DE19908672C1 - Zahnriementriebelement - Google Patents

Abstract

Bei Zahnriementrieben kommt es beim Einkämmen der Zähne (1) in Zahnnuten regelmäßig zu einer erheblichen Geräuschbildung, die im wesentlichen durch die schlagartige Verdrängung der Luft aus den Zahnnuten hervorgerufen wird. Die neuen Zahnriementriebelemente, Zahnriemen und Zahnriemenrad, sollen die Schlagartigkeit der Luftverdrängung und damit die Geräuschbildung vermindern. DOLLAR A Das Zahnriementriebelement weist auf der Kontaktfläche (2) der Zahnung im Bereich der Zahnflanken (6), der Zahnköpfe (8) und/oder der Zahnfüße (7) ein offene Kanäle bildendes Subprofil (5) auf, wobei sich die Kanäle (3) bis zur seitlichen Grenze der Kontaktfläche (2) erstrecken. Durch die Kanäle (3) kann die Luft beim Einkämmen eines Zahnes (1) in eine Zahnnut entweichen. Die Schlagartigkeit der Luftverdrängung wird verringert und somit die Geräuschbildung vermindert. Die Profilierung kann sowohl im Zahnriemen als auch im Zahnriemenrad vorliegen. DOLLAR A Zahnriementrieb.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnriementriebelement mit einer Zahnflanken, Zahnköpfe und Zahnfüße bildenden Zahnung, wobei die im Einsatz des Zahnriementriebelements der Zahnung eines weiteren Zahnriementriebelements zugewandte Kontaktfläche der Zahnköpfe und der Zahnfüße offene, geradlinige und jeweils von einer zur anderen Stirnseite des Zahnriementriebelements durchgehende Kanäle aufweist.

Beim Lauf eines Zahnriementriebs tritt oftmals eine erhebliche Geräuschentwicklung auf, die zum Teil auf das schlagartige Entweichen von Luft aus den Zahnnuten beim Einkämmen der Zähne zurückzuführen ist. Aus der US 2,941,413 ist ein Zahnriementriebelement, konkret ein Zahnriemen, der eingangs genannten Art bekannt. Die durchgehenden Kanäle auf den Zahnköpfen und in den Zahnfüßen erlauben eine Abfuhr der eingefangenen Luft zu den Stirnseiten des Zahnriemens und damit einen geräuschgeminderten Lauf des Zahnriemens.

Aus der JP 60-234172 A2 ist ein Zahnrad bekannt, das allein auf den Zahnköpfen von einer zur anderen Stirnseite durchgehende Kanäle aufweist, die ebenfalls zur Geräuschminderung dienen sollen.

Aus der US 2,988,925 ist ein Zahnriemen bekannt, der allein auf den Zahnköpfen einen oder mehrere Kanäle aufweist.

Der beschriebene Stand der Technik weist allerdings jeweils den Nachteil auf, daß in den Zahnflanken weiterhin die Kontaktflächen weitgehend eben sind. Gerade dort wird zumindest zum größten Teil die Kraft zwischen den miteinander kämmenden Zahnriementriebelementen übertragen und somit auch ein Großteil des Laufgeräuschs erzeugt.

Aus der EP 0 064 576 B1 sind Zahnriemen bekannt, die auf ihrer gesamten Kontaktfläche Vorsprünge aufweisen, um im Lauf eine Dämpfung des Kontakts und damit eine Geräuschminderung zu erreichen. Das Anbringen der Vorsprünge ist allerdings aufwendig und damit kostenintensiv.

Um einen möglichst geräuscharmen Lauf zu erreichen, wird in der DE 39 31 480 C2 vorgeschlagen, an jedem Zahn eines Zahnriemens ein in seine Kopffläche eingebettetes Kopfstück aus einem gegenüber dem Riemenmaterial elastisch weicheren Werkstoff vorzusehen. Hierdurch soll das Auflaufen des Zahnriemens auf das Zahnriemenrad gedämpft werden. Das Aufsetzen dieses elastischen Materials in die Zahnradnut beeinflußt jedoch nicht in erheblicher Weise die Art der Luftverdrängung aus der Zahnradnut, so daß dieser Anteil der Geräuschentwicklung nicht bedeutend gemindert wird.

Schließlich ist aus der US 5,417,617 ein Zahnrad bekannt, das in den Zahnradnuten Luftöffnungen aufweist, durch die die in der Zahnradnut beim Einkämmen eines Zahnkopfes eingefangene Luft entweichen kann. Hierdurch wird lediglich in einem kleinen Bereich der Kontaktfläche eine Maßnahme ergriffen, deren Wirkung für die Geräuschminderung entsprechend eingeschränkt ist.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstig herstellbares Zahnriementriebelement zur Verfügung zu stellen, mit dem eine geringere Geräuschentwicklung im Betrieb erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Zahnriementriebelement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zusätzlich die Kontaktfläche der Zahnflanken mit derartigen Kanälen versehen ist.

Die Kanäle in den Zahnflanken erlauben auch dort ein weitgehend ungestörtes Entweichen von Luft und verhindern somit eine verstärkte Geräuschbildung aufgrund einer ansonsten schlagartigen Luftverdrängung. Die Maßnahme ist gerade im Bereich der Zahnflanken wirkungsvoll, da dort die Kraftübertragung zwischen den miteinander kämmenden Zahnriementriebelementen erfolgt, also der Kontakt zwischen den miteinander kämmenden Teilen am intensivsten ist.

Das erfindungsgemäße Zahnriementriebelement kann auch so ausgebildet sein, daß die Kanäle parallel zur Drehachse des Zahnriementriebelements verlaufen. Ein solcher Verlauf der Kanäle kann insbesondere im Falle von Zahnriemen wesentlich einfacher hergestellt werden als ein über die Breite der Kontaktfläche variierender oder schräger Verlauf.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Zahnriementriebelement so ausgebildet sein, daß der Abstand zweier benachbarter Kanäle zueinander in Längsrichtung des Zahnriementriebelements gesehen variiert, höchstens jedoch 1/4 des Abstandes zweier benachbarter Zahnköpfe beträgt.

Hierdurch soll ausgeschlossen werden, daß während des Laufs des Zahnriementriebs durch gleichbeabstandete Kanäle möglicherweise ein Resonanzeffekt auftritt, der wiederum zu unerwünschter Geräuschbildung führen könnte.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Zahnriementriebelement so ausgebildet sein, daß die Tiefe und/oder die mittlere Breite der Kanäle variiert, höchstens jedoch 1/4 der Zahnhöhe beträgt.

Das erfindungsgemäße Zahnriementriebelement kann auch so ausgebildet sein, daß die Kanäle durch einen wellenförmigen Verlauf der Kontaktfläche gebildet sind.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Zahnriementriebelements sind schließlich durch die Unteransprüche 6 bis 9 gegeben.

Im folgenden werden beispiel- und vorteilhafte Ausbildungsformen des erfindungsgemäßen Zahnriementriebelements anhand von Figuren dargestellt.

Es zeigen die Fig. 1 bis 6 jeweils schematisch die Kontur eines Zahns eines Zahnriemens mit unterschiedlichen Kanalanordnungen.

Fig. 1 zeigt den Zahn 1 eines Zahnriemens im Querschnitt. Eine Kontaktfläche 2, die im Einsatz des Zahnriemens einem hier nicht dargestellten Zahnriemenrades zugewandt ist, weist Kanäle 3 auf. Die über den Kanälen 3 gezeichneten Punkte deuten das Hauptprofil 4 der Zahnung, das ohne die Kanäle 3 gegeben wäre, an. Die Kanäle 3 verlaufen geradlinig über die gesamte Breite der Kontaktfläche 2. Beim Einkämmen des Zahnes 1 in eine hier nicht dargestellte Zahnnut kann die in der Zahnnut befindliche Luft durch die Kanäle 3 seitlich entweichen.

Fig. 2 entspricht weitgehend Fig. 1. In Fig. 2 weisen die Kanäle 3 jedoch unregelmäßige Abstände zueinander auf. Hierdurch kann vermieden werden, daß durch eine Regelmäßigkeit der Kanalabstände Resonanzeffekte auftreten, die wiederum zu unerwünschter Geräuschbildung führen könnten.

In Fig. 3 weisen die Kanäle 3 neben unregelmäßigen Abständen auch in unregelmäßiger Verteilung unterschiedliche Tiefen und Breiten auf.

In Fig. 4 ist das Hauptprofil der Zahnung durch eine Strichpunktierung 4 dargestellt. Der höherfrequente tatsächliche Verlauf 5 der Kontaktfläche 2 ist mit durchgezogener Linie gezeichnet. Während das Verhältnis der Wellenlänge des Verlaufs 5 der Kontaktfläche zu der des Hauptprofils 4 in Fig. 4 etwa 1 : 6 beträgt, ist dieses in Fig. 5 etwa 1 : 20. Zudem ändert sich im Bereich der Zahnflanken 6 die Wellenform im Vergleich zu der im Bereich des Zahnfußes 7 und der des Zahnkopfes 8. Im Bereich der Zahnflanken 6 ist der Verlauf 5 nahezu treppenförmig, was die Herstellbarkeit des Zahnriemens erleichtern kann, ohne daß hierdurch die Wirksamkeit des gewählten Verlaufs 5 in Frage gestellt ist.

Fig. 6 schließlich zeigt ebenfalls einen wellenförmigen Verlauf 5 der Kontaktfläche, bei dem die Wellenlänge unregelmäßig variiert.

Bezugszeichenliste

1

Zahn

2

Kontaktfläche

3

Kanal

4

Hauptprofil

5

Verlauf der Kontaktfläche

6

Zahnflanken

7

Zahnfuß

8

Zahnkopf

Claims (9)

1. Zahnriementriebelement mit einer Zahnflanken (6), Zahnköpfe (8) und Zahnfüße (7) bildenden Zahnung, wobei die im Einsatz des Zahnriementriebelements der Zahnung eines weiteren Zahnriementriebelements zugewandte Kontaktfläche (2) der Zahnköpfe (8) und der Zahnfüße (7) offene, geradlinige und jeweils von einer zur anderen Stirnseite des Zahnriementriebelements durchgehende Kanäle (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Kontaktfläche (2) der Zahnflanken mit derartigen Kanälen (3) versehen ist.

2. Zahnriementriebelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (3) parallel zur Drehachse des Zahnriementriebelements verlaufen.

3. Zahnriementriebelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweier benachbarter Kanäle (3) zueinander in Längsrichtung des Zahnriementriebelements gesehen variiert, höchstens jedoch 1/4 des Abstandes zweier benachbarter Zahnköpfe (8) beträgt.

4. Zahnriementriebelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe und/oder die mittlere Breite der Kanäle (3) variiert, höchstens jedoch 1/4 der Zahnhöhe beträgt.

5. Zahnriementriebelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch einen wellenförmigen Verlauf der Kontaktfläche (2) gebildet sind.

6. Zahnriementriebelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des Verlaufs der Kontaktfläche (2) in der Längsrichtung des Zahnriementriebelements gesehen variiert, höchstens jedoch 1/6 des Abstandes zweier benachbarter Zahnköpfe (8) beträgt.

7. Zahnriementriebelement nach Anspruch 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine stochastische Verteilung der variierten Größe in Längsrichtung des Zahnriementriebelements gesehen gegeben ist.

8. Zahnriementriebelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Zahnriemen mit ein- oder beidseitiger Zahnung ist.

9. Zahnriementriebelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Zahnriemenrad ist.