DE9014326U1

DE9014326U1 - Belt drives, especially for sports equipment and sports medicine and medical equipment

Info

Publication number: DE9014326U1
Application number: DE9014326U
Authority: DE
Original assignee: Keiper Dynavit GmbH and Co KG
Current assignee: Keiper Dynavit GmbH and Co KG
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2000-10-17

Description

Die Erfindung betrifft ein Riemengetriebe, insbesondere für Sportgeräte sowie sportmedizinische und medizinische Geräte, mit einer leerlaufenden Rolle, die zwischen einer antreibenden Riemenscheibe und einer angetriebenen Riemenscheibe an der Außenseite des von der angetriebenen Riemenscheibe zur antreibenden Riemenscheibe verlaufenden Trums des vorzugsweise als Zahnriemen ausgebildeten Riemens unter Umlenkung desselben anliegt.The invention relates to a belt transmission, in particular for sports equipment as well as sports medicine and medical equipment, with an idle roller which rests between a driving pulley and a driven pulley on the outside of the run of the belt, which preferably is designed as a toothed belt, running from the driven pulley to the driving pulley, while deflecting the belt.

Nicht nur bei Flachriemen und Keilriemen, sondern auch bei Zahnriemen wird üblicherweise eine Spannrolle verwendet, welche unter Umlenkung des Riemens diesem eine Vorspannung gibt. Da die Größe dieser Vorspannung das übertragbare Drehmoment mitbestimmt, muß bei veränderbarem Drehmoment, wie es beispielsweise bei Fahrradergometern in Folge der veränderbaren Bremleistung auftritt, die Vorspannung auf das maximale Drehmoment abgestimmt sein.A tension pulley is usually used not only for flat belts and V-belts, but also for toothed belts, which gives the belt a pre-tension by redirecting it. Since the size of this pre-tension determines the torque that can be transmitted, the pre-tension must be adjusted to the maximum torque in the case of variable torque, as occurs, for example, in bicycle ergometers as a result of the variable braking power.

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Je größer die Vorspannung des Riemens ist, desto größer ist die Gefahr, daß das Riemengewebe reißt. Außerdem steigen mit der Vorspannung die Lagerbelastung sowie die Reibung und die Geräuschentwicklung an. Die höheren Verluste sind beispielsweise bei einem Ergometer insofern störend, als sie den Einstellbereich der Belastung nach unten hin begrenzen, also zu einer relativ hohen Leerlaufleistung führen. Ferner erhöht die Vorspannung die Erwärmung des Riemens, wodurch das maximal übertragbare Drehmoment reduziert wird.The greater the pre-tension of the belt, the greater the risk that the belt fabric will tear. In addition, the pre-tension increases the bearing load, as well as the friction and noise. The higher losses are disruptive in an ergometer, for example, in that they limit the lower adjustment range of the load, thus leading to a relatively high idle power. In addition, the pre-tension increases the heating of the belt, which reduces the maximum torque that can be transmitted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Riemengetriebe zu schaffen, das eine Reduzierung der Riemenvorspannung ermöglicht, ohne deshalb die Riemenbreite vergrößern zu müssen. Diese Aufgabe löst ein Riemengetriebe mit den Merkmalen des Schutzanspruches.The invention is based on the object of creating a belt transmission that enables a reduction in the belt pre-tension without having to increase the belt width. This object is achieved by a belt transmission with the features of the protection claim.

Dadurch, daß in Abhängigkeit von der Zugbelastung des von der getriebenen zur treibenden Riemenscheibe verlaufenden Trums des Riemens, welche mit der an diesem Riemen anliegenden Rolle erfaßt wird, der Umschlingungswinkel mit Hilfe der anderen Rolle angepaßt wird, erhält man mit zunehmendem Drehmoment eine entsprechende Vergrößerung des Umschlingungswinkels, wodurch auf eine Riemenvorspannung zumindest weitgehend verzichtet werden kann. Daher sind die LeerlaufVerluste und die Erwärmung wesentlich kleiner sowie die Lebensdauer des Riemens wesentlich höher als bei den bekannten Lösungen vergleichbarer Leistung. Hinzu kommt, daß zumindest bei kleinerer und mittlerer Größe des übertragenen Drehmomentes die Geräuschentwicklung erheblich reduziert wird. In vielen Fällen ist auch von Vorteil, daß wegen des größeren Umschlingungswinkels das maximale Drehmoment mit einem Riemen geringerer Breite erreicht werden kann. Schließlich schützt die erfindungsgemäße Lösung den Riemen vor einem Reißen infolge einer Überlastung, weil der Riemen sich, wenn er in den Bereich seiner Leistungsgrenze kommt, aufbauenBecause the wrap angle is adjusted with the help of the other roller depending on the tensile load on the belt run from the driven to the driving pulley, which is gripped by the roller attached to this belt, the wrap angle increases accordingly with increasing torque, which means that belt pre-tensioning can be largely dispensed with. Therefore, the idle losses and heating are significantly lower and the service life of the belt is significantly longer than with known solutions with comparable performance. In addition, at least with small and medium sizes of the transmitted torque, the noise development is significantly reduced. In many cases it is also advantageous that the maximum torque can be achieved with a belt of smaller width due to the larger wrap angle. Finally, the solution according to the invention protects the belt from tearing as a result of overloading because the belt builds up when it reaches its performance limit.

und dadurch von der Riemenscheibe auf einem Teil des Umschlingungswinkels abheben kann. Ein doppelarmiger Schwenkhebel als Träger für die Riemenumlenkrollen trägt zu einer einfachen, kostengünstigen und störunanfälligen Ausbildung des Getriebes bei. Ferner ermöglicht ein doppelarmiger Hebel auch in einfacher Weise die Wahl des Zusammenhangs zwischen den Verstellwegen der Rollen, weil nämlich durch die Wahl der wirksamen Hebellänge das Übersetzungsverhältnis 1 : 1 sein oder von diesem Wert abweichen kann, wodurch der Variationsbereich des Umschlingungswinkels größer oder kleiner gewählt werden kann. Da die Riemenscheiben unterschiedliche Durchmesser haben, muß in erster Linie die Anordnung der Rollen so getroffen werden, daß der Umschlingungswinkel der im Durchmesser kleineren Riemenscheibe an das zu übertragende Drehmoment angepaßt wird.and can therefore lift off the pulley over a part of the wrap angle. A double-armed swivel lever as a carrier for the belt pulleys contributes to a simple, cost-effective and trouble-free design of the transmission. Furthermore, a double-armed lever also makes it easy to choose the relationship between the adjustment paths of the pulleys, because by choosing the effective lever length, the transmission ratio can be 1:1 or deviate from this value, which means that the range of variation of the wrap angle can be selected to be larger or smaller. Since the pulleys have different diameters, the arrangement of the pulleys must first be such that the wrap angle of the pulley with the smaller diameter is adapted to the torque to be transmitted.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. Es zeigenThe invention is explained in detail below using an embodiment shown in the drawing. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels im Ruhezustand ,Fig. 1 a side view of the embodiment in the resting state ,

Fig. 2 eine entsprechende Seitenansicht des Ausführungsbeispiels bei einem relativ großen übertragenen Drehmoment .Fig. 2 shows a corresponding side view of the embodiment with a relatively large transmitted torque.

Eine Stufe eines mindestens zweistufigen Getriebes eines Fahrradergometers, mittels dessen die Drehbewegung der Tretkurbel ins Schnelle übersetzt wird, um an der Bremse des Ergometers eine wesentlich höhere Drehzahl als an der Tretkurbel zu erhalten, weist eine drehfest mit der Tretkurbel verbundene Zahnriemenscheibe 1 sowie eine parallel zu dieser und im Abstand vonA stage of at least a two-stage transmission of a bicycle ergometer, by means of which the rotary motion of the pedal crank is translated into speed in order to obtain a significantly higher speed at the brake of the ergometer than at the pedal crank, has a toothed belt pulley 1 connected in a rotationally fixed manner to the pedal crank, as well as a toothed belt pulley parallel to this and at a distance of

ihr drehbar gelagerte, im Durchmesser kleinere Zahnriemenscheibe 2 auf, welche drehfest mit dem treibenden Rad der folgenden Getriebestufe verbunden ist. Über die beiden Zahnriemenscheiben 1 und 2 läuft ein Zahnriemen 3, der beide Zahnriemenscheiben 1 und 2 auf einem Teil ihres Umfanges umschlingt und zwischen beiden Zahnriemenscheiben 1 und 2 eine gewisse Lose hat.It has a smaller diameter, rotatably mounted toothed belt pulley 2, which is connected in a rotationally fixed manner to the driving wheel of the following gear stage. A toothed belt 3 runs over the two toothed belt pulleys 1 and 2, which wraps around both toothed belt pulleys 1 and 2 on part of their circumference and has a certain amount of slack between the two toothed belt pulleys 1 and 2.

Seitlich neben der im Durchmesser größeren ZahnriemenscheibeOn the side next to the larger diameter timing belt pulley

1 und um einen Betrag gegenüber deren Drehachse 4 nach oben versetzt, der wesentlich kleiner als der Radius der Zahnriemenscheibe 1 ist, ist mit zur Drehachse 4 paralleler, ortsfester Achse 5 schwenkbar ein doppelarmiger Schwenkhebel 6 gelagert. Seine beiden starren Arme 7 und 8 schließen einen spitzen, sich zu der im Durchmesser kleineren, angetriebenen Riemenscheibe1 and offset upwards by an amount relative to its axis of rotation 4, which is significantly smaller than the radius of the toothed belt pulley 1, a double-armed pivot lever 6 is pivotably mounted with a stationary axis 5 parallel to the axis of rotation 4. Its two rigid arms 7 and 8 form a pointed, directed towards the smaller-diameter, driven pulley

2 hin öffnenden Winkel ein, der im Ausführungsbeispiel etwa 50 ° beträgt. Der längere Arm 7 erstreckt sich schräg nach unten und trägt an seinem freien Endabschnitt eine erste Rolle 9, die drehbar auf einem zur Drehachse 4 parallelen Zapfen angeordnet ist und an der Außenseite des von der Zahnriemenscheibe 1 zur Zahnriemenscheibe 2 verlaufenden, unteren Trums des Zahnriemens 3 anliegt. Der kürzere Arm 8 verläuft schräg nach oben und trägt an seinem freien Endabschnitt eine zweite Rolle 10, die drehbar auf einem parallel zur Drehachse 4 angeordneten Zapfen gelagert ist und oberhalb der ersten Rolle 9 an der Außenseite des ziehenden Trums, also an dem von der Zahnriemenscheibe 2 zur Zahnriemenscheibe 1 verlaufenden Abschnitts des Zahnriemens 3 anliegt. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Länge der Arme 7 und 8 sowie der von ihnen eingeschlossene Winkel so gewählt, daß im Ruhezustand des Getriebes die Drehachsen der beiden Rollen 9 und 10 in einer Ebene liegen, die lotrecht zu derjenigen, die durch die Drehachse 4 der Zahnriemenscheibe 1 und die Drehachse 11 der Zahnriemenscheibe 2 definiert ist. Außerdem liegen die Achsen der beiden Rollen 9 und 10 symmetrisch zu der letztgenannten Ebene. Weiterhin ist im Ausführungsbeispiel im Ruhezustand des Getriebes der2, which in the exemplary embodiment is approximately 50°. The longer arm 7 extends diagonally downwards and carries a first roller 9 on its free end section, which is arranged so as to be rotatable on a pin parallel to the axis of rotation 4 and rests on the outside of the lower run of the toothed belt 3 running from the toothed belt pulley 1 to the toothed belt pulley 2. The shorter arm 8 extends diagonally upwards and carries a second roller 10 on its free end section, which is mounted so as to be rotatable on a pin arranged parallel to the axis of rotation 4 and rests above the first roller 9 on the outside of the pulling run, i.e. on the section of the toothed belt 3 running from the toothed belt pulley 2 to the toothed belt pulley 1. As shown in Fig. 1, the length of the arms 7 and 8 and the angle they form are selected so that when the gear is at rest, the axes of rotation of the two rollers 9 and 10 lie in a plane that is perpendicular to that defined by the axis of rotation 4 of the toothed belt pulley 1 and the axis of rotation 11 of the toothed belt pulley 2. In addition, the axes of the two rollers 9 and 10 lie symmetrically to the latter plane. Furthermore, in the embodiment, when the gear is at rest, the

Umschlingungswinkel der getriebenen Zahnriemenscheibe 2 etwa 180°, und im Bereich zwischen der Zahnriemenscheibe 2 und den beiden Rollen 9 und 10 verläuft der Zahnriemen 3 parallel zu der durch die Drehachsen 4 und 11 definierten Ebene.Wrap angle of the driven toothed belt pulley 2 is approximately 180°, and in the area between the toothed belt pulley 2 and the two rollers 9 and 10, the toothed belt 3 runs parallel to the plane defined by the rotation axes 4 and 11.

Wird die Zahnriemenscheibe 1 entgegen dem Uhrzeigersinn bei einer Blickrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 angetrieben, dann muß das obere, ziehende Trum des Zahnriemens 3 eine Zugkraft übertragen, wodurch sich seine Auslenkung durch die zweite Rolle 10 vermindert. Dementsprechend schwenkt der doppelarmige Schwenkhebel 6 entgegen dem Uhrzeigersinn bei einer Blickrichtung gemäß den Fig. 1 und 2. Diese Schwenkbewegung hat zur Folge, daß sich die erste Rolle 9 der Zahnriemenscheibe 2 nähert wodurch sich der Umschlingungswinkel dieser Zahnriemenscheibe 2 vergrößert. Bei der in Fig. 2 dargestellten, relativ großen Drehmomentübertragung von der Riemenscheibe 1 auf die Riemenscheibe 2 und der dadurch bedingten nur noch geringen Auslenkung des ziehenden Trums des Zahnriemens 2 vergrößert sich der Umschlingungswinkel der angetriebenen Riemenscheibe 2 auf einen Wert, der im Ausführungsbeispiel im Bereich von 230° liegt. Hierdurch ist eine wesentlich größere Anzahl von Zähnen des Zahnriemens 3 in Eingriff mit den Zähnen der Zahnriemenscheibe 2, so daß ein größeres Drehmoment übertragen werden kann.If the toothed belt pulley 1 is driven in an anti-clockwise direction when viewed in the direction shown in Fig. 1 and 2, then the upper, pulling strand of the toothed belt 3 must transmit a tensile force, whereby its deflection by the second roller 10 is reduced. Accordingly, the double-armed pivot lever 6 pivots in an anti-clockwise direction when viewed in the direction shown in Fig. 1 and 2. This pivoting movement results in the first roller 9 approaching the toothed belt pulley 2, whereby the wrap angle of this toothed belt pulley 2 increases. With the relatively large torque transmission from the pulley 1 to the pulley 2 shown in Fig. 2 and the resulting only slight deflection of the pulling strand of the toothed belt 2, the wrap angle of the driven pulley 2 increases to a value which in the exemplary embodiment is in the range of 230°. As a result, a significantly larger number of teeth of the toothed belt 3 are in engagement with the teeth of the toothed belt pulley 2, so that a larger torque can be transmitted.

Wird das übertragene Drehmoment wieder reduziert, dann führt der doppelarmige Schwenkhebel 6 eine entsprechende Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn aus, wodurch die Spannrolle 9 den Umschlingungswinkel der Zahnriemenscheibe 2 wieder reduziert. Die Spannrolle 10, die am ziehenden Trum des Zahnriemens 3 anliegt, ist, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, so angeordnet, daß ihre Lage den Umschlingungswinkel der Zahnriemenscheibe 2 nur unwesentlich verändert.If the transmitted torque is reduced again, then the double-armed pivot lever 6 performs a corresponding pivoting movement clockwise, whereby the tension roller 9 reduces the wrap angle of the toothed belt pulley 2 again. The tension roller 10, which rests on the pulling strand of the toothed belt 3, is arranged, as shown in Figs. 1 and 2, in such a way that its position only changes the wrap angle of the toothed belt pulley 2 insignificantly.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn Sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.All features mentioned in the above description as well as those that can only be inferred from the drawing are, as further embodiments, components of the invention, even if they are not specifically highlighted and in particular not mentioned in the claims.

Claims

Reg.No. 127 450 12.10.1990 Protection claims

1. Belt drive, in particular for sports equipment and sports medicine and medical equipment, with an idle roller which rests between a driving pulley and a driven pulley on the outside of the idle strand of the belt, which preferably is designed as a toothed belt, running from the driven pulley (2) to the driving pulley (1), while deflecting the belt, characterized in that

a) a second, idle roller (10) is provided which rests on the outside of the run of the belt (2) running from the driven pulley (2) to the driving pulley (1),

b) both rollers (9, 10) are mounted so that they can be moved relative to the pulleys (1, 2) in order to allow the deflection of the belt (3) caused by them to be changed,

c) the two idle rollers (9, 10) are assigned a transmission device (6) which converts a changed position of the second roller (10) due to a change in the deflection of the belt (3) into an opposite change in position of the first roller (9).