DE10360290B4 - Kunststoffummantelte Rolle, insbesondere Spannrolle für einen Riementrieb - Google Patents

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Abstract

Kunststoffummantelte Rolle, insbesondere Spannrolle aus Kunststoff für einen Riemenantrieb, umfassend ein über ein Wälzlager (5) auf einem Tragelement (2) drehbar gelagertes Rad (7), das einen Innenring (9) und einen Außenring (10) aufweist, die durch radial ausgerichtete, über den Umfang verteilte Rippen (12) sowie durch einen Mittelsteg (8) verbunden sind, oder umfassend einen auf ein Wälzlager aufgespritzten zylindrischen Kunststoffmantel (17), wobei das Rad (7) oder der Kunststoffmantel (17) mit einer Lauffläche (13) an einem Riemen des Riemenantriebs abgestützt ist und auf einer Rippe (12) oder einer Lauffläche (13) oder einer Seitenfläche des Mittelstegs (8) oder des zylindrischen Kunststoffmantels (17) verteilt angeordnete Angusspunkte (16) für die Spritzgießfertigung vorgesehen sind, wobei die Angusspunkte (16) winkelmäßig ungleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine kunststoffummantelte Rolle, insbesondere Spannrolle aus Kunststoff für einen Riemenantrieb, umfassend ein über ein Wälzlager auf einem Tragelement drehbar gelagertes Rad, das einen Innenring und einen Außenring aufweist, die durch radial ausgerichtete, über den Umfang verteilte Rippen sowie durch einen Mittelsteg verbunden sind, oder umfassend einen auf ein Wälzlager aufgespritzten zylindrischen Kunststoffmantel, wobei das Rad oder der Kunststoffmantel mit einer Lauffläche an einem Riemen des Riemenantriebs abgestützt ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Für einen Riementrieb ist mit Hilfe einer Spannrolle eine gewünschte Riemenspannung einstellbar. Bisherige Spannrollen aus Kunststoff sind herstellungsbedingt bzw. werkstoffbedingt mit abgeflachten Abschnitten auf der Lauffläche versehen. Zwischen den Rippen des Spannrollenrades stellen sich anstatt der gewünschten vollzylindrischen Mantelfläche abgeflachte Abschnitte ein, wodurch der Riemen periodisch im Bereich der Rippen gespannt und in den Zwischenabschnitten entspannt wird. Diese Tatsache verursacht eine Schwingungsanregung, verbunden mit einer nachteiligen Geräuschentwicklung des auf der Lauffläche des Spannrollenrades anliegenden Riemens.
  • Aus den Dokumenten, der DE 32 26 419 A1 und der DE 36 25 800 A1 , sind Spannrollen bekannt, bei denen jeweils ein Kunststoffrad auf einem Tragelement drehbar gelagert ist. Die Ausbildung des Rades umfasst einen ausschließlich an der Mantelfläche eines Wälzlager-Außenrings angeordneten Innenring, der mit radial ausgerichteten, über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Rippen mit einem Außenring verbunden ist. Über die Mantelfläche bzw. die Lauffläche des Radaußenrings ist die Spannrolle an dem Riemen abgestützt.
  • Bedingt durch die gleichmäßig verteilten Rippen sowie die werkstoffbedingte Unrundheit bildet das Kunststoffrad eine Mantelfläche mit gleichförmig gestalteten Abflachungen. In bestimmten Drehzahlbereichen führt ein derartiges Kunststoffrad zur Resonanz des Riementriebs, die den Verschleiß und das Laufgeräusch erhöht.
  • Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist in der DE 44 99 780 C1 bereits vorgeschlagen worden, dass die aufeinanderfolgenden Rippen bezogen auf einen Mittelpunkt des Rades unterschiedliche Winkel zueinander einschließen.
  • Die enge Beabstandung der Rippen führt zu einer weitestgehend zylindrischen Mantelfläche bzw. Lauffläche des Rades. Die kurzen Laufflächenabschnitte zwischen benachbarten Rippen führen folglich zu einer vernachlässigbaren Unrundheit der Mantelfläche, wobei aufgrund der Winkelunterschiede zwischen den benachbarten Rippen die verbleibende äußerst geringe Unrundheit stets unterschiedlich ist, wodurch die Resonanzbildung des Riementriebs zur Realisierung eines geräuschoptimierten Riementriebs unterbunden wird.
  • Die DE 41 26 938 C3 betrifft eine Rolle, bei der ein Wälzlager außenseitig von einem Rollenkörper mit einem im Wesentlichen H-förmigen Querschnitt umspritzt ist, wobei auf einer Seitenfläche des Mittelstegs verteilt angeordnete Angusspunkte für die Spritzgießfertigung vorgesehen sind.
  • Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass mit diesen Maßnahmen nur eine relativ begrenzte Eindämmung der störenden Schwingungen erreicht werden kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten mit Schwingungen des Riemens aufgrund der Auslegung der Spannrolle zu unterbinden und damit einen Riementrieb zu schaffen, der deutlich geräuschgedämpft gegenüber den bisherigen Anordnungen ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine kunststoffummantelte Rolle, insbesondere Spannrolle aus Kunststoff für einen Riemenantrieb, vorgesehen umfassend ein über ein Wälzlager auf einem Tragelement drehbar gelagertes Rad, das einen Innenring und einen Außenring aufweist, die durch radial ausgerichtete, über den Umfang verteilte Rippen sowie durch einen Mittelsteg verbunden sind, oder umfassend einen auf ein Wälzlager aufgespritzten zylindrischen Kunststoffmantel, wobei das Rad oder der Kunststoffmantel mit einer Lauffläche an einem Riemen des Riemenantriebs abgestützt ist und auf einer Rippe oder einer Lauffläche oder einer Seitenfläche des Mittelstegs oder des zylindrischen Kunststoffmantels verteilt angeordnete Angusspunkte für die Spritzgießfertigung vorgesehen sind, wobei die Angusspunkte winkelmäßig ungleichmäßig verteilt angeordnet sind.
  • Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass nicht die durch die Spannung des Riemens bedingte Abflachung des Außenrings zwischen den Rippen die Hauptursache für die Anregung von Schwingungen und die Entstehung von Geräuschen ist sondern die sich bei der Fertigung des Kunststoffrades ergebenden Erhebungen auf der Laufbandage. Beim Zusammenfließen des Kunststoffes zwischen jeweils zwei Angusspunkten ergibt sich immer mittig zwischen diesen Angusspunkten eine Naht und an dieser Stelle eine Erhöhung, wobei diese selbstverständlich in der Praxis sehr klein ist. Diese regelmäßigen kleinen Erhöhungen führen aber in der Praxis zu einer erheblichen Schwingungsanregung.
  • Durch die erfindungsgemäße ungleichmäßige Verteilung der Angusspunkte ergeben sich ungleichmäßig verteilte Erhebungen auf der Laufbandage, durch die sich wiederum die Geräuschentstehung sehr viel unkritischer gestaltet, da keine dominanten Ordnungen mehr vorhanden sind.
  • Die Praxis hat gezeigt, dass durch diese erfindungsgemäße ungleichmäßige Verteilung der Angusspunkte eine erheblich stärkere Verbesserung der Schwingungsunterdrückung und der Geräuschentwicklung vom Riemenantrieb mit solchen Spanntrieben erzielt werden kann, als durch die bereits angesprochene Maßnahme der DE 44 99 780 C1 .
  • In an sich bekannter Weise kann dabei die Ausbildung so getroffen sein, dass ein Außenring des Wälzlagers außenseitig und begrenzt an beiden Stirnseiten vom Innenring des Rades umspritzt ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
  • 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Lagerbüchse, wobei um die Lagerbüchse verteilt in stark übertriebenem Maßstab die sich beim Spritzgießen ergebenden Erhöhungen auf der Laufbandage dargestellt sind,
  • 2 einen Längsschnitt durch die in 1 abgebildete Spannrolle und
  • 3 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lagerbüchse ohne Laufrad mit direkt umspritztem Lager.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Die in den 1 und 2 dargestellte Spannrolle 1 umfasst ein Tragelement 2, das beispielsweise mit einer Spannvorrichtung verbunden ist, mit der ein Riemen 3 eines Riementriebs gespannt werden kann. Das topfartig gestaltete Tragelement 2 dient außenseitig auf einer Mantelfläche 4 zur Führung eines Wälzlagers 5, auf dessen Außenring 6 ein Rad 7 lagefixiert ist. Dies kann beispielsweise durch die in 2 erkennbare Umspritzung des Außenrings 6 des Wälzlagers 5 durch den Innenring 9 des Rades 7 erfolgen. Das aus Kunststoff gefertigte Rad 7 besitzt einen etwa doppelt liegenden H-förmigen Querschnitt, versehen mit einem Mittelsteg 8, der den bereits genannten Innenring 9 und einen Außenring 10 miteinander verbindet. Durch diesen Aufbau ergeben sich U-förmige Ausnehmungen 11, in denen radial ausgerichtete Rippen 12 zur Versteifung vorgesehen sind. Der Riemen 3 liegt auf einer Lauffläche 13 des Außenrings 10 an. Bei 16 erkennt man die Angusspunkte für die Spritzgießfertigung des Rades 7, wobei diese Angusspunkte längs eines konzentrischen Kreises auf dem Mittelsteg angeordnet jedoch in ungleichförmigen Winkelabständen voneinander angeordnet sind. Die Anordnung der Angusspunkte längs eines konzentrischen Kreises ist natürlich in der Praxis nicht unbedingt erforderlich. Die Angusspunkte könnten gegenüber einer solchen Kreisanordnung auch radial versetzt angeordnet sein und darüber hinaus könnten die Angusspunkte statt auf dem Mittelsteg auch auf einer Rippe oder Schulter, den Lagerring Außenring umfassend, oder auf der Laufbandage liegen.
  • Zwischen den Angusspunkten 16 ergeben sich bedingt durch das Zusammenfließen des Kunststoffs in der Bindenaht zwischen den Fließfronten durch die Faserorientierung geringfügige Erhöhungen 15 der Laufbandage, die in 1 in extrem überzeichnetem Ausmaß als Linie 14 eingezeichnet sind.
  • Durch die erfindungsgemäße ungleichförmige Verteilung der Angusspunkte 16 und die daraus resultierende entsprechend ungleichförmige Verteilung der Erhöhungen 15 der Laufbandage vermeidet man Resonanzen durch das Schwingen des Riementriebs infolge dieser Erhöhungen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Geräusche durch die erfindungsgemäße Maßnahme auf weniger als ein Drittel der sonst auftretenden Geräusche gesenkt werden können.
  • Die 3 zeigt eine der 1 entsprechende Ansicht einer vereinfachten erfindungsgemäßen Lagerbüchse, bei der wiederum in stark übertriebenem Maßstab die sich beim Spritzgießen ergebenden Erhebungen auf der Laufbandage dargestellt sind. Anstelle der Ausbildung eines Rades mit Speichen mit Innenring, Außenring und Mittelsteg ist hier das Lager durch einen einfachen zylindrischen Kunststoffmantel 17 umspritzt. Die Angusspunkte 16 sind wie beim Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 winkelmäßig gegeneinander versetzt, sodass auch die durch das Zusammenfließen des Kunststoffs sich ergebenden Erhöhungen 15 im Bereich der Bindenaht zwischen den Fließfronten winkelmäßig versetzt angeordnet sind, wodurch sich Resonanzen beim Schwingen des Riementriebs infolge dieser Erhöhungen vermeiden lassen.
    • 1
    Spannrolle
    2
    Tragelement
    3
    Riemen
    4
    Mantelfläche
    5
    Wälzlager
    6
    Außenring
    7
    Rad
    8
    Mittelsteg
    9
    Innenring
    10
    Außenring
    11
    Ausnehmungen
    12
    Rippen
    13
    Lauffläche
    14
    Linie
    15
    Erhöhungen
    16
    Ausgusspunkte
    17
    zylindrischer Kunststoffmantel

Claims (3)

  1. Kunststoffummantelte Rolle, insbesondere Spannrolle aus Kunststoff für einen Riemenantrieb, umfassend ein über ein Wälzlager (5) auf einem Tragelement (2) drehbar gelagertes Rad (7), das einen Innenring (9) und einen Außenring (10) aufweist, die durch radial ausgerichtete, über den Umfang verteilte Rippen (12) sowie durch einen Mittelsteg (8) verbunden sind, oder umfassend einen auf ein Wälzlager aufgespritzten zylindrischen Kunststoffmantel (17), wobei das Rad (7) oder der Kunststoffmantel (17) mit einer Lauffläche (13) an einem Riemen des Riemenantriebs abgestützt ist und auf einer Rippe (12) oder einer Lauffläche (13) oder einer Seitenfläche des Mittelstegs (8) oder des zylindrischen Kunststoffmantels (17) verteilt angeordnete Angusspunkte (16) für die Spritzgießfertigung vorgesehen sind, wobei die Angusspunkte (16) winkelmäßig ungleichmäßig verteilt angeordnet sind.
  2. Kunststoffummantelte Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (6) des Wälzlagers (5) außenseitig und begrenzt an beiden Stirnseiten vom Innenring (9) des Rades (7) umspritzt ist.
  3. Kunststoffummantelte Rolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Angusspunkte (16) längs eines zur Achse konzentrischen Kreises verteilt oder radial versetzt angeordnet sind.
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