DE1650657B2

DE1650657B2 - TIMING BELT DRIVE

Info

Publication number: DE1650657B2
Application number: DE19681650657
Authority: DE
Inventors: Niclas 3001 Altwarmbuchen Walter
Original assignee: Continental Gummi Werke AG, 3000 Hannover
Priority date: 1968-01-10
Filing date: 1968-01-10
Publication date: 1972-02-24
Also published as: DE1650657A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Zahnriementriebe mit einem aus elastischen Werkstoffen hergestellten Zahnriemen und mit den Zähnen des Riemens kämmenden Zahnrädern.The invention relates to toothed belt drives with one made of elastic materials Toothed belt and gears meshing with the teeth of the belt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei solchen Zahnriementrieben trotz der unvermeidbaren Fertigiingsiingcnauigkciten und Abriebserscheinungen die Gefahr des Aufklettcrns der Riemenzähnc auf die Radzähne im Umschlingungsbogen in möglichst weitgehender Annäherung an den Idealfall auszuschließen.The object on which the invention is based is, in spite of such toothed belt drives the unavoidable manufacturing accuracy and Abrasion phenomena, the risk of the belt teeth climbing up onto the wheel teeth in the arc of contact to be excluded as close as possible to the ideal case.

Diese Aufgabe hat man bei bekannten Riementrieben bisher ausschließlich mit der besonderen Gestaltung der Zahnquerschnittsformen zu lösen versucht, wobei verschiedentlich auch die Einhaltuni! einer bestimmten Vorspannung des Zahnriemens wesentliche Bedeutung erhielt. Wenn danach auch durchaus befriedigende Ergebnisse gelangen, so blieben doch noch Wünsche nach weiteren Verbesserungen offen.In the case of known belt drives, this task has so far only been achieved with the special design tried to solve the tooth cross-sectional shapes, with the Einhaltuni! a certain pretensioning of the toothed belt became essential. If after that too If the results were quite satisfactory, there were still wishes for further improvements open minded.

Die Erfindung verläßt die bisher üblichen Lösungswege und geht von der Erkenntnis aus, daß derThe invention leaves the previously usual approaches and is based on the knowledge that the

ίο Wechselwirkung des formschlüssigen Zahneingriffes mit der reibschlüssigen Verbindung des Zahnriemens auf dem Außenumfang der Zahnräder im Umschlingungsbogen für das Auftreten von Laufstörungen grundlegende Bedeutung zukommt. Da die durch die Lage der Festigkeitsträger innerhalb des Riemenquerschnitts bestimmte Teilungsebene des Riemens wegen der notwendigen Schichtdicke des elastischen Werkstoffes nicht mit den abstützenden Außenmanteiflächen der Zahnräder zusammenfallen kann, ist von vornherein eine Differenz in den Kraftwirkungen des formschlüssigen Eingriffs auf der einen und des reibschlüssigen Eingriffs auf der anderen Seite vorhanden, die ursprünglich zwar von nur geringer, kaum meßbarer Größenordnung ist, die sich aber mit vielfach wiederholtem Riemenumlauf addiert und beträchtliche Werte annehmen kann. Als Folge dieser unvermeidlichen Abweichungen stellen sich Spannungen im Zahnriemen ein, die sich unter gleitender Reibung auf dem Außenmantel der Zahnräder auszugleichen suchen, wodurch auf Grund der hohen Flächenpressungen Materialverschiebungen an den verformbaren Riemenzähnen hervorgerufen werden unc* der Riemen zum Aufklettern auf die Radzähne gebracht wird.ίο Interaction of the form-fitting tooth engagement with the frictional connection of the toothed belt on the outer circumference of the gears in the arc of contact is of fundamental importance for the occurrence of running disorders. Since the Position of the reinforcements within the belt cross-section, certain division plane of the belt because of the necessary layer thickness of the elastic material, not with the supporting outer cladding surfaces the gears can coincide is a difference in the force effects from the outset the positive engagement on the one hand and the frictional engagement on the other present, which is originally of only a small, hardly measurable order of magnitude, but which is related to repeatedly repeated belt circulation and can assume considerable values. As a result of this unavoidable deviations result in tensions in the toothed belt, which result in sliding Try to compensate for friction on the outer surface of the gears, which is due to the high Surface pressures Material displacements are caused on the deformable belt teeth unc * the belt is brought to climb onto the wheel teeth.

Die eingangs aufgeführte Aufgabe wird erfindungsgemäß nach einer ersten Variante dadurch gelöst, daß die den Zahnriemen im Umschlingungsbogen in Radialrichtung abstützenden Umfangsflächen der Zahnräder über ihre axiale Breite unterschiedliche Abstände von der Drehachse aufweisen und die auf jeweils einen gemeinsamen Durchmesser aufeinanderfolgenden Flächenteile in Umfangsrichtung seitlich gegeneinander versetzt sind. Hierzu können die den Zahnriemen am Zahnkopf oder am Grund der Zahnlücken abstützenden Umfangsflächen auf einen Teil, vorzugsweise auf die Hälfte ihrer axialen Breite unter Bildung einer Stufe oder in Form eines Kegelstumpfmantels gegen die den größeren Abstand von der Drehachse aufweisenden Teile abgesetzt sein.The object listed at the beginning is achieved according to a first variant in accordance with the invention, that the circumferential surfaces supporting the toothed belt in the arc of wrap in the radial direction Gears have different distances from the axis of rotation over their axial width and the on each have a common diameter of successive surface parts laterally in the circumferential direction are offset from one another. For this purpose, the toothed belt on the tooth head or on the base of the Tooth gaps supporting circumferential surfaces to a part, preferably to half of their axial width with the formation of a step or in the form of a truncated cone jacket against the greater distance of the parts having the axis of rotation be offset.

Nach einer zweiten Variante wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die den Zahnriemen abstützenden I mfangsflächen der Zahnräder wenigstens über einen Teil ihrer axialen Breite in Umfangsrichtung verschiebbar oder elastisch verformbar ausgebildet sind. Zu diesem Zweck können die Zahnräder mit einem in Umfangsrichtung relativ zu dem Radkörper drehbar gelagerten, ausschließlich radial gerichtete Druckkräfte des Zahnriemens im Umschlingungsbogcn aufnehmenden Stützring von einem Bruch-According to a second variant, the object is achieved in that the toothed belt supporting I mfangsflächen the gears at least over part of its axial width is designed to be displaceable or elastically deformable in the circumferential direction are. For this purpose, the gears with a circumferential direction relative to the wheel body rotatably mounted, exclusively radially directed pressure forces of the toothed belt in the looping arc receiving support ring from a fracture

6υ teil der Radbreite entsprechender axialer Breite versehen sein. Nach einer anderen Ausführungsform kann an Stelle eines verschiebbaren Stützringes ein fest angebrachter Ring aus einem elastisch verformbaren Werkstoff vorgesehen sein.6½ part of the wheel width provided corresponding to the axial width be. According to another embodiment, instead of a displaceable support ring, a permanently attached ring made of an elastically deformable material can be provided.

Es ist bereits bekannt, Zahnriemen mit quer über seine ganze Breite durchgehenden Einkerbungen am Grund der Lücken zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Riemenzähnen auszubilden, womit eineIt is already known to have notches on the toothed belt that are continuous across its entire width Form the bottom of the gaps between two consecutive belt teeth, which means one

verbesserte elastische Ziisammendrückbarkeit des Ruckenteiles der Riemen angestrebt wird. Da hierbei aber der reibschlüssige Kontakt des Riemens mit dem umschlungenen Zahnrad in allen betrachteten Abschnitten i-.i voller Riemenbreite erhalten bleibt, ist ein Spannungsausgleich ohne Materialversetzungen in Längsrichtung nicht möglich.improved elastic compressibility of the Back part of the belt is sought. But here the frictional contact of the belt with the looped gear in all sections considered i-.i full belt width remains, stress compensation without material dislocations in the longitudinal direction is not possible.

Demgegenüber schafft die Erfindung durch die neuartige Gestaltung der Zahnräder die Möglichkeit, die eingeleiteten Spannungen auf jeweils einen Teil der Riemenbveite abzubauen. Da die druckfreien Unterstützungsflächen in seitlicher Versetzung zueinander über den Umfang der Zahnräder angeordnet sind, gelingt es, den Zahnriemen im Umschlingungsbogen über seine ganze Breite zu entspannen und die Summierung Jer konstruktiv gegebenen Längendifferenzen von Anfang an zu unterbinden. In gleicher Weise gewährleistet auch die Verschiebbarkeit bzw. elastische Verformbarkeit eines in den Radkörper eingesetzten Slützringes eine vollkommene Entspannung des Zahnriemens. Die erfindungsgemäßen Zahnriementriebe zeichnen sich daher durch überraschende Laufruhe und reibungsfreies Ein- und Auslaufen des Zahnriemens ohne jede Neigung zum Aufklettern auch nach längerer Betriebszeit aus.In contrast, the invention creates the possibility through the novel design of the gears to reduce the induced tension on a part of the belt width. Since the pressure-free Arranged support surfaces in lateral offset to one another over the circumference of the gears are, it is possible to relax the toothed belt in the arc of wrap over its entire width and to prevent the summation of the constructively given length differences from the start. The displaceability or elastic deformability is guaranteed in the same way a Slützring inserted into the wheel body, a complete relaxation of the toothed belt. The invention Toothed belt drives are therefore characterized by surprisingly smooth and frictionless running The timing belt runs in and out without any tendency to climb, even after a long period of time Operating time off.

Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung istThe invention is illustrated by means of exemplary embodiments in the drawing. In the drawing is

F i g. 1 die schematische Darstellung eines Zahnriementriebes. F i g. 1 the schematic representation of a toothed belt drive.

F i g. 2 ein Zahnrad in vergrößertem Maßstab in Seitenansicht.F i g. 2 shows a toothed wheel on an enlarged scale in a side view.

F i g. 3 das Zahnrad gemäß F i g. 2 in Draufsicht auf die Zähne,F i g. 3 the gear according to FIG. 2 in plan view of the teeth,

Fig.l· ein Zahnrad in anderer Ausführungsform in Seitenansicht undFig.l · a gear in another embodiment in side view and

F i g. 5 bis 7 Teilschnittdarstellungen nach der Linie I-I in F i g. 4, wobei der rechte Teil der F i g. 5 und 6 Schnitten nach der Linie H-II in Fig. 4 entspricht. F i g. 5 to 7 partial sectional views along the line I-I in F i g. 4, the right part of FIG. 5 and 6 corresponds to sections along the line H-II in FIG.

Der in Fig. 1 gezeichnete Trieb setzt sich aus einem kleinen antreibenden Zahnrad 1 und einem größeren angetriebenen Zahnrad 2 mit einem beide Zahnräder umschlingenden endlosen Zahnriemen 3 zusammen. Der Zahnriemen 3, der beispielsweise aus einem Polyurethan oder einem anderen Kunststoff mit nicht weiter dargestellten eingebetteten Festigkeitsträgern in Form von schraubengangartig In Längsrichtung durchlaufenden Stahldrähten od. dgl. bestehen kann, ist auf seiner Innenseite mit Ongeformten Zähnen von Trapezquerschnitt versehen. Beim Umlauf des Riemens in Pfeilrichtung um das antreibende Ritzel 1 und das getriebene Zahnfad 2 treten seine Zähne 33 mit den Lücken zwischen den ebenfalls trapezförmigen oder mit evolventenartig gekrümmten Flanken ausgebildeten Zähnen 11 und 22 dieser Räder in Eingriff, woraus die formschlüssige Kraftübertragung unter Wahrung winkelgleichcn Umlaufes beider Zahnräder 2 resultiert.The drive shown in Fig. 1 is exposed a small driving gear 1 and a larger driven gear 2 with either one Gears entwined with endless toothed belt 3 together. The toothed belt 3, for example made of a polyurethane or another plastic with embedded not shown Reinforcement members in the form of helical steel wires running lengthways Od. Like. Can exist is provided on its inside with on-formed teeth of trapezoidal cross-section. When the belt rotates in the direction of the arrow around the driving pinion 1 and the driven toothed thread 2 its teeth 33 occur with the gaps between the likewise trapezoidal or involute-like curved flanks formed teeth 11 and 22 of these wheels in engagement, from which the form-fitting Power transmission while maintaining angular rotation of both gears 2 results.

Die im Umschlingungsbogen in Radialrichtung auf die Zahnräder einwirkenden Druckkräfte des Zahnriemens können je nach den konstruktiven Gegebenheiten über die Stirnflächen der Riemenzähne 33 oder die Grundflächen der Lücken zwischen den Riemenzähnen übertragen werden. Für den vorliegenden Fall sei angenommen, daß die Radzähne 11 und 22 größere Höhe als die Riemenzähne aufweisen, so daß der Riemen 3 sich infolgedessen in seinen Z..I n_ Ricken auf die umschlungenen Z"¹""''" _mil stützt und die Riemenzähne 33 ohne Beruh ung mit den Radkörpern frei in die Lücken zwisehu! ^η Radzähnen 11, 22 hineinragen. Die äußere >t rn flächen der Radzähne bilden daher Aullage. Wn, an denen normalerweise neben den Kndialkiaiu.n auch tangential gerichtete Schubkräfte wirksam \vliden. Um die als nachteilig erkannten Schubspan-The pressure forces of the toothed belt acting in the radial direction on the gearwheels in the arc of contact can be transmitted via the end faces of the belt teeth 33 or the base areas of the gaps between the belt teeth, depending on the structural conditions. For the present case it is assumed that the wheel teeth 11 and 22 have a greater height than the belt teeth, so that the belt 3 is based on the wrapped Z " ¹ """"" _mil in its Z..I n_ ribs and the Belt teeth 33 without rest with the wheel centers freely in the gaps between! ^ η wheel teeth 11, 22 protrude. The outer t rn surfaces of the wheel teeth therefore form aullage. Wn, on which tangentially directed shear forces are normally also effective in addition to the Kndialkiaiu. In order to avoid the shear chip

nungen im Entstehen immer wieder abzubauen u iü ihre fortschreitende Summierung zu verhindern. ^ aemäß dem an Hand der Darstellung dos R"^
Γη Fig. 2 und 3 verdeutlichten Ausfuhrungsbe„p«- vorgesehen, die Stirnflächen der Rad/ahne 11 amto reduce the emergence again and again and to prevent their progressive accumulation. According to the illustration of the R "^
2 and 3 illustrated embodiment "p" - provided, the end faces of the wheel / ahne 11 on

jeweils ihre halbe axiale Breite in wecnsenilei au einanderfolge so zu hinterschneiden, dab nui ük durch den ursprünglichen K.-nfkreis bestimmten r-achenhälften 11 a als Auflag«flächen dienyn. Uie unter Bildung einer Stufe oder in Abweichung voneach half its axial width au wecnsenilei in each sequence to undercut so dab nui ük by the original K. nfkreis-specific r-surfaces halves 11 a as cover plates' surfaces dienyn. Uie forming a step or deviating from

der gezeichneten Darstellung auch V.-gelstumptartifc dagegen abgesetzten Flächenhälften 11 .> haben kup-n Kontakt mit dem Zahnriemen und verschalten diesem dadurch die Möglichkeit, unter \ ermeidunt gleitender Reibung sich örtlich elastisch zu vertor-the drawn representation also V.-gelstumptartifc contrasting surface halves 11.> have kup-n contact with the toothed belt and interconnect this gives you the option of using \ sliding friction is locally elastically distributed

men. Da die Flächenteilella, lib iUVr den (.«.-samtumfang des Zahnrades in wechselnder scitlicner Ausrichtung angeordnet sind, ist diese Ausgleicnsmöglichkeit für den Riemen in seiner ganzen Bieitenerstreckung gegeben. Die Kraftübertragung zwi-men. Since the surface partella, lib iUVr den (. «.- total perimeter of the gear in changing scitlicner Alignment are arranged, this balancing option given for the entire length of the belt. The power transmission between

sehen Zahnriemen und Zahnrad erfolgt daher in üblicher Weise praktisch ausschließlich formschlüssig. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis/ ist zur Aufnahme der durch den Zahnriemen 3 ausgeübten Auflagerkräfte ein aus Gummi oder einemsee toothed belt and gear is therefore done in usually practically exclusively form-fitting. In the embodiment according to Fig. 4 to / is to absorb the bearing forces exerted by the toothed belt 3 made of rubber or a

elastischen Kunststoff hergestellter Stirring 4 vorgesehen. Der Stützring 4 ist von rundem oder — der zeichnerischen Darstellung entsprechend — rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt von einem Bruchteil der Zahnbreite entsprechender axia erStirring 4 made of elastic plastic is provided. The support ring 4 is round or - according to the drawing - rectangular or square cross-section of one Fraction of the face width of the corresponding axia er

Breite und derart in eine Ringnut im Körper des Zahnrades 1 eingesetzt, daß er d?n Kopfkreis (F i g. 5) oder den Fußkreis (F i g. 6 und 7) der Radzähne 11 in Radialrichtung etwas überragt. Im ersteren Falle liegt der Zahnriemen 3 am Zahngrund aufWidth and so inserted into an annular groove in the body of the gear 1 that it is the tip circle (Fig. 5) or the root circle (Fig. 6 and 7) of the wheel teeth 11 protrudes slightly in the radial direction. In the former The case of the toothed belt 3 rests on the tooth base

dem Stützring und muß mit einer die Riemenzähnc 33 erfassenden umlaufenden Ringnut versehen sein. Falls der Zahnriemen ohnehin eine die Zahnlücken überbrückende stegartige Mittdrippe 5 aufweist, bietet sich die Ausführung nach Fi g. 6 an,the support ring and must with one of the Riemenzähnc 33 encompassing circumferential annular groove. If the timing belt is already a Has web-like central drip 5 bridging tooth gaps, the embodiment according to FIG. 6 on,

5. wobei diese Mittelrippe zusammen mit dem mittleren Bereich der Riemenzähne für das Zusammenwirken mit dem elastischen Stützring 4 vorgesehen ist. In analoger Weise stützen sich gemäß F i g. 7 die Riemenzähne W allein auf dem Stützring ab. Der angc-5. This central rib, together with the central region of the belt teeth, is provided for cooperation with the elastic support ring 4. In an analogous manner, according to FIG. 7 the belt teeth W alone on the support ring. The angc-

strebte Spannungsausgleich innerhalb des Riemenquerschnittes wird hierbei durch die elastische Verformung des Stiitzringes 4 ermöglicht. Da sich die Formänderungen außerhalb des Umschlingungsbogeni ungehindert wieder zurückbilden können, istThe attempted equalization of tension within the belt cross-section is achieved by elastic deformation of the support ring 4 allows. Since the changes in shape outside of the Umschlingungsbogeni can regress unhindered is

ein einwandfreier Formschluß gewährleistet.a perfect form fit guaranteed.

Die Form und Anordnung des Stiitzringes 4 sind nicht auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern können in weiten Grenzen variiert werden, ohne damit den Rahmen der ErfindungThe shape and arrangement of the support ring 4 are not limited to the illustrated embodiments, but can be varied within wide limits without thereby going beyond the scope of the invention

zu verlassen. Ebenso ist es denkbar, den Stützring aus einem starren Werkstoff herzustellen und in Umfangsrichtiing der Zahnräder 1, 2 winkclbeweglich anzuordnen.to leave. It is also conceivable to manufacture the support ring from a rigid material and in the circumferential direction of the gears 1, 2 to be arranged so as to be angularly movable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims.

1. Toothed belt drive with a toothed belt made of elastic materials and meshing with the teeth of the belt gears, characterized in that the circumferential surfaces (Ha, Hb) of the gears (1, 2) which support the toothed belt (3) in the radial direction in the arc of contact, of the gears (1, 2) via their axial Width have different distances from the axis of rotation and which are laterally offset from one another in the circumferential direction on each of a common diameter successive surface parts.

2. Toothed belt drive with a toothed belt made of elastic materials and with the teeth of the belt meshing gears, characterized in that the toothed belt (3) circumferential surfaces of the gearwheels supporting in the radial direction in the arc of contact (1, 2) displaceable in the circumferential direction at least over part of its axial width or are designed to be elastically deformable.

3. Toothed belt drive according to claim 1, characterized in that the toothed belt (3) on Tooth head or at the base of the tooth gaps supporting peripheral surfaces each on a part their axial width and the formation of a step against the greater distance from the axis of rotation exhibiting part abgt, etzt are.

4. toothed belt drive according to claim 3, characterized in that the stepped partial surfaces are designed as conical surfaces.

5. Toothed belt drive according to claims 3 and 4, characterized in that the the toothed belt (3) supporting peripheral surfaces are each offset in the middle of their axial width.

6. toothed belt drive according to claim 2, characterized in that the gears (1. 2) with one mounted rotatably in the circumferential direction relative to the wheel body, exclusively radially Directional compressive forces of the toothed belt in the support ring (4) that absorbs the arc of contact are given away by a fraction of the wheel width corresponding to the axial width.

7. toothed belt drive according to claim 2, characterized in that the gears with a Exclusively radially directed compressive forces of the toothed belt firmly inserted into the wheel center in the encircling arc receiving ring made of an integrally deformable material of a fraction of the width of the wheel are provided with the corresponding axial width.