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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Zahnriemenscheibe und die ihr zugeordneten Getriebemittel bzw.
Übertragungsmittel, und insbesondere eine Zahnriemenscheibe mit einer
verbesserten Verbindung zwischen den Zähnen und den den Zähnen
benachbarten Lücken oder Nuten.
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Es ist bekannt, daß eine Zahnriemenscheibe eine
Mehrzahl von Lücken hat, die sich mit einer Mehrzahl von Zähnen
abwechseln, und daß jede Lücke mit dem Zahn über eine Verbindung
verbunden ist, die in Form eines Kreisbogens vorliegt.
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Der Zahnriemen, der mit den Riemenscheiben in einem
synchronen Übertragungssystem kämmen soll, weist einen
elastomeren ringförmigen Körper auf, der durch zwei Flächen begrenzt
ist, wobei von wenigstens einer der Flächen eine Mehrzahl von
Zähnen vorragt, die sich mit einer Mehrzahl von Nuten oder
Lükken abwechselt.
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Jeder Zahn ist weiterhin mit den benachbarten Lücken
über eine Verbindung in Form eines Kreisbogens verbunden.
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Es ist bei hier in Rede stehenden Kraftübertragungen
für die Verbindungen der Riemenscheibe und des mit den
Riemenscheiben in Eingriff tretenden Riemens bekannt, Kreisbögen zu
verwenden, deren Radien im wesentlichen identische oder in je
dem Fall vergleichbare Werte haben (siehe beispielsweise GB-A-2
159 602, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1
offenbart).
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Während der Übertragung von Bewegung wird ein
Beanspruchungszustand erzeugt durch die relativen mechanischen
Schubkräfte zwischen den Riemenzähnen, die aus elastisch
verformbarem Material gebildet sind, und den Riemenscheibenzähnen,
die aus starrem Material gebildet sind. Diese Beanspruchung
wird über den Körper des Riemenzahnes verteilt.
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Praktisch ausgedrückt, verhält sich der Riemenzahn,
der entlang seiner Basis oder seines Fußes an undehnbaren
Längssträngen verankert ist, in der gleichen Weise wie ein
Balken, der an einem Ende eingespannt und am anderen Ende einer
vertikalen Last unterworfen wird.
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Nahe des Fußes des Zahnes erfährt daher das
elastomere Material die Schubkraft, die von dem Riemenscheibenzahn
übertragen wird, und überträgt diese auf die Längsstränge.
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Unglücklicherweise wird die Beanspruchung am Fuß des
Riemenzahnes ungleichmäßig verteilt und es ist eine
akzentuierte Lokalisierung der Kräfte, die auf den Kautschuk wirken,
in dem Bereich der Verbindung zwischen der Flanke des
belasteten Riemenzahnes und der benachbarten Lücke vorhanden.
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Die genannte Lokalisierung von Kräften und
insbesondere deren Intensität oder Größe kann im Verlauf der Zeit zu
nicht reparierbarer Beeinträchtigung oder Verschlechterung des
richtigen Arbeitens der Kraftübertragung und der
Arbeitslebensdauer des Riemens selbst führen.
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Versuche sind durchgeführt worden, um den genannten
Nachteil zu überwinden durch Erzeugen kreisförmiger
Verbindungsbögen am Fuß des Riemens und am Kopf der Riemenscheibe mit
unterschiedlichen Radien, wobei dem Radius der
Riemenscheibenkopfverbindung ein größerer Wert als der Riemenverbindung
gegeben wurde, um zu verhindern, daß die
Riemenscheibenkopfverbindung die Fußverbindung des Riemenzahnes in einem begrenzten
Bereich zusammendrückt.
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Diese Lösung kann sich jedoch als unzureichend
erweisen, da, wenn sehr hohe Lasten durch die Flanke des
Riemenscheibenzahnes auf die Flanke des Riemenzahnes übertragen
werden, ein Bestreben für die Verbindungszone in dem elastomeren
Material der Basis des Riemens besteht, getrennt zu werden.
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Insbesondere besteht, selbst wenn die vorgenannte
Lösung angewendet wird, eine Gefahr extrem lokalisierter Drücke
am Fuß des Rieinenzahnes und demgemäß einer unregelmäßigen
Verteilung von Kräften entlang des Fußes des Riemens.
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Es muß auch hinzugefügt werden, daß die Anwendung der
vorgenannten Lösung unvermeidbar zu der Übertragung von Lasten
an einer höheren Stelle an dem Riemenzahn führt.
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Unglücklicherweise hat dieser Umstand eine
nachteilige Wirkung, da leicht zu verstehen ist, daß der Riemenzahn
umso größerer Biegeverformung unterworfen ist, je weiter die
Stelle, an welcher die Last angelegt wird, von dem Fuß entfernt
ist.
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Gleichfalls muß Aufmerksamkeit auf die Tatsache
gerichtet werden, daß Kreisbogenverbindungen zwischen Lücken und
Zähnen in einer Riemenscheibe ungeeignet sein können für
Verwendung mit Zahnriemen, beispielsweise solchen, wie sie in der
EP-A-0 368 099 offenbart sind, die ebenfalls durch die
Anmelderin der vorliegenden Anmeldung eingereicht worden ist.
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Es kann kurz festgestellt werden, daß die darin
beschriebenen Riemen eine Fußverbindung aufweisen, die aus einem
gekrümmten Segment gebildet ist, dessen Länge größer als die
Länge ist, die einem Kreisbogen entspricht.
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Im wesentlichen können gemäß der Lösung, auf welche
Bezug genommen wird, die gekrümmten Verbindungssegmente am Fuß
des Zahnes beispielsweise mit einem Parabelbogen gebildet sein
derart, daß das Aufbauen einer größeren Menge an elastomerem
Material ermöglicht ist, verglichen mit einem Kreisbogen, und
ohne daß die Abmessungen des Zahnes geändert werden.
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Obwohl die Verwendung des Zahnriemens, auf den Bezug
genommen wird, in einem Kraftübertragungssystem, welches aus
Riemenscheiben mit konventionellem oder üblichem Profil
zusammengesetzt ist, weiterhin zufriedenstellend sein kann, muß die
Tatsache berücksichtigt werden, daß unter besonderen
Betriebsbedingungen der Riemenzahn sich aus seiner richtigen Position
des Eingriffs mit der Riemenscheibe heben oder abheben kann.
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Da die Zahnriemenverbindung in Form eines
Parabelbogens beispielsweise tatsächlich der Kreisbogenverbindung des
Riemenscheibenzahnes näher sein würde, würde eine konsequente
Verringerung des freien Raumes in der Nähe der
gegenüberliegenden Verbindungen vorhanden sein, wenn der Riemenzahn sich in
der Riemenscheibennut befindet.
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Dabei könnte sich zufolge Laständerungen, die während
der Übertragung von Bewegung auftreten, der ebene Kopf des
Riemenscheibenzahnes mit Bezug auf die Positionen verschieben, an
denen er zu der Mittelachse der Nut zwischen den Riemenzähnen
zentriert ist mit dem Ergebnis, daß der Kreisbogen der
Riemenscheibenzahnverbindung durch Auftreffen auf die
Parabelverbindung des Riemenzahnes eine mechanische Schubkraft ausüben
würde, welcher möglicherweise ein Verschieben des Zahnes aus
seiner richtigen Kämmposition folgen würde.
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Weiterhin, und allgemein ausgedrückt, ist beobachtet
worden, daß bei bekannten Riemenscheiben Interferenz auftreten
kann zwischen der Spitze des Riemenzahnes und derjenigen des
Riemenscheibenzahnes in der Übergangsphase beim Eintritt unter
einer besonders schweren Last.
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Diese Interferenz wird erzeugt durch die Verlängerung
der Teilung zwischen den Riemenzähnen, die zu einer
unerwünschten Annäherung des Riemenscheibenzahnes und des Riemenzahnes
führt, der kämmen soll.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine Zahnriemenscheibe und eine dazu in Beziehung stehende
Kraftübertragung bzw. ein solches Getriebe zu schaffen, die in
der Lage sind, die Konzentration von Kräften in dem
Verbindungsbereich an dem Fuß oder der Basis des Riemenzahnes, mit
welchem die Riemenscheibe kämmt, und jedwede unerwünschte
Interferenz während des Eingriffs unter schweren Lasten zu
verhindern, wobei weiterhin ihre zuverlässige und richtige
Verwendung mit Zahnriemen ermöglicht ist, deren Verbindung am Fuß des
Zahnes zu der Schaffung einer größeren Menge an elastomerem
Material führt, verglichen mit einer Kreisbogenverbindung für
einen Riemenzahn der gleichen Abmessungen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Zahnriemenscheibe
mit einem vorbestimmten äußeren Umfang, umfassend eine Mehrzahl
von Lücken oder Nuten, die sich mit einer Mehrzahl von Zähnen
abwechseln, wobei jede Nut mit Bezug auf eine erste mittlere
Radiallinie symmetrisch ist und gebildet ist aus einer Basis
und zwei verlängerten Flanken, die an der Basis beginnen und
sich bis zu jeweils einem Ende fortsetzen, welches an einer
zweiten vorbestimmten Umfangslinie liegt, die einen Radius hat,
der kleiner als der Radius des äußeren Umfangs ist, jeder Zahn
mit Bezug auf eine zweite mittlere Radiallinie symmetrisch ist
und gebildet ist aus einem Kopf, der durch den äußeren Umfang
über ein Segment begrenzt ist, welches zwischen zwei Endpunkten
liegt, und wobei jede Flanke ein Ende hat, welches mittels
einer Verbindung mit dem Endpunkt des Kopfes des benachbarten
Zahnes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindung wenigstens zwei konvexe gekrüminte Segmente und eine
Ausnehmung zwischen ihnen aufweist und die gekrümmten Segmente,
jeweils ein erstes und ein zweites Segment an die betreffende
Flanke an deren Ende bzw. an den Kopf an dessen Endpunkt
tangential verläuft.
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Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist eine
Vorrichtung für das Übertragen von Bewegung zwischen einem
Zahnriemen, der aus elastomerem oder ähnlichem Material gebildet
ist, und wenigstens zwei Riemenscheiben, wobei die Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet ist, daß sie wenigstens eine
Riemenscheibe der zuvor beschriebenen Art aufweist.
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Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden aus
der nachfolgenden Einzelbeschreibung gewisser spezieller
Ausführungsformen von ihr, die als nicht begrenzende Beispiele
gegeben und unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
beschrieben sind.
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- Figur 1 ist eine Längsschnittansicht einer
Zahnriemenscheibe, wobei eine Lücke oder Nut und die dieser Lücke
benachbarten Zähne dargestellt sind.
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- Figur 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene
Ansicht der Kopfverbindung der Riemenscheibe gemäß Figur 1.
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- Figuren 3, 4 und 5 zeigen gewisse Abwandlungen der
Verbindung gemäß Figur 2.
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- Figur 6 zeigt die in Figur 1 dargestellte
Riemenscheibe sowie einen Zahnriemen in teilweisem Längsschnitt.
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- Figuren 7a und 7b sind weitere Abwandlungen der
Kopfverbindung einer Zahnriemenscheibe gemäß der Erfindung.
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- Figur 8 zeigt eine Kraftübertragung zwischen einem
Zahnriemen und einer Riemenscheibe mit einer Kopfverbindung,
wie sie in Figur 7 dargestellt ist.
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Wie aus Figur 1 ersichtlich, weist die Riemenscheibe
eine Lücke oder Nut (2) zwischen benachbarten Zähnen (3 und 4)
auf.
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Die Lücke (2) ist mit Bezug auf die mittlere und
radiale Achse L-L symmetrisch und sie ist aus einer Basis (5)
einer Länge D und zwei gekrümmten Flanken (6 und 7) gebildet,
deren jede sich von einem Anfangsende (8 und 9), welches an der
Basis der Lücke liegt, zu einem anderen Ende (10 und 11)
erstreckt.
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Das gekrümmte Profil der Flanke an dem anderen Ende
(10, 11) ist bestimmt durch die Tangente t, welche den
Druckwinkel c mit den Radiallinien (L) bildet, welche durch die
Anfangsenden (8, 9) an der Basis hindurchgehen.
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Die Lücke ist weiterhin definiert durch eine Höhe H,
gemessen entlang der Achse L-L zwischen der Basis (5) der Nut
und dem Außenumfang (12), der einen vorbestimmten Radius R hat.
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Das die Flanken begrenzende Profil ist an den
Anfangsenden (8, 9) tangential an die Flanke und es ist
beispielsweise ein Profil in Form eines Parabelbogens, der mit
Bezug auf die Achsen x und y gezogen ist und durch eines der
Enden an der Basis der Nut hindurchgeht.
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Die Enden (10, 11) der Flanken liegen auf einer
zweiten Umfangslinie, deren Radius kleiner ist als derjenige
des Außenumfangs. Allgemein ausgedrückt, ist hinsichtlich des
Unterschiedes zwischen dem Außenradius und dem Innenradius
gefunden worden, daß das Verhältnis zwischen diesem Unterschied
und der Höhe H zwischen 0,08 und 0,43 liegt.
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Jeder der Zähne (3, 4) neben der Lücke (2) ist mit
Bezug auf eine zweite mittlere Radiallinie L'-L' symmetrisch
und ist aus einem Kopf (13) gebildet, der begrenzt ist durch
den Außenumfang (12) über ein Segment bzw. eine Länge zwischen
bzw. innerhalb zweier Endpunkte (14, 15).
Die fundamentalen Merkmale der Riemenscheibe sind die
Verbindungen (16, 17) zwischen den anderen Enden (10, 11) der
Flanken und den Endpunkten (14, 15) der Köpfe (13) der
benachbarten Zähne (3 und 4).
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In ihrer mehr allgemeinen Form ist jede Verbindung
dargestellt durch zwei gekrümmte konvexe Segmente oder Elemente
(18, 19) und eine Ausnehmung (20) zwischen den Segmenten.
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Zusätzlich verlaufen die beiden konvexen gekrümmten
Segmente tangential an die Flanke an deren anderen Ende bzw. an
den Kopf des benachbarten Zahnes an dessen Endpunkt.
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Die beiden gekrümmten Segmente können eine Vielzahl
von kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen Profilen
haben, beispielsweise ein Parabelprofil, ein elliptisches
Profil oder ein ähnliches Profil.
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Figur 1 zeigt eine der möglichen Ausführungsformen
von Verbindungen (16 und 17) auf der Basis von zwei
kreisförmigen gekrümmten Segmenten, die sich an einer Stelle schneiden,
um die Ausnehmung (20) zu bilden.
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Wie aus der in vergrößertem Maßstab gehaltenen Figur
2 ersichtlich, weist die Verbindung (16) einen ersten
Kreisbogen (18) und einen zweiten Kreisbogen (19) auf.
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Der erste Bogen ist durch ein Krümmungszentrum bzw.
einen Krümmungsmittelpunkt (21) definiert, der auf der
Senkrechten N an die Tangente t an dem unteren Endpunkt der Flanke
liegt, und der zweite Bogen (19) ist durch ein Krümmungszentrum
(22) definiert, welches auf der Durchmesserlinie F liegt, die
durch den Endpunkt (14) des Kopfes des Zahnes (3) hindurchgeht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform entsprechend
der Zeichnung in Figur 2 haben der erste und der zweite
Kreisbogen den gleichen Krümmungsradius.
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Weiterhin haben der erste und der zweite Kreisbogen
besondere Radiuswerte in Relation zu einer Verbindung bekannter
Art, die, wie aus Figur 2 deutlich ersichtlich, durch einen
einzigen Kreisbogen (23) definiert ist, dessen Krümmungszentrum
(24) auf der Schnittstelle der geraden Linien N und F liegt.
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In genaueren Ausdrücken gesagt, ist der Radius der
Kreisbögen (18, 19) kleiner als der Radius des einzigen
Kreisbogens,
und das Verhältnis zwischen einem der Radien der beiden
Kreisbögen (18 oder 19) und dem Radius des einzigen Kreisbogens
(23) liegt zwischen 0,3 und 0,8, und beispielsweise beträgt ein
solches Verhältnis 0,5.
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Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer
Verbindung (16), die dadurch charakterisiert ist, daß die beiden
Kreisbögen (18, 19) an der Stelle (25) maximaler Tiefe der
Ausnehmung (20) zueinander tangential verlaufen.
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Die in Figur 4 dargestellte Verbindung unterscheidet
sich von den bereits beschriebenen Verbindungen durch die
Tatsache, daß sie zwei Kreisbögen (18, 19) aufweist, die sich
voneinander unterscheiden, wobei der Kreisbogen (18) den größeren
Radius hat.
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Die in Figur 5 dargestellte Verbindung unterscheidet
sich noch mehr von den bereits beschriebenen Verbindungen, als
sie zwei Kreisbögen (18, 19) aufweist, die sich nicht schneiden
und auch nicht tangential zueinander verlaufen, sondern durch
einen dritten Kreisbogen (26) vereinigt sind, dessen Krümmung
zu der Krümmung der seitlichen Bögen entgegengesetzt ist, so
daß eine Ausnehmung (20) gebildet wird.
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Die Riemenscheibe gemäß Figur 1 mit den nachstehend
beschriebenen Kopfverbindungen kann verwendet werden mit
Zahnriemen konstanter Teilung, beispielsweise mit Riemen, die Teile
der Kraftübertragungen bilden, die in dem US-Patent 4 696 665,
welches dem vorliegenden Anmelder erteilt worden ist,
beschrieben sind, wobei der Text dieses Patentes hier inkorporiert ist,
um die Dimensionsdaten für die Riemen und Riemenscheiben zu
geben, die offen sind für Verwendung in Kombination mit den
Charakteristiken der Erfindung.
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Eine mögliche Ausführungsform einer Kraftübertragung
mit einer Zahnriemenscheibe gemäß der Erfindung ist als
Beispiel in Figur 6 dargestellt.
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Bei dieser schematischen Darstellung kämmt die
Riemenscheibe 1 mit einer im wesentlichen stufenartigen Verbindung
(16) mit einem Zahnriemen (27), der einen Zahn (28) aufweist
mit parabelförmigen Flanken (29, 30), die mittels
Kreisbogenverbindungen
(32 und 33) mit den benachbarten Zahnlücken oder
Nuten verbunden sind.
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Unter Bezugnahme auf Figuren 1 und 2 und lediglich
beispielsweise sind die Werte für eine Riemenscheibe gemäß der
Erfindung nachstehend angegeben:
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- Teilung p = 9,525
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- Anzahl der Zähne = 20
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- Radius R des Außenumfangs = 29,57 mm
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- Radius des inneren Umfangs, der durch
die äußeren Enden (10, 11) der Flanken
hindurchgeht = 0,97 R
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- Höhe H der Nut = 3,45 mm
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- Abstand D zwischen den Anfangsenden
(8, 9) der Nutbasis = 2,26 mm
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- Abstand T zwischen den Tangenten t = 5,8 mm
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- Druckwinkel c = 16 Grad
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- Kurve der Parabelbogenflanken (8, 9) y = 1,1 x²
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- Krümmungszentrum C des einzigen
Kreisbogens (23), der auf einem Umfang
liegt, dessen Radius relativ zu
demjenigen des Außenumfangs (12) 0,34 R
beträgt
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- Abstand des Krümmungszentrums (24)
von der Achse L'-L' = 1,05 mm
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- Verhältnis zwischen dem Radius des
Kreisbogens (18) und dem Radius des Bogens
(23) = 0,5
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Figur 7 ist eine vergrößerte Ansicht einer weiteren
Ausführungsform von Verbindungen (16, 17), die in Figur 1
dargestellt sind.
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Wie deutlich ersichtlich, liegen bei dieser Lösung
der Krümmungsradius des ersten und derjenige des zweiten
Kreisbogens noch auf der geraden Linie N bzw. F. Jedoch ist der
Radius des ersten Kreisbogens (18) merkbar kleiner als der Radius
des zweiten Kreisbogens (19).
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Insbesondere ist das Verhältnis zwischen dem Radius
des Bogens (18) und demjenigen des Bogens (19) kleiner als 0,1
und es ist beispielsweise gleich 0,08.
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Die in Figur 7 dargestellte Riemenscheibe wird
vorzugsweise verwendet mit Zahnriemen, wie sie in der EP-A-
0 368 099 beschrieben sind, die ebenfalls durch den
vorliegenden Anmelder eingereicht wurde.
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Kurz gesagt, weist der genannte Riemen Zähne auf, die
sich mit Lücken abwechseln, und jeder Zahn weist zwei Flanken
und zwei Wurzeln oder Füße auf, welche die Flanken mit den
benachbarten Lücken verbinden.
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Jeder Fuß ist aus einem gekrümmten Segment gebildet,
dessen Enden, ein erstes und ein zweites Ende, an dem Ende der
Flanke bzw. an oder auf der Basislinie liegen, welche die
Lükken begrenzt.
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Der Zahn ist definiert durch eine Tangente an die
Flanke an der Stelle des Schneidens zwischen dem Fuß und der
Flanke, wobei eine Winkel eines vorbestimmten Wertes mit der
Nutbasislinie gebildet ist.
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Das fundamentale Merkmal eines solchen Riemens liegt
in der Tatsache, daß das erste Ende des gekrümmten
Fußssegmentes mit dem ersten Endpunkt einer Kreisbogentangente an die
Flanke und an die Basislinie übereinstimmt, mit einem
Krümmungszentrum auf der Halbierenden des genannten Winkels mit dem
vorbestimmten Wert.
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Das zweite Ende des gekrümmten Segmentes liegt
zwischen dem zweiten Endpunkt des Kreisbogens, auf den Bezug
genommen worden ist, und dem Schnittpunkt zwischen der
Mittellinie der Lücke und der Basis der Lücke.
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Figur 7b zeigt eine weitere Ausführungsform, die eine
Verbindung (16) aufweist, beispielsweise für Riemenscheiben mit
einer Teilung von 14 mm, wobei die Verbindung wiederum aus
einem ersten gekrümmten Segment (18), welches an die Flanke an
deren Endpunkt tangential verläuft, und einem zweiten
gekrümmten Segment (19) besteht, welches an den Endpunkt des Kopfes
tangential verläuft.
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Bei dieser Auführung ist jedoch ein drittes konvexes
gekrümmtes Segment (19') zwischen dem ersten und dem zweiten
gekrümmten Segment vorhanden, und die Ausnehmung (20) ist durch
den Schnitt zwischen dem ersten und dem dritten gekrümmten
Segment (18 und 19') gebildet.
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Vorzugsweise sind das erste und das dritte Segment
(18 und 19') Kreisbögen, wohingegen das zweite Segment (19) ein
Parabelbogen ist.
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Genauer gesagt, liegt das Krümmungszentrum (21) des
ersten Kreisbogens auf der Senkrechten N an die Tangente t am
unteren Endpunkt der Flanke, und das zweite gekrümmte Segment
(19) ist ein Teil (14', 14) eines einzigen Parabelbogens (23'),
der seinen Ausgangspunkt an dem unteren Endpunkt der Flanke
hat, wo er tangential verläuft, und der tangential an den
Endpunkt des Zahnkopfes endet, und das dritte Kreissegment (19')
hat sein Krümmungszentrum auf einer Senkrechten F' an die
Tangente an einem Punkt der einzigen Kurve (23').
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Insbesondere, wenn das Krümmungszentrum des dritten
Kreisbogensegmentes (19') auf der Senkrechten an dem Ende der
einzigen Parabelkurve (23') liegt, zusammenfallend mit dem
Endpunkt des Zahnes, wird die Lösung gemäß Figur 7b die gleiche,
wie sie in Figur 7a dargestellt ist.
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Die Kurve des einzigen Parabelbogens (23') in Figur
7b ist nichts anderes als die Form der Verbindung der
Riemenscheibe (7), die in der EP-A-0 368 099 beschrieben ist, welche
bereits erwähnt worden ist und von der vorliegenden Anmelderin
eingereicht wurde.
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Die Riemenscheibe gemäß Figur 7b ist daher als Folge
des Vorhandenseins der Ausnehmung (20) geeignet für Eingriff
mit einem Zahnriemen, der am Zahnfuß eine Verbindung hat, wie
sie in der vorhergehenden Patentanmeldung beschrieben ist mit
den Vorteilen und dem Überwinden der Nachteile, die dem Stand
der Technik zugeordnet werden können, wie es nachstehend
erläutert wird.
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Wenn der Zahn des Riemens mit der parabelförmigen
Fußverbindung sich in der Riemenscheibennut befindet, wie sie
in Figur 7b dargestellt ist, befindet sich das andere oder
äußere Ende der Flanke der Lücke relativ zu dem anderen oder
äußeren Ende des Riemenzahnes vorzugsweise in einem größeren
Abstand mit Bezug auf die Ebene der Längsstränge des Riemens.
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Figur 8 zeigt dann eine Riemenscheibe gemäß der
Erfindung mit einem Zahnriemen, der eine gekrümmte Verbindung
hat, wie sie in der zuvor genannten Anmeldung beschrieben ist,
die von der vorliegenden Anmelderin eingereicht wurde, was
bedeutet, daß der Zahnriemen eine gekrümmte Verbindung aufweist,
die sich über eine größere Strecke als eine Verbindung in Form
des Bogens eines Kreises erstreckt.
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Im einzelnen weist der Zahnriemen (35) gemäß Figur 8
Zähne (36) auf mit gekrümmten Flanken (37, 38), die mittels
Verbindungen (41, 42) mit den benachbarten Lücken (39 und 40)
verbunden sind.
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Die genannten Verbindungen (41, 42) können
insbesondere aus Parabelbogenprofilen dargestellt sein, die sowohl an
die Zahnflanke als auch an die Basislinie tangential verlaufen,
welche die Lücken zwischen den Riemenzähnen begrenzen.
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Alternativ können diese Verbindungen (41, 42) Bögen
einer Ellipse, einer Hyperbel oder von anderen Kurven sein.
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Weiterhin können die Zähne des Riemens, wie es üblich
ist, mit einer oder mehreren Schnurstofflagen bedeckt sein,
beispielsweise aus Nylon.
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Die Riemenscheibe (1) in Figur 8 weist eine Lücke
(43) mit benachbarten Zähnen (44 und 45) und Verbindungen (16
und 17) zwischen den Flanken und den Zähnen auf.
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In Figur 8 sind noch gestrichelte Linien vorhanden,
um Verbindungen mit einem üblichen Kreisbogenprofil anzugeben,
und zwar sowohl am Fuß des Riemenzahnes als auch an dem Kopf
des Riemenscheibenzahnes.
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Mit der Erfindung werden alle angestrebten Zwecke
erreicht.
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Um eine Erläutertung der erzielten Ergebnisse zu
liefern, wird Figur 6 betrachtet, in welcher der Riemenzahn (28)
in der Position gezeigt ist, in welcher keine Last vorhanden
ist, die zwischen dein Riemen und der Riemenscheibe übertragen
werden soll.
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Im belasteten Zustand verschiebt sich die Flanke (30)
des Riemenzahnes (28) aus der in der Figur dargestellten
Position und bringt sich selbst in Berührung mit der Flanke der
Riemenscheibennut.
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In diesem Zustand befinden sich die Enden der
kreisförmigen Verbindung (33) des Riemens in Berührung mit den Enden
der Verbindung (16) zwischen der Lückenflanke und dem
Riemenscheibenzahn. Nichtsdestoweniger sind die Eckenbereiche der
beiden Verbindungen von Berührungen frei als Folge des
Vorhandenseins der Nut (20).
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Der elastomere Teil rund um den Eckenbereich der
Verbindung (33) (der mit einer gestrichelten Linie in der Figur
markiert und mit dem Buchstaben Z bezeichnet ist) ist frei von
lokalisierten oder örtlichen Beanspruchungen, wie sie bei
bekannten Zahnriemenkraftübertragungen bzw. Zahnriemengetrieben
beobachtet werden.
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Demgemäß ermöglicht es die vorliegende Erfindung,
entlang des Fußes des Riemenzahnes im wesentlichen gleichmäßige
tangentiale Beanspruchung zu erreichen.
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Insbesondere macht es die Erfindung unnötig, eine
kreisförmige Riemenscheibenzahnverbindung zu verwenden mit
einem Radius, der größer ist als derjenige der kreisförmigen
Verbindung an dem Fuß des Riemenzahnes. Als Ergebnis wird ein
Riemenzahn, der mit der vorliegenden Riemenscheibe kämmt, einer
geringeren Biegebeanspruchung unterworfen, verglichen mit der
genannten Lösung des Standes der Technik.
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Als nächstes ermöglicht eine Prüfung der
Kraftübertragung bzw. des Getriebes, welches in Figur 8 dargestellt ist,
eine wesentliche Wiederholung der Bemerkungen betreffend das
Nichtvorhandensein von Beanspruchungen, die an dem Fuß des
Riemenzahnes entlang der Eckenverbindung, wie sie in Verbindung
mit Figur 6 gegeben worden sind.
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Um eine bessere Erläuterung des erhaltenen
Ergebnisses
zu liefern, wird Aufmerksamkeit zuerst gerichtet auf eine
Kraftübertragung bzw. ein Getriebe, welches einen Riemen (35)
aufweist mit einer Fußverbindung (41), die durch einen Bogen
identifiziert ist, der eine größere Erstreckung als ein
Kreisbogen hat, nämlich durch einen Bogen, welcher derart
konstruiert ist, daß sich ein größerer Aufbau aus elastomerem
Material, im Vergleich zu einem Kreisbogen, ergibt, wie es es
weiterhin deutlich gemacht ist durch den freien Raum zwischen dem
Profil (41) und dem darunterliegenden gestrichelten Profil in
Form eines Kreisbogens.
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Es sei wiederum angenommen, daß der Riemen (35) mit
der Verbindung (41) mit einer Riemenscheibenlücke kämmt, bei
welcher die Kopfverbindung durch den einzigen Kreisbogen
gebildet ist, wie es in Figur 8 dargestellt ist, d. h. in anderen
Worten ausgedrückt, die Verbindung aus zum Stand der Technik
gehörenden Riemenscheiben bekannt ist.
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Während der Änderung aus dem Zustand gemäß Figur 8 zu
belasteten Zuständen ergibt sich eine Annäherung der Profile
der Riemenflanke und der Riemenscheibenflanke.
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Im Verlauf der genannten relativen Bewegung würde das
Kreisbogenprofil der Riemenverbindung beim Antreffen eines
gekrümmten Profils mit einer größeren Neigung oder Schräglage mit
Bezug auf das Profil eines Kreisbogens, dazu tendieren, nach
oben gerichtete mechanische Schubkräfte auf die Verbindung (41)
zu übertragen mit der Gefahr des Bestrebens, den Riemen aus
seiner richtigen Lage für richtigen Eingriff zu verschieben.
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Die Verbindung (16) gemäß der vorliegenden Erfindung
überwindet den Nachteil, auf den Bezug genommen worden ist.
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Tatsächlich wird durch die Bildung einer Verbindung
(16), die aus zwei Kreisbögen anstatt aus einem einzigen
Kreisbogen besteht, oder alternativ so, wie es in Figur 7b
dargestellt ist, und insbesondere durch das Vorhandensein der
Ausnehmung (20) mit Bezug auf die übliche kreisförmige Verbindung
Material entfernt, so daß unerwünschte mechanische Schubkräfte
nicht mehr vorhanden sind, welche das Bestreben haben, die
Verbindung (41) und mit ihr den Riemenzahn (35) aus der richtigen
Kämmposition zu verschieben.
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Weiterhin kommen in der Endposition die Verbindungen
(41 und 16) nur nahe ihrer betreffenden Enden in Berührung, so
daß ihre betreffenden Eckenbereiche von unerwünschten
lokalisierten oder örtlichen Beanspruchungen freibleiben.
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Es muß auch die Tatsache erwähnt werden, daß die
vorliegende Lösung den Nachteil unerwünschter mechanischer
Interferenz zwischen der Spitze des Riemenzahnes und derjenigen des
Riemenscheibenzahnes während des Kämmens unter einer hohen Last
überwindet.
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Unter der Annahme, daß die Teilung verlängert wird,
ergibt es sich tatsächlich, selbst bei Vorhandensein einer
relativen Verschiebung zwischen dem Riemenzahn und dem
Riemenscheibenzahn, daß die durch die Erfindung angebotene besondere
Lösung als Folge der Ausnehmung (20) das Kämmen erleichtert und
demgemäß Abnutzung und Verformung des Riemenzahnes verringert.