DE3105163C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für flexible endlose Treib­ riemen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Reifentestmaschinen sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Typen bekannt, wobei einige einen Treibriemen benutzen, der die Straßenoberfläche simuliert.

Für gewöhnlich werden die Treibriemen hierbei von einer zentralen Lagerung abgestützt und beispielsweise ist eine mit einem Luftkis­ sen arbeitende Lageranordnung aus der US-PS 37 63 699 bekannt. Bei der in dieser US-PS beschriebenen Einrichtung sind Auflager für alle vier Fahrzeugreifen vorgesehen, wobei der Last der Räder ein Luftkissen entgegenwirkt, das durch aus einer Vielzahl von Löchern austretender Luft erzeugt wird.

Aus der DE-OS 21 15 176 ist ebenfalls eine nach dem Luftkissenprin­ zip arbeitende Stützplatte bekannt auf die jeweils ein Rad aufsetz­ bar ist. Nach Einschaltung der Druckluftzufuhr hebt die nach unten aus der Stützplatte austretende Luft diese an und ermöglicht so die freie Verschiebung oder Bewegung des zu untersuchenden Rades.

Es wurde auch schon Wasser, das durch eine Vielzahl von Düsen auf den Treibriemen gespritzt wird, verwendet, wodurch dieser getragen wird.

Auch wurden zusätzliche Rollen direkt unterhalb des zu testenden Reifens angeordnet, um das Band zu stützen.

Lageranordnungen mit einem Luftkissen sind im übrigen auch beschrie­ ben in der Literaturstelle "Society of Automotive Engineers Report" (No. 730582 Titel "The Calspan Tire Research Facility: Design, Development and Initial Test Results" by K. O. Byrd and J. H. Martin).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Lager der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß weniger Flüssigkeit durchgesetzt werden muß und weniger Kraft im Lager verbraucht wird als bei den hydrosta­ tischen Lagern.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patenanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenteilansicht einer Reifentestmaschine mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Lageranordnung gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei Teile weggebrochen sind, und

Fig. 3 und 4 Schnitte gemäß den Linien 3-3 und 4-4 in Fig. 2.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Reifentestmaschine mit einem endlosen Treibriemen dargestellt. Mit 10 ist der Hauptrahmen bezeichnet, der die Reifenbelastein­ richtung, deren Rahmen 11 bezeichnet ist, aufnimmt (die Einrichtung ist dabei nur teilweise dargestellt).

Die Reifenbelasteinrichtung weist Mittel zum Aufmon­ tieren des Rades und des Reifens 13 auf, so daß dieses sich drehen kann, wenn der Reifen auf der oberen Seite eines flexiblen, nicht perforierten Treibriemens 12, der die Straßenoberfläche simuliert, aufliegt.

Der Reifen kann in vertikaler Richtung gegen den Treib­ riemen 12 belastet werden. Der Treibriemen läuft über eine erste und eine zweite Trommel 14 bzw. 15 wobei eine von einem geeigneten Motor, der schematisch mit 17 dargestellt und bezeichnet ist, angetrieben wird. Die Trommeln sind so gelagert, daß sie sich in bezug auf einen Rahmen 16, der am Rahmen 10 angeordnet ist, drehen können.

Treibt man eine der Trommeln 14 oder 15 an, dann läuft der Treibriemen 12 um und wenn der Reifen 13 in Eingriff mit dem Treibriemen steht, so wird er sich ebenfalls drehen. Die Belastung, mit der der Reifen 13 auf dem Treibriemen aufliegt, wie auch die Umlaufgeschwindigkeit des Riemens sind veränderbar.

Der Bereich des Reifens, der mit dem Treibriemen in Kontakt ist wird "Tire patch area" (Kontaktbereich) genannt und der flexible Treibriemen wird in diesem Bereich von einer Lageranordnung 20 unterstützt, die - schema­ tisch dargestellt - gegenüber dem Reifen angeordnet ist.

Der Treibriemen 12 besteht aus einem nicht perforierten, sehr dünnen, flexiblen Band aus rostfreiem Stahl von etwa 0,76-1,0 mm Dicke und er läuft bei üblichen Tests mit einer linearen Geschwindigkeit von 3,2-128 km/h (2-80 MPH).

Die Umlaufrichtung kann verändert werden.

Die obere Seite des Treibriemens, kann mit einem Ma­ terial beschichtet sein, das die Straßenoberfläche si­ muliert.

Die Lageranordnung 20, die am besten in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, weist ein Bett 21 auf, das an dem Rahmen 16 in geeigneter Weise befestigt ist, wo­ bei Wände 19 vorgesehen sind, die unterhalb des Bettes eine Art Gehäuse bilden.

Auf der Oberseite des Bettes ist bei der dargestellten Ausführung eine Platte 22 aus einem Material mit nie­ drigem Reibungskoeffizienten z. B. Teflon angeordnet.

Diese Platte soll eine Abnutzung des Riemens verhindern, wenn während des Betriebes ein direkter Flächenkontakt auftritt.

Um den Treibriemen 12 durch einen hydrodynamischen Film zu stützen, weist die Platte 22 eine Anzahl im gleichen Abstand angeordneter, im wesentlichen paralleler Nuten 23 auf. Diese Nuten oder Ausnehmungen 23 erstrecken sich im wesentlichen quer zur Umlaufrichtung des Riemens (fast) bis zur Peripherie der Platte 22. Dabei handelt es sich um am Ende geschlossene Nuten. Jede der Nuten oder Ausnehmungen 23 steht über eine Öffnung 24 mit einer Druckmittelleitung 25 in Verbindung, die an eine schematisch gezeichnete Druckquelle 26 angeschlossen ist. Als Druckmittel wird eine Flüssigkeit bestimmter Visko­ sität verwendet, im vorliegenden Fall Wasser.

Der Flüssigkeitsfluß wird reguliert um diese Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen, aber der Druck der zum Stützen des Riemens 12 notwendig ist, wird vom Riemen 12 erzeugt, wenn dieser sich über die erhabenen Bereiche 23 A zwischen den Nuten 23 bewegt und dabei die Flüssigkeit abgeschert wird. Der erhaltene Druck ist direkt abhängig von der Belastung des Reifens 13 im Kontaktbereich.

Die Flüssigkeitsquelle muß zum Aufbau eine ausreichende Menge zur Verfügung stellen, aber der Zuführungsdruck kann relativ niedrig sein.

Die Druckmittelleitung 25 ist an einem Ende verschlossen (26), so daß das in diese Leitung eintretende Wasser durch die Öffnungen 24 heraus und seitlich in die Nuten 23 gedrückt wird und breitet sich über die Breite des Treibriemens 12 aus.

Die Platte 22 endet - wie gezeigt - kurz vor den Seiten­ kanten des Bettes 21. Dieser Abstand bildet einen Sammelring 30 zwischen den Kanten der Platte 22 und nimmt eine Art Lippendichtung 32, die rund um das Bett 21 verläuft, auf.

Der Ring 30, der durch die Dichtung 32 gebildet wird, ist mit einer Anzahl Abflüssen versehen, die in eine Kammer 34 im Gehäuse 19 führen. Diese Kammer 34 kann mit einem geeigneten Ablaßanschluß 35 versehen sein. Zusätzlich zu der Dichtung 32 kann ein Abstreifer 36 nahe der Außenkante des Bettes 21 vorgesehen sein, um den Flüssigkeitsaustritt unterstützend zu verhindern.

Das Bett kann aus geeignetem Metall und der Abstreifer aus geeignetem flexiblen Material sein.

Wenn sich der Treibriemen bewegt und Flüssigkeit (Wasser) von der Flüssigkeitsquelle durch die Öffnungen 24 je­ der Nut zugeführt wird, dann wird der hydrodynamische Druck unter dem Riemen als Funktion der Belastung des Riemens aufrechterhalten.

Wasser, das aus den Nuten 23 an den Enden 23 B austritt, ist Scherkräften in Richtung der Bewegung 40 des Rie­ mens ausgesetzt. Die Größe ist eine Funktion der Be­ lastung des Riemens, der Geschwindigkeit und der Flüssig­ keitsviskosität.

Der Flüssigkeitsdruck zwischen der Oberfläche der Platte 22 und der Unterseite des Treibriemens 12 ist daher an den Kanten 23 B am geringsten und baut sich bei der Be­ wegung der Flüssigkeit in Richtung der nächsten Nut 23 auf, so daß er an den Kanten 23 C am größten ist.

Wenn der Treibriemen die nächste Nut überläuft geht der Druck wieder herunter. So ist der Druckverlauf des Wassers oder der Flüssigkeit allgemein unter dem Treibriemen "sägezahnartig" zwischen den Nuten. Im übrigen läßt sich das in der Fig. 3 besonders gut verfolgen. Der Druck ist am niedrigsten an der Anfangskante 23 B, nimmt dann über den erhabenen Teil zu bis er vor der Endkante 23 C (in Richtung der Bewegung 40 des Riemens rechts) am höchsten ist. Wenn das Wasser in die Nut tritt fällt der Druck praktisch auf Null.

Anders gesehen, wenn sich der Treibriemen bewegt, dann bildet sich eine Wasserwelle von der Anfangskante 23 B der Erhebung zur Endkante 23 C, wobei die Dicke des Wasserfilms unter dem Riemen nahe der Kante 23 C am geringsten ist.

Der flexible Treibriemen kann den Druck über die Oberfläche des Bereiches zwischen den Nuten so ausgleichen, daß ein ausreichender Druck zum Tragen des Treibriemens vor­ handen ist. Der hydrodynamische Druck nimmt - wie erwähnt - mit steigender Belastung im Kontaktbereich und bei stei­ gender Geschwindigkeit des Treibriemens - bei gleicher Viskosität der Flüssigkeit - zu.

Die Viskosität der Flüssigkeit und der Abstand der Nuten, vorausgesetzt die zur Verfügung gestellte Flüs­ sigkeitsmenge reicht aus, ergeben dann eine brauch­ bare Lageranordnung.

Bei hydrostatischen Lagern ist eine gesteuerte Spalt­ weite gewünscht, während bei einem hydrodynamischen Lager der hier beschriebenen Art ohne eine gesteuerte Spaltweite der Druck über den ganzen Treibriemenbereich sich entwickelt.

Daher sind Kratzer auf der Lageroberfläche ohne Aus­ wirkung auf die Arbeitsweise und ebenso sind Fremd­ partikel ein Problem.

Die Flüssigkeitsmenge ist bei der beschriebenen Ein­ richtung gering.

Ein gewöhnlicher Gartenschlauch angeschlossen an einen Hahn reicht als Flüssigkeitszuleitung aus. Die Anzahl der Nuten sollte so gewählt sein, daß der Treibriemen im Stützbereich "quasi steif" ist. Wenn die Bereiche zwischen den Nuten in Richtung der Riemenbewegung zu lang sind, dann biegt der Treibriemen durch und wird nicht vom Wasser gestützt bzw. getragen.

Daher sind die Nuten so unter Berücksichtigung der Ge­ schwindigkeit und Belastung angeordnet, daß das Wasser ein kontinuierliche Welle von der Anfangskante zur Endkante des Zwischenbereiches bildet und der Wasser­ druck dabei kontinuierlich ansteigt.

Claims (3)

1. Lageranordnung für flexible endlose Treibriemen, wo­ bei der Treibriemen über ein Paar Rollen umläuft, die im Abstand angeordnet sind und zwischen den Rollen einen be­ lastbaren Bereich freilassen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Lageranordnung (20) zwischen den Rollen (14, 15) angeordnet und als hydrodynamiches Lager ausgebildet ist;
• b) die Lageranordnung eine Platte (22) und ein damit verbundenes Gehäuse (19) aufweist, deren Oberfläche eben ist und den Treibriemen (12) auf der der Be­ lastung desselben gegenüberliegenden Seite abstützt;
• c) in der Platte (22) eine Vielzahl von parallelen, im Abstand angeordneten und senkrecht zur Bewegungs­ richtung des Treibriemens verlaufenden, eine ge­ ringere Länge als die Breite des Riemens aufweisen­ den Nuten oder Ausnehmungen (23) vorgesehen ist;
• d) die Nuten (23) in kurzem Abstand vor den Kanten der Platte (22) enden und
• e) eine Flüssigkeitsquelle vorgesehen ist, die über entsprechende Leitungen und Öffnungen (24) in den Nuten (23) Flüssigkeiten diesen Nuten zuführt.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Nuten (23) in der Platte (22) so be­ messen ist, daß bei der Bewegung des Bandes über die Platte einen Druckaufbau zwischen den Nuten erfolgt.

3. Lageranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine umlaufende Dichtung an der Platte vorgesehen ist.