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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft einen Keilrippenriemen und insbesondere Techniken
zum verringern von Schwingungen und Geräuschen davon.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Derartige
Keilrippenriemen sind allgemein bekannt und werden herkömmlicherweise
als Riemen zum Antreiben von Motorzubehörteilen viel benutzt. Zum Beispiel
schlagen die japanischen Patentauslegeschriften Nr. 9-236156 und
9-273607 eine Technik
des Verwendens von Ethylen-2,6-naphthalat-Fasern (PEN-Fasern) als
Material für
ein Spannelement (Kord) vor, das in einen Keilrippenriemen eingebettet
wird, um dadurch den Widerstand gegen eine Dauerbiegeermüdung des
Riemens zu erhöhen
oder ein Gleitverhältnis
davon zu reduzieren.
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Unterdessen
wurden in den letzten Jahren bei zunehmender Verbesserung der Geräuschlosigkeit
eines Fahrzeugmotors Schwingungen und damit verbundene Geräusche in
einer Antriebsvorrichtung für
ein Motorzubehörteil
verhältnismäßig verstärkt.
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Um
solche Schwingungen und Geräusche
zu verringern, wurde herkömmlicherweise
ein Verfahren des Verwendens eines Keilrippenriemens mit erhöhter Spannung
oder eine Technik des derartigen Einstellens der Anordnung einer
Motorhilfsantriebsvorrichtung mit einem Keilrippenriemen, dass eine
Führungsriemenscheibe
gegen die Rückseite
des Riemens in einem Bereich zwischen Riemenscheiben drückt, eingesetzt.
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Ein
Leistungsübertragungsriemen
weist jedoch im Allgemeinen die Eigenschaft des Verringerns seiner Spannung
infolge eines Kriechens seines Spannelements oder seiner eigenen
Abnutzung auf. Wenn daher der Riemen eingestellt wird, um seine
Spannung auf die zuvor erwähnte
herkömmliche
Weise zu erhöhen, führt dies
Unannehmlichkeiten, wie beispielsweise eine Zunahme der Wartungshäufigkeit
zur Spannungsregelung herbei. Es ist im Wesentlichen unmöglich, von
normalen Benutzern die Ausführung
solch einer Wartung zu verlangen.
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Wenn
andererseits eine Führungsriemenscheibe
so angeordnet wird, dass ein Riemenabschnitt gedrückt wird,
der sich im Bereich zwischen Riemenscheiben befindet, wird ein Raum
zum Tragen der Führungsriemenscheibe
notwendig. Dies führt
höhere
Kosten herbei.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Erzeugung von Schwingungen
und damit verbundenen Geräuschen
während
des Laufs eines Keilrippenriemens ohne die Notwendigkeit einer Spannungsregelung
des Riemens und Bereitstellung einer Führungsriemenscheibe durch geeignetes
Einstellen von Eigenschaften, wie beispielsweise der Form oder des
Materials des Keilrippenriemens, zu unterdrücken.
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Offenbarung
der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Eine bevorzugte
Ausführungsform wird
in Anspruch 2 offenbart.
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Die
Erfindung ist an einen Keilrippenriemen gerichtet, in welchem ein
Spannelement eingebettet ist und eine Mehrzahl von Rippen in einer
Unterseite davon so ausgebildet ist, dass sie sich entlang der Länge des
Riemens parallel zueinander erstrecken. Der Keilrippenriemen ist
dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Keilrippenriemen einem Biegesteifigkeitsversuch
unterzogen wird, welcher so durchgeführt wird, dass der Riemen zwischen
einem Paar von oberen und unteren Pressplatten eines Prüfgeräts, welches
so aufgebaut ist, dass die oberen und unteren Pressplatten durch
ein Paar von Verbindungsstücken
parallel zueinander gehalten werden, um ein Parallelogramm durch
die beiden Paare von Pressplatten und Verbindungsstücken zu bilden,
angeordnet wird und ein Gewicht von 6,86 N auf die obere Platte
aufgelegt wird, um den Riemen in eine flache Form zu verformen,
die Biegesteifigkeit des Keilrippenriemens, welche basierend auf
dem Abstand 1 (Einheit: cm) zwischen beiden Abschnitten des Spannelements,
die sich in oberen beziehungsweise unteren Bereichen des Riemens
befinden, im verformten Zustand aus der Formel Biegesteifigkeit
(Einheit N·cm2) = 0,174 × W × l2 bestimmt
wird, 7,84 N·cm2 oder mehr je Rippe ist (d.h. die Biegesteifigkeit
des Keilrippenriemens, der demselben Biegesteifigkeitsversuch unterzogen
wird, beträgt
39,2 N·cm2 oder mehr für fünf Rippen). Da bei dieser Konstruktion
die Biegesteifigkeit des Riemens verbessert wird, wird es schwierig,
dass der Riemen in seinem Bereich zwischen Riemenscheiben schwingt.
Folglich können
Schwingungen und Geräusche
des Riemens verringert werden. Wenn die Biegesteifigkeit des Riemens
weniger als 7,84 N·cm2 beträgt,
kann sie nicht genügend
verbessert werden. Daher wird die Biegesteifigkeit des Riemens auf
7,84 N·cm2 oder mehr eingestellt.
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Gemäß der Erfindung
wird die Biegesteifigkeit des Riemens verbessert, wodurch Schwingungen
des Riemens, die in seinem Bereich zwischen Riemenscheiben verursacht
werden, verringert werden. Alternativerweise wird ein Gummiabschnitt
des Riemens verdickt, so dass ein Stoß, der verursacht wird, wenn
der Riemen gegen eine Riemenscheibe schlägt, gedämpft werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist der Keilrippenriemen dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung
von einem rippenseitigen Ende des Spannelements zu einem unteren
Ende der Rippe zwischen 1,0 und 2,0 mm eingestellt ist.
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Da
bei dieser Konstruktion der Unterseitenabschnitt des Keilrippenriemens
eine ausreichend große
Dicke aufweist, kann ein Stoß,
der verursacht wird, wenn der Riemen schwingt und gegen eine Riemenscheibe schlägt, gedämpft werden,
und Geräusche,
die mit den Schwingungen verbunden sind (Geräusche, die durch den Schlag
des Riemens gegen die Riemenscheibe erzeugt werden) können verringert
werden. wenn die Abmessung vom rippenseitigen Ende des Spannelements
zum unteren Ende der Rippe unter 1,0 mm ist, kann die Wirkung des
Stoßdämpfens nicht
in ausreichender Weise erzielt werden. Wenn dagegen die Abmessung über 2,0
mm ist, wird der widerstand des Riemens gegen eine Dauerbiegeermüdung verringert
und die Lebensdauer des Riemens wird verkürzt. Daher wird die Abmessung
vom rippenseitigen Ende des Spannelements zum unteren Ende der Rippe
zwischen 1,0 und 2,0 mm eingestellt.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
ist der Keilrippenriemen dadurch gekennzeichnet dass die Abmessung
von einem rippenseitigen Ende des Spannelements zu einem oberen
Ende der Rippe zwischen 3,0 und 4,0 mm eingestellt ist. Da bei dieser
Konstruktion die Biegesteifigkeit des Riemens verbessert wird, wird
es schwierig, dass der Riemen in seinem Bereich zwischen Riemenscheiben
schwingt. Folglich können
Schwingungen und damit verbundene Geräusche des Riemens verringert
werden. Wenn die Abmessung vom rippenseitigen Ende des Spannelements
zum oberen Ende der Rippe unter 3,0 mm ist, kann die Biegesteifigkeit
nicht ausreichend verbessert werden. Wenn die Abmessung dagegen über 4,0
mm ist, wird der Widerstand des Riemens gegen eine Dauerbiegeermüdung verringert,
und die Lebensdauer des Riemens wird verkürzt. Daher wird die Abmessung
vom rippenseitigen Ende zum oberen Ende der Rippe zwischen 3,0 und
4,0 mm eingestellt.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
ist der Keilrippenriemen dadurch gekennzeichnet, dass der Keilrippenriemen
so eingestellt ist, dass er eine dynamische Federkonstante von 170
N/mm oder mehr je Rippe aufweist, wenn einem dynamischen Verhaltensversuch
unterzogen wird, welcher so durchgeführt wird, dass ein Probestück des Riemens
in einem entwickelten Zustand zwischen unbewegliche und bewegliche
Spannfuttern, die 150 mm voneinander beabstandet sind, gespannt
wird und das Probestück
in Längsrichtung
des Riemens durch Werfen von wiederholten Lasten von 490,3 ± 147,1
N bei einer Schwingungsfrequenz von 50 Hz auf das bewegliche Spannfutter
in Schwingung versetzt wird (d.h. eine dynamische Federkonstante
von 850 N/m oder mehr für
fünf Rippen,
wenn das Riemenprobestück
demselben dynamischen Verhaltensversuch unterzogen wird). Da bei
dieser Konstruktion die Federkonstante des Riemens groß genug
ist, ist es schwierig, dass der Riemen in seinem Bereich zwischen
Riemenscheiben schwingt. Folglich können Schwingungen und damit
verbundene Geräusche
des Riemens verringert werden. Wenn die dynamische Federkonstante
kleiner als 170 N/mm ist, wird die Wirkung des Verringerns von Schwingungen
des Riemens ungenügend.
Daher wird die dynamische Federkonstante des Riemens auf 170 N/mm
oder mehr eingestellt.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
ist der Keilrippenriemen dadurch gekennzeichnet, dass der Keilrippenriemen
so eingestellt ist, dass er eine dynamische Dämpfungskonstante von 0,013 N·S/mm oder
mehr je Rippe aufweist, wenn demselben dynamischen Verhaltensversuch
unterzogen (d.h. eine dynamische Dämpfungskonstante von 0,65 N·S/mm oder
mehr für
fünf Rippen,
wenn das Riemenprobestück demselben
dynamischen Verhaltensversuch unterzogen wird). Da bei dieser Konstruktion
die Dämpfungskonstante
groß genug
ist, ist es schwierig, dass der Riemen in seinem Bereich zwischen
Riemenscheiben schwingt. Folglich können Schwingungen und damit
verbundene Geräusche
des Riemens verringert werden. Wenn die dynamische Dämpfungskonstante
kleiner als 0,013 N·S/mm
ist, ist die Wirkung des Verringerns von Schwingungen des Riemens
ungenügend.
Daher wird die dynamische Dämpfungskonstante
des Riemens auf 0,013 N·S/mm
oder mehr eingestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
eines Keilrippenriemens gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Teilansicht des Keilrippenriemens.
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3 ist
eine Darstellung, welche ein Prüfgerät zum Bestimmen
von dynamischen Eigenschaften des Riemens veranschaulicht.
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4 ist
ein Graph, welcher eine Hystereseschleife darstellt, die als Ergebnis
eines dynamischen Verhaltensversuchs am Riemen erhalten wird.
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5 ist eine Darstellung, welche ein Prüfgerät zum Bestimmen
der Biegesteifigkeit des Riemens veranschaulicht.
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6 ist
eine Darstellung, welche eine Motorhilfsantriebsvorrichtung zum
Bewerten von Schwingungen und Geräuschen des Riemens unter einem
Schwingungs- und Geräuschversuch
veranschaulicht.
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7 ist
eine Darstellung, welche ein Prüfgerät zum Bewerten
einer Dauerbiegefestigkeit des Riemens veranschaulicht.
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Beschreibung der Ausführungsform
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. 1 und 2 stellen
einen Keilrippenriemen B gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dar. Der Riemen B ist zum Beispiel ein Riemen,
der allgemein „5PK
Typ" genannt wird,
mit fünf
Rippen und einer Dicke von H. In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 einen Endlosriemenkörper, der aus Gummi hergestellt
ist. Der Riemenkörper 1 umfasst
ein Spannelement (Kord) 2 mit einem Außendurchmesser von C (= 1,0
mm), welches darin eingebettet ist, um die Mitte des Außendurchmessers
bei einer Tiefe von zum Beispiel 0,95 mm von der Riemenrückseite
anzuordnen, und in der Breitenrichtung des Riemens (Querrichtung
in 1) in einem bestimmten Abstand von P (= 1,15 mm)
spiralförmig
angeordnet ist. Für
das Spannelement 2 werden Materialien von hoher Zugfestigkeit
verwendet, wie beispielsweise Ethlen-2,6-naphthalat-Fasern (im Folgenden
auch als PEB-Fasern
bezeichnet), Polyethylenterephthalat-Fasern (PET-Fasern), Polyvinylalkohol-Fasern (PVA-Fasern)
oder Aramid-Fasern.
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Mehrere
(zum Beispiel fünf)
Rippen 3, 3 ... mit einem im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt
und einer Höhe
von hr (= 2,0 mm) und einer Breite von d (= 3,56 mm) sind in der
Unterseite des Riemenkörpers 1 ausgebildet,
um sich entlang der Länge
des Riemens parallel zueinander und in regelmäßigen Abständen entlang der Breite des
Riemens zu erstrecken. Ein Oberseitengewebe 4 ist auf der
Rückseite
des Riemenkörpers 1 vorgesehen.
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Die
Abmessung H1 vom rippenseitigen Ende des Spannelements zum unteren
Ende der Rippe 3 ist zwischen 1,0 und 2,0 mm eingestellt.
Außerdem
ist die Abmessung H2 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum
oberen Ende der Rippe 3 zwischen 3,0 und 4,0 mm eingestellt
(wobei H2 = H1 + hr).
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Außerdem ist
der Riemen B mit fünf
Rippen 3 so eingestellt, dass er eine dynamische Federkonstante von
850 N/mm oder mehr (d.h. 170 N/mm oder mehr je Rippe) aufweist,
wenn einem später
zu beschreibenden dynamischen Verhaltensversuch unterworfen, und
so eingestellt, dass er eine dynamische Dämpfungskonstante von 0,065
N·S/mm
oder mehr (d.h. 0,013 N·S/mm
oder mehr je Rippe) aufweist, wenn demselben dynamischen Verhaltensversuch
unterzogen. Außerdem
ist der Riemen B mit fünf
Rippen 3 so eingestellt, dass er eine Biegesteifigkeit
von 39,2 N·cm2 oder mehr (d.h. 7,84 N·cm2 je
Rippe) aufweist, wenn einem später
zu beschreibenden Biegesteifigkeitsversuch unterzogen.
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Da
gemäß dieser
Ausführungsform
die Abmessung H2 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum
oberen Ende der Rippe 3 im Keilrippenriemen B zwischen
3,0 und 4,0 mm liegt, kann der Riemen B seine Dauerbiegefestigkeit
gegenüber
dem herkömmlichen
Keilrippenriemen erhöhen.
Da außerdem
die Biegesteifigkeit des Riemens B mit fünf Rippen 3, wenn
dem Biegesteifigkeitsversuch unterzogen, bei 39,2 N·cm2 oder liegt, kann der Riemen B seine Biegesteifigkeit
weiter erhöhen.
Solch eine erhöhte
Biegesteifigkeit des Riemens B macht es schwierig, dass der Riemen
B in einem Bereich zwischen Riemenscheiben schwingt, kann also die
Schwingung des Riemens B verringern.
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Da
außerdem
die dynamische Konstante des Riemens B mit fünf Rippen 3, wenn
dem dynamischen Verhaltensversuch unterzogen, bei 850 N/mm oder
mehr liegt, kann der Riemen auch seine Federkonstante gegenüber herkömmlichen
Keilrippenriemen erhöhen.
Dies macht es noch schwieriger, dass der Riemen B in einem Bereich
zwischen Riemenscheiben schwingt, kann also die Schwingung des Riemens
B weiter verringern.
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Da überdies
die dynamische Konstante des Riemens B mit fünf Rippen 3, wenn
dem dynamischen Verhaltensversuch unterzogen, bei 0,065 N·S/mm oder
mehr liegt, kann der Riemen B seine Dämpfungskonstante gegenüber dem
herkömmlichen
Keilrippenriemen erhöhen.
Dies macht es außerdem
noch schwieriger, dass der Riemen B in einem Bereich zwischen Riemenscheiben
schwingt, kann also die Schwingung des Riemens B weiter verringern.
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Außerdem liegt
in dieser Ausführungsform
die Abmessung H1 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum
unteren Ende der Rippe 3 zwischen 1,0 und 2,0 mm. Selbst
wenn daher der Riemen B vibriert, kann ein Stoß, wenn der Riemen B gegen
eine Riemenscheibe schlägt,
vermindert werden, und Geräusche, die
mit der Schwingung verbunden sind (Geräusche, die durch den Schlag
des Riemens gegen die Riemenscheibe erzeugt werden), können ebenfalls
verringert werden.
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Diese
Ausführungsform
umfasst alle der folgenden Konstruktionen: die Abmessung H1 vom
rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum unteren Ende
der Rippe 3 ist zwischen 1,0 und 2,0 mm eingestellt; die Abmessung
H2 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum oberen
Ende der Rippe 3 ist zwischen 2,0 und 4,0 mm eingestellt;
die dynamische Federkonstante des Riemens B mit fünf Rippen 3,
wenn dem dynamischen Verhaltensversuch ist auf 850 N/mm oder mehr
eingestellt; die dynamische Dämpfungskonstante
des Riemens B mit fünf
Rippen 3, wenn dem dynamischen Verhaltensversuch unterzogen,
ist auf 0,065 N·S/mm oder
mehr eingestellt; und die Biegesteifigkeit des Riemens B mit fünf Rippen 3,
wenn dem Biegesteifigkeitsversuch unterzogen, ist auf 39,2 N·cm2 oder mehr eingestellt. Die vorliegende
Erfindung kann jedoch eine oder einige der zuvor erwähnten Konstruktionen
umfassen.
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Als
Nächstes
wird ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Jeweilige Probestücke
(im Folgenden auch als die „Riemen" bezeichnet) für drei Erfindungsbeispiele
1 bis 3 und zwei Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden durch Ändern eines
Keilrippenriemens B (mit fünf
Rippen) vom Typ „5PK1130, welcher
dieselbe Konstruktion aufweist wie jener der zuvor dargelegten Ausführungsform,
im Material des Spannelements 2, der Riemendicke H, der
Abmessung H1 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum
unteren Ende der Rippe 3 und der Abmessung H2 vom rippenseitigen
Ende des Spannelements 2 zum oberen Ende der Rippe 3 hergestellt.
Die Einzelheiten der Probestücke
sind in der Tabelle dargestellt, die im Folgenden beschrieben ist.
Es ist zu erwähnen,
dass die Spannungselemente 2 aller der folgenden Riemen
B von 2 × 3
verdrillten Konfigurationen von Fasern (PEN-Fasern oder PET-Fasern)
von 1.000 Denier sind.
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Dynamischer Verhaltensversuch
für Riemen
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Ein
dynamischer Verhaltensversuch wurde an jedem der zuvor erwähnten Probestücke durchgeführt. Wie
in 3 dargestellt, umfasst ein Prüfgerät für diesen Versuch ein oberes
Spannfutter (unbewegliches Spannfutter) 11, das an einem
unbeweglichen Element 10 befestigt ist, und ein unteres
Spannfutter (bewegliches Spannfutter) 12, das 150 mm vom
oberen Spannfutter 11 nach unten beabstandet ist. Im Versuch
wurde ein Probestück
eines Riemens B im entwickelten Zustand an seinen oberen und unteren
Enden zwischen die beiden Spannfutter 11 und 12 gespannt
und vertikal (in Längsrichtung
des Riemens B) durch Werfen von wiederholten Lasten von 490,3 ± 147,1
N bei einer Schwingungsfrequenz von f (= 50 Hz) von einem nicht
dargestellten Servomotor auf das untere Spannfutter 12 in
Schwingung versetzt. Die Umgebungstemperatur war Raumtemperatur.
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Wenn
die Beziehung zwischen der Streckung (Einheit: mm) des Riemens und
der geworfenen Last (Einheit: N) in dem zuvor dargelegten Versuch
in Koordinaten dargestellt wird, kann eine Hystereschleife erhalten
werden, wie in 4 dargestellt. Unter Bezugnahme
auf die erhaltene Hystereseschleife wurden die dynamische Federkonstante
und die dynamische Dämpfungskonstante
basierend auf einem Unterschied a zwischen Maximal- und Minimallasten
und einem Unterschied b zwischen Maximal- und Minimalstreckungen aus
den folgenden Formeln bestimmt: Dynamische Federkonstante
(Einheit: N/mm) = a/b;und Dynamische Dämpfungskonstante
(Einheit: N·S/mm)
= (a/b) × (tanδ/2πf),wobei
tanδ in
der Formel für
die dynamische Dämpfungskonstante
ein Verlustfaktor in einem dynamischen Viskoelastizitätsversuch
für Gummi
ist. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt, die später beschrieben
wird.
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Biegesteifigkeitsversuch
für Riemen
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Auch
ein Biegesteifigkeitsversuch wurde an jedem der Riemen durchgeführt. Wie
in 5 dargestellt, ist ein Prüfgerät für diesen
Versuch so konstruiert, dass obere und untere Pressplatten 14, 15 durch
rechte und linke Verbindungsstücke 16, 16 parallel
zueinander gehalten sind, um durch all diese Komponenten ein Parallelogramm
zu bilden. Im Versuch wurde der Riemen B (5PK1130) zwischen den
oberen und unteren Pressplatten 14, 15 angeordnet,
ein Gewicht W von 6,86 N wurde auf die obere Pressplatte 14 aufgelegt,
um den Riemen B in eine flache Form zu verformen, und die Biegesteifigkeit
des Riemens B zu diesem Zeitpunkt wurde basierend auf dem Abstand
1 (Einheit: cm) zwischen beiden Abschnitten des Spannelements 2,
die sich in oberen beziehungsweise unteren Bereichen des Riemens
in befanden, diesem verformten Zustand aus der folgenden Formel
bestimmt: Biegesteifigkeit (Einheit: N·cm2) = 0,174 × W × l2,wobei
die Biegesteifigkeit als das Produkt EI des Youngschen Moduls E
und des Trägheitsmoments
des Schnitts I ausgedrückt
wird. Das Versuchsergebnis ist in Tabelle 2 dargestellt, die später beschrieben
wird.
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Schwingungs-
und Geräuschversuch
für Riemen
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Außerdem wurde
ein Schwingungs- und Geräuschversuch
an jedem der zuvor dargelegten Riemen durchgeführt, welche auf einer realen
Motorhilfsantriebsvorrichtung angebracht wurden. Wie in 5 dargestellt, umfasst die Motorhilfsantriebsvorrichtung
eine Kurbelriemenscheibe 18 aus einer Keilrippenriemenscheibe
mit einem Durchmesser von 130 mm, die ihren Drehpunkt so aufweist,
dass er an einem Punkt (0, 0) von rechtwinkeligen x- und y-Koordinaten
(Einheit: mm) positioniert ist, und eine Generatorriemenscheibe 19 aus
einer Keilrippenriemenscheibe mit einem Durchmesser von 57,5 mm,
die ihren Drehpunkt so aufweist, dass er an einem Punkt (140, 330)
der x- und y-Koordinaten positioniert ist. Die Kurbelriemenscheibe 18 und die
Generatorriemenscheibe 19 werden auf einer nicht dargestellten
Motorkurbelwelle beziehungsweise einer nicht dargestellten Generatoreingangswelle
zum Laden getragen. Außerdem
sind eine erste Führungsriemenscheibe 20 aus
einer Keilrippenriemenscheibe mit einem Durchmesser von 140 mm und
eine zweite Führungsriemenscheibe 21 aus
einer Flachriemenscheibe mit einem Durchmesser von 80 mm an Punkten
(165, 85) beziehungsweise (190, 215)
angeordnet. Im Versuch wurde jeder der Riemen B (5PK1130) um die
Riemenscheiben 18 bis 21 geführt, derart dass seine Rippenseiten
in die Kurbel-, Generator- und ersten Führungsriemenscheiben 18, 19 und 20 eingriffen
und die Rückseite
in die zweite Führungsriemenscheibe 21 eingriff.
In diesem Zustand wurde die Kurbelriemenscheibe 18 bei
einer an den Riemen B angelegten Spannung von 588,4 N mit ungefähr 1500
U/min in einer Richtung gedreht, um den Riemen in eine gespannte
Seite in seinem Bereich zwischen den Führungsriemenscheiben 20 und 21 zu
bringen, und eine Gesamtschwingungsamplitude (Einheit: mm) des Riemens
in seinem entspannungsseitigen Bereich B1 zwischen den Kurbel- und Generatorriemenscheiben 18, 19 wurde
durch einen nicht dargestellten Sensor gemessen. Ferner war der
Generator mit einem Beschleunigungsaufnehmer (nicht dargestellt)
zum Messen der Beschleunigung des Generators in einer Richtung parallel
zum entspannungsseitigen Riemenbereichs B1 zwischen den Kurbel-
und Generatorriemenscheiben 18, 19 (Richtung,
die in 6 durch den Pfeil g angezeigt ist) ausgestattet,
und die Schwingungsgröße (Einheit:
Beschleunigung G) des Generators, die aus der Amplitude des Riemens
B in seinem entspannungsseitigen Bereich B1 resultierte, wurde durch
den Aufnehmer gemessen. Außerdem
war eine Geräuschmessvorrichtung
(nicht dargestellt) in einer Position 50 mm seitlich beabstandet
von einem Riemenabschnitt im entspannungsseitigen Bereich B1, der
sich unmittelbar vor der Eingangsseite der Generatorriemenscheibe 19 befand,
angeordnet, und der Geräuschpegel
wurde durch die Geräuschmessvorrichtung
gemessen. Außerdem
erfolgte eine Bewertung der akustischen Beschaffenheit (Klangempfinden)
des Geräusches (Schlaggeräusch) auf
der Generatorriemenscheibe 19) und des Lautstärkenpegels.
Diese Versuchsergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 dargestellt.
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Dauerbiegefestigkeitsversuch
für Riemen
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Schließlich wurde
jeder der Riemen B auf einem Dauerbiegefestigkeitsprüfgerät angebracht,
und ihre Dauerbiegefestigkeit wurde gemessen. Wie in 7 dargestellt,
umfasst das Dauerbiegefestigkeitsprüfgerät vertikal angeordnete Antriebs-
und Abtriebsriemenscheiben 23 und 24, die jeweils
aus einer Keilrippenriemenscheibe mit einem Durchmesser von 120
mm gebildet sind, eine erste Führungsriemenscheibe 25 aus
einer Keilrippenriemenscheibe mit einem Durchmesser von 55 mm, die
zwischen den Antriebs- und Abtriebsriemenscheiben 23 und 24 eingefügt ist,
und eine zweite Führungsriemenscheibe 26 aus
einer Flachriemenscheibe mit einem Durchmesser von 85 mm. Im Versuch
wurde jeder Riemen B um die Riemenscheiben 23 bis 26 geführt, derart
dass seine Rippen in die Antriebs-, Abtriebs- und erste Führungsriemenscheiben 23, 24 und 25 eingriffen
und seine Rückseite
in die zweite Führungsriemenscheibe 26 eingriff,
und der Riemen B wurde in rechten Winkeln mit den jeweiligen Führungsriemenscheiben 25 und 26 in
Kontakt gebracht. Als Nächstes
wurde dem Riemen B durch Anordnen einer statischen Last SW von 833,6
N auf der ersten Führungsriemenscheibe 25 eine
Spannung verliehen, die Antriebsriemenscheibe 23 wurde
mit 4850 U/min mit einer Last von 16 PS, die auf die Abtriebsriemenscheibe 24 geworfen
wurde, gedreht, und die Dauerbiegefestigkeit (Einheit: Stunde (Std.))
des Riemens B zwischen dem Beginn der Drehung und dem Auftreten
eines Risses darin wurde gemessen. Während des Versuchs betrug die
Umebungstemperatur 85 ± 3°C. Die Versuchsergebnisse
sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.
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Die
Versuchsergebnisse, die in der vorstehenden Tabelle 2 dargestellt
sind, werden nun betrachtet. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist,
weisen bei einem Vergleich von Erfindungsbeispiel 2 oder 3, in welchen
die Abmessung H1 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum
unteren Ende der Rippe 3 über 1,0 mm ist, mit Erfindungsbeispiel
1 oder Vergleichsbeispiel 1, in welchen die Abmessung H1 unter 1,0
mm ist, Erstere einen verhältnismäßig niedrigen
Geräuschpegel
auf. Ferner weist Erfindungsbeispiel 2 oder 3, in welchen die Abmessung
H2 vom rippenseitigen Ende des Spannelements zum oberen Ende der
Rippe 3 über
3,0 mm ist Vergleich zu Erfindungsbeispiel 1 oder Vergleichsbeispiel
1, in welchen die Abmessung H2 unter 3,0 mm ist, eine verhältnismäßig kleine
Gesamtschwingungsamplitude und eine verhältnismäßig geringe Beschleunigung des
Generators auf. Außerdem
ist unter Bezugnahme auf die Dauerbiegefestigkeitseigenschaft des
Riemens B zu erkennen, dass das Erfindungsbeispiel 2, in welchem
die Abmessung H1 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum
unteren Ende der Rippe 3 unter 2,0 mm ist und die Abmessung
H2 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum oberen
Ende der Rippe 3 unter 4,0 mm ist, seine Lebensdauer im
Vergleich zum Vergleichs beispiel 2, in welchem die Abmessung H1 über 2,0
mm und die Abmessung H2 über
4,0 mm ist, verlängern
kann. Demgemäß ist erwiesen,
dass Schwingungen und damit verbundene Geräusche des Riemens B ohne Abnahme
der Dauerbiegefestigkeit davon verringert werden können, wenn
die Abmessung H1 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum
unteren Ende der Rippe 3 zwischen 1,0 und 2,0 mm liegt oder
die Abmessung H2 vom rippenseitigen Ende des Spannelements 2 zum
oberen Ende der Rippe 3 zwischen 3,0 und 4,0 mm liegt.
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Als
Nächstes
ist durch einen Vergleich von Erfindungsbeispiel 1 und 3, welche
jeweils eine dynamische Federkraft aufweisen, die größer als
850 N/mm ist, mit Erfindungsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1,
welche jeweils eine dynamische Federkraft aufweisen, die kleiner
als 850 N/mm ist, zu erkennen, dass die Ersteren im Vergleich zu
den Letzteren eine verhältnismäßig kleine
Gesamtschwindungsamplitude und eine verhältnismäßig geringe Beschleunigung
des Generators, sowie einen verhältnismäßig niedrigen
Geräuschpegel
aufweisen. Demgemäß kann die
Schwingung des Riemens B durch Einstellen der dynamischen Konstanten
des Riemens auf 850 N/mm oder mehr verringert werden.
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Ferner
ist durch einen Vergleich von Erfindungsbeispiel 1 und 3, welche
jeweils eine dynamische Dämpfungskonstante
aufweisen, die größer 0,065
N·S/mm
ist, mit Erfindungsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1, welche jeweils
eine dynamische Dämpfungskonstante
aufweisen, die kleiner als 0,065 N·S/mm ist, auch zu erkennen,
dass die Ersteren im Vergleich zu den Letzteren eine verhältnismäßig kleine
Gesamtschwingungsamplitude und eine verhältnismäßig geringe Beschleunigung
des Generators, sowie einen verhältnismäßig niedrigen
Geräuschpegel
aufweisen. Demgemäß kann die
Schwingung des Riemens B auch durch Einstellen der dynamischen Dämpfungskonstanten
des Riemens B auf 0,065 N·S/mm
oder mehr verringert werden.
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Außerdem ist
durch einen Vergleich von Erfindungsbeispiel 2 und 3, welche jeweils
eine Biegesteifigkeit EI aufweisen, die größer als 39,2 N·cm2 ist, mit Erfindungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel
1, welche jeweils eine Biegesteifigkeit EI aufweisen, die kleiner
als 39,2 N·cm2 ist, zu erkennen, dass die Ersteren im
Vergleich zu den Letzteren eine verhältnismäßig kleine Gesamtschwingungsamplitude
und eine verhältnismäßig geringe
Beschleunigung des Generators, sowie einen verhältnismäßig niedrigen Geräuschpegel
aufweisen. Demgemäß kann die
Schwingung des Riemens B auch durch Einstellen der Biegesteifigkeit
davon auf 39,2 N·cm2 verringert werden.
