DE4011813A1 - Zahnriementrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zahnriementrieb gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bei einem aus der DE 28 55 748 C2 bekannten Zahnriementrieb greift ein Zahnriemen mit Zähnen, deren Zahnflanken konvex gewölbt sind, in die Nuten einer Zahnscheibe ein. Ver­ schleißprobleme im Bodenbereich der Riemennuten sollen hier­ bei dadurch vermieden werden, daß die Riemenzahnhöhe größer ist als die Scheibennuttiefe und daß gleichzeitig die Rie­ mennutenbreite vergrößert ist.

Als nachteilig hat sich bei dieser Ausführung die starke elastische Verformung des Zahnriemens durch Stauchung und Torsion erwiesen. Hierdurch werden Belastbarkeit und Lebens­ dauer des Zahnriemens eingeschränkt. Gleichzeitig ist hier­ mit eine Verminderung des Wirkungsgrades und eine relativ starke Geräuschentwicklung verbunden.

Aus der DE 31 34 595 C2 ist es ferner bekannt, bei einem Zahnriementrieb mit Trapezzahnform einen gewissen Freiraum zwischen Zahnscheibennut und Riemenzahn vorzusehen, indem der Zahnkopf der Riemenzähne jeweils durch einen leicht gewölbten Abschnitt begrenzt ist. Durch diesen Freiraum ist während des Betriebes ein seitliches Entweichen der Luft in begrenztem Maße möglich, so daß sich eine gewisse Geräuschredzierung ergibt. Jedoch führt die Trapezzahnform zu einer ungünstigen Spannungsverteilung im Lastbereich, was eine geringere Belastbarkeit zur Folge hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, einen Zahn­ riementrieb der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß Belastbarkeit und Lebensdauer erhöht werden und gleichzeitig eine Geräuschreduzierung erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung.

Infolge der keilförmigen Vertiefung der Zahnscheibennuten können sich die Riemenzähne unter Belastung nach unten aus­ dehnen. Da die Riemenzähne nur an den Zahnflanken, nicht jedoch am Zahnkopf auf den Zahnscheibennuten aufliegen, wird der Verschleiß erheblich reduziert. Die Zahnflankenkrümmun­ gen bleiben auch unter Last weitgehend erhalten.

Da gleichzeitig produktionsbedingte Toleranzschwankungen der Teilung und der Krümmungsradien des Zahnriemens ausgeglichen werden, ergibt sich, sofern der Zahnriementrieb als Stell­ trieb verwendet wird, eine beachtliche Verbesserung der Positioniergenauigkeit.

Bei herkömmlichen Zahntrieben, bei denen die Riemenzähne und Zahnscheibennuten auch am Boden der Nuten in Kontakt sind, treten in diesem Bereich vorwiegend Reibkräfte auf, die kaum zur Kraftübertragung beitragen. Beim Erfindungsgegenstand wirkt sich die durch die keilförmige Vertiefung bedingte Reduzierung der Kontaktfläche somit nicht nachteilig aus. Vielmehr wird insbesondere im Dauerbetrieb durch die Vermin­ derung der Reibungsverluste und der elastischen Verformungen eine höhere Belastbarkeit ermöglicht.

Da bei hohen Riemengeschwindigkeiten komprimierte Luft durch die Vertiefungen ungehindert seitlich entweichen kann, ergibt sich gleichzeitig eine erhebliche Geräuschreduzie­ rung.

Zur seitlichen Führung des Zahnriemens sind in vorteilhafter Weiterbildung an der Zahnscheibe in an sich bekannter Weise Bordscheiben vorgesehen.

Bei dieser Ausführung ist es vorteilhaft, an der zur Zahn­ scheibe weisenden Innenfläche jeder Bordscheibe eine in Höhe der Vertiefungen der Zahnscheibennuten umlaufende Ringnut vorzusehen. Nur so ist auch bei hohen Riemengeschwindigkei­ ten ein Entweichen der seitlich über die keilförmigen Ver­ tiefungen verdrängten Luft sichergestellt, sodaß ein gräuscharmer Betrieb gewährleistet ist. Gleichzeitig ent­ steht bei Verwendung von Bordscheiben mit Ringnuten ein vor­ teilhafter Ausblaseffekt, wodurch der Riementrieb von Staub und Abrieb freigehalten wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Ansicht eines erfindungsgemäßen Zahnriementriebes,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt von Zahnriemen und Zahnscheibe im Radialschnitt,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Zahnscheibe,

Fig. 4 eine Ansicht der Zahnscheibe gemäß Fig. 3 nach Drehung um 90°,

Fig. 5 einen Axialschnitt einer Bordscheibe gemäß Fig. 4 und

Fig. 5a eine vergrößerte Darstellung des Details Z gemäß Fig. 5.

Der Zahnriementrieb besteht in einfachster Ausführung gemäß Fig. 1 aus zwei Zahnscheiben 1, 3, auf denen ein geschlos­ sener Zahnriemen 2 geführt ist. Der Zahnriemen 2 weist eine Verzahnung mit Riemenzähnen 4 auf, die durch Riemennuten 5 in einer bestimmten Teilung voneinander getrennt sind. Die um die Drehachse 8 drehbare Zahnscheibe 1 weist Zahnschei­ bennuten 7 und Zahnscheibenzähne 6 der gleichen Teilung auf.

Die Verzahnung der Zahnscheiben 1,3 und des Zahnriemens 2 ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Der Zahnriemen 2 weist in Höhe der gestrichelt angedeuteten neutralen Faser eine zugfeste Einlage auf. Jeder Riemenzahn 4 ist symme­ trisch ausgebildet und in der radialen Schnittdarstellung durch eine kreissektorförmige Krümmung mit dem Radius R nach außen begrenzt. Seine Zahnflanken gehen durch eine konkave Krümmung 21 in die Riemennut 5 über, deren Bodenform durch den Kopfkreisdurchmesser der Zahnscheibe vorgegeben ist. Der Zahnriemen 2 liegt mit seinen Riemennuten 5 direkt auf den entsprechend geformten Zahnscheibenzähnen 6 auf. Jeder Zahn­ scheibenzahn 1 geht von beiden Seiten des Zahnkopfes jeweils mit einer konvexen Krümmung 20 in die konkav gekrümmten Flanken 22 der beiden benachbarten Zahnscheibennuten 7 über, deren Krümmungsradius dem Krümmungradius R der Riemenzähne 4 entspricht. Die Krümmungsradien der konkaven Krümmungen 21 des Zahnriemens sind kleiner als die Krümmungsradien der entsprechenden konvexen Krümmungen 20 der Zahnscheibe.

Am Boden jeder Zahnscheibennut 7 ist eine keilförmige Ver­ tiefung 24 vorgesehen, durch die die Zahnscheibennut 7 in radialer Richtung erweitert ist, und durch die ein Freiraum zwischen Riemenzahn 4 und Zahnscheibennut 7 gebildet ist (In den Fig. 1 und 3 sind diese Vertiefungen aus Verein­ fachungsgründen nicht dargestellt). Die zur Mittellinie 26 der Zahnscheibennut symmetrische Vertiefung 24 ist durch zwei ebene Seitenflächen 25 begrenzt, die tangential in die Flanken 22 übergehen. Die beiden Seitenflächen 25 schneiden sich in einer zur Drehachse 8 der Zahnscheibe 1 parallelen Linie 23, die auf der Mittellinie 26 liegt.

Gemäß Fig. 3 bzw. 4 ist die Zahnscheibe 1 beidseitig nach außen durch je eine Bordscheibe 31 begrenzt. Die Bordschei­ ben 31 weisen einen größeren Durchmesser als die Zahnscheibe 1 auf, so daß der Zahnriemen 2 seitlich zwischen diesen geführt ist.

An der zur Zahnscheibe 1 weisenden Innenfläche jeder Bord­ scheibe 31 ist eine in Höhe der keilförmigen Vertiefungen 24 der Zahnscheibe 1 umlaufende Ringnut 30 vorgesehen, über die benachbarte Vertiefungen 24 miteinander verbunden sind.

Claims (3)

1. Zahnriementrieb mit einem Zahnriemen, der eine Verzahnung bestehend aus Zähnen und Nuten einer bestimmten Teilung aufweist, wobei die Zähne im wesentlichen durch konvex gekrümmte Bögen begrenzt sind und in die Nuten mindestens einer Zahnscheibe entsprechender Teilung eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden jeder Zahnscheiben­ nut (7) durch eine keilförmige Vertiefung (24) in radia­ ler Richtung erweitert ist, und daß die Vertiefung (24) durch zwei ebene Seitenflächen (25) begrenzt ist, die in die gewölbten Flanken (22) der Zahnscheibennut (7) über­ gehen, und die sich in einer zur Drehachse (8) der Zahn­ scheibe (1, 3) parallelen Linie (23) schneiden.

2. Zahnriementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe (1, 3) zur Führung des Zahnriemens (2) beidseitig von außen durch je eine Bordscheibe (31) begrenzt ist.

3. Zahnriementrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der zur Zahnscheibe (1, 3) weisenden Innenfläche jeder Bordscheibe (31) eine in Höhe der Vertiefungen (24) der Zahnscheibennuten (7) umlaufende Ringnut (30) vorge­ sehen ist.