DE3724564A1 - Zahnriementrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zahnriementrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 28 55 748 ist ein gattungsgemäßer Zahn­ riementrieb bekannt, bei dem die Abnutzungserscheinungen des Zahnriemens im Bereich der Lücke zwischen benachbarten Zähnen behoben werden sollen. Dazu werden auf Vorschlag der genannten Schrift die Zahnspitzen der Zähne der ent­ sprechenden Riemenscheibe speziell geometrisch geformt hergestellt. Diese Verbesserung beseitigt zwar den Ver­ schleiß des Zahnriemens im Bereich der Lücke zwischen zwei benachbarten Zähnen, aber in Versuchen hat sich heraus­ gestellt, daß insbesondere bei hohen zu übertragenden Leistungen der Bereich der Zahnflanken des Zahnriemens eine wesentliche verschleißverursachende Stelle eines Zahnriemens darstellt. Dabei hat es sich weiterhin in Versuchen herausgestellt, daß die Zahnflankenverschleißer­ scheinungen insbesondere bei getriebenen Riemenscheiben eines Zahnriementriebs auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß der Zahnflanken eines auf eine getriebene Riemenscheibe auflaufenden Zahnriemens zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilung der Zähne der Riemenscheibe kleiner als die Tei­ lung der Zähne des Zahnriemens ist und die Lücke zwischen benachbarten Zähnen der Riemenscheibe größer als die Breite der Zähne des Zahnriemens ist. Durch die kleinere Teilung der Zähne der Riemenscheibe gegenüber der Teilung der Zähne des Zahnriemens wird die im Lastfall sich im Lasttrum des Zahnriemens einstellende Verformung der Zähne des Zahnriemens allmählich zum Leertrum des Zahnriemens hin auf dem überdeckten Umfang der Riemenscheibe abgebaut. Dabei ist erfindungsgemäß die Teilung der Zähne der Riemenscheibe um soviel kleiner als die Teilung der Zähne des Zahnriemens, daß in Abhängigkeit der zu übertragenden maximalen Last, des Durchmessers der Riemenscheibe, des Umschlingungswinkels der Riemenscheibe, der Temperatur und der Verformbarkeit der Zähne des Zahnriemens während des Auflaufvorgangs im Leertrum die kraftübertragenden Zahn­ flanken der Riemenscheibenzähne und Zahnriemenzähne einander gerade nicht berühren.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein Verschleiß nur bei großen zu übertragenden Leistungen auftritt und letztend­ lich durch die elastische Verformung der Zähne des Zahn­ riemens eintritt. Durch die hohe zu übertragende Zugkraft verformen sich Zähne des Zahnriemens beginnend im Lasttrum des Zahnriemens auf der Zugkraft übertragenden Zahn­ flankenseite um einen bestimmten Betrag in Umfangsrichtung nach der gegenüberliegenden leerlaufenden Zahnflankenseite eines Zahnes. Diese Verformung setzt sich durch den gleichzeitigen Eingriff sämtlicher Zähne des Zahnriemens in die entsprechenden Zahnlücken der Rimenscheibe bis in den Leertrum des auf die entsprechende Riemenscheibe auf­ laufenden Zahnriemens fort. Während des Auflaufvorgangs des Zahnriemens auf die Riemenscheibe kommen daher im Stand der Technik die kraftübertragenden Zahnflanken von Riemenscheibe und Zahnriemen schon zu Beginn des Auflauf­ vorgangs miteinander Kontakt, da der auflaufende Zahn des Zahnriemens im Gegensatz zu den bereits auf der Riemen­ scheibe aufgelaufenen Zähnen unverformt ist. Dieser harte Einsatz und das nachfolgende Hineinquetschen des Zahnes in die entsprechende Lücke zwischen zwei Zähnen des Zahn­ riemens verursacht hohen Zahnflankenverschleiß.

Im lastfreien Betrieb eines erfindungsgemäßen Zahnriemen­ triebes tritt keine Verformung der Zähne des Zahnriemens auf. Daher ist dafür Sorge zu tragen, daß die leerlaufen­ den (also nicht kraftübertragenden) Zahnflanken der Zähne der Riemenscheibe und des Zahnriemens im Leertrum während des Auflaufvorgangs des Zahnriemens auf die Riemenscheibe einander nicht berühren. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Lücke zwischen benachbarten Zähnen der Riemenscheibe größer als die Breite der Zähne des Zahnriemens ist. Dabei sind die Maße analog zu der zuvor beschriebenen Bemessung der Teilungen festzulegen.

Die in den abhängigen Ansprüchen gegebenen Angaben zur Bemessung der Teilungen und Lücken bzw. Breiten haben sich bei den verschiedensten Lastzuständen, Riemenscheiben­ durchmesser, Temperaturen und Umschlingungswinkeln als Werte ergeben, bei denen kein Zahnflankenverschleiß des Zahnriemens bei allen untersuchten Betriebszuständen auf­ trat. Weitere erfindungsgemäße Merkmale der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist.

Die in der Figur dargestellte Riemenscheibe 1 wird von einem Zahnriemen 2 umschlungen, wobei der Leertrum 3 des Zahnriemens 2 angenähert parallel zu dem Lasttrum 4 des Zahnriemens 2 läuft. Der Zahnriemen 2 besteht in bekannter Weise aus einem Zugstrang 5, einem Gummimantel 6 sowie den Zähnen 7, 7′. Der Zugstrang 5 ist aus Glasfasern gefertigt und die wie der Gummimantel 6 aus Gummi gefertigten Zähne 7,7′ sind zumindest im Bereich ihrer Zahnflanken um 8, 9 sowie der Zahnköpfe 10 durch ein Nylongewebe verstärkt.

Die Teilung, die allgemein das Längenmaß von einer Zahn­ flanke eines Zahnes zu der entsprechenden Zahnflanke des benachbarten Zahnes, bezogen jeweils auf den Grundkreis­ durchmesser, darstellt, ist für den Zahnriemen T _Z und für die Riemenscheibe mit T _R bezeichnet. Dabei ist die Teilung T _R der Zähne der Riemenscheibe 1 erfindungsgemäß kleiner als die Teilung T _Z der Zähne 7, 7′ des Zahn­ riemens 2. Dagegen ist die Lücke L _R zwischen benach­ barten Zähnen der Riemenscheibe 1 erfindungsgemäß größer als die Breite L _Z der Zähne 7, 7′ des Zahnriemens 2, jeweils wieder bezogen auf den Grundkreisdurchmesser. Im Lasttrum 4 des Zahnriemens 2 tritt die maximale Verformung eines Zahnes 7′ des Zahnriemens 2 auf. Die kraftüber­ tragende Zahnflanke 9′des Zahnes 7′ im Lasttrum 4 des Zahnriemens 2 wird durch die zu übertragende Leistung von ihrer unbelasteten Stellung (strichpunktiert dargestellt) in die ausgezogen dargestellte Stellung verformt. Um das gleiche Maß wird die entsprechende leerlaufende Zahnflanke 8′ von ihrer unverformten Stellung (strichpunktiert darge­ stellt) in die ausgezogen dargestellte Stellung verformt. Diese Verformungen werden über den umschlungenen Bereich der Riemenscheibe 1 durch die unterschiedlichen Teilungen T _R und T _Z allmählich abgebaut, so daß die kraftüber­ tragende Zahnflanke 9 des Zahnriemens 2 im Leertrum 3 während des Auflaufvorgangs auf die Riemenscheibe 1 nicht an der benachbarten Zahnflanke 11 der Riemenscheibe 1 anläuft. Bei dem dargestellten Umschlingungswinkel und Riemenscheibendurchmesser hat es sich als besonders gün­ stig erwiesen, wenn die Teilung T _R der Zähne der Riemen­ scheibe das 0,96- bis 0,99-fache der Teilung T _Z der Zähne des Zahnriemens beträgt. Gleichzeitig beträgt die Lücke L _R zwischen benachbarten Zähnen der Riemenscheibe das 1,01- bis 1,04-fache der Breite der Zähne L _Z des Zahnriemens.

Claims (3)

1. Zahnriementrieb, bestehend aus einer treibenden und aus zumindest einer getriebenen Riemenscheibe (1) sowie aus einem flexiblen Zahnriemen (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung T _R der Zähne der Riemenscheibe (1) kleiner als die Teilung T _Z der Zähne (7, 7′) des Zahnriemens (2) ist und die Lücke L _R zwischen benachbarten Zähnen der Riemenscheibe (1) größer als die Breite L _Z der Zähne (7, 7′) des Zahnriemens (2) ist.

2. Zahnriementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung T _R der Zähne der Riemenscheibe (1) das 0,9- bis 0,995-fache der Teilung T _Z der Zähne (7, 7′) des Zahnriemens (2) beträgt und die Lücke L _R zwischen benachbarten Zähnen der Riemenscheibe (1) das 1,005- bis 1,1-fache der Breite L _Z der Zähne (7, 7′) des Zahnriemens (2) beträgt.

3. Zahnriementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung T _R der Zähne der Riemenscheibe (1) das 0,96- bis 0,99-fache der Teilung T _Z der Zähne (7, 7′) des Zahnriemens (2) beträgt und die Lücke L _R zwischen benachbarten Zähnen der Riemenscheibe (1) das 1,01- bis 1,04-fache der Breite L _Z der Zähne (7, 7′) des Zahnriemens (2) beträgt.