DE10136824C1 - Tensioning and damping element for synchronous belt drive provided by elliptically deformable element with rotational symmetry - Google Patents
Tensioning and damping element for synchronous belt drive provided by elliptically deformable element with rotational symmetryInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Spann- und Dämpfungselement für Synchronriemengetriebe mit zahnprofilierten oder mit noppenstrukturierten Riemen.The invention relates to a tensioning and damping element for synchronous belt transmissions tooth-profiled or with nub-structured straps.
Sie ist anwendbar im Maschinenbau.It can be used in mechanical engineering.
Synchronriemen werden in Form von Zahnriemen oder Noppenriemen zur schlupffreien Momentübertragung in allen Bereichen des Maschinenbaus eingesetzt.Synchronous belts are in the form of toothed belts or nubbed belts for non-slip Torque transmission used in all areas of mechanical engineering.
Bedingung für die Momentübertragung, die Drehphasenpräzision und die Betriebssicherheit ist die genaue Einstellung und Einhaltung der Vorspannkraft des Riemens.Condition for the torque transmission, the rotational phase precision and the operational safety is the exact setting and compliance with the pretensioning force of the belt.
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.A tensioning device for belt transmissions has become known from WO 97/10453, at which is tensioned by means of an elastic ring. This elastic ring is arranged between the load and empty run of the belt transmission and points in the Application variant for internally toothed V-belts an external one, to the V-belt easy-to-grip tooth profile and V-shaped, symmetrically arranged steering elements for lateral guidance on the sloping flanks of the V-belt.
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.The diameters of the driving and driven V-belt pulleys are smaller than that Diameter of the annular, elastic and held between load strand and empty strand elliptically deformed tensioning and damping element. Through the form-fitting entrainment of the tension ring through the two strands, the position of the tension ring between the V-belt pulleys secured.
Die Lagesicherung des elastischen Ringes in der Ebene des Riemengetriebes erfolgt durch das Einlaufen der V-förmigen Nuten in die Trume.The position of the elastic ring in the plane of the belt transmission is done by The V-shaped grooves run into the run.
Die gegenläufigen Trume des Riemengetriebes bewirken die Drehbewegung des elastischen Ringes auf der Stelle.The opposing dreams of the belt drive cause the elastic to rotate Ring on the spot.
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.This tensioning device has the disadvantage that it has additional vibrations in itself and excited in the toothed belt and causes increased wear. The reason for this is Tooth profile, which does not correspond to the different phases of the belt tooth and Belt tooth gap deformation in the almost straight load strand, in the Wrapping loop of the pulleys and in the deflected empty strand is. Usually the tooth shapes of the toothed belt are only related to the tooth shapes and Tooth gaps in the wrap arches of the toothed belt pulleys fit.
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.Due to the different inlet and outlet conditions on the load and empty strand of the Toothed belt interference caused by toothed belts is amplified when operating under load effective. When the tension ring is deformed, another becomes on the stretched load strand Tooth gap geometry is effective as on the curved deflected empty strand.
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. This leads to vibrations in the area of the toothed belt, the tension ring and in the Output characteristics and excessive wear on the toothed belt and the tension ring. Another disadvantage of this device is that the toothed clamping ring is one is subject to rapid bending fatigue, which is a rapid degression of the tension compared to the toothed belt and thus a rapid degression of the pretensioning force of the Timing belt causes. The technical reason for this is that the areas under the Tooth gaps have a lower bending stiffness than the areas under the teeth.
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.This is the bending work, the heating and the reduction of the temperature dependent Elasticity module during the elliptical deformation of the elastic clamping ring in the areas under the tooth gaps are concentrated.
Eine Verwendung solcher ringförmiger Spannelemente für Zahnriemengetriebe mit phasensynchroner Bewegungs- und Kraftübertragung war aus den genannten Gründen überhaupt nicht möglich.The use of such annular tensioning elements for toothed belt transmissions phase-synchronized movement and power transmission was for the reasons mentioned not possible at all.
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.EP 0 651 864 B1 describes an automatic tensioning and damping element for Chain gear known. It is one between the shape of a concentric ring in the untensioned state and in the form of a Cassini curve elliptical shape deformable in the tensioned state ring made of an elastic Material.
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.This tensioning and damping element becomes one between empty run and load run Roller chain gear arranged and acts on both dreams simultaneously. During the Operating state takes it self-regulating to the minimum clamping force in the range by Spans created empty strand deflection, at the same time in the area of the largest diametrical Distance, sliding in the lubricated chain drive a position in which there is no sprocket touched. Due to its circumferential, matching the profile of the chain with guide play This clamping and damping element is on the lateral surface and through its side surfaces slidably between the links of the chain.
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.This automatic tensioning and damping element is only suitable for Roller chain transmission. The use of this clamping and damping element as a clamping ring for Toothed belt gear is not possible. In continuous operation, the permanent friction leads to destructive heating of the sliding surfaces of the toothed belt teeth, because in toothed belt drives - in contrast to chain drives - a permanent one Preload is a basic requirement for its intended function.
Eine Reduzierung der Reibung mit Hilfe von Schmiermitteln ist nicht möglich, da in den meisten Einsatzgebieten eine Verwendung von Schmierstoffen auszuschließen ist.A reduction of the friction with the help of lubricants is not possible because in the the use of lubricants can be excluded in most areas of application.
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.The device and the tensioning and damping element according to this EP 651 864 B1 are therefore not suitable for tensioning belts. There are exceptions to this finding the extremely slow or the intermittent operation of tooth or Nubbed belt transmissions.
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.The aim of the invention is a tensioning and damping element for synchronous belt transmissions, which is a quiet and low-vibration run with high reliability and long Guaranteed component life.
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. The object of the invention is a tensioning and damping element for synchronous belt transmissions, which even at high speeds regardless of the different phases of the Belt tooth and belt tooth gap deformation or the pimples and Knoppen gap deformation is indivisible, gap and shape indifferent.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of claim 1.
Die Konturen dieses Spann- und Dämpfungselementes sind rotationssymmetrisch.The contours of this tensioning and damping element are rotationally symmetrical.
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.The outer surface has no form fit to the timing belt and thus overcomes the Form contradiction from the deformation of the teeth, tooth gaps or the knobs and pimples in the different dream phases.
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.Due to the symmetrical outer surface, the tensioning and damping element can be moved in the level of the belt drive and thus its distance from the toothed belt pulleys. in the Operating state of the belt drive rolls the tensioning and damping element frictionally between the always opposite dreams.
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.The coefficient of friction should not be less than the amount specified according to the invention. This Effect is achieved when the tensioning and damping element is made of a plastic which, in addition to good elastic and cushioning properties, also necessarily has a high coefficient of friction to the usual materials of the belt.
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.This role is subject to a special feature with regard to energy consumption:
If the tensioning and damping element is deformed like an ellipse, it is not only endeavored to assume the stress-minimal state of the concentric shape elastically, but it must always reset the plastic and speed-dependent visco-elastic deformation components with every rotation.
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.The rolling resistance of the tensioning and damping element thus contains proportions for that Roles in the conventional physical view as well as for the recovery plastic or slowly resetting visco-elastic deformation components.
Die Verformungsanteile und damit der Energieverbrauch für ihre Rückstellung sind immer dann klein, wenn das Spann- und Dämpfungselement wenig ellipsenähnlich verformt ist.The deformation components and thus the energy consumption for their resetting are always small if the tensioning and damping element is deformed little like an ellipse.
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.For a given belt drive, this means that the point under the empty bow, the allows a maximum deflection, at the same time the place of the energy minimum for the rolling tensioning and damping element.
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.In connection with the slight but always existing slip between The tensioning and damping element moves the toothed belt and the outer surface self-regulating friction rollers at the furthest for a given empty strand length deflectable point of the empty strand. Any deflection of the empty strand is sufficient for this self-regulation to the minimum energy 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.The tensioning and damping element thus increases in a self-regulating manner during operation Tension force minimum in the area of the largest lost drum deflection rolling secure position between the pulleys without touching them.
Gegenüber der Zahnprofilierung oder der Noppenstrukturierung ist diese Mantelfläche indifferent in jeder Krümmungs- oder Streckungsphase des Riemens.Compared to tooth profiling or nub structuring, this surface is indifferent in every phase of bending or stretching of the belt.
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. A further increase in performance parameters, particularly with regard to higher speeds and / or higher clamping forces can be achieved by perforating the outer surface or is open-celled. The perforated or open-cell surface and the inner Cross-sectional areas of the ring become when the tensioning and damping element rotates aerodynamically flowed and thus cooled.
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.This leads to the dissipation of heat caused by deformation and friction from the ring reinforced or there are higher ambient temperatures for that with the clamping and Damping element equipped belt transmission allows.
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.Regarding the use of the tensioning and damping element with perforated Shell surface for knobbed straps comes - according to claim 5 - the peculiarity that the corresponding perforation grid is different from the knob grid in order prevent multiple nubs in the outer surface.
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.Regarding the use of the tensioning and damping element with an open cell Shell surface, as is the case with foamed materials, fulfilled for nubbed belts - according to claim 6 - a random arrangement of the open cells the condition for Prevention of multiple knob interventions in the outer surface.
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.According to the invention, the tensioning and damping element has a foot width B F , which is limited to the width B R of the synchronous belt to the dimension B F <B R.
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.In the case of synchronous belts with longitudinal guide grooves or guide profiles, interrupted, multi-row partial lateral surfaces are advantageous. For these lateral surfaces in connection with the explanations below on the steering elements, the sum B S = ΣB F1 , B F2 ,. , , B Fn , their foot widths is limited to the dimension B S <B R.
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.The rotationally symmetrical steering elements fulfill the function of the longitudinal positioning of the Tensioning and damping element in the plane of rotation of the belt transmission. They form in If they are arranged on the sides of the foot widths, the steering ramps and the ramps increase in the case of their arrangement between two partial lateral surfaces increasing convergent Steering ramps.
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.Due to their rising course from the lateral surface, or the harmoniously falling course into the lateral surface, the steering elements to the tensioning and damping element and to the belt have an energetic effect:
If the belt runs out of the lateral surface of the tensioning and damping element into a steering ramp and thus into a larger steering circle due to external lateral forces, the tensioning and damping element must deflect more on one side, its bending cross section is subject to greater deformation and its energy load level immediately increases.
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.When striving for the lowest possible load level, the tensioning force of the tensioning and damping element running out of the larger steering circle of the steering ramp in the minimum foot circle of the lateral surface.
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.As a result of the mutual transitions between the lateral surface and steering ramps and because of Belt is wider than the outer surface, so always the areas close to the base of the Steering ramps have contact with the toothed belt, the running out of the steering elements harmoniously until an equilibrium state is reached in the plane of rotation.
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. A striking of the tensioning and damping element against the sides of the dreams and the there is no elastic overshoot in the opposite direction. It doesn't come for fluttering of the tension and the little wrapped around the dreams Damping element.
Mit zunehmender Drehzahl des Spann- und Dämpfungselementes nimmt die Stabilität dieses Gleichgewichtszustandes zu.The stability of the tensioning and damping element increases as the speed increases Equilibrium state too.
Die analoge Funktion zur Längspositionierung des Spann- und Dämpfungselementes in der Rotationsebene des Riemengetriebes liegt vor bei der Lenknut als Lenkelement.The analog function for the longitudinal positioning of the tensioning and damping element in the The plane of rotation of the belt transmission is in the steering groove as a steering element.
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.The root diameter D f of the tensioning and damping element is equal to the maximum distance s 1 between the runs of the belt transmission in their load-free, maximum deflected position. In the case of non-translating belt drives, this maximum span distance lies in the center of the distance between the pulley axes.
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.By limiting the root diameter D f to the distance s 1 = AB between the load-free strands, the ring shape of the tensioning and damping element is ensured when the belt transmission is at a standstill, by excluding retroactive forces on the tensioning and damping element from the strands. So there is no cause for the visco-elastic, time-dependent deformation components. An otherwise disadvantageous creeping deformation of the tensioning and damping element during long idle times of the belt transmission is avoided.
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.This is important for the proper functioning of the tensioning and damping element, because must be excluded that the tensioning and damping element in a renewed Start of the belt gear initially out of round between the runs and rolls itself adverse vibrations of the belt drive excited.
Zugleich wird damit auch die mechanisch analoge kriechende Dehnungs-Deformation von unter Spannkraft stehenden Sektoren des Synchronriemens bei längeren Stillständen ausgeschlossen.At the same time, the mechanically analogous creep strain deformation of sectors of the synchronous belt under tension during longer standstills locked out.
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.The deformation of the tensioning and damping element to the functionally necessary elliptical shape occurs as soon as moments are transmitted via the belt transmission with constant belt length, the load strand is stretched and the empty strand is deflected becomes.
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.With such a change in the course of the run, the distance s 1 between the runs is reduced to the distance s 2 = A'B 'as a result of the optimization of the ratio of the circumference to the circumscribed area. The circle is the geometric ideal for this optimization of circumference / area. The more an area with a constant circumference deviates from the ideal circular shape, the smaller the circumscribed area. In the specific case, the circumference is the length of the belt and the circumscribed area is the working space for the tensioning and damping element. When the belt drive is loaded, the course of the strands deviates more from the shape of a circle due to the extension of the load strand and the deflection of the empty strand than in the unloaded state, in which the strands run symmetrically to one another.
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.This reduction in the working space causes the compression and compression Damping element from the concentric to the elliptical shape and at the same time the elasticity retroactive from the tensioning and damping element as elastic tensioning force against both dreams.
Eine Verformung des Spann- und Dämpfungselementes liegt also nur vor, wenn Momente über den Riementrieb übertragen werden. A deformation of the tensioning and damping element is therefore only present if there are moments are transmitted via the belt drive.
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.The main advantages achieved with the invention are the fact that the clamping and damping element for toothed belt gear between the strands and the contradiction of shape from the different phases between the toothed belt pulleys the tooth and tooth gap deformation, or the knob and Knock gap deformation, overcomes in the load section and in the empty section.
Damit werden an den Kontaktstellen des Spann- und Dämpfungselementes zu den unterschiedlich gekrümmten Trumen die sonst üblichen eingriffs- und auslaufbedingt erregten Schwingungen völlig ausgeschlossen.So that at the contact points of the tensioning and damping element differently curved strands aroused the usual interventions due to surgery and discharge Vibrations completely excluded.
Das gilt auch für die reversierende Übertragung von Drehmomenten.This also applies to the reversing transmission of torques.
Außerdem besitzt das Spann- und Dämpfungselement eine große Anwendungsbreite hinsichtlich der unterschiedlichsten Zahn- und Noppenformen sowie der Teilungen der Synchronriemen.In addition, the tensioning and damping element has a wide range of applications with regard to the different tooth and knob shapes as well as the divisions of the Synchronous belts.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments. The associated drawings show:
Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht eines Spann- und Dämpfungselementes mit seitlich außen angeordneten divergierend ansteigenden Lenkrampen und durchlöcherter Mantelfläche Fig. 1 is a three-dimensional view of a tensioning and damping element with laterally arranged diverging rising ramps and perforated outer surface
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Zahnriemens mit einem selbstführenden. Spann- und Dämpfungselement mit seitlich außen angeordneten divergierend aus der geschlossenen ansteigenden Lenkrampen Fig. 2 is a sectional view of a toothed belt with a self-guiding. Tensioning and damping element with laterally arranged diverging from the closed rising steering ramps
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines längsprofilierten Zahnriemens mit einem selbstführenden Spann- und Dämpfungselement mit aus den Teil- Mantelflächen konvergierend ansteigenden Lenkrampen Fig. 3 is a sectional view of a longitudinally profiled toothed belt with a self-guiding tensioning and damping element with steering ramps converging from the partial lateral surfaces
Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines profilierten Zahnriemens mit einem selbstführenden Spann- und Dämpfungselement mit Lenknut Fig. 4 is a sectional view of a profiled toothed belt with a self-guiding tensioning and damping element with a steering groove
Fig. 5 Geometrie eines Synchronriementriebes mit Spann- und Dämpfungselement im lastfreien Zustand Fig. 5 geometry of a synchronous belt drive with tensioning and damping element in the load-free state
Fig. 6 Geometrie des Synchronriementriebes, dimensioniert gemäß Fig. 5, mit Spann- und Dämpfungselement im Lastzustand Fig. 6 geometry of the synchronous belt drive, dimensioned according to FIG. 5, with tensioning and damping element in the load state
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. As can be seen from FIG. 1, the rotationally symmetrical tensioning and damping element 1 has a perforated outer surface 2 and steering elements rising from the outer surface on both sides in the form of diverging increasing steering ramps 3 a, 3 b. The tensioning and damping element is made of an elastomer. This ensures the elastic, visco-elastic and plastic deformation components required for tensioning and damping and the coefficient of sliding friction µ G <0.1 to the heads of the synchronous belt.
Das Durchlöcherungsraster der Mantelfläche ist orthogonal. Damit ist es unterschiedlich zum stets polygonoptimierten versetzten Noppenraster von Noppenriemen.The perforation grid of the lateral surface is orthogonal. So it is different from always polygon-optimized offset pimpled grid of pimpled straps.
Damit werden mehrfache Zufalls-Noppeneingriffe in das orthogonale Durchlöcherungsraster der Mantelfläche verhindert.This makes multiple random knob interventions in the orthogonal perforation grid the lateral surface prevented.
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.As can be seen from FIG. 2, the foot width B F of the lateral surface is smaller than the width B R of the synchronous belt 4 , for example the toothed belt. As a result of the diverging increasing cross-sectionally symmetrical steering ramps, which rise harmoniously below the synchronous belt, there is a load balance across the cross-section of the belt and the tensioning and damping element.
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.If the belt due to external lateral forces from the outer surface of the tensioning and Damping element in one of the steering ramps and thus in a larger steering circle runs up, at the same time from the opposite steering ramp into a smaller steering circle expires, the tensioning and damping element must deflect more on one side Bending cross section is subject to greater deformation and it increases immediately energetic load level.
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.When striving for the lowest possible load level, the tensioning force of the tensioning and damping element the immediate drain from the larger steering circle of the steering ramp in the energy-minimal foot circle of the lateral surface with minimal exceeding of the Lateral surface width.
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.As a result of the mutually cross-sectional transitions between the lateral surface and Steering ramps and because the belt is wider than the outer surface, therefore always the That is, the areas of the steering ramps close to the foot circle have contact with the toothed belt Run out of the steering elements harmoniously until a setting Equilibrium in the plane of rotation.
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.A striking of the tensioning and damping element against the sides of the dreams and the there is no elastic overshoot in the opposite direction. It doesn't come for fluttering of the tension and the little wrapped around the dreams Damping element.
Das Spann- und Dämpfungselement sichert so seine Lage in der Ebene des Riementriebes.The tensioning and damping element thus secures its position in the plane of the belt drive.
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.The position securing in the belt drive plane under the condition of a longitudinally grooved synchronous belt 5 takes place, as can be seen from FIG. 3, by means of convergingly increasing steering ramps 6 a, 6 b arranged in the cross-sectional center between the partial lateral surface areas of the same width.
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.In this case, the foot width of the lateral surface is represented by the sum B S = B F1 + B F2 . The mechanism of action is analogous to the belt drive shown in FIG. 2.
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.If the position assurance in the belt drive level under the condition of a timing belt 6 with longitudinally opposed bourrelet, as shown in FIG. 4 can be seen, incident extending through one in the cross-sectional center between equally wide partial lateral surfaces Lenknut formed from each other extending opposite diverging steering ramps 7 a, 7 b ,
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. In this case, the foot width of the lateral surface is represented by the sum B S = B F1 + B F2 . The mechanism of action is analogous to the belt drive shown in FIG. 2.
Anhand von Fig. 5 und Fig. 6 soll die Dimensionierung bezüglich des Fußkreisdurchmessers Df im konzentrischen Zustand näher erläutert werden.Referring to Fig. 5 and Fig. 6, the dimensioning should with respect to the root diameter D f in the concentric state can be explained in more detail.
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.As can be seen from FIG. 5, in the case of load-free, maximally deflected dreams, the dreams are symmetrical to one another. The working space circumscribed by the strands has the maximum distance of the points s 1 = AB. A concentric tensioning and damping element with the diameter D f = s 1 = AB fits into this working area.
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.The concentric tensioning and damping element is in this work area and thus load-free belt transmission tension-free. It cannot do that with longer deformations undesirable creep of the material and to a no longer elastic resettable deformation.
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.Such a deformation would lead to a first when the transmission starts Out of round tensioning and damping element is present, which the intended function of the Tensioning and damping a belt no longer met. The one compared to drive chains a non-circular tensioning and damping element would make belts much more elastic be made to vibrate.
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.From Fig. 6 it can be seen how the tensioning and damping element temporarily comes into the elliptical-like prestressed state by the transmission of a moment. With the values for the belt length, the pulley diameter and the same center distance L, which have remained constant compared to FIG. 5, the course of the load strand changes to an elongated load strand and the course of the empty strand to a more deflected empty strand.
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.The area now circumscribed by the strands according to FIG. 6 is more deviated from the area of a circle, and thus less corresponds to the geometrical optimality criteria for the ratio of the circumscribed area to the circumference. The maximum distance between the strands s 2 = A'B 'is smaller than the distance s 1 = AB.
Das Spann- und Dämpfungselement ist in die ellipsenähnliche Form gespannt, jedoch nur für die Dauer seiner eigentlichen Funktion, der Momentübertragung.The tensioning and damping element is stretched into the elliptical shape, but only for the duration of its actual function, the moment transfer.
Claims (6)
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.1.Tensioning and damping element for synchronous belt transmission, which is arranged as a ring-shaped - elastic, visco-elastic and plastically elliptical-like deformable - element with rotationally symmetrically rising or falling cross-sectionally symmetrical steering elements arranged between the load strand and the empty strand, acting simultaneously on both strands , characterized by
a symmetrical and closed or perforated or open-celled outer surface ( 2 ) that can be frictionally transferred to the top surfaces of the belt teeth or knobs of the belt with a sliding friction coefficient µ G <0.1,
whose foot width B F or the sum B S of the individual foot widths B F1 , B F2,. , , B Fn is smaller than the width B R of the timing belt ,
Steering elements with a harmonious slope in larger or smaller steering circles and
a root diameter D f in the concentric state, which is equal to the maximum distance s 1 between the strands of the belt drive in a load-free, maximum deflected position.
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| EP1452775A1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-01 | EBERT Kettenspanntechnik GmbH | Tensioning and damping element for synchronous belt drive |
| DE10340966B4 (en) * | 2003-02-25 | 2005-12-29 | EBERT Kettenspanntechnik GmbH, Herrn Ebert, Geschäftsführer | Tension and damping element for synchronous belt drives is arranged between a load strand and a return strand as an annular element elastically deformable between a concentric shape and an elliptical shape |
| DE102005004186A1 (en) * | 2005-01-29 | 2006-08-03 | Schaeffler Kg | Traction unit drive e.g. two disk drive, for steering gear, has tensioner supplying belts of traction unit with same tension force during operation of motor vehicle, where unit is designed as drive belt or chain and is oil lubricated |
| NL2026847B1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-06-27 | Hesling B V | Bicycle with a chain or belt tensioning device |
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2001
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