DE19912949A1

DE19912949A1 - Schrägzahnriemen und Verfahren zur Herstellung eines Schrägzahnriemens

Info

Publication number: DE19912949A1
Application number: DE19912949A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kikuchi; Tooru Fujiwara; Mitsuo Kasahara; Yoshinori Itou
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 1999-09-30
Also published as: JPH11270631A; JP3238896B2; US6203886B1; IT1310035B1; FR2776353A1; ITGE990029A1; FR2776353B1

Abstract

Ein Schrägzahnriemen (10) umfaßt Zugelemente (11), einen Zahnabschnitt (12) und einen Rückenabschnitt (13). Der Zahnabschnitt (12) und der Rückenabschnitt (13) sind an entgegengesetzten Seiten einer Anordnung der Zugelemente (11) angeordnet. Der Zahnabschnitt (12) ist mit einem Zahngewebe (14) abgedeckt, das derart angeordnet ist, daß sich der Einschußfaden im wesentlichen senkrecht zur Zahnspurrichtung eines jeden schräg verlaufenden Zahns erstreckt. Ein Verfahren zur Herstellung des Schrägzahnriemens (10) umfaßt die Verfahrensschritte: Schneiden eines länglichen Zahngewebematerials schräg zu der Schußrichtung, um einen Zahngewebebogen zu erhalten; Verbinden der entgegengesetzten Endabschnitte des Zahngewebebogens miteinander, die sich entlang der Kette erstrecken, um ein zylinderförmiges Zahngewebe zu bilden; Anpassen des zylinderförmigen Zahngewebes auf einen zylinderförmigen Stempel, auf dem Nuten mit Zahnprofil ausgebildet sind; sequentielles Biegen der Zugelemente und eines Bogens aus einer Rohgummimischung auf das angepaßte zylinderförmige Zahngewebe; Aussetzen der resultierenden Anordnung einer Formung und Vulkanisierung in einer Druckkammer und Schneiden des resultierenden zylinderförmigen Körpers in ringförmige Zahnriemen, die jeweils eine vorbestimmte Breite aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schrägzahnriemen mit einem Riemenkörper, der schräg verlaufende Zähne aufweist, und mit einem Zahngewebe, das an dem Riemenkörper befestigt ist, um die schräg verlaufenden Zähne abzudecken.

Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schrägzahnriemens mit schräg verlaufenden Zähnen.

Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Schrägzahnriemen zur Kraftübertragung.

Die Fig. 3A und 3B sind eine perspektivische Darstellung eines herkömmlichen Zahnriemens und eine Darstellung von unten, die die Anordnung des Schusses f von der Zahnseite aus zeigt. Der Zahnriemen umfaßt Kernfäden oder Zugelemente 11, einen Zahnabschnitt 12 und einen Rückenabschnitt 13. Der Zahnabschnitt 12 und der Rückenabschnitt 13 sind auf entgegengesetzten Seiten einer Anordnung der Zugelemente 11 angeordnet und aus Zahngummi bzw. Rückengummi ausgebildet. Die Seite des Zahnriemens, auf der Zähne ausgebildet sind, wird Zahnseite genannt. Die Zahnseite ist mit einem Zahngewebe 14 abgedeckt. Die Kette und der Schuß f, die Multifilgarne aus Polyamid oder einem ähnlichen Material sind, sind in das Zahn gewebe 14 gewebt. Das Zahngewebe 14 ist gewöhnlich derart ausgebildet, daß sich die Kette in der Breitenrichtung des Riemens und der Schuß f in der Längsrichtung des Riemens erstrecken.

Fig. 4 zeigt einen Abschnitt eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Zahnrie mens. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein längliches Zahngewebematerial 14a, das mit Gummimasse imprägniert ist, in einem Schneideschritt zum Ausschneiden des Zahngewebes 14 in seiner Breitenrichtung geschnitten, d. h. entlang der Schuß anordnung, wodurch ein Zahngewebebogen 14b erhalten wird. Die entgegenge setzten Endabschnitte des Zahngewebebogens 14b, welche sich entlang der Kette erstrecken, werden miteinander verbunden, um ein zylinderförmiges Zahngewebe 14c zu bilden. Das zylinderförmige Zahngewebe 14c wird auf einen zylinderförmigen Stempel 20' angepaßt, auf dessen Umfang sich axial erstreckende Nuten 21' mit Zahnprofil ausgebildet sind. Dann werden die mit einem Klebstoff angebrachten Zugelemente, die zwar hier nicht, jedoch mit der Bezugsziffer 11 in Fig. 3A, gezeigt sind, auf das zylinderförmige Zahngewebe 14c gebogen. Des weiteren wird ein Bo gen aus einer Rohgummimischung, welcher Zahngummi und Rückengummi wird, auf die gebogenen Zugelemente gebogen. Die resultierende Anordnung wird einer For mung und einer Vulkanisierung in einer Druckkammer ausgesetzt. Nachfolgend wird der resultierende zylindrische Körper in ringförmige Zahnriemen geschnitten, die je weils eine vorgegebene Breite aufweisen.

Bei dem derart erhaltenen ringförmigen Zahnriemen erstreckt sich der Schuß f, wie in Fig. 3B gezeigt, in der Längsrichtung des Riemens. Daher erstreckt sich die Kette, die sich mit dem Schuß f kreuzt, in der Breitenrichtung des Riemens. Folglich hilft die Verstreckbarkeit des Schusses f selbst dabei, daß das Zahngewebe 14 dem Zahn profil eng folgt.

In dem Fall eines Zahnriemens, dessen Zahnspurrichtung senkrecht zu der Längs richtung des Riemens verläuft, d. h., dessen Zähne nicht schräg verlaufen, folgt daher das Zahngewebe 14 dem Zahnprofil eng, so daß die Zähne mit einem hohen Grad an Genauigkeit profiliert sind, wodurch sie einen guten Eingriff mit einer Riemen scheibe zeigen.

Zur Herstellung eines Zahnriemens, dessen Zahnspurrichtung schräg zu seiner Längsrichtung verläuft, d. h. eines Schrägzahnriemens, wird jedoch in Fig. 6 das Verfahren zum Schneiden des Zahngewebebogens 14b, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, mit einem zylinderförmigen Stempel 20 kombiniert, auf dessen Umfang Nuten 21 mit Zahnprofil ausgebildet sind, die sich schräg zu dessen Achse erstrecken. In einem solchen Fall erstreckt sich der Schuß f, wie in Fig. 5B gezeigt, in der Längsrichtung des Riemens, jedoch schräg zu der Zahnspurrichtung. Im Ergebnis wird die Ver streckbarkeit des Schusses f während einer Formung und Vulkanisierung in einer Druckkammer ungenügend, und daher folgt das Zahngewebe 14 dem Zahnprofil schlecht.

Daher sind die schräg verlaufenden Zähne nicht wie gewünscht profiliert, was ein potentielles Versagen hinsichtlich eines glatten Eingriffs mit einer Riemenscheibe zur Folge hat. Daher ergeben sich verschiedene Probleme hinsichtlich der Fähigkeit zur Größenreduktion eines Schrägzahnriemens, der Kraftübertragungsgeschwindigkeit, der Haltbarkeit, der Anwendungsvielfalt und der Zuverlässigkeit.

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schrägzahnrie men bereitzustellen, dessen Zähne mit einem hohen Grad an Genauigkeit profiliert oder geformt sind und einen glatten Eingriff ermöglichen, und des weiteren ein Ver fahren zur Herstellung des Schrägzahnriemens bereitzustellen, das eine Profilierung oder Formung der Zähne mit einem hohen Grad an Genauigkeit ermöglicht.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist hinsichtlich des Schrägzahnriemens durch einen Schrägzahnriemen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist der Schrägzahnriemen derart ausgebildet, daß sich ein Einschußfaden des Zahngewe bes im wesentlichen senkrecht zu der Zahnspurrichtung eines jeden schräg verlau fenden Zahns erstreckt.

Der Schrägzahnriemen umfaßt ein Zahngewebe, das an den schräg verlaufenden Zähnen befestigt ist. Das Zahngewebe ist aus einem Kettfaden und einem Ein schußfaden gewebt. Der Einschußfaden des Zahngewebes erstreckt sich im wesent lichen senkrecht zu der Zahnspurrichtung eines jeden schräg verlaufenden Zahns.

Durch die Verwendung einer solchen Anordnung des Schusses sind die schräg ver laufenden Zähne mit einem hohen Grad an Genauigkeit einheitlich profiliert oder ge formt. Auch kann eine zu übertragende Kraft auf die schräg verlaufenden Zähne ausgeübt werden, ohne daß eine Scherkraft auf der Oberfläche des Zahngewebes erzeugt wird, und die Kraft wird gleichmäßig entlang der Zahnspurrichtung übertra gen. Daher ist ein glatter Eingriff zwischen den schräg verlaufenden Zähnen und einer Riemenscheibe ohne Übertragungsverluste erreicht.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist des weiteren hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung eines Schrägzahnriemens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Danach umfaßt das Verfahren die Verfahrensschritte: Sequentielles Biegen eines Zahngewebebogens, eines Zugelements und eines Bogens aus einer Roh gummimischung auf einen Stempel, auf dessen Umfang Nuten mit einem Zahnprofil ausgebildet sind, welche sich schräg zur Stempelachse erstrecken; Aussetzen einer resultierenden Anordnung einer Formung und Vulkanisierung in einer Druckkammer und Schneiden eines resultierenden Gegenstands in eine Ringform, wobei sich ein Einschußfaden des Zahngewebebogens und die Nuten mit einem Zahnprofil im wesentlichen senkrecht zueinander schneiden. Dabei ist der Zahngewebebogen aus Kettfäden und einem Einschußfaden gewebt.

Durch die Verwendung der obigen Beziehung zwischen der Orientierung des Schus ses und der Orientierung der Nuten mit Zahnprofil dehnt sich der Schuß während der Formung und Vulkanisierung in der Druckkammer eng entlang dem Profil der Nut mit Zahnprofil, wodurch die äußere Oberfläche des schräg verlaufenden Zahns wie ge wünscht profiliert wird. Da sich die Kettfäden im wesentlichen parallel zu der Zahn spurrichtung eines jeden schräg verlaufenden Zahns erstrecken, werden die schräg verlaufenden Zähne einheitlich bezüglich des Zahnprofils entlang der Zahnspurrich tung ausgebildet. Daher können die schräg verlaufenden Zähne mit einem hohen Grad an Genauigkeit profiliert werden.

Selbst in dem Fall eines Schrägzahnriemens, bei dem in dem Oberteil eines jeden schräg verlaufenden Zahns eine Vertiefung ausgebildet ist, um Stoßenergie zu ab sorbieren, die in Verbindung mit dem Eingriff zwischen den schräg verlaufenden Zähnen und einer Riemenscheibe erzeugt wird, folgt der Schuß dem Profil der Ver tiefung eng, so daß die mit einer Vertiefung versehenen schräg verlaufenden Zähne ebenfalls mit einem hohen Grad an Genauigkeit profiliert werden können.

Verschiedene weitere Aufgaben und Merkmale und viele zugehörige Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand einer detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit der be gleitenden Zeichnung angegeben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1A in einer perspektivischen Darstellung das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schrägzahnriemens,

Fig. 1B in einer Ansicht von unten den Schrägzahnriemen aus Fig. 1A,

Fig. 2 in einer Darstellung einen Schneideschritt bei der Herstellung des Schrägzahnriemens aus den Fig. 1A und 1B,

Fig. 3A in einer perspektivischen Darstellung einen herkömmlichen Zahnrie men,

Fig. 3B in einer Ansicht von unten den herkömmlichen Zahnriemen aus Fig. 3A,

Fig. 4 in einer Darstellung einen Schneideschritt bei der Herstellung des her kömmlichen Zahnriemens aus den Fig. 3A und 3B,

Fig. 5A in einer perspektivischen Darstellung einen herkömmlichen Schräg zahnriemen,

Fig. 5B in einer Ansicht von unten den herkömmlichen Schrägzahnriemen,

Fig. 6 in einer Darstellung einen Schneideschritt bei der Herstellung des her kömmlichen Schrägzahnriemens aus den Fig. 5A und 5B und

Fig. 7 in einem Diagramm den Vergleich von Zahnprofilen gemäß der vorlie genden Erfindung und gemäß dem Stand der Technik.

Die Fig. 1A und 1B zeigen einen Schrägzahnriemen 10 gemäß einem Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schneideschritts bei der Herstellung des in den Fig. 1A und 1B gezeigten Schräg zahnriemens 10.

Wie in Fig. 1A gezeigt, umfaßt der Schrägzahnriemen 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Kernfäden oder Zugelemente 11, einen Zahnabschnitt 12 und einen Rückenabschnitt 13. Der Zahnabschnitt 12 und der Rückenabschnitt 13 sind an entgegengesetzten Seiten einer Anordnung der Zugelemente 11 angeordnet.

Das Zugelement 11 nimmt gewöhnlich die Form eines Fadens an, der aus Glasfa sern, Aramidfasern oder Metallfasern zusammengesetzt ist. Bevor sie in einen Zahn riemen eingebettet werden, werden die Zugelemente 11 mit einer Lösung aus Kleb stoff imprägniert.

Der Zahnabschnitt 12 ist aus Zahngummi zusammengesetzt und der Rückenab schnitt 13 aus Rückengummi. Die Seite des Schrägzahnriemens 10, auf der Zähne ausgebildet sind, wird Zahnseite genannt. Die Zahnseite ist mit einem Zahngewebe 14 abgedeckt, das aus Kettfäden und einem Einschußfaden f gewebt ist. Multifil garne aus Polyamidfasern, Polyaramidfasern oder Polyesterfasern sind als Kettfäden und Einschußfaden f verwendet und in das gewebte Zahngewebe 14 glatt eingewebt oder geköpert. Um den Einschußfaden f ausreichend dehnbar entlang dem Zahnpro fil zu machen, wird der Einschußfaden f in eine wollige Form gekräuselt.

Das Zahngewebe 14 wird üblicherweise mit einer Gummimasse imprägniert, bevor es auf der Oberfläche des Zahngummis befestigt wird, und wird derart angeordnet, daß sich der Einschußfaden f im wesentlichen senkrecht zu der Zahnspurrichtung eines jeden schräg verlaufenden Zahns erstreckt.

Der Winkel θ zwischen dem Einschußfaden f und der Zahnspurrichtung eines jeden schräg verlaufenden Zahns ist derart gewählt, daß sich der Einschußfaden f entlang dem Zahnprofil dehnt, d. h. derart, daß sich der Einschußfaden f und die Zahnspur richtung im wesentlichen senkrecht zueinander schneiden, im speziellen in einem Winkel von 70 bis 110 Grad.

Um Stoßenergie zu absorbieren, die im Zusammenhang mit dem Eingriff zwischen den schräg verlaufenden Zähnen und einer Riemenscheibe erzeugt wird, ist im Oberteil eines jeden schräg verlaufenden Zahns eine Vertiefung 15 ausgebildet.

Fig. 2 zeigt einen Schneideschritt bei der Herstellung des Schrägzahnriemens 10. Ein längliches Zahngewebematerial 14a, das aus Kettfäden und einem Einschußfa den gewebt ist und mit Gummimasse imprägniert ist, wird schräg zu der Schußrich tung geschnitten, damit man den Zahngewebebogen 14b erhält, dessen Einschußfa den f einen Winkel θ im oben erwähnten Bereich bildet.

Die entgegengesetzten Endabschnitte des Zahngewebebogens 14b, die sich entlang den Kettfäden erstrecken, werden zur Bildung eines zylinderförmigen Zahngewebes 14c miteinander verbunden. Das zylinderförmige Zahngewebe 14c wird auf einen zylinderförmigen Stempel 20 angepaßt. Im Ergebnis schneiden sich der Einschußfa den f und die Zahnspurrichtung eines jeden schräg verlaufenden Zahns im wesentli chen senkrecht zueinander, d. h., der Einschußfaden f des zylinderförmigen Zahnge webes 14c und Nuten 21 mit Zahnprofil, die auf dem zylinderförmigen Stempel 20 ausgebildet sind, schneiden sich im wesentlichen senkrecht zueinander. In bemer kenswerter Weise kann der flächige Zahngewebebogen 14b direkt auf den zylinder förmigen Stempel 20 gebogen werden. In diesem Fall muß der Zahngewebebogen 14b mit einem geeigneten Grad an Genauigkeit bezüglich der Nuten 21 mit Zahnpro fil positioniert werden. Daher ist dieser Biegevorgang zeitaufwendig.

Als nächstes werden die mit Klebstoff aufgebrachten Zugelemente 11 auf das zylin derförmige Zahngewebe 14c gebogen. Des weiteren wird ein Bogen aus einer Roh gummimischung, der Zahngummi und Rückengummi wird, auf die gebogenen Zug elemente 11 gebogen. Die resultierende Anordnung wird einer Formung und einer Vulkanisierung in einer Druckkammer ausgesetzt. Nachfolgend wird der resul tierende zylinderförmige Körper in endlose Zahnriemen mit geschlossener Schlei fenform geschnitten, die jeweils eine vorgegebene Breite aufweisen.

Bei dem derart hergestellten Schrägzahnriemen, insbesondere bei dem Schrägzahn riemen 10 mit der Vertiefung 15, die in dem Oberteil eines jeden schräg verlaufenden Zahns ausgebildet ist, zeigt der Einschußfaden f eine ausreichende Dehnbarkeit oder Verstreckbarkeit, da der Einschußfaden f des Zahngewebes 14 im wesentlichen senkrecht zu der Zahnspurrichtung eines jeden schräg verlaufenden Zahns ausge richtet ist. Der Einschußfaden f folgt dem Profil der Vertiefung 15 eng, so daß die mit einer Vertiefung 15 versehenen schräg verlaufenden Zähne im Vergleich mit einem herkömmlichen Schrägzahnriemen mit einem höheren Grad an Genauigkeit profiliert sind. Dies ist insbesondere der Fig. 7 entnehmbar, die Zahnprofile gemäß der vorlie genden Erfindung und gemäß dem Stand der Technik vergleicht.

Offensichtlich sind im Lichte der obigen Lehre zahlreiche Modifikationen und Varia tionen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher von selbst, daß die vorliegende Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche anders ausgeführt werden kann, als dies hier im speziellen beschrieben ist.

Claims

1. Schrägzahnriemen (10) mit einem Riemenkörper, der schräg verlaufende Zähne aufweist, und mit einem Zahngewebe (14), das an dem Riemenkörper befe stigt ist, um die schräg verlaufenden Zähne abzudecken, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Einschußfaden (f) des Zahnge webes (14) im wesentlichen senkrecht zu der Zahnspurrichtung eines jeden schräg verlaufenden Zahns erstreckt.

2. Schrägzahnriemen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einschußfaden (f) und die Zahnspurrichtung in einem Winkel (θ) im Bereich von 70 bis 110 Grad schneiden.

3. Schrägzahnriemen (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einschußfaden (f) und die Zahnspurrichtung in einem Winkel (θ) von 90 Grad schneiden.

4. Schrägzahnriemen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß jeder der schräg verlaufenden Zähne eine Vertiefung (15) aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Schrägzahnriemens (10) mit schräg verlau fenden Zähnen mit den folgenden Verfahrensschritten:

- Sequentielles Biegen eines Zahngewebebogens (14b), eines Zugelements (11) und eines Bogens aus einer Rohgummimischung auf einen Stempel (20), auf dessen Umfang Nuten (21) mit einem Zahnprofil ausgebildet sind, welche sich schräg zur Stempelachse erstrecken,
- Aussetzen einer resultierenden Anordnung einer Formung und Vulkanisie rung in einer Druckkammer und
- Schneiden eines resultierenden Gegenstands in eine Ringform,

wobei sich ein Einschußfaden (f) des Zahngewebebogens (14b) und die Nuten (21) mit einem Zahnprofil im wesentlichen senkrecht zueinander schneiden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ein schußfaden (f) und die Zahnspurrichtung in einem Winkel (θ) im Bereich von 70 bis 110 Grad schneiden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ein schußfaden (f) und die Zahnspurrichtung in einem Winkel (θ) von 90 Grad schneiden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der schräg verlaufenden Zähne eine Vertiefung (15) aufweist.