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Patent Searching and Data


Title:
BELT DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/185330
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a belt drive (24) with (a) a first pulley wheel (12) in the form of a drive sprocket which has drive teeth (16), (b) a second pulley wheel in the form of an output sprocket (18), and (c) a toothed belt (22) which (i) connects the drive sprocket (12) and the output sprocket (18) for the transmission of a force, and has (ii) a belt back (38) and (iii) a multiplicity of teeth (34), wherein a tooth base (36) is situated between two adjoining teeth. It is provided according to the invention that (d) the toothed belt (22) has a multiplicity of recesses (26) which are configured in each case in a tooth base (36), and that (e) at least one belt pulley has guide projections (28) for engaging into the recesses (26).

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Inventors:
MOHRMANN, Detlef (Am Kalkofen 6, Altenbeken, 33184, DE)
Application Number:
EP2019/055906
Publication Date:
October 03, 2019
Filing Date:
March 08, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ARNTZ BETEILIGUNGS GMBH & CO. KG (Corveyer Allee 15, Höxter, 37671, DE)
International Classes:
F16H7/02; F16G1/28; F16H55/17
Foreign References:
DE1290403B1969-03-06
TW201641836A2016-12-01
EP2245338B12012-10-17
EP2890916B12016-10-05
US8136837B22012-03-20
US8480109B12013-07-09
DE102010020527A12011-11-17
DE4239300A11994-05-26
DE112009002092T52011-07-14
Attorney, Agent or Firm:
GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTGMBB (Theodor-Heuss-Straße 1, Braunschweig, 38122, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Riementrieb (24) mit

(a) einer ersten Riemenscheibe (12) in Form eines Antriebs-Zahnkranzes, der Antriebs-Zähne (16) hat,

(b) einer zweiten Riemenscheibe in Form eines Abtriebs-Zahnkranzes (18) und

(c) einem Zahnriemen (22), der

(i) den Antriebs-Zahnkranz (12) und den Abtriebs-Zahnkranz (18) zum Übertragen einer Kraft verbindet und

(ii) einen Riemenrücken (38) und

(iii) eine Vielzahl an Zähnen (34) hat, wobei sich zwischen zwei benach- barten Zähnen ein Zahngrund (36) befindet,

dadurch gekennzeichnet, dass

(d) der Zahnriemen (22) eine Vielzahl an Ausnehmungen (26), aufweist, die jeweils in einem Zahngrund (36) ausgebildet sind, und dass

(e) zumindest eine Riemenscheibe Führungs-Vorsprünge (28) zum Eingreifen in die Ausnehmungen (26) aufweist.

2. Riementrieb (24) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

(a) der Riemenrücken (38) eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (30) auf- weist und

(b) die Ausnehmungen (26) in einem Nutgrund (32) der Nut (30) verlaufen.

3. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass

(a) der Antriebs-Zahnkranz (12) Antriebs-Zähne (16) aufweist, auf denen die Führungs-Vorsprünge (28) angeordnet sind und/oder

(b) der Abtriebs-Zahnkranz (18) Abtriebs-Zähne aufweist, auf denen die Füh- rungs-Vorsprünge (28) angeordnet sind.

4. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dritte Riemenscheibe in Form einer Innenrolle (54), die Führungs- Vorsprünge aufweist. 5. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Führungs-Vorsprünge

(a) eine Vorsprung-Flöhe (Ftes) in radialer Richtung haben, die zumindest dem 0,1 -fachen, insbesondere zumindest dem 0,8-fachen, einer Rückendicke des Riemenrückens entspricht, und/oder

(b) eine Vorsprung-Länge (L28) haben, die zumindest der Hälfte, insbeson- dere zumindest dem 0,8-fachen, der Breite (B36) des Zahngrundes (36) entspricht.

6. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Riemenrücken (38)

(a) einen ersten Laststrang (40) und einen zweiten Laststrang (46) aufweist und dass die Laststränge durch die Nut (30) voneinander getrennt sind und/oder

(b) eine erste Lastträgerlage (42) und eine zweite Lastträgerlage (44) hat, die durch die Nut (30) voneinander getrennt sind.

7. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Nut (30) eine Nut-Tiefe (T30) hat, die

größer ist als eine Rückendicke (d3s) des Riemenrückens (38) oder

zumindest die Summe aus Rückendicke (d3s) und dem 0,1 -fachen der Zahn-

Höhe (H34).

8. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass

(a) zumindest einer der Zahnkränze

- ein erstes Zahnkranzelement (48),

- ein zweites Zahnkranzelement (50) und

- ein Führungselement (52), das in axialer Richtung zwischen dem ersten Zahnkranzelement (48) und dem zweiten Zahnkranzelement (50) ange- ordnet ist, aufweist,

(b) die Führungs-Vorsprünge (28) nur am Führungselement (52) ausgebildet sind.

9. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

(a) eine vierte Riemenscheibe in Form einer Rückenrolle (56), die

eine erste, insbesondere zylindermantelförmige, Tragfläche (62.1 ) und eine zweite, insbesondere zylindermantelförmige, Tragfläche (62.2) auf- weist,

(b) wobei die Führungs-Vorsprünge (28) in axialer Richtung zwischen den Tragflächen angeordnet sind und über die Tragflächen radial überstehen und

(c) wobei die Führungs-Vorsprünge (28) in die Nut (30) eingreifen.

10. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Ausnehmungen (26) von einer Rückenseite des Zahnrie- mens (22) auf eine der Rückenseite gegenüberliegende Zahnseite des Zahnrie- mens (22) verlaufen.

11. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Führungs-Vorsprünge (28) nutzlastfrei in die Ausnehmungen (26) eingreifen.

12. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Führungs-Vorsprünge (28) den Zahnriemen (22) in axialer Richtung führen. 13. Riementrieb (24) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ausschließlich die Führungs-Vorsprünge (28) den Zahnriemen (22) in axialer Richtung führen.

14. Fahrzeug, insbesondere Fahrrad (10), mit

(a) einem Riementrieb (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

(b) einer Tretkurbel (14), die mit dem Antriebs-Zahnkranz (12) verbunden ist, und

(c) einem Flinterrad (20), das mit dem Abtriebs-Zahnkranz (18) verbunden ist.

Description:
Riementrieb

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb mit (a) einer ersten Riemenscheibe in Form eines Antriebs-Zahnkranzes, der bevorzugt in äquidistanten Winkelschritten angeord- nete Antriebs-Zähne hat, (b) einer zweiten Riemenscheibe in Form eines Abtriebs- Zahnkranzes und (c) einem Zahnriemen, der den Antriebs-Zahnkranz und den Ab- triebs-Zahnkranz zum Übertragen einer Kraft und einer Drehbewegung verbindet und einen Riemenrücken und eine Vielzahl an Zähnen hat, wobei sich zwischen zwei be- nachbarten Zähnen ein Zahngrund befindet.

Derartige Riementriebe sind seit langem bekannt und werden beispielsweise in Fahr- rädern eingesetzt, um die Tretbewegung von der Tretkurbel auf das angetriebene Flinterrad zu übertragen. Wünschenswert ist dabei grundsätzlich, dass der Riemen- trieb so schmal und leicht wie möglich ist. Eine Riemenführung, die in Form von ein- oder zweiseitigen seitlich zum Zahnriemen angeordneten Bordscheiben auf den Rie- menscheiben angeordnet sind, ist insofern nachteilig, als dass die Zahnkränze des Riementriebs dadurch breiter ausgeführt werden müssen als der Riemen selbst. Da Fahrräder häufig in rauen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, ist es wün- schenswert, dass der Riementrieb besonders robust ist. Weiterhin weisen Riemen- triebe den Nachteil auf, dass der Riemen bei einer Überlastung und/oder Unterspan- nung zum Überspringen neigt.

Aus der US 8,136,837 B2 ist ein gattungsgemäßer Riementrieb bekannt, bei dem ein Leitring zur axialen Führung verwendet wird. Der Leitring besitzt einen Durchmesser, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des Zahnkranzes. Der Führungsring greift in eine Nut ein, die in den Zähnen des Zahnriemens ausgebildet ist. Ein sehr ähnli- ches System ist zudem aus der US 8,480,109 B1 bekannt. Nachteilig an derartigen Systemen ist, dass sie vergleichsweise empfindlich gegen Verschmutzung sind.

Aus der DE 10 2010 020 527 A1 ist ein Synchronriemengetriebe bekannt, bei dem die axiale Führung durch einen Steg erfolgt, der zwischen zwei Zähnen des Zahn- kranzes ausgebildet ist. An der Stelle, an der dieser Steg existiert, hat der Zahnrie- men eine Nut, die durch den Zahn verläuft. Auch ein derartiges System ist ver- gleichsweise anfällig gegenüber Verschmutzung.

Aus der DE 42 39 300 A1 ist ein Zahnriemen bekannt, der Ausnehmungen im Zahn- grund aufweist. Damit wird erreicht, dass Luft, die vom Zahn des Zahnkranzes im Zahngrund komprimiert wird, durch die Ausnehmungen entweichen kann, sodass die Geräuschentwicklung minimiert wird. Nachteilig an einem derartigen System ist, dass ein gesondertes System zur axialen Führung notwendig wird. Aus der DE 11 2009 002 092 T5 ist ein Riementransmissionssystem bekannt, bei dem der Transmissions- riemen Vorsprünge aufweist. Die Vorsprünge greifen in Aussparungen ein, die in der Riemenscheibe gebildet sind. Auch ein derartiges System ist vergleichsweise anfällig gegen Verschmutzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Riementrieb vorzuschlagen, der in axialer Richtung besser geführt ist.

Die Erfindung löst das Problem durch einen gattungsgemäßen Riementrieb, bei dem der Zahnriemen eine Vielzahl an Ausnehmungen aufweist, die jeweils in einem Zahn- grund ausgebildet und vorzugsweise durch den Riemenrücken durchgehend ausge- bildet sind. Günstig ist es, wenn zumindest eine der Riemenscheiben Führungs-Vor- sprünge zum Eingreifen in die Ausnehmungen aufweist.

Vorteilhaft an diesem Riementrieb ist, dass der Zahnriemen durch die Führungs-Vor- sprünge in axialer Richtung beidseitig geführt ist. Etwaige Führungskräfte greifen da- mit in der Mitte des Zahnriemens an, sodass Bordscheiben grundsätzlich entbehrlich sind. So ist der Antriebs-Zahnkranz und/oder der Abtriebs-Zahnkranz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bordscheibenfrei ausgebildet. Flierunter ist in anderen Worten zu verstehen, dass axial außerhalb der Auflageflächen für den Zahnriemen keine Stützstruktur zum axialen Führen des Zahnriemens vorhanden ist. Dadurch kann die axiale Breite des Gesamtsystems verringert werden, was insbesondere für die Anwendung bei Fahrrädern besonders vorteilhaft ist. Das kann selbst dann gel- ten, wenn der Zahnriemen etwas breiter ausgeführt wird als bei einem bisherigen Riementrieb. Vorteilhaft ist des Weiteren, dass die Neigung zum Überspringen bei Unterspannung und/oder Überlast durch die Führungs-Vorsprünge meistens deutlich gemindert wer- den kann. Die zu überwindende Übersprunghöhe wird in einem Teil der Verzahnung des Zahnriemens um die Höhe des Führungs-Vorsprungs vergrößert. Anders gesagt, wird der Riemen bei Übersprungneigung durch die Führungs-Vorsprünge zusätzlich an den Zähnen des Riemens in seiner Position gehalten.

Vorteilhaft ist zudem, dass ein Fremdkörper, der möglicherweise zwischen den Zahn- riemen und den Antriebs- oder Abtriebs-Zahnkranz gelangt ist, durch die Führungs- vorsprünge häufig leichter seitlich nach außen gedrängt werden kann. Auf diese Weise wird der Riementrieb vor Beschädigungen geschützt. Es sei darauf hingewie- sen, dass dieser Vorteil eintreten kann, nicht aber muss.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Fahrrad insbesondere ein zweirädriges Fahrzeug, das per Muskelkraft bewegbar ist, verstanden. Ein Fahr- rad hat zwei Räder, nämlich ein Vorderrad und ein Hinterrad. Unter einem Fahrrad werden insbesondere auch ein Pedelec und ein E-Bike verstanden. Ein Pedelec ist ein Fahrrad, das einen Elektromotor besitzt, der den Fahrer nur dann unterstützt, wenn er gleichzeitig selbst in die Pedale tritt. Unter einem E-Bike wird insbesondere ein Fahrrad verstanden, das einen Elektromotor aufweist, der auch dann ein Dreh- moment liefert, wenn der Fahrer nicht in die Pedale tritt.

Unter einer Riemenscheibe wird ein im Betrieb rotierendes Bauteil des Riementriebs verstanden, an dem der Zahnriemen entlang läuft oder das der Zahnriemen um- schlingt. Die Riemenscheibe kann entweder ein angetriebener Zahnkranz oder ein abgetriebener Zahnkranz sein oder eine nicht angetriebene Rolle. Der Begriff der Riemenscheibe wird damit als Oberbegriff für diese beschriebenen Ausführungsfor- men verwendet.

Unter einer Ausnehmung wird eine Struktur verstanden, die von einer Rückenseite des Zahnriemens auf eine der Rückenseite gegenüberliegende Zahnseite des Zahn- riemens verläuft. In anderen Worten durchsetzt die Ausnehmung den Riemenrücken des Zahnriemens lokal vollständig. Unter der radialen Richtung wird die Richtung von einer Drehachse der jeweiligen Riemenscheibe weg verstanden. In einem Kreiskoordinatensystem, dessen Mittel- punkt auf der Drehachse liegt, würde eine Bewegung in radialer Richtung durch eine Änderung der Radialkomponente ohne Änderung des Polarwinkels beschrieben.

Der Riementrieb umfasst zumindest einen Antriebs-Zahnkranz und zumindest einen Abtriebs-Zahnkranz. Wenn in dem folgenden Fall der unbestimmte Artikel verwendet wird, so ist dieser so zu verstehen, dass es möglich ist, dass genau ein entsprechen- des Objekt vorhanden ist, es ist aber auch möglich, dass mehr als ein entsprechen- des Objekt vorhanden ist.

Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass sowohl der Antriebs-Zahnkranz als auch der Abtriebs-Zahnkranz die Führungs-Vorsprünge aufweisen. Es ist auch möglich, dass weder der Antriebs- noch der Abtriebs-Zahnkranz Führungs-Vorsprünge auf- weisen. In diesem Fall sind Führungs-Vorsprünge auf einer weiteren Riemenscheibe angeordnet, beispielsweise einer Rückenrolle oder einer Innenrolle.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Riemenrücken eine in Um- fangsrichtung verlaufende Nut auf und die Ausnehmungen verlaufen in einem Nut- grund der Nut. Vorteilhaft hieran ist, dass die Ausnehmungen so besonders einfach herzustellen sind. Die Nut muss nämlich lediglich hinreichend tief ausgebildet wer- den, sodass die Nut lokal durch den Zahngrund läuft.

Vorzugsweise besitzen die Antriebs-Zähne des Antriebs-Zahnkranzes Führungs-Vor- sprünge. Alternativ oder zusätzlich weist der Abtriebs-Zahnkranz Abtriebs-Zähne auf und auf den Abtriebs-Zähnen sind die Führungs-Vorsprünge angeordnet. Mitunter ist es möglich, dass Vorsprünge sowohl auf den Antriebs-Zähnen als auch auf den Ab- triebs-Zähnen angeordnet sind. Vorteilhaft hieran ist, dass eine weitere Riemen- scheibe, beispielsweise in Form einer Rolle, zum Zentrieren des Zahnriemens ent- behrlich ist.

Vorzugsweise besitzt der Riementrieb eine dritte Riemenscheibe in Form einer In- nenrolle, die Führungs-Vorsprünge aufweist. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Innenrolle Zähne aufweist, die mit der Verzahnung des Zahnriemens zu- sammenwirken. Es ist ausreichend, dass die Führungs-Vorsprünge zum Eingreifen in die Ausnehmungen angeordnet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Führungs-Vorsprünge zum nutzlastfreien Eingreifen in die Ausnehmungen angeordnet. Die Nutzlast wirkt in Längsrichtung auf den Zahnriemen. Vorzugsweise übertragen die Führungsvorsprün- ge keine Kräfte in Längsrichtung des Zahnriemens. Die Längsrichtung des Zahnrie- mens ist die Umfangsrichtung, die Zähne des Zahnriemens verlaufen quer zur Längsrichtung.

Vorzugsweise haben die Führungs-Vorsprünge eine Vorsprung-Höhe in radialer Richtung, die zumindest dem 0,1 -fachen, vorzugsweise zumindest dem 0,8-fachen, einer Rückendicke des Riemenrückens entspricht. Die Vorsprung-Höhe wird gemes- sen von der Zahn-Spitze bis zur Vorsprung-Spitze. In anderen Worten wird die Vor- sprung-Höhe gemessen von demjenigen Punkt, der auf Höhe des Zahngrundes des Zahnriemens liegt, wenn der jeweilige Führungs-Vorsprung in eine Ausnehmung ein- greift, bis zur Vorsprung-Spitze, also dem radial äußersten Ende des Vorsprungs. In wieder anderen Worten ist die Vorsprung-Höhe diejenige Strecke, um die der Füh- rungs-Vorsprung in den Zahnriemen hineinragt, wenn der jeweilige Führungs-Vor- sprung in eine Ausnehmung eingreift. Es ist möglich, dass der Führungs-Vorsprung so groß ist, dass er den Riemenrücken erreicht oder sogar drüber hinausragt.

Unter der Rückendicke wird insbesondere der minimale Abstand des Zahngrundes des Zahnriemens von einem Punkt auf dem Riemenrücken verstanden. In anderen Worten ist die Rückendicke die Länge der kürzesten Verbindung zwischen dem Zahngrund und der Oberfläche des Riemenrückens.

Vorzugsweise entspricht eine Vorsprung-Breite der Führungs-Vorsprünge höchstens einer Nut-Breite der Nut. Auf diese Weise wird ein reibungsarmes Eingreifen der Füh- rungs-Vorsprünge in die Ausnehmungen gewährleistet. Günstig ist es zudem, wenn die Vorsprung-Breite zumindest einem Drittel, besonders bevorzugt zumindest der Hälfte, der Nut-Breite entspricht. Die Nut-Breite beträgt bevorzugt höchstens die Hälfte der Zahnriemenbreite, vor- zugsweise höchstens ein Fünftel der Riemenbreite.

Günstig ist es, wenn die Führungs-Vorsprünge eine Vorsprung-Länge L28 haben, die zumindest dem 0,8-fachen der Breite B36 des Zahngrundes entspricht. Die Vor- sprung-Länge ist die Bogenlänge eines Führungs-Vorsprunges entlang des Kopfkrei- ses desjenigen Zahnkranzes, auf dessen Zähne er ausgebildet ist. Sind die Füh- rungs-Vorsprünge nicht an einem der Zahnkränze ausgebildet, so ist die Vorsprung- Länge die Länge desjenigen Abschnitts, mit dem der Führungs-Vorsprung im Zahn- grund in die Ausnehmungen eingreift.

Die Vorsprung-Länge L28 entspricht insbesondere der Umfangslänge, die sich aus den Schnittpunkten (a) eines Kreisbogens eines Hüllkreises, dessen Mittelpunkt dem Mittelpunkt des Zahnkranzes entspricht und der die äußersten Konturen der Zähne des Zahnkranzes berührt und (b) der nach außen verlaufenden Verlängerung der lin- ken und rechten Flankenkonturen des Zahnes des Zahnkranzes ergibt. Dies schließt nicht aus, dass die Vorsprung-Länge (L28) kleiner oder größer ist als die oben be- schriebene ideale Länge. Zum Beispiel kann die Vorsprung-Länge um das 0,8-fache kleiner oder um das 1 ,1 -fache größer sein, als die oben beschriebene ideale Vor- sprung-Länge. Dabei ist die Vorsprung-Länge nicht größer als die Ausnehmungs- Länge L26.

Vorzugsweise hat der Riemenrücken einen ersten Laststrang und einen zweiten Laststrang, wobei die Laststränge durch die Nut voneinander getrennt sind. In ande- ren Worten existiert keine durchgängige Verbindung zwischen dem ersten Laststrang und dem zweiten Laststrang.

In anderen Worten besitzt der Riemenrücken eine erste Zugstranglage und eine zweite Zugstranglage, die durch die Nut voneinander getrennt sind. Die Nut erstreckt sich zwischen den beiden Zugstranglagen. Die Zugstranglagen können auch als Lastträgerlagen bezeichnet werden.

Die Nut-Tiefe ist vorzugsweise mindestens genauso hoch wie die Rückendicke, so- dass eine Ausnehmung gebildet wird. Die Nut-Tiefe ist vorzugsweise kleiner als die Summe aus der Rückendicke d38 und dem 0,9-fachen, vorzugsweise dem 0,5-fa- chen, der Zahn-Höhe H34. In axialer Richtung sind die Zähne damit außerhalb des Zahngrundes durchgängig von einer Seite zur anderen. Die Lasttragfähigkeit der ein- zelnen Zähne wird kaum vermindert. Zusätzlich bleiben die beiden Lastträgerlagen durch die Zähne miteinander verbunden.

Selbstverständlich ist es möglich, dass der Riementrieb eine zweite Nut aufweist, die einen zweiten Nutgrund hat, wobei ein Teil der Ausnehmungen auch im zweiten Nut- grund verläuft. Besonders günstig ist es aber, wenn genau eine Nut vorhanden ist. Möglich sind des Weiteren auch mehr als zwei Nuten.

Erfindungsgemäße Zahnkränze können einstückig beispielsweise durch Druckguss, insbesondere Aluminium Druckguss, oder Spritzguss, insbesondere mit einem faser- verstärktem Kunststoff, hergestellt werden.

Um die Fertigung zu vereinfachen ist es günstig, wenn ein Zahnkranz mit Führungs- vorsprüngen ein erstes Zahnkranzelement, ein zweites Zahnkranzelement und ein Führungselement aufweist, das in axialer Richtung zwischen dem ersten Zahnkranz- element und dem zweiten Zahnkranzelement angeordnet ist. Die Führungs-Vor- sprünge sind dann nur am Führungselement ausgebildet. Bei diesen Zahnkränzen existieren keine Kehlungen, die gesondert bearbeitet werden müssten.

Es ist aber auch möglich, dass das Führungselement und der Zahnkranz aus ver- schiedenen Materialien bestehen können. Es ist beispielsweise möglich die Füh- rungs-Vorsprünge nachträglich auf einen Zahnkranz aufzubringen. Hier sind die im Stand der Technik bekannten Methoden der Verbindungstechnik anzuwenden. So können Teile, die als Führung-Vorsprünge fungieren z.B. mittels Einsetzen von Spannstiften in Bohrungen, Schrauben in Gewinden oder Einkleben in Bohrungen auf den Zahnkranz aufgebracht werden. Dabei können die Teile radial außen eine für die Führung ideale Form aufweisen. Weiterhin ist es möglich einen einstückig ausge- bildeten Zahnkranz mit einer Nut zu versehen, wobei dann zwei Zahnkranzsegmente gebildet werden. In die Nut des Zahnkranzes wird dann ein Führungselement einge- bracht. Vorzugsweise umfasst der Riementrieb eine weitere, beispielsweise dritte oder vierte, Riemenscheibe in Form einer Rückenrolle, die eine erste, insbesondere zylin- dermantelförmige, Tragfläche und eine zweite, insbesondere zylindermantelförmige, Tragfläche aufweist, wobei in axialer Richtung zwischen den Tragflächen die Füh- rungs-Vorsprünge ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich ist in axialer Richtung zwischen den Tragflächen ein über die Tragflächen radial überstehender Leit-Vor- sprung ausgebildet, wobei der Leit-Vorsprung in die Nut eingreift und eine Leitvor- sprung-Flöhe über die Tragflächen hat. Die Leitvorsprung-Höhe entspricht vorzugs- weise höchstens der Nut-Tiefe. Besonders günstig ist es, wenn die vierte Riemen- scheibe zumindest einen Leit-Vorsprung pro Nut aufweist. Weiterhin alternativ weist der Leitvorsprung Führungs-Vorsprünge auf, die in die Ausnehmungen eingreifen. Es sei darauf hingewiesen, dass es möglich ist, dass eine vierte Riemenscheibe vorhan- den ist, ohne dass eine dritte Riemenscheibe vorhanden ist. Weiterhin kann die Rü- ckenrolle so ausgebildet sein, dass kleine oder keine Tragflächen vorhanden sind. Dabei stützt sich der Zahnriemen auf dem Leitvorsprung im Nutgrund ab.

Günstig ist es, wenn der Zahnriemen eine Textillage aufweist, die auf der dem An- triebs-Zahnkranz zugewandten Seite ausgebildet ist. Eine derartige Textillage verrin- gert die Reibung und erhöht die Festigkeit des Zahnriemens.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen dass die Ausnehmungen von einer Rückenseite des Zahnriemens auf eine der Rückenseite gegenüberliegende Zahnseite des Zahnriemens verlaufen, In anderen Worten durchsetzen die Ausneh- mungen den Zahnriemen.

Vorzugsweise führen die Führungs-Vorsprünge den Zahnriemen in axialer Richtung. In anderen Worten setzen die Führungs-Vorsprünge einer Kraft, die den Zahnriemen von seiner Bahn nach axial außen abdrängt, eine Führungskraft entgegen, die das Abdrängen verhindert. Insbesondere führen ausschließlich die Führungs-Vorsprünge den Zahnriemen in axialer Richtung. In anderen Worten existiert in diesem Fall kein weiteres Bauteil, das für sich allein, also bei nicht vorhandenen Führungs-Vorsprün- gen. die axiale Führung bewirken könnte. Erfindungsgemäß ist zudem ein Fahrzeug, insbesondere Fahrrad, mit (a) einem er- findungsgemäßen Riementrieb, (b) einer Tretkurbel, die mit dem Antriebs-Zahnkranz verbunden ist, und (c) einem Hinterrad, das mit dem Abtriebs-Zahnkranz verbunden ist, wobei der Zahnriemen des Riementriebs den Antriebs-Zahnkranz mit dem Ab- triebs-Zahnkranz verbindet und einen Riemenrücken hat, der eine Vielzahl an Aus- nehmungen aufweist, wobei die Ausnehmungen jeweils in einem Zahngrund ausge- bildet sind. Die Vorsprünge des Antriebs-Zahnkranzes und/oder des Abtriebs-Zahn- kranzes sind zum Eingreifen in die Ausnehmungen angeordnet. Vorzugsweise sind am Antriebs-Zahnkranz und/oder am Abtriebs-Zahnkranz Führungs-Vorsprünge zum Eingreifen in die Ausnehmungen ausgebildet. Das Fahrzeug muss jedoch kein Fahr- rad sein, es kann sich insbesondere auch um ein Motorrad oder sonstiges Kraftfahr- zeug handeln.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu- tert. Dabei zeigt:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in Form eines Fahrrads,

Figur 2a eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Riementriebs,

Figur 2b eine zweite perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Rie- mentriebs,

Figur 3a eine perspektivische Teilansicht einer dritten Riemenscheibe in Form einer

Innenrolle für einen erfindungsgemäßen Riementrieb,

Figur 3b eine zweite perspektivische Teilansicht der dritten Riemenscheibe gemäß

Figur 3a,

Figur 4a eine Seitenansicht auf einen Zahnkranz mit Riemen eines erfindungsge- mäßen Riementriebs teilweise im Schnitt,

Figur 4b eine Ansicht auf die Stirnseite des Zahnkranzes gemäß Figur 4a,

Figur 4c eine Teil-Seitenansicht auf den Zahnriemen des Riementriebs, Figur 4d eine Schnitt Ansicht A-A gemäß Figur 4a,

Figur 4e eine Schnittansicht B-B gemäß Figur 4a und Figur 5 Ansichten einer Rückenrolle gemäß Figur 1.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in Form eines Fahrrades 10, das eine schematisch gezeichnete erste Riemenscheibe 12 in Form eines Antriebs-Zahnkran- zes aufweist, der mit einer Tretkurbel 14 verbunden ist. Der Antriebs-Zahnkranz 12 besitzt eine Mehrzahl an Antriebs-Zähnen 16.i (i = 1 , 2, ..., N, wobei N die Anzahl der Antriebs-Zähne ist).

Das Fahrrad 10 besitzt zudem eine zweite Riemenscheibe 18 in Form eines Ab- triebs-Zahnkranzes, der mit einem Flinterrad 20 verbunden ist. Die beiden Riemen- scheiben 12, 18 sind mittels eines Zahnriemens 22 miteinander zu einem Riemen- trieb 24 verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass der Riementrieb 24 auch für an- dere Fahrzeuge als ein Fahrrad geeignet ist, beispielsweise für Kraftfahrzeuge, Mo- torräder oder Ähnliches. Ganz allgemein ist der Riementrieb 24 für jegliche Antriebe in Leistungsantrieben, Linearantrieben und Förderantrieben geeignet.

Die Erfindung wird beispielhaft an einem Abtriebs-Zahnkranz erläutert, sie ist jedoch gleichermaßen auf eine andere Riemenscheibe oder weitere Riemenscheiben des Riementriebs anwendbar.

Figur 2a zeigt eine Detailansicht des Riementriebs 24. Es ist zu erkennen, dass der Zahnriemen 22 eine Vielzahl an Ausnehmungen 26.j (j = 1 , 2, ..., J) aufweist. Der An- triebs-Zahnkranz 12 besitzt Führungs-Vorsprünge 28. k (k = 1 , 2, ..., K), die zum Ein- greifen in jeweils eine Ausnehmung 26.j ausgebildet sind.

Figur 2a und Figur 3a zeigen, dass der Zahnriemen 22 eine Nut 30 besitzt, in deren Nutgrund 32 die Ausnehmungen 26 ausgebildet sind.

Figur 2b zeigt, dass zwischen je zwei Zähnen 34.1 , 34.2, ... des Zahnriemens 22 ein Zahngrund 36, im vorliegenden Fall beispielsweise der Zahngrund 36.1 , angeordnet ist. Eine Nut-Tiefe T30 (vgl. Figur 4d) ist so groß, dass die Nut 30 sich in den Zahn- grund 36 fortsetzt (Bezugszeichen ohne Zählsuffix beziehen sich jeweils auf alle ent- sprechenden Objekte). Die Ausnehmungen 26.j können folglich einfach dadurch her- gestellt werden, dass die Nut 30 (vgl. Figur 2a) hinreichend tief in einen Riemenrü- cken 38 des Zahnriemens 22 eingebracht wird.

Figur 3a zeigt eine Innenrolle 54, die wie der Antriebs-Zahnkranz 12 aufgebaut ist, mit dem Zahnriemen 22 in einer anderen Perspektive. Es ist zu erkennen, dass in der in Figur 3a gezeigten Ausführungsform jeder Antriebs-Zahn 16.i einen Führungs- Vorsprung 28. k besitzt, der in eine jeweilige Ausnehmung 26.j eingreift. Eine Vor- sprung-Breite B28 entspricht dem 0,9-fachen einer Nut-Breite B30 (vgl. Figur 4d). Eine Vorsprung-Flöhe H28 (vgl. Figur 3b) entspricht im vorliegenden Fall der Nut-Tiefe T30, weicht also insbesondere um höchstens 10 % davon ab.

Eine Ausnehmungs-Länge L26 ergibt sich aus der Nut-Tiefe im Zahn des Zahnrie- mens H36 und entspricht im vorliegenden Fall zumindest der Zahngrund-Breite B36. Die maximale Ausnehmungslänge ergibt sich aus einer Nut-Tiefe, die kleiner ist als die Summe aus der Rückendicke d38 und dem 0,9-fachen der Zahn-Höhe H34.

Figur 3b zeigt einen Ausschnitt aus einer zweiten Ausführungsform eines erfindungs- gemäßen Riementriebs, der eine Innenrolle 54 aufweist. Im vorliegenden Fall sind an der Innenrolle 54 ebenfalls Führungs-Vorsprünge 28. k ausgebildet. Der Zahnriemen 22 ist nur teilweise eingezeichnet. Der Teil, der die erste Riemenscheibe 12 um- schlingt, ist weggelassen.

Die Innenrolle 54 kann so ausgebildet sein, wie im Folgenden am Beispiel eines Zahnkranzes beschrieben. Alternativ kann die Innenrolle ohne Verzahnung mit zylin dermantelförmigen Tragflächen ausgeführt werden. Alternativ kann die Innenrolle ausschließlich aus einem Führungselement bestehen. Dann gibt es keine zylinder- mantelförmigen Tragflächen.

Figur 4b zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Riemenscheibe 12, die als Zahnkranz ausgebildet ist und ein erstes Zahnkranzelement 48, ein davon unabhän- giges zweites Zahnkranzelement 50 und ein zwischen den beiden Zahnkranzelemen- ten 48, 50 angeordnetes Führungselement 52 aufweist. Am Führungselement 52 sind die Führungs-Vorsprünge 28. k (vgl. Figur 4a) ausgebildet. Die Zahnkranzele- mente 48, 50 und das Führungselement 52 sind miteinander verbunden, beispiels weise verklebt, formschlüssig verbunden oder beispielsweise verschraubt. Es ist zu- dem möglich, dass die Zahnkranzelemente 48, 50 und das Führungselement 52 stoffschlüssig dadurch miteinander verbunden sind, dass sie an ihrer Oberfläche auf- geschmolzen und dann zusammengepresst wurden. In diesem Fall ergibt sich eine klebstofffreie stoffschlüssige Verbindung. Das Führungselement 52 kann unterhalb eines Führungs-Vorsprungs oder mehreren Führungs-Vorsprüngen eine von den Zahnkranzelementen 48, 50 abweichende äußere Formkontur aufweisen.

Die Vorsprung-Länge L28 entspricht der Umfangslänge, die sich aus den Schnittpunk- ten (a) eines Kreisbogens eines Hüllkreises, dessen Mittelpunkt dem Mittelpunkt des Zahnkranzes entspricht und der die äußersten Konturen der Zähne des Zahnkranzes berührt und (b) der nach außen verlaufenden Verlängerung der linken und rechten Flankenkonturen des Zahnes des Zahnkranzes ergibt.

Figur 4a zeigt wie der Zahnriemen mit dem Zahnkranz zusammenwirkt und in der Schnittansicht wie die Führungs-Vorsprünge 28 zwischen die Zähne 34 und in die Ausnehmungen 26 (vergl. Fig. 2b) eingreifen.

Figur 4c zeigt eine Seitenansicht des Zahnriemens 22. Es ist zu erkennen, dass der Zahnriemen einen Riemenrücken 38 mit einer Rückendicke d38, Zähne mit einer Zahn-Höhe H34 und einen Zahngrund 36 mit einer Zahngrund-Breite B36 aufweist. Angedeutet ist weiterhin ein Nutgrund 32 und eine Ausnehmung 26 mit einer Aus- nehmungs-Länge L26.

Figur 4d zeigt einen Querschnitt A-A gemäß Figur 4a durch den Zahnriemen 22, das heißt durch einen Zahn.

In Figur 4d ist schematisch ein erster Laststrang 40 des Zahnriemens 22 eingezeich- net, der beispielsweise aus Aramid oder Carbonfasern besteht und eine Lastträger- lage 42 bildet. Von der Lastträgerlage 42 getrennt ist eine zweite Lastträgerlage 44, die von einem zweiten Laststrang 46 aufgebaut wird. Die Nut 30 trennt die beiden Lastträgerlagen 42, 44 voneinander.

Figur 4e ist ein Querschnitt B-B gemäß Figur 4a. Es ist zu erkennen, dass sich die Nut bis in den Zahngrund 36 (vgl. 4c) fortsetzt, sodass beim Schnitt durch den Zahn- grund, wie er in Figur 4e gezeigt ist, der Zahn 34, der nicht schraffiert eingezeichnet ist, in axialer Richtung durchgängig ist.

Figur 5 zeigt eine Rückenrolle 56, die optional vorhanden sein kann. Diese Rücken- rolle kann einen Leit-Vorsprung 60 aufweisen, der in axialer Richtung zwischen zwei Tragflächen 62.1 , 62.2 ausgebildet ist und radial über die Tragflächen übersteht.

Eine Leitvorsprung-Flöhe des Leitvorsprungs 60 beträgt höchstens die Nut-Tiefe. Der Leit-Vorsprung greift so in die Nut ein und führt den Zahnriemen 22. Es ist auch mög- lich, dass die Rückenrolle 56 Führungs-Vorsprünge aufweist, die über den Leit-Vor- sprung in axialer Richtung überstehen. In Figur 1 ist die Rückenrolle 56 in Kontakt mit dem belasteten Trum eingezeichnet. Besonders günstig ist es, wenn die Rücken- rolle 56 am entlasteten Trum anliegt.

Bezugszeichenliste

10 Fahrrad

12 erste Riemenscheibe, i Zählindex

Antriebs-Zahnkranz j Zählindex

14 Tretkurbel k Zählindex

16 Antriebs-Zahn T30 Nut-Tiefe

18 zweite Riemenscheibe

Abtriebs-Zahnkranz B28 Vorsprung-Breite

B36 Zahngrund-Breite

20 Hinterrad

B30 Nut-Breite

22 Zahnriemen

H28 Vorsprung-Höhe

24 Riementrieb

K Hüllkreis

26 Ausnehmung

28 Führungs-Vorsprung

L26 Ausnehmungs-Länge

L28 Vorsprung-Länge

30 Nut

d38 Rückendicke

32 Nutgrund

H34 Zahn-Höhe

34 Zahn (des Zahnriemens)

H36 Nut-Tiefe im Zahn des Zahnrie

36 Zahngrund (des Zahnriemens)

mens

38 Riemenrücken

40 erster Laststrang

42 erste Lastträgerlage

44 zweite Lastträgerlage

46 zweiter Laststrang

48 erstes Zahnkranzelement

50 zweites Zahnkranzelement

52 Führungselement

54 Innenrolle

56 Rückenrolle

60 Leitvorsprung

62 Tragflächen