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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Multidualzahnriemen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Derartige Multidualzahnriemen werden in vielen gewerblichen
Bereichen zur Übertragung
von Drehbewegungen verwendet.
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Als
Multidualzahnriemen werden Zahnriemen bezeichnet, die eine oder
mehrere innere Verzahnungen und eine oder mehrere äußere Verzahnungen
aufweisen, wobei die Verzahnungen gleich oder unterschiedlich sein
können.
Eine Spezialform der Multidualzahnriemen sind die Dualzahnriemen oder
doppelseitigen Zahnriemen, die sowohl innenseitig als auch außenseitig
jeweils eine Verzahnung aufweisen. Einseitige Zahnriemen besitzen
nur innenseitig eine Verzahnung.
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Einseitige
Zahnriemen werden vor allem bei der Übertragung einer Drehbewegung
von einer Antriebswelle auf mindestens eine angetriebene Welle genutzt.
Die Einsatzbreite von derartigen Zahnriemen ist sehr groß. Beispielhaft
kann es sich bei dem einseitigen Zahnriemen um einen Stell- oder
Synchronriemen handeln, der in der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs
zur Übertragung
der Drehbewegung einer Kurbelwelle auf eine Nockenwelle, auf eine
Antriebswelle einer Kraftstoffeinspritzpumpe oder ähnliches
eingesetzt wird. Deshalb sind zu einseitigen Zahnriemen eine Vielzahl
von Lösungen
bekannt geworden.
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So
wird beispielsweise in der
DE
10144 547 A1 ein einseitiger Zahnriemen zur Kraftübertragung vorgestellt,
der aus einer äußeren Schicht
und einer inneren Schicht besteht, wobei die innere Schicht die Zähne ausbildet
und die äußere Schicht
glatt ist.
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Von
entscheidendem Nachteil ist, dass bei derartigen Zahnriemen die
Kraftübertragung
nur über die,
an der inneren Schicht anliegenden Zahnräder möglich ist. Dadurch wird der
Einsatzbereich dieser Zahnriemen natürlich sehr eingeengt.
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Aus
der
DE 37 31 226 A1 ist
ein doppelseitiger Zahnriemen für
eine Fahrtreppe bekannt. Dieser doppelseitige Zahnriemen weist eine
Vielzahl von Zähnen
auf, die von jeder seiner beiden Seiten abstehen und paarweise gegenüberliegend
angeordnet sind. Dabei werden zwei durch einen Motor angetriebene
Umlenkrollen mit jeweils einer Vielzahl von nebeneinander liegenden,
konturierten oder profilierten Zähnen
durch den doppelseitigen Zahnriemen umlaufen. Auf der äußeren Seite
des doppelseitigen Zahnriemens liegt eine Reihe mit Gliedern zur Übertragung
der Antriebskraft vom Zahnriemen auf die einzelnen Stufen der Fahrtreppe
auf, wobei jedes Glied wiederum eine Vielzahl von nebeneinander
liegenden, konturierten oder profilierten Zähnen aufweist. Dabei sind die
innenseitigen Zähne
des doppelseitigen Zahnriemens über
einen Bogen mit den konturierten Zähnen der Umlenkrollen und die
außenseitigen
Zähne linear
mit den konturierten Zähnen
der Glieder verbunden.
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Von
besonderem Nachteil ist aber, dass die Zähne des doppelseitigen Zahnriemens
zu beiden Seiten paarweise gegenüberliegend
angeordnet sind. Dabei liegen sich die Zähne der einen Seite, mit den
Zähne der
anderen Seite sowie die Zwischenräume zwischen den Zähnen der
einen Seite, mit den Zwischenräumen
zwischen den Zähnen
der anderen Seite gegenüber.
Einerseits wird dadurch der doppelseitige Zahnriemen stark auf Zugkraft
beansprucht, da über
den Umfang des doppelseitigen Zahnriemens an den gleichen Stellen
beidseitig die Kraftübertragung
erfolgt. Andererseits weist der doppelseitige Zahnriemen an den
Stellen, an denen sich die Zwischenräume zwischen den Zähnen gegenüberliegen,
eine geringe Materialstärke
auf. Dabei nehmen diese Zwischenräume die Biegung des doppelseitigen
Zahnriemens auf. Aufgrund der Aufnahme der Verbiegung und der Zugkraft
sowie wegen der geringen Materialstärke werden die Zwischenräume zwischen
den Zähnen
zu stark beansprucht und zerreißen
häufig.
Deshalb ist die Lebensdauer derartiger doppelseitiger Zahnriemen
zu gering.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Multidualzahnriemen
zu entwickeln, bei dem einerseits die wirkenden Zugkräfte und
andererseits die Verbiegung des Multidualzahnriemens gleichmäßig über den
Umfang des Multidualzahnriemens verteilt und durch den Multidualzahnriemen
aufgenommen werden.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die beiderseitige Verzahnung in Bewegungsrichtung des Multidualzahnriemens
zueinander versetzt ist, wobei die Zähne einerseits den Zwischenräumen zwischen den
Zähnen
andererseits gegenüberliegen.
Zweckmäßige Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
2 bis 8.
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Der
neue Multidualzahnriemen beseitigt die genannten Nachteile des Standes
der Technik.
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Vorteilhaft
bei der Anwendung des lösungsgemäßen Zahnriemens
ist es, dass die beidseitige versetzte Anordnung der Zähne eine
Verteilung der wirkenden Zugkräfte
zur Folge hat. Dabei wirkt über den
Umfang des Multidualzahnriemens immer abwechselnd eine Zugkraft,
die aus einem außenliegenden
Zahn resultiert, und eine Zugkraft, die aus einem innenliegenden
Zahn resultiert.
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Vorteilhaft
an dieser Anordnung ist es, dass neben der Übertragung der Drehbewegung
auch eine Änderung
der Drehrichtung möglich
ist. Die am Multidualzahnriemen innenseitig anliegenden Umlenkrollen
drehen sich jeweils in eine Richtung und die am Multidualzahnriemen
außenseitig
anliegenden Umlenkrollen drehen sich jeweils in eine andere Richtung,
wobei die Drehrichtung der innenseitig anliegenden Umlenkrollen
entgegengesetzt zu der Drehrichtung der außenseitig anliegenden Umlenkrollen
ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Multidualzahnriemen aus
einem inneren Zahnriemen und einem äußeren Zahnriemen besteht, wobei
entweder der innere Zahnriemen eine Reihe von Zähnen und der äußere Zahnriemen
mehrere Reihen von Zähnen oder
der innere Zahnriemen mehrere Reihen von Zähnen und der äußere Zahnriemen
mindestens eine Reihe von Zähnen
aufweist, da sich die Einsatzbreite vergrößert. So ist es denkbar, auf
dem inneren Zahnriemen und auf dem äußeren Zahnriemen z. B. jeweils
drei Reihen von Zähnen
anzuordnen, die sich in Form, Abmaßen und Zahnabständen unterscheiden,
womit dann sechs Umlenkrollen verschiedenartig angetrieben werden.
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Von
Vorteil ist es, wenn die Zähne
des inneren Zahnriemens und die Zähne des äußeren Zahnriemens in ihrer
Form und in ihren Abmaßen
sowie in ihren Zahnabständen
zueinander verschieden sind, da dadurch einerseits eine größere Einsatzvielfalt
erreicht wird. Andererseits kann durch eine engere Verzahnung auch
ein höheres
Drehmoment übertragen werden.
Sind dann noch die Zähne
des äußeren Zahnriemens
in der Form gleich und in den Abmaßen sowie in ihren Zahnabständen doppelt
so groß wie die
Zähne des inneren
Zahnriemens, so ist das maximal übertragbare
Drehmoment des inneren Zahnriemens doppelt so groß wie das
maximal übertragbare Drehmoment
des äußeren Zahnriemens.
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Von
Vorteil ist es auch, wenn die Länge
eines geschlossenen Multidualzahnriemens jeweils einem ganzzahligen
Vielfachen der Zahnabstände
der Zahnriemen entspricht, wobei auf jedem Zahnriemen für sich die
Anzahl der Zähne
und die Anzahl der Zahnabstände
gleich ist, weil dadurch ein gleichmäßiger und ruhiger Lauf des
Multidualzahnriemens über
die inneren und äußeren Umlenkrollen
gewährleistet
wird.
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Die
Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
Dazu zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des Multidualzahnriemens in einer Anordnung
zur Übertragung
der Drehbewegung,
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2 eine
schematische Darstellung eines perspektivischen Ausschnitts des
Multidualzahnriemens in einer ersten Ausführungsform als ein einfacher
Dualzahnriemen,
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3 eine
schematische Darstellung eines perspektivischen Ausschnitts des
Multidualzahnriemens in einer zweiten Ausführungsform als ein Vario-Dualzahnriemen,
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4 eine
schematische Darstellung eines perspektivischen Ausschnitts des
Multidualzahnriemens in einer dritten Ausführungsform als ein einseitiger
Multidualzahnriemen von unten,
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5 eine
schematische Darstellung eines perspektivischen Ausschnitts des
Multidualzahnriemens in der dritten Ausführungsform als einseitiger Multidualzahnriemen
von oben,
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6 eine
schematische Darstellung eines perspektivischen Ausschnitts des
Multidualzahnriemens in einer vierten Ausführungsform als ein beidseitiger
Multidualzahnriemen von unten,
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7 eine
schematische Darstellung eines perspektivischen Ausschnitts des
Multidualzahnriemens in der vierten Ausführungsform als beidseitiger Multidualzahnriemen
von oben,
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8 eine
schematische Darstellung eines perspektivischen Ausschnitts des
Multidualzahnriemens in einer fünften
Ausführungsform
als ein beidseitiger Multidualzahnriemen von unten und
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9 eine
schematische Darstellung eines perspektivischen Ausschnitts des
Multidualzahnriemens in der fünften
Ausführungsform
als beidseitiger Multidualzahnriemen von oben.
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In
der 1 ist der neue Multidualzahnriemen 1 in
einer typischen Anordnung zur Übertragung einer
Drehbewegung von einer Antriebswelle 2 auf mehrere Abtriebswellen 3 dargestellt,
wobei der Antriebswelle 2 und jeder Abtriebswelle 3 eine
oder mehrere Umlenkrollen 4, 5 zugeordnet sind.
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Der
Multidualzahnriemen 1 ist ein flexibles Endlosband, das
um die Umlenkrollen 4, 5 der Antriebswelle 2 und
der Abtriebswellen 3 geführt wird. Der Umfang des Multidualzahnriemens 1 ist
auf die Abstände
zwischen der Antriebswelle 2 und den Abtriebswellen 3 sowie
auf den Durchmesser der Umlenkrollen 4, 5 abgestimmt.
Dabei ist der Multidualzahnriemen 1 derart angeordnet,
dass sich zwei Umlenkrollen 4 auf der Innenseite und zwei
Umlenkrolle 5 auf der Außenseite des Multidualzahnriemens 1 befinden.
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Wie
die 2 zeigt, besteht der Multidualzahnriemen 1 in
einer ersten Ausführungsform
als ein einfacher Dualzahnriemen aus einem inneren Zahnriemen 6,
mit dessen Innenseite der Multidualzahnriemen 1 auf den
inneren Umlenkrollen 4 läuft. In dem inneren Zahnriemen 6 ist
ein Zugträger 7 integriert, der
aus mindestens einem endlosen, über
den Umfang des Multidualzahnriemens 1 angeordneten Zugdraht 8 besteht.
Auf der Außenseite
des inneren Zahnriemens 6 befinden sich ein äußerer Zahnriemen 9,
mit dessen Außenseite
der Multidualzahnriemen 1 auf den äußeren Umlenkrollen 5 läuft. Dabei sind
die Länge
und die Breiten des äußeren Zahnriemens 9 auf
den inneren Zahnriemen 6 abgestimmt.
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Der
innere Zahnriemen 6 und der äußere Zahnriemen 9 sind
derart miteinander verbunden, dass über den Umfang des Multidualzahnriemens 1 die
Zähne 10 des
inneren Zahnriemens 6 maximal versetzt zu den Zähnen 10 des äußeren Zahnriemens 9 angeordnet
sind. Damit liegen immer ein Zahn 10 der einen Seite einer
Zahnlücke
der anderen Seite gegenüber.
Dabei sind die Zähne 10 des
inneren Zahnriemens 6 und des äuße ren Zahnriemens 9 in
ihrer Form und in ihren Abmaßen
sowie in ihren Zahnabständen
gleich.
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Jeder
Zahn 10 beschreibt im Querschnitt die geometrische Form
eines gleichschenkligen Trapezes. Zwei sich gegenüberliegende
Seiten sind zueinander parallel und nicht gleichlang. Die anderen
beiden sich gegenüberliegenden
Seiten sind dagegen nicht parallel. Dafür sind aber die beiden nicht
parallelen sich gegenüberliegen
Seiten gleichlang. Dabei liegt die größere der parallelen Seiten
auf den Zahnriemen 6, 9 auf und die kleine der
parallelen Seiten zeigt in Richtung Umlenkrollen 4, 5.
Im Längsschnitt beschreibt
der Zahn 10 die geometrische Form eines Rechteckes. Der
Abstand der beiden parallelen Seiten definiert die Zahnhöhe sowie
der Innenwinkel zwischen der größeren der
parallelen Seiten und den nichtparallelen, gleichlangen Seitenwänden den Zahnanstieg.
Die zwischen einem Zahn 10 und einem benachbarten Zahn 10 befindliche
Zahnlücke weist
eine zum Zahn 10 negative Form und Größe auf, so dass der Zahn 10 kopfüber die
Zahnlücke
vollständig
ausfüllt.
Der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen 10 ist der Zahnabstand.
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In
einer zweiten Ausführungsform
als ein Vario-Dualzahnriemen, gemäß der 3, ist der
Aufbau des Multidualzahnriemens 1 identisch zur ersten Ausführungsform,
die sich nur in der Verzahnung des äußeren Zahnriemens 9 unterscheidet.
Dabei sind die Zähne 10 des äußeren Zahnriemens 9 in
ihrer Zahnhöhe
und in ihrem Zahnabstand doppelt so groß, wie die Zähne 10 des
inneren Zahnriemens 6. Der Zahnanstieg ist bei alle Zähnen 10 des
inneren Zahnriemens 6 und des äußeren Zahnriemens 9 gleich.
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In
einer dritten Ausführungsform
als ein einseitiger Multidualzahnriemen, gemäß der 4 und der 5,
besitzt der innere Zahnriemen 6 den gleichen Aufbau wie
in den vorhergehenden Ausführungsformen.
Der äußere Zahnriemen 9 hingegen
ist durch einen geteilten äußeren Zahnriemen 11 ersetzt,
wobei der geteilte äußere Zahnriemen 11 zwei unterschiedliche
Verzahnungen aufweist. Dabei ist die Teilung der Verzahnung des
geteilten äußeren Zahnriemens 11 derart,
dass die Gesamtbreite der zwei geteilten äußeren Zahnriemen 11 gleich
der Breite des inneren Zahnriemens 6 ist. Außerdem sind die
Zähne 10 der
einen Verzahnung des äußeren Zahnriemens 11 in
ihrer Zahnhöhe
und in ihrem Zahnabstand doppelt so groß, wie die Zähne 10 der anderen
Verzahnung des äußeren Zahnriemens 11 und
gleich wie die Zähne 10 des
inneren Zahnriemens 6. Der Zahnanstieg ist wiederum bei
alle Zähnen 10 des
inneren Zahnriemens 6 und des geteilten äußeren Zahnriemens 11 gleich.
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Entsprechend
der 1 läuft
in dieser Ausführungsform
der Multidualzahnriemen 1 mit seinen geteilten äußeren Zahnriemen 11 auf
jeweils einer äußeren Umlenkrolle 5.
Dabei weisen die äußeren Umlenkrollen 5 eine
auf die geteilten äußeren Zahnriemen 11 abgestimmte
Verzahnung auf.
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In
einer vierten Ausführungsform
als ein beidseitiger Multidualzahnriemen, gemäß der 6 und der 7,
besitzt der Multidualzahnriemen 1, wie im dritten Ausführungsbeispiel,
einen geteilten äußeren Zahnriemen 11.
Der innere Zahnriemen 6 wurde allerdings durch einen geteilten
inneren Zahnriemen 12 ersetzt. Dabei ist die Teilung der
Verzahnung des geteilten äußeren Zahnriemens 11 sowie des
geteilten inneren Zahnriemens 12 wiederum derart, dass
die Gesamtbreite der beiden geteilten inneren Zahnriemen 12 gleich
der Gesamtbreite der beiden geteilten äußeren Zahnriemen 11 ist.
Die geteilten äußeren Zahnriemen 11 und
die geteilten inneren Zahnriemen 12 weisen jeweils zwei
unterschiedliche Verzahnungen auf, wobei die Zähne 10 der einen Verzahnung
des äußeren Zahnriemens 11 in
ihrer Zahnhöhe
und in ihrem Zahnabstand doppelt so groß wie die gegenüberliegende
Verzahnung des inneren Zahnriemens 12 ist. Die Zähne 10 der
anderen Verzahnung des geteilten äußeren Zahnriemens 11 sind hingegen
in ihrer Zahnhöhe
und in ihrem Zahnabstand nur halb so groß wie die gegenüberliegende Verzahnung
des inneren Zahnriemens 12. Die großen Verzahnungen sowie die
kleineren Verzahnungen des geteilten äußeren Zahnriemens 11 und
des geteilten inneren Zahnriemens 12 sind jeweils gleich groß. Dabei
liegt die große
Verzahnung des geteilten äußeren Zahnriemens 11 der
kleinen Verzahnung des geteilten inneren Zahnriemens 12 sowie
die kleine Verzahnung des geteilten äußeren Zahnriemens 11 der
großen
Verzahnung des geteilten inneren Zahnriemens 12 gegenüber. Der
Zahnanstieg ist wiederum bei alle Zähnen 10 des inneren
Zahnriemens 6 und des äußeren Zahnriemens 11 gleich.
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Entsprechend
der 1 läuft
in dieser Ausführungsform
der Multidualzahnriemen 1 sowohl mit seinen geteilten inneren
Zahnriemen 12 auf jeweils einer inneren Umlenkrolle 4 und
mit seinen geteilten äußeren Zahnriemen 11 auf
jeweils einer äußeren Um lenkrolle 5.
Dabei ist die Verzahnung der inneren Umlenkrollen 4 auf
die jeweilige Verzahnung des geteilten inneren Zahnriemens 12 und
die Verzahnung der äußeren Umlenkrollen 5 auf
die jeweiligen Verzahnung des geteilten äußeren Zahnriemens 11 abgestimmt.
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In
einer fünften
Ausführungsform
als ein beidseitiger Multidualzahnriemen, gemäß der 8 und der 9,
besitzt der Multidualzahnriemen, einen geteilten äußeren Zahnriemen 11 und
einen geteilten inneren Zahnriemen 12, wobei der geteilte äußere Zahnriemen 11 im
Gegensatz zu der vierten Ausführungsform
eine dritte Reihe Zähne 10 aufweist.
Dabei ist die Teilung der Verzahnung des dreifach geteilten äußeren Zahnriemens 11 sowie
des zweifach geteilten inneren Zahnriemens 12 wiederum
derart, dass die Gesamtbreite der beiden geteilten inneren Zahnriemen 12 gleich
der Gesamtbreite der drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 ist.
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Die
drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 und
die zwei geteilten inneren Zahnriemen 12 weisen jeweils
unterschiedliche Verzahnungen auf, wobei die Zähne 10 der einen äußeren Verzahnung
des äußeren Zahnriemens 11 in
ihrer Zahnhöhe
und in ihrem Zahnabstand doppelt so groß wie die gegenüberliegende
Verzahnung des inneren Zahnriemens 12 ist. Die Zähne 10 der
anderen äußeren Verzahnung
der drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 sind hingegen
in ihrer Zahnhöhe
und in ihrem Zahnabstand kleiner als die gegenüberliegende Verzahnung der
inneren Zahnriemen 12. Den Zähnen 10 der mittleren
Verzahnung der drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 liegen
auf den beiden geteilten inneren Zahnriemen 12 keine Verzahnung
gegenüber.
Die großen Verzahnungen
der drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 und
der zwei geteilten inneren Zahnriemen 12 sind jeweils gleich
groß.
Die kleine Verzahnung der zwei geteilten inneren Zahnriemen 12 ist
gleich groß der
mittleren Verzahnung der drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 und
größer als
die kleinere äußere Verzahnung
der drei geteilten äußeren Zahnriemen 11.
Dabei liegt die große
Verzahnung des drei geteilten äußeren Zahnriemens 11 der
kleinen Verzahnung der zwei geteilten inneren Zahnriemen 12 sowie
die kleine Verzahnung der drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 der
großen
Verzahnung der zwei geteilten inneren Zahnriemen 12 gegenüber. Der Zahnanstieg
ist wiederum bei alle Zähnen 10 des
inneren Zahnriemens 6 und des äußeren Zahnriemens 11 gleich.
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Entsprechend
der 1 läuft
in dieser Ausführungsform
der Multidualzahnriemen 1 sowohl mit seinen zwei geteilten
inneren Zahnriemen 12 auf jeweils einer inneren Umlenkrolle 4,
und mit seinen drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 auf
jeweils einer äußeren Umlenkrolle 5,
wobei eine dritte Umlenkrolle in der 1 nicht
dargestellt ist. Dabei ist die Verzahnung der inneren Umlenkrollen 4 auf
die jeweilige Verzahnung der beiden geteilten inneren Zahnriemen 12 und
die Verzahnung der äußeren Umlenkrollen 5 auf
die jeweilige Verzahnung der drei geteilten äußeren Zahnriemen 11 abgestimmt.
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Während des
Einsatzes umläuft
der Multidualzahnriemen 1 die inneren Umlenkrollen 4 und äußeren Umlenkrollen 5,
wozu eine Umlenkrolle 4, 5 über die Antriebswelle 2 motorangetrieben
ist und die restlichen Umlenkrollen 4, 5 die Drehbewegung
auf die Abtriebswelle 3 übertragen. Dabei dienen die
Umlenkrollen 4, 5 gleichzeitig auch als Führung des Transportbandes 1.
Die Drehrichtungen der inneren Umlenkrollen 4 ist entgegengerichtet
zu der Drehrichtung der äußeren Umlenkrollen 5.
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- 1
- Multidualzahnriemen
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Abtriebswelle
- 4
- innere
Umlenkrolle
- 5
- äußere Umlenkrolle
- 6
- innerer
Zahnriemen
- 7
- Zugträger
- 8
- Zugdraht
- 9
- äußerer Zahnriemen
- 10
- Zahn
- 11
- geteilter äußerer Zahnriemen
- 12
- geteilter
innerer Zahnriemen