Die Arbeit befasst sich mit der Simulation von Zweiwellen-Zahnriemengetrieben und deren Vorspannmethoden, insbesondere mit der relativ neuen Methode Spannring (ROLL-RING®). Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein analytisches Simulationsmodell zu entwickeln, mit dem grundlegende Erkenntnisse über das statische und dynamische Verhalten solcher ringgespannten Zahnriemengetriebe gewonnen werden können. Für einen exemplarischen Vergleich der Vorspannmethoden, werden außerdem analytische Simulationsmodelle für Zahnriemengetriebe ohne Spannelement und mit federgespannter Rolle erstellt. Als weiteren Bestandteil der vorliegenden Arbeit wird eine Dimensionierungsvorschrift für ringgespannte Zahnriemengetriebe abgeleitet, bei der sowohl statische als auch dynamische Vorgänge im Getriebe berücksichtigt werden können. Anschließend wird der Einfluss der relevanten Parameter auf das Verhalten des ringgespannten Getriebes untersucht. Alle erstellten Simulationsmodelle werden sowohl experimentell an Versuchsständen als auch mittels FEM-Vergleichsrechnung validiert. Die dafür benötigten Getriebeparameter wurden ebenfalls experimentell ermittelt. Abschließend folgt der exemplarische Vergleich der Vorspannmethoden anhand von drei Simulationsbeispielen und einem experimentellen Vergleich des Wirkungsgrads. / This dissertation deals with the simulation of two-shaft timing belt drive and its pre-tension methods. Special attention is given to the relatively new method tensioning ring (ROLL-RING®). The target of the present work is to develop an analytical simulation model, with this fundamental understanding of the static and dynamic behavior of such ring-tensioned timing belt drives can be gained. For an exemplary comparison of pre-tension methods, analytical simulation models for synchronous belt drive without pre-tension element and with tensioner pulley with spring will be created. As another part of the present work a dimensioning specification for ring-tensioned toothed belt drives was deduced. This specification can be considered in both static and dynamic processes in the transmission. Then, the influence of relevant parameters on the behavior of the ring-tensioned timing belt drives is researched. All created simulation models will vali-date both experimental and FEM using comparative calculation. The parameters re-quired for the transmission were also experimentally determined. Finally, the exemplary comparison of pre-tensioned methods basis of three examples of simulation and an ex-perimental comparison of energy conversion efficiency follow.

Die Arbeit befasst sich mit der Simulation von Zweiwellen-Zahnriemengetrieben und deren Vorspannmethoden, insbesondere mit der relativ neuen Methode Spannring (ROLL-RING®). Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein analytisches Simulationsmodell zu entwickeln, mit dem grundlegende Erkenntnisse über das statische und dynamische Verhalten solcher ringgespannten Zahnriemengetriebe gewonnen werden können. Für einen exemplarischen Vergleich der Vorspannmethoden, werden außerdem analytische Simulationsmodelle für Zahnriemengetriebe ohne Spannelement und mit federgespannter Rolle erstellt. Als weiteren Bestandteil der vorliegenden Arbeit wird eine Dimensionierungsvorschrift für ringgespannte Zahnriemengetriebe abgeleitet, bei der sowohl statische als auch dynamische Vorgänge im Getriebe berücksichtigt werden können. Anschließend wird der Einfluss der relevanten Parameter auf das Verhalten des ringgespannten Getriebes untersucht. Alle erstellten Simulationsmodelle werden sowohl experimentell an Versuchsständen als auch mittels FEM-Vergleichsrechnung validiert. Die dafür benötigten Getriebeparameter wurden ebenfalls experimentell ermittelt. Abschließend folgt der exemplarische Vergleich der Vorspannmethoden anhand von drei Simulationsbeispielen und einem experimentellen Vergleich des Wirkungsgrads. / This dissertation deals with the simulation of two-shaft timing belt drive and its pre-tension methods. Special attention is given to the relatively new method tensioning ring (ROLL-RING®). The target of the present work is to develop an analytical simulation model, with this fundamental understanding of the static and dynamic behavior of such ring-tensioned timing belt drives can be gained. For an exemplary comparison of pre-tension methods, analytical simulation models for synchronous belt drive without pre-tension element and with tensioner pulley with spring will be created. As another part of the present work a dimensioning specification for ring-tensioned toothed belt drives was deduced. This specification can be considered in both static and dynamic processes in the transmission. Then, the influence of relevant parameters on the behavior of the ring-tensioned timing belt drives is researched. All created simulation models will vali-date both experimental and FEM using comparative calculation. The parameters re-quired for the transmission were also experimentally determined. Finally, the exemplary comparison of pre-tensioned methods basis of three examples of simulation and an ex-perimental comparison of energy conversion efficiency follow.

In dieser Arbeit wird das Verhalten von gewickelten Seilen aus Stahllitze unter Zug- und Biegebelastung mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente untersucht. Ausgehend von dem Modell einer einfachen Litze mit einem Kern- und sechs Außendrähten erfolgt eine ausführliche Analyse der Spannungsverteilung sowohl bei rein axialer Belastung als auch bei Biegung über eine Seilscheibe. Darauf aufbauend wird das Simulationsmodell schrittweise um komplexere Seilkonstruktionen bis hin zu zweifachen Verseilungen erweitert. Daran schließt sich die Untersuchung der inneren Belastungen bei Einbettung in ein Elastomer an, wie dies bei Zugsträngen in Riemengetrieben der Fall ist, sowie der spezifischen Einflüsse der Verzahnung auf die Seilbeanspruchung bei Zahnriemengetrieben. Des weiteren wird eine Möglichkeit der Validierung der Modelle vorgestellt, die ein experimentelles Ermitteln der Relativverschiebungen der Filamente auch im Inneren des Seils zulässt. Abschließend folgen Richtlinien zur Auslegung von Zugsträngen in Zahnriemen sowie Vorschläge, die in dieser Arbeit gewonnenen Ergebnisse in eine zukünftige Verschleißtheorie einfließen zu lassen. / This work examines the behaviour of steel cords under tensile loading and bending by the Method of Finite Elements (FEM). Beginning with a simple strand consisting of one centre and six outer wires a detailed analysis of the stress distribution is made for pure strain as well as for bending over a sheave. Based on this examination the model is extended step by step towards complex cord constructions. The investigation of cables embedded in an elastomer follows, especially the influence of a tooth profile of timing belts on the load inside the cable. Furthermore, a possible validation method for the model is presented. In conclusion directives are given for steel cord design in timing belts and suggestions are made to use the results in a wear model in the future.

In dieser Arbeit wird das Verhalten von gewickelten Seilen aus Stahllitze unter Zug- und Biegebelastung mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente untersucht. Ausgehend von dem Modell einer einfachen Litze mit einem Kern- und sechs Außendrähten erfolgt eine ausführliche Analyse der Spannungsverteilung sowohl bei rein axialer Belastung als auch bei Biegung über eine Seilscheibe. Darauf aufbauend wird das Simulationsmodell schrittweise um komplexere Seilkonstruktionen bis hin zu zweifachen Verseilungen erweitert. Daran schließt sich die Untersuchung der inneren Belastungen bei Einbettung in ein Elastomer an, wie dies bei Zugsträngen in Riemengetrieben der Fall ist, sowie der spezifischen Einflüsse der Verzahnung auf die Seilbeanspruchung bei Zahnriemengetrieben. Des weiteren wird eine Möglichkeit der Validierung der Modelle vorgestellt, die ein experimentelles Ermitteln der Relativverschiebungen der Filamente auch im Inneren des Seils zulässt. Abschließend folgen Richtlinien zur Auslegung von Zugsträngen in Zahnriemen sowie Vorschläge, die in dieser Arbeit gewonnenen Ergebnisse in eine zukünftige Verschleißtheorie einfließen zu lassen. / This work examines the behaviour of steel cords under tensile loading and bending by the Method of Finite Elements (FEM). Beginning with a simple strand consisting of one centre and six outer wires a detailed analysis of the stress distribution is made for pure strain as well as for bending over a sheave. Based on this examination the model is extended step by step towards complex cord constructions. The investigation of cables embedded in an elastomer follows, especially the influence of a tooth profile of timing belts on the load inside the cable. Furthermore, a possible validation method for the model is presented. In conclusion directives are given for steel cord design in timing belts and suggestions are made to use the results in a wear model in the future.