich das Zahnband im Eingriff
mit der Zahnscheibe, so liegt das Zahnband 420 zwischen
seinen Zähnen
auf der Auflagefläche 113 auf
und das Eingriffselement 422 greift in die Aussparungen 16 der Zahneingriffsscheiben 11 ein
(in
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9 nicht
dargestellt). Dabei kommt das Eingriffselement 422 so zu
liegen, dass die Freiflächen 434, 435, 436, 437 die
Krümmung
der Auflagefläche 113 fortschreiben.
Dies setzt voraus, dass durch konstruktive Gestaltung die Übergangslinien 459, 460 auf
geradlinigen Verlängerungen
der Begrenzungslinien 461, 462 zu liegen kommen.
Die Krümmungsradien
R1 und R2 sind dabei annähernd identisch
in ihrer Länge
und ihrem Mittelpunkt 162. Vorgegeben wird der Krümmungsradius
R2 durch den Schnittpunkt der Begrenzungslinien 461, 462, der
auch als Sektormittelpunkt 162 bezeichnet wird. Daraus
ist abzuleiten, dass die einzelnen Sektormittelpunkte nicht mit
dem Drehpunkt 164 der Zahnscheibe zusammen fallen, welcher
auch den Schwerpunkt darstellt. Für das bandförmige Element wird damit auch
das Ziel erreicht, eine annähernd
konstante Krümmung
von der Übergangslinie 460 der Freifläche 437 über die
Auflagefläche 113 bis
zur Freifläche 435 des
benachbarten zahnförmigen
Elements mit der beendenden Übergangslinie 459 zu
erfahren. Diese Abstimmung bezieht sich auf die im Durchmesser kleinste
Zahnscheibe im gesamten Antrieb. Bei größeren Zahnscheiben fällt aufgrund
der größeren Anzahl
an Sektoren 160 der Krümmungsradius
R2 größer aus,
was aber für
das Band wiederum unkritisch ist.
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10 zeigt
eine Möglichkeit
der Verbindung zweier Bandenden, insbesondere für Endlosbänder. Entsprechend Anspruch
20 überlappen
die beiden Bandenden 402, 403 eines bandförmigen Elementes
im Bereich von zwei Zahnhälften 124, 125,
wo sie miteinander verschweißt
sind, angedeutet durch die Schweißverbindung 410. Die Überlappung
kommt im Falle einer formschlüssigen
Verbindung zwischen zahnförmigen
und bandförmigen
Elementen gemäß Anspruch
6 durch übereinanderliegende
Sicken 440, 440' der
beiden Bandenden 402, 403 zustande. Eine Verschweißung der
Bandenden ist auch auf Stoß im
Bereich zwischen den zahnförmigen
Elementen möglich.
Jedoch weist die in 10 dargestellte überlappende
Verbindung einige Vorteile auf. Eine Längenänderung aufgrund von Wärmeeinflüssen wie
bei Stoßverbindung
gibt es nicht. Zum anderen stellt eine Schweißverbindung bei dynamischer
Belastung immer eine Schwachstelle dar. Deshalb ist es sinnvoll,
wenn sich die Schweißnaht
im Bereich der festen Einspannung zwischen den Zahnhälften 124, 125 befindet,
wo das Band keinen dynamischen Spannungen ausgesetzt ist. Das in 10 dargestellte
zahnförmige
Eingriffselement entspricht im Wesentlichen dem in 6 dargestellten,
so dass für
eine detaillierte Beschreibung des zahnförmigen Eingriffselementes auf
diese verwiesen wird. Die Verbindung der Bandenden 402, 403 kann
jedoch auch bei Verwendung des Bandes mit zahnförmigen Eingriffselementen ohne
Sicke, wie z. B. in 2 oder 7 dargestellt,
entsprechend in dem Bereich des bandförmigen Elementes erfolgen, der
zwischen zwei Zahnhälften eingespannt
wird. Ferner sind bei der überlappenden
Verbindung neben der Schweißverbindung
auch andere Fügeverfahren
wie Kleben, Löten
oder Vernieten möglich.