NO784175L - Drivskive. - Google Patents

Description

Tannremskive.

Oppfinnelsen vedrører tannremdrifter.

I US-patentskrift nr. 2 507 852 beskrives en tannrem-drif t hvor tannremmen er.utført som et uforlengbart strekkelement med tenner fastklebet på den ene siden og med et beskyttende belegg på tennene. Tennene er fortrinnsvis fremstilt av et elastomert materiale, eksempelvis gummi, og tannremmen kan også innbefatte et støttelag av samme eller et lignende materiale som anvendt for tennene.

Mange forskjellige typer elastomere materialer har vært anvendt ved oppbygging av tannremmer ifølge det forannevnte US-patentskrif t , og blant de mere vanlige materialer kan her nevnes neopren og polyuretan. Disse tannremmene er beregnet for inngrep med tannremskiver som er fremstilt av et materiale med en høyere Young-modul enn i det elastomere materiale som benyttes for opp-byggingen av.tannremmen. I en konvensjonell tannrem, som beskrevet i det ovenfornevnte US-patentskrift nr. 2 507 852, benyttes en tannprofil som i hovedsaken er trapesoid og ligner meget på

en vanlig tangstangtann. Det har vært gjort mange forsøk på å endre rem-og skivetannformen for å redusere problemet med remsvikt. En vanlig feil ved remmer méd trapesoide tenner, er tann-avskjæring som følge av spenningskonsentrasjoner. For å redusere faren for tannavskjæringer foreslås det i US-patentskrift nr.

3 756 091 en spesiell beltetannform. Tannlommene i tannremskiven i samsvar med dette US-patentskrift, har inngrep med og konjugerer i hovedsaken med remtannen. Tannremmer utformet med de krummede tenner ifølge US-patentskrift 3 756 091 gir redusert tannav-sk jæring og øket hestekraftkapasitet. En type svikt som kan opp-stå i en tannremutførelse ifølge US-patentskrift nr. 3 756 091 skyldes bunnslittasje i tannlommen, særlig i forbindelse med tannremskiver med mindre diametere. Slik lommebunnslittasje

mellom remtennene skyldes nedslitirig av det beskyttende lag,

og frilegging av strekkelementet ved samvirket mellom skiven og remmen. Slik bunnslittasje fører til tidlig remsvikt, som følge av at tennene løsner i fra strekkelementet, og/eller at det oppstår et brudd i, strekkelementet.

I US-patentskrift.nr. 4 037 485.foreslås en løsning på lommehunnsllttasjeproblemet. Som beskrevet i dette US-patentskrift utføres dimensjonsforholdet mellom remtennene og tannlommene og skivetennene og tannlommene slik at i remmens lengdeutstrekning mellom skivene er høyden til remtennene større enn dybden til skivetannlommene, mens under remmens bevegelse rundt skivene,

de ytterste partier av remtennene vil få kontakt med tannremskivens tannlommer. AAv US-patentskriftet går det også frem at remtennene komprimeres for redusering av tannhøyden, slik at de radielt sett ytterste partier av skivetennene får kontakt med tannlommene på remmen.

Relativt tidlig under den normale levetid for en tannremdrift som vist i US-patentskrift nr. h 037 ^85 vil trykksamvirket mellom de elastomei tenner og tannlommene i skiven, resultere i en permanent deformering av remtannen.

Denne deformering aksleres ved høyere driftstemperaturer, eksempelvis temperaturer av en størrelsesorden som oppstår i kjøretøystransmisjoner. Deformasjonen resulterer i en betydelig permanent reduksjon av tannhøyden. De deformerte tenner vil ikke lenger støtte strekkelementet, slik det er forutsatt i US-patentskrift nr. k 037 ^85. Som følge herav vil man etter hvert få samme slittasjemønster i en tannremdrift ifølge US-patentskrift nr. k 037 ^85 som ifølge US-patentskrift nr. 3 756 091.

Man har nå funnet at man ni samsvar med foreliggende oppfinnelse kan oppnå en vesentlig reduksjon av tannlomme-slittasjeproblemet som man støter på i de to sistnevnte US-patentskrif -ter. En slik reduks j on fgæ~ enT øking i tannremmens levetid. Med oppfinnelsen kan man således oppnå en forbedret tannremdrift, ogsjå-undeir vanskelige driftsforhold, eksempelvis med relativt høye temperaturer og ved forekomst av torsjonsvibra-sjoner. Særlig fordelaktig er oppfinnelsen i forbindelse med små tannremskiver.

Foreliggende oppfinnel s' e vedrører således en tannremskive for bruk i forbindelse med en fleksibel drivtannrem, eksempelvis som vist og beskrevet i US-patentskrift nr. 3 756 091. Ifølge foreliggende oppfinnelse reduserer man tannlommebunnslittasjen mellom remtennene ved å endre skiveutførelsen slik at man øker kontaktområdet mellom skivetanntoppene og lommebunnene mellom remtennene. Det oppnås dessuten en trykkavlastning i tannremmens lommebunnområde ved at det dannes en støtte for remtannen i tannremskivens tilsvarende tannlomme. Tannremskiven ifølge fore-" liggende oppfinnelse er en ikke-konjugerende form av tannremmen. Hver tannlomme i skiven dannes av en i hovedsaken sirkulær bue som strekker seg mellom tanntoppene til hosliggende skivetenner. Remtennene vil når remmen beveger seg rundt skiven, ha trykksamvirke med skivetannlommene. Hver skivetanntopp har en profil hovedsaklig som vist i US-patentskrift nr.. 3 756 091j og er delvis sammensatt av to hovedsaklig sirkulære buer hvis kromningssentre har innbyrdes avstander. De respektive kromningssentre er plassert på samme side av tanntoppen som den tilhørende bue. Tanntoppbuene er forbundne med hverandre med et linjesegment som i hovedsaken er rett eller lett krummet. Linjesegmentet be-stemmer skivetanntoppens bredde. I samsvar med foreliggende oppfinnelse er overflatekontaktforholdet mellom remtannbredden og linjesegmentet mellom 20:1 og 1:1. Lengden av dette linjesegment utgjør mellom 5$ til 100$ av bredden av den remtann hvor-med skiven skal samvirke, fortrinnsvis mellom 6$ og 33$ av rem-tannbredden .

Både trykksamvirket mellom remtannen og skivetannlommen såvel som overfTatekontaktforholdet som nevnt foran, virker/jhveir for seg for reduksjon av tannlommebunnslittasjen i remmen. I kombinasjon reduserer de slittasjen i remmen i større gradlenn svarende til summen av deres enkeltvirkninger.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning

til tegningene, hvor

figur 1 viser et oppriss av en tannremdrift hvor oppfinnelsen kan anvendes,

figur 2 viser et utsnitt av en tannremskive ifølge

foreliggende oppfinnelse,

figur 3 viser et utsnitt av tannremskiven i figur 2, sammen med et utsnitt av en korresponderende konjugerende skive £±føpge US-patentskrift nr. 3 756 091, og

figur h viser et utsnitt av tannremskiven i figur 2

i inngrepssamvirke med en tannrem utført ifølge US-patentskrift nr. 3 765 091, i ubelastet tilstand.

Som vist i figur 1 innbefatter en tannremdrift en endeløs tannrem 10 som har driftsamvirke med en drivende og en drevet tannremskive 11 og 12. Tannremmen 10 har et strekkelement 13 som innbefatter flere viklinger av et kontinuerlig filament materiale. Strekkelementet 13 opptar i hovedsaken hele arbeidsbelastningen i tannremmen 10 og opp til den maksi-male belastning som tannremmen er beregnet for, er strekkelementet 13 i hovedsaken uforlengbart. For mere detaljert be-skrivelse av prinsippene i forbindelse med denne generelle tannremdrift, skal her vises til de foran nevnte US-patent-skrif ter nr. 2 507 852 og 3 765 091. Tannremmen har videre et støttelag lk og et ikke vist beskyttelsesbelegg er lagt ov over remmens tannflate. Et ikke vist tynt lag av et elastomert materiale eller et annet egnet materiale kan eventuelt legges mellom belegget og strekkelementet 13 for å øke addesjonen i remmens tannlommer. Tannremmen kan fremstilles på flere måter, men fordelaktig kan man benytte den fremgangsmåte som beskrevet 1 US-patentskrift nr. 3 078 206. En annen fremgangsmåte er beskrevet i det foran nevnte US-patentskrift nr. 2 507 852.

Tannremskivene 11 og 12 i figur 1 har som vist i figur

2 en oppbygging med et legeme 20, hvor det er utformet tenner 21 med mellomliggende tannlommer 22. Tanntoppen har en profil som er sammensatt av to sirkulære buer 2k og 25, hvis respektive krumningssentre 26 og 27 er plassert forskjøvet i forhold til tanntoppens senterlinje 28. Buene 2k og 25 har like radier 29

og 30, og krumningssenterne 26 og 27 er plassert like langt fra senterlinjen 28, og på hver sin side av denne, og således på samme side som de tilhørende buer. Begge krumningssentrene be-finner seg innenfor tannomrisset. Buene 24 og 25 er forbundet med hverandre med et linjesegment 31. Buen 2k strekker seg fra punktet A og til punktet B. Buen 25 strekker seg fra punktet C og til D. Krumningssentrene 26 og 27 ligger i like avstander fra en tangent til tannremskivens ytterdiameter ved tannens senterlinje 28, har like avstander fra senterlinjen 28 og har like radialavstander fra tannremskivens senter. Linjesegmentet 31 utgjør en del av en sirkelbue, hvis radius går ut fra et senter som ligger på en forlengelse av senterlinjen 28. Krumningssentret

til linjen 31 kan ligge på senterlinjen 28, dvs. innenfor skiveomrisset, men krumningssentret til linjesegmentet 31»kan også ligge på en forlengelse av senterlinjen 28, utenfor skiveomrisset. Linjesegmentet 31 er på tegningen vist som en rett""' linje, men kan være konkav eller konveks i forhold til skivelegemet.

Figur 3 viser utsnittet av tannremskiven i figur 2, sammenlignet med en korresponderende konjugerende tannremskive ifølge US-patentskrift nr. 3 756 091. Av figur 3 går således forskjellen mellom tannprofilene klart frem. Tannlommen 22 i-følge oppfinnelsen dannes av en bue hvis radius er betegnet med 32, og går ut i fra et krumningssenter 33. Buene 24 og 25 som delvis utgjør tannprofilen ifølge oppfinnelsen, beskrives av de respektive radier 29 og 30 hvis krumningssentre er betegnet 26

og 27. Linjesegmentet som danner den ytterste del av tanntoppen" og som forbinder buene 24 og 25 med hverandre, har en lengde som er lik avstanden mellom punktene B og C. Buen som danner tannlommen 22 kan krysse buene 24 og 25 i punktene A og D.

I motsetning hertil er den kjente tannremskive utformet med en tannlomme 4l som dannes av en bue hvis radius er betegnet med 4o og går ut fra et krumningssenter 39• Buene 46 og 47 som delvis utgjør tannremskivens tanntopp ifølge den kjente ut-førelse, dannes av de respektive radier 44 og 45, hvis krumningssentre er betegnet med k2 og 43. Linjesegmentet som utgjør den ytterste delen av den kjente tanntopp, og som forbinder buenes 46 og 47 med hverandre, har en lengde som er lik avstanden mellom

punktene E og F. Buen som danner tannlommen 4l krysser buene

46 og 47 i punktene G og H.

Lengden av linjesegmentet BC i utførelsen ifølge oppfinnelsen er større enn lengden av linjesegmentet EF i den kjente utførelse. Krumningssentrene 26 og 27 for utførelsen ifølge oppfinnelsen er plassert lengre fra tannens senterlinje 28 enn krumningssentrene 42 og 43 i den kjente utførelse er. Det skra-verte området 48 betegner det ekstra materiale som forefinnes i tannlommen og i tanntoppen ved utførelsen i-følge oppfinnelsen, sammenlignet med den kjente utførelse (US-patentskrift nr. 3 756 o9l).

Figur 4 viser et snitt igjennom skivene i figur 2 i. inngrep med en rem utformet i samsvar med US-patentskrift nr. 3 756 091«Skive og rem er vist i ubelastet tilstand. I snittet består hver tann 49 i remmen 50 av en profil som er sammensatt av to sirkulære buer 51 og 52. Disse har lik radius 53 og 54 og radiene krysser hverandre på senterlinjen 34. Krumningssentrene 56 og 57 foT buene 51 og 52 ligger på en linje 58, som vist i det sistnevnte US-patentskrift. Buene 51 og 52 strekker seg frem til linjen 58. Krumningssentrene 56 og 57 for buene 51 og 52 ligger på hver sin side av senterlinjen 34 og ligger på mot-satt side av senterlinjen i forholdttil den tilhørende buev For- skyvningen i forhold til senterlinjen er i hovedsaken lik. eller mindre enn 10$ av krumningsradiusen til buen 51 og 52.

Dybden av tannlommen mellom hosliggende skivetenner

i den nye skive er mindre enn tannlommedybden i den konjugerende skive, og er således mindre enn dybden til en tann i remmen. Dette går klart frem av figur 4, hvor toppen av remtannen er

vist overlappende bunnen av skivens tannlomme. ,1 praksis vil ikke dette skje. Isteden vil remtannen deformeres som følge av kontakten med skivens 1tannlomme. Det foretrekkes å utføre skive-tannlommens dybde mellom 1$ og 15$ mindre enn dybden til Remtannen.

Ved konstruksjon av en remdrift ifølge oppfinnelsen er

i tillegg til de forannevnte kriterier ønskelig at overflatekontaktforholdet mellom remtannbredden (hvilken bredde representeres av lengden' til den stiplede linjen 59 mellom punktene J og K i figur 4) og lengden av linjesegmentet 31 (representert ved lengden av linjen BC i figur 2 er mellom 20:1 og 1:1 og fortrinnsvis mellom 15:1 og 3:1.

Profilen til lommen 22 har en radius 32 som er meget større enn radiene 29 og 30, og har et senter 33 som ligger utenfor skivelegemet og på en senterlinje34. Sentrene til radiene 26, 27 og 33 er plassert på den samme eller bare mindre avstander forløpende sirkler 35 og 36, som er konsentriske med og ligger innenfor en sirkel som forbinder tanntoppenes ytre linjesegmenter 31. Sirklene 35 og 36 har radiell avstand innover fra denne sirkel, hvilken avstand er lik eller mindre enn 30$ av den totale tanndybde. Den totale dianndybde er den radielle avstand mellom krysningen mellom linjesegmentet 31 og senterlinjen 28, dvs. et punkt på sirkelen 37»og en.sirkel som forbinder de innerste punkter i lommene 22 med hverandre. Det innerste punkt i en lomme 22 er der hvor en bue med radius 32 skjærer senterlinjen 34,

dvs. på sirkelen 38.

Tannlommen 22 dannes av en sirkelbue med en radius

32, ut i fra et senter 33 på sénterlinjen 3k. Buen som danner tannlommen 22 krysser buen 2k på den ene flanken, og krysser buen 25 på den andre flanken. Den totale dybden i skivens tannlomme er lik avstanden målt langs senterlinjen 3^ mellom sirklene 37 og 38. Som vist i figur 2 er den totale lommedybde lik summen av radien 32 og avstanden d. Fortrinnsvis er den totale tann-lommedybde på skiven ikke mer enn 15$ mindre enn dybden til den remtann som samvirker med skivens tannlomme. Som følge herav vil remtannen ha trykksamvirke med tannlommen 22. Alternativt kan dimensjonsforholdet mellom skivetannlommedybden og høyden til remtannen være som beskrevet i US-patentskrift nr. 3 756 091.

Under konstruksjonen av tennene og tannlommene på skiven er det ønskelig at buen som danner lommen 22 går glatt over i buene 2h og 25. For å få en glatt og jevn overgang fra den bue som danner lommen 22 og til buene 2k eller 25, som ut-gjør deler av skivens tanntopp, kan det være ønskelig å benytte en forbindelseslinje. Denne forbindelseslinje kan være lignende linjesegmentet 31.

For å sammenligne egenskapene til et drivsystem med skiver med den nye utforming og et drivsystem med skiver med konvensjonell utforming, gikk man frem på følgende måte. Flere positive eller synkrone drivremprøver ble fremstilt under ut-nyttelse av konvensjonelle metoder, og med bruk av konvesjonelle materialer. Samtlige remmer ble utformet av en nepprengummi-blanding med en nylon vevnad som dekkbelegg på tennene, og med et strekkelement av fiberglasstråder anordnet i hovedsaken i remtennenes bunnsirkel. Etter fremstillingen ble remprøvene dynamisk utprøvet på tannremskiver med dimensjoner og utform-inger som beskrevet nærmere nedenfor.

Tre drivoverføringssystemer ble utprøvet. Disse tre prøvene er i etterfølgende betegnet som A,B og C: A innbefattet rem og skiver fremstilt nøyaktig i . samsvar med US-patentskrift nr. 3 756 091. Slike remmer og ski<y>er markedsføres av UNIROYAL, Inc., under betegnelsen 8mm, pitch Powergrip HTD ®Belt and Pulley system.

De atten remprøvene som ble fremstilt hadde følgende dimensjoner, målt i remmens irengderetning mellom skivene: en deling mellom remtennene på 0,315"» en remtannbredde på 0,260", en avstand mellom remtennene på 0,055"»og en remtannhøyde på 0,135". Remmene hadde en bredde på 15mm og en delingslinjelengde på 936mm.

Skivene hadde en tannhøyde på 0,l42" og var i hovedsaken konjugerende med remtennene. Som spesifisert i US-patentskrift nr. 3 756 091 hadde tanntoppene en profil sammensatt av to sirkulære buer som var forbundet med hverandre med et linjesegment. Linjesegmentets lengde var 0,011". I drivsystemet utgjorde linjesegmentet 4,2$ av remtannbredden.

B ble utført som et drivsystem nøyaktig som for A, med unntagelse av at remtannhøyden ble øket med 0,012" (8,9$) til 0,l47". Dette svarer til det som er spesifisert i US-patentskrift nr. 4 037 485. Det ble fremstilt syv remprøver.

C ble utført som et drivsystem i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Remmen hadde de samme dimensjonene som i A. Skive-tannhøyden var 0,130" og skivetannlommen hadde en krumningsradius på 0,106". Linjesegmentlengden var på 0,020".

Tebell I viser en sammenligning av hoveddimensjonene for de enkelte prøver A,B og C, og den resulterende kompresjon av remtennene.

Hver remprøve ble montert i et døvekt prøveutstyr innbefattende et skivearrangement bestående av en drivende og en drevet skive, hver med en ytterdiameter på 2.l60". Driv-skiven ble drevet med en hastighet på 350rpm med en kraft- J mellom skiveakselsentrene på 250 Ibs. Prøvene ble utført ved omgivelsestemperatur. Remmene ble prøvet helt til brudd, med mindre annet er anført. Den tid som medgikk (målt til nærmeste time) før konstatering av brudd i hver remprøve-gruppe er vist i tabell II.

Prøvene ble gjentatt i et kammer hvor temperaturen var 88°C. Resultatene er vist i tabell III.

' ResultaTterie i tabell II og III viser klart at prøve C, som var utført ifølge foreliggende oppfinnelse,[hadde en betydelig lengre remlevetid (prøvetid) enn prøvene A og B. Denne for-bedringen ble konstatert både ved omgivelsestemperatur og ved de akslererte prøver ved en temperatur på 88°C.

Den eneste signifikante variable i de sammenlignende forsøk var forholdet mellom skivedimensjonene og remdimensjonene. Prøve B hadde remtenner som var høyere enn dybden i de korresspon-dereride skivetannlommer. Prøve C hadde også remtenner hvis høyde var større enn dybden til de korresponderende skivetannlommer. Imidlertid var linjesegmentlengden for skivene i prøve C betydelig større enn linjesegmentlengdene til skivene i prøvene A eller B. Skivene i prøvene A og B hadde inadekvate linjesegment- lengder, som bevirket at remmen ble utsatt for for store spenninge i strekkelementene. Disse spenningene bevirket en nedsliting av remmen mellom remtennene og bruddene skyltes hovedsaklig for stor slittasje i dette området.

I skivene i prøve C, var linjesegmentlengden til-strekkelig til å bevirke en lastfordeling over et større område, og således redusere spenningene i området mellom remtennene.

Som følge herav ble slittasjen i området mellom remtennene redusert, og remmens levetid ble derfor betydelig større, både ved omgivelsestemperatur og øket prøvetemperatur.

Den skive som er beskrevet ovenfor, kan benyttes i kombinasjon med andre tannremmer enn de som er vist og beskrevet'* i US-patentskriftene nr. 2 507 852, 3 756 091 og 4 037 485. Profilen til de enkelte remtenner kan være trapesoid, krummet eller kileformet,eller være utført som en kombinasjon eller en modifikasjon av disse profiler. Remmen kan også ha tenner på begge sider av strekkelementet.

Claims (17)

1. Tannremskive (li eller 12) for bruk i forbindelse med en fleksibel tannrem, karakter! sertved at hver tanntopp har en profil som delvis består av to i hovedsaken som sirkelbuer utformede avsnitt (24,25) hvis krumningssentre (26,27) har innbyrdes avstand og er plassert på samme side av tannens senterlinje som tilhørende bueavsnitt, idet tannryggen mellom de to bueavsnitt dannes av et linjesegment (3l) hvis lengde utgjør mellom 5$ og 100$ av bredden til remtannen på den tannrem som tannremskiven skal benyttes for.

2. Tannremskive ifølge krav 1, karakterisert ved at avstanden mellom den ytterste del av tanntoppen og den innerste del av tannlommen er mindre enn høyden til remtannen.

3. Tannremskive ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at lengden av det nevnte linjesegment er mellom 6$ og 33$ av bredden til remtannen.

4. Tannremskive ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at linjesegmentet er en sirkulær bue med en radius som er lik avstanden mellom den ytterste delen av skivetannen og skivens senter.

5. Tannremskive ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e dJat de nevnte bueavsfTitt tangerer linjesegmentet.

6. Tannremskive ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at linjesegmentet er en rett linje.

7. Tannremskive ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at tannlommeprofilen består av en i hovedsaken sirkulær bue.

8. Tannremskive ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at avstanden mellom den ytre del av tanntoppen og den indre del av tannlommen ikke er mer enn 15$ mindre enn høyden til remtannen.

9. Tannremskive ifølge krav 1 eller 2, 1 kombinasjon med en tannrem for tilveiebringelse av en tannremdrift, karakterisert ved at remtennene har kompresjonssamvirke med skivetannlommene.

10. Transmisjonssystem ifølge krav 8, karakterisert ved at tannlommedelene er ikke-konjugerende med remtennene.

11. Tannremskive ifølge krav 1, 2 eller 9» i kombinasjon med en tannrem for tilveiebringelse av et transmisjonssystem, karakterisert ved at remtennene er hovedsaklig krummede i profil.

12. Tannremskive ifølge krav 2,3,10 eller 11, karakterisert ved at lengden av det nevnte linjesegment er mellom 6$ og 33$ av bredden til den nevnte remtann.

13. Tannremskive ifølge krav 2,3,10 eller 11, karakterisert ved at linjesegmentet er en sirkulær bue, med en radius som.er lik avstanden mellom den ytterste del av skivetannen og skivens senter. lk.

Tannremskive ifølge krav 2,3,10 eller 11, k a r a k i terisert ved at de nevnte buer tangerer linjesegmentet.

15. Tannremskive ifølge krav 2,3,10 eller 11, karakterisert ved at linjesegmentet er en rett linje.

16. Tannremskive ifølge krav 2,3,10 eller 11, karakterisert ved at tannlommeprofilen består av en hovedsaklig sirkulær bue.

17. Tannremskive ifølge krav 2,3,10 eller 11, karakterisert ved at avstanden mellom den ytre del av tanntoppen og den indre del av tannlommen ikke er mere enn 15$ mindre enn høyden til remtannen.