Erfahre in diesem Artikel, warum eine konvexe Wölbung der Riemenscheibe dazu führt, dass sich ein Flachriemen von selbst zentriert und nicht abspringt!
So paradox es auf den ersten Blick auch erscheinen mag, aber eine konvexe Wölbung der Riemenscheibe führt dazu, dass ein Flachriemen sich selbst auf der Riemenscheibe zentriert und nicht davon abspringt!
Um dieses paradoxe Verhalten zu verstehen, betrachten wir den Riemen auf einer gekrümmten Riemenscheibe etwas genauer. Die untere Abbildung zeigt hierzu einen flachen Riemen, der auf einer zylinderförmigen Antriebsscheibe und auf einer gewölbten Abtriebsscheibe aufgebracht ist. Die Wölbung ist aufgrund der besseren Veranschaulichung stark übertrieben dargestellt. In der Praxis ist die Wölbung auf Riemenscheiben kaum sichtbar und beträgt oft nur ein Bruchteil eines Millimeters.
Aufgrund der Wölbung wird der Riemen an den beiden Seiten unterschiedlich stark gespannt. Die näher zur Mitte liegende Riemenseite wird stärker gespannt als die andere Seite. Diese unterschiedliche starke Spannung führt dazu, dass sich der Riemen nicht mehr symmetrische um die Scheibe schlingt, sondern sich wölbt. Diesen Effekt kann man relativ einfach mit einem Gummiband oder auch einem elastischen Stofftuch demonstrieren. Zieht man das Gummiband an einer Seite auseinander, so entsteht nicht etwa eine gerade Linie, sondern das Band wölbt sich aufgrund der ungleichen Spannung nach außen!
Dieser Effekt der Auswölbung auf der stärker gespannten Seite, zeigt sich nun auch beim Riemen, wenn dieser die gewölbte Scheibe umschlingt. Der Riemen ist sozusagen überhöht. Dieser Effekt ist umso größer, je stärker die Unterschiede in den Spannungen der beiden Riemenseiten sind und damit je stärker die Riemenscheibe gewölbt ist.
Dadurch, dass die Riemenscheibe und der Riemen selbst gewölbt ist, trifft die Riemenseite mit der Auswölbung zuerst auf die Riemenscheibe.
Dieser Punkt des Riemens, der zuerst auf die die Scheibe aufläuft, steht zudem unter hoher Spannung und haftet somit sehr stark auf der Riemenscheibe. Dieser Punkt ist aber versucht entlang einer kreisförmigen Bahn um die Riemenscheibe zu laufen (weiß eingezeichnete Linie mit rot markierten Kontaktpunkten). Auf diese Weise zieht sich der Riemen somit selbst hoch in Richtung der Mitte der Riemenscheibe.
Solange der Riemen nicht symmetrisch in der Mitte der Riemenscheibe liegt, wird sich die stärker gespannte Seite weiter auswölben und sich somit stets weiter nach oben ziehen. Dieser Effekt verschwindet erst, wenn der Riemen symmetrisch in der Mitte der Riemenscheibe aufliegt und beide Riemenseite gleich stark gespannt sind. In diesem Fall ist keine Auswölbung vorhanden und der Riemen zieht sich in keine Richtung. Dies führt zu dem selbst-zentrierenden Effekt der gewölbten Riemenscheiben und dazu, dass der Riemen nicht von der Scheibe springt.
Beachte, dass ein solche selbst-zentrierender Effekt nur bei flachen Riemen vorhanden ist, solange die Riemenbreite deutlich größer ist als die Riemenhöhe. Bei Rundriemen oder Riemen mit quadratischem Querschnitt funktioniert diese Selbstzentrierung mit gewölbten Riemenscheiben nicht mehr.
