DE1273946B

DE1273946B - Toothed belt drive with a plastic toothed belt

Info

Publication number: DE1273946B
Application number: DE1962M0054120
Authority: DE
Inventors: Emil Schlauch
Original assignee: Mueller Wilhelm H & Co KG
Current assignee: Mueller Wilhelm H & Co KG
Priority date: 1962-09-04
Filing date: 1962-09-04
Publication date: 1968-07-25

Description

Zahnriementrieb mit einem Kunststoff-Zahnriemen Die Erfindung bezieht sich auf einen Zahnriementrieb mit einem Zahnriemen aus Kunststoff, der mit hohen über den größten Teil der Gesamtdicke des Zahnriemens reichenden trapezförmigen Zähnen in entsprechend trapezförinig gestaltete Zahnlücken des Zahnrades mit freiem Kopfflankenspiel der Riemenzähne gegenüber dem Zahngrund des Zahnrades eingreift.Toothed belt drive with a plastic toothed belt The invention relates based on a toothed belt drive with a plastic toothed belt with high Trapezoidal shape extending over most of the total thickness of the toothed belt Teeth in correspondingly trapezoidal shaped tooth gaps of the gear with free Head flank play of the belt teeth engages with respect to the tooth base of the gearwheel.

Bei solchen Zahnriementrieben, bei denen der Zahngrund üblicherweise zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Riemenzähnen im gestreckten Zustand des Kunststoff-Zahnriemens eben oder annähernd eben verläuft, sind bei mittleren und großen Riemenumlaufgeschwindigkeiten sowie bei großen Umfangskräften hinsichtlich der Laufruhe unbefriedigend, da die Kopfflanken des Radzahnes hart gegen den ebenen Lückengrund zwischen den Riemenzähnen anschlagen.In such toothed belt drives in which the tooth base usually successive between two belt teeth in the extended state of the plastic toothed belt just runs precisely or approximately, the smoothness are unsatisfactory for medium and large belt rotation speeds and at high peripheral forces regard, as the head flanks of the wheel tooth hard against the Hit the flat bottom of the gap between the belt teeth.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geräuschbildung zu beseitigen, zumindest so weit zu verringern, daß solche Zahnriementriebe auch für mittlere und hohe Umlaufgeschwindigkeiten und für große Umfangskräfte eingesetzt werden können.The invention is based on the object of eliminating the generation of noise, to reduce at least so far that such toothed belt drives for medium and high rotational speeds and can be used for large peripheral forces.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Seitenflanken der Radzähne ohne Kantenbildung in die nach Kreisbogenlinien gerundeten Kopfbegrenzungsflächen übergehen und der Grund der die Radzähne aufnehmenden Lücken des Zahnriemens entsprechend der Zahnkopfforin konkav gekrümmt ausgeführt ist.This object is achieved in that the side flanks of the wheel teeth without edge formation in the head boundary surfaces rounded according to circular arc lines pass over and the reason of the gaps in the toothed belt receiving the wheel teeth accordingly the tooth head shape is concave curved.

Es ist bereits bekannt, zur Erzielung einer möglichst reibungslosen Abwälzbewegung der Radzähne und der Riemenzähne sowie zur Verringerung der Geräuschbildung die Radzähne oder die Riemenzähne in der im Zahnrad-Getriebebau üblichen Weise mit Evolventenflanken auszuführen. Mit einer solchen Zahnfonn gelingt es bei einem Zahnriementrieb nicht, die vorgeschilderten Mängel zu beheben. Weiterhin ist es bei formschlüssigen Riementrieben bekannt, zum Eingriff in die profilierte Riemenscheibe halbkreisförmige Erhöhungen auf den Riemen vorzusehen.It is already known to achieve the smoothest possible Rolling motion of the wheel teeth and the belt teeth as well as to reduce the generation of noise the wheel teeth or the belt teeth in the usual way in gear transmission construction Execute involute flanks. A toothed belt drive succeeds with such a tooth form not to remedy the deficiencies described above. Furthermore, it is with form-fitting Belt drives known, semicircular for engagement in the profiled pulley Provide elevations on the belt.

Bei einem bekannten Keilriemengetriebe sind auf dem Grund der Keilnut Zähne mit abgerundeten Kopfflanken angeordnet, die in entsprechende Querrillen in der Riemenoberfläche eingreifen. Durch diese Ausbildung soll der Riemenschlupf verringert werden.In a known V-belt drive, the keyway is at the bottom Teeth with rounded head flanks arranged in corresponding transverse grooves in engage the belt surface. This training should reduce the belt slip will.

Es ist weiterhin bekannt, im Lückengrund zwischen den einzelnen Zähnen eines Kunststoff-Zahnriemens eine oder mehrere Querkerben zu bilden, die ein besseres Entweichen der Luft zwischen den Kopfflanken der Radzähne und dem Grund der Lücken zwischen den Riemenzähnen bewirken und somit auch das Laufgeräusch verringern sollen.It is also known to be in the bottom of the gap between the individual teeth of a plastic toothed belt to form one or more transverse notches, which is a better one The air escapes between the head flanks of the wheel teeth and the bottom of the gaps between the belt teeth and should therefore also reduce the running noise.

Beim Erfindungsgegenstand kommen beim Auflaufen des Zahnriemens auf das Zahnrad die gerundeten Kopfflanken der Radzähne zunächst gegen die Seitenflanke des nachfolgenden Riemenzahnes zur Anlage und gleiten dann sanft in den nach dem gleichen Krümmungsradius wie die Kopfflanke des Zahnrades gerundeten Lückengrund des Zahnriemens hinein. In ähnlicher Weise heben sich beim Ablaufen des Zahnriemens vom Zahnrad die gerundeten Kopfflanken der Radzähne an den geraden Seitenflanken des vorhergehenden Riemenzahnes entlanggleitend allmählich aus dem gerundeten Lückengrund heraus, ohne daß ruckartige übergänge stattfinden. Ein solcher Zahnriementrieb zeichnet sich demzufolge durch einen gleichmäßigen stetigen Kraftfluß aus und hat große Laufruhe.When the subject of the invention occurs when the toothed belt runs up the gear wheel the rounded head flanks of the wheel teeth initially against the side flank of the following belt tooth to the contact and then slide gently into the after same radius of curvature as the head flank of the gear wheel rounded base of the gap of the toothed belt. Similarly, when the toothed belt runs off, they lift up of the gear the rounded head flanks of the wheel teeth on the straight side flanks of the previous belt tooth gradually sliding out of the rounded base of the gap without jerky transitions taking place. Such a toothed belt drive is characterized is consequently characterized by a steady, steady flow of force and has great smoothness.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können Zugeinlagen so in den Kunststoff-Zahnriemen eingearbeitet sein, daß die Zugeinlagen an den Scheitelbereich des konkav gekrümmten Grundes jeder Lücke des Zahnriemens heranreichen und mit kurzen frei liegenden Abschnitten ihre Unterkanten als Tangenten zu der den Lückengrund begrenzenden Kreisbogenlinie verlaufen. Auf diese Weise kann die Zugeinlage in die neutrale Zone des Riemenrückens mit einfacheren und unempfindlicheren Mitteln eingebracht werden als bei bekannten Riementrieben mit Querkerben im Lückengrund zwischen den Riemenzähnen. Denn für die Form, in der der Riemen im Preß- oder Spritzgußverfahren aus Kunststoff erzeugt wird, brauchen jetzt keine kostspieligen Formkerne mit schneidenartig vorspringenden Nasen angefertigt zu werden, auf die die Zugeinlagen vor dem Einbringen des plastifizierten Kunststoffmaterials in die Form aufgewickelt werden. Es ist lediglich notwendig, die die Lücken zwischen den Riemenzähnen bil- denden zahnartigen Vorsprünge an den Außenkanten mit einem die gewünschte Krümmung ergebenden Formfräser zu bearbeiten.In an advantageous development of the invention, tension inserts can be incorporated into the plastic toothed belt so that the tension inserts reach the apex of the concavely curved base of each gap in the toothed belt and, with short exposed sections, their lower edges run as tangents to the arc line delimiting the gap base. In this way, the tension insert can be introduced into the neutral zone of the belt back with simpler and less sensitive means than in known belt drives with transverse notches in the bottom of the gap between the belt teeth. Because for the mold in which the belt is produced from plastic by compression or injection molding, no expensive mold cores need to be made with cutting-like protruding noses onto which the tension inserts are wound before the plasticized plastic material is introduced into the mold. It is only necessary to edit the the gaps between the belt teeth education Denden tooth-like projections at the outer edges with a desired curvature, the resultant form cutters.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dar-gestellt. Es zeigt F i g. 1 die Seitenansicht des einen Zahnrades eines Zahnriementriebes mit einem Teil des Kunststoff-Zahnriemens, F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung eines Zahnriementriebes mit einem Zahnriemen, der mit Zugeinlagen versehen ist, und F i g. 3 in größerem Maßstab einen Teil des in F i g. 2 dargestellten Zahnriemens -längs einer Windung der Zugeinlage.In the drawing, the invention is shown in two exemplary embodiments. It shows F i g. 1 shows the side view of one gearwheel of a toothed belt drive with part of the plastic toothed belt, FIG. 2 one of the F i g. 1 corresponding representation of a toothed belt drive with a toothed belt which is provided with tension inserts, and FIG . 3 a part of the in F i g on a larger scale. 2 illustrated toothed belt -long one turn of the tension insert.

Die Zähne 2 des in einer Druck- oder Spritzgußform in einem Stück, d. h. als ringförmig geschlossenes Gebilde, aus Kunststoff erzeugten Zahnriemens 1 sind mit trapezförmigem Querschnitt- und mit geraden Seitenflanken 3 sowie einer geraden Kopfflanke 4 ausgeführt. Die Dicke der Riemenzähne 2 ist - in gleichen Horizontalebenen des gestreckten Zahnriemens betrachtet - größer als die Breite der Lücken 5 zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Riemenzähnen 2. Der Grund 6 jeder Zahnradlücke 5 ist nach einer Kreisbogenlinie konkav gerundet. Der Krümmungsradius dieser Kreisbogenlinie beträgt nur; einen Bruchwi teil des jeweils kleinsten, zum Zahnriementrieb gehörenden Zahnrades 9. Die Scheitellinie des gerundeten Lückengrundes 6 weist einen nur kleinen Abstand von der glatten Riemenaußenfläche 7 auf, so daß der Riemenrücken 8 an den im Bereich -der Lücken 5 liegenden Stellen eine verhältnismäßig geringe Dicke hat.The teeth 2 of the in a pressure or injection mold in one piece, i. H. As a ring-shaped closed structure, made of plastic toothed belt 1 are designed with a trapezoidal cross-section and with straight side flanks 3 and a straight head flank 4. The thickness of the belt teeth 2 is - viewed in the same horizontal planes of the elongated toothed belt - greater than the width of the gaps 5 between two consecutive belt teeth 2. The base 6 of each toothed wheel gap 5 is concavely rounded according to a circular arc line. The radius of curvature of this circular arc line is only; a Bruchwi part of the smallest gear 9 belonging to the toothed belt drive. The apex line of the rounded gap base 6 is only a small distance from the smooth outer belt surface 7 , so that the belt back 8 at the points in the area of the gaps 5 is relatively thin Has.

Die Zähne 10 der zum Zahnriementrieb gehörenden Zahnräder 9 sind in gleicher Teilung angeordnet wie die Lücken 5 des Zahnriemens 1. Sie sind der Form der Zahnriemenlücken 5 genau angepaßt. Die geraden Seitenflanken 12 der Radzähne 10 gehen absatzlos in die konvex gerundete Kopfflanke 11 über. Die die Kopfflanke 11 bestimmende Kreisbogenlinie ist mit dem gleichen Krümmungsradius ausgeführt, nach dem der Grund 6 der Riemenzahnlücken 5 gerundet ist. Wenn ein Radzahn 10 ganz in eine Zahnriemenlücke 5 eingetreten ist, füllt er diese vollständig aus. Die trapezförmigen Riemenzähne 2 liegen dabei mit ihren geraden Seitenflanken 3 gegen die geraden Seitenflanken 12 des vorangehenden und des nachfolgenden Radzahnes 10 satt an, ohne jedoch mit ihren geraden Kopfflanken 4 den Grund 14 der Lücke 13 zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Radzähnen 10 zu berühren. Zur Erzielung des freien Kopfspieles x der Riemenzähne 2 ist deren Höhe etwas kleiner bemessen als die Höhe der im Querschnitt trapezförmigen Lücken 13 des Zahnrades 9. The teeth 10 of the toothed belt drive associated with the gear wheels 9 are arranged at the same pitch as the gaps 5 of the toothed belt 1. They are the shape of the toothed belt 5 gaps precisely adjusted. The straight side flanks 12 of the wheel teeth 10 merge into the convexly rounded head flank 11 without a step. The circular arc line defining the head flank 11 is designed with the same radius of curvature according to which the base 6 of the belt tooth gaps 5 is rounded. When a wheel tooth 10 has completely entered a toothed belt gap 5 , it fills this completely. The trapezoidal belt teeth 2 lie with their straight side flanks 3 against the straight side flanks 12 of the preceding and the subsequent wheel tooth 10 fed, without, however, with its straight head flanks 4 14 10 to touch the bottom of the gap 13 between each two successive gear teeth. To achieve the free head play x of the belt teeth 2, the height of the belt teeth 2 is dimensioned to be somewhat smaller than the height of the gaps 13 of the gear wheel 9, which are trapezoidal in cross section.

Beün Einlaufen eines Radzahnes 10 in eine Zahnriemenlücke 5 legt sich die gerundete Kopfflanke 11 des Radzahnes 10, nachdem sie sich mit einer in Drehrichtung des Zahnriementriebes hinten liegenden schmalen Streifenzone an der geraden Seitenflanke 3 des nachfolgenden Riemenzahnes 2 abgewälzt hat, zuerst mit dem in der Drehrichtung vorn liegenden Zonenstreifen gegen den konkav gekrümmten Grund der Zahnriemenlücke 5 an und kommt dann bei der weiteren Annäherung des Zahnrades 9 an den Zahnriemen 1 kontinuierlich mit ihrer gesamten gerundeten _ Kopfflanke, 11 gegen den gekrümmten Grund, 6 der Zahnriemenlücke 5 zur Anlage. Beim Austritt eines Radzahnes 10 aus einer Zahnriemenlücke 5 wird zuerst ein in der Drehrichtung vorn liegender schmaler Zonenstreifen der gerundeten Kopfflanke 11 des Zahnrades 9 und anschließend die gesamte gerundete Kopfflanke 11 vom gerundeten Lückengrund 6 der Zahnriemenlücke 5 abgehoben, wobei sich ein in der Drehrichtung vom liegender schmaler Zonenstreifen der Kopfflanke 11 des Radzahnes 10 an der geraden Seitenflanke 3 des vorangehenden Riemenzahnes 2 über ein kurzes Stück abwälzt.When a wheel tooth 10 runs into a toothed belt gap 5 , the rounded head flank 11 of the wheel tooth 10 lies down after it has rolled on the straight side flank 3 of the following belt tooth 2 with a narrow strip zone at the rear in the direction of rotation of the toothed belt drive, first with the one in the direction of rotation forward rails zone tabs against the concavely curved base of the toothed belt gap 5 and then arrives at the further approach of the gear 9 on the timing belt 1 continuously with its entire rounded _ head edge 11 against the curved base, 6 of the toothed belt gap 5 to the plant. When a wheel tooth 10 emerges from a toothed belt gap 5 , first a narrow zone strip of the rounded head flank 11 of the gear wheel 9, which is at the front in the direction of rotation, and then the entire rounded head flank 11 is lifted from the rounded bottom 6 of the toothed belt gap 5 , with one in the direction of rotation from the lying one narrow zone strips of the head flank 11 of the wheel tooth 10 on the straight side flank 3 of the preceding belt tooth 2 rolls over a short distance.

Dies gilt für ein angetriebenes Zahnrad 9 und eine Kraftübertragung von den Radzähnen 10 auf die Riemenzähne 2. Bei der Kraftübertragung von den Riemenzähnen 2 auf die Radzähne 10 eines angetriebenen Zahnrades ist das Zusammenspiel zwischen den Riemenzähnen und den Radzähnen sinngemäß das gleiche.This applies to a driven gear 9 and a power transmission from the wheel teeth 10 to the belt teeth 2. When power is transmitted from the belt teeth 2 to the wheel teeth 10 of a driven gear, the interaction between the belt teeth and the wheel teeth is analogously the same.

Der in F i g. 2 und 3 dargestellte Zahnriemen 1 ist mit Zugeinlagen 15 versehen, die in bekannter Weise die zu übertragenden Kräfte aufnehmen und den Rükken 8 des Zahnriemens 1 weitgehend oder sogar vollständig von Zugbeanspruchungen entlasten. Damit dies in vollbefriedigender Weise erreicht wird, müssen die Zugeinlagen 15, die aus Stahldrähten, Kunststofffäden od. dgl. gefertigt sein können, genau in die neutrale Zone des Riemenrückens 8 eingebettet werden. Hierfür kann der Erfindungsgedanke, den Grund 6 der Zahnriemenlücken 5 konkav gerundet auszuführen, in der Weise nutzbar gemacht werden, daß man die Scheitellinie des nach einer Kreisbogenlinie gekrümmten Lückengrundes 8 entsprechend weit an die Riemenaußenfläche heranreichen läßt. Wird der Kunststoff-Zahnriemen 1, wie üblich, in einer zweiteiligen Form'hergestellt, die in bekannter Weise aus einem äußeren Formmantel und einem in diesen unter Freilassung eines Zwischenraumes eingesetzten Dom besteht, dessen Durchmesser entsprechend der Umfangslänge des zu erzeugenden Zahnriemens 1 bemessen ist und der mit einer der zu bildenden Riemenzähne 2 entsprechenden Anzahl von zahnradartigen Vorsprüngen mit gerundeten Kopftlanken versehen ist, so kann man auf die Kopfflanken der zahnradartigen Vorsprünge -dieses Domes, bevor -er in den Formmantel eingesetzt wird, die Zugeinlagen 15 aufwickeln, und zwar zweckmäßigerweise in schraubenlinienförnügen Windungen. Wird dann nach dem Einsetzen des Domes in den Formmantel der freie Ringraum zwischen dem gezahnten Dom und der Innenfläche des Formmantels mit plastischem Kunststoff ausgefüllt, dann liegen bei dem fertiggestellten Kunststoff-Zahnriemen die Zugeinlagen 15, wie dies in F i g. 3 veranschaulicht ist, genau in der neutralen Zone des Riemenrückens 8. Die Zugeinlagen 15 bilden bei dem in die gerade Strecklage gebrachten Zahnriemen 1 Tangenten an den Scheitelpunkten der Kreisbogenlinien, nach denen der Grund 6 der Zahnriemenlücken 5 gerundet ist. Sie liegen mit sehr kurzen Streckenabschnitten ihrer Unterkanten an den Stellen, an denen sie unmittelbare Berührung mit den gerundeten Kopfflanken der radzahnartigen Vorsprünge des Domes der Herstellungsform hatten, zu den Zahnriemenlücken 5 hin frei, sind aber auch hier, genau wie an allen anderen Stellen des Zahnriemens, an denen- sie allseitig vom Kunststoffmaterial umgeben sind, fest in das den Riemen bildende Kunststoffmaterial eingebettet.The in F i g. Toothed belt 1 shown in FIGS. 2 and 3 is provided with tension inserts 15 , which absorb the forces to be transmitted in a known manner and relieve the back 8 of toothed belt 1 largely or even completely from tensile stresses. In order for this to be achieved in a fully satisfactory manner, the tension inserts 15, which can be made of steel wires, plastic threads or the like, must be embedded precisely in the neutral zone of the belt back 8. For this purpose , the inventive idea of making the base 6 of the toothed belt gaps 5 concavely rounded can be made usable in such a way that the apex line of the gap base 8 , which is curved according to a circular arc line, extends correspondingly far to the outer surface of the belt. If the plastic toothed belt 1, as usual, is made in a two-part form, which consists in a known manner of an outer molded shell and a mandrel inserted into this leaving a gap, the diameter of which is dimensioned according to the circumferential length of the toothed belt 1 to be produced and which is provided with a number of gear-like projections with rounded head flanks corresponding to the belt teeth 2 to be formed, so you can wind up the tension inserts 15 on the head flanks of the gear-like projections - this dome, before it is inserted into the mold jacket, and in fact expediently in helical turns. If the free annular space between the toothed dome and the inner surface of the mold jacket is then filled with plastic after the dome has been inserted into the mold jacket, the tension inserts 15 are located in the finished plastic toothed belt, as shown in FIG. 3 is illustrated, exactly in the neutral zone of the belt back 8. The tension inserts 15 form tangents at the vertices of the circular arc lines with the toothed belt 1 brought into the straight extended position , according to which the base 6 of the toothed belt gaps 5 is rounded. They are with very short sections of their lower edges at the points where they had direct contact with the rounded head flanks of the wheel-tooth-like projections of the dome of the manufacturing form, exposed to the toothed belt gaps 5 , but are also here, just like at all other points of the toothed belt on which they are surrounded on all sides by the plastic material, firmly embedded in the plastic material forming the belt.

Claims

Claims: 1. Toothed belt drive with a toothed belt made of plastic, which engages with high trapezoidal teeth reaching over most of the total thickness of the toothed belt in correspondingly trapezoidal tooth gaps of the gear with free head flank play of the belt teeth against the tooth base of the gear, characterized in that the side flanks of the wheel teeth (12) merge into the head boundary surfaces rounded according to circular arc lines (11 ) without edge formation and the base of the gaps (5) of the toothed belt (1) accommodating the wheel teeth (12) is concavely curved in accordance with the shape of the tooth tip.

2. Toothed belt drive according to claim 1 with embedded tension inserts in the neutral zone of the belt back, characterized in that the tension inserts (15) reach the apex region of the concave curved base (6) of each toothed belt gap (5) and have short, exposed sections of their lower edges run as tangents to the circular arc line delimiting the gap base (6). Considered publications: German Patent Specifications No. 8090, 975 649, 1 004 008; French patent specification No. 1136 554.