DE10136824C1 - Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe - Google Patents

Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe. Sie ist anwendbar im Maschinenbau. DOLLAR A Der Mangel bekannter Spann- und Dämpfungselemente mit rotationaler Elastizität besteht darin, daß sie durch ihr außenliegendes Zahnprofil eine ausgeprägte radiale Inhomogenität aufweisen, die Verformungsarbeit auf die Bereiche unter den Zahnlücken konzentriert ist und daß ihr Zahnprofil nicht zum gestreckten Zahnprofil im gestreckten Lasttrum und zum gestauchten Zahnprofil im gekrümmten Leertrum zugleich passend ist. DOLLAR A Das hat nachteilige Auswirkungen auf die Verwendungsfähigkeit für schnellaufende Riementriebe. DOLLAR A Das Problem wird gelöst durch ein Spann- und Dämpfungselement 1 mit einer Mantelfläche 2, deren Fußbreite B¶F¶ kleiner ist als die Breite B¶R¶ des Synchronriemens, und welches rotationssymmetrisch aus der Mantelfläche verlaufende querschnittssymmetrische Lenkrampen 3a, 3b, einen Fußkreisdurchmesser im konzentrischen Zustand, der gleich ist dem maximalen Abstand zwischen den Trumen des Riementriebes in lastfreier, maximal ausgelenkter Position, aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe mit zahnprofilierten oder mit noppenstrukturierten Riemen.
Sie ist anwendbar im Maschinenbau.
Synchronriemen werden in Form von Zahnriemen oder Noppenriemen zur schlupffreien Momentübertragung in allen Bereichen des Maschinenbaus eingesetzt.
Bedingung für die Momentübertragung, die Drehphasenpräzision und die Betriebssicherheit ist die genaue Einstellung und Einhaltung der Vorspannkraft des Riemens.
Durch die WO 97/10453 ist eine Spannvorrichtung für Riemengetriebe bekannt geworden, bei der ein Keilriemen mit Hilfe eines elastischen Ringes gespannt wird. Dieser elastische Ring ist zwischen Last- und Leertrum des Riemengetriebes angeordnet und weist in der Anwendungsvariante für innen gezahnte Keilriemen ein außen liegendes, zum Keilriemen greiffähiges Zahnprofil sowie V-förmig, symmetrisch angeordnete Lenkelemente zur seitlichen Führung an den schräg ausgestellten Flanken des Keilriemens auf.
Die Durchmesser der treibenden und der getriebenen Keilriemenscheibe sind kleiner als der Durchmesser des zwischen Lasttrum und Leertrum gehaltenen ringförmigen, elastischen und elliptisch verformten Spann- und Dämpfungselementes. Durch die formschlüssige Mitnahme des Spannringes durch die beiden Trume wird die Lage des Spannringes zwischen den Keilriemenscheiben gesichert.
Die Lagesicherung des elastischen Ringes in der Ebene des Riemengetriebes erfolgt durch das Einlaufen der V-förmigen Nuten in die Trume.
Die gegenläufigen Trume des Riemengetriebes bewirken die Drehbewegung des elastischen Ringes auf der Stelle.
Diese Spannvorrichtung hat den Nachteil, dass sie zusätzliche Schwingungen in sich selbst und im Zahnriemen erregt sowie einen erhöhten Verschleiß hervorruft. Ursache dafür ist das Zahnprofil, welches nicht auf die unterschiedlichen Phasen der Riemenzahn- und Riemenzahnlückendeformation im nahezu gerade verlaufenden Lasttrum, im Umschlingungsbogen der Riemenscheiben und im ausgelenkt verlaufenden Leertrum passend ist. Gewöhnlicherweise sind die Zahnformen des Zahnriemens nur zu den Zahnformen und Zahnlücken in den Umschlingungsbögen der Zahnriemenscheiben passend.
Die durch die unterschiedlichen Einlauf- und Auslaufbedingungen am Last- und Leertrum des Zahnriemens verursachten Zahneingriffsstörungen werden bei Betrieb unter Last verstärkt wirksam. Bei der Deformation des Spannringes wird am gestreckten Lasttrum eine andere Zahnlückengeometrie wirksam als am gekrümmt ausgelenkten Leertrum.
Das führt zu Schwingungen im Bereich des Zahnriemens, des Spannringes und in der Abtriebscharakteristik sowie zu einem starken Verschleiß am Zahnriemen und am Spannring. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass der gezahnte Spannring einer schnellen Biegewechselermüdung unterliegt, welche eine schnelle Degression der Spannkraft gegenüber dem Zahnriemen und damit eine schnelle Degression der Vorspannkraft des Zahnriemens bewirkt. Die technische Ursache hierfür ist, dass die Bereiche unter den Zahnlücken eine kleinere Biegesteifigkeit aufweisen als die Bereiche unter den Zähnen.
Dadurch ist die Biegearbeit, die Erwärmung und die Verringerung des temperaturabhängigen Elastizitätsmoduls während der ellipsenähnlichen Verformung des elastischen Spannringes in die Bereiche unter den Zahnlücken konzentriert.
Eine Verwendung solcher ringförmiger Spannelemente für Zahnriemengetriebe mit phasensynchroner Bewegungs- und Kraftübertragung war aus den genannten Gründen überhaupt nicht möglich.
Aus der EP 0 651 864 B1 ist ein selbsttätiges Spann- und Dämpfungselement für Kettengetriebe bekannt. Dabei handelt es sich um einen zwischen der Form eines konzentrischen Ringes im ungespannten Zustand und der Form einer Cassinischen Kurve mit ellipsenähnlicher Gestalt im gespannten Zustand verformbaren Ring aus einem elastischen Werkstoff.
Dieses Spann- und Dämpfungselement wird zwischen Leertrum und Lasttrum eines Rollenkettengetriebes angeordnet und wirkt auf beide Trume gleichzeitig. Während des Betriebszustandes nimmt es selbstregelnd zum Spannkraftminimum im Bereich der durch das Spannen erzeugten Leertrumauslenkung, zugleich im Bereich des größten diametralen Trumabstandes, im geschmierten Kettentrieb gleitend eine Lage ein, in der es kein Kettenrad berührt. Durch seine, zum Profil der Kette mit Führungsspiel passende, umlaufende Mantelfläche und durch seine Seitenflächen ist dieses Spann- und Dämpfungselement seitlich gleitend zwischen den Laschen der Kette geführt.
Dieses selbsttätige Spann- und Dämpfungselement eignet sich ausschließlich für Rollenkettengetriebe. Der Einsatz dieses Spann- und Dämpfungselementes als Spannring für Zahnriemengetriebe ist nicht möglich. Im Dauerbetrieb führt die permanente Reibung zur zerstörenden Erwärmung der im Gleitkontakt stehenden Kopfflächen der Zahnriemenzähne, da in Zahnriemengetrieben - im Gegensatz zu Kettengetrieben - eine permanente Vorspannung Grundvorraussetzung für seine bestimmungsgemäße Funktion ist.
Eine Reduzierung der Reibung mit Hilfe von Schmiermitteln ist nicht möglich, da in den meisten Einsatzgebieten eine Verwendung von Schmierstoffen auszuschließen ist.
Die Vorrichtung und das Spann- und Dämpfungselement nach dieser EP 651 864 B1 sind deshalb nicht für das Spannen von Riemen geeignet. Ausnahmen von dieser Feststellung sind der extrem langsame oder der unterbrochene Betrieb von Zahn- beziehungsweise Noppenriemengetrieben.
Ziel der Erfindung ist ein Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe, welches einen ruhigen und schwingungsarmen Lauf mit hoher Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer der Bauelemente gewährleistet.
Aufgabe der Erfindung ist ein Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe, welches auch bei hohen Drehzahlen unabhängig von den unterschiedlichen Phasen der Riemenzahn- und Riemenzahnlückendeformation beziehungsweise der Noppen- und Noppenlückendeformation teilungs-, lücken- und formindifferent ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Konturen dieses Spann- und Dämpfungselementes sind rotationssymmetrisch.
Die Mantelfläche hat keinen Formschluß zum Synchronriemen und überwindet damit den Formwiderspruch aus der Deformation der Zähne, Zahnlücken beziehungsweise der Noppen und Noppenlücken in den verschiedenen Trumphasen.
Durch die symmetrische Mantelfläche ist das Spann- und Dämpfungselement verschiebbar in der Ebene des Riementriebes und damit in seiner Distanz zu den Zahnriemenscheiben. Im Betriebszustand des Riementriebes rollt das Spann- und Dämpfungselement reibschlüssig zwischen den stets gegenläufigen Trumen.
Der Reibwert sollte den erfindungsgemäß angegebenen Betrag nicht unterschreiten. Diese Wirkung wird erreicht, wenn das Spann- und Dämpfungselement aus einem Kunststoff besteht, der neben guten elastischen und dämpfenden Eigenschaften auch den notwendigerweise hohen Reibwert zu den üblichen Werkstoffen der Riemen besitzt.
Hinsichtlich des Energieverbrauches unterliegt dieses Rollen einer Besonderheit:
Ist das Spann- und Dämpfungselement ellipsenähnlich verformt, so ist es nicht nur bestrebt, elastisch den spannungsminimalen Zustand der konzentrischen Form anzunehmen, sondern es muß bei jeglicher Rotation immer die plastischen und drehzahlabhängig visko-elastischen Verformungsanteile zurückstellen.
Der Rollwiderstand des Spann- und Dämpfungselementes beinhaltet somit Anteile für das Rollen in der herkömmlichen physikalischen Betrachtung sowie für die Rückverformung plastischer oder langsam rückstellender visko-elastischer Verformungsanteile.
Die Verformungsanteile und damit der Energieverbrauch für ihre Rückstellung sind immer dann klein, wenn das Spann- und Dämpfungselement wenig ellipsenähnlich verformt ist.
Für einen gegebenen Riementrieb bedeutet das, daß die Stelle unter dem Leertrumbogen, die eine maximale Auslenkung ermöglicht, zugleich die Stelle des Energieminimums für das rollende Spann- und Dämpfungselement ist.
In Verbindung mit dem geringfügigen, aber immer bestehenden Schlupf zwischen Zahnriemen und Mantelfläche bewegt sich das Spann- und Dämpfungselement beim reibschlüssigen Rollen selbstregelnd an die bei gegebener Leertrumlänge am weitesten auslenkbare Stelle des Leertrums. Jegliche Auslenkung des Leertrums ist ausreichend für diese Selbstregelung zur energieminimalen Position.
Während des Betriebes nimmt somit das Spann- und Dämpfungselement selbstregelnd zum Spannkraftminimum im Bereich der größten Lostrumauslenkung rollend eine gesicherte Lage zwischen den Riemenscheiben ein, ohne diese zu berühren.
Gegenüber der Zahnprofilierung oder der Noppenstrukturierung ist diese Mantelfläche indifferent in jeder Krümmungs- oder Streckungsphase des Riemens.
Eine weitere Erhöhung der Leistungsparameter insbesondere hinsichtlich höherer Drehzahlen und/oder höherer Spannkräfte läßt sich dadurch erreichen, daß die Mantelfläche durchlöchert oder offenzellig ist. Die durchlöcherte oder offenzellige Mantelfläche und die inneren Querschnittsbereiche des Ringes werden bei Rotation des Spann- und Dämpfungselementes aerodynamisch durchströmt und damit gekühlt.
Damit wird die Ableitung von verformungs- und reibungsbedingter Wärme aus dem Ring verstärkt oder es werden höhere Umgebungstemperaturen für das mit dem Spann- und Dämpfungselement bestückte Riemengetriebe ermöglicht.
Bezüglich der Verwendung des Spann- und Dämpfungselementes mit durchlöcherter Mantelfläche für Noppenriemen kommt - gemäß Anspruch 5 - die Besonderheit dazu, daß das entsprechende Durchlöcherungsraster unterschiedlich zum Noppenraster ist, um mehrfache Noppeneingriffe in die Mantelfläche zu verhindern.
Bezüglich der Verwendung des Spann- und Dämpfungselementes mit offenzelliger Mantelfläche, wie sie bei verschäumten Werkstoffen vorliegt, für Noppenriemen erfüllt - gemäß Anspruch 6 - eine Zufallsanordnung der offenen Zellen die Bedingung zur Verhinderung von mehrfachen Noppeneingriffen in die Mantelfläche.
Gemäß der Erfindung weist das Spann- und Dämpfungselement eine Fußbreite BF auf, welche zur Breite BR des Synchronriemens auf das Maß BF < BR begrenzt ist.
Bei Synchronriemen mit längsliegenden Führungsnuten oder Führungsprofilen sind unterbrochene, mehrreihig nebeneinander liegende Teil-Mantelflächen vorteilhaft. Für diese Mantelflächen gilt im Zusammenhang mit den nachstehenden Erläuterungen zu den Lenkelementen, daß die Summe BS = ΣBF1, BF2, . . . BFn, ihrer Fußbreiten auf das Maß BS < BR begrenzt ist.
Die rotationssymmetrischen Lenkelemente erfüllen die Funktion der Längspositionierung des Spann- und Dämpfungselementes in der Rotationsebene des Riemengetriebes. Sie bilden im Fall ihrer Anordnung an den Seiten der Fußbreiten divergierend ansteigende Lenkrampen und im Fall ihrer Anordnung zwischen zwei Teil-Mantelflächen konvergent ansteigende Lenkrampen.
Durch ihren ansteigenden Verlauf aus der Mantelfläche, beziehungsweise den harmonisch einfallenden Verlauf in die Mantelfläche stehen die Lenkelemente zum Spann- und Dämpfungselement und zum Riemen in energetischer Wirkung:
Wenn der Riemen infolge äußerer Seitenkräfte aus der Mantelfläche des Spann- und Dämpfungselementes in eine Lenkrampe und damit in einen größeren Lenkkreis aufläuft, muß das Spann- und Dämpfungselement einseitig stärker einfedern, sein Biegequerschnitt unterliegt einer größeren Verformung und es erhöht sich sofort sein energetisches Belastungsniveau.
Im Anstreben eines möglichst niedrigen Belastungsniveaus bewirkt die Spannkraft des Spann- und Dämpfungselementes das Ablaufen aus dem größeren Lenkkreis der Lenkrampe in den energieminimalen Fußkreis der Mantelfläche.
Infolge der beiderseitigen Übergänge zwischen Mantelfläche und Lenkrampen und weil der Riemen breiter ist als die Mantelfläche, somit immer die fußkreisnahen Bereiche der Lenkrampen Kontakt zum Zahnriemen haben, verläuft das Ablaufen aus den Lenkelementen harmonisch bis zur Einstellung eines Gleichgewichtszustandes in der Rotationsebene.
Ein Anschlagen des Spann- und Dämpfungselementes gegen die Seiten der Trume und der elastisch überschwingende Ausschlag in die Gegenrichtung unterbleiben. Es kommt nicht zum Flattern des funktionsbedingt nur wenig von den Trumen umschlungenen Spann- und Dämpfungselementes.
Mit zunehmender Drehzahl des Spann- und Dämpfungselementes nimmt die Stabilität dieses Gleichgewichtszustandes zu.
Die analoge Funktion zur Längspositionierung des Spann- und Dämpfungselementes in der Rotationsebene des Riemengetriebes liegt vor bei der Lenknut als Lenkelement.
Der Fußkreisdurchmesser Df des Spann- und Dämpfungselementes ist gleich dem maximalen Abstand s1 zwischen den Trumen des Riemengetriebes in deren lastfreier, maximal ausgelenkter Position. Bei nichtübersetzenden Riemengetrieben liegt dieser maximale Trumabstand in der Abstandsmitte der Riemenscheibenachsen.
Mit der Begrenzung des Fußkreisdurchmessers Df auf den Abstand s1 = AB zwischen den lastfreien Trumen wird die Ringform des Spann- und Dämpfungselementes bei Stillstand des Riemengetriebes dadurch gewährleistet, daß aus den Trumen rückwirkende Kräfte auf das Spann- und Dämpfungselement ausgeschlossen werden. Damit gibt es keine Ursache für die aus den visko-elastischen, zeitabhängigen Verformungsanteilen. Eine sonst eintretende nachteilige kriechende Verformung des Spann- und Dämpfungselementes bei längeren Stillständen des Riemengetriebes wird vermieden.
Das ist für die einwandfreie Funktion des Spann- und Dämpfungselementes wichtig, weil ausgeschlossen werden muß, daß das Spann- und Dämpfungselement bei einem erneuten Anlaufen des Riemengetriebes anfänglich unrund zwischen den Trumen rollt und selbst nachteilige Schwingungen des Riementriebes erregt.
Zugleich wird damit auch die mechanisch analoge kriechende Dehnungs-Deformation von unter Spannkraft stehenden Sektoren des Synchronriemens bei längeren Stillständen ausgeschlossen.
Die Deformation des Spann- und Dämpfungselementes zur funktionsnotwendigen ellipsenähnlichen Form tritt ein, sobald über das Riemengetriebe Momente übertragen und bei konstanter Riemenlänge zugleich der Lasttrum gestreckt und der Leertrum ausgelenkt wird.
Bei einer solchen Veränderung des Trumverlaufes verringert sich der Abstand s1 zwischen den Trumen auf den Abstand s2 = A'B' infolge der Optimierung des Verhältnisses von Umfang zur umschriebenen Fläche. Geometrisches Ideal für diese Optimierung von Umfang/Fläche ist der Kreis. Je mehr eine Fläche mit konstantem Umfang von der idealen Kreisform abweicht, desto kleiner ist die umschriebene Fläche. Im konkreten Fall ist der Umfang die Länge des Riemens und die umschriebene Fläche der Arbeitsraum für das Spann- und Dämpfungselement. Im Belastungsfall des Riemengetriebes weicht der Verlauf der Trume durch die Streckung des Lasttrumes und die Auslenkung des Leertrumes stärker von der Form eines Kreises ab als im unbelasteten Zustand, bei dem die Trume symmetrisch zueinander ausgelenkt verlaufen.
Diese Verringerung des Arbeitsraumes bewirkt das Einfedern des Spann- und Dämpfungselementes aus der konzentrischen in die ellipsenähnliche Form und zugleich die aus dem Spann- und Dämpfungselement rückwirkende Elastizität als elastische Spannkraft gegen beide Trume.
Eine Verformung des Spann- und Dämpfungselementes liegt also nur vor, wenn Momente über den Riementrieb übertragen werden.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß das Spann- und Dämpfungselement für Zahnriemengetriebe selbsthaltend zwischen den Trumen und zwischen den Zahnriemenscheiben den Formwiderspruch aus den unterschiedlichen Phasen der Zahn- und der Zahnlückendeformation, beziehungsweise der Noppen- und Noppenlückendeformation, im Lasttrum und im Leertrum überwindet.
Damit werden an den Kontaktstellen des Spann- und Dämpfungselementes zu den unterschiedlich gekrümmten Trumen die sonst üblichen eingriffs- und auslaufbedingt erregten Schwingungen völlig ausgeschlossen.
Das gilt auch für die reversierende Übertragung von Drehmomenten.
Außerdem besitzt das Spann- und Dämpfungselement eine große Anwendungsbreite hinsichtlich der unterschiedlichsten Zahn- und Noppenformen sowie der Teilungen der Synchronriemen.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht eines Spann- und Dämpfungselementes mit seitlich außen angeordneten divergierend ansteigenden Lenkrampen und durchlöcherter Mantelfläche
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Zahnriemens mit einem selbstführenden. Spann- und Dämpfungselement mit seitlich außen angeordneten divergierend aus der geschlossenen ansteigenden Lenkrampen
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines längsprofilierten Zahnriemens mit einem selbstführenden Spann- und Dämpfungselement mit aus den Teil- Mantelflächen konvergierend ansteigenden Lenkrampen
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines profilierten Zahnriemens mit einem selbstführenden Spann- und Dämpfungselement mit Lenknut
Fig. 5 Geometrie eines Synchronriementriebes mit Spann- und Dämpfungselement im lastfreien Zustand
Fig. 6 Geometrie des Synchronriementriebes, dimensioniert gemäß Fig. 5, mit Spann- und Dämpfungselement im Lastzustand
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat das rotationssymmetrische Spann- und Dämpfungselement 1 eine durchlöcherte Mantelfläche 2 und beidseitig aus der Mantelfläche ansteigend verlaufende Lenkelemente in Form von divergierend ansteigenden Lenkrampen 3a, 3b. Das Spann- und Dämpfungselement ist aus einem Elastomer gefertigt. Damit werden die für das Spannen und Dämpfen erforderlichen elastischen, visko-elastischen und plastischen Verformungsanteile und die Gleitreibungszahl µG < 0,1 zu den Köpfen des Synchronriemens gesichert.
Das Durchlöcherungsraster der Mantelfläche ist orthogonal. Damit ist es unterschiedlich zum stets polygonoptimierten versetzten Noppenraster von Noppenriemen.
Damit werden mehrfache Zufalls-Noppeneingriffe in das orthogonale Durchlöcherungsraster der Mantelfläche verhindert.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Fußbreite BF der Mantelfläche kleiner als die Breite BR des Synchronriemens 4, beispielsweise des Zahnriemens. Infolge der divergierend ansteigenden querschnittssymmetrischen Lenkrampen, welche bereits unterhalb des Synchronriemens harmonisch ansteigen, besteht über den Querschnitt des Riemens und des Spann- und Dämpfungselementes ein Belastungsgleichgewicht.
Wenn der Riemen infolge äußerer Seitenkräfte aus der Mantelfläche des Spann- und Dämpfungselementes in eine der Lenkrampen und damit in einen größeren Lenkkreis aufläuft, zugleich aus der gegenüberliegenden Lenkrampe in einen kleineren Lenkkreis abläuft, muß das Spann- und Dämpfungselement einseitig stärker einfedern, sein Biegequerschnitt unterliegt einer größeren Verformung und es erhöht sich sofort sein energetisches Belastungsniveau.
Im Anstreben eines möglichst niedrigen Belastungsniveaus bewirkt die Spannkraft des Spann- und Dämpfungselementes das sofortige Ablaufen aus dem größeren Lenkkreis der Lenkrampe in den energieminimalen Fußkreis der Mantelfläche mit minimaler Überschreitung der Mantelflächenbreite.
Infolge der beiderseitigen querschnittssymmetrischen Übergänge zwischen Mantelfläche und Lenkrampen und weil der Riemen breiter ist als die Mantelfläche, somit immer die fußkreisnahen Bereiche der Lenkrampen Kontakt zum Zahnriemen haben, verläuft das Ablaufen aus den Lenkelementen harmonisch bis zur Einstellung eines Gleichgewichtszustandes in der Rotationsebene.
Ein Anschlagen des Spann- und Dämpfungselementes gegen die Seiten der Trume und der elastisch überschwingende Ausschlag in die Gegenrichtung unterbleiben. Es kommt nicht zum Flattern des funktionsbedingt nur wenig von den Trumen umschlungenen Spann- und Dämpfungselementes.
Das Spann- und Dämpfungselement sichert so seine Lage in der Ebene des Riementriebes.
Die Lagesicherung in der Riementriebsebene unter der Bedingung eines längsgenuteten Synchronriemens 5 erfolgt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, durch in der Querschnittsmitte zwischen gleich breiten Teil-Mantelflächen angeordnete konvergierend ansteigende Lenkrampen 6a, 6b.
Die Fußbreite der Mantelfläche ist in diesem Fall durch die Summe BS = BF1 + BF2 dargestellt. Der Wirkungsmechanismus ist dabei analog zu dem in Fig. 2 dargestellten Riementrieb.
Die Lagesicherung in der Riementriebsebene unter der Bedingung eines Synchronriemens 6 mit längsliegender Führungswulst erfolgt, wie aus Fig. 4 ersichtlich, durch eine in der Querschnittsmitte zwischen gleich breiten Teil-Mantelflächen einfallend verlaufende Lenknut, gebildet aus ineinander verlaufenden gegenüberliegenden divergierenden Lenkrampen 7a, 7b.
Die Fußbreite der Mantelfläche ist in diesem Fall durch die Summe BS = BF1 + BF2 dargestellt. Der Wirkungsmechanismus ist dabei analog zu dem in Fig. 2 dargestellten Riementrieb.
Anhand von Fig. 5 und Fig. 6 soll die Dimensionierung bezüglich des Fußkreisdurchmessers Df im konzentrischen Zustand näher erläutert werden.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind bei lastfreien, maximal ausgelenkten Trumen die Trume zueinander symmetrisch. Der von den Trumen umschriebene Arbeitsraum weist den maximalen Abstand der Punkte s1 = AB auf. In diesen Arbeitsraum paßt ein konzentrisches Spann- und Dämpfungselement mit dem Durchmesser Df = s1 = AB.
Das konzentrische Spann- und Dämpfungselement ist in diesem Arbeitsraum und somit bei lastfreiem Riemengetriebe spannungsfrei. Es kann nicht zu dem bei längeren Verformungen unerwünscht eintretenden Kriechen des Werkstoffes und zu einer nicht mehr elastisch rückstellbaren Verformung kommen.
Eine derartige Verformung würde dazu führen, daß bei einem Start des Getriebes zunächst ein unrundes Spann- und Dämpfungselement vorliegt, welches die beabsichtigte Funktion des Spannen und Dämpfens eines Riemens nicht mehr erfüllt. Der im Vergleich zu Antriebsketten wesentlich elastischere Riemen würde durch ein unrundes Spann- und Dämpfungselement zum Schwingen gebracht werden.
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, wie das Spann- und Dämpfungselement durch die Übertragung eines Momentes temporär in den ellipsenähnlich vorgespannten Zustand kommt. Bei dem gegenüber Fig. 5 konstant gebliebenen Werten für die Riemenlänge, die Riemenscheibendurchmesser und bei gleichem Achsabstand L verändert sich der Verlauf des Lasttrums zu einem gestreckten Lasttrum und der Verlauf des Leertrums zu einem stärker ausgelenkten Leertrum.
Die nunmehr von den Trumen gemäß Fig. 6 umschriebene Fläche ist stärker abweichend von der Fläche eines Kreises, entspricht somit weniger den geometrischen Optimalitätskriterien für das Verhältnis der umschriebenen Fläche zum Umfang. Der maximale Abstand zwischen den Trumen s2 = A'B' ist kleiner als der Abstand s1 = AB.
Das Spann- und Dämpfungselement ist in die ellipsenähnliche Form gespannt, jedoch nur für die Dauer seiner eigentlichen Funktion, der Momentübertragung.

Claims (6)

1. Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe, welches als ringförmiges - elastisch, visko-elastisch und plastisch ellipsenähnlich verformbares - Element mit rotationssymmetrisch aus der Mantelfläche ansteigend verlaufenden oder in die Mantelfläche einfallend verlaufenden querschnittssymmetrischen Lenkelementen zwischen Lasttrum und Leertrum angeordnet ständig auf beide Trume gleichzeitig wirkt, gekennzeichnet durch
eine zu den Kopfflächen der Riemenzähne oder Noppen des Riemens mit einer Gleitreibungszahl µG < 0,1 reibschlüssig abwälzfähige, symmetrische und geschlossene oder durchlöcherte oder offenzellige Mantelfläche (2),
deren Fußbreite BF oder deren Summe BS der einzelnen Fußbreiten BF1, BF2, . . . BFn kleiner als die Breite BR des Synchronriemens ist,
Lenkelemente mit harmonischer Steigung in größere beziehungsweise kleinere Lenkkreise und
einen Fußkreisdurchmesser Df im konzentrischen Zustand, der gleich dem maximalen Abstand s1 zwischen den Trumen des Riementriebes in lastfreier, maximal ausgelenkter Position ist.
2. Ringförmiges Spann- und Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Mantelfläche verlaufenden Lenkelemente als beidseitig der Mantelfläche divergierend ansteigende Lenkrampen (3a, 3b) ausgeführt sind.
3. Ringförmiges Spann- und Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Mantelfläche verlaufenden Lenkelemente als zwischen Teil-Mantelflächen konvergierend ansteigende Lenkrampen (6a, 6b) ausgeführt sind.
4. Ringförmiges Spann- und Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Mantelfläche einfallend verlaufenden Lenkelemente als von den Lenkrampen (7a, 7b) gebildete Lenknut ausgeführt sind.
5. Ringförmiges Spann- und Dämpfungselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mantelfläche mit einer zum Noppenraster des Synchronriemens unterschiedlich strukturierten Anordnung des Durchlöcherungsrasters.
6. Ringförmiges Spann- und Dämpfungselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mantelfläche mit zufällig strukturierter Anordnung der offenen Zellen.
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