DE3134595C2

DE3134595C2 - Zahnriemen-Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3134595C2
Application number: DE3134595A
Authority: DE
Inventors: Katsuo Kobe Hyogo Kanamori; Takahide Kobe Hyogo Mizuno; Isamu Kyoto Nagai; Fumihito Nakagawa; Hiroyuki Amagasaki Hyogo Okawa
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1980-09-03
Filing date: 1981-09-01
Publication date: 1983-09-08
Also published as: GB2084688B; FR2489459B1; JPS591896B2; US4427403A; GB2084688A; JPS5747057A; DE3134595A1; FR2489459A1

Abstract

Eine Zahnriemen-Kraftübertragungsvorrichtung mit einem aus elastischem Material bestehenden und mit Zähnen und Nuten einer bestimmten Teilung entlang seiner Länge ausgebildeten Zähnen und einer mit Nuten und Zähnen ausgebildeten Zahnriemenscheibe kennzeichnet sich dadurch aus, daß die Zähne (5) des Zahnriemens (2) einen ersten Abschnitt (14) umfassen, welcher von der Nutfläche (13) des Zahnriemens (2) ausgeht und 60 bis 95% der Gesamthöhe Hb des Zahnes (5) einnimmt, daß jeder Zahn (5) weiterhin einen zweiten Abschnitt (15) umfaßt, welcher von einer gekrümmten Fläche gebildet ist, die zumindest einen Teil einer Spitze des Zahnes bildet und ein Zentrum (21) auf der Mittellinie (16) des Zahnes (5) hat, daß die Höhe Hb jedes Zahnes (5) des Zahnriemens (2) gleich oder größer ist als die Tiefe Hp jeder Nut (11) der Riemenscheibe (1), so daß zumindest ein Endabschnitt der Spitze (10) jedes Zahnes (5) des Zahnriemens (2) gegen den Boden (12) jeder Nut (11) der Riemenscheibe (1) zusammendrückend deformierbar ist, wenn der Zahnriemen (2) mit der Riemenscheibe in Eingriff gelangt. Mit dieser Ausbildung des Zahnriemens wird die Geräuschentwicklung im Betrieb erheblich reduziert.

Description

3. Vorrichtung nach Ansrvruch ', dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (14) einen konstanten Zahnwinkel θ hat, welcher durch die geneigten ebenen Flächen im Querschnitt derselben gebildet wird und daß der zweite Abschnitt (15) durch einen einzelnen Bogen gebildet ist, dessen Zentrum (21) auf der Mittellinie (16) des Zahnes (5) des Zahnriemens (2) iiegt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet daß jeder Zahn (4) der gezahnten Riemenscheibe (1) einen trapezförmigen Querschnitt hat. welcher durch die geneigten Flächen (22) und die Bodenfläche (12) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den geneigten Flächen (22) des Zahnes (4) der gezahnten Riemenscheibe ein so Nutwinkel θ gebildet wird, der gleich dem Zahnwinkel Θ des Zahnriemen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnwinkel θ des Zahnriemens (2) im Bereich von 40 bis 50° liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß, wenn die gezahnte Riemenscheibe (1) und der Zahnriemen (2) miteinander in Eingriff stehen, zwischen den geneigten Flächen (22) der gezahnten Riemenscheibe (1) und den geneigten Flächen des Zahnriemens (2) Freiräume bestehen (Spiel).

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nuten (11) der Riemenscheibe (1) involventisch gekrümmt ausgebildete und geneig- es te Flächen (22) und eine ebene Bodenfläche (12) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß der erste Abschnitt (25) einen konstanten Zahnwinkel θ einnimmt welcher durch die geneigten ebenen Rächen (im Querschnitt) gebildet wird und daß der zweite Abschnitt (26) durch eine Vielzahl von Bögen (28,29) gebildet wird, deren Zentren auf der Mittellinie (32) des Zahnes (30) des Zahnriemens (2) liegt

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnriemen-Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend eine Kombination aus einem Zahnriemen und einer Riemenscheibe. Mehr noch bezieht sich die Erfindung auf eine Kombination eines vorbestimmten Dimensionsverhältnisses einer Riemenscheibe, dessen Nut und Zahn im Querschnitt trapezförmig ist und eines Zahnriemens mit einem Zahn, welcher durch eine Kombination von geraden Linien und Bögen gebildet wird.

Ein Zahnriemen ermöglicht einen schlupflosen Zwangsantrieb im Gegensatz zu einem flachen oder V-förmigen Riemen. Der Zahnriemen hat weiterhin eine Anzahl von Vorteilen gegenüber einem Getriebe und einer Kette. Beispielsweise fordert er keine Schmierung. Aus diesem Grunde hat man kürzlich den Zahnriemen in erheblich vergrößertem Umfang verwendet.

Die Übertragung der Energie eines Zahnriemens wird erzielt durch den Eingriff seiner Zähne mit den Nuten einer Riemenscheibe. Der Riemen erzeugt übermäßige Geräusche, wenn er mit der Riemenscheibe in Eingriff gelangt oder sich von dieser löst, und zwar in Abhängigkeit von der Zahnform oder dem Eingriffsverhältnis zwischen dem Zahnriemen und der Riemenscheibe. Mehr noch neigt der Zahnriemen dazu, eine abgenutzte Nutfläche oder einen abgenutzten Zahn zu erhalten, wenn er länger in Betrieb ist.

Es ist ein Kraftübertragungssystem bekannt, welches einen Zahnriemen mit trapezförmigem Querschnitt und eine Riemenscheibe mit einer Koh'.ur umfaßt, welche der des Zahnes des Zahnriemens komplementär ist Der Zahnriemen ist mit der Zahnriemenscheibe in Eingriff bringbar, wie dies beispielsweise durch RMA (Rubber Manufacturers Association) lp-24 (1978) spezifiziert ist. Die angetriebene geneigte Fläche der Nut des Riemens ist geeignet, die zugehörige geneigte Antriebsfläche des Zahnes der Riemenscheibe innig zu berühren, während zwischen der Spitze und dem Zahn des Zahnriemens und dem Boden der Nut der Riemenscheibe ein Freiraum verbleibt. Die Riemennut ist hart, da sie äußere Baumwollgewebebestandteile hat Außerdem hat sie einen harten Körper hoher Zugfestigkeit welche in der Nähe dieser äußeren Gewebebestandteile liegt. Der Zahn der Zahnscheibe ist ebenso aus hartem Material hergestellt, wie beispielsweise aus Metall oder Harz. Daher verursacht der Eingriff zwischen der Riemennut und dem Riemenscheibenzahn eine Vibration des Bandes. Die Frequenz /'dieser Vibration wird üblicherweise durch folgende Gleichung ausgedrückt:

Zahnzahl der
Riemenscheibe

Drehzahl der
Riemenscheibe

Es tritt Resonanz auf und es werden abnormale Geräusche erzeugt, wenn eine angetriebene Welle, eine Antriebswelle, eine Leerlaufwelle und jegliches andere,

die Riemenscheibe umgebende Element eine Eigenfrequenz /'hat, die gleich ist nf'oder — (n ist eine natürliche

Zahl). Wenn diese Vorrichtung bei einem Kraftfahrzeug oder einem ähnlichen Motor verwendet wird, trifft es insbesondere zu, daß Resonanz häufig in gewissem Umfang der weit veränderlichen Drehzahl des Motors auftritt, wodurch ein unangenehmes Geräusch erzeugt wird.

Um diese Nachteile zu verbessern, wurde ein Antriebssystem entwickelt, bei dem ein Zahnriemen eine größere Höhe hat als die Tiefe einer Riemenscheibennut Dieser Zahn kann kompressibel in diese Nut eingreifen, wie dies in der US-PS 40 37 485 offenbart ist Entsprechend diesem System wird der Zahnriemenzahn kompressiv in einer Riemenscheibennut deformiert, um die Höhe zu vermindern, wodurch die Abnutzung einer Riemennut die mit einem Riemenscheibenzahn in Berührung gelangt verhindert wird. Ein Riemenzahn ist komplementär zu einer Riemenscheibennut und berührt die gesamte Räche derselben. Eine antreibende/angetriebene geneigte Fläche eines Riemenzahnes, der die entsprechende angetriebene/antreibende geneigte Fläche einer Riemenscheibennut berührt hat einen Oberflächenbereich, welcher so stark wie Möglich vergrößert ist, so daß ein geringer Berührungsdruck zwischen diesen aufrechterhalten werden kann, um die Zahndeformation zu reduzieren. Dementsprechend hat ein Riertienzahn nur einen begrenzten Freiheitsgrad für eine kompressive Deformation innerhalb der Riemenscheibennut Solch ein Riemenzahn schafft jedocii keine ausreichende Funktion dahingehend, die Stoßenergie zu absorbieren. Daher tritt unausweichlich ein erhebliches Geräusch auf, wenn der Riemenzahn mit der Riemenscheibennut in Eingriff gelangt.

Hinsichtlich dieser Probleme besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Form des Zahnes eines Zahnriemens und das Dimensionsverhältnis zwischen dem Riemen und der Riemenscheibe im statischen Eingriffszustand zu verbessern und eine verbesserte Zahnriemen-Kraftübertragungsvorrichtung zu schaffen, die ein geringeres Geräusch nach dem Eingriff zwischen der Riemennut und dem Riemenscheibenzahn und zwischen einem Riemenzahn und einer Riemensciieibennut erzeugt so daß jegliches abnormale Geräusch verhindert wird, welches infolge der Situation nach dem Eingriff zwischen einer Riemennut und eines Riemenscheibenzahnes auftreten könnte. Im Zusammenhang damit soll die Fläche der Riemennut während der Übertragung der Energie bei hoher Belastung gegen so Abnützung geschützt werden, so daß eine verlängerte Lebensdauer des Riemens sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zahnriemen-Kraftübertragungsvorrichtung gelöst, die einen 2'ahnriemen aus Gummi oder aus anderem elastischen Materia' oder einem synthetischen Harz besteht. Dieser Riemen weist Zähne und Nuten auf, die in einer festen Teilung alternativ entlang der Länge des Riemens angeordnet sind. Jeder Zahn hat einen ersten Abschnitt, welcher 60 bis 95% seiner Höhe Hb einnimmt Weiterhin hat jeder Zahn einen zweiten Abschnitt, welcher den restlichen Bereich des Zahnes im Bereich der Spitze bildet Der erste Abschnitt wird durch ebene Flächen gebildet, die einen vorbestimmten Neigungswinkel Θ zur Mittellinie des Zahnes einnehmen. Der zweite Abschnitt oder zumindest die Spitze des Zahnes wird durch einen Bogen gebildet, dessen Zentrum auf der Mittellinie des Zahnes liegt. Eine gezahnte Riemenscheibe hat Nuten und Zähne, die im wesentlichen einen trapezförmigen Querschnitt haben. Jede Nut der Riemenscheibe hat eine Tiefe Hp, welche so gewählt H daß sie solch ein Dimensionsverhältnis zur Höhe Hb jedes Zahnes des Riemens einhält, daß

Hb-Hp Hb

von 0 bis 0,15 sein kann, wodurch die Spitzen der Zähne des Riemens in Berührung mit den Wurzelflächen der Nuten der Riemenscheibe gebracht werden, wenn der Riemen und die Riemenscheibe miteinander in Eingriff gelangen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Zahnriemen-Kraftübertragungsvorrichtung entsprechend der Erfindung, bei der ein Zahnriemen beim Zusammenwirken mit einer Riemenscheibe dargeste"'■ ist

F1 g. 2 eine schematische und ebenso tra jmentarische Seitenansicht der Vorrichtung, bei der der Zahnriemen in statischer Eingriffslage mit der Riemenscheibe sich befindet,

F i g. 3 eine detaillierte Ansicht der Konstruktion eines Zahnes des Zahnriemens entsprechend der Erfindung und

Fig.4 eine fragmentarische Seitenansicht einer Kraftübertragungsvorrichtung entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 1 steht ein Zahnriemen ?. in Eingriff mit einer gezahnten Riemenscheibe 1. Der Zahnriemen 2 besteht hauptsächlich aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Material, oder einem synthetischen Harz. Er umfaßt einen Kern 3 hoher Zugfestigkeit Der Zahnriemen 2 umfaßt weiterhin einen Zahn 4, welcher mit einer Nut 11 der Riemenscheibe 1 in Eingriff bringbar ist. Die Ritmenscheibe 1 umfaßt einen Zahn 5, welcher mit einer Nut 6 des Riemens 2 in Eingriff bringbar ist. Der Zahnriemen 2 greif, in die Riemenscheibe 1 ein, wenn sich der Riemen irr Richtung eines Pfeiles 7 bewegt. Der Kern 3 des Zahnriemens 2 hat eine Mittellinie, welche ehie Teillinie 8 des Zahnriemens 2 bildet. Wenn die Teillinie 8 mit einer Teilkreislinie 9 der Riemenscheibe 1 zusammenfällt, steht der Riemen 2 in glattem Eingriff mit der Riemenscheibe 1. Der Zahn 4 des Zahnriemens 2 hat eine Spitze 10, welche nur teilweise mit der Bodenfläche 12 der Nut 11 der Riemenscheibe 1 in Eingriff gelangt, während der größere Teil der Spitze 10 eine Freifläche bildet. Der Zahn 4 des Zahnriemens 2 ist kompressibel deformierbar, um den Berührungsdruck zwischen dem Zahn Γ -iuf der Riemenscheibe 1 und der Nut 6 im Zahnriemen 2 so wirksam abzuschwächen, daß der Zahnriemen 2 seine·. Eingriff mit der Riemenscheibe 1 aufrechterhalten kann, ohne daß irgendein großes Geräusch oder ein abnormaler Ton erzeugt wird.

Entsprechend F i %. 2 ruht der Zahnriemen 2 in seiner Eingriffslauge mit der Riemenscheibe 1. Nur ein Zahn 4 ist für den Zahnriemen 2 dargestellt, obwohl er mit einer Vielzahl von Zähnen und Nuten versehen i*t, die abwechselnd in einer bestimmten Teilung entlang seiner Länge angeordnet sind. Der Zahn 4 hat eine Kontur, die durch eine Kombination von ebenen und gekrümmten Flächen gebildet wird, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Die ebenen Flächen gehen von der Fläche 13 der Nut

des Zahnriemens aus und nehmen 60 bis 95% der Höhe Hb des Zahnes 4 ein, wie dies bei Hp angezeigt ist. Sie definiert einen ersten Abschnitt 14. Die ebenen Flächen sind so geneigt, daß sie zwischen sich einen Winkel θ von 40 bis 50° bilden. Dieser Winkelbereich der Neigung ist wünschenswert, um einen geeigneten Eingriff des Zahns 4 mit der Nut 11 sicherzustellen. |ede Höhe des ersten Abschnittes 14, die kleiner ist als 60% der gesamten Zahnhöhe Hb ist unerwünscht, da sie die ebenen Flächen reduziert. Eventuell wird die Funktion des Zahnriemens dadurch herabgesetzt.

Die gekrümmte Fläche bildet einen zweiten Abschnitt 15. welcher in der Spitze 10 des Zahnes 4 endet. Die gekrümmte Fläche hat ein Zentrum 21 auf der Mittellinie 16 des Zahnes 4, die den Mittelpunkt eines Radius Ri der gekrümmten Fläche ist. Ein trapezförmiger Zahn eines bekannten Zahnriemens hat eine Spitzenfläche 17, die parallel zur Nutfläche 13 liegt, wie dies in der Grenze zwischen den beiden Abschnitten 14 und 15 dargestellt ist. Dementsprechend hat der Zahn des Zahnriemens entsprechend der Erfindung eine Kontur, die durch Hinzufügen eines gekrümmten Abschnittes zur bekannten trapezförmigen Gestalt gebildet ist. Die Höhe Hbdes Zahnes 4 ist so gleich der Höhe /jfdes bekannten trapezförmigen Zahnes plus der Höhezl/j des gekrümmten Abschnittes. Die Grenzen 18 zwischen den beiden Abschnitten 14 und 15 werden von gekrümmten Segmenten eines geeigneten Radius gebildet.

Der den zweiten Abschnitt 15 bildende Bogen verläuft durch einen Punkt 19, welcher auf der Mittellinie 16 des Zahnes 4 liegt und einen Abstand Hb von der Nutfläche 13 hat. Ein Paar von Punkten 20, die auf dem Bogen liegen, bilden die Grenzbereiche 18.

F i g. 3 zeigt beispielsweise die Konstruktion für den Zahn eines Zahnriemens 2. Geneigte Linien bilden die Kontur eines bekannten Zahnriemens mit einem trapezförmigen Zahn. Die Zahnhöhc hi, der Winkel θ seiner geneigten Flächen, der Radius r* des Bogens, welche die Grenzen zwischen den geneigten Flächen und der Spitze des Zahnes bestimmen, und der PLD-Wert (d. h. der Abstand zwischen der Mittellinie des Kerns des Riemens und seiner Nutfläche 13) werden alle durch RMA usw. spezifiziert.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Höhe Hb eines Zahnes eines Zahnriemens erhalten durch die Gleichung

^^ = 0 bis 0,15,

Hb

Bodenfläche 12 hat.

Die Erfindung schafft so ein wirtschaftliches Kraftübertragungssystem, welches keine speziellen Riemenscheibenzahngestaltung erfordert, bei dem jedoch eine bekannte Riemenscheibe für einen Zahnriemen verwendet kann, welcher eine spezielle Zahngestalt der zuvor beschriebenen Art und Weise hat.

Ein anderes hervorstehendes Merkmal der Erfindung besteht im vorgenannten dimensionsmäßigen Verhältnis zwischen dem Zahnriemen und der Riemenscheibe. Wenn der Riemen konstruiert wird, ist es wesentlich, sicherzustellen, daß die Höhe Hb jedes Zahnes des Zahnriemens gleich oder größer ist als die Tiefe Hp jeder Nut der Riemenscheibe, und zwar in einem Ausmaß, welches der folgenden Gleichung genügt:

40

50

was nachfolgend näher im einzelnen erläutert wird. Dadurch werden die Punkte 19, 20 und 20' bestimmt. Der Punkt 19 befindet sich an der Mittellinie 16 des Zahnes und in einem Abstand Hb weg von der Nutfläche 13. Die Punkte 20 und 20' liegen auf Bögen n> und teilen diese in zwei gleiche Abschnitte. Die drei Punkte 19, 20 und 20' bilden einen Bogen mit einem Radius Ri und das Zentrum 21 befindet sich auf der Zahnmittellinie 16. bo

Die Nuten und Zähne der Riemenscheibe 1, mit denen der Zahnriemen in Eingriff steht, haben einen trapezförmigen Querschnitt, welcher durch ebene Flächen bestimmt ist, wie dies bei einer bekannten Riemenscheibe der Fall ist. Es ist ebenso möglich, eine b5 bekannte Riemenscheibe mit trapezförmigen Nuten und Zähnen zu verwenden, bei denen jede Nut Ii evolventisch geneigte Flächen 22 und eine ebene Hb

= 0 bis 0,15

während es vom Standpunkt der Herstellung außer Frage steht, einen Wert von Hb zu wählen, welcher kleiner ist als Hp. Es ist ebenso unerwünscht, den Wert

Hb-Hp

Hb

so zu wählen, daß er größer ist als 0,15, da der Zahnriemen dann aus dem geeigneten Eingriff mit der Riemenscheibe springt. Theoretische und experimentelle Betrachtungen testieren die Richtigkeit und die Geeignetheit des vorgenannten Dimensionsverhältnisses.

Es ist möglich, zwischen den Flanken des Zahnes 4 des Zahnriemens und den Zahnflanken 22 der Nut 11 der Riemenscheibe ein Spiel vorzusehen.

Wenn die Zahnriemengestaltung und das Dimensionsverhältnis zwischen dem Zahnriemen und der Riemenscheibe entsprechend der vorgenannten Art verwendet wird, erzeugt der Zahnriemen keine Schwingungen oder abnormale Geräusche, wenn er mit irgendeiner Riemenscheibe in Berührung steht, deren Dimensionen durch RMA usw. spezifiziert sind. Der weiche Zahn, welcher aus Baumwollgewebe (Canvas) und Gummi oder anderem elastischen Material besteht, funktioniert als antivibratorisches Gummielement, wenn die Spitze gegen den Boden der Nut der Riemenscheibe stößt. Die gekrümmt geformte Spitze des Zahnes steht in weichem, glatten Eingriff mit der Nut der Riemenscheibe, entsprechend einer abrollenden Weise. Es besteht keine Störung zwischen der Nut des Zahnriemens und dem Zahn der Riemenscheibe, da der Berührungsdruck reduziert ist. Die Nut des Zah·-.-Jemens ist gegen Beschädigungen geschützt, da darauf kein erheblicher Berührungsdruck wirkt.

Während der Anfangsperiode des Eingriffs zwischen dem Zahnriemen und der Riemenscheibe berührt nur ein Teil der Spitze des Zahnes des Zahnriemens den Boden der Nut der Riemenscheibe und danach wird der größere Teil des gekrümmten Abschnittes des Zahnes kompressiv in der Nut der Riemenscheibe deformiert, ohne durch seine geneigten Rächen in irgendeiner Weise eingeschränkt zu werden. So vollzieht der weiche Zahn des Zahnriemens vollständig seine stoßabsorbierende Funktion zur Reduzierung jeglichen erzeugten Geräusches, wenn die Spitze des Zahnes des Zahnriemens mit dem Boden der Nut der Riemenscheibe in Berührung geiangt Wenn der Zahn des Zahnriemens exakt komplementär mit der Nut der Riemenscheibe ist, kann die Geräuschreduzierung nicht erzielt werden, da

Teilung	9,525 mm
Zähnezahl	122
Riemenbreite	19 mm
Zahnhöhe ht	2^9 mm
Bogen radius />	1,02 mm
Zahnwinkel θ	40°
PLD	0,686 mm

25

iO

die gesamte Fläche des Zahnes die Riemenscheibe berührt. Die !compressive Deformierbarkeit des Zahnes wird dabei durch die geneigten Flächen der Nut in der Riemenscheibe pingeschränkt. Dementsprechend ist es als eines der bedeutenden Merkmale der Erfindung "> anzusehen, sicherzustellen, daß nur ein Teil der Spitze des Zahnes des Zahnriemens mit dem Boden der Nut der Ritmenscheibe in Berührung gebracht wird.

Nachfolgend wird auf F i g. 4 Bezug genommen. Dort ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung ^|0 entsprechend der Erfindung dargestellt. Ein Zahnriemen 23 hat eine Zahngcstalt, die in einem ersten Abschnitt 25 durch ebene Flächen gebildet wird. Dieser erste Abschnitt bzw. diese ebenen Flächen gehen von der Nutfläche 24 aus. Der erste Abschnitt nimmt einen **> Bereich von 60 bis 95% (ht) der Höhe Hb eines Zahnes 30 ein. Zwei Bögen 28 und 29 eines zweiten Abschnittes 26 enden in einer Spitze 27. Wenn im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen von dem Begriff »Spitze« die Rede ist, so ist damit ein größerer Spitzenbereich gemeint, welcher im Ausführungsbeispiel insgesamt durch die gekrümmte Fläche gebildet wird. Die Bögen 28 und 29 haben ihr Zentrum auf der Mittellinie 32 des Zahnes 30.

Der Bogen 29 im zweiten Abschnitt 26 bildet die Spitze 27 des Zahnes 30. Der zweite Abschnitt 26, welcher durch die beiden Bögen 28 und 29 gebildet wird, hat einen Querschnittsbereich, welcher kleiner ist als der zweite Abschnitt 15 des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels, welcher durch einen einzelnen Boger gebildet wird. Diese Anordnung sieht einen größeren Freiraum 31 zwischen dem Zahnriemen und der Riemenscheibe vor, wenn die Spitze 27 des Zahnes des Zahnriemens den Boden der Nut der Riemenscheibe berührt. Daher wird ein geringeres Geräusch erzeugt, ^r> wenn der Zahn 30 des Zahnriemens die Nut 33 der Riemenscheibe berührt hat.

Entsprechend der Erfindung ist es möglich, jegliches Geräusch zu verhindern, welches dadurch erzeugt werden könnte, daß der Zahn riemenzahn und die Riemenscheibennut während ihres Eingriffs aufeinanderwirken, wobei der zu deformierende Zahn in Berührung mit dem Boden der Riemenscheibennut gerät, um dadurch jegliche Auftreffenergie zwischen diesen Teilen zu absorbieren. Diese Absorption der ⁴' Auftreffenergie verhindert ebenfalls die Erzeugung jeglichen Geräusches, welches dadurch entstehen könnte, daß die Nut in dem Zahnriemen und der Zahn der Riemenscheibe aufeinandertreffen.

Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen anhand """ von Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Zahnriemen wurden für eine Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle und einer Ölpumpenwelle " eines 2000-cc-Verbrennungsmotors mit einer Eigenfrequenz /' von 300 Hz getestet Zuerst wurde ein bekannter Zahnriemen verwendet, dessen Zähne einen trapezförmigen Querschnitt haben. Die prinzipiellen Dimensionen des Zahnriemens waren die folgenden: ^m

65 Der Riemen verlief um die Kurbelwelle, eine Kurbelriemenscheibe mit Zähnen und Nuten von trapezförmigem Querschnitt, gebildet durch ebene Flächen, welche Scheibe auf einer Ölpumpenwelle montiert ist, und eine ölpumpenriemenscheibe. Die Kurbelriemenscheibe hatte 24 Zähne, eine Nuttiefe Hp von 2,59 mm und einen Zahnwinkel Θ von 40°. Die ölpumpenscheibe hatte 18 Zähne, eine Nuttiefe Hp von 2,59 mm und einen Zahnwinkel θ von 40°. Der Riemen verursachte Resonanz und erzeugte ein abnormales Geräusch, wenn die Kurbelriemenscheibe bei einer niedrigen Geschwindigkeit von 600 bis 900 UpM gedreht wurde, und bei einer Frequenz f von 240 bis 360 Hz.

Zweitens wurde ein Zahnriemen gemäß der Erfindung, wie er in Fig.3 dargestellt ist, verwendet. Die Hauptabmessungen des Riemens waren die folgenden:

Teilung	9 525 rr.!T?
Zähnezahl	122
Riemenbreite	19 mm
Zahnhöhe Hb	2,75 mm
Bogenradius R\	3,55 mm
Bogenradius r_b	1,02 mm
Zahnwinkel θ	40°
PLD	0,686 mm

Zwischen den Nuten des Zahnriemens und den Zähnen der Riemenscheibe wurde in jedem Betriebsbereich der Kurbelwellenscheibe keine Vibration und kein Geräusch erzeugt.

Beispiel 2

Ein bekannter Riemen und ein Riemen gemäß der Erfindung, die beide dem Beispiel 1 entsprechen, wurden jeweils um eine Antriebsriemenscheibe mit Zähnen und Nuten eines trapezförmigen Querschnittes, gebildet durch ebene Flächen, und zwei angetriebene Riemenscheiben geführt. Die Antriebsriemenscheibe hatte 32 Zähne, eine Zahnhöhe von Hp von 2,59 mm und einen Zahnwinkel θ von 40°. Jede der angetriebenen Riemenscheiben hatte 16 Zähne, eine Zahnhöhe von 2,59 mm und einen Zahnwinkel von 40°. Ein Kraftübertragungssystem mit einer Zahnscheibe zwischen den Antriebsscheiben wurde geräuschgetestet. Ebenso wurde die Lebensdauer des Riemens getestet. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben. Der Riemen wurde bei Umgebungstemperatur von 100° C angetrieben. Die angetriebene Riemenscheibe wurde mit einer Geschwindigkeit von 3000 UpM gedreht. Der Riemen hatte eine Belastung von 8,1 ps. Der Wert von

Hb-Hb Hb

war 0,05.

Geräusch Riemenlebensdauer

(dB)

(Stunden)

Bekanntes Übertragungs	95	170
system
Übertragungssystem der	89	495
Erfindung

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, umfaßt das Kraftübertragungssystem der Erfindung eine Kombination eines Zahnriemen;; mit einer Zahngestaltung, die durch ebene und gekrümmte Flächen gebildet wird, mit einer bekannten Riemenscheibe, deren Nuten und Zähne im Querschnitt trapezförmig sind. Jedei Zahn des Riemens ist in einer der Nuten der Riemenscheibe kompressiv deformierbar, da die Spitze des Zahnes den Boden der Nut berührt. So absorbieren die Zähne des Zahnriemens wirksam jede Stoßwirkung zwischen den Zähnen des Zahnriemens und den Nuten der Riemenscheibe und reduzieren dadurch jegliches Geräusch, welches durch dieses Auftreffen erzeugt werden könnte. Die gekrümmte

10

Spitze jedes Zahnes des Zahnriemens steht im glatten weichen Eingriff mit der Nut der Riemenscheibe entsprechend einur abrollenden Wirkungsweise, um jegliche Auftreffenergie, die dazwischen entwickelt werden könnte, zu absorbieren, wodurch jegliches abnormale Geräusch verhindert wird, welches zwischen den Nuten im Riemen und den Zähnen der Riemenscheibe entstehen könnte. Dabei können die Riemennuten gegen Beschädigung geschützt werden. Eine verlängerte Lebensdauer des Zahnriemens ist ein weiterer Vorteil dieser Erfindung. Das Kraftübertragungssystem der Erfindung ist daher in einem weiten Umfang praktischer Anwendungen nützlich, einschließlich der Kraftübertragung bei Fahrzeugmotoren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnriemen-Kraftübertragungsvorrichtung mit einem aus elastischem Material bestehenden und mit Zähnen und Nuten einer bestimmten Teilung entlang seiner Länge ausgebildeten Zähnen, und einer mit Nuten und Zähnen ausgebildeten Zahnriemenscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (5) des Zahnriemens (2) einen ersten Abschnitt (14) umfassen, welcher von der Nutfläche Ό (13) des Zahnriemens (2) ausgeht und 60 bis 95% der Gesamthöhe Hb des Zahnes (5) einnimmt, daß jeder Zahn (5) weiterhin einen zweiten Abschnitt (15) umfaßt, welcher von einer gekrümmten Räche gebildet ist, die zumindest einen Teil einer Spitze des Zahnes bildet und ein Zentrum (21) auf der Mittellinie (16) des Zahnes (5) hat, daß die Höhe Hb jedes Zahnes (5) des Zahnriemens (2) gleich oder größer ist als die Tiefe Hp jeder Nut (11) der Riemenscheibe (1), so daß zumindest ein Endabschnitt der Spitze (10) jedes Zahnes (5) des Zahnrieniens (2) gegen den Boden (12) jeder Nut (11) der Riemenscheibe (1) zusammendrückend deformierbar ist wenn der Zahnriemen (2) mit der Riemenscheibe in Eingriff gelangt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe Hb und die Tiefe Hp ein Dimensionsverhältnis zueinander haben, welches durch folgende Gleichung ausgedrückt ist:

30

Hb-Hp Hb

0,15.