DE112013003955T5

DE112013003955T5 - Zahnriemen und diesen umfassendes Riemenuntersetzungsgetriebe

Info

Publication number: DE112013003955T5
Application number: DE201311003955
Authority: DE
Inventors: c/o BANDO CHEMICAL INDUSTRIES Sekiguchi Yuji; c/o BANDO CHEMICAL INDUSTRIES L Nakashima Eijiro
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-04-23
Also published as: US20150152941A1; KR20150043316A; JP6240605B2; US9670985B2; CN104520609A; JPWO2014024377A1; CN104520609B; KR102062752B1; CN107289069A; WO2014024377A1

Abstract

Ein Zahnriemen 16 umfasst: einen Rückenabschnitt; und mehrere Schrägzähne 20, die an einem Innenumfang des Rückenabschnitts vorgesehen und bei einer festen Teilung in einer Riemenlängsrichtung angeordnet sind. Ein Winkel θ zwischen einer Flankenlinienrichtung der Schrägzähne 20 und einer Riemenseitenrichtung liegt in einem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen. Ein Verhältnis A der Dicke tb des Rückenabschnitts zu einer Zahnhöhe hb der Schrägzähne 20, das durch A = 100 × tb/hb gegeben ist, liegt in einem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die in der vorliegenden Anmeldung offenbarte Methode betrifft Zahnriemen zur Verwendung bei Servolenkungssystemen.
STAND DER TECHNIK
Eine Methode zum Verwenden eines Untersetzungsgetriebes mit einem Riemen für eine elektrische Servolenkung ist aus dem Gebiet bekannt. Patentschrift 1 offenbart zum Beispiel ein Riemenuntersetzungsgetriebe unter Verwenden eines Reibriemens, eines so genannten Keilriemens. Bei diesem Riemenuntersetzungsgetriebe muss, da Leistung durch Reibung übertragen wird, eine große Zugkraft an dem Riemen angelegt werden, um eine zufriedenstellende Reibungskraft zu erhalten. Demgemäß wird bei Verwenden des in Patentschrift 1 beschriebenen Riemen untersetzungsgetriebes ein Leerlaufmoment erhöht und ein Lenkrad pflegt sich langsam zurückzustellen.
Patentschrift 2 offenbart ein Riemenuntersetzungsgetriebe unter Verwenden eines geradverzahnten Riemens (Zahnriemens). Bei dieser Art von Riemenuntersetzungsgetriebe wird Kraft übertragen, wenn die Zähne einer Riemenscheibe mit den Zähnen eines Riemens kämmen. Demgemäß muss verglichen mit dem Fall des Verwendens des Keilriemens keine große Zugkraft an dem Riemen angelegt werden und das Leerlaufmoment kann reduziert werden.
Bei dem Riemenuntersetzungsgetriebe unter Verwenden des Zahnriemens wird aber zu Beginn und am Ende eines Eingriffs zwischen den Zähnen der Riemenscheibe und den Zähnen des Riemens während einer Drehung des Riemenuntersetzungsgetriebes ein bestimmtes Betriebsgeräusch erzeugt. Dieses Problem kann durch Reduzieren der Größe der Zähne des Riemens auf ein gewisses Maß reduziert werden. Das Reduzieren der Größe der Zähne des Riemens mindert aber die Festigkeit der Zähne. Die Abnahme der Festigkeit der Zähne kann ein Scheren der Zähne hervorrufen, wenn an den Zähnen eine große Kraft angelegt wird, was ein unerwünschtes Eingreifen der gescherten Zähne hervorrufen kann. Somit kann ein Drehzahlreduktionsmechanismus arretiert werden und Lenken kann unmöglich werden. Wenn die Größe der Zähne des Riemens reduziert wird, um das Betriebsgeräusch zu reduzieren, muss demgemäß die Riemenbreite vergrößert werden, um die Festigkeit der Zähne sicherzustellen. Dies vergrößert die Größe des Untersetzungsgetriebes, was es schwierig macht, das Untersetzungsgetriebe in einer Fahrzeugkarosserie unterzubringen. Ein Vergrößern der Riemenbreite bewirkt auch eine Geräuschzunahme.
Daher werden als Lösung eine Riemenscheibe mit Schrägzähnen und ein Zahnriemen mit Schrägzähnen, die mit den Schrägzähnen der Riemenscheibe kämmen, verwendet (siehe Patentschriften 3, 5). Der Begriff ”Schrägzähne” bezeichnet Zähne, deren Flankenlinie bei einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Riemenseitenrichtung senkrecht zur Laufrichtung des Riemens geneigt ist, wenn dieser Begriff für den Riemen verwendet wird, und bezüglich der Riemenscheibenseitenrichtung senkrecht zu der Drehrichtung der Riemenscheibe, wenn dieser Begriff für die Riemenscheibe verwendet wird. Bei Verwenden des Zahnriemens mit den Schrägzähnen kämmt der Zahn des Riemens mit dem Zahn der Riemenscheibe kontinuierlich von einem Ende des Zahns zum anderen, wenn das Untersetzungsgetriebe im Einsatz ist. Dies kann ein Geräusch reduzieren, das erzeugt wird, wenn die Zähne miteinander greifen.
LISTE DER ANFÜHRUNGEN
PATENTSCHRIFT

PATENTSCHRIFT 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. S62-004673
PATENTSCHRIFT 2: Geprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. H06-049489
PATENTSCHRIFT 3: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2005-29145
PATENTSCHRIFT 4: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2004-314770

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Da Kraftfahrzeuge zunehmend leiser werden, ist es aber vermehrt erwünscht, Geräusche, die durch Riemenuntersetzungsgetriebe erzeugt werden, weiter zu reduzieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, einen Zahnriemen für Servolenkungssysteme vorzusehen, der ausreichend reduzierte Geräusche und Vibrationen aufweist.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein Zahnriemen für ein Servolenkungssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Rückenabschnitt, der aus einem elastischen Material besteht; und mehrere Schrägzähne, die an einem Innenumfang des Rückenabschnitts vorgesehen und bei einer festen Teilung in einer Riemenlängsrichtung angeordnet sind, wobei ein Winkel θ zwischen einer Flankenlinienrichtung der Schrägzähne und einer Riemenseitenrichtung in einem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, liegt und ein Verhältnis A einer Dicke tb des Rückenabschnitts zu einer Zahnhöhe hb der Schrägzähne, das durch A = 100 × tb/hb vorgegeben ist, in einem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, liegt.
Da gemäß dieser Konfiguration der Steigungswinkel θ der Schrägzähne in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, liegt, kann ein Geräusch verglichen mit dem Fall, da der Steigungswinkel θ auf einen Wert außerhalb dieses Bereichs gesetzt ist, signifikant reduziert werden.
Da gemäß dem vorstehenden Zahnriemen das Verhältnis A der Dicke tb des Rückenabschnitts zu der Zahnhöhe hb der Schrägzähne in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, liegt, kann das Kompressionselastizitätsmodul der Schrägzähne und des Rückenabschnitts erhöht werden und die Vibrationsdämpfungswirkung kann verbessert werden, während Zuverlässigkeit sichergestellt wird.
Der vorstehende Zahnriemen wird vorzugsweise bei Riemenuntersetzungsgetrieben für Servolenkung genutzt.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß dem Zahnriemen und dem Riemenuntersetzungsgetriebe nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden Geräusche und Vibrationen effektiv reduziert und ein Lenkgefühl der Servolenkung kann verbessert werden
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht eines Riemenuntersetzungsgetriebes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Perspektivansicht einer Abtriebsriemenscheibe.
3A ist eine vergrößerte Seitenansicht, die einen Teil eines Zahnriemens nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3B ist eine Draufsicht, die den Teil des Zahnriemens von der Schrägzahnseite aus gesehen zeigt.
4A ist eine Schnittansicht des Zahnriemens nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entlang der Linie IVa-IVa in 3A, und 4B ist eine vergrößerte Schnittansicht des Zahnriemens in der Riemenlängsrichtung.
5 ist ein Schaubild, das schematisch den Zustand zeigt, in dem ein Schrägzahn mit einer Nut einer Riemenscheibe in dem Riemenuntersetzungsgetriebe nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kämmt.
6 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Steigungswinkel der Schrägzähne und dem Geräuschpegel bei Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 2 mm zeigt.
7 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis A (%) der Dicke eines Rückenabschnitts zu der Zahnhöhe und dem Geräuschpegel bei den Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 2 mm zeigt.
8 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Steigungswinkel der Schrägzähne und dem Geräuschpegel bei Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 3 mm zeigt.
9 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis A (%) der Dicke eines Rückenabschnitts zu der Zahnhöhe und dem Geräuschpegel bei den Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 3 mm zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
– Konfiguration des Riemenuntersetzungsgetriebes und des Zahnriemens
Ein Zahnriemen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und ein diesen verwendendes Riemenuntersetzungsgetriebe werden nachstehend unter Bezug auf die Begleitzeichnungen näher beschrieben.
1 ist eine Seitenansicht eines Riemenuntersetzungsgetriebes der vorliegenden Offenbarung. Wie in der Figur gezeigt ist, weist ein Riemenuntersetzungsgetriebe 10 eine Antriebsriemenscheibe 12 mit mehreren bei einer vorbestimmten Teilung ausgebildeten Schrägzähnen 13, eine Abtriebsriemenscheibe 14 mit mehrere bei einer vorbestimmten Teilung ausgebildeten Schrägzähnen 19 und einen Zahnriemen 16 mit Schrägzähnen 20, die mit den Schrägzähnen 13 und den Schrägzähnen 19 kämmen, und der um die Antriebsriemenscheibe 12 und die Abtriebsriemenscheibe 14 gewickelt ist, auf.
Dieses Riemenuntersetzungsgetriebe wird in Servolenkungssystemen von Kraftfahrzeugen verwendet. Bei einem beispielhaften (nicht gezeigten) elektrischen Servolenkungssystem zum Beispiel wird die Drehung eines Lenkrads als Reaktion auf den Betrieb des Lenkrads zu einer Eingangswelle übertragen, und die Drehung der Eingangswelle wird mittels eines Torsionsstabs zu einem Ritzel übertragen, während der Torsionsstab verdreht wird. Eine Drehung des Ritzels wird zu einer Zahnstangenwelle übertragen, die Zahnstangenwelle wird in der Achsenrichtung bewegt. Als Reaktion auf die Detektion des Verdrehbetrags des Torsionsstabs durch eine Drehmomentdetektionsvorrichtung wird ein Ausgangssignal der Drehmomentdetektionsvorrichtung an einer Steuervorrichtung angelegt, und die Steuervorrichtung dreht einen unterstützenden Motor. Die Drehkraft des unterstützenden Motors wird von der Antriebsriemenscheibe 12 zu dem Zahnriemen 16 und der Abtriebsriemenscheibe 14 übertragen. Mit diesem Betrieb wird der Betrieb des Lenkrads durch den unterstützenden Motor unterstützt.
Die Antriebsriemenscheibe 12 und die Abtriebsriemenscheibe 14 drehen gemäß der Richtung, in der der Fahrer das Lenkrad einschlägt, und der Zahnriemen 16 bewegt sich in der Längsrichtung (Riemenlängsrichtung) vorwärts oder rückwärts. Der Zahnriemen 16 dreht somit, während der Fahrer das Lenkrad einschlägt. Die maximale Drehzahl der Antriebsriemenscheibe 12 beträgt z. B. etwa 5.000 U/min. Der Zahnriemen 16 der vorliegenden Ausführungsform wird vorzugsweise in elektrischen Servolenkungssystemen verwendet.
2 ist eine Perspektivansicht der Abtriebsriemenscheibe 14. Wie in der Figur gezeigt ist, sind die Schrägzähne 19 an der Außenumfangsfläche der Abtriebsriemenscheibe 14 ausgebildet, und zum Beispiel ist ein Flansch 21 zum Halten des Riemens an der Abtriebsriemenscheibe 14 an dem Außenumfangsrand der Abtriebsriemenscheibe 14 ausgebildet. Die Abtriebsriemenscheibe 14 weist eine Durchgangsbohrung 17 auf, durch welche eine Zahnstangenwelle eines nicht gezeigten Servolenkungssystems eingeführt ist. Typischerweise ist an dem Außenumfangsrand der Antriebsriemenscheibe 12 kein Flansch ausgebildet.
Der Durchmesser und die Anzahl an Zähnen der Antriebsriemenscheibe 12 und der Durchmesser und die Anzahl an Zähnen der Abtriebsriemenscheibe 14 werden nach Bedarf entsprechend dem erforderlichen Untersetzungsverhältnis ermittelt. Der Durchmesser der Antriebsriemenscheibe 12 beträgt z. B. etwa 17 mm bis 32 mm, und die Anzahl an Zähnen der Antriebsriemenscheibe 12 beträgt z. B. etwa 28 bis 50. Der Durchmesser der Abtriebsriemenscheibe 14 beträgt z. B. etwa 64 mm bis 102 mm, und die Anzahl an Zähnen der Abtriebsriemenscheibe 14 beträgt z. B. etwa 100 bis 160. Das Übersetzungsverhältnis der Abtriebsriemenscheibe 14 zu der Antriebsriemenscheibe 12 (= (Anzahl an Zähnen der Abtriebsriemenscheibe)/(Anzahl an Zähnen der Antriebsriemenscheibe)) beträgt etwa 2,2 bis 4,0, und das Außendurchmesserverhältnis der Abtriebsriemenscheibe 14 zu der Antriebsriemenscheibe 12 (= (Durchmesser der Abtriebsriemenscheibe)/(Durchmesser der Antriebsriemenscheibe)) beträgt etwa 2,2 bis 4,0.
Die Teilung der Schrägzähne 13 und die Teilung der Schrägzähne 19 liegen in dem Bereich von z. B. etwa 2 mm bis 3 mm, beide Werte eingeschlossen. Der Winkel zwischen der Flankenlinienrichtung der Schrägzähne 13 und der Dickenrichtung der Antriebsriemenscheibe 12 und der Winkel zwischen der Flankenlinienrichtung der Schrägzähne 19 und der Dickenrichtung der Abtriebsriemenscheibe 14 liegt in dem Bereich von z. B. 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen.
3A ist eine vergrößerte Seitenansicht, die einen Teil des Zahnriemens 16 nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 3B ist eine Draufsicht, die den Teil des Zahnriemens 16 von der Seite der Schrägzähne 20 aus gesehen zeigt. In 3A ist die Rückenfläche (obere Fläche) des Riemens als flache Fläche gezeigt. Der tatsächliche Zahnriemen 16 liegt aber in der Form eines Endlosrings vor, wenn er nicht um die Riemenscheiben gewickelt ist.
4A ist eine Schnittansicht des Zahnriemens 16 nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entlang der Linie IVa-IVa in 3A, und 4B ist eine vergrößerte Schnittansicht des Zahnriemens 16 in der Riemenlängsrichtung.
Wie in 3A und 3B gezeigt ist, sind die Schrägzähne 20 bei einer vorbestimmten Teilung P an dem Innenumfang des Zahnriemens 16 ausgebildet, und die Teilung P ist im Wesentlichen die gleiche wie die der Schrägzähne 13, 19 und liegt in dem Bereich von z. B. 2 mm bis 3 mm, beide Werte eingeschlossen. Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff ”Teilung P” den Abstand zwischen den Mitten in der Riemenlängsrichtung von benachbarten der Schrägzähne 20. Die Breite Wt in der Riemenlängsrichtung jedes Schrägzahns 20 liegt in dem Bereich von z. B. etwa 1,30 mm bis 1,95 mm, beide Werte eingeschlossen.
Die Riemenbreite W des Zahnriemens 16 liegt in dem Bereich von z. B. 20 mm bis 40 mm, beide Werte eingeschlossen. Die Umfangslänge des Zahnriemens 16 wird nach Bedarf gemäß den Riemenscheibendurchmessern etc. ermittelt und beträgt z. B. etwa 300 mm bis 400 mm.
Der Winkel (auch als ”Steigungswinkel” bezeichnet) θ zwischen der Flankenlinienrichtung der Schrägzähne 20 und der Riemenseitenrichtung liegt in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen. Die Flankenlinie der Schrägzähne 20 kann sich bezüglich der Riemenseitenrichtung als horizontale Referenz entweder nach oben nach rechts oder nach oben nach links erstrecken, solange der Winkel θ in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad liegt, beide Werte eingeschlossen. Der Steigungswinkel θ der Schrägzähne 20 ist im Wesentlichen der gleiche wie der der Schrägzähne 13 der Antriebsriemenscheibe 12 und der der Schrägzähne 19 der Abtriebsriemenscheibe 14. Das Verhältnis (Kontaktüberlagerungsverhältnis) ε, bei dem der Zeitraum, während dessen ein Schrägzahn 20 mit dem Schrägzahn 13, 19 der Riemenscheibe kämmt, den Zeitraum überlagert, während dessen der folgende Schrägzahn 20 mit dem Schrägzahn 13, 19 der Riemenscheibe kämmt, das gegeben ist durch ε = W·tanθ/P, erfüllt –2,53 ≤ 1 – ε ≤ 0,18.
Wie in 4A und 4B gezeigt ist, weist der Zahnriemen 16 nach der vorliegenden Ausführungsform einen ringförmigen Rückenabschnitt 24 aus einem elastischen Material, einen Cord 22, der z. B. in dem Innenumfang des Rückenabschnitts 24 so eingebettet ist, dass er sich in der Riemenlängsrichtung erstreckt, und die Schrägzähne 20, die an dem Innenumfang des Rückenabschnitts 24 vorgesehen sind, auf.
Jeder Schrägzahn 20 weist Zahngummi 28 und Zahntuch 26 auf, das die Innenumfangsfläche des Zahngummis 28 bedeckt. In einem Bereich zwischen benachbarten der Schrägzähne 20 kann das Zahntuch 26 in direktem Kontakt mit dem Cord 22 oder dem Rückenabschnitt 24 stehen oder kann in Kontakt mit dem Cord 22 oder dem Rückenabschnitt 24 stehen, wobei ein verdünnter Teil des Zahngummis 28 dazwischen gesetzt ist.
Ein Bestandteilmaterial des Rückenabschnitts 24 und des Zahngummis 28 ist ein Gummi, der Temperaturen in dem Bereich von etwa so niedrig wie –40°C bis etwa so hoch wie 120°C standhalten kann.
Zum Beispiel wird vorzugsweise hydrierter Nutrilkautschuk (HNBR) verwendet. Andere Beispiele des Bestandteilmaterials des Rückenabschnitts 24 und des Zahngummis 28 umfassen Chloroprenkautschuk (CR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Styrol-Butadien-Kautschuk, Epichlorhydrin-Kautschuk, Polyurethan-Kautschuk, etc. Bekannte Verstärkungsfasern etc. oder ein bekannter Zusatz können zu diesen Kautschuken zugegeben werden.
Der Cord 22 wird z. B. in einem Spiralmuster nahe der Grenze zwischen dem Innenumfang des Rückenabschnitts 24 und dem Zahngummi 28 oder dem Zahntuch 26 positioniert. Es können mehrere Cords 22 vorgesehen werden. Da der Zahnriemen 16 die Schrägzähne 20 aufweist, pflegt sich der Riemen hin zum Rand der Riemenscheibe zu bewegen, wenn des Riemenuntersetzungsgetriebe 10 in Einsatz ist. Als Lösung dafür können mehrere Corde 22 nach Bedarf durch Kombinieren von z. B. S-Zwirngarn und Z-Zwirngarn gebildet werden, um eine Schubkraft aufgrund der Schrägzähne 20 zu reduzieren. Als Cord 22 wird vorzugsweise ein hochelastisches Material verwendet. Zum Beispiel werden bevorzugt Glasfasern verwendet. Als Cord 22 können Aramidfasern verwendet werden.
Zum Beispiel werden Nylonfasern, Aramidfasern enthaltende Nylonfasern, etc. bevorzugt als Material des Zahntuchs 26 verwendet. Die Dicke des Zahntuchs 26 liegt in dem Bereich von z. B. etwa 0,30 mm bis 0,50 mm, beide Werte eingeschlossen. Nylonfasern wie etwa 6,6-Nylon oder 4,6-Nylon, Aramidfasern, Polyparaphenylen-Benzobisoxazol(PBO)-Fasern, etc. können als Material des Zahntuchs 26 verwendet werden.
Bei dem Zahnriemen 16 nach einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung ist der Rückenabschnitt 24 dicker als bei den herkömmlichen Zahnriemen. Im Einzelnen liegt das Verhältnis A der Dicke tb des Rückenabschnitts 24 zu der Zahnhöhe hb des Schrägzahns 20, das durch A = 100 × tb/hb gegeben ist, in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen. Das Festlegen des Verhältnisses A in diesem Bereich kann den Geräuschpegel, der durch das den Zahnriemen 16 verwendende Riemenuntersetzungsgetriebe 10 erzeugt wird, verglichen mit den Riemenuntersetzungsgetrieben, die die herkömmlichen Zahnriemen verwenden, signifikant reduzieren. Das Verhältnis A in dem Bereich von 175% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, ist bevorzugter, da der Geräuschpegel während des Fahrens weiter reduziert werden kann. In dem Fall, da der Rückenabschnitt 24 und der Zahngummi 28 aus HNBR gebildet sind, ist es bevorzugt, dass die Zahnhöhe hb des Schrägzahns 20 in dem Bereich von z. B. etwa 0,76 mm bis 1,14 mm, beide Werte eingeschlossen, liegt und die Gesamtdicke t des Zahnriemens 16 (Dicke von der Rückfläche des Riemens zu dem Zahnkopf des Schrägzahns) in dem Bereich von z. B. etwa 1,67 mm bis 3,8 mm, beide Werte eingeschlossen, liegt.
Die Schrägzähne 20 werden in dem Zustand, in dem der Zahnriemen 16 um die Antriebsriemenscheibe 12 und Abtriebsriemenscheibe 14 gewickelt ist, so dass die Schrägzähne 20 mit den Schrägzähnen 13, 19 kämmen, komprimiert. Das Kompressionsverhältnis B der Zahnhöhe hb der Schrägzähne 20 bezüglich der Nuttiefe hp der Antriebsriemenscheibe 12 und der Abtriebsriemenscheibe 14, das durch B = 100 × (hb – hp)/hb gegeben ist, beträgt B ≤ 1,4%.
5 ist ein Schaubild, das schematisch den Zustand zeigt, in dem der Schrägzahn 20 mit einer Nut der Riemenscheibe kämmt. Auch wenn die Abtriebsriemenscheibe 14 in der Figur als Beispiel gezeigt ist, weist die Nut der Antriebsriemenscheibe 12 im Wesentlichen die gleiche Form auf. In 5 ist P1 eine Linie, die das Zahnprofil der Abtriebsriemenscheibe 14 (oder der Antriebsriemenscheibe 12) zeigt, und P2 ist eine Linie, die das Zahnprofil des Zahnriemens 16 zeigt. Eine gerade Linie B als Zweipunkt-Strichlinie ist eine Referenzlinie, die durch den Zahnliniengrund des Zahnriemens 16 tritt. Ein Strichlinienbogen C ist ein Bogen, der durch einen Punkt tritt, der sich bei einem Abstand (0,5hb) gleich der Hälfte der Zahnhöhe hb des Zahnriemens 16 von der Bezugslinie B befindet, und die Mitte des Bogens entspricht der Mitte der Abtriebsriemenscheibe (der Antriebsriemenscheibe 12).
Wie in 5 gezeigt ist, ist das vorbestimmte Spiel BL in dem Zustand vorhanden, in dem der Zahnriemen 16 mit der Abtriebsriemenscheibe 14 und der Antriebsriemenscheibe 12 kämmt. Das Spiel BL ist als Abstand zwischen dem Schrägzahn 19 (oder dem Schrägzahn 13) der Riemenscheibe und dem Schrägzahn 20 des Zahnriemens 16 an einer Position entlang des Bogens C definiert. Dieses Spiel BL ist so eingestellt, dass es 1,7% ≤ C ≤ 2,5% erfüllt, wobei C das Verhältnis des Spiels BL zu der Zahnteilung P der Schrägzähne 20 darstellt und durch C = 100 × BL/P gegeben ist. Dieser Bereich 1,7% ≤ C ≤ 2,5% ist sowohl zwischen der Abtriebsriemenscheibe 14 und dem Zahnriemen 16 als auch zwischen der Antriebsriemenscheibe 12 und dem Zahnriemen 16 erfüllt.
Die Konfiguration des Zahnriemens 16 und des Riemenuntersetzungsgetriebes 10 ist vorstehend lediglich beispielhaft beschrieben, und die Formen, Bestandteilmaterialien etc. des Zahnriemens 16 und des Riemenuntersetzungsgetriebes 10 können nach Bedarf modifiziert werden, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen.
– Wirkungen und Vorteile des Zahnriemens gemäß dem Beispiel der vorliegenden Offenbarung –
Gemäß dem Zahnriemen 16 der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Steigungswinkel θ der Schrägzähne 20 7 Grad oder mehr. Dies ermöglicht es dem Zahn des Riemens von einem Ende des Zahns zu dem anderen gleichmäßiger mit dem Zahn der Riemenscheibe zu kämmen, wenn das Riemenuntersetzungsgetriebe 10 in Betrieb ist, und kann Geräusche, die erzeugt werden, wenn die Zähne miteinandergreifen, effektiv reduzieren. Wenn der Steigungswinkel θ der Schrägzähne des Riemens größer als 10 Grad ist, wird an dem um die Riemenscheibe gewickelten Riemen eine größere Schubkraft ausgeübt. Dadurch bewegt sich der Riemen auf der Riemenscheibe mehr hin zu einer Seite und es wird ein reibendes Geräusch zwischen der Seitenfläche des Riemens und dem Flansch der Riemenscheibe erzeugt, was das Gesamtgeräusch verstärken kann.
Da bei dem Zahnriemen 16 der vorliegenden Ausführungsform der Steigungswinkel θ der Schrägzähne 20 in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, liegt, kann ein Geräusch verglichen mit dem Fall, da der Steigungswinkel θ auf einen Wert außerhalb dieses Bereichs gesetzt ist, signifikant reduziert werden.
Bei dem Zahnriemen 16 der vorliegenden Ausführungsform erfüllt das Kontaktüberlagerungsverhältnis ε, das durch ε = W·tanθ/P gegeben ist, –2,53 ≤ 1 – ε ≤ 0,18. Dies ermöglicht es dem Zahnriemen 16, kontinuierlich und gleichmäßig mit der Antriebsriemenscheibe 12 oder der Abtriebsriemenscheibe 14 zu kämmen, und kann daher Geräusch reduzieren.
Zudem liegt bei dem Zahnriemen 16 der vorliegenden Ausführungsform das Verhältnis A der Dicke tb des Rückenabschnitts 24 zu der Zahnhöhe hb der Schrägzähne, das durch A = 100 × tb/hb gegeben ist, in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen. Die Verwendung des Verhältnisses A von 120% oder mehr erhöht das Kompressionselastizitätsmodul des Zahngummis 28 und des Rückenabschnitts 24 und kann daher die Vibrationsdämpfungswirkung verstärken.
Unter diesen Bedingungen wird der Geräuschpegel reduziert, wenn die Dicke des Zahnriemens 16 zunimmt, selbst wenn das Verhältnis A höher als 240% ist. Die Steifigkeit des Riemens nimmt aber zu, wenn die Dicke des Riemens übermäßig vergrößert wird. Die Zähne des Riemens kämmen daher nicht mit den Zähnen der Riemenscheibe, was den Geräuschpegel erhöht. Wenn ferner das Verhältnis A höher als 240% ist, nimmt die Steifigkeit des Riemens in dessen Rückenabschnitt zu. Dies erhöht die Biegeermüdung des Riemens an der Riemenscheibe, wodurch der Riemen insbesondere in einer Umgebung niedriger Temperatur zu Rissbildung neigt.
Gemäß dem Zahnriemen 16 der vorliegenden Ausführungsform wird daher das Verhältnis A in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, festgelegt, wodurch Vibrationen und Geräusch während des Betriebs effektiv reduziert werden können, während eine ausreichende Lebensdauer des Riemenuntersetzungsgetriebes sichergestellt wird. Wenn das Verhältnis A in dem Bereich von 175% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, liegt, können Vibrationen und Geräusch während des Betriebs weiter reduziert werden. Die Verwendung des Rückenabschnitts 24 mit einer Dicke in dem Bereich von 0,91 mm bis 2,74 mm, beide Werte eingeschlossen, kann ebenfalls während des Betriebs Vibrationen und Geräusch effektiv reduzieren, während eine ausreichende Lebensdauer des Riemenuntersetzungsgetriebes sichergestellt wird.
Bei dem Riemenuntersetzungsgetriebe 10 der vorliegenden Ausführungsform beträgt das Kompressionsverhältnis B der Zahnhöhe hb der Schrägzähne 20 bezüglich der Nuttiefe hp der Antriebsriemenscheibe 12 und der Abtriebsriemenscheibe 14, das durch B = 100 × (hb – hp)/hb gegeben ist, B ≤ 1,4%.
Demgemäß kann das Riemenuntersetzungsgetriebe 10 der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit dem Fall, da das Kompressionsverhältnis B höher als 1,4%, den Aufprall zwischen den Zahnflächen reduzieren, wenn die Schrägzähne 20 mit den Schrägzähnen 13, 19 kämmen, wodurch Geräusch reduziert werden kann.
Zudem beträgt bei dem Riemenuntersetzungsgetriebe 10 das Verhältnis C des Spiels BL zwischen dem Zahnriemen 16 und der Antriebs- und Abtriebsriemenscheibe 12, 14 zu der Zahnteilung P der Schrägzähne 20, das gegeben ist durch C = 100 × BL/P, 1,7% ≤ C ≤ 2,5%.
Der Zahnspitzenteil des Schrägzahns 13, 19 und der Zahnwurzelteil des Schrägzahns 20 stehen somit in teilweisem Kontakt miteinander oder werden in einem Zustand näher an dem teilweisen Kontaktzustand gehalten. Dadurch wird eine Störbeeinflussung eliminiert, die auftritt, wenn der Zahnriemen 16 und die Riemenscheibe miteinander kämmen und sich voneinander lösen. Dies kann zusätzlich Geräusch reduzieren, das während einer Drehung des Zahnriemens 16 erzeugt wird.
Die Zahnteilung des Zahnriemens 16 nicht besonders beschränkt, liegt aber vorzugsweise in dem Bereich von 2 mm bis 3 mm, beide Werte eingeschlossen. Die Zahnteilung von 2 mm oder mehr stellt sicher, dass die Zähne des Riemens eine ausreichende Größe aufweisen, wodurch ein ausreichendes Drehmoment erhalten werden kann, wenn der Zahnriemen 16 für eine elektrische Servolenkung verwendet wird. Die Zahnteilung von 3 mm oder weniger stellt sicher, dass die Anzahl an Zähnen der Riemenscheibe nicht zu klein wird. Demgemäß wird der Zahnriemen 16 nicht in einer polygonalen Form um die Riemenscheibe gewickelt, was Geräusch unterbinden kann, das erzeugt wird, wenn der Zahnriemen 16 nicht der Form der Riemenscheibe entspricht.
Bei dem Zahnriemen 16 und dem diesen verwendenden Riemenuntersetzungsgetriebe 10 nach der vorliegenden Ausführungsform können Vibrationen und Geräusch während Betrieb ausreichend reduziert werden, und insbesondere kann ein Lenkgefühl der elektrischen Servolenkung aufgrund der kombinierten Wirkungen der vorstehenden Konfigurationen signifikant verbessert werden. Aufgrund der geringen Vibrationen und Geräusche während des Betriebs können zudem der Zahnriemen 16 und das diesen verwendende Riemenuntersetzungsgetriebe 10 nach der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise nicht nur für aktuelle Benzinfahrzeuge mit reduziertem Geräusch, sondern auch für Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge verwendet werden.
Mit den vorstehenden Konfigurationen kann der Zahnriemen 16 Vibrationen und Geräusche reduzieren, selbst wenn die Riemenbreite W in dem Bereich von 20 mm bis 40 mm, beide Werte eingeschlossen, liegt. Daher kann ein kompaktes Riemenuntersetzungsgetriebe 10 implementiert werden.
– Herstellungsverfahren des Zahnriemens –
Nachstehend wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des Zahnriemens 16 beschrieben. Dieses Herstellungsverfahren verwendet eine zylindrische Form und einen Vulkanisator, in dem die zylindrische Form eingesetzt werden kann. Nute zum Bilden der mehreren Schrägzähne 20 sind bei der gleichen Teilung in der Umfangsrichtung an der Außenumfangsfläche der zylindrischen Form so vorgesehen, dass sie bei dem Steigungswinkel ☐ bezüglich der axialen Richtung geneigt sind.
Zunächst wird ein Fasermaterial wie etwa Nylon für das Zahntuch 26 erzeugt, und eine Oberfläche des Fasermaterials wird mit einer Messerstreichmaschine oder einer Walzenstreichmaschine mit Gummilösung beschichtet. Das Fasermaterial wird dann zu einer zylindrischen Gestalt ausgebildet, so dass die mit der aus HNBR etc. bestehenden Gummilösung beschichtete Oberfläche nach außen weist.
Ferner werden eine nicht vulkanisierte Gummizusammensetzungslage zum Bilden des Rückenabschnitts 24 des Zahnriemens 16 und Zwirngarn aus Glasfasern zum Bilden des Cords 22 erzeugt.
Danach wird das Fasermaterial um die zylindrische Form gesetzt und das Zwirngarn wird um diese bei der gleichen Teilung spiralförmig gewickelt. Zudem wird die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzungslage darum herumgewickelt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Schichten des Fasermaterials, des Zwirngarns und der nicht vulkanisierten Gummizusammensetzungslage nacheinander in dieser Reihenfolge von der Formseite an der Umfangsfläche der zylindrischen Form platziert.
Anschließend wird die zylindrische Form mit diesen daran platzierten Materialien in den Vulkanisator gesetzt und wird mit einer vorbestimmten Temperatur und einem vorbestimmten Druck beaufschlagt. Zu diesem Zeitpunkt strömt die nicht vulkanisierte Gummizusammensetzung und wird in die Nute der zylindrischen Form gepresst, um das Fasertuch gegen die Nute zu pressen. Auf diese Weise werden die Schrägzähne 20 gebildet.
Schließlich wird die zylindrische Form von dem Vulkanisator abgenommen. Der an der Umfangsfläche der zylindrischen Form gebildete zylindrische Riemenvorläufer wird abgenommen und zu Ringen mit einer vorbestimmten Breite geschnitten. Dadurch werden die Zahnriemen 16 erzeugt.
Das Herstellungsverfahren des Zahnriemens 16 ist nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt, und es können nach Bedarf andere Verfahren verwendet werden.
Beispiele
Nachstehend wird das Ergebnis von Geräuschtests, die für die Zahnriemen durchgeführt wurden, beschrieben.
(Testbeurteilung Riemen 1)
Es wurden die folgenden Zahnriemen von Beispielen und Vergleichsbeispielen erzeugt. Die Zahnriemen gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten die gleichen Materialien für den Rückenabschnitt, den Zahngummi, den Cord und das Zahntuch. Bei diesen Zahnriemen betrug die Zahnteilung der Schrägzähne 2 mm, und die Zahnhöhe betrug 0,76 mm, doch wurden die folgenden Parameter wie folgt verändert. D. h. wie in Tabelle 1 gezeigt wurden die Zahnriemen so erzeugt, dass die Gesamtdicken der Riemen 1,31 mm (A = 72), 1,47 mm (A = 93), 1,67 mm (A = 120), 1,90 mm (A = 150), 2,10 mm (A = 176), 2,22 mm (A = 192), 2,34 mm (A = 208), 2,46 mm (A = 224), 2,58 mm (A = 239), 2,70 mm (A = 255) und 2,90 mm (A = 282) betrugen und die Steigungswinkel der Schrägzähne 5 Grad, 7 Grad, 9 Grad, 10 Grad und 12 Grad betrugen. Die Gesamtdicke des Riemens ist die Summe der Dicke des Rückenabschnitts und der Zahnhöhe.
Die Zahnriemen wurden durch das vorstehend beschriebene Verfahren erzeugt. HNBR wurde als Bestandteilmaterial des Rückenabschnitts und des Zahngummis des Zahnriemens verwendet, und Glasfasern wurden als Cord verwendet. Als Zahntuch wurde Tuch unter Verwenden von 6,6-Nylon als Kette und Schuss verwendet. Die Riemenbreite betrug 28 mm und die periphere Länge des Riemens betrug 322 mm bei dem Kompressionsverhältnis von 0%.
(Testbeurteilung Riemen 2)
Es wurden die folgenden Zahnriemen von Beispielen und Vergleichsbeispielen erzeugt. Die Zahnriemen gemäß den Beispielen und den Vergleichsbeispielen verwendeten die gleichen Materialien für den Rückenabschnitt, den Zahngummi, den Cord und das Zahntuch wie die bei den vorstehend unter ”Testbeurteilung Riemen 1” beschriebenen Zahnriemen. Bei diesen Zahnriemen betrug die Zahnteilung der Schrägzähne 3 mm, und die Zahnhöhe betrug 1,14 mm, doch wurden die folgenden Parameter wie folgt verändert. D. h. wie in Tabelle 2 gezeigt wurden die Zahnriemen so hergestellt, dass die Gesamtdicken der Riemen 2,10 mm (A = 84), 2,30 mm (A = 102), 2,50 mm (A = 119), 2,70 mm (A = 137), 2.90 mm (A = 154), 3,10 mm (A = 172), 3,30 mm (A = 189), 3,50 mm (A = 207), 3,70 mm (A = 225), 3,90 mm (A = 242) und 4,15 mm (A = 264) betrugen und die Steigungswinkel der Schrägzähne 5 Grad, 7 Grad, 9 Grad, 10 Grad und 12 Grad betrugen.
Die Riemenbreite betrug 25 mm und die periphere Länge des Riemens betrug 324 mm bei dem Kompressionsverhältnis von 0%.
(Beurteilungsverfahren)
Die Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 2 mm (in ”Testbeurteilung Riemen 1” beschrieben) wurden durch das folgende Verfahren beurteilt.
Der zu beurteilende Riemen wurde um Zweiachsen-Riemenscheiben, nämlich eine Antriebsriemenscheibe und eine Abtriebsriemenscheibe, gewickelt, und der Geräuschpegel wurde bei verschiedenen Drehzahlen der Antriebsriemenscheibe in dem Bereich von 500 bis 5.000 U/min. gemessen. Die Anzahl an Zähnen der Antriebsriemenscheibe betrug 41, die Anzahl an Zähnen der Abtriebsriemenscheibe betrug 111 und die Zahnteilung jeder Riemenscheibe betrug 2 mm. Die Durchmesser der Antriebsriemenscheibe und der Abtriebsriemenscheibe betrugen 26,10 mm bzw. 70,66 mm. Der Steigungswinkel der Zähne jeder Riemenscheibe war der gleiche wie der der Zähne des zu beurteilenden Riemens. Die Zugkraft des Riemens betrug 100 N, und der Geräuschpegel wurde mit einem Präzisionsschallpegelmesser (hergestellt von ONO SOKKI CO., LTD., Modell Nr. LA-5560) gemessen. Ein Schall erfassendes Mikrofon wurde 30 mm weg von der Riemenendseite in der Seitenrichtung (Riemenseitenrichtung) und 20 mm weg von der Mitte der Antriebsriemenscheibe hin zur Mitte der Abtriebsriemenscheibe platziert. Die Messung wurde an 400 Punkten in dem Bereich von 500 U/min. bis 5.000 U/min. pro Riemen ausgeführt, und Durchschnittswerte der Messergebnisse an den 400 Punkten sind rechts in Tabelle 1 gezeigt.
Die Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 3 mm (in ”Testbeurteilung Riemen 2” beschrieben) wurden durch ein Verfahren ähnlich dem für die Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 2 mm beurteilt. Die Anzahl an Zähnen der Antriebsriemenscheibe betrug aber 28, die Anzahl an Zähnen der Abtriebsriemenscheibe betrug 74 und die Zahnteilung jeder Riemenscheibe betrug 3 mm. Die Messung wurde an 400 Punkten in dem Bereich von 500 U/min. bis 5.000 U/min. pro Riemen ausgeführt, und Durchschnittswerte der Messergebnisse an den 400 Punkten sind rechts in Tabelle 2 gezeigt.
(Testbeurteilungsresultat)
Das Ergebnis der Testbeurteilung der Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 2 mm ist rechts in Tabelle 1 gezeigt (die Zahlenwerte sind in dB gezeigt). Rechts in Tabelle 1 sind die Messergebnisse, bei denen der Steigungswinkel der Schrägzähne in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, lag, und das Verhältnis A in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, lag, fett und unterstrichen als Ergebnisse (21 Beispiele) gezeigt. 6 ist ein Schaubild, das das in Tabelle 1 gezeigte Ergebnis zeigt, wobei die Abszisse den Schrägverzahnungswinkel des Zahnriemens darstellt und die Ordinate den Geräuschpegel darstellt. 7 ist ein Schaubild, das das in Tabelle 1 gezeigte Ergebnis veranschaulicht, wobei die Abszisse das Verhältnis A darstellt und die Ordinate den Geräuschpegel darstellt.
[Tabelle 1]
Die in Tabelle 1 und 6 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass der Geräuschpegel in dem Fall, da der Steigungswinkel der Schrägzähne in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, lag, verglichen mit dem Fall, da der Steigungswinkel der Schrägzähne kleiner als 7 Grad oder größer als 10 Grad war, effektiv reduziert werden konnte. Diese Ergebnisse zeigen auch, dass bei gleichem Steigungswinkel der Schrägzähne der Geräuschpegel weiter reduziert wurde, wenn das Verhältnis A der Dicke des Rückenabschnitts zu der Zahnhöhe in dem Bereich von 72% bis 282% zunahm.
Die in Tabelle 1 und 7 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass, selbst wenn der Steigungswinkel der Schrägzähne beliebig 7 Grad, 9 Grad und 10 Grad betrug, der Geräuschpegel durch Festlegen des Verhältnisses A (%) der Dicke des Rückenabschnitts zu der Zahnhöhe auf 120% oder mehr effektiv reduziert werden konnte und dass der Geräuschpegel durch Festlegen des Verhältnisses A auf 175% oder mehr weiter reduziert werden konnte. In dem Messbereich wurde der Geräuschpegel reduziert, als das Verhältnis A der Dicke des Rückenabschnitts zu der Zahnhöhe zunahm. Wenn dieses Verhältnis A aber höher als 240% ist, wird die Haltbarkeit des Riemens reduziert, was für praktische Anwendungen nicht bevorzugt ist. Demgemäß liegt das Verhältnis A bevorzugt in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, und bevorzugter in dem Bereich von 175% bis 240%, beide Werte eingeschlossen.
Das Ergebnis der Testbeurteilung der Zahnriemen mit einer Zahnteilung von 3 mm ist rechts in Tabelle 2 gezeigt (die Zahlenwerte sind in dB gezeigt). Rechts in Tabelle 2 sind die Messergebnisse, bei denen der Steigungswinkel der Schrägzähne in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, lag und das Verhältnis A in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, lag, fett und unterstrichen als Ergebnisse der Beispiele (18 Beispiele) gezeigt.
[Tabelle 2]
8 ist ein Schaubild, das das in Tabelle 2 gezeigte Ergebnis zeigt, wobei die Abszisse den Schrägverzahnungswinkel des Zahnriemens darstellt und die Ordinate den Geräuschpegel darstellt. 9 ist ein Schaubild, das das in Tabelle 2 gezeigte Ergebnis veranschaulicht, wobei die Abszisse das Verhältnis A darstellt und die Ordinate den Geräuschpegel darstellt.
Die in Tabelle 2 und 8 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass, selbst als die Teilung der Schrägzähne 3 mm betrug, der Geräuschpegel in dem Fall, da der Steigungswinkel der Schrägzähne in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, lag, verglichen mit dem Fall, da der Steigungswinkel der Schrägzähne kleiner als 7 Grad oder größer als 10 Grad war, effektiv reduziert werden konnte. Diese Ergebnisse zeigen auch, dass der Geräuschpegel weiter reduziert wurde, als das Verhältnis A der Dicke des Rückenabschnitts zur Zahnhöhe in dem Bereich von 84% bis 264% zunahm.
Die in Tabelle 2 und 9 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass, selbst als die Teilung der Schrägzähne 3 mm betrug, der Geräuschpegel durch Festlegen des Steigungswinkels der Schrägzähne in dem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, und durch Festlegen des Verhältnisses A (%) der Dicke des Rückenabschnitts zu der Zahnhöhe auf 120% oder mehr effektiv reduziert werden konnte und der Geräuschpegel durch Festlegen des Verhältnisses A auf 175% oder mehr weiter reduziert werden konnte. Wie vorstehend beschrieben ist es im Hinblick auf die Haltbarkeit nicht bevorzugt, dass das Verhältnis A der Dicke des Rückenabschnitts zur Zahnhöhe höher als 240% ist.
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, dass in dem Fall, da die Teilung der Schrägzähne in dem Bereich von 2 mm bis 3 mm, beide Werte eingeschlossen, liegt, das Verhältnis A der Dicke des Rückenabschnitts zur Zahnhöhe vorzugsweise in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, und bevorzugter in dem Bereich von 175% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, liegt.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben können der Zahnriemen und das Riemenuntersetzungsgetriebe nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung z. B. bei Servolenkungssystemen für Kraftfahrzeuge etc. verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Riemenuntersetzungsgetriebe
12: Antriebsriemenscheibe
13, 19: Schrägzahn
14: Abtriebsriemenscheibe
16: Zahnriemen
17: Durchgangsbohrung
20: Schrägzahn
21: Flansch
22: Cord
24: Rückenabschnitt
26: Zahntuch
28: Zahngummi

Claims

Riemen für ein Servolenkungssystem, umfassend: einen Rückenabschnitt, der aus einem elastischen Material besteht; und mehrere Schrägzähne, die an einem Innenumfang des Rückenabschnitts vorgesehen und bei einer festen Teilung in einer Riemenlängsrichtung angeordnet sind, wobei ein Winkel θ zwischen einer Flankenlinienrichtung der Schrägzähne und einer Riemenseitenrichtung in einem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, liegt, und ein Verhältnis A der Dicke tb des Rückenabschnitts zu einer Zahnhöhe hb der Schrägzähne, das durch A = 100 × tb/hb gegeben ist, in dem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, liegt.
Zahnriemen nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis A in einem Bereich von 175% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, liegt.
Zahnriemen nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Gesamtdicke des Riemens 3,88 mm oder weniger beträgt.
Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend: einen Cord, der in dem Rückenabschnitt so eingebettet ist, dass er sich in der Riemenlängsrichtung erstreckt.
Zahnriemen nach Anspruch 4, wobei der Schrägzahn einen an dem Innenumfang des Rückenabschnitts vorgesehenen Zahngummi und ein eine Innenumfangsfläche des Zahngummis bedeckendes Zahntuch aufweist.
Zahnriemen nach Anspruch 5, wobei sowohl der Rückenabschnitt als auch der Zahngummi hauptsächlich HNBR, CR, EPDM oder eine Mischung von zwei oder mehr gewählt aus HNBR, CR und EPDM enthält, der Cord aus Glasfaser besteht und das Zahntuch aus Nylon besteht.
Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Teilung P der Schrägzähne in einem Bereich von 2 mm bis 3 mm, beide Werte eingeschlossen, liegt.
Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Riemenbreite W in einem Bereich von 20 mm bis 40 mm, beide Werte eingeschlossen, liegt.
Riemenuntersetzungsgetriebe, umfassend: eine Antriebsriemenscheibe mit mehreren ersten Schrägzähnen; eine Abtriebsriemenscheibe mit mehreren zweiten Schrägzähnen; und einen Zahnriemen für Servolenkung, der einen Rückenabschnitt bestehend aus einem elastischen Material und mehrere dritte Schrägzähne, die an einem Innenumfang des Rückenabschnitts so vorgesehen sind, dass sie mit den ersten Schrägzähnen und den zweiten Schrägzähnen kämmen, und bei einer festen Teilung in einer Riemenlängsrichtung angeordnet sind, umfasst und der um die Antriebsriemenscheibe und die Abtriebsriemenscheibe gewickelt ist, wobei ein Winkel θ zwischen einer Flankenlinienrichtung der dritten Schrägzähne und einer Riemenseitenrichtung des Zahnriemens in einem Bereich von 7 Grad bis 10 Grad, beide Werte eingeschlossen, liegt und ein Verhältnis A der Dicke tb des Rückenabschnitts zu einer Zahnhöhe hb der dritten Schrägzähne, das durch A = 100 × tb/hb gegeben ist, in einem Bereich von 120% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, liegt.
Riemenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 9, wobei das Verhältnis A in einem Bereich von 175% bis 240%, beide Werte eingeschlossen, liegt.
Riemenuntersetzungsgetriebe nach Anspruch 9 oder 10, wobei ein Kompressionsverhältnis B einer Zahnhöhe hb der dritten Schrägzähne bezüglich einer Nuttiefe hp der Antriebsriemenscheibe und einer Nuttiefe hp der Abtriebsriemenscheibe, das durch B = 100 × (hb – hp)/hp gegeben ist, B ≤ 1,4% beträgt und ein Verhältnis C eines Spiels BL zwischen dem Zahnriemen und der Antriebsriemenscheibe und der Abtriebsriemenscheibe zu der Zahnteilung P der dritten Schrägzähne, das durch C = 100 × BL/P gegeben ist, 1,7% ≤ C ≤ 2,5% beträgt.
Riemenuntersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, welches weiterhin umfasst: einen Cord, der in dem Rückenabschnitt so eingebettet ist, dass er sich in der Riemenlängsrichtung erstreckt.