DE3305504A1

DE3305504A1 - Zahnriemengetriebene, laermgedaempfte kraftuebertragungsanlage

Info

Publication number: DE3305504A1
Application number: DE19833305504
Authority: DE
Inventors: Jorma 33314 Tampere Koivula
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1983-09-15
Also published as: IT8319751A0; FI64445C; IT1160726B; SE8300956D0; SE8300956L; GB2116289A; DE3305504C2; NL8300849A; GB8304557D0; US4545778A; SE449248B; GB2116289B; FI64445B

Description

-1.

Zahnriemengebtriebene, lärmgedämpfte Kraftübertragungsanlage

Die vor 1iegende Erfindung bezieht sich auf eine zahnriemengetriebene, lärmgedämpfte Kraftübertragungsanlage, welche eine Riemenrolle mit Verzahnung auf der äusseren Peripherie, und einen Riemen, dessen Innenfläche eine entsprechende, im.Eingriff mit der Verzahnung der Riemenrolle liegende Verzahnung aufweist, umfasst, wobei der Riemen über die Riemenrolle und ein zweites Antriebsorgan zwecks Kraftübertragung zwischen diese, verläuft.

Zahnriemen sind schon lange für Kraftübertragung anstatt von Getriebesystemen. Keilriemen, Ketten o.dgl. Kraftübertragungsanlagen verwendet worden. Der Zahnriemen verläuft hierbei zweimal oder mehr über eine verzahnte Riemenrolle zwecks Kraftübertragung mittels eines Riemens von einer treibenden Riemenrolle auf eine nicht treibende oder getriebene Riemenrollen. Der Verzahnung auf dem Riemen und den Riemenrädern liegt die Aufgabe zugrunde, den Riemen daran zu hindern, auf der Riemenrolle zu gleiten.

Wenn man zahnriemengetriebene Kraftübertragungsanlagen in solchen Betriebspunkten, in denen grosse Umfangsgeschwindigkeiten oder grosse Leistungsübertragungen gebraucht werden, verwenden will, ist man dazu gezwungen, besonders breite Riemen zu benutzen. Solche breite Riemen verursachen jedoch bedeutende Lärmstörungen in der Form eines kräftigen Pfeifens. Ein solches hochfrequentes Pfeifen entsteht durch das Entweichen zwischen die Verzahnung der zwischen dem Riemen und der Riemenrolle bleibenden Luft mit sehr hoher Geschwindigkeit über die ganze Zahnbreite. Ein solches Peoblem mit dem Pfeifen gibt es bei der Benutzung von schmalen Riemen nicht. Mat hat danach gestrebt, die Lärmstörungen durch Umgebung der Kraftübertragungsanlage mit einem Lärmdämpfschutz, z.B. mit Gehäusen verschiedener Art, zu eliminieren oder herabzusetzen.

In der DE-Anmeldung 2 115 8^3 hat man festgestellt, dass ein, wegen des Zusammendrückens der zwischen dem Riemen und der Riemenrolle bleibenden Luft herrührender Lärm, durch Versehen der Riemenrolle mit ei,lern Kranzteil aus einem Sintermetall, bedeutend herabgesetzt werden kann. Wegen der Porosität der Kranzteile, wird das Zusammendrücken der zwischen dem Riemen und der Riemenrolle bleibenden Luft herabgesetzt, was entsprechend den entstehenden Lärm herabsetzt. Das Versehen der Riemenrolle mit einem, aus einem solchen Sondermetall hergestellten Kranzteil, ist jedoch herste 1 lungstechnisch kompliziert und teuer.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zahnriemengetriebene Kraftübertragungsanlage zu erzielen, welche die vorerwähnten Nachteile eliminiert und eine bedeutende Herabsetzung des Lärmniveaus mit einfachen Mitteln ermöglicht. Dieses Ziel wird mit einer erfindungsgemässen Kraftübertragungsanlage erreicht, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verzahnung der Riemenrolle und/ oder des Riemens einen oder mehrere, die Zahnlücken mit der Aussenluft verbindenden Auslaufweg verbindende Auslaufwege für die zwischen den Verzahnungen bleibende Luft aufweist.

Die Erfindung basiert auf den Gedanken dass der, zwischen

den Verzahnungen der Riemenrolle und des Riemens bleibenden Luft eine Möglichkeit bereitet wird, in die Aussenluft zu entweichen, ohne dass die Luft zwischen der Riemenrolle und dem Riemen wesentlich zusammengedrückt wird. Dieses kann durch Ausführung von Nuten auf einem Zahnrad, in dessen Rotationsrichtung oder quer dazu, durchgeführt werden, welchen Nuten entlang die Luft entweichen kann. In gleicher Weise kann das Zahnrad mit Luftauslasskanälen, z.B. durch Ausführung von Löchern aus der Verzahnung zu deren Aussenseite oder aus einer Zahnlücke in eine andere, versehen werden. Der Riemen kann in entsprechender Weise mit Nuten oder mit aus Löchern bestehenden Kanälen versehen werden.

Gemäss einer günstigen Ausführungsform der Erfindung ist auf der Verzahnung der Riemenrolle und/oder des Riemens wenigstens eine Nut in der Rotationsrichtung ausgeführt worden. Hierdurch gibt es immer eine Verbindung aus den Zahnlücken über die Nut oder Nuten mit der Aussenluft, wenn die Zähne der Verzahnung in die Zahnlücken eingedrückt werden. Ein breiter Zahnriemen kann ausserdem dazu gebracht werden, wie zwei oder mehrere schmälere Riemen zu fungieren, wenn die Nut oder Nuten die Verzahnung der RiemenrolIe oder des Riemens in zwei oder mehrere, auseinander separierte Streifen einteilt, aufteilen, welche in der Richtung zur Peripherie der Riemenrolle oder entsprechend in der Längsrichtung des Riemens sich strecken. Ein breiter Zahnriemen wird hierbei wie schmale Riemen fungieren, welche nicht dazu geneigt sind, nicht einmal bei grossen Geschwindigkeiten, Lärm zu verursachen. Es ist einfach, auf die Peripherie der Riemenrolle eine oder mehrere Nut/Nuten zu bohren und hierdurch kann das Lärmniveau einer zahn riemengetriebenen Kraftübertragungsanlage bedeutend herabgesetzt werden. Anstatt einer Riemenrolle oder zusammen damit, kann/können auf der Innenfläche des Riemens, bei deren Herstellung, eine Nut oder mehrere Nuten gemacht werden. Die Spuren können in beiden Fällen bis zum Grund der Verzahnung, oder vorzugsweise noch tiefer, sich strecken, wobei für die Luft bis zum Ende ein Ablaufweg vorhanden ist, und das Zusammen-

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drücken der Luft in dieser Weise herabgesetzt wird.

Eine andere günstige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung der Riemenrolle und/oder des Riemens, in der Rotationsrichtung, in gegenseitigen Abständen liegende Kanäle oder Löcher aufweist, welche ausserhalb der Verzahnung enden. Hierdurch liegt immer eine Verbindung mit der Aussenluft durch die Löcher vor, wenn die Verzahnungen gegeneinander gestellt werden.

Die Erfindung wird unten mehr im Einzelnen, unter Hinweis auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben, in denen

Figur 1 eine günstige Ausführungsform einer erfindungsgemässen Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 2 einen Querschnitt der Linie 11-11 in Figur 1 entlang zeigt,

Figur 3 eine zweite Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur k einen Querschnitt der Linie IV-IV in Figur 3 entlang, zeigt,

Figur 5 eine dritte Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 6 einen Querschnitt der Linie Vl-Vl in Figur 5 entlang, zeigt,

Figur 7 einen Querschnitt der Linie VII-VII in Figur 6 entlang, zeigt,

Figur 8 eine vierte Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 9 einen Querschnitt der Linie IX-IX in Figur 8 entlang, zeigt,

Figur 10 einen Schnitt der Linie X-X in Figur 9 entlang, zeigt,

Figur 11 eine fünfte Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 12 eine sechste Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 13 einen Querschnitt der Linie XlII-XlI I in Figur 12 entlang, zeigt,

Figur 14 eine siebente Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 15 einen Querschnitt der Linie XV-XV in Figur 14 entlang, zeigt,

Figur 16 eine achte Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 17 einen Querschnitt der Linie XVII-XVII in Figur 16 entlang, zeigt,

Figur 18 eine neunte Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 19 einen Querschnitt der Linie XIX-XIX in Figur 18 entlang, zeigt,

Figur 20 eine zehnte Ausführungsform der Kraftübertragungsanlage perspektivisch zeigt,

Figur 21 eine Querschnitt der Linie XXI-XXI in Figur 20 entlang, zeigt und

Figuren 22 und 23 ein Kurvendiagramm über das herabgesetzte Lärmniveau der Kraftübertragungsanlage zeigt, während die Kraftübertragungsanlage belastet und entsprechend unbelastet rotiert, zeigen.

Der in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung vorgelegten Kraftübertragungsanlage gehören eine Riemenrolle 1 und ein endloser Riemen 2 an. Der Riemen verläuft über wenigstens ein anderes Antriebsorgan 3, welches gewöhnlich eine zweite Riemenrolle, ein Achsenzapfen, eine Riementrommel o.dgl.· ist.

Die Riemenrolle 1 ist auf einer Achse k angeordnet und auf deren äusserer Peripherie ist eine Verzahnung 5 ausgeformt. Auf der Innenfläche des Riemens 2 ist eine entsprechende Verzahnung 6 ausgeformt.

Erfindungsgemäss sind auf der Peripherie der Riemenrolle zwei, sich um die Peripherie sich streckende Nuten 7, winkel recht zu den Zähnen der Verzahnung 5 gebohrt. Die Nuten teilen die Verzahnung in

drei gleichbreite Zahnkränze 5A, 5B, 5C ein. Die entstandenen separaten Zahnkränze brauchen selbstverständlich nicht gleichbreit zu sein, sondern deren relative Breite kann variieren. Die Nuten strecken sich etwas unter die Gründe der Zähne, wie am besten aus Figur zu sehen ist.

Die Verzahnung des Antriebsorganes 3 ist vorzugsweise mit gleichartigen Nuten wie die Zahnriemenrolle 1 versehen.

In der in Figuren 3 und k gezeigten Ausführungsform sind die, den Lärm dämpfenden Nuten 17 auf der Innenfläche des Zahnriemens 2 so gemacht, dass die Verzahnung des Riemens in drei separate Zahnkränze 6a, 6b, 6C eingeteilt wird. Auf der Riemenrolle 1 ist hierbei eine gewöhnliche Verzahnung 5 ausgeführt worden. Auf dem Riemen ist ein, dessen Zugfestigkeit steigerndes übliches Stützgewebe 18 gezei gt.

In der in Figuren 5 bis 7 gezeigten Ausführungsform sind in den Zahnlücken der Verzahnung 5 der Zahnrolle 1 keilförmige Nuten auf beiden Seiten der Zahnrolle ausgeführt, wobei die Luft den Nuten entlang entweichen kann. Die Länge der Nuten in der Längsrichtung der Verzahnung kann variieren, aber ist vorzugsweise ebenso gross wie die Breite einer, in der Mitte bleibenden nutenlosen Nase. Die Nuten brauchen auch nicht keilförmig zu sein, sondern können, von der Herstellungsweise abhängig, von verschiedener Form sein.

In der in Figuren 8 bis 10 gezeigten Ausführungsform, ist in den Zahnlücken der Verzahnung 5 der Zahnrolle 1 eine, über die ganze Breite der Zahnrolle sich streckende Nut 37, deren Position in der Zahnlücke, wie auch deren Tiefe und Form variieren kann, ausgeführt. Vorzugsweise befindet sich jedoch die Nut näher einer Zahnlückenkante, wo der Zahn des Riemens 2 die Oberfläche zuletzt berührt.

In der in Figur 11 gezeigten Ausführungsform, sind in jeder Zahnlücke der Verzahnung 5 der Riemenrolle 1 zwei, auf die Seitenflächen der Riemenrolle endende Löcher kl gemacht. Durch diese Löcher entweicht die Luft zwischen die Zähne in die Aussenluft, wenn

die Verzahnungen einander gegenübergestellt werden.

In der in Figuren 12 und 13 gezeigten Ausführungsform sind in der Achsenrichtung der Zahnrolle 1 sich durch die Zahnrolle streckende Löcher 57a gebohrt worden, mit denen die Zahnlücken der Verzahnung 5 mittels radialer Löcher 57b verbunden sind, wobei die Luft diesen Weg entweichen kann. Die achsengerichteten Löcher sind vorzugsweise grosser als die radialen Löcher, wobei die Luft leichter entweichen kann.

In der in Figuren I¹J und 15 gezeigten Ausführungsform sind auf der Zahnrolle 1, deren Flansch schmäler ist als der Zahnkranz, Löcher 67 direkt durch den Zahnkranz, aus den Zahnlücken der Verzahnung 5 auf die kranzachsenseitige Fläche, gemacht. Je nach der Dicke des Flansches, können die Löcher in verschiedener Weise angeordnet und bei Bedarf, zwecks Erzielung eines geeigneten Löcherabstandes, schräg gebohrt werden.

In der in Figuren 16 und 17 gezeigten Ausführungsform sind auf dem Zahnriemen 2 sich von den Zahnlücken der Verzahnung 6 bis an die Aussenfläche streckende Löcher 77, durch welche die Luft entweichen kann, ausgeführt.

In der in Figuren 18 und 19 gezeigten Ausführungsform, sind die Entweichungswege der Luft durch Ausführung in der Verzahnung 5 der Zahnrolle 1 von aus einer Zahnlücke in eine andere führenden Kanälen 87 ausgeformt, welche Kanäle mit zwei einander schneidenden kreuzgestellten Löchern versehen sind.

In der in Figuren 20 und 21 gezeigten Ausführungsform sind die Entweichungswege der Luft so ausgeführt, dass unter den Zähnen der Verzahnung 5 der Zahnrolle 1, aus einer Zahnlücke in eine andere führende Kanäle 97 mit zwei einander schneidenden kreuzgestellten Löchern, ausgeformt sind.

Es ist festgestellt, dass das Versehen der Verzahnung einer Riemenrolle mit Entweichungswegen für Luft, den durch einen breiten Riemen sonst verursachten Lärm bedeutend herabsetzt. In einem Beispiel wurden in der 90 mm breiten Verzahnung von zwei Riemen ro Ilen

zwei, im Abstand von 30 mm voneinander und von den Kanten der Verzahnung liegende Nuten gebohrt. Die Breite der Nuten war k mm und die Tiefe 8 mm, wobei die Nuten sich um etwa k mm unter den Grund der Zähne sich streckte. Die Zahnrollen waren mittels eines üblichen Zahnriemens verbunden und eine zweite Zahnrolle wurde mit einem Elektromotor rotiert.

Figuren 22 und 23 veranschaulichen den durch die Riemenrollen gemäss dem erwähnten Beispiel verursachten Lärm, Kurve A, im Vergleich mit dem von ähnlichen nutenlosen Riemenrollen verursachten Lärm, Kurve B. Der durch die nutenversehenen Riemenrollen verursachte Lärm ist ohne Belastung (Figur 22) bei einer 2 kHz Frequenz bedeutend kleiner als bei einem höchsten Differenz von etwa 8 dB und die Tota1 lärmmenge etwa 6 dB kleiner als bei nutenlosen Zahnrollen.

Wenn die Kraftübertragungsanlage belastet (Figur 23) ist und der Riemen einen Effekt von etwa 55 kW überträgt, beträgt die höchste Lärmdifferenz bei hohen Frequenzen etwa 10 dB und die Differenz der Tota1 lärmmenge etwa 8 dB zum Vorteil der Riemenrollen. Die relative Bedeutung der hohen Frequenzen im Lärm ist, was die Hörempfindlichkeit der Ohren betrifft, viel grosser als die Bedeutung der niedrigen Frequenzen, sodass die Erfindung somit besonders günstig auf den nachteiligsten Lärm wirkt.

Die Zeichnungen und die angeschlossene Beschreibung sind nur vorgesehen, den Gedanken der Erfindung zu veranschaulichen. Im Einzelnen kann eine erfindungsgemässe Kraftübertragungsanlage sogar bedeutend im Rahmen der Patentansprüche variieren. Somit ist es möglich, bei Bedarf sowohl die Verzahnung der Riemenrolle als die Verzahnung des Riemens mit einer Nut oder Nuten der beschriebenen Art und/oder Löchern der beschriebenen Art zu versehen. Die Löcher können rund, oval oder von irgendeiner anderen Form sein. Die in der Laufrichtung der Zähne aufeinanderfolgend befindlichen Löcher müssen nicht unbedingt auf gleicher Linie sein, sondern können in auf-

einanderfolgenden Zahnlücken in der Achsenrichtung in unterschiedlicher Position liegen. Die in den Zahnlücken gemachten Löcher brauchen auch nicht radial zu sein, sondern können in irgendeine Richtung geneigt sein. Die Löcher und Nuten können in den Zahnlücken, in der Laufrichtung der Zähne, auf verschiedenen Plätzen sich befinden, aber liegen vorzugsweise näher der Zahnlückenkante, wo der entsprechende Zahn zuletzt die Oberfläche berührt.

Die vorgelegten Ausführungsformen können auch bei Bedarf in verschiedener Weise kombiniert werden. Wenn nur immer möglich, ist es vorzuziehen, dass alle Zahnrollen und/oder Riemen, welche der Kraft-• Übertragungsanlage angehören, mit erfindungsgemässen Luftentweichungsanordnungen versehen sind, wodurch der grösste Dämpfeffekt erreicht wird.

Claims

Tam-7053 Patentansprüche:

./Zahnrlemengetriebene, lärmgedämpfte Kraftübertragungsanlage, welche eine Riemenrolle (1; 11) mit einer Verzahnung (5; 15) auf der äusseren Peripherie, und einen Riemen (2; 12) umfasst, dessen Innenfläche eine entsprechende Verzahnung (6; 16), welche im Eingriff mit der Verzahnung der Riemenrolle liegt, aufweist, wobei der Riemen über die Riemenrolle und ein zweites Antriebsorgan (3) zwecks Kraftübertragung zwischen diese, verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (5 resp. 6) der Riemen rolle (I) und/oder des Riemens (2) einen oder mehrere, die Zahnlücken mit der Aussen1uft verb i ndende/verb i ndenden Entwe i chungsweg/Entwe i chungswege (7; 17; 27; 37; *»7; 57; 67; 77; 87; 97) für die zwischen den Verzahnungen bleibende Luft aufweist.
2. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennze i chnet, dass die Verzahnung (5 oder 6 oder 16) oder die Verzahnungen (5, 6) wenigstens eine rotationsgerichtete Nut (7; 17) aufweist/aufweisen.
3. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7; 17) sich unterhalb der Zahngründe der Verzahnung (5, 6) streckt.
k. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 2 oder 31 dadurch gekennze i chnet , dass die Nut oder die Nuten (7; 17) die Verzahnungen (7, 17) in separate, vorzugsweise gleichbreite Zahnkränze (5A, 5B, 5C) einteilt/einteilen.
5. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (5 oder 6) oder Verzahnungen (5, 6) in der Rotationsrichtung in gegenseitigen Abständen liegende Löcher (^7; 57; 67; 77), welche ausserhalb der Verzahnung enden, aufweist/aufweisen.
6. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (^7, 57) sich aus den Zahnlücken der Riemenrolle (l) auf die Seitenfläche der R i emen ro I le st rec ken.
7. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Löcher (77) aus den Zahnlücken des Riemens (2) durch den Riemen strecken.
8. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Löcher (67) in der mit einem schmäleren Flansch als die Verzahnung (5) versehenen Zahnrolle (l) von den Zahnlücken auf die achsenseiti ge Fläche des Zahnkranzes sich strecken.
9. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennze i chnet , dass die Verzahnung (5 oder 6) oder die Verzahnungen(5, 6) aus einer Zahnlücke in eine andere durch den Zahn führende Kanäle (87; 97) aufweist/aufweisen.
10. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (5 oder 6) oder die Verzahnungen (5, 6) in jeder Zahnlücke eine oder mehrere querlaufende Nut/Nuten (27; 37) aufweist/aufweisen.
11. Kraftübertragungsanlage gemäss Patentanspruch 10, dadurch gekennze i chnet , dass die Nuten (37) ebenso breit wie die ganze Verzahnung (5, 6) sind.