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Zahnriementrieb
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Die Erfindung betrifft einen Zahnriementrieb, der aus wenigstens einem
aus Kunststoff mit umlaufender Zugstrangeinlage im Riementeil bestehenden Zahnriemen
und den zugehörigen Zahnrädern besteht, wobei zwischen der in Zugrichtung des Zahnriemens
hinteren Flanke des Riemenzahnes und der nachfolgenden Flanke des Zahnradzahnes
ein Abstand besteht.
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Bei bekannten Zahnriementrieben dieser Art bestehen die Zahnriemen
aus Polyurethan oder Neopren (Kunstkautschuk), während die Zugstrangeinlage aus
Stahllitze, Polyamidfaser, Polyesterfaser oder Glasfasern bestehen kann. Die Zahnräder
können aus verschiedenen Materialien, vorzugsweise aber aus Metall, wie Stahl oder
Aluminium, aber auch aus einem maßhaltigen Kunststoff bestehen, der jedenfalls härter
ist als der Kunststoff des Zahnriemens.
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Die Zähne des Zahnriemens und die Zahnlücken des Zahnrades sind bei
den bekannten Zahnriementrieben in ihren Abmessungen so aufeinander abgestimmt,
daß der Kopf des Riemenzahnes im Eingriffszustand in einem Abstand zum Grund der
Zahnlücke liegt, der etwa 0,6 mm beträgt, wobei der Abstand zwischen der in Zugrichtung
hinteren Flanke des Riemenzahnes und der zugeordneten nachfolgenden Flanke des Zahnes
des Zahnrades etwa 0,6 bis 0,8 mm beträgt.
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Mit dieser Anordnung soll erreicht werden, daß das Eingreifen des
Riemenzahnes in die Zahnlücke und das Heraus treten aus dieser mit möglichst geringer
Reibung und damit mit möglichst geringem Verschleiß vor sich geht. Der obengenannte
Abstand zwischen den Flanken der Zähne des Zahnriemens und des Zahnrades dient außerdem
der Aufnahme von Toleranzen im Zahnriemen. Dieser Abstand kann in Abhängigkeit von
den verwendeten Materialien, insbesondere von der Härte des Materials des Zahnriemens,
abweichend von dem oben angegebenen Maß auch anders, insbesondere kleiner dimensioniert
werden und unter Umständen auch in Fortfall kommen.
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Ferner ist ein Zahnriementrieb bekannt, bei welchem unter Beibehaltung
des Abstandes zwischen den Flanken der Riemenzähne und der Zahnradzähne der Kopf
des Riemenzahnes im Grund der Zahnlücke des Zahnrades aufliegt. Mit dieser Anordnung
soll der sogenannte Polygoneinfluß verhindert werden, d.h. es soll verhindert werden,
daß die Zugstrangeinlage infolge ihres geradlinigen Verlaufs oberhalb der Zahnlücken
des Zahnrades fortlaufend über die.Ecken der Zähne des Zahnrades abgeknickt und
hierdurch allmählich zerstört wird.
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Nachteilig bei diesen bekannten Anordnungen ist es, daß durch die
zweiseitige Beweglichkeit des Riemenzahnes in seinem Kopfbereich und an seiner in
Zugrichtung rückwärtigen Flanke sich dieser relativ leicht verformen kann und insbesondere
Biegebeanspruchungen nachgibt. Dies führt dazu, daß bei größeren Kraftübertragungen
ein vorzeitiger Verschleiß und unter ungünstigen Umständen sogar ein vorzeitiges
Abreißen des Riemenzahnes auftritt.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Auf gabe zugrunde, einen Zahnriemen
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei gleichem Materialaufwand höhere
Kräfte übertragbar sind und/oder größere Standzeiten erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ilöhe des
Riemenzahnes größer ist als die Tiefe der Zahnlücke im Zahnrad, so daß im Umschlingungsbereich
der Kopfkreis der Zähne des Zahnrades einen Abstand zum Fußkreis der Zähne des Zahnriemens
aufweist.
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Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß der Kopf des Riemenzahnes
im Grund der Zahnlücke des Zahnrades aufliegt und aufgrund der durch die Zugstrangeinlage
aufgebrachten und in Richtung auf die Achse des Zahnrades wirkenden Krait gleichsam
zwischen der Zugstrangeinlage und dem Grund der Zahnlücke eingespannt wird. Dies
bedeutet, daß die oben beschriebenen Verformungen, insbesondere aufgrund von Biegebeanspruchungen
des Riemenzahnes nicht auftreten können, weil aufgrund der Einspannung für diese
Veriormungen kein Raum ist. Wie Versuche
ergeben haben, hat sich
in überraschender Weise gezeigt, daß sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung die
Standzeiten derartiger Riemen nicht unerheblich vergrößern lassen und/oder-daß sich
damit größere Kräfte bei gleichen Standzeiten übertragen lassen.
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In vorteilhafter Weise wird die erfindungsgemiße Abstimmung zwischen
Zahnriemen und Zahnrad dadurch erreicht, daß an sich unveränderte bekannte Zahnriemen
verwendet werden, denen Zahnräder zugeordnet werden, bei denen gegenüber den bisherigen
Zahnrädern der Fußkreisdurchmesser vergrößert und der Kopfkreisdurchmesser verringert
ist.
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Umgekehrt kann natürlich, was in aller Regel aber aufwendiger ist,
der Zahn des Zahnriemens entsprechend angepaßt werden.
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Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn bei Zahnraddurchmessern
von etwa 60 bis 220 mm und entsprechenden Zähnezahlen von etwa 20 bis 120 der Abstand
zwischen dem Kopfkreis der Zähne des Zahnrades und dem Fußkreis der Zähne des Zahnriemens
in Ruhelage, d. h. also nicht unter Last, etwa 0,2 bis 0,4 mm beträgt. Wie Versuche
ergeben haben, wird hiermit die bei dem Betrieb unter Last auftretende Stauchung
der Riemenzähne voll aufgenommen, wobei immer noch ein Abstand zwischen den Köpfen
der Zähne des Zahnrades und dem Grund der Zahnlücken im Zahnriemen verbleibt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles
in der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Zahnriementrieb, auf
welchen die Erfindung Anwendung findet.
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Fig. 2 ist in stark vergrößertem Maßstab ein Ausschnitt aus Fig. 1.
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Gemäß Fig. 1 sind zwei Zahnräder 1 und 2 durch einen Zahnriemen 7
miteinander verbunden. Der Kopfkreisdurchmesser der Zähne des Zahn-.
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rades 2 ist mit K und der - angenommene - Fußkreisdurchmesser der
Zähne des Zahnriemens im Umschlingungsbereich mit F bezeichnet.
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Fig. 2 ist in stark vergrößertem Maßstab ein Ausschnitt aus Fig. 1
im Umschlingungsbereich des Zahnrades 2. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Zahnriemen
3 mit einer umlaufenden Zugstrangeinlage 4 im Riementeil 3a, also in demjenigen
Teil, in welchem sich die Zähne des Zahnriemens nicht befinden, versehen. Die Zähne
des Zahnriemens 3 sind mit 3b und diejenigen des Zahnrades 2 mit 2b bezeichnet.
Die.
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Bezeichnungen K und F-für den Kopfkreisdurchmesser der Zähne des Zahnrades
und den angenommenen Fußkreisdurchmesser der Zähne des Zahnriemens entsprechen denjenigen
in Fig. 1. In der Darstellung nach Fig. 2 ist angenommen, daß der Zahnriementrieb
winter Last steht, daß also bei angetriebenem Zahnrad 2 sich dieses in Richtung
des Pfeiles 5 oder bei angetriebenem Zahnriemen 7 sich
dieser in
Richtung des Pfeiles 6 bewegt. Bezogen auf den Zahnriemen liegt also die jeweils
in Zugrichtung vorn liegende Flanke 7 des Riemenzahnes 5b an der zugehörigen Flanke
des Zahnradzahnes 2b an.
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Wie bei den bekannten Anordnungen auch, sind die Zähne des Zahnriemens
und die Zahnlücken des Zahnrades so bemessen, daß in dem dargestellten Eingriffszustand
ein Abstand B zwischen der in Zugrichtung hinteren Flanke 8 des Riemenzahnes 3b
und der zugeordneten Flanke 9 des nachfolgenden Zahnradzahnes 2b besteht.
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Wie erfindungsgemäß vorgesehen, ist die Höhe H des Riemenzahnes 3b
größer als die Tiefe T der Zahnlücke im Zahnrad, so daß im Umschlingungsbereich
der Kopf-kreisdurchmeser K der Zähne 2b des Zahnrades 2 einen Abstand A zum Fußkreisdurchmesser
F der Zähne 3b des Zahnriemens 3 aufweist.
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Auf diese Weise werden im Umschlingungszustand die Zähne 3b des Zahnriemens
3 aufgrund der durch die Zugstrangeinlage 4 ausgeübten Kraft zwischen dem Grund
der Zahnlücken des Zahnrades und der Zugstrangeinlage gewissermaßen eingespannt,
da eine Abstützung der Köpfe der Zähne des Zahnrades in den Zahnlücken des Zahnriemens
wie bei den bekannten Anordnungen nicht stattfindet. Aufgrund dieser Einspannung
können die Zähne 3b des Zahnriemens 3 sehr viel weniger Verformungskräften nachgeben
als bei den bekannten Anordnungen.
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In zweckmäßiger Weise beträgt der Abstand A etwa 0,2 bis 0,4 mm, .-der
ausreicht, um auch bei der während des Betriebes auftretenden Stauchung der Zähne
3b des Zahnriemens 3 noch einen Abstand zwischen den Köpfen der Zähne 2b des Zahnrades
2 und dem Grund der Zahnlücken zwischen den Zähnen 3b des Zahnriemens 3 aufrechtzuerhalten.
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