DE2340939A1

DE2340939A1 - Flexibler transmissionsriemen zur uebertragung einer antriebskraft

Info

Publication number: DE2340939A1
Application number: DE19732340939
Authority: DE
Inventors: Joseph Stephen Burke; Richard Whittington Cadle; Maurice Irving Zeldman
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1972-08-25
Filing date: 1973-08-13
Publication date: 1974-03-07
Also published as: CA979244A; GB1415032A; US3878734A

Description

Rockwell International
Corporation

"600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219
V.St.A.

Unser Zeichen; .R 809

Flexibler Transmissionsriemen zur Übertragung einer

Antriebskraft

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Transmissionsriemen zur übertragung einer Kraft von einem Standardzahnrad auf wenigstens ein anderes Standardzahnrad.

Riementriebe sind in der Industrie als Transmissionsriemen zur übertragung von Antriebskräften bekannt und werden seit geraumer Zeit als Steuerriemen verwendet. Steuerriemgiwerden in unzähligen Fällen angewendet, jedoch sind sie auf ihr Anwendungsgebiet und ihren besonderen Gebrauch beschränkt. Eine Beschränkung liegt darin, daß die Steuerriemen mit speziellen Riemenscheiben o.dgl. zusammenarbeiten. Außerdem werden Steuerriemen nur in Standardlängen angeboten, d.h., daß sie in fortlaufenden Schleifen oder Gürteln ausgebildet sind.

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Ferner sind die Steuerriemen und ihre entsprechenden speziellen Riemenscheiben nurii begrenzten Tel Ik reis abmessungen verfügbar.

Es sind bereits viele Vorschläge gemacht worden, flexible Transmissionsriemen an Standardzahnräder anzupassen, jedoch sind sie aufgrund ihrer Eigenschaften ähnlich wie die vorbeschriebenen Steuerriemen auf einen bestimmten Anwendungsbereich beschränkt. Insbesondere zeigt die US-PS 3 117 459 einen flexiblen Transmissionsriemen, der besonders für die Verbindung eines kleinen Ritzels und eines großen Zahnrades oder einer glatten Trommel geeignet ist.

Der vorbekannte verzahnte Transmissionsriemen weist den Nachteil auf, daß er dazu neigt,beim Ineingriffkommen und beim Außereingriffkommen im kämmenden Zahnrad hängen zu bleiben. Dies wird hauptsächlich durch seine überhängenden Randabschnitte verursacht. Folglich ist der vorbekannte verzahnte Transmissionsriemen nur in der Lage, sehr begrenzte Kräfte zu übertragen, und er läßt sich nur in den Fällen anwenden, in denen niedrige Leistungen übertragen v/erden sollen. Solche von der vorbekannten Vorrichtung angestrebten Anwendungsfälle sind'z.B. Instrumente, die ein niedriges Geräuschniveau aufweisen müssen, damit kleine Meßwerte erfaßt werden können.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, sehr wirkungsvolle, flexible Transmissionsriemen zu schaffen, die man preiswert herstellen kann und die in ihrer Ausgestaltung einfach sind. Weiterhin ist die Erfindung darauf gerichtet, einen verbesserten flexiblen Transmissionsriemen zu schaffen, der unter Anwendung automatisierter Arbeitsvorgänge hergestellt v/erden kann. Ferner ist die Erfindung darauf gerichtet, einen überra-

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genden flexiblen Transmissionsriemen zu schaffen, der zum Antreiben und Angetriebenwerden von dem Lager entnommenen ("off the shelf") Standardzahnrädern verwendet werden kann.

Die Erfindung ist ferner darauf gerichtet, einen flexiblen Transmissionsriemen zu schaffen/ der abgeschnitten und mit seinen Enden wieder verbunden werden kann, so daß endlose Riemen solcher Abmessungen geschaffen werden können, wie sie von dem Endverbraucher benötigt werden. Der Transmissionsriemen soll ' außerdem ein sehr kleines Spiel aufweisen und in der Lage sein, in Verbindung mit einem bestimmten Getriebe exakte Steuerfunktionen auszuführen. Schließlich ist die Erfindung darauf gerichtet, einen flexiblen Transmissionsriemen zur Übertragung von Antriebskräften zu schaffen, der einen niedrigen Geräuschpegel hat.

Die Erfindung besteht darin, daß der Transmissionsriemen auf seiner einen Seite an den Rändern angefonute Flansche aufweist, zwischen denen mehrere Zähne angeordnet sind, die mit den Zähnen aller.Zahnräder kämmen, daß in den seitlich angeformten Flanschen Zugglieder in Höhe des Teilkreises der Zähne aller Zahnräder angeordnet sind, sobald der Transmissionsriemen in die Zähne eines jeden Zahnrades eingreift, und daß die Zahntiefe des Transmissionsriemens gleich oder größer der Höhe der angeformten seitlichen Flansche ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.l eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen flexiblen Transmissionsriemens, der zwei herkömm-' liehe Zahnräder miteinander verbindet;

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Fig.2 eine vergrößerte Schnittansicht des flexiblen Transmissionsriemens entlang der Linie 2-2 nach Fig.l;

Fig,3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 nach Fig.l;

Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines Teiles des

flexiblen Transmissionsriemens gemäß der Erfindung und

Fig.5 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines weiteren Ausführungsbeispieles für einen flexiblen Transmissionsriemen gemäß der Erfindung.

In den Fig.l bis 4 der Zeichnung ist ein verbesserter flexibler Transmissionsriemen 10 dargestellt. Der flexible Transmissionsriemen 10 dient zur Übertragung der Antriebskraft von einem herkömmlichen Zahnrad 12 auf eine Anzahl weiterer herkömmlicher Zahnräder, wie z.B. auf das Zahnrad 14. Der flexible Transmissionsriemen IO zur Übertragung der Antriebskraft weist seitlich angeformte Flansche 16 auf. Zwischen den seitlichen Flanschen 16 sind mehrere Zähne 18 angeordnet, die mit den Zähnen der Zahnräder 14 und 12 im Eingriff stehen, wie z.B. mit den Zähnen 2O des Zahnrades 14.

Der flexible Transmissionsriemen IO ist ferner mit Zuggliedern 22 ausgestattet, die z.B. aus vorgefertigten Drahtseilen bestehen können. Die Zugglieder 22 werden in den seitlichen Flanschen 16 aufgenommen und von diesen eingeschlossen. Die Zugglieder 22 sind in jedem Flansch 16 in der Höhe des Teilkreises der Zähne der Zahnräder 12 oder 14 angeordnet, mit denen sie in Eingriff stehen und die sie miteinander verbinden.

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Die Zahnfußtiefe der Zähne 18 ist gleich oder größer als die Tiefe der angeformten seitlichen Flansche 16. Hierdurch ergibt sich ein wesentlicher Vorteil gegenüber den vorbekannten Riementrieben, der darin besteht, daß der flexible Transmissionsriernen 10 sehr wirkungsvoll in die Zähne der Zahnräder 14 und 12, wie z.B. in die Zähne 20 des Zahnrades 4 eingreift.

Der flexible Transmissionsriemen 10 ist mit einer "Abdeckung" versehen, weil die den Zähnen gegenüberliegende Seite des Transmissionsriemens 10 aus seiner glatten, fortlaufenden Oberfläche 24 besteht, die keine Löcher aufweist. Wenn der flexible Transmiss ions riemen 10 mit einem Zahnrad im Eingriff steht, dann dient die Abdeckung oder ungelochte Fläche 24 als Staubschutz. Das Widerstandsmoment des flexiblen Transmissionsriemens 10 wird durch eine solche fortlaufende, ungelochte Oberfläche 24 ebenfalls erhöht. Wenn sich der flexible Transmissionsriemen mit einem Zahnrad im Eingriff befindet, um die Kraft von diesem Zahnrad zu übertragen, dann wird die Kraft auf eine Reihe von Zähnen 18 verteilt. Daher überträgt jeder sich im Eingriff befindliche Zahn 18 nur einen Teil der Kraft.

Der flexible Transmissionsriemen kann auf jede beliebige Länge, die von dem Endverbraucher gewünscht wird, eingestellt werden. Hierdurch ergibt sich ein flexibler Transmissionsriemen mit einer größeren Anpassungsfähigkeit, so daß wesentliche Einsparungen in der Produktion, im Vertrieb und in der Lagerhaltung -erzielt werden. Es sind verschiedene Lösungen möglich, ein bestimmtes Riemenstück zu einem endlosen, flexiblen Transmissionsriemen zu verbinden. Zum Beispiel könnte das elastomere Material von einem Ende des flexiblen Transmissionsriemens abgeschält werden, so daß ein Abschnitt der vorgefertigten Drahtseile 22 freigelegt wird. Der Riemen könnte dann auf die gewünschte Länge abgeschnitten werden, und das den Riemen bilden-

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de elastomere Material könnte am anderen Ende des Riemens ebenfalls abgeschält werden. Die entsprechenden Drahtseile 22 könnten dann dadurch zusammengeführt werden, daß man mit den flexiblen Transmissionsriemen 10 eine Schlaufe bildet und könnten dann z.B. mittels einer Schweißung oder durch Umbiegen ο. dgl. miteinander verbunden werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der letzten Lösung könnte z.B. eine zylindrische Buchse oder eine Hülse vorgesehen sein, die die herausstehenden Enden der vorgefertigten Drahtseile 22 aufnimmt. Die Hülse könnte dann über den Drähten derart verbogen werden, daß sie die Drähte mechanisch miteinander verbindet, so daß dadurch der flexible Transmissionriemen zu eineia endlosen Riemen zusammengefügt wird. Außerdem könnte der flexible Transmissionsriemen 10 in einer endlosen geschlossenen Schlaufe oder in einen Riemen vorgeformt werden. Der Riemen könnte in seinen seitlich angeordneten Flanschen 16 Schlitze aufweisen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Diese Schlitze könnten dazu dienen, Schlaufen von vorgeformten Drahtseilen o.dgl. aufzunehmen. Nachdem diese vorgeformten Drahtseile in die vorgesehenen Schlitze eingeführt sind, könnten die Schlitze dann durch eine Wärmesiegelung oder durch andere Verfahren zur Verklebung des Kunststoffes verschlossen werden. Zu dieser Lösung gehört das Einführen einer geschlossenen oder endlosen Schlaufe eines vorgefertigten Drahtseiles o.dgl. in einen Schlitz, der vorher in den seitlichen Flanschen 16 angeordnet ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen flexiblen Transmissionsriemen 26 zur Übertragung einer Kraft ist in der Fig.5 dargestellt. Der flexible Transmissionsriemen 36 entspricht im wesentlichem dem flexiblen Transmissionsriemen 10 mit der Aus-

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nähme, daß die Zugglieder 28 in bestimmten Abständen mittels Stegen 30 miteinander verbunden sind. Die Stege oder Sprossen 30 bilden eine "Leiter" und können derart im Abstand zueinander angeordnet sein, daß sie sich in den Zähnen 32 des flexiblen Transmissionsriemens 26 befinden. Die Stege 30 sorgen daher für eine weitere Versteifung des flexiblen Transmissionsriemens 26, so daß sein Anwendungsbereich zur übertragung von Kräften vergrößert wird.

Selbstverständlich können die flexiblen Transmissionsriemen 10 oder 26 durch viele geeignete automatisierte Arbeitsabläufe hergestellt werden. Eine Lösung könnte darin bestehen, daß das elastomere Material im Spritzgußverfahren auf die vorgefertigten Drahtseile 22 und 28 oder auf die Stege 30 aufgebracht wird und dieses umschließt, je nachdem was gewünscht wird. Das elastomere Material könnte den gesamten Riemenkörper 10 oder 26 einschließlich der Zähne 18 und 32 sowie der seitlichen Flansche 16 und 34 und die fortlaufenden Außenflächen 24 und 36 bilden. Die Zugglieder 22 und 28 könnten in der Gußform unter Spannung gehalten werden, wenn das elastomere Material eingespritzt wird.

Die vorgefertigten Drahtseile 22 und 28 könnten ebenso wie die Stege 30 aus einer großen Anzahl verschiedener Werkstoffe hergestellt werden. Die Abmessungen des Drahtseiles, d.h. der Gesamtdurchmesser sowie der Durchmesser der einzelnen Litzen, ist von dem bestimmten Anwendungsfall abhängig. Die Zugglieder 22 und 28 und die Stege 30 könnten aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, wie z.B. aus verzinktem Stahl oder rostfreiem Stahl ebenso wie aus Polyester- oder Nylonlitzen, Glasfaden oder geeigneten Kombinationen daraus. Zusätzlich zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen könnten noch andere

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Erzeugnisse, Bänder oder Webwaren Verwendung finden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Zugglieder 22 und 28 unterschiedliche Formen aufweisen könnten. Z.B. könnte eine gelenkige Kette als Zugglied eingesetzt werden, die in der Lage ist, sich durchzubiegen, wenn der Transmissionsriemen mit einem herkömmlichen Zahnrad in Eingriff kommt. Es könnten auch andere flexible Zugglieder verwendet werden, die den gleichen Zweck erfüllen.

Die Zähne 18 oder 32 des flexiblen Transmissionsriemens 10 bzw. 26 könnten aus einem Werkstoff hergestellt werden, der sich von dem Werkstoff des übrigen Teiles des flexiblen Transmissionsriemens 10 und 26 unterscheidet. Z.B. könnten die entsprechenden Zähne der vorher erwähnten flexiblen Transmissionsriemen 10 und 26 aus verstärktem Kunststoff hergestellt werden, wie z.B. aus glasfaserverstärktem Nylon mit einer Druck- und Biegefestigkeit von über 2O.O0O psi (O,141*10⁴ kp/cm²). Ausserdem könnten die Zähne aus einem ziemlich steifen Gummi oder Elastomer hergestellt sein, der in einem Gewebe eingelagert ist. Es könnte ferner ein verstärkter Kunststoffzahn mit einer v/eichen, elastomeren Beschichtung verwendet werden, um die Qualität des Eingriffs der flexiblen Transmissionsrie-•rnen zu verbessern, wobei auch gleichzeitig eine Verbesserung der Geräuscheigenschaften der Riemen erfolgt.

Eine bevorzugte Lösung könnte darin bestehen, daß der ganze Riemen, auf welchem die Zähne aufgegossen sind, verstärkt ist. Gießbare Elastomere, die zur Herstellung von verschiedenen Teilen der RiemailO und 26 verwendet werden könnten, weisen TEXIN-Polyurethan (TEXIN = Warenzeichen der Mobay Chemical Company), HYTREL-Polyester (HYTREL = Warenzeichen der Firma DuPont de Nemours), KRATON-Polystyrol-SBR (KRATON =

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OWOINAL INSPECTTED

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Warenzeichen der Shell Oil Co.)· Die physikalischen Eigenschaften dieser Werkstoffe sind eine ausgezeichnete Elastizität, eine geringe Wärmeentwicklung durch mechanische Hysteresis, Öl- und Fettbeständigkeit und Abriebfestigkeit. Viele Gummikomponenten könnten ebenfalls verwendet werden, um den biegsamen Transmissionsriemen gemäß der Erfindung zu gießen. Die Gummibestandteile, die verwendet werden könnten, weisen Neopren, Butylkautschuk, Naturkautschuk, Nitrilkautschuk und andere derartige Materialien auf, mit Siliconen, Fluorkohlenstoffen u.dgl..

Es wird auf diese Weise ein flexibler Transmissionsriemen geschaffen, der die Vorteile von Steuerrieraen mit einer entsprechenden Einsatzfähigkeit, Anpassungsfähigkeit und Normalisierung und einer wirtschaftlichen Anwendung von dem Lager entnommenen Zahnrädern aufweist. Der so hergestellte flexible Transmissionsriemen gemäß der Erfindung weist viele ausgezeichnete Betriebseigenschaften auf. Z.B. läßt sich bei dem erfindungsgemäßen flexiblen Transmissionriemen eindeutig ein gleitsicherer Eingriff mit dem kämmenden Standardzahnrad feststellen, es treten im wesentlichen keine hohen Spannungen auf, der Transmissionsriemen läuft im wesentlichen mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, er weist einen minimalen Schlupf auf, und er besitzt einen hohen mechanischen Wirkungsgrad, er verhält sich während des Betriebes außerordentlich ruhig und ist insbesondere für viele Geschwindigkeiten und Belastungen.einsetzbar.

ORIGINAL INSPECTED

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Claims

? 3 k η q 3 9 ro Patentansprüche

1. Flexibler Transmissionsriemen zur übertragung einer Kraft ^- von einem Standardzahnrad auf wenigstens ein anderes Standardzahnrad, dadurch gekennzeichnet , daß der Transmissionsriemen (10) auf seiner einen Seite an den Rändern angeformte Flansche (16) aufweist, zwischen denen mehrere Zähne (18) angeordnet sind, die mit den Zähnen aller Zahnräder (12,14) kämmen, daß in den seitlich angeformten Flanschen sr-ugglieder (22,28) in Höhe des Teilkreises der Zähne aller Zahnräder angeordnet sind, sobald der Transmissionsriemen in die Zähne eines jeden Zahnrades eingreift, und daß die Zahntiefe des Transmissionsriemens gleich oder größer der Höhe der angeformten seitlichen Flansche ist.

2. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zähne des Transmissionsriemenn aus verstärktem Kunststoff bestehen.

3. Transmissionsriemen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkte Kunststoff glasfaserverstärktes Nylon ist.

4. Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zugglieder (22,28) vorgefertigte Drahtseile sind.

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5. Transmissionsriemen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die vorgefertigten Drahtseile in Höhe eines jeden Zahnes mittels einer Drahtseilsprosse

(30) miteinander verbunden sind.

6. Transmissionriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zähnen gegenüberliegende Seite des Transmissionsriemens von einer glatten, ungelochten Fläche (24) gebildet wird.

7. Transmissionsriemen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Transmissionsriemen an seinen Enden miteinander verbunden werden kann, damit mittels einer Verbindungseinrichtung ein fortlaufender endloser Transmissionsriemen gebildet wird.

8. Transmissionsriemen nach wenigstens einem der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungseinrichtung einen Klemmring aufweist, der fest mit Sen entsprechenden Enden der Zugglieder verbunden wird.

9. Transmissionsriemen nach wenigstens einem der Ansprüche

1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Zahntiefe des flexiblen Transmissionsriemens gleich der Höhe der seitlich angeformten Flansche ist.

10. Transmissionsriemen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Zugglieder verstärkte nicht metallische Seile sind.

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