DE2522183C3 - Riementrieb - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Riementrieb mit einer eine ringförmige Rille aufweisenden Antriebswelle vergleichsweise kleinen Durchmessers und eine oder mehreren getriebenen Wellen mit einer ringförmigen Rille, wobei ein endloser Treibriemen aus einem Flachriementeil mit einem schraubenförmig gewickelten Zugelement und einem an der Laufseite angeordneten Steg besteht, der in die ringförmigen Rillen der Wellen eingreift, und der Rillenquerschnitt von dem Stegquerschnitt in seiner Größe unterschiedlich ist.

Bekannt sind Riementriebe mit einem Flachriemen, die als Zugelement eine einschichtige, schraubenförmig gewickelte Kordel aufweisen, Diese Riemen haben das Bestreben, sich beim Umlauf in axialer Richtung zu bewegen und somit von den Scheiben, Wellen u. dgl. sich zu lösen, über welche sie geführt sind. Diese Axialbewegung wird in der Regel durch Verwendung balliger Antriebsscheiben, Antriebswellen u. dgl. verhindert, welche allerdings in der Herstellung ziemlich teuer sind. Sie weisen außerdem den Nachteil auf, daß durch die Balligkeit der Scheibe unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten vorliegen, die wiederum für den Treibriemen erzwungene Schlupfbeweguiigen und innere Verspannungen im Riemenkörper bedeuten. Durch die Verwendung von Bordscheiben an den Wellen kann die Begrenzung der Axiaibcwegung erreicht werden; dieses ist andererseits nachteilig, da ein ständiger Friktionsvorgang zwischen Treibriemenseite mit der Bordscheibenflanke, vornehmlich bei Flachriemen mit nicht besonders geschützten Seiten, eine vorzeitige Beschädigung an dem Zugelement hervorrufen kann.

Die USA-Patentschrift 27 70 977 zeigt einen Synchron-Antriebsricmen mit quer zur Laufrichtung ungeordneten, /in Kraiiünci iiagung dienenden, /.alil'iui ii- ό;> gen Vorsprüngen. Dabei wird das seitliche Ablaufen von der Antriebsscheibe durch mittig oder seillich angeordnete Längsrippen verhindert, welche die entsprechenden Nuten vollständig auffüllen, so daß sich die Flanken der Längsrippen gegen die beiden Flanken der Nut dicht anlegen. Diese bekannte Riemenbauart hat aufgrund des beidseitigen Fiankenkontaktes der Längsrippen den Nachteil, daß der Stegwinkel auf den jeweils vorhandenen Reibwert abgestimmt werden muß, um eine Selbsthemmung und damit eine vorzeitige Zerstörung zu vermeiden. Besonders ungünstig ist dieser Riementyp bei Fremdkörpereinwirkung, da die in den Riemen hineingefallenen Fremdkörper bis zu einer gewissen Teilchengröße nur unter sehr günstigen Bedingungen wieder entweichen können und in Fällen der Einklemmung zwischen den keilförmigen Stegen eine vorzeitige Zerstörung des Riemens zu besorgen ist. Ganz abgesehen davon sind diese Riemen bei vergleichsweise hohen Drehzahlen insofern ungeeignet, als durch die Verzahnung zwischen Riemen einerseits und Scheibe andererseits die bei hohen Geschwindigkeiten auftretende Luftpressung eine erhebliche Geräuschbelästigung verursacht.

Die schweizerische Patentschrift 2 01068 und die deutsche Patentschrift 6 77 360 zeigen einen Riementrieb mit an seiner Laufseite vorgesehenen Vorsprüngen, welche in eine ringförmige Aussparung der Riemenscheibe eingreifen. Diese Vorsprünge sind lediglich zur Führung des Riemens und keineswegs etwa zur Kraftübertragung geeignet und bestimmt. Eine Kraftübertragung wird dort nicht angestrebt. Dies ist auch der Grund, weshalb zu beiden Seiten eines jeden Vorsprunges ein freier Zwischenraum gegenüber den Flanken der Ringnut vorgesehen ist. Wenn eine Berührung mit der Wandung zufälligerweise erfolgt, dann geschieht dies lediglich in Form einer Linienberührung. Die dann auftretende Reibung und damit Kraftübertragung ist aber insofern nur verschwindend klein, als die Vorsprünge auf den Nieten drehbar gelagert sind und demnach die Reibung der Vorsprünge an der Wandung der Ringnut eine rollende Reibung ist.

Die USA-Patentschrift 24 72 513 offenbart einen Riementrieb mit einem endlosen Treibriemen zur Übertragung des Drehmomentes, der aus einen Flachriementeil mit einem Zugelement und einem an der Laufseite angeordneten Steg besteht, der in eine Nutenscheibe eingreift, um welche der Riemen herumgeführt ist, wobei der Querschnitt der Nut in der Nutenscheibe vcn dem Stegquerschnitl in seiner Größe abweicht. Wie die Ausführungsform nach F i g. 2 dieser Druckschrift zeigt, sind der trapezförmige Steg und die trapezförmige Nut der Nulcnscheibc so ausgebildet, daß beidseitig in Richtung des Nutengrundes keilförmige Zwischenräume entstehen. Wenn der geradlinige Teil dieses Riemens die Nutenscheibe tangential berührt, dann wird von den Flanken des Steges auf die zugeordneten Flanken der Nut der Nutenscheibe überhaupt keine Kraft übertragen. Wird hingegen der Riemen über die Nutenscheibe hinweggeführt, so wird der Steg gestaucht mit der Folge, daß er sich in Querrichtung verbreitert und damit den ursprünglich freien Raum in der Nut der Nutenscheibe auffüllt, so daß ein Druck auf die Flanken der Nut ausgeübt wird, der das Abrutschen des Riemens von tier Nutenscheibe in Umfangsrichtung verhindert oder zumindest erschwert. Nach Verlassen der Nutenscheibe erhält der Steg wieder seine ursprüngliche Gestalt, wie dies die Fig. 2 der Zeichnung im einzelnen zeigt.

Wesentlich ist bei dieser bekannten Riemenkonstruktion, daß der Flachriementeil dieses Riemens als eigentliches Kraftübe -tragungsorgan geeignet und

bestimmt ist, während die Flanken des Steges beim Umlauf des Riemens um die Nutenscheibe für einen festen Halt sorgen, der einen Schlupf verhindern soll. Bei zunehmender Betriebsdauer verringert sich jedoch durch Abrieb und Verschleiß üie Dicke, also die Ausbauchung des gestauchten Riemens und damit der Anpreßdruck gegen die Nutenflanken. Die unmittelbare Folge davon ist, daß der Schlupf mit zunehmendem Verschleiß vergrößert wird und damit die Größe der Kraftübertragung notwendig abnimmt. Auch muß der Stegwinkel auf den jeweils vorhandenen Reibwert abgestimmt werden, was ebenfalls nachteilig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesen bekannten Riemen so zu verbessern, daß auch nach längeren Betriebszeiten die Kraftübertragung konstant gehalten wird und darüber hinaus eine Abstimmung der Stegwinkel auf den jeweils erforderlichen Reibwert entbehrlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäii dadurch gelösl, daß die Breite des Steges in einer jeden Schichtebene gemessen gleichmäßig kleiner ist als die Breite der ringförmigen Rillen in der gleichen Schichlebene derart, daß im Betrieb die eine Flanke des Steges an der einen Rillenflanke anliegt, während die andere Flanke des Sieges gegenüber der zugeordneten Flanke der Rillen in jeder Schichtebene einen gleichgroßen Abstand besitzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt ein jeder Steg im Querschnitt die Form eines Rechtecks, Keiles oder Halbkreises.

Bei dem erfindungsgemäßen Riemen handelt es sich um einen Hochlcistungsriemen, der in der Lage ist, vergleichsweise große Leistungen bei extrem kleinen Laufscheibendurchmessern, und zwar z.B. 10mm und hohen Drehzahlen, z.B. 10 000 Umdrehungen pro Minute und mehr und bei gleichzeitig großen Übersetzungsverhältnissen zu übertragen. Dieser Riemen soll die Grundlage für neue, einfache und wartungsfreie Antriebskonzeptionen bilden, z. B. für Haushaltswaschmaschinen u. dgl., wobei die Lebensdauer dieses Riemens größer ist als diejenige der entsprechenden Maschine, in welcher dieser Riemen eingesetzt wird. Damit sind aber noch nicht sämtliche Einsatzmöglichkeiten dieses Riemens erschöpft.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Riemens sind zusammengefaßt etwa die folgenden:

a) Kraftübertragung nicht nur an der Lauffläche des Flachriementcilcs, sondern darüber hinaus auch an der einen Stegflankc durch gezielten Flankenkontakt der durch die schraubenförmig gewickelte Zugschicht beim Umlauf entstehenden Axialschubkraft in Verbindung mit dem hohen Reibweit des Materials,

b) Vermeidung der Selbsthemmung des Riemens beim Ablauf von der Scheibe trotz des vergleichsweise hohen Reibwertes, /.. B. zwischen Polyurethan einerseits (1,3 bis 1,4),

c) stets gleichbleibende, also konstante Kraltübertragungsverhältnisse von Flachriemenieil und Flankenteil, beginnend vom Nejzustand bis zum Ende der Gebratichszcit des Riemens, und zwar in einer jeden Drchrichtuug, also auch bei Reversicrbctrieb.

Voraussetzung für diese Vorteile ist die Bemessung des rippcnförmigcn Steges in bezug auf die Scheibcnril-Ie. Dadurch wird gewänrleistet, daß stets ein voller Flächenkontakt zwischen der Rillenflanke einerseits und der anliegenden Stegflanke andererseits sichergestellt ist und ein optimaler Verschleißwiderstand erreicht wird. Da gleichzeitig die Gefahr der Selbsthemmung ausgeschaltet ist, besteht keinerlei Abhängigkeit des Flankenwinkels von dem hohen Reibwert.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Riementriebes ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt in vergrößerter Darstellung eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, dieses Riementriebes.

Mit 1 ist die beispielsweise von einem Elektromotor angetriebene Welle bezeichnet, deren Drehmoment auf die Welle 2 übertragen werden soll. Dies geschieht über einen Riemen, der ganz allgemein mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet ist.

In die beiden Wellen 1, 2 sind Rillen 4 mit den beiden Flanken 4ä, 46 eingearbeitet. Bei der da.gestellten Ausführungsform handelt es sich um Keilriemen. Die Erfindung ist aber auf diese besondere Verwirklichungsform keineswegs beschränkt; vielmehr besteht auch die Möglichkeit, diese Rillen 4 im Querschnitt rechteckig, halbkreisförmig u. dgl. auszubilden.

Der Riemen 3 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus dem Flachriementeil 3u und einem im Querschnitt keilförmigen Steg 36. Selbstverständlich kann der Steg 36 auch eine andere Form besitzen; wesentlich ist nur, daß dieser Steg 36 der Form der Rillen 4 entsprechend angepaßt ist.

In dem aus einem geeigneten Elastomer bestehenden Flachrienienteil 3.1 ist ein Zugelement 5 vorgesehen, welches aus einer schraubenförmig gewickelten Kordel besteht.

Die Breite, z. B. 61, 62, 6j, des Steges 36 in einer jeden Schichtebene, z. B. S\, S2, Sj, gemessen ist gleichmäßig kleiner als die Breite, z. B. B\, B₂, O₃, der ringförmigen Rille 4 in der gleichen Schichtebene, z. B. Si, S2, -S'j, derart, daß im Betrieb die eine Flanke, z. B. die in der Zeichnung links liegende Flanke, an der einen Flanke 4.7 der RiIk 4 anliegt, während die andere Flanke, also die in der Zeichnung rechts liegende Flanke des Steges, gegenüber der zugeordneten Flanke 46 der Rille 4 in einer jeden Schichtebene Si, Sj, Sj einen gleichgroßen Abstand A besitzt. Der hierdurch entstehende Spalt, welcher nach einer zweckmäßigen Ausführungsform in der Größenordnung von 2 bis 10% der breitesten Schichtebene liegt, verhindert eine Selbsthemmung des Riemens. Der gleichgroße Abstand A gewährleistet außerdem bei Antrieben mit Reversicrvorgang wechselseitig eine glcichgute Kontaktflächenbildung zwischen den Steg- und Rillenflanken.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird zur Kraftübertragung in einem Hüllcntrieb normalerweise die Seite mit dem Steg als Lauffläche des Riemens eingesetzt, so daß bei der Umschlingung an Wellen bzw. Scheiben zwei in longitudinaler Richtung verlaufende Kontaktflächen wirksam werden und während des Betriebes zusätzlich die eine Flanke des Steges mit der entsprechenden Flanke der Rille in Rcibungsschluß gelangt. In dieser !.aufstallung steht die gegenüberliegende Flanke des Steges mit der Flanke der zugeordneten Rille nicht in Reibungsschluß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Riementrieb mit einer eine ringförmige Rille aufweisenden Antriebswelle vergleichswc Kleinen Durchmessers und einer oder mehreren getriebenen Wellen mit einer ringförmigen Rille, wobei ein endloser Treibriemen aus einem Flachriementeil mit einem schraubenförmig gewickelten Zugelement und einem an der Laufseite angeordneten Steg iu besteht, der in die ringförmigen Rillen der Wellen eingreift, und der Rillenquerschnitt von dem Stegquerschnitt in seiner Größe unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (öi, bi,bi)dcs Steges (3b) in einer jeden Schichtebene (S], S?, Sj) gemessen gleichmäßig kleiner ist als die Breite (B\, B2, Bj) der ringförmigen Rillen (4) in der gleichen Schichtebene (Si, S2, Si) derart, daß im Betrieb die eine Flanke des Steges (3b) an der einen Rillenflanke anliegt, während die andere Flanke des Steges gegenüber der zugeordneten Flanke (4ö) der Rillen (4) in jeder Schichtebene (Si, S₂, Si) einen gleichgroßen Abstand (Vtjbesitzt.

2. Riementrieb nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder Steg (3b) im Querschnitt die Form eines Rechteckes, Keiles oder Halbkreises besitzt.