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Die Erfindung betrifft einen Riemenantrieb, der mindestens eine um eine Drehachse drehbar gelagerte Scheibe und mindestens einen Treibriemen umfasst, der in reib- oder formschlüssigem Kontakt um einen in einem Wirkradius gekrümmten Bogenabschnitt einer an der Scheibe vorgesehenen, rotationssymmetrisch geformten und koaxial zur Drehachse der Scheibe ausgerichteten Kontaktfläche gelegt und in seiner Längsrichtung unter einer bestimmten Spannung gehalten ist.
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Die Aufrechterhaltung der im Treibriemen wirkenden Spannung gewährleistet dauerhaft eine ordnungsgemäße Kraftübertragung durch den Riemenantrieb. Jedoch kommt es in der industriellen Praxis in Folge von Verschleiß- und Setzprozessen mit zunehmender Nutzungsdauer regelmäßig zu einem Rückgang der Treibriemen-Spannung. Bedingt dadurch kann der Treibriemen unbrauchbar werden. So kann die Genauigkeit der Kraftübertragung leiden. Auch kann es im Fall der Verwendung von gezahnten Treibriemen zu einem gerade in der Getriebe- oder Antriebstechnik gefürchteten Zahnübersprung kommen. Durch die abnehmende Spannung kann es darüber hinaus zu einem Verlust des Reibschlusses zwischen Treibriemen und Scheibe und damit einhergehend zu verstärktem Abrieb und unzulässiger Erwärmung sowie Geräuschproblemen kommen. All diese Phänomene führen zu einer Reduktion der Lebensdauer des Treibriemens.
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Insbesondere aus dem Bereich der Verbrennungsmotoren sind Spannvorrichtungen bekannt, welche die Aufrechterhaltung einer vorgeschriebenen Spannung im Treibriemen gewährleisten sollen. Diese Spannvorrichtungen bestehen in der Regel aus einer Rolle, die mit einer vorgegebenen Spannung gegen den Treibriemen gedrückt wird. Auf diese Weise hält der Treibriemen auch dann noch seine Spannung, wenn er in Folge von Ermüdung oder Verschleiß der Scheiben seine im Neuzustand eingestellte Spannung verliert. Allerdings benötigen derartige Spannvorrichtungen einen zusätzlichen Raum, der bei vielen Anwendungen nicht zur Verfügung steht. Zudem bedeutet die gegen den Treibriemen drückende Rolle zusätzliche Biegewechsel im Zugträger, was wiederum die Lebensdauer reduziert. In Linearantrieben lassen sich zusätzliche Spannrollen meist gar nicht einbringen.
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Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, einen Riemenantrieb zu schaffen, bei dem bei minimiertem Platzbedarf und optimierten Gebrauchseigenschaften die Aufrechterhaltung einer vorgeschriebenen, in Längsrichtung des Treibriemens wirkenden Spannung gewährleistet ist.
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Die Erfindung hat diese Aufgabe durch einen Riemenantrieb gelöst, der mindestens die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
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In Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik handelt es sich bei der Erfindung um einen Riemenantrieb mit einer um eine Drehachse drehbar gelagerten Scheibe und mindestens einem Treibriemen, der in reib- oder formschlüssigem Kontakt um einen in einem Wirkradius gekrümmten Bogenabschnitt einer an der Scheibe vorgesehenen, rotationssymmetrisch geformten und koaxial zur Drehachse der Scheibe ausgerichteten Kontaktfläche gelegt und in seiner Längsrichtung unter einer bestimmten Spannung gehalten ist.
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Erfindungsgemäß ist nun an der Scheibe eine Einrichtung zur Verstellung des Wirkradius des Bogenabschnitts in Abhängigkeit von der Spannung vorgesehen, unter der der Treibriemen in seiner Längsrichtung steht.
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Anders als beim Stand der Technik ist somit bei einem erfindungsgemäßen Riemenantrieb in seine mindestens eine Scheibe eine Spanneinrichtung integriert. Diese ist dabei so ausgelegt, dass sie den Wirkradius, um den der Treibriemen um die Scheibe geführt ist, verstellen kann. So ist es bei einem erfindungsgemäßen Riemenantrieb mittels der hierzu vorgesehenen Verstelleinrichtung möglich, zur Erhöhung der Spannung im Treibriemen den Wirkradius zu vergrößern. Auf diese Weise ist die Länge, um die der Treibriemen die Scheibe des Riemenantriebs umschlingt, und damit einhergehend die in Längsrichtung des Treibriemens wirksame Zugspannung vergrößert. Umgekehrt kann dadurch der Wirkradius durch eine entsprechende Verstellung der hierzu erfindungsgemäß vorgesehenen Einrichtung auch verkleinert werden, um die im Treibriemen wirkende Spannung zu vermindern. Dies kann beispielweise bei der Inbetriebnahme des Riemenantriebs zweckmäßig sein, um Überlastungen des Treibriemens beim Anfahren zu vermeiden.
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Eine erste Möglichkeit der praktischen Realisierung eines erfindungsgemäßen Riemenantriebs besteht darin, dass die Außenumfangsfläche, an der die Kontaktfläche ausgebildet ist, an einem in seiner Grundform zylindrischen, koaxial zur Drehachse der Scheibe ausgebildeten Scheibenkörper vorgesehen ist, wobei die Einrichtung zur Verstellung des Wirkradius den Umfang der Außenumfangsfläche aufweitet oder vermindert.
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Die Aufweitung oder Verminderung des Wirkradius kann dabei dadurch erfolgen, dass in den Scheibenkörper ein Hohlraum eingeformt ist und die Einrichtung eine an den Hohlraum angeschlossene Druckmittelversorgung umfasst, die, wenn die in seiner Längsrichtung wirkende Spannung des Treibriemens von einem Sollwert abweicht, zur Aufweitung des Scheibenkörpers und der an ihm vorgesehenen, die Kontaktfläche aufweisenden Außenumfangsfläche den Hohlraum mit einem Druckmedium beaufschlagt. Bei dieser Ausgestaltung ist dementsprechend ein innerer Kern in Form des Scheibenkörpers vorgesehen, über den die Scheibe beispielsweise an ihre Drehlagerung oder an eine Antriebswelle einer Antriebsmaschine angekoppelt ist. Indem der im inneren des Scheibenkörpers vorhandene Hohlraum mit einem Druckmedium beaufschlagt wird, kann der Scheibenkörper ”aufgepumpt” werden, so dass er sich in radialer Richtung ausdehnt. Hierzu geeignete Einrichtungen sind im Prinzip beispielsweise aus dem Bereich des Walzgerüstbaus bekannt, wo eine Innenhochdruckbeaufschlagung zur Einstellung einer bestimmten Bombierung von im jeweiligen Walzgerüst eingesetzten Walzen eingesetzt wird.
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Um die radiale Ausdehnung zu ermöglichen, kann der Scheibenkörper aus einem entsprechend elastisch nachgiebigen Material hergestellt werden. Aufgrund der vergleichbar geringen Verformungen, die für die erfindungsgemäßen Zwecke ausreichen, ist es jedoch auch möglich, robuste Konstruktionen aus einem Metallwerkstoff, wie Stahl oder Leichtmetall, zu verwenden, die zur Einstellung des jeweiligen Wirkungsradius im elastischen Bereich verformt werden.
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Sollen größere Veränderungen des Wirkradius und damit einhergehend des von dem Treibriemen überdeckten Kontaktbereichs ermöglicht werden, so kann dies dadurch bewerkstelligt werden, dass der Scheibenkörper in mehrere Segmente aufgeteilt ist und die Einrichtung zur Verstellung des Wirkradius eine Betätigungseinrichtung umfasst, die mit den Segmenten des Scheibenkörpers verkoppelt ist und die Segmente, wenn die in seiner Längsrichtung wirkende Spannung des Treibriemens von einem Sollwert abweicht, zur Aufweitung des Scheibenkörpers und der an ihm vorgesehenen, die Kontaktfläche aufweisenden Außenumfangsfläche die Segmente des Scheibenkörpers in radialer Richtung verstellt. Die Stelleinrichtung kann in diesem Fall beispielsweise durch Federn oder andere elastische Elemente bewerkstelligt werden, die die Segmente des Scheibenkörpers in radialer Richtung nach außen belasten. Denkbar sind darüber hinaus auch Keil- oder Kegelverstellungen und desgleichen, an deren Schrägflächen die Segmente des Scheibenkörpers abgestützt sein können, so dass eine axiale Bewegung der Keil- oder Kegelverstellung in eine radiale Verstellung der Segmente umgeleitet wird.
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Denkbar ist es auch, die Wirkradiusänderung mittels einer Einrichtung zur Verstellung des Wirkradius vorzunehmen, die eine Stelleinrichtung umfasst, welche, wenn die in seiner Längsrichtung wirkende Spannung des Treibriemens von einem Sollwert abweicht, den Scheibenkörper aus einer axialen Richtung belastet, um eine Aufweitung des Scheibenkörpers und der an ihm vorgesehenen, die Kontaktfläche aufweisenden Außenumfangsfläche durch Verdrängung von Material oder Bauteilen des Scheibenkörpers in radialer Richtung zu bewirken. In diesem Fall erfolgt die Aufweitung des Scheibenkörpers also dadurch, dass auf die seitlichen Stirnflächen des Scheibenkörpers eine Druckkraft ausgeübt wird, durch die der Scheibenkörper gestaucht wird mit der Folge, dass das zusammengepresste Material des Scheibenkörpers in radialer Richtung nach außen ausweicht. Diese Ausweichbewegung kann hierbei auch dadurch unterstützt werden, dass der Scheibenkörper in geeigneter Weise so segmentiert ist, dass eine axiale Druck- oder Zugbelastung zu einem Ausweichen der Segmente in radialer Richtung und damit einhergehend zu einer Veränderung des Wirkradius des von dem Treibriemen am Umfang des Scheibenkörpers umschlossenen Bogenabschnitts führt.
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Die voranstehend erläuterten, sich auf eine besondere Gestaltung und Beeinflussung eines an einer Scheibe eines erfindungsgemäßen Riemenantriebs vorhandenen Scheibenkörpers beziehenden Ausgestaltungen sind insbesondere für solche Riemenantriebe geeignet, bei denen der Treibriemen ein Flach- oder Zahnriemen ist.
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Um die Übertragung höherer Antriebskräfte zu ermöglichen, kann die Scheibe eine um ihren Umfang umlaufende Nut aufweisen, an deren Seitenflächen jeweils eine Kontaktfläche ausgebildet ist, an der der Treibriemen mit seiner jeweils zugeordneten Flanke abgestützt ist. Bei einer solchen Scheibe ist durch den Kontakt der Flanken des Treibriemens mit zwei Kontaktflächen der Scheibe die kraftübertragende Fläche deutlich erhöht, so dass insgesamt entsprechend höhere Kräfte übertragen werden können. In der Praxis wird zu diesem Zweck die Umfangsnut der Scheibe so ausgebildet, dass sich ihr Querschnitt in radialer Richtung V-förmig erweitert. Bei dieser Ausgestaltung ist der Treibriemen, der in diesem Fall häufig aufgrund seiner Querschnittsform auch als ”Keilriemen” bezeichnet wird, sicher lagerichtig in der Nut geführt.
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Zum Verstellen des Wirkradius des von dem Treibriemen umschlungenen Bogenabschnitts der Scheibe kann die erfindungsgemäß vorgesehene Einrichtung zur Verstellung des Wirkradius bei dieser Ausgestaltung eine Stelleinrichtung umfassen, die, wenn die in seiner Längsrichtung wirkende Spannung des Treibriemens von einem Sollwert abweicht, mindestens eine der die Nut begrenzenden Seitenflächen relativ zur jeweils anderen Seitenfläche der Nut bewegt. Indem die Seitenflächen der Nut aufeinander zu bewegt werden, wird der in der Nut laufende Treibriemen zu einer Bewegung radial nach außen und damit einhergehend eine Vergrößerung des Wirkradius erzwungen. Infolgedessen ist der vom Treibriemen zurückzulegende Weg und damit einhergehend die im Treibriemen in dessen Längsrichtung wirkende Zugspannung erhöht. Eine Bewegung der Seitenflächen der Nut von einander weg führt dagegen zu einer Verminderung des Wirkradius und einer dazu proportionalen Verminderung der Spannung im Treibriemen.
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Sind die zur Aufrechterhaltung einer Sollspannung im Treibriemen vorzunehmenden Änderungen des Wirkradius des von dem Treibriemen an der jeweiligen Scheibe umschlungenen Bogenabschnitts so groß, dass dadurch die Übersetzungsverhältnisse des Riemenantriebs über einen Toleranzbereich hinausgehend verändert werden, so kann es zweckmäßig sein, wenn der Riemenantrieb mindestens eine zusätzliche Scheibe umfasst, die um eine Drehachse drehbar gelagert ist und um die der Treibriemen in reib- oder formschlüssigem Kontakt um einen in einem Wirkradius gekrümmten Bogenabschnitt einer an der Scheibe vorgesehenen, rotationssymmetrisch geformten und koaxial zur Drehachse der Scheibe ausgerichteten Kontaktfläche gelegt ist, wobei die zusätzliche Scheibe eine Einrichtung zur Verstellung des Wirkradius des Bogenabschnitts in Abhängigkeit von der Spannung aufweist, unter der der Treibriemen in seiner Längsrichtung steht. Typischerweise handelt es sich bei der einen in erfindungsgemäßer Weise verstellbar ausgebildeten Scheibe um die Antriebsscheibe, über die die von einer Antriebsmaschine bereitgestellte Antriebskraft in den Riemenantrieb eingeleitet wird, während es sich bei der zusätzlichen Scheibe um eine Abtriebsscheibe handelt, über die die Antriebskraft an ein angetriebenes Aggregat, Bauteil oder desgleichen abgegeben wird. Indem beide Scheiben in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet sind, lassen sich Übersetzungsfehler, die bei einer Verstellung einer einzelnen Scheibe entstehen könnten, durch eine korrespondierende Verstellung beider Scheiben ausgleichen.
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Die erfindungsgemäß ermöglichte Verstellung des Wirkradius des von dem Treibriemen an der jeweiligen Scheibe umschlungenen Bogenabschnitts wird durchgeführt, wenn die Spannung, die im Treibriemen in dessen Längsrichtung, d. h. in der Richtung, in der seine Länge gemessen wird, wirkt, also die zur Kraftübertragung erforderliche Zugspannung, über einen Toleranzbereich hinausgehend von einem Sollwert abweicht. Die Verstellung kann dabei automatisch ausgelöst werden, indem mittels einer Überwachungs- und Auswerteinrichtung unmittelbar die Spannung im Treibriemen erfasst wird oder indem die Spannung im Treibriemen indirekt durch Überwachung einer anderen Einflussgröße des Treibriemens ermittelt wird, deren Veränderung charakteristisch für eine unzulässige Veränderung der Spannung im Treibriemen ist. Eine solche Einflussgröße kann beispielsweise die Temperaturentwicklung im Treibriemen sein.
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Ein Verfahren, das eine derartige Überwachung von Einflussgrößen eines Riemenantriebs ermöglicht, ist in der
WO 2016/177883 A1 beschrieben, deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
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Bei dem in der
WO 2016/177883 A1 beschriebenen Verfahren werden der Treibriemen und die Scheibe jeweils mit einer Markierung versehen und zueinander so positioniert, dass sich beim Umlauf des Riemens um die Scheibe die Markierungen von Scheibe und Riemen in einer Auslösestellung direkt gegenüber stehen. Die Auslösestellung wird mittels einer Überwachungseinrichtung überwacht, die ein Signal abgibt, wenn sich die Markierungen in der Auslösestellung befinden. Gleichzeitig wird die Anzahl der über einen bestimmten zurückliegenden Zeitraum ausgelösten Signale erfasst und die Belastungen, denen der Riemen oder die Scheibe während des zurückliegenden Zeitraums ausgesetzt gewesen ist, auf Grundlage der Anzahl der ausgelösten, der Anzahl der Umläufe des Riemens entsprechenden Signale und unter Berücksichtigung von relevanten Einflussgrößen ermittelt. Zur Erfassung der jeweiligen Einflussgröße kann in dem Treibriemen ein Sensor angeordnet sein, der die im Treibriemen wirkenden Kräfte, die aktuelle Riementemperatur etc. erfasst.
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Auch kann die erfindungsgemäß vorgesehene Verstellung nach einer bestimmten Einsatzdauer vorgenommen werden, von der aufgrund der Auswertung von Erfahrungen, die beim Einsatz einer bestimmten Treibriemen/Scheibe-Kombination gewonnen worden sind, bekannt ist, dass ein Toleranzwert der Spannungsabweichung im Riemen überschritten ist.
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Gemäß einer für die Praxis besonders wichtigen Ausgestaltung ist bei einem erfindungsgemäßen Riemenantrieb daher eine Überwachungs- und Steuereinrichtung vorgesehen, die unmittelbar den Spannungszustand des Treibriemens erfasst oder anhand einer für den Spannungszustand charakteristischen, von ihr erfassten Einflussgröße den Spannungszustand im Riemen ermittelt, wobei die Überwachungs- und Steuereinrichtung ein Signal zur Verstellung des Wirkradius des vom Treibriemen umschlungenen Bogenabschnitts der Scheibe abgibt, wenn die in Längsrichtung des Treibriemens wirkende Spannung über einen Toleranzbereich hinaus von einem Sollwert abweicht. Der Toleranzbereich, bei dessen Überschreiten das Signal zur Verstellung abgegeben wird, bemisst sich dabei nach den technischen Gegebenheiten, unter denen der erfindungsgemäße Riemenantrieb eingesetzt ist, und den sich daraus ergebenden Anforderungen. So kann der Toleranzbereich auch im technischen Sinne ”0” sein.
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Mit der Erfindung ist es möglich, sowohl bei Riemenantrieben, bei denen ein ringförmiger ”unendlicher” Treibriemen typischerweise um einen Antriebs- und eine Abtriebsscheibe geführt ist und um die Scheiben umläuft, als auch bei so genannten Linearantrieben, bei denen ein Treibriemen bestimmter Länge gespannt ist und eine Scheibe an dem Treibriemen abläuft, die Treibriemenspannung entsprechend einem Sollwert aufrechtzuerhalten, ohne dass hierzu weitere Spannrollen oder desgleichen benötigt werden. So erlaubt die Erfindung bei minimalem Raumbedarf eine optimale Funktion des Riemenantriebs über eine maximierte Einsatzdauer. Dementsprechend eignen sich erfindungsgemäße Riemenantriebe insbesondere für den Einsatz in solchen Bereichen, bei denen ein begrenztes Raumangebot zur Verfügung steht. So lassen sich erfindungsgemäße Antriebe insbesondere im Bereich von Automobil- oder anderen Fahrzeuganwendungen einsetzen, wo sie die bisher üblichen Riemenantriebe, die Spannrollen oder desgleichen umfassen, ersetzen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 einen Riemenantrieb in seitlicher Ansicht;
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2 einen Ausschnitt des Riemenantriebs gemäß 1 in einem Längsschnitt;
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3 eine in dem Riemenantrieb gemäß 1 und 2 eingesetzte Scheibe in einem normal zu ihrer Drehachse ausgerichteten Schnitt;
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4 die Scheibe gemäß 3 in einem Schnitt entlang ihrer Drehachse;
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5 einen Ausschnitt eines zweiten Riemenantriebs in einem Längsschnitt;
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6 eine in dem Riemenantrieb gemäß 5 eingesetzte Scheibe in einem Schnitt entlang ihrer Drehachse in Normalstellung;
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7 die Scheibe gemäß 6 in einer ersten Verstellung;
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8 die Scheibe gemäß 6 in einer zweiten Verstellung.
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Der in 1 dargestellte Riemenantrieb A1 umfasst zwei jeweils um eine Drehachse X drehbar gelagerte Scheiben 1 und einen ringförmigen ”unendlichen” Treibriemen 2, der als konventioneller Zahnriemen mit einer an seiner Innenseite angeformten Verzahnung 3 ausgebildet ist.
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Dementsprechend weisen die Scheiben 1 jeweils einen Scheibenkörper 4 mit einer an dessen Außenumfang vorgesehenen Verzahnung 5 auf, die der Verzahnung 3 des Treibriemens 2 entspricht.
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Der Treibriemen 2 ist über einen Bogenabschnitt 6 um den Außenumfang des beispielsweise aus einem formstabilen Kunststoffmaterial geformten Scheibenkörpers 4 geführt, so dass die Verzahnungen 3, 5 von Treibriemen 2 und Scheibenkörper 4 in einer sich um die Hälfte des Umfangs der Scheiben 1 erstreckenden Kontaktfläche über den Bogenabschnitt 6 formschlüssig in Eingriff kommen. Der für die Länge LK des vom Treibriemen 2 umschlungenen Bogenabschnitts 6 maßgebliche Wirkradius WR entspricht dem Abstand der Zahnkopfflächen 7 der Zähne 8 der Verzahnung 5 des Scheibenkörpers 4 zur Drehachse X der Scheibe 1.
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In den Scheibenkörper 4 ist ein ringförmig um einen koaxial zur Drehachse X ausgerichteten Achskörper 9 der Scheibe 1 umlaufender Hohlraum 10 eingeformt, dessen Stirnseiten durch die Seitenwangen 11, 12 der Scheibe 1 verschlossen sind. Die Seitenwangen 11, 12 der Scheibe bestehen dabei aus einem festeren Material als der Scheibenkörper 4.
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Über den Achskörper 9 erfolgt die drehbare Lagerung der Scheiben 1 in jeweils einer Drehlagerung 13.
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Gleichzeitig ist in den Achskörper 9 eine in Achsrichtung der Drehachse X verlaufende Zuführleitung 14 eingeformt, die über radial von ihr abgehende Zuströmöffnungen 15 mit dem Hohlraum 10 verbunden ist. Die Zuführleitung 14 ist an eine Druckmittelversorgung 16 angeschlossen, welche den Hohlraum 10 bedarfsweise mit einem Hydraulikmedium druckbeaufschlagt.
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Im Neuzustand wird der Treibriemen 2 um die Scheiben 1 des Riemenantriebs A1 gelegt und beispielsweise durch Einstellung des Abstands zwischen den Scheiben 1 die in seiner Längsrichtung L herrschende, einer Sollvorgabe entsprechenden Zugspannung eingestellt.
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Zur Überwachung der im Treibriemen
2 herrschenden Zugspannung kann eine Überwachungs- und Steuereinrichtung
17 genutzt werden, wie sie in der oben bereits erwähnten
WO 2016/177883 A1 beschrieben ist. Stellt die Einrichtung
17 fest, dass die Zugspannung im Treibriemen
2 unter den Sollwert sinkt, gibt sie ein Steuersignal an die Druckversorgungseinrichtung
16 ab, die daraufhin den Hohlraum
10 mittels des Hydraulikmediums mit einem Druck beaufschlagt, der so hoch ist, dass der Scheibenkörper
4 in radialer Richtung R aufgeweitet wird. Damit einhergehend wird auch der Wirkradius WR und damit wiederum einhergehend die Länge LK des vom Treibriemen
2 jeweils umschlungenen Bogenabschnitts
6 vergrößert. Diese Vergrößerung resultiert unmittelbar in einer Zunahme der in Längsrichtung L im Treibriemen
2 wirkenden Spannung.
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Die zur Aufrechterhaltung der Spannung im Treibriemen 2 erforderliche Aufweitung des Scheibenkörpers 4 lässt sich am Beispiel eines handelsüblichen Endlos-Zahnriemens mit der Bezeichnung ”800 5M 15” (d. h. einer Länge von 800 mm, einer Breite von 15 mm und einer Teilung von 5 mm, was 160 Zähnen entspricht) nachvollziehen. Wird ein solcher Treibriemen auf zwei Scheiben 1 mit jeweils 26 Zähnen eingesetzt, ergibt sich zwischen den Drehachsen X der Scheiben 1 ein Achsabstand von 335 mm. Der Treibriemen wird mit 390 N vorgespannt. Ein im Laufe des Betriebs eintretendes Absinken der Vorspannung um 20% stellt keine Seltenheit dar. Um die Spannung im Treibriemen dennoch auf dem Niveau der ursprünglich eingestellten Vorspannung zu halten, muss der Treibriemen um etwa 0,15 mm gelängt werden. Um diese Längenänderung über die Scheiben 1 zu bewirken, ist eine Durchmesservergrößerung der Scheiben um etwa 0,05 mm erforderlich. Diese Vergrößerung liegt im Rahmen zulässiger Durchmessertoleranzen und führt zu keinen Teilungsabweichungen, die die Funktion des Zahnriemenantriebs einschränken würden.
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Beim in den 5–8 dargestellten Riemenantrieb A2 kommen zwei gleichartige, jeweils um eine Drehachse X drehbar gelagerte Scheiben 101 zum Einsatz, um die ein konventioneller, im Querschnitt V-förmiger Treibriemen 102 (”Keilriemen”) geführt ist. Von den Scheiben 101 ist hier nur eine dargestellt.
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Die Scheiben 101 weisen einen ringförmigen Scheibenkörper 103 auf, an dessen Stirnseiten jeweils eine Seitenwange 104, 105 angeordnet ist. Die Seitenwangen 104, 105 begrenzen auf diese Weise eine um den Scheibenkörper umlaufende Nut 106. Die einander zugewandten Seitenflächen 107, 108 der Nut 106 sind dabei derart angeschrägt, dass sich die Nut 106 im Querschnitt betrachtet ausgehend vom Scheibenkörper 103 in Richtung des Außenumfangs der Scheiben 101 V-förmig erweitert. Gleichzeitig ist der Abstand der Seitenflächen 107, 108 so bemessen, dass der Treibriemen mit seinen Seitenflanken 109, 110 jeweils an der zugeordneten Seitenfläche 107, 108 anliegt, ohne die Umfangsfläche des Scheibenkörpers 103 zu berühren. Der Kontaktbereich, an dem die Seitenflanken 109, 110 an den Seitenflächen 107, 108 anliegen, stellt damit die Kontaktfläche dar, an der zwischen dem Treibriemen 102 und der Scheibe 101 Reibschluss besteht.
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Die Kontaktflächen erstrecken sich dabei um einen Bogenabschnitt 111, der sich über die Hälfte des Umfangs des Scheibenkörpers 103 erstreckt. Der in Bezug auf die Kraftübertragung vom Treibriemen 102 auf die Scheiben 101 wesentliche Wirkradius WR des Bogenabschnitts 111 entspricht dabei dem radialen Abstand der neutralen Faser F des Treibriemens 102 von der Drehachse X der jeweiligen Scheibe 101.
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Zur Verstellung des Wirkradius WR des Bogenabschnitts 111 ist an der Scheibe 101 eine Einrichtung 112 vorgesehen, mittels der die Seitenwangen 104, 105 der Scheiben 101 aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden können. Für eine Annäherung der Seitenwangen 104, 105 kann die Einrichtung 112 beispielsweise auf die Seitenwangen 104, 105 eine axial ausgerichtete Druckkraft P ausüben, in Folge derer auch der Scheibenkörper 103 zusammengedrückt wird, bis die Seitenwangen 104, 105 den jeweiligen Sollabstand erreicht haben. Entsprechend der Annäherung der Seitenwangen 104, 105 ”wandert” der Treibriemen 102 in der Nut 106 in radialer Richtung R nach außen. Damit einhergehend vergrößert sich der Wirkradius WR und wiederum damit einhergehend vergrößert sich die Länge LK des vom Treibriemen 102 umschlossenen Bogenabschnitts 111 der Scheiben 101. Wie beim in den 1–4 dargestellten Ausführungsbeispiel führt die Vergrößerung des Wirkradius WR so unmittelbar zu einer Längung des Treibriemens 102, welche wiederum einen Anstieg der im Treibriemen 102 herrschenden Zugspannung nach sich zieht.
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Soll die im Treibriemen 102 herrschende Spannung dagegen abgesenkt werden, kann dies in einem Vorgehen, das umgekehrt zu dem voranstehend erläuterten ist, dadurch erreicht werden, dass der Abstand zwischen den Seitenwangen 104, 105 vergrößert wird.
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Bezugszeichenliste
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- A1, A2
- Riemenantriebe
- L
- Längsrichtung des Treibriemens 2
- LK
- Länge des vom Treibriemen 2 umschlungenen Bogenabschnitts 6
- F
- neutrale Faser des Treibriemens 102
- P
- Druckkraft
- R
- radiale Richtung
- WR
- Wirkradius des Bogenabschnitts 6
- X
- Drehachse der Scheiben 1, 101
- 1
- Scheiben
- 2
- Treibriemen
- 3
- Verzahnung des Treibriemens 2
- 4
- Scheibenkörper der Scheiben 1
- 5
- Verzahnung
- 6
- Bogenabschnitt
- 7
- Zahnkopfflächen der Zähne 8 der Verzahnung 5
- 8
- Zähne der Verzahnung 5
- 9
- Achskörper
- 10
- Hohlraum des Scheibenkörpers 4
- 11, 12
- Seitenwangen der Scheibe 1
- 13
- Drehlagerung
- 14
- Zuführleitung
- 15
- Zuströmöffnungen
- 16
- Druckmittelversorgung
- 17
- Überwachungs- und Steuereinrichtung
- 101
- Scheiben
- 102
- Treibriemen (”Keilriemen”)
- 103
- Scheibenkörper der Scheiben 101
- 104, 105
- Seitenwangen
- 106
- Nut
- 107, 108
- Seitenflächen der Nut 106
- 109, 110
- Seitenflanken des Treibriemens 102
- 111
- Bogenabschnitt
- 112
- Einrichtung zum Verstellen des Wirkradius WR
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2016/177883 A1 [0020, 0021, 0041]
