DE3306488A1 - Zahnriemen - Google Patents
ZahnriemenInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
u.Z.: W. Hh 276 (Gh/Ld)
Zahnriemen
Die Erfindung betrifft einen Zahnriemen aus elastomerem oder
einem ähnlichen Material, d.h. einen Riemen, der einen ringförmigen Körper aus elastomerem oder einem ähnlichen Material
aufweist, in welches ein gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähiges
Gebilde eingebettet ist, wobei an einer Fläche des genannten ringförmigen Körpers eine Zahnung vorgesehen ist,
die ebenfalls aus elastomerem Material besteht.
Es sind verschiedene Arten von Zahnriemen bereits bekannt, die der oben gegebenen allgemeinen Beschreibung entsprechen. Bei
allen bekannten Arten von Zahnriemen, deren Zweck darin besteht, eine Kraftübertragung zu bilden durch Kopplung des Zahnriemens
mit wenigstens zwei Zahnriemenscheiben,ist der Umriß der Zähne des Zahnriemens konjugiert zu dem Umriß der Zähne der Zahnriemenscheiben.
Bei einer Kraftübertragung aus Zahnriemen und Zahnriemenscheiben wird die Bewegung übertragen durch Kämmen zwischen den
Zähnen des Zahnriemens und den Zähnen der Zahnriemenscheiben, und zwar in der Weise, wie es zwischen metallischen Antriebszahnrädern der Fall ist.
Jedoch ergibt sich im Gegensatz zu einem metallenen Antriebszahnradzug,
in welchem alle Komponenten starr sind, bei einer Kraftübertragung aus Zahnriemen und Zahnriemenscheiben die
Tatsache, daß eine der Komponenten der Kraftübertragung, d.h. der Zahnriemen, aus elastomerem Material gebildet ist, dessen
Verformbarkeit viel größer als die Verformbarkeit der anderen Komponenten oder Bauteile, d.h. der Zahnriemenscheiben ist.
Da der Unterschied zwischen der Verformbarkeit des Zahnriemens und der Verformbarkeit der Zahnriemenscheiben, genauer gesagt,
zwischen der Verformbarkeit der Zähne des Zahnriemens und der Verformbarkeit der Zähne der Zahnriemenscheiben, eine Gleitbewegung
zwischen den Zähnen der Bauteile der Kraftübertragung hervorruft, wenn der zwischen den Bauteilen herrschende Druck
hoch ist, sind die Zähne des Zahnriemens hoher Abnutzung unterworfen.
Um genau diese Abnutzung der Zähne des Zahnriemens zu vermeiden und zu versuchen, sie zu begrenzen, sind verschiedene
Umrißformen oder Gestalten für die Zähne des Riemens untersucht und vorgeschlagen worden, um Gleitbewegungen zu verringern,
und besondere elastomere Massen sind untersucht worden, um maximale Härte der Zähne des Zahnriemens zu erhalten, ohne
die Biegsamkeit des Zahnriemens insgesamt übermäßig zu beschränken.
Trotz der obengenannten Untersuchungen wurde das Problem der Abnutzung der Zähne von Zahnriemen mit den bereits bekannten
Lösungen nicht zufriedenstellend gelöst.
Weiterhin ändern sich, wiederum zufolge der großen Verformbarkeit der Zähne eines Zahnriemens, die aus elastomerem
Material gebildet sind, mit Bezug zu der Verformbarkeit der Zähne der Zahnriemenscheiben, die aus Metall gebildet sind,
die Beanspruchungen an den Zähnen des Zahnriemens und der Zahnriemenscheiben, die sich miteinander in Kämmeingriff
befinden, während der Bewegung innerhalb der Kraftübertragung .
ν * · 4 ι
-fc.
Insbesondere tritt die maximale Beanspruchung an einem Zahn
eines Zahnriemens dann auf, wenn der Zahn des Zahnriemens beginnt j in eine Zahnlücke der antreibenden Zahnriemenscheibe
einzutreten, wenn auch die größte Gleitbewegung zwischen den Zähnen des Riemens und denen der Riemenscheiben auftritt.
Wenn einmal ein Zahn des Zahnriemens in die Zahnlücke der antreibenden Zahnriemenscheibe eingetreten ist, verringert
sich die Beanspruchung an dem Zahn, während er sich zusammen mit der antreibenden Zahnriemenscheibe bewegt, bis der Zahn
des Zahnriemens die Zahnriemenscheibe verläßt.
Als Folge dieüer Änderung der Beanspruchungen an dem Zahn des
Zahnriemens treten Setzbewegungen des Zahnes des Zahnriemens innerhalb der Zahnlücke der gezahnten Riemenscheibe auf, und
diese bewirken weitere Gleitbewegung mit sich daraus ergebender Abnutzung, und sie führen zu Schwingungen in dem Zahnriemen
und in der Kraftübertragung, durch welche Geräusche erzeugt werden und die Lebensdauer des Zahnriemens verkürzt wird.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obengenannten
Nachteile bekannter Arten von Zahnriemen zu beseitigen und gleichzeitig einen Zahnriemen, der mit irgendeiner
Art von gezahnter Riemenscheibe und, genauer gesagt, mit gezahnten Riemenscheiben mit irgendeiner Zahngestalt gekoppelt
werden kann, und eine Kraftübertragung zu schaffen, welche einen solchen Zahnriemen aufweist.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Zahnriemen mit einem ringförmigen Körper aus elastomerem oder ähnlichem
Material, in welchem ein gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähiges Gebilde eingebettet ist, das aus einer Mehrzahl von
biegsamen und undehnbaren Schnüren besteht, die entlang der größten Abmessung des Riemens angeordnet sind und deren Achsen
parallel und in ein und derselben Ebene zueinander verlaufen,
»fts*«*
" -V
wobei an einer Fläche des ringförmigen Körpers eine Zahnung
vorgesehen ist, die eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, die durch Zahnlücken voneinander getrennt sind. Gemäß der Erfindung
ist eine solcher Zahnriemen dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn einen Umriß bzw. eine Gestalt hat, die im Bereich
des Zahnkppfes Mittel aufweist, die dem Zahn eine in dieser Lage bzw. in diesem Bereich lokalisierte elastische Verformbarkeit
verleihen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Teiles eines Zahnriemens
gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Teiles einer gezahnten Riemenscheibe.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Teiles eines Zahnriemens gemäß der Erfindung und eines Teiles einer Zahnriemenscheibe
während des Eintritts eines Zahnes des Zahnriemens in eine Zahnlücke der Zahnriemenscheibe.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Teiles einer aus Zahnriemen
und Zahnriemenscheibe bestehenden Kraftübertragung, wobei ein Zahn des Zahnriemens in eine Zahnlücke
einer Zahnriemenscheibe vollständig eingetreten ist.
In Übereinstimmung mit dem allgemeinsten Lösungsgedanken der
vorliegenden Erfindung ist ein Zahnriemen geschaffen, welcher im Bereich des Kopfes jedes Zahnes Mittel aufweist, die in der
Lage sind, dem Kopf des Zahnes eine allgemein elastische Verformbarkeit zu verleihen, und vorzugsweise eine elastische
Biegeverformbarkeit, und zwar derart, daß jeder Zahn seine
Gestalt modifizieren und mit einer Zahnriemenscheibe gekoppelt werden kann,unabhängig von der Gestalt des Profils der Zahnlücken
der Zahnriemenscheibe, so daß die Notwendigkeit beseitigt ist, daß die Gestalt der Zähne des Zahnriemens zu der
Gestalt der Zähne der Zahnriemenscheiben konjugiert ist und umgekehrt.
Ein wesentliches Element eines Zahnriemens gemäß der Erfindung besteht darin, daß am Kopf des Zahnes wenigstens zwei
Rippen (oder wenigstens ein Schlitz oder eine Nut) vorhanden sind derart, daß dem Kopf des Zahnes eine Verformbarkeit bzw.
vorzugsweise eine elastische Biegeverformbarkeit als Folge der geometrischen Gestalt verliehen wird, während der übrige
Teil des Zahnes irgendeine Gestalt haben kann.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Zahnriemens gemäß der Erfindung in Schnittansicht wiedergegeben.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Zahnriemen einen Körper 1 aus elastomerem oder plastischem Material in Form eines geschlossenen
Ringes auf, in den eine gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähiges Gebilde eingebettet ist, welches durch eine
Mehrzahl von biegsamen und ündehnbaren Schnüren 2 gebildet ist, die beispielsweise aus Stahl, Glasfasern oder einem ähnlichen
Material bestehen und entlang der größten Abmessung des Riemens derart angeordnet sind, daß ihre Achsen parallel zueinander
verlaufen und in ein und derselben Ebene liegen.
An wenigstens einer Fläche des Riemenkörpers 1 ist eine Zahnung
vorgesehen, die durch eine Mehrzahl von Zähnen aus elastomerem oder plastischem oder plastomerem Material gebildet
ist, die durch Zahnlücken 4 voneinander getrennt sind.
Ein wesentliches Merkmal eines Zahnriemens gemäß der Erfindung besteht darin, daß im Bereich des Kopfes jedes Zahnes 3 des
Riemens Mittel vorgesehen sind, welche allein dem Kopf des
Zahnes 3 elastische Verformbarkeit verleihen, und zwar insbesondere elastische Biegeverformbarkeit als Folge der geometrischen
Gestalt des Kopfes des Zahnes 3.
Wie in Pig. 1 dargestellt, ist im Bereich des Kopfes des Zahnes
3 wenigstens ein Schlitz oder eine Nut 5 vorhanden, die zur größten Abmessung des Riemens quer angeordnet ist und deren
Vorhandensein wenigstens zwei Rippen 5' und 5'' im Bereich des Zahnkopfes bestimmt.
Insbesondere kann die geometrische Gestalt des Zahnkopfes erhalten
werden, indem - lediglich als Beispiel zu verstehen dem gesamten Zahn ein Umriß bzw. ein Profil entsprechend einer
biquadratischen Kurve gegeben wird, die in einem kartesischen Koordinatensystem, wie es in Pig. 1 dargestellt ist, der
folgenden Gleichung entspricht:
y = k (x4 - x2),
y = die Ordinaten der Punkte der Kurve sind, gemessen auf der Y-Achse, die mit der Mittellinie des
Zahnes des Zahnriemens übereinstimmt,
χ - die Abszissen der Punkte der Kurve sind, gemessen auf der X-Achse, die eine Achse ist, die zur
Y-Achse rechtwinklig verläuft und diese am Boden des Schlitzes oder der Nut 5 am Kopf des Zahnes 3
schneidet, und
k = ein Koeffizient ist in Abhängigkeit von der Härte des elastomeren Materiales, wobei der Wert für k
gewählt ist in einem Bereich zwischen 0,05 und 2 und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,1 und
1,5.
Λ + φ
- sr -
-10 *
Die Auswahl eines Wertes für k innerhalb des obengenannten Bereiches
erfolgt empirisch, um den Zahnriemen zu optimieren, wobei folgende Gesichtspunkte berücksichtigt werden:
a) Gesamtheit der Interferenzen zwischen den Umrissen oder Gestalten
der Zähne des Zahnriemens und der Zahnlücken der Zahnriemenscheiben,
b) der Wert des Moduls des elastomeren Materials,aus welchem
die Zähne des Zahnriemens gebildet sind, und
c) die Gesamtheit der mit dem Zahnriemen zu übertragenden Kraft ode1" Energie.
Hinsichtlich der Paktoren a) und b) gilt, daß, je größer sie
werden, es empfehlenswert ist, für den Koeffizienten k innerhalb des genannten Bereiches höhere Werte zu wählen, während
hinsichtlich des Faktors c) andererseits gilt, daß, je größer er wird, es empfehlenswert ist, innerhalb des obengenannten
Bereiches für den Koeffizienten k die kleineren Werte zu wählen.
Aus dem genannten Grunde kann die Wahl des Wertes für den Koeffizienten k innerhalb des oben angegebenen Bereiches nur
empirisch erfolgen, wobei zu berücksichtigen ist, daß, welcher Wert für k in dem genannten Bereich auch gewählt wird, es möglich
ist, einen Zahnriemen gemäß der Erfindung zu erhalten, mit welchem die obengenannten Zwecke zufriedenstellend erreicht
werden.
Obwohl in Pig. 1 nicht dargestellt, ist die Oberfläche der Zahnung
des Zahnriemens, d.h. der Zähne 3 und der Zahnlücken 4, mit einem überzug oder einer Bedeckung versehen, die einen
niedrigen Reibungskoeffizienten hat.
Eine selbstschmierende Bedeckung aus verkautschuktem Schnurstoff,
wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 20 l6 830 beschrieben ist, ist besonders geeignet zur Verwendung
als Bedeckung mit niedrigem Reibungskoeffizienten.
Es ist höchst vorteilhaft, wenn die Bedeckung der Oberfläche der Zahnung des Zahnriemens aus zwei verkautschukten Schnurstoffen
gebildet ist, die übereinander angeordnet sind, wobei
zwischen ihnen eine Lage oder ein Film aus elastomerem Material angeordnet ist, und wobei die äußere Lage aus verkautschuktem
Schnurstoff von der oben beschriebenen selbstschmierenden Art ist.
Eine solche Art einer Bedeckung für die Zahnung eines Zahnriemens
ist in der IT-PS 973 I66 beschrieben.
Ein Zahnriemen gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit irgendeiner Art von Zahnriemenscheibe gekoppelt werden, und
zwar unabhängig von der geometrischen Gestalt der Zähne der Zahnriemenscheiben und daher unabhängig von der geometrischen
Gestalt der Zahnlücken der Zahnriemenscheiben.
Als ein Beispiel ist in Fig. 2 ein Teil einer Zahnriemenscheibe
6 in einem Schnitt rechtwinklig zu ihrer Drehachse dargestellt, und die Zahnlücke 7 hat im Schnitt die Gestalt
eines gleichschenkligen Trapezes mit geraden Seitenkanten und 9 und einer geraden Unterkante 10.
Jedoch darf eine solche Ausführung nicht als beschränkend angesehen
werden, da die Seitenkanten 8 und 9 beispielsweise gekrümmt oder gebogen sein können, oder die Gestalt einer
Evolvente od.dgl. haben können, und die Unterkante 10 kann entweder gerade oder gebogen oder gekrümmt sein, und zwar
konkav oder konvex.
If ♦ · ·
Weiterhin kann die Zahnlücke eine Gestalt haben, bei welcher die Seitenkanten und die Unterkante nicht mehr klar voneinander
getrennt werden können. In anderen Worten ausgedrückt, kann eine gekrümmte Gestalt vorgesehen sein, beispielsweise eine
halbkreisförmige, haHbelliptische oder parabolische Gestalt usw.
Die Korrelationen, die zwischen der Zahnung des Zahnriemens
und der Zahnung der Zahnriemenscheiben vorhanden sind, sind die folgenden:
Die Teilung der Zahnung des Zahnriemens ist die gleiche
wie die Teilung der Zahnung der Zahnriemenscheiben, weil sonst lie Zähne des Zahnriemens nicht in den Zahnlücken
der Zahnriemenscheiben aufgenommen werden können.
Die Höhe jedes Zahnes des Zahnriemens im unverformten Zustand ist gleich, kleiner oder größer als die Tiefe der
Zahnlücken der Zahnriemenscheiben.
Die Breite der Zähne des Zahnriemens muß allgemein derart sein, daß die Zähne des Zahnriemens in die Zahnlücken der
Zahnriemenscheiben eintreten können, ohne daß Gleitbewegung zwischen den Planken der Zähne des Zahnriemens und den
Planken der Zähne der Zahnriemenscheiben auftritt bis zu dem Zeitpunkt, zu welchem Interferenz zwischen der Gestalt
des Kopfes des Zahnes des Zahnriemens und der Gestalt des Bodens der Zahnlücke der Zahnriemenscheibe auftritt mit
der sich daraus ergebenden Verformung des Kopfes des Zahnes des Zahnriemens.
Nachstehend wird in Verbindung mit den Figuren 3 und 4 die Arbeitsweise
eines Zahnriemens gemäß der Erfindung in einer aus Zahnriemen und Zahnriebenscheiben bestehende Kraftübertragung
beschrieben, wobei die Zahnriemenscheiben von einer beliebigen Art sind.
I · 4
I Λ f *
* * M 4
- ip -
Wie bekannt ist, ergibt sich die Wirkungsweise einer aus Zahnriemen
und Zahnriemenscheiben bestehenden Kraftübertragung, weil die antreibende Riemenscheibe die Bewegung auf den Zahnriemen
überträgt und dieser seinerseits die Bewegung auf die andere Zahnriemenscheibe überträgt.
Die Bewegungsübertragung oder Kraftübertragung in Vorrichtungen aus Zahnriemen und Zahnriemenscheiben ergibt sich als Folge des
Austausches von Kräften, der zwischen den Zähnen des Zahnriemens und den Zähnen der Zahnriemenscheiben auftritt, die miteinander
kämmen.
Während der Bewegung der Kraftübertragung oder Bewegungsübertragung
wird ein Zahn des Zahnriemens, der mit einem Zahn einer Zahnriemenscheibe kämmt, beispielsweise der antreibenden Zahnriemenscheibe,
in einer Zahnlücke der Riemenscheibe angeordnet. An einer gewissen Stelle verläßt der Zahn des Zahnriemens die
antreibende Zahnriemenscheibe und tritt später in eine Zahnlücke der angetriebenen Zahnriemenscheibe ein, um mit einem
Zahn dieser Riemenscheibe gekoppelt zu werden. Nachdem der Zahn des Riemens in eine Zahnlücke der angetriebenen Zahnriemenscheibe
eingetreten ist, bewegt er sich mit der letzteren und verläßt diese danach und kommt später wiederum in Eingriff
mit der antreibenden Zahnriemenscheibe, indem er in eine Zahn lücke dieser Scheibe eintritt.
Aus vorstehender Beschreibung wird unmittelbar eine Erscheinung deutlich, welche die gesamte übertragung von Bewegung zwischen
einem Zahnriemen und Zahnriemenscheiben charakterisiert, und diese Erscheinung besteht in der Tatsache, daß ein Zahn des
Riemens in eine Zahnlücke einer Riemenscheibe eintritt und, nachdem er über eine gewisse Bewegungsstrecke mit der Riemenscheibe
gewandert ist, wiederum aus der Zahnlücke austritt. Entlang dieser Bewegungsstrecke ändert sich die Beanspruchung
3306483
m « f ν
-Wi-
an dem Zahn des Zahnriemens,und für das Beispiels des Eingriffs
mit der antreibenden Zahnriemenscheibe nimmt die Beanspruchung ab.
In Fig. 3 ist ein Zahn 3 eines Zahnriemens dargestellt, während
er in eine Zahnlücke 7 einer Zahnriemenscheibe irgendeiner Art eintritt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, die nur eine besondere Ausführungsform darstellt, tritt, da die Gestalt der Zahnlücke 7 der
Zahnriemenscheibe nicht konjugiert zu der Gestalt des Zahnes des Zahnriemens ist, und da die Höhe des Zahnes 3 des Zahnriemens
größer \.t als die Tiefe der Zahnlücke 7 der Zahnriemenscheibe,
während des Eintretens des Zahnes 3 des Zahnriemens in die Zahnlücke 7 der Zahnriemenscheibe Interferenz bzw. gegenseitige
Beeinflussung auf.
Da die Zahnlücke 7 der Zahnriemenscheibe unverformbar ist, weil sie aus Metallmaterial besteht, während der Zahn 3 des Zahnriemens
verformbar ist, und zwar nicht nur, weil er aus elastomerem Material gebildet ist, sondern vor allem als Folge der
Tatsache, daß er mit wenigstens einem Schlitz oder einer Nut 5 im Bereich seines Kopfes gebildet ist, deren Vorhandensein
zu wenigstens zwei Vorsprüngen oder Rippen 5' und 5'' führt,
ergibt sich nunmehr eine Verformung des Zahnes 3.
Die Verformung des Zahnes 3 findet zuerst statt als Verformung durch Biegen des VorSprunges 51 , welcher der Vorsprung ist, der
den Bereich gegenseitiger Beeinflussung (Interferenz) am nächsten
liegt.
Wenn der Zahn 3 in die Zahnlücke 7 eintritt, nimmt die Verformung als Folge von Biegen des Vorsprunges 5' Schritt für
Schritt zu, so daß der Vorsprung 5f mit dem Boden der Zahnlücke
7 in Berührung gelangen kann.
Zu einem gewissen Zeitpunkt des Eintretens des Zahnes 3 des Zahnriemens in die Zahnlücke 7 der Zahnriemenscheibe gelangt
der andere Vorsprung 5'1 des Zahnes 3 ebenfalls in einen Zustand
bzw. in eine Lage, in welcher gegenseitige Beeinflussung mit der Gestalt der Zahnlücke 7 auftritt, so daß daher auch
der Vorsprung 5f' beginnt, sich durch Biegen zu verformen, wobei
das Ausmaß der Verformung zunimmt, bis der gesamte Zahn 3 des Zahnriemens vollständig in die Zahnlücke 7 der Zahnriemenscheibe
eingetreten bzw. eingesetzt ist.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, füllt der Zahn 3 die Zahnlücke der Zahnriemenscheibe aus, wobei sein Kopf, d.h. der Bereich
der beiden Vorsprünge oder Rippen 5f und 5'' durch Biegen
verformt ist, während der Boden der beiderseits des Zahnes befindlichen Zahnlücken 4 an dem Kopf des gegenüberliegenden
Zahnes 61 der Zahnriemenscheibe anliegen kann.
Es ist sogar möglich,, daß bei vollständigem Eintreten der
Zähne 3 des Zahnriemens in die Zahnlücken 7 der Zahnriemenscheibe die Verformung der Rippen 5' und 5!t durch Biegen
derart ist, daß sie in gegenseitige Berührung miteinander treten, wie es beispielsweise in Fig. k in dem mit 11 bezeichneten
Bereich dargestellt ist.
Bei der Ausführungsform eines Zahnriemens gemäß der Zeichnung und gemäß vorstehender Beschreibung sind nur zwei Rippen 5'
und 511 an dem Kopf jedes Zahnes 3 vorgesehen, die zwischen
sich einen Schlitz bzw. eine Nut 5 bestimmen, und die gegenseitige
Beeinflussung zwischen den Zähnen 3 des Zahnriemens und den Zahnlücken 7 der Zahnriemenscheibe erfolgt im wesentlichen
im Bereich der Flanken der Zahnlücken 7 der Zahnriemenscheibe.
- ie -
Jedoch ist eine solche Ausführungsform nicht als beschränkend
anzusehen, weil beispielsweise gemäß einer abgewandelten Ausführungsform, die nicht dargestellt ist, bei einem Zahnriemen
gemäß der Erfindung an dem Kopf der Zähne des Zahnriemens auch mehr als zwei Rippen vorgesehen sein können und die gegenseitige
Beeinflussung zwischen dem Kopf jedes Zahnes des Zahnriemens und der Zahnlücke der Zahnriemenscheibe nur am Boden der
Zahnlücke der Zahnriemenscheibe stattfinden kann.
Gemäß einer noch anderen abgewandelten Ausführungsform kann die gegenseitige Beeinflussung zwischen den Zähnen des Zahnriemens
und den Zahnlücken der Zahnriemenscheibe stattfinden sowohl zwisc\v-n dem Kopf des Zahnes des Zahnriemens, wo die
Vorsprünge bzw. Rippen vorhanden sind, und den Planken und daai Boden der Zahnlücke der Zahnriemenscheibe.
Aus vorstehender Beschreibung ist bequem ersichtlich, daß und wie mit einem Zahnriemen gemäß der Erfindung die genannten
Zwecke erreicht werden.
Tatsächlich ist es dadurch, daß die Gestalt der Zähne des Zahnriemens unabhängig von der Gestalt der Zahnlücken der
Zahnriemenscheiben gebildet wird, vor allem möglich, daß für den Zahnriemen maximale Austauschbarkeit mit Bezug auf
die Zahnriemenscheiben geschaffen ist.
Tatsächlich haben die Zähne des Zahnriemens eine Gestalt, die zu der Gestalt der Zähne der Zahnriemenscheibe nicht konjugiert
ist, und die Riemenzähne können eine Höhe haben, die größer, kleiner oder gleich der Höhe der Zahnlücken der
Zahnriemenscheibe ist, vorausgesetzt, daß gegenseitige Beeinflussung zwischen der Gestalt des Zahnes des Zahnriemens und
der Gestalt der Zahnlücke der Zahnriemenscheibe vorhanden ist.
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Weiterhin ist es durch einen Zahnriemen gemäß der Erfindung möglich, Abnutzung als Folge von Gleitbewegung bemerkenswert
zu verringern, weil, wenn auch Gleitbewegung zwischen den Zähnen des Zahnriemens und den Zahnlücken der Zahnriemenscheiben
vorhanden ist, der bei Berührung zwischen diesen Elementen ausgeübte Druck verringert ist als Folge der Verformbarkeit
der Zähne des Zahnriemens, wobei diese Verformbarkeit sich wiederum als Folge der geometrischen Gestalt der Zähne ergibt.
Abnutzung als Folge von Gleitbewegung der Zähne 3 des Zahnriemens während ihres Eintretens in die Zahnlücken 7 der Zahnriemenscheiben
ist weiterhin verringert als Folge der Tatsache, daß die Zähne 3 des Zahnriemens, die bereits mit der gleichen
Riemenscheibe kämmen, beträchtliche Lagestabilität innerhalb der Zahnlücken, welche sie aufnehmen, haben, und diese Lagestabilität
hindert sie daran, sehr kleine Bewegungen als Folge der kontinuierlichen Änderung der Belastung an dem Zahn des
Zahnriemens auf seiner Bewegung mit der Zahnriemenscheibe auszuführen und verhindert das Auftreten von Längsverzerrungen in
dem gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähigen Gebilde 2 des Zahnriemens.
Diese Lagestabilität der Zähne 3 des Zahnriemens in den Zahnlücken
7 der Zahnriemenscheiben führt, abgesehen von einer Optimierung des Eintretens und des Austretens des Zahnes 3,
auch zu einer Verringerung der Belastungen an dem Zahn 3 und zu einer Verringerung der Schwingungen der Kraftübertragung,
und dies bedeutet eine Verlängerung der Lebensdauer der Kraftübertragung und eine Verringerung des Geräusches der Kraftübertragung
während des Arbeitens, und weiterhin bedeutet dies die Möglichkeit der Erhöhung der zu übertragenden Kraft oder Energie
und geringere Gefahr der Erscheinung, die als "Zahnspringen" bekannt ist.
- hh -
Weiterhin wird die Verringerung des Geräusches des antreibenden Zahnrades verbessert durch die Tatsache, daß während des
Eintretens der Zähne 3 des Zahnriemens durch das Vorhandensein des Schlitzes oder der Nut 5 am Kopf jedes Zahnes 3 das
Austreten von Luft aus den Zahnlücken der Riemenscheiben unterstützt wird.
Schließlich führt das Vorhandensein von Schlitzen, Nuten od.dgl. im Bereich des Kopfes jedes Zahnes 3 des Zahnriemens,
die selbst nach vollständigem Eintreten des Zahnes 3 des Zahnriemens in eine Zahnlücke 7 einer Zahnriemenscheibe verbloibir-,
;.:a finer Gewichtsverringerung des Zahnriemens insgesamt,
was eine Verringerung der durch den Riemen dargestellten, sich in Bewegung befindlichen Masse und daher eine Verringerung
dor Mohwindungen der Kraftübertragung bedeutet.
Es ist noch festzustellen, daß vorteilhaft jeder Zahn 3, der
im boreich seines Kopfes wenigstens einen Schlitz, bzw. eine
Nut [i aufweist, im Bereich des Kopfes und auf einem Teil
seiner Länge gleich der Tiefe des Schlitzes bzw. der Nut eine Breite hat, die größer 1st als die Breite des Bodenteilüs
einer ZahnJucke 7 der Zahnung der Zahnriemenscheiben,
in welcher der Kopf des Zahnes 3 in verformten^ Zustand aufgenommen wird.
fm Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen mög-.1
Loh.
Claims (9)
- ELISABETH JUNG dr. phil.«JÖRGEN SCHIRDEWAHN dr. rer. nat.. oipl-phys.CLAUS GERNHARDT dipl-ing.PATENTANWÄLTEEUROPEAN PATENT ATTORNEYS8000 MÖNCHEN 40,P. O. BOX 4014 68CLEMENSSTRASSE 30TELEFON: (089) 3460Θ7TELEGRAMM/CABLE: INVENT MÖNCHENTELEX: 5-29 βββTELECOPIERER (FAX): (089) 399239 (QR. ll/lll)u.Z.: W.276 (Gh/Ld)24. Februar 1983Industrie Pirelli S.p.A. Piazzale Cadorna, 5 1-20123 MilanoZahnriemenBeanspruchte Priorität:26. Februar 1982, Italien, 19 872 A/82PatentansprücheAJ Zahnriemen mit einem ringförmigen Körper aus elastomerem oder ähnlichem Material, in welches ein gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähiges Gebilde eingebettet ist, das aus einer Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren gebildet ist, die entlang der größten Abmessung des Riemens angeordnet sindtinurueu «m rm tma . OAMW/tUT/t* nctrr«r<uc qaui/ α e\i nnrn *« wahund deren Achsen parallel zueinander und in ein und derselben Ebene liegen, und mit einer Zahnung an einer Fläche des ringförmigen Körpers, die aus einer Mehrzahl von Zähnen gebildet ist, die durch Zahnlücken voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (3) einen Umriß bzw. eine Gestalt hat, die im Bereich seines Kopfes Mittel aufweist, um dem Zahn eine in diesem Bereich lokalisierte elastische Verformbarkeit zu verleihen.
- 2. Zahnriemen nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die dem Zahn im Bereich seines Kopfes lokalisierte elastische Verformbarkeit erteilen, Mittel sind, die zu einer elastischen Verformung durch Biegen führen.
- 3. Zahnriemen nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die im Bereich des Kopfes jedes Zahnes die elastische Verformbarkeit verleihen, im Bereich des Zahnkopfes eine Gestalt aufweisen, die wenigstenseinen Schlitz oder eine Nut (5) besitzt.
- 4. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3>dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt bzw. der Umriß jedes Zahnes (3) durch eine biquadratische Kurve gebildet ist entsprechend der Gleichungy = k (x4 - χ2),y = die Ordinaten der Punkte der Kurve, gemessen auf der Y-Achse, die mit der Mittellinie des Zahnes übereinstimmt,
χ = die Abszissen zu den Punkten der Kurve, gemessenauf der X-Achse rechtwinklig zur Y-Achse, und k = ein Koeffizient im Bereich zwischen 0,05 und 2 sind. - 5. Zahnriemen nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Werte für den Koeffizienten k vorzugsweise gewählt werden aus einem Bereich zwischen 0,1 und 1,5.
- 6. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (3) im Bereich seines Kopfes und auf einem Teil seiner Länge gleich der Tiefe des Schlitzes bzw. der Nut (5) in seinem Kopfbereich eine Breite hat, die größer ist als die Breite des Bodenteiles der Zahnlücken (7) der Zahnung der Zahnriemenscheiben, in denen der Kopf jedes Zahnes des Zahnriemens in verformten! Zustand aufgenommen wird.
- 7. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Zahnung des Zahnriemens mit zwei aufeinandergelegten Schnürstofflagen bedeckt ist, zwischen denen eine Schicht oder ein Film aus elastomerem Material angeordnet ist.
- 8. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis T1 dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Zahnung des Zahnriemens durch einen selbstschmierenden Schnurstoff bedeckt ist.
- 9. Aus Zahnriemen und Zahnriemenscheiben bestehende Kraftübertragung,dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zahnriemen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und wenigstens zwei Zahnriemenscheiben aufweist, bei denen die Zahnlücken ihrer Zahnung beliebige Gestalt haben.
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Owner name: DAYCO PTI S.P.A., COLONNELLA, TERAMO, IT |