DE3047716C1 - Zahnriemen und Zahnriementrieb,insbesondere fuer Antriebe in Bueromaschinen - Google Patents

Description

• Die neuartigen Zahnriemen werden mit Zahnschei- ben üblicher Ausführung, das heißt also mit trapezförmigen, von geradflächigen Flanken begrenzten Zähnen gepaart. Sie können daher in allen bekannten Zahnriementrieben ohne Änderung der vorhandenen Zahnscheiben eingesetzt werden. Die günstigste Wirkung ergibt sich, wenn die Flanken der Scheibenzähne unter einem dem stumpferen Flankenwinkel der Riemenzähne angenäherten oder gleichen Winkel ausgerichtet sind.
• Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
• In der Zeichnung ist F i g. 1 das Anordnungsschema eines teilstückweise perspektivisch veranschaulichten Zahnriementriebes und F i g. 2 ein auf den Bereich eines Zahnes beschränkter Abschnitt des Zahnriemens gemäß F i g. 1 in Seitenansicht in stark vergrößertem Maßstab.
• Der in Fig. 1 gezeichnete Trieb setzt sich aus zwei oder mehr Zahnscheiben, von denen der Übersichtlichkeit halber nur eine Scheibe 3 angedeutet ist, und einem die Zahnscheiben umschlingenden endlosen Zahnriemen 4 zusammen. Der Zahnriemen 4, der beispielsweise aus Polyurethan oder einem anderen elastomeren Kunststoff oder aber statt dessen auch aus Kautschuk hergestellt sein kann, enthält schraubengangartig in Längsrichtung durchlaufende eingebettete Stahldrahtseile 14 oder andere faden- bzw. drehartige Elemente als Festigkeitsträger und ist auf seiner Innenseite mit angeformten Zähnen 24 versehen. Beim Umlauf um die Zahnscheiben 3 treten seine Zähne 24 mit den Lücken zwischen den im Querschnitt trapezförmigen Zähnen 23 der Scheiben in Eingriff, wodurch die bekannte formschlüssige Kraftübertragung unter Wahrung winkelgleichen Umlaufes aller Triebwerksteile zustande kommt.
• Die Zähne 24 des Zahnriemens 4 haben die in F i g. 2 angedeutete abgewandelte Trapezform: Während die Zahnflanken in dem an den Zahnfluß angrenzenden Bereich b unter einem Winkel ,B von etwa 30 gegeneinander geneigt sind, stellen sie sich in einem dem Zahnkopf benachbarten größeren Bereich a unter einem Winkel os von etwa 50 zueinander. Anders als die Übergangsbogen rFK an den Fuß- und den Kopfkanten der Zähne setzen sich die beiden Bereiche verschiedener Flankenneigung in einer firstartigen Knicklinie scharf gegeneinander ab. Die Riemenzähne 24 erhalten dadurch auf beiden Seiten eine unsymmetrisch konvexkantige Kontur. Das Verhältnis der Teilhöhen a : b k2nn dabei etwa wie 2 :1 betragen, was bedeutet, daß a auf etwa 2/3 und b auf 1/3 der Gesamtzahnhöhe bemessen sind.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Zahnriemen, der aus elastomeren Werkstoffen hergestellt ist, wobei die Zahnflanken im Schnitt über Ausrundungsbogen in den Grund der Zahnlükken übergehen und an den Zahnflanken im Schnitt in einem dem Zahnfuß benachbarten Bereich ein spitzerer Winkel besteht als in einem dem Zahnkopf benachbarten Bereich, insbesonders für Antriebe in Büromaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken der Riemenzähne (24) im Schnitt aus zwei geraden Teilen bestehen, die unter den verschiedenen Winkeln (8/2 und a/2) stehen, wobei der stumpfere Flankenwinkel (ob/2) in einer Größenordnung bis zu höchstens dem doppelten des spitzeren Flankenwinkels (8/2) bemessen ist und die Flanken der Riemenzähne (24) über mehr als die halbe Höhe des Zahnquerschnitts unter dem stumpferen Winkel (a/2) ausgerichtet sind.
2. 2. Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfere Flankenwinkel (a/2) der Riemenzähne (24) in einer Größenordnung von etwa 25° und der spitzere Flankenwinkel (,B/2) in einer Größenordnung von etwa 15° bemessen ist.
3. 3. Zahnriemen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Riemenzähne (24) über eine Strecke in einer Größenordnung von etwa 2/3 der Querschnittshöhe unter einem stumpferen Winkel (ob/2) ausgerichtet sind.
4. 4. Zahnriementrieb mit einem Zahnriemen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der im wesentlichen trapezförmigen Scheibenzähne (23) unter einem dem stumpferen Flankenwinkel (ob/2) der Riemenzähne (24) angenäherten oder gleichen Winkel ausgerichtet sind.

   Die Erfindung geht von einem Zahnriemen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die US-PS 30 02 396 bekanntgewordenen Art aus.

   Für die Querschnittsgestaltung der Zähne sowohl des elastisch verformbaren Zahnriemens als auch der starren Zahnscheiben hat sich, von Sonderfällen abgesehen, in der Praxis eine Trapezform mit gleichmäßig schräg ansteigenden geraden Flanken bewährt und überwiegend durchgesetzt. In dem Bestreben, einerseits günstige Eingriffsverhältnisse im Umschlingungsbogen und vor allem im Einlaufbereich des Zahnriemens zu erhalten, andererseits aber auch die Gefahr des Aufkletterns der Riemenzähne auf die Zähne der umschlungenen Zahnscheiben auszuschließen, sind im allgemeinen Flankenwinkel in einer Größenordnung von etwa 20° bis 25° gebräuchlich, wobei unter dem Begriff des Flankenwinkels der halbe Wert des in technischen Nomenklaturen vielfach angegebenen sogenannten Zahnwinkels zu verstehen ist. Ein für viele Einsatzfälle, in erster Linie beispielsweise für Antriebe in Büromaschinen und verwandte Gebiete, beherrschendes Problem ist das der Geräuschminderung, das auch trotz mancher mit bekannten Zahnriementrieben erreichter Verbesserungen immer noch Wünschen nach weiterem Absenken des Geräuschpegels offen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in dieser Hinsicht bisher als gültig angesehenen Grenzen mit einer neuartigen Gestaltung der Riemenzähne in der Richtung nach noch größerer Laufruhe zu überschreiten.

   Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Zahnriemen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß bei Beibehalten der beim zu verbessernden Stand der Technik erreichten Vorteile, die darin bestehen, daß insbesondere im Hinblick auf das hauptsächlichste Anwendungsgebiet der Antriebe in Büromaschinen eine Senkung des Geräuschpegels erreicht ist, dies darüber hinaus mit möglichst einfachen und wirtschaftlichen ko3struktiven Mitteln und damit mit preiswerter Herstellungsmöglichkeit erreicht ist.

   Zum Lösen dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei in den Unteransprüchen 2 bis 4 noch für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht werden, die teilweise Merkmalsgleichheiten mit dem Stand der Technik aufweisen.

   Die Entwicklung des Gestaltungsprinzips der Erfindung, ausgehend von dem zu verbessernden, im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die US-PS 3002396 bekanntgewordenen Stand der Technik über die noch zu lösende und auf diesen Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit den im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Lösungsmitteln, war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil zu dieser Entwicklung ausreichende technische Hinweise durch den Stand der Technik nicht bekannt waren.

   Insoweit bei der Aufgabenlösung Merkmalsgleichheiten mit dem Stand der Technik gemäß der DE-OS 21 38 889 bestehen, können auch diese entsprechenden Gestaltungsmerkmale zur Stütze der Erfindungshöhe beitragen, weil sie bei dem genannten Stand der Technik in einem ganz anderen technischen Zusammenhang bekanntgeworden sind.

   Der Richtungsunterschied zwischen den verschiedenen Flankenbereichen der Riemenzähne ist dabei nicht auf wenige Winkelgrade beschränkt, sondern er kann so weit gehen, daß der stumpfere Flankenwinkel in einer Größenordnung bis zu höchstens dem Doppelten des spitzeren Flankenwinkels bemessen ist. In einer praktischen Ausführung haben sich Winkelwerte in Größenordnungen von etwa 25° gegenüber etwa 15° als vorteilhaft erwiesen. Hinsichtlich ihres Längenverlaufes sind die winklig gegeneinander gestellten Flankenbereiche der Riemenzähne zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, daß der unter dem stumpferen Winkel ausgerichtete Bereich mehr als die halbe Höhe, vorzugsweise etwa 2/3 des Zahnquerschnitts einnimmt.

   Wie praktische Versuche zeigten, hatte die Einführung des erfindungsgemäßen konvex ausgeknickten Flankenverlaufes der Riemenzähne eine unerwartete und überraschende Minderung des Geräuschpegels zur Folge. Es ist dies wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die in den Umschlingungsbogen auf den kämmenden Zahnscheiben einlaufenden Riemenzähne sich zunächst nur linienhaft an die Gegenflanke der starren Scheiben anlegen und erst im weiteren Verlauf der Drehbewegung unter gleichzeitiger Druckverformung fortschreitend flächenhaften Kontakt finden. Die sonst zwischen den unmittelbar aufeinanderprallenden Zahnflächen eingeschlossene Luft hat dadurch Gelegenheit zum ungehinderten Entweichen ohne geräuschverursachende Turbulenzen.