DE2435073B2

DE2435073B2 - Treibriemen und Treibriemen/Scheiben-Kombination

Info

Publication number: DE2435073B2
Application number: DE2435073A
Authority: DE
Inventors: Michael J.W. Lisburn Antrim Gregg (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1973-07-20
Filing date: 1974-07-17
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS5042252A; JPS6137489B2; US3924481A; FR2238094A1; JPS57137756A; BR7405917D0; DE2435073A1; CA992356A; FR2238094B1; GB1453716A; JPS5728812B2; DE2435073C3

Description

Die Erfindung geht aus einem Treibriemen der im

Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch die US-PS 2507852 bekanntgewordenen Art.

Treibriemen werden in großem Umfang in der In-

!5 dustrie und speziell in der Fahrzeugindustrie als Steuerriemen zum Antrieb von Nockenwellen und Hilfsm aschinen verwendet.

Bei derartigen Riemen ist ein hoher Elastizitätsmodul in Längsrichtung wünschenswert, so daß der Riemen sich bei Betrieb nicht dehnt, wodurch die Zähne außer Eingriff geraten können. Die Riemenzähne sollten sehr sicher und fest an der Karkasse des Riemens angeordnet sein, um zu gewährleisten, daß sie unter hoher Belastung von Antriebsritzeln nicht abgeschert werden. Es ist auch sehr wünschenswert, daß die Zähne so geformt sind, daß sie mit den Scheibenzähnen glatt kämmen undsich nicht mit ihnen verklemmen, was eine starke Abnutzung der Flanken der Riemenzäfcne und eine Geräuschentwicklung verursachen könnte. Die Flanke des mit der Flanke des Scheibenzahnes in Berührung stehenden Zahnes sollte einen möglichst großen Bereich umfassen, um den Berührungsdruck niedrig zu halten und so die Abnutzung des Zahns zu minimieren.

Die Zähne der bekannten Treibriemen (US-PS 2507852) weisen im wesentlichen eine Trapezform auf. Diese sind hinsichtlich ihrer Breite und Tiefe dadurch begrenzt, daß, wenn sie allzu tief sind, im Verhältnis zu ihrer eigenen Breite ihre Köpfe mit den

Wänden der Zahnvertiefungen interferieren, wenn sie mit dieser in Eingriff gelangt und außer Eingriff geraten sind. Dies begrenzt daher den Berührungsbereich. Diese Form weist während des Eingriffs mit der Scheibe nur Punktberührung auf, was zu hohen Beanspruchunger. im Zahn und folglich zu Abnutzungen bzw. Formänderungen führt. Diese Fakten schränken die Leistung ein, die mit Hilfe eines Riemens mit vorgegebener Zahnteilung übertragen warden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Antriebsriemen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß möglichst hohe festigkeitstechnisch günstige Verhältnisse an den Zähnen erreicht werden und im Zusammenwirken mit Zahnrädern möglichst günstige Eingriffs-

und Abwälzverhältnisse ermöglicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaitungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unieranspfüehen 2 bis 4 für die Auiga-

benlösun'g vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht werden, die teilweise Überschneidungen mit dem Stand der Technik aufweisen.

Bei der Aufgabenlösung sind zwar Gestaltungsmerkmale benutzt, wie sie z. B. durch die US-PS 3156126 bekanntgeworden sind, jedoch sind die sonstigen technischen Verhältnisse bei dem Stand der Technik ganz anders gelagert wie bei der Erfindung. Zur Entwicklung des Anmeldungsgegenstandes

ausgehend von dem zu verbessernden Stand der Technik gemäß der US-PS 2507852 über die gegenüber diesem Stand der Technik noch zu lösende und auf ihn spezifizierte Aufgabe mit der Gesamtheit der im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Lösungsmittel und damit zur Entwicklung des Gestaltungsprinzips beim Anmeldungsgegenstand waren erfinderische Überlegungen notwendig, da zu der genannten Entwicklung beim Stand der Technik keine ausreichenden technischen Hinweise zu erkennen sind.

In der US-PS 3 156126 ist zwar eine Zahnflankenausbildung dargestellt, die eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Gegenstand der Erfindung hat aber der Fachmann kann hieraus keinerlei konkrete Hinweise für die Gesamtausbildung bei der Erfindung entnehmen, lediglich für die Kreisbogenform der Zahnflanken an sich ist durch diese Druckschrift ein Hinweis gegeben.

Die kurvenförmige Ausbildung von Zahnflanken ist auch aus dem DE-GM 1706788 bekannt, jedoch gilt auch für diesen Stand der Technik, daß damit die Gesamtheit der Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruches 1 der Erfindung nicht nahegelegt worden ist.

Die Vorteile der Erfindung gegenüber den querschnittlich trapezförmigen Zähnen sind zusammengefaßt folgende:

1. Es ist ein hohes Verhältnis von W: P (d.h. Zahnbreite: Zahnteilung) möglich. Dies erlaubt eine breite Basis mit einer damit zusammenhängenden höheren Scherfestigkeit.

2. Es sind größere Zahntiefen möglich, ohne Interferenzen bei Zusammenwirken und Ausrücken kleiner Scheiben. Dies vergrößert den Bereich des Zahnes, der der von der Scheibenvertiefung ausgeübten tangentiaien Belastung ausgesetzt ist, was den Druck an der Berührungsfläche zwischen Riemenzahn und Scheibenvertiefung reduziert, was die Riemenformänderung reduziert und das Oberflächenwasser minimiert.

3. Während des Eingriffs und des Ausrückens der Zähne neigt der Zahn dazu, in die Zahnvertiefung zu schwingen um jenen Punkt auf dem Teilkreis, wo die theoretische Zahnbreite markiert ist. Dies tritt auf, wenn der Bewegungspunkt des Eingriffs und des Ausrückens des Riementeilkreises und des Scheibenteilkreises koinzidiert mit obigem Punkt, bis der Zahn voll im Eingriff steht. Während des letzten Eingriffs eines trapezförmigen Zahnes tritt oft Interferenz auf oder punktförmige Berührung.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Dabei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Riemens,

Fig. 2 eine Kantenansicht des Riemens in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Scheibe für einen Riemen zur Bildung einer Riernen/Scheibenkombination,

Fig. 4 einen Teilabschnitt einer Ausführungsform einer Scheibenzahnvertiefung in vergrößerter Darstellung,

Fi g. 5 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform einer Scheibenzahnvertiefung in vergrößerter Darstellung.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist der Riemen im wesentlichen eine ebene Außenfläche I und eine mit Zähnen versehene Innenfläche 2 auf. Die Zähne 3 sind in gleichmäßigem Abstand 4 voneinander an- ^r> geordnet. Dieser Abstand ist die Zahnteilung P des Riemens. Die Zähne 3 werden begrifflich konstruiert durch Markierungen der theoretischen Zahnbreite 7 (W) als zwei mit Abstand angeordnete Punkte 5 und 6 an der Rierosnteillinie 8. Jede Seitenflanke 9 der Zähne bildet einen Kreisbogen, dessen Mittelpunkt in entgegengesetzten Punkten 5 oder 6 liegt und der einen Radius aufweist, der der Zahnbreite 7 entspricht. Der Kopf 10 des Zahnes ist eben dargestellt, die Ecken 11 und 12 sind abgerundet.

Gemäß den Fig. 3 und 4 weist eine Scheibe (13) von der nur die Außenlinie dargestellt ist) eine Reihe von Vertiefungen 14 zur Aufnahme der Riemenzähne 3 auf. Jede derartige Vertiefung kann begrifflich konstruiert sein durch Umschreiben der Scheibe 13 durch einen Teilkreis 15. Der Scheibenaußendurchmeser 16 ist dann, wie bereits beschrieben, der Teilkreisdurchmesser, vermindert um die doppelte Zahnteilungshöhe 7 (gemäß Fife. 2)des Riemens. Die Zahnbreite 7 ist am Teilkreis (Fig 4) markiert als zwei mit Abstand versehene Punkte 18 und 19. Kreisbogen 20 weisen die Mittelpunkte 18 und 19 auf und als Radius die Zahnbreite 7 (W), zuzüglich einem Faktor CA, der die Hälfte des gssamten Abstandes zwischen Riemenzahn und Vertiefung darstellt. Diese

jo beiden Kreisbögen 20 stellen die Seiten der Scheibenvertiefungen dar. Der Übergang 21 von jeweils einem Bogen 20 zum Scheibenaußendurchmesser 22 sollte normalerweise abgerundet sein, während der Bereich, wo die Bögen 20 sich schneiden würden, flach oder

J5 (wie bei 23 gezeigt) gebogen sein können.

In einer Abwandlung, wie in Fig. 5 dargestellt, sind die den Punkt 18 und 19 der Fig. 4 entsprechenden Punkte 24 und 25 durch einen Abstand 26 getrennt angeordnet, der der Zahnbreite W zuzüglich des Ab-Standes CB zwischen Zahn und Scheibenvertiefung entspricht. Dieser Abstand 26 wird dann als Radius für die Kreisbögen 27 verwendet, deren Mittelpunkt die Punkte 24 und 25 sind und die den Bögen 20 gemäß Fig. 4 entsprechen. In den übrigen Details entspricht diese Ausführung der vorstehend beschriebenen.

Ein derartiger Riemen kann wie folgt hergestellt werden. Als Basismaterial dient ein elastisches Elastomer, das durch ein längsverlaufendes Zugglied verstärkt werden kann, das gewöhnlich von mehreren Fäden mit sehr hohen Elastizitätsmodul gefertigt ist. Diese Fäden sind an der neutralen Achse des Riemens zentriert und definieren durch ihre eigene. Lage den Teilkreis. Die Fäden können aus GlasFber, Kohlefiber, Stahl, Polyester oder hochfestem Rayon gebildet sein. Die Zahnfläche kann erforderlichenfalls durch ein abriebfestes Gewebe, beispielsweise Nylon, verstärkt sein. Der Riemen kann aus einer Vielzahl von Elastomeren, acrylonitriles Gummi und das Copolymer Isobutylen/Isopren, die Scheiben können aus einer Vielzahl von Materialien gefertigt sein, wie Metalle, Sintermetalle, durch Wärme gehärtete und thermoplastische Polymere.

Dis Scheibenvertiefungen können hergestellt sein

es durch Beschreiben des Teilkreisdurchmessers. Dieser Kreis weist einen Umfang auf, welcher sich aus dem Produkt Zahnteilung am Riemen X Anzahl der Zähne an der Scheibe ergibt. Der Scheibenaußendurchmes-

ser ergibt sich aus dem Teilkreisdurchmesser vermindert um die doppelte Zahnhöhe des Riemens- Bei Markierung der Zahnteilung am Teilkreis ergeben sich die Mittelpunkte der Vertiefungen. Es werden zu beiden Seiten der Zahnmittellinie an der Zahnteijung in einem Abstand von der Hälfte der theoretischen Zahnbreite auf dem Riemenabschnitt Punkte markiert. Als Radius nimmt man die theoretische Zahnbreite, zuzüglich der Hälfte des im ganzen erforderlichen Riemenzahnvertiefungsabstandes, Man zentriert einen der beschriebenen Punkte und beschreibt einen Bogen von der Scheibe CD zu der Zahnmittellinie. Man wiederholt dies an anderer Stelle. Die Basis det Vertiefung kann gebogen oder

eben sein, ihre genaue Gestalt ist nicht exakt ausgebildet, so daß zwischen dem Kopf des Riemenzahnes und der Basis der Scheibenvertiefung ein Abstand verbleibt. Die Kopfecken sollten abgerundet sein mit einem Radius, der gleich oder größer ist als der entspre-

chende Radius am Riemen.

Hierzu^Blatt/Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Endloser synchroner Treibriemen aus einem durch zumindest ein sich entlang der Zahnteilungslinie (pitch line) erstreckendes, diese definierendes, einen hohen Elastizitätsmodul aufweisenden Verstärkungsorgan verstärkten elastischen Elastomer mit einer Aufeinanderfolge von durch die Zahnteilung (P) gleichmäßig voneinander getrennt angeordneten identischen Zähnen mit einer gedachten Zahnbreite (W), die kleiner als die Zahnteilung (P) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere und hintere Flanke jedes Zahnes (3) wenigstens zum Teil querschnittlich die Form eines Kreisbogens mit dem Radius (W) aufweisen, dessen Kreismittelpunkt im Schnittpunkt (S, 6) zwischen der Zahnteülinie und der zur Zahnteiilinie hin verlängerten, gedachten Zahnkonturlinie gelegen ist, wobei der Abstand zwischen dem Schnittpunkt (5) und dem Schnittpunkt (6) der gedachten Zahnbreite (7) entspricht, wobei das Verhältnis von gedachter Zahnbreite (7) zur Zahnteilung (4) entlang der Zahnteillinie (S) im Bereich zwichen 0,33; 1 und 0,8:1 gelegen ist (0,33:1 ^ W:P^0,8:l).

2. Treibriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnteilung (4) ein Maß aufweist, das im Bereich zwischen 2 mm und 30 mm wählbar ist (2 mm ^P ^ 30 mm).

3. Kombination aus dem Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 2 und einer Scheibe mit mehreren identischen peripheren, mit dem Riemen in Eingriff bringbaren Zähnen, mit jeweils einer dazwischen angeordneten Vertiefung, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere und hintere Flanke (20) jeder Scheibenvertiefung wenigstens zum Teil querschnittlich die Form eines Kreisbogens mit dem Radius (W + CA) aufweisen - wobei C = ¹Z₂- (Abstand zwischen Riemenzahn und Scheibenvertiefung) -, dessen Kreismittelpunkt im Schnittpunkt (18, 19) zwischen dem Teilkreis (15) und der zum Teilkreis (15) hin verlängerten, gedachten Zahnkonturlinie gelegen ist, wobei der Abstand zwischen dem Schnittpunkt (18) und dem Schnittpunkt (19) der gedachten Zahnbreite (W) entspricht und wobei der Teilkreisradius der Scheibe (13) zusammengesetzt ist aus der Summe von Außenradius der Scheibe (13), gemessen an der Zahnperipherie, und Abstand (17) zwischen der Basis (2) des Riemens (1) zwischen den Zähnen (3) und der Riementeillinie (8).

4. Kombination aus dem Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 2 und einer Scheibe mit mehreren identischen peripheren, mit dem Riemen in Eingriff bringbaren lännen, mit jeweils einer dazwischen angeordneten Vertiefung, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere und hintere Flanke (22) jeder Scheibsnveriiefung wenigstens zum Teil querschnittlich die Form eines Kreisbogens mit dem Radius (W + CB) aufweisen -wobei CB = Abstand zwischen Riemenzahn und Scheibenvertiefung-, dessen Kreismittelpunkt im Schnittpunkt (24,2S) auf dem Teilkreis (IS) gelegen ist, wobei der Abstand zwischen dem Schnittpunkt (24) und dem Schnittpunkt (2S) der gedachten Zahnbreite (W) entspricht und wobei der Teilkreisradius der Scheibe (13) zusammengesetzt ist aus der Summe von Außenradius der Scheibe (13), gemessen an der Zahnperipherie, und Abstand (17) zwischen der Basis (2) des Riemens (1) zwischen den Zähnen (3) und der Riementeillinie (8).