DE69302324T2 - Synchrontreibriemen und Riemenscheiben - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Synchronantriebsriemen, welcher ausgelegt ist zum Minimieren von Geräuschen während dem Betrieb.
Hintergrund der Erfindung
• Herkömmliche Synchronantriebsriemen haben Zähne, welche rechtwinklig an der umfänglichen Mittelebene des Riemens angeordnet sind, wie es dargestellt ist in der US-A-3,924,481 und der US-A-4,108,011. in solchen Riemen bzw. Gürteln greift dann der gesamte Zahn mit einem entsprechenden Rolenhohlraum zur selben Zeit ein, in einer Weise analog zu einem Zahnstangen- und Ritzelgetriebe. Dieser Eingriff resultiert in demselben Aufprall zwischen dem Riemen und der Rolle und veranlaßt Luft, plötzlich aus dem Rollenhohlraum ausgestoßen zu werden. Dies wiederum resultiert in Geräusch. Spektralanalysen von Geräuschen, erzeugt durch synchrone Antriebsriemen, weisen typischerweise dominante Frequenzen, welche die des Zahneingriffes sind, und Wellen von dieser Frequenz auf.
• Die US-A-4,679,459 und 4,951,261 zeigen Getriebe- bzw. Zahnradsysteme mit versetzten oder verschobenen Zähnen, um Geräusche und Abnutzung zu reduzieren. Die US-A-3,033,050 zeigt eine Gürtel-/Rollenkombination, wobei der Gürtel Zähne in einem Fischgrätmuster aufweist, um den Gürtel über einem Vförmigen Hohlraum der Rolle zu zentrieren, um axiale Bewegung des Gürtels an der Rolle auszuschließen.
Zusammenfassung der Erfindung
• Gemäß der Praxis der vorliegenden Erfindung ist ein Synchronantriebsriemen bereitgestellt, umfassend ein elastisches Elastomer und eine synchrone Antriebsrolle, wie definiert in Anspruch 1 bzw. Anspruch 8.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Fig. 1 ist eine untere Aufrißansicht eines Abschnittes eines synchronen Antriebsriemens der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, aufgenommen entlang der Linie 2-2 von Fig. 1.
• Fig. 3 ist eine transversale Querschnittsansicht des Riemens, aufgenommen entlang der Linie 3-3 von Fig. 2.
• Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Abschnittes einer Rolle bzw. Scheibe bzw. Riemenscheibe, welche kompatibel zu dem Riemen der Erfindung ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Die Zeichnung zeigt einen synchronen Antriebsriemen bzw. einen Synchronantriebsriemen, welcher generell bei 10 gezeigt ist, welcher hergestellt ist aus einem elastischen Elastomer und verstärkt ist mit einem longitudinalen dehnbaren bzw. Dehnglied 11, welches entlang der Aufteilungslinie 12 liegt und üblicherweise hergestellt ist aus einer Vielzahl von Korden von einem hochelastischen Modul. Diese Korde können hergestellt sein aus Glasfasern, Kohlenstoffaser, Stahl, Polyester, hochfestem Rayon oder bevorzugt Polyaramid. Die Zahnfläche 22 kann, wenn gefordert, verstärkt sein mit einem abnutzungsresistenten Gewebe 29, wofür Nylon ein Beispiel ist. Die Elastomere können jegliche von denen sein, welche bekannt sind, geeignet zu sein zur Verwendung in solchen Riemen bzw. Gürteln, z.B. Polychloroprene, Polyurethan, NBR, IIR, IR, SBR, CSM, EPDM, andere thermisch aushärtbare, thermoplastische Elastomere und andere Polymerlegierungen.
• Der Riemen 10 hat zumindest zwei transversal benachbarte Reihen von Zähnen 13 mit Mittellinien 13a und 13b. Die Zähne 13 sind gleichförmig beabstandet in der longitudinalen Richtung um ihre Aufteilung P und erstrecken sich schräg zu der longitudinalen Richtung, so daß die Zähne 13 in den transversal benachbarten Reihen bei gegenüberliegend ausbalancierten bzw. ausgeglichenen Winkeln 17 verlaufen, und wobei die Mittellinien 13a und 13b voneinander um einen Abstand 21 von etwa 10% bis 90% der Aufteilung P versetzt sind. Bevorzugt liegt die Versetzung zwischen 40% bis 60% der Aufteilung P. Optimalerweise beträgt der Versetzungsabstand 50% der Aufteilung P. Der Schrägwinkel 17 kann zwischen 15º und 45º liegen.
• Jeder Zahn 13 hat eine vordere und hintere Flankenfläche 15, 15, welche einen Bogen beschreibt mit einem Radius R, dessen Mitte dargestellt ist an dem Treffpunkt bzw. der Verbindung der Aufteilungslinie 12 und dem halben Abstand zwischen benachbarten Zähnen. Es kann jedoch erkannt werden, daß die Mitte des Radius R an anderen Punkten angeordnet sein kann, z.B. wie angedacht durch die zuvor erwähnten Patente gemäß dem Stand der Technik. Die Länge des Radius R ist generell etwa 70% bis 90% der Aufteilung P. Die Breite des Zahnes W ist bestimmt durch die Länge des Radius R und dessen Mittelpunkt. Die Riemenzahnhöhe 14 beträgt etwa 30% bis etwa 55% der Aufteilung P. Zum Bereitstellen von glatter bzw. weicher Transition zwischen den Riemenflanken 15 und dem Landebereich, welcher definiert ist als die Fläche zwischen den Zähnen, ist ein Riemenzahnwurzel- bzw. Fußradius 18 bereitgestellt. Der Riemenzahnspitzenpaßradius 20 stellt 6X Glatt- bzw. Weichtransition zwischen der Riemen- bzw. Gürtelflanke 15 und der Riemen- bzw. Gürtelzahnspitze 22 bereit.
• Während es nicht notwendig ist, ist es nützlich, den Riemen derart zu konstruieren, daß benachbarte Reihen von Zähnen 13 durch einen Spalt 23 getrennt sind, um Reibungseingriff von den Rollenhohräumen 26 zu reduzieren.
• Die Rolle bzw. Scheibe bzw. Riemenscheibe, welche generell bei 24 gezeigt ist, hat eine Serie von komplementären Zähnen 25, welche gleichmäßig beabstandet sind um bzw. durch die Aufteilung P. Der Raum zwischen den Zähnen 25 definiert den Hohlraum 26 mit einer Hohlraumbasis 27. Der Hohlraum 26 hat vordere und hintere Flankenflächen, welche einen Bogen mit einem Radius R' beschreiben, welcher gleich oder größer als der Riemenzahnflankenradius R ist. Die Hohlraumtiefe 34 kann zwischen 85% und 105% der Riemenzahntiefe 14 betragen. Die Mitte des Radius R' ist gezeigt an dem Schnitt einer radialen Mittellinie 30 eines Rollenzahnes und dem Aufteilungskreis 28, welcher eine imaginäre Linie definiert, welche hinter bzw. über dem äußeren Radius der Rollenzähne verläuft, und zwar durch das Aufteilungsliniendifferential 16, welches den Abstand zwischen dem Landebereich zwischen den Riemenzähnen und der Aufteilungslinie 12 entspricht.
• Die Hohlraumbasis 27 kann flach bzw. eben sein oder kann einen kreisförmigen Bogen haben mit einem Radius 32, welcher unter der Hohlraumbasis 27 angeordnet ist. Glatte bzw. weiche Transitionen von den Hohlraumflanken zu der Rollen- bzw. Scheibenzahnspitze und zu der Hohlraumbasis sind bereitgestellt durch den Rollenzahnspitzpaßradius 36 bzw. den Rollenhohlraumbasispaßradius 38.
• Die Rollen können aus Metall, thermoplastischen oder thermoaushärtbaren Materialien hergestellt sein. Optional kann der Riemen der Erfindung bereitgestellt sein mit zusätzlicher transversaler Steifigkeit durch transversale Verstärkung 19.

Claims (10)

1. Synchronantriebsriemen (10), umfassend ein elastisches Elastomer, verstärkt mit einem oder mehreren Verstärkungsgliedern (11), welche sich entlang einer Aufteilungslinie (12) erstrecken und somit diese definieren, gekennzeichnet durch zumindest zwei transversal benachbarte Reihen von Zähnen (13) mit Mittellinien (13a, 13b), die gleichförmig beabstandet sind, in der longitudinalen Richtung um ihre Aufteilung P, und sich schräg zu der longitudinalen Richtung derart erstrecken, daß die Zähne (13) in den transversal benachbarten Reihen bei gegenüberliegend ausgeglichenen Winkeln (17) verlaufen, und die Mittellinien (13a, 13b) der benachbarten Zähne (13) voneinander versetzt sind um einen Abstand (21) von zwischen 10% und 90% der Aufteilung P.

2. Riemen (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Schrägwinkel (17) zwischen 15º und 45º liegt.

3. Riemen (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Mittellinien (13a, 13b) der transversal benachbarten Zähne (13) voneinander versetzt sind um einen Abstand von 40% bis 60% der Aufteilung P.

4. Riemen (10) gemäß Anspruch 3, wobei die Versetzung 50% der Aufteilung P beträgt.

5. Riemen (10) gemäß Anspruch 1, wobei die benachbarten Reihen von Zähnen (13) durch einen Spalt (23) getrennt sind.

6. Riemen (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Zahnhöhe (14) zwischen 30% und 55% der Aufteilung P liegt.

7. Riemen (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Zahnfläche (22) mit einem abnutzungsresistenten Gewebe (29) verstärkt ist.

8. Synchronantriebsrolle (24), umfassend eine Serie von Rollenzähnen (25), gleichmäßig beabstandet in der umfänglichen Richtung durch eine Aufteilung P und mit zwischen den Zähnen definierten Rollenhohlräumen (26); dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (26), angepaßt sind zum Aufnehmen komplementärer Zähne (13) eines Riemens (10) mit zumindest zwei transversal benachbarten Reihen von Zähnen mit Mittellinien (13a, 13b), gleichförmig beabstandet in einer longitudinalen Richtung durch die Aufteilung P und sich schräg zu der longitudinalen Richtung derart erstreckend, daß die Zähne (13) in den transversal benachbarten Reihen bei gegenüberliegend ausgeglichenen Winkeln (17) verlaufen und die Mittellinien (13a, 13b) der benachbarten Zähne voneinander versetzt sind um einen Abstand (21) von 10% bis 90% der Aufteilung P.

9. Synchronantriebsrolle (24) gemäß Anspruch 8, wobei die Hohlraumtiefe (34) zwischen 85% und 105% der Riemenzahnhöhe (14) beträgt.

10. Synchronantriebsrolle (24) gemäß Anspruch 8, wobei die Rollenhohlräume (26) eine Basis (27) aufweisen, welche eben ist.