FI68454C - Transmissionssystem med en kuggfoersedd remskiva och en flexibel kuggfoersedd rem - Google Patents

Description

r^^Tl rRl .... KUULUTUSJULKAISU 68454

JSHJ lJ ' UTLÄGGN,NGSSKR,FT

C (45) Patentti oySnnetty 10 09 1935 Patent aeddolat » (51) Kv.lk.4/int.a.4 F 16 H 55/08, F 16 G 1/28 i SUOMI —·FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansöfcnlng 78391 1 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 19.12.78 (F») (23) Alkupäivä — Giltlghetsdag 19.12.78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentllg 2i| 06.79

Patentti· ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm. — i Qj- or

Patent· och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften pubiicerad 7 ’ 3 * -7 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 23.12.77 USA(US) 8640A5 (71) Uniroyal, Inc., 1230 Avenue of the Americas, New York, N.Y. 10020, USA(US) (72) Frank Leonard Wujick, New Haven, Connecticut, USA(US) (7k) Berggren Oy Ab (5A) Voimansiirtojärjestelmä, johon sisältyvät hampaallinen hihnapyörä sekä taipuisa hampaallinen hihna - Transmissionssystem med en kuggförsedd remskiva och en flexibel kuggförsedd rem Tämä keksintö koskee voimansiirtojärjestelmää, johon sisältyvät hampaallinen hihnapyörä sekä taipuisa hampaallinen hihna.

US-patenttijulkaisussa 2 507 852 selitetään voimansiirtohihna, joka käsittää venymättömän vetoelimen, jonka toiselle sivulle on kiinnitetty hampaat ja hampaita peittävä suojavaippakangas. Hampaat on mieluimmin tehty jostakin elastomeerisesta aineesta, kuten kumista, ja hihnaan voi lisäksi kuulua tukikerros samaa tai samanlaista ainetta kuin se, josta hampaat on rakennettu.

US-patentin 2 507 852 mukaisten hihnojen rakentamiseen on käytetty monia erilaisia elastomeerisia aineita, joista tavallisimpia ovat mm. neopreeni ja polyuretaani. Nämä hihnat on suunniteltu lomistumaan hampaallisten hihnapyörien kanssa, jotka on rakennettu aineesta, jolla on suurempi Young’in moduuli kuin sillä elastomeerisella aineella, jota on käytetty hihnan rakentamiseen. Tavanomaisessa hampaallisessa hihnassa, sellaisena kuin se on selitetty US-patentissa 2 507 852, käytetään hampaan poikkileikkausmuotoa, joka on olennaisesti puoli-suunnikkaan muotoinen ja joka on varsin samanlainen kuin tavanomainen hammastangon hammas. Monia yrityksiä on tehty hihnan ja hihnapyörän hammasmuotojen muuttamiseksi hihnan särkymisprobleeman helpottamiseksi.

2 68454 Tällaisilla puolisuunnikkaan muotoisilla hampailla varustetuilla hihnoilla tavallinen särkyminen on kuormituksen keskittymisestä johtuva hampaan leikkautuminen. Hampaan leikkautumisten vähentämiseen pyrkien US-patenttijulkaisussa 3 756 091 selitetään hihnahammas, jonka poikkileikkausmuoto lähenee määritellyn nimelliskuormituksen alaisena olevan hihnahampaan puolen suuruusluokan isokromaattisen reunuksen ääriviivaa. US-patentin 3 756 091 mukaiset hihnapyörän uurteet ovat parittaislomituksessa hihnan hampaiden kanssa ja olennaisesti konjugaattiset niihin nähden. Olennaisesti kaariviivaisilla US-patentin 3 756 091 mukaisilla hampailla varustettu hihna pienensi hihnahampaiden leikkauskuormitusta ja suurensi energiansiirtokykyä.

Eräs särkymistäpä US-patentin 3 756 091 mukaisessa hihnamuodossa saattac tapahtua välipaikkojen kulumisen johdosta hihnassa, varsinkin kun niitä käytetään pieniläpimittaisten hihnapyörien kanssa. Välipaikka-kuluminen hihnan hampaiden välillä johtuu suojakerroksen hankautumisesta ja vetoelimen paljastumisesta hihnapyörän hampaan vaikutuksen johdosta hihnaa vasten. Tämä välipaikkakuluminen johtaa ennenaikaiseen särkymiseen, joka johtuu hampaiden irtoamisesta vetoelimestä ja/tai vetoelimen katkeamisesta.

US-patenttijulkaisussa 4 037 485 ehdotetaan erästä ratkaisua väli-paikkojen kulumisprobleemaan. Niin kuin US-patentissa 4 037 485 on selitetty, hihnahampaiden ja -uurteiden ja hihnapyörän hampaiden ja uurteiden mittasuhde on sellainen, että hihnapyörien välisellä hihnan pituusulottuvuudella hihnahampaiden korkeus on suurempi kuin hihnapyörän uurteiden syvyys, kun taas hihnan kulkiessa hihnapyörien ympäri hihnapyörien kohdalla olevien hihnahampaiden äärimmäiset ulospäin olevat osat joutuvat kosketukseen hampaallisen hihnapyörän niiden osien kanssa, jotka muodostavat hihnapyörän uurteiden pohjat. Samalla US-patentti 4 037 485 selittää, että hihnan hampaat puristuvat kokoon, niin että niiden korkeus pienenee siten, että säteen suunnassa uloimpana olevat hihnapyörän hampaiden osat joutuvat kosketukseen hihnan niiden osien kanssa, jotka sijaitsevat hihnahampaiden väleissä ja muodostavat hihnan uurteiden pohjat.

Verraten varhain US-patentissa 4 037 485 selitetyn hampaallisen voi-mansiirtohihnan ja hihnapyörän kestoiän aikana elastomeeristen hampaiden puristuskosketus hihnapyörän uurteiden pohjia vasten aiheuttaa olennaisesti pysyvän hihnahampaan muodonmuutoksen. Tämä muodonmuutos nopeutuu niissä korkeissa toimintalämpötiloissa, joita esiintyy 3 684 5 4 moottoriajoneuvosovellutuksissa. Muodonmuutos aiheuttaa hampaan korkeuden merkitsevän, pysyvän pienenemisen. Muodoltaan muuttunut hammas ei enää tue vetoelintä niin kuin US-patentissa 4 037 485 toivotaan. Tämän jälkeen US-patentin 4 037 485 mukaisessa hampaallisessa hihna- ja hihnapyöräkäytössä kehittyy sama kulumismalli kuin US-patentin 3 756 091 mukaisessa hampaallisessa voimansiirtolaitteen muodossa.

Esillä olevan keksinnön mukaan on todettu, että US-patenttien 3 756 091 ja 4 037 485 välipaikkain kulumisprobleemaa voidaan huomattavasti lieventää. Tämä lievennys aiheuttaa hampaallisen hihnan toimintaiän pitenemisen. Esillä olevan keksinnön mukaisen hampaallisen voiman-siirtokäytön hihnan kestoikä on entistä pitempi vieläpä ankarissakin toimintaolosuhteissa kuten korkeissa lämpötiloissa ja kiertotärinäym-päristöissä. Tämä parannus on hyödyllisin pieniä hihnapyöriä käytettäessä.

Esillä oleva keksintö kohdistuu voimansiirtojärjestelmään, joka käsittää hihnapyörän, joka on tarkoitettu käytettäväksi sellaisen taipuisan hampaallisen hihnan kanssa kuin US-patentissa 3 756 091 on selitetty. Keksinnön mukaisen voimansiirtojärjestelmän tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Tässä selityksessä käytetyt, esillä olevan keksinnön ominaisuuksia selittävät termit on määritelty US-patentissa 3 756 091.

Esillä oleva keksintö lieventää hihnahampaiden välisten välipaikkojen kulumisen probleemaa muuttamalla hihnapyörän muotoa niin, että hihna-pyörän hampaiden kärkien ja hihnahampaiden välipaikka-alueen kosketuspinta-ala pienenee. Lisäksi se helpottaa painetta hihnahampaan välipaikka-alueella antamalla hihnahampaalle tukea hihnapyörän uurteessa. Esillä olevan keksinnön mukainen hihnapyörä on muodoltaan ei-konjugaatti hihnaan nähden. Jokaisen hihnapyöräuurteen muodostaa olennaisesti ympyränkaaren muotoinen kaari, joka yhdistää vierekkäisten hihnapyörähampaiden kärjet. Hihnan kulkiessa hihnapyörän ympäri hihnahampaat ovat puristuskosketuksessa hihnapyörän uurteen kanssa. Jokaisen hihnapyörähampaan kärjen pituussuuntainen poikkileikkausääri-viiva on yleisesti US-patentin 3 756 091 selityksen mukainen ja koostuu osaksi kahdesta olennaisesti ympyränkaaren muotoisesta kaaresta, joiden kaarevuuskeskipisteet ovat siirtyneinä toisiinsa nähden. Näistä kaarevuuskeskipisteistä kumpikin sijaitsee samalla puolen hampaan kärkeä kuin sitä vastaava kaari. Hampaan kärkikaaret on 4 68454 yhdistetty viivaosalla, joka on olennaisesti suora tai lievästi kaareva. Tämä viivaosa määrää hihnapyörähampaan huipun leveyden.

Esillä olevan keksinnön mukaan hihnahampaan leveyden pintakosketus-suhde tähän viivaosaan on 20:1 ja 1:1 välillä. Tämän viivaosan pituus on 5 ja 100 % välillä sen hihnan, jonka kanssa hihnapyörä tulee käytettäväksi, hihnahampaan leveydestä, ja mieluimmin 6 ja 33 % välillä hihnahampaan leveydestä.

Sekä hihnahampaan puristuskosketus hihnapyörän uurteen kanssa että edellä määritelty pintakosketussuhde vaikuttavat yksilökohtaisesti välipaikkakulutusta vähentävästi hihnassa. Yhdessä ne kuitenkin, kuten jäljempänä tarkemmin selitetään vähentävät välipaikkakulutusta hihnassa suuremmassa määrin kuin niiden yksilökohtaisten vaikutusten summa on.

Keksintö selitetään seuraavassa tarkemmin oheisen piirustuksen yhteydessä, jossa:

Kuvio 1 on pituussuuntainen leikkauskuvanto poikkisuunnassa nähtynä esillä olevan keksinnön mukaisten yhteistoiminnassa olevien hihna-pyörien ensisijaisesta sovellutusmuodosta lomistuksessa hihnan kanssa niin, että ne muodostavat pakkokäyttöjärjestelmän; kuvio 2 on suurempimittakaavainen pituussuuntainen osaleikkauskuvanto mainitun ensisijaisen sovellutusmuodon mukaisesta hihnapyörästä; kuvio 3 on suurempimittakaavainen pituussuuntainen osaleikkauskuvanto kuvion 2 mukaisesta hihnapyörästä asetettuna päällekkäin US-patentin 3 756 091 mukaisen vastaavan konjugaatin hihnapyörän kuvannon kanssa;ja kuvio 4 on suurempimittakaavainen pituussuuntainen osaleikkauskuvanto kuvion 2 mukaisesta hihnapyörästä parittaislomistuksessa hihnan kanssa, joka on rakennettu US-patentin 3 756 091 mukaan, kuormittamattomassa tilassa.

Niin kuin kuviosta 1 näkyy, päätön hihna 10 on kosketuksessa käyttö-hihnapyörän 11 ja käytetyn hihnapyörän 12 kanssa. Hihna 10 on varustettu vetoelimellä 13, joka käsittää lukuisia kierroksia jatkuvaa filamenttiainessäiettä. Vetoelin 13 kannattaa olennaisesti koko sitä työkuormaa, joka hihnaan 10 kohdistuu ja siihen maksimikuormaan saakka, jolle hihna on suunniteltu, vetoelin 13 on olennaisesti venymätön. Edellä mainituissa US-patenteissa 2 507 852 ja 3 756 091 on esitetty yksityiskohtaisempi selitys hampaallisen hihna- ja hihna- 5 68454 pyöräjärjestelmän tämän yleisen luokan periaatteista. US-patenttien 2 507 852 ja 3 756 091 koko sisältö sisällytetään tähän patenttiseli-tykseen siihen täten viittaamalla. Hihnaan kuuluu lisäksi tausta-kerros 14 ja suojavaippa (esittämättä), joka ulottuu koko hampaalli-sen pinnan yli. Ohut kerros elastomeerista tai muuta ainetta (esittämättä) voi olla lisätty vaipan ja vetoelimen 13 väliin hihnan väli-paikka-alueiden tartunnan parantamiseksi. Hihna voi olla tehty monella eri tavalla, mutta mieluimmin käytettäköön sitä menetelmää, joka on selitetty US-patenttijulkaisussa 3 078 206, jonka koko sisältö sisällytetään tähän selitykseen siihen viittaamalla. Vaihtoehtoinen valmistusmenetelmä on selitetty edellä mainitussa US-patentissa 2 507 852.

Niin kuin kuviosta 2 näkyy, kuvion 1 hihnapyörät 11 ja 12 käsittävät kumpikin runko-osan 20, jolla on kaariviivaiset hampaat 21 kaari-viivaisten lovien 22 erottamina. Hampaan kärjellä 23, pituussuuntaisessa poikkileikkauksessa nähtynä, on ääriviivamuoto, joka koostuu kahdesta ympyränkaaresta 24 ja 25, joiden toisiinsa nähden siirtyneet kaarevuuskeskipisteet 26 ja 27 ovat siirtyneinä myös hampaan kärjen keskiviivaan 28 nähden. Kaarien 24 ja 25 säteiden 29 ja 30 toisiinsa nähden siirtyneet kaarevuuskeskipisteet 26 ja 27 ovat siirtyneinä yhtä pitkät matkat hampaan 21 keskiviivan 28 vastakkaisille puolille, mutta samoille puolille kuin niitten vastaavat kaaret. Molemmat kaarevuuskeskipisteet ovat hihnapyörän hampaan sisässä. Toisiaan leikkaamattomat kaaret 24 ja 25 on yhdistetty viivaosalla 31. Kaari 24 ulottuu pisteestä A pisteeseen B. Kaari 25 ulottuu pisteetä C pisteeseen D. Keskipisteet 26 ja 27 ovat yhtä pitkien matkojen päässä hihnapyörän ulkoläpimitalle·hampaan keskiviivan 28 kohdalla piirretystä tangentista ja yhtä pitkien välimatkojen päässä vastakkaisilla puolilla keskiviivaa 28 ja yhtä pitkien säteensuuntais-ten välimatkojen päässä hihnapyörän keskipisteestä. Viivaosa 31 on osa ympyränkaarta, joka on piirretty keskipisteestä, joka sijaitsee keskiviivan 28 jatkeella. Viivan 31 kaarevuuskeskipiste voi olla keskiviivalla 28, so. hihnapyörän rungon sisässä. Vaihtoehtoisesti viivaosan 31 kaarevuuskeskipiste voi olla keskiviivan 28 jatkeella, joka on hihnapyörän rungon ulkopuolella. Viivaosa 31 on esitetty suorana viivana, mutta se voi olla kovera tai kupera hihnapyörän runkoon nähden.

Kuvio 3 esittää suurempimittakaavaista pituussuuntaista leikkaus-kuvantoa kuvion 2 mukaisesta hihnapyörästä asetettuna päällekkäin 6 68454 vastaavan US-patentin 3 756 091 mukaisen konjugaatin hihnapyörän kuvannon kanssa. Tämä kuvio tähdentää vastaavien hihnapyöruurteiden ja -hampaiden pituusleikkausprofiilien erilaisuutta. Kuviosta 3 näkyy keksinnön mukainen uurreprofiili 22, joka koostuu kaaresta, jonka säde on 32 ja kaarevuuskeskipiste kohdassa 33. Kaaret 23 ja 25, jotka osaksi muodostavat hihnapyörähampaan keksinnön mukaisen kärjen, on piirretty säteillä 29 ja 30, joiden kaarevuuskeskipisteet ovat kohdissa 26 ja 27. Viivaosa, joka muodostaa hampaan kärjen uloimman osan ja yhdistää kaaret 24 ja 25, on keksinnön mukaan yhtä pitkä kuin pisteiden B ja C välimatka. Uurteen 22 muodostava kaari voi leikata keksinnön mukaisia kaaria 24 ja 25 pisteissä A ja B.

Sen sijaan US-patentin 3 756 091 mukaisen konjugaattisen hihnapyörän uurteen 41 muodostaa kaari, jonka säde on 40 ja kaarevuuskeskipiste kohdassa 39. Kaaret 46 ja 47, jotka osaksi muodostavat US-patentin 3 756 091 mukaisen hihnapyörähampaan kärjen, on piirretty säteillä 44 ja 45, joiden kaarevuuskeskipisteet ovat kohdissa 42 ja vastaavasti 43. Viivaosa, joka muodostaa hampaan kärjen uloimman osan ja yhdistää kaaret 46 ja 47 toisiinsa, on yhtä pitkä kuin pisteiden E ja F välimatka. Uurteen muodostava kaari 41 leikkaa kaaria 46 ja 47 pisteissä G ja H.

Esillä olevan keksinnön mukaisen viivaosan BC pituus on suurempi kuin US-patentin 3 756 091 mukaisen hihnapyörähampaan viivaosan EF pituus. Esillä olevan keksinnön mukaan kaarevuuskeskipisteet 26 ja 27 ovat siirtyneinä vastakkaisille puolille keskiviivasta 28 pitemmän matkan päähän kuin US-patentin 3 756 091 mukaisen hihnapyörähampaan kärjen kaarevuuskeskipisteet 42 ja 43. Varjostettu alue 48 edustaa sitä lisäainetta, joka keksinnön mukaisessa hihnapyöräuurteen ja -hampaan kärjen profiilissa on, verrattuna vastaavaan US-patentin 3 756 091 mukaiseen profiiliin.

Kuvio 4 on suurempimittakaavainen pituussuuntainen osaleikkauskuvan-to kuvion 2 mukaisesta hihnapyörästä parittaislomistuksessa US-patentin 3 756 091 mukaan rakennetun hihnan kanssa kuormittamattomassa tilassa. Pituusleikkauksessa hihnan 50 kukin hammas 49 koostuu kahdesta ympyränkaaresta 51 ja 52, joiden yhtä pitkät säteet 53 ja 54 leikkaavat toisiaan keskiviivalla 34 olevassa pisteessä 55. Ne kaarevuuskeskipisteet 56 ja 57, joista kaaret 51 ja 52 on piirretty, ovat siirtyneinä vastakkaisille puolille keskiviivaa 34 kuin niitä 68454 7 vastaavat kaaret, määrän, joka yleensä on yhtä suuri tai pienempi kuin 10 % kaarien 51 ja 52 kaarevuussäteestä.

Keksinnön mukaisen hihnapyörän vierettäisten hihnapyörähampaiden välisen uurteen syvyys on pienempi kuin konjugaattisen hihnapyörän uurteen syvyys ja niin ollen pienempi kuin hihnahampaan syvyys. Tämä näkyy selvästi kuviosta 4, jossa hihnahampaan kärki on esitetty hih-napyöräuurteen pohjan kanssa limittäisenä. Tietenkään näin ei ole käytännössä, vaan hihnahammas joutuu muuttamaan muotoaan kosketuksensa johdosta hihnapyöräuurteen kanssa. Hihnapyöräuurteen syvyys on mieluimmin 1-15 % pienempi kuin hihnahampaan syvyys.

Keksinnön mukaista käyttölaitetta suuniteltaessa on edellä jo selitettyjen näkökohtien lisäksi toivottavaa, että hihnahampaan leveyden (sen leveyden, jota edustaa pisteiden J ja K kuviossa 4 välisen katkoviivan 59 pituus) kosketussuhde viivaosan 31 pituuteen (viivan BC kuviossa 2 pituuden edustamaan leveyteen) on 20:1 ja 1:1 välillä ja mieluimmin 15:1 ja 3:1 välillä.

Uurteen 22 poikkileikkausprofiilin säde 32 on paljon suurempi kuin säteen 29 ja 30 ja sen keskipiste 33 on hihnapyörän rungon ulkopuolella, keskiviivalla 34. Säteiden 26, 27 ja 33 keskipisteet sijaitsevat samalla ympyrällä tai pienen matkan ipäässä toisistaan olevilla ympyröillä 35 ja 36, jotka ovat samankeskiset hampaiden kärkien uloim-mat viivaosat 31 yhdistävän ympyrän kanssa ja sijaitsevat tämän sisäpuolella. Ympyrät 35 ja 36 ovat tästä ympyrästä säteen suuntaisen matkan päässä, joka on yhtä suuri tai pienempi kuin 30 % hampaan koko-naissyvyydestä. Hampaan kokonaissyvyys on viivaosaan 31 ja keskiviivan 28 leikkauspisteen, so. pisteen, joka sijaitsee kärkiympyräl-lä 37, ja uurteen 22 sisimmät pisteet yhdistävän ympyrän säteensuun-tainen välimatka. Uurteen 22 sisin piste on säteellä 32 piirretyn kaaren ja keskiviivan 34 leikkauspisteessä so. juuriympyrällä 38 sijaitsevassa pisteessä.

Uurteen profiilin 22 muodostaa ympyränkaari, jonka säde on 32 ja keskipiste kohdassa 33 keskiviivalla 34. Uurteen 22 muodostava kaari voi leikata profiilin hihnapyöräuurteen toisella puolella olevaa kaarta 24 ja tämän profiilin vastakkaisella puolella olevaa kaarta 25. Hihnapyöräuurteen profiili viivaosan 31 ja keskiviivan 28 leikkauspisteestä vastaavaan leikkauspisteeseen saakka lähinnä viereisellä 68454 8 hampaalla toistuu hihnapyörän kehän ympäri muiden hampaiden ja uurteiden muodostamiseksi.

Hihnapyöräuurteen kokonaissyvyys on yhtä suuri kuin keskiviivaa 34 myöten mitattu välimatka tämän viivan 34 kärkiympyrän 37 ja juuri-ympyrän 38 leikkauspisteiden väliltä. Niin kuin kuviosta 2 näkyy, hihnapyöräuurteen kokonaissyvyys on säteen 32 pituuden ja välimatkan d summa. Mieluimmin hihnapyöräuurteen kokonaissyvyys ei ole enempää kuin 15 % pienempi kuin sen hihnahampaan syvyys, joka lomistuu tähän hihnapyöräuurteeseen. Tämän johdosta hihnaharamas joutuu puristuslo^ mistukseen uurteen 22 kanssa. Vaihtoehtoisesti hihnapyöräuurteen syvyyden ja hihnahampaan syvyyden mittasuhde voi olla sellainen kuin US-patentissa 3 756 091 on selitetty.

Hihnapyöräuurteen ja -hampaan muotoa suunniteltaessa on pyrittävä siihen, että uurteen 22 muodostava kaari sujuvasti liittyy kaariin 24 ja 25. Jotta saataisiin aikaan sujuva siirtymä uurteen 22 muodostavasta kaaresta kaariin 24 tai 25, jotka muodostavat osan hihnapyörä-hampaan kärjestä, saattaa kuitenkin olla suotavaa käyttää yhdistys-viivaa. Tämä yhdistysviiva voi olla samanlainen kuin viivaosa 31.

Esimerkki

Voimansiirtojärjestelmien, joissa on hihnapyörät, joiden mittasuhteet ovat tämän keksinnön mukaiset, vertaamista varten suorituskyvyltään hihnapyöriin, joiden mittasuhteet ovat tavanomaiset, noudatettiin seu-raavaa menettelyä. Useita pakko- eli synkronisia käyttöhihnanäyttei-tä valmistettiin tavanomaisin menetelmin, tavanomaisia, alalla vanhastaan tunnettuja aineita käyttäen. Kaikki hihnat tehtiin neopreeni-kumiseoksesta, jolla oli nailonkudos hihnahampaita vasten ja johon sisältyi vetoelin, joka koostui lasikuitupunoksista, jotka sijaitsivat olennaisesti hihnahampaiden juuriviivalla. Valmistuksen jälkeen hihnanäytteet koestettiin dynaamisesti mitoiltaan ja muodoltaan asianmukaisilla hihnapyörillä niin kuin seuraavassa selitetään.

Kolme voimansiirtojärjestelmää koestettiin. Näitä yhdistelmiä merkittiin kirjaimilla A, B ja C:

Yhdistelmä A käsitti hihnoja ja hihnapyöriä, jotka oli valmistettu tarkasti US-patentin 3 756 091 mukaan. Näitä hihnoja ja hihnapyöriä myy kaupallisesti toiminimi UNIROYAL, Inc. 8 mm jakoisena Powergrip 9 HTD hihna- ja hihnapyöräjärjestelmähääri. 6 8454

Valmistettujen kahdeksan hihnanäytteen mitat olivat seuraavat, mitattuina hihnapyörien väliseltä pituussuuntaiselta osalta: hihnahampai- den välinen jako 8 mm; hihnahampaan leveys 6,6 mm; hihnahampaiden välimatka 1,4 mm; ja hihnahampaan syvyys 3,4 mm. Hihnojen leveys oli 15 mm ja jakoviivapituus 936 mm.

Hihnapyörien hammassyvyys oli 3,6 mm, ja ne olivat olennaisesti konjugaattiset hihnahampaiden kanssa. Niin kuin US-patentissa 3 756 091 on selitetty, hampaiden kärkien pituussuuntainen leikkaus-ääriiviiva koostui kahdesta ympyränkaaresta, joita yhdisti viivaosa. Viivaosan pituus oli 0,3 mm. Näin saadussa voimansiirtojärjestelmässä viivassa oli 4,2 % hihnahampaan leveydestä.

Yhdistelmä B käsitti voimansiirtojärjestelmän, joka oli muuten täysin samanlainen kuin yhdistelmä A paitsi että hihnahampaan syvyyttä oli suurennettu 0,3 mmrllä (8,9 %:lla) 3,5 mm:iin. Tämä vastaa US-patentin 4 037 485 opetuksia. Hihnanäytteitä tehtiin seitsemän.

Yhdistelmä C käsitti esillä olevan keksinnön mukaisen voimansiirto-järjestelmän. Hihnan mitat olivat samat kuin yhdistelmässä A. Hih-napyörähampaan syvyys oli 3,3 mm; hihnauurteen kaarevuussäde oli 2,7 mm. Viivaosan pituus oli 0,5 mm.

Taulukossa 1 on verrattu yhdistelmien A, B ja C tärkeimpiä mittoja ja aiheutunutta hihnahampaan kokoonpuristumista.

Taulukko I

Yhdistelmät

ABC

Hihnahampaan leveys, mm 6,6 6,6 6,6

Hihnahampaan syvyys, mm 3,4 3,7 3,4

Hihnapyörähampaan syvyys, mm 3,6 3,6 3,3

Viivaosan pituus, mm 2,8 2,8 0,5

Viivaosan pituus %:na 4,2% 4,2% 7,7% (hihnahampaan leveydestä)

Hihnahampaan kokoonpuristuma 0% 3,4% 3,7% (hihnahampaan syvyys - hihnapyörähampaan syvyys) hihnapyörähampaan syvyys 10 68454

Kukin hihnanäyte asennettiin kuollutpaino-taivutuskoestimeen, jossa oli kaksipyöräsovitus, joka koostyi käyttävästä ja käytetystä hihna-pyörästä, joiden kummankin läpimitta oli 54,9 mm. Käyttävää hihna-pyörää ajettiin 350 kierroksen minuuttinopeudella niin, että hihna-pyörien akseleiden keskiviivojen välillä vaikutti n. 1100 N:n voima. Koestus suoritettiin huoneenlämpötilassa. Koestusta jatkettiin särkymiseen saakka, ellei toisin mainita. Särkymiseen kulunut aika lähimmän tunnin tarkkuudella kullakin hihnanäytteiden ryhmällä on esitetty taulukossa II.

Taulukko II Kestoaika testissä, h Ä B C

83.4 59,0 298,4 (testi keskeytettiin) 46,9 117,2 690,7 65.5 99,1 187,6 75,7 120,8 233,4 54,2_258,5

Keski- 6 5,1 99,0 34 5,1 arvo

Testi toistettiin ympäristökammiossa, joka pidettiin 88°C:n lämpötilassa. Tulokset on esitetty taulukossa III.

Taulukko III Kestoikä testissä, h AB C

93.0 118,2 196,2 87,9 98,5 105,7 82.0 117,5 129,3 103,4_171,8

Keski- 91,6 111,4 162,0 arvo

Taulukoissa II ja III esitetyt tulokset osoittavat selvästi, että hihnapyörien ja hihnan yhdistelmä f/ C, jossa hihnapyörän ja hihnan keskinäinen suhde on tämän keksinnön mukainen, antoi merkitsevästi pitemmän kestoiän hihnalle kuin yhdistelmät A ja B. Tämä parannus ilmeni sekä huoneenlämpötilassa suoritetuissa testeissä että kiihdytetyissä, 88°C:n lämpötiloissa suoritetuissa testeissä.

11 68454

Ainoa merkitsevä muuttuja näissä vertauskokeissa oli hihnapyörän mittojen suhde hihnan mittoihin. Yhdistelmässä B hihnahampaiden syvyys oli suurempi kuin vastaavien hihnapyöräuurteiden syvyys. Yhdistelmässä C hihnahampaiden syvyys oli siinäkin suurempi kuin vastaavien hihnapyöräuurteiden syvyys. Yhdistelmän C viivaosan pituus oli kuitenkin olennaisesti suurempi kuin viivaosan pituudet yhdistelmän A tai yhdistelmän B hihnapyörissä. Ennestään tunnettujen yhdistelmien A ja B hihnapyörissä viivaosan pituudet olivat riittämättömät, saattaen hihnan alttiiksi liialliselle vetoelinten rasitukselle. Tämä liiallinen rasitus aiheutti hihnan kulumista hihnahampaiden väleissä ja särkyminen aiheutuikin pääasiassa liiallisesta kulumisesta tällä alueella.

Yhdistelmän C hihnapyörissä viivaosan pituus oli riittävä kuormituksen jakamiseksi suuremmalle alueelle ja siten rasituksen pienentämiseksi hihnahampaiden välisillä alueilla. Tämän johdosta kuluminen hampaiden välisillä hihna-alueilla väheni ja hihnan kestoikä suureni merkitsevästi sekä huoneen lämpötilassa että korotetussa lämpötilassa.

Edellä selitettyä hihnapyörää voidaan käyttää muidenkin hampaallisten hihnojen kuin US-patenttien 2 057 852, 3 756 091 ja 4 037 485 patenttien mukaisten hampaallisten hihnojen yhteydessä. Kyseeseen tulevan hihnan hampaat voivat olla puolisuunnikkaan muotoiset, kaariviivetiset tai kiilan muotoiset tai niiden muoto voi koostua näiden profiili-muotojen yhdistelmästä tai modifikaatiosta. Hihnassa voi myös olla hampaat vetoelimen molemmin puolin.

Claims (8)

12 Patenttivaatimukset 6 8 4 5 4

1. Voimansiirtojärjestelmä, johon sisältyvät hampaallinen hihna-pyörä (11 tai 12) sekä taipuisa hampaallinen hihna (10), jotka hihnapyörähampaat (21) koostuvat kärkiosista, joita yhdistävät hampaanvälit (22), joista kärkiosista jokaisella on pituussuuntainen leikkausääriviiva, joka koostuu kahdesta olennaisesti ym-pyränkaaren muotoisesta kaaresta (24, 25), joiden kaarevuuskeski-pisteet (26, 27) ovat siirtyneinä toisiinsa nähden niin, että kummankin kaaren kaarevuuskeskipiste sijaitsee samalla puolella hampaan keskiviivaa (28) kuin sitä vastaava kaari, ja kaaret yhdistävästä viivasegmentistä (31), tunnettu siitä, että viivasegmentin (31) pituus on 6-33 % hihnahampaan (49) leveydestä, ja että hihnapyörähampaan (21) kärjen uloimman osan ja hampaan-välin (22) sisimmän osan välimatka on pienempi kuin hihnahampaan (49) syvyys.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimansiirtojärjestelmä, tunnettu siitä, että hihnapyörähampaan (21) viivaseg-mentti (31) on ympyrän kaari, jonka säde on yhtä suuri kuin hihnapyörähampaan (21) kärjen uloimman osan ja hihnapyörän keskipisteen välimatka.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen voimansiirtojärjestelmä, tunnettu siitä, että hihnapyörähampaan (21) kärkiosan kaaret (24, 25) ovat kärkiosan viivasegmentin (31) tangentteina yhtymäkohdissaan tämän kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimansiirtojärjestelmä, tunnettu siitä, että hihnapyörähampaan (21) kärkiosan viivasegmentti (31) on suora viiva.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirto-järjestelmä, tunnettu siitä, että hihnapyörän hampaan-välin (22) pituussuuntainen leikkausääriviiva koostuu olennaisesti ympyränkaaren muotoisesta kaaresta. 1 Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirto-järjestelmä, tunnettu siitä, että hihnapyörähampaan (21) kärkiosan uloimman osan ja hampaanvälin (22) sisimmän osan välimatka on enintään 15 % pienempi kuin hihnahampaan (49) syvyys. 13 68454

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirto-järjestelmä, tunnettu siitä, että hihnapyörän hampaan-välit (22) ovat ei-konjugaattiset hihnahampaiden (49) kanssa.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirto-järjestelmä, tunnettu siitä, että hihnahampaat (49) ovat pituussuuntaiselta leikkausääriviivaltaan olennaisesti kaari-viivaiset.