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Die Erfindung betrifft einen Zug- oder Tragriemen aus elastomerem Material mit einer im Wesentlichen flache Antriebsseite, insbesondere Aufzuggurt, wobei im elastomeren Material des Zug- oder Tragriemens in seiner Längsrichtung parallel verlaufende Zugträger oder Corde eingebettet sind und der Zug- oder Tragriemen Riemenscheiben und/oder Rollen oder Umlenkrollen eines Riementriebs umlaufend umschlingt, wodurch der Zug- oder Tragriemen angetrieben, umgelenkt oder geführt ist, wobei die flache Antriebsseite des Zug- oder Tragriemens mit einer oder mehreren Nuten versehen ist.
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Riemenartige Tragmittel haben sich in der Aufzugstechnik seit Jahren mehr und mehr durchgesetzt. Insbesondere sind hier als Flachriemen ausgebildete Aufzugsgurte zu erwähnen, welche über ballige Antriebsrollen oder -scheiben und Umlenkrollen oder - scheiben geführt werden, auf denen sich die Riemen durch die Balligkeit zentrieren können.
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Im Stand der Technik sind auch antriebsseitige Profilierungen von Flachriemen oder Aufzugsgurten bekannt, etwa in Längsrichtung des Flachriemens verlaufende Nuten. Letztere werden als vorteilhaft angesehen im Hinblick auf die Vermeidung von Schmutzablagerungen und sind zur Ableitung von Flüssigkeiten geeignet. Eine solche Ausbildung von Riemen offenbart beispielsweise die
DE 10 2010 037 089 A1 . Antriebsriemen können schließlich auch beidseitig, d.h. sowohl antriebsseitig / traktionsseitig als auch rückenseitig mit Profilen oder Rippen versehen werden, um die Führung zu verbessern.
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Mit dem Begriff „Riemenseite“ wird im Fachbereich die Fläche, also die Seite des Riemens bezeichnet, die auf einer Antriebsrolle oder auf einer Umlenkrolle aufliegt. Üblicherweise ist die auf der Antriebsrolle aufliegende bzw. die die Antriebsrolle umlaufend umschlingenden Riemenseite die Antriebsseite, während die gegenüberliegende Riemenseite, die üblicherweise Umlenkrollen umlaufend umschlingt, als Riemenrücken oder Riemenrückseite bezeichnet wird. Als Synonym für den Begriff „antriebsseitig“ wird auch der Begriff „traktionsseitig“ verwendet. Ebenso wird statt des Begriffs „rückseitig“ die Bezeichnung „umlenkseitig“ benutzt. Die Begriffe „Scheibe“ und „Rolle“ werden im Weiteren als Synonym gebraucht.
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Flachriemen als Tragmittel in der Aufzugstechnik müssen die zu übertragenden Momente bzw. Kräfte durch Reibkräfte zwischen der Antriebsscheibe/Traktionsscheibe und dem Tragmittel übertragen. Natürlich ist es gewünscht, je nach Belastungsgrad, dass möglichst große Momente durch die Antriebsscheiben / Traktionsscheiben und die Riemen übertragen werden. Das Kraftverhältnis der Riemenenden unterliegt dabei der so genannten Seilreibung oder Umschlingungsreibung. Die dort vorhandenen oder entstehenden Zugkräfte sind abhängig vom Umschlingungswinkel und vom Reibwert zwischen der Traktionsscheibe und dem Tragmittel. Der Umschlingungswinkel in der Aufzugstechnik liegt in der Regel zwischen 120° und 180°.
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Der Reibbeiwert wird durch die Materialpaarung von Traktionsscheibe und Tragmittel bestimmt. In der Regel ist die Traktionsscheibe aus Stahl und das Mantelmaterial eines als Flachriemen ausgebildeten Aufzugsriemens aus Polyurethan. Der gewünschte Reibwert muss so groß sein, dass die maximal geforderten Kräfte übertragen werden können. Er sollte aber auch nicht so hoch sein, dass es an den Umlenkscheiben zu lauten Geräuschen kommt.
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Natürlich wird die Reibung bei Flachriemen auch durch die ballig ausgebildeten Antriebsrollen oder -scheiben beeinflusst, mit deren Hilfe die Riemen zentriert werden müssen. Bei balligen Rollen sind die Umfangsgeschwindigkeiten über die Breite ihrer Außenoberfläche unterschiedlich, während die Riemengeschwindigkeit theoretisch über die Riemenbreite gleich ist, wodurch eine Relativbewegung zwischen Riemenoberfläche und Rollenoberfläche entstehen kann.
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Bei neuen Aufzügen lässt sich der geforderte Reibwert gut realisieren. Die Felderfahrung zeigt aber, dass durch ungünstige Umwelteinflüsse der Reibbeiwert stark beeinflusst werden kann. Temperatur und Feuchtigkeitsschwankungen können zusammen mit Staub aus der Umgebung und dem Abrieb die Oberflächenbeschaffenheit der Traktionsscheibe oder des Tragmittels beeinflussen. Wird dieser Effekt zu stark, so kann der Riemen rutschen, was zu merkbaren Störungen des Aufzugsbetriebs führen kann. Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass ein unterhalb solcher Effekte üblicherweise auftretender „Schlupf“ des Riemens nicht zu beanstanden und der sicheren Funktionsweise zuträglich ist.
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Eine Neigung, nach längerem Einsatz zu rutschen, kann durch die Gestaltung oder Strukturierung der antriebsseitigen Oberfläche des Flachriemen vermindert werden. Durch eine Strukturierung oder Profilierung in diesem Sinne, etwa vergleichbar mit dem Laufstreifen eines Reifens, ergibt sich jedoch ein so gravierender Einfluss auf die Geräuschemission, dass im Stand der Technik solche Maßnahmen als nicht zielführend angesehen werden. Eine Optimierung der Reibpaarung zwischen Riemen und Scheibe im Hinblick auf die Übertragung möglichst großer Drehmomente bei möglichst geringer Geräuschemission ist aufgrund dieses Zielkonflikts also ein recht anspruchsvoller und schwieriger Prozess.
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Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, einen Flachriemen als Antriebsriemen insbesondere in der Aufzugstechnik bereitzustellen, der hohe Drehmomente und Kräfte im Zusammenwirken mit der Antriebsscheibe oder -rolle übertragen kann und trotzdem wenig Geräusche im Betrieb erzeugt, der weiterhin auch über die gesamte Lebensdauer keine nennenswerten Einbußen bei der Traktionsfähigkeit zeigt und der darüber hinaus einfach und kostengünstig herzustellen ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Dabei verlaufen Teile einer Nut relativ zur Riemenlängsrichtung mit wechselnder Neigung und weisen in Riemenlängsrichtung eine Periodizität auf, wobei innerhalb einer Periode die Ausrichtung oder Neigung der einzelnen Nutteile zur Längsrichtung so ausgebildet ist, dass durch die Ausrichtung oder Neigung der Nut verursachte und beim Umlauf des Riemens auf letzteren wirkende Querkraftkomponenten kompensiert werden.
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Durch eine solche Ausbildung erreicht man, dass die positiven Effekte der Nuten bereitgestellt werden, dass nämlich hohe Traktion auch bei Flachriemen realisiert wird, ohne dass gleichzeitige die damit in einem Zielkonflikt stehende Geräuschentwicklung oder ein hoher Abrieb als negative Folgen auftreten. Die spezielle Ausbildung der Neigung der Nuten kann dabei zunächst und grundsätzlich dem Fachmann überlassen bleiben, solange nur der erfinderische Gedanke des Kompensationseffektes nicht verlassen und dieses Merkmal realisiert wird, insbesondere im Zusammenwirken mit der üblicherweise vorgesehenen Balligkeit der Rollen zur Zentrierung von Flachriemen.
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Eine diesbezüglich vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die flache Antriebsseite zur Längsrichtung des Zug- oder Tragriemens schräg geneigte Nuten aufweist, wobei die Längskomponente der Nuten größer oder gleich der orthogonal dazu ausgebildeten Querkomponente ist, vorzugsweise dreimal so groß wie die Querkomponente.
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Die so entstandene Profilierung der Antriebsseite weist also Nuten auf, die sich in erster Linie durch eine Längsorientierung auszeichnen, nämlich durch eine Orientierung in Längsrichtung des Flachriemens. Hierdurch ist eine nur geringe Geräuschbildung gewährleistet und eine Schmutzabweisung wird ebenfalls erreicht. Zusätzlich ist jedoch auch eine Querorientierung vorhanden, die gerade so groß ist, dass eine erhöhte und sichere Traktion erreicht wird, ohne dass übermäßiger Schlupf oder einen Riemenrutschen entstehen kann.
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Eine Weiterbildung besteht darin, dass die flache Antriebsseite zur Längsrichtung des Zug- oder Tragriemens schräg geneigte Nuten aufweist, wobei der Neigungswinkel zwischen Nut und Riemenlängskante kleiner als 45° ist, vorzugsweise kleiner als 15°. Auch dadurch ist sichergestellt, dass Geräuschentwicklungen im Wesentlichen vermieden werden und trotzdem genügend Drehmoment übertragen werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die flache Antriebsseite mehrere, vorzugsweise im Wesentlichen parallel verlaufende Nuten aufweist, wobei die Anzahl der Nuten maximal der fünffachen Anzahl der im Riemen eingebetteten Corde entspricht. Auch dies ist eine Auslegung, die im Vergleich mit den üblicherweise gebräuchlichen Aufzugsriemen die erfinderische Ausführung in einer Weise optimiert, dass Geräuschentwicklung nicht oberhalb der üblichen aus dem Stand der Technik bekannten Riemen liegt und doch höherer Zugkräfte übertragen werden können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass ein oder mehrere Nuten wellenförmig oder zick-zack-förmig in Längsrichtung des Zug- oder Tragriemens verlaufen. Eine solche Ausbildung eröffnet in der Herstellung der Flachriemen Anpassungsmöglichkeiten auf den jeweiligen Anwendungsfall. Dies ist insbesondere bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Fall, die darin besteht, dass ein oder mehrere Nuten wellenförmig in Längsrichtung des Zug- oder Tragriemens verlaufen, deren Wellenamplituden so ausgebildet sind, dass sie mindestens 10%, vorzugsweise mehr als 50% der Riemenbreite überdecken.
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Neben der Anpassung der Amplituden auf den Anwendungsfall ergibt sich natürlich eine weitere und gegebenenfalls zusätzlich zu verwendende vorteilhafte Ausbildung dadurch, dass ein oder mehrere Nuten wellenförmig in Längsrichtung des Zug- oder Tragriemens verlaufen, deren Wellenlänge in Bezug auf den Durchmesser der Antriebsrolle und den Umschlingungsbogen des Riemens an der Antriebsrolle so ausgebildet ist, dass beim Umlauf der Antriebsrolle mindestens eine Wellenlänge, vorzugsweise mindestens zwei Wellenlängen innerhalb des Umschlingungsbogens liegen. Auch eine solche Anpassung ist leicht herzustellen und erlaubt außerdem, abhängig von der gesamten Auslegung etwa eines Aufzugsystems bzw. der vorhandenen Antriebs- oder Umlenkrollen, eine exakte Anpassung im Hinblick auf Drehmomenten-Übertragung und Geräuschentwicklung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass über die Länge des Zug- oder Tragriemens unterschiedliche Wellenamplituden und/oder unterschiedliche Wellenlängen vorgesehen sind. Werden beispielsweise bei Aufzugssystemen bestimmte Stellungen oder Betriebsbereiche besonders häufig angefahren oder sind sie durch besondere Belastungen betroffen, so können diese Bereiche durch die genannten erfindungsgemäßen Ausbildungen entsprechend auf höhere Belastungen eingestellt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Nuten maximal bis zu einer Tiefe von 80% der über den Corden des Zug- oder Tragriemens befindlichen Deckschicht ausgebildet sind. Eine solche Tiefe ist je nach Anwendungsfall ausreichend, um die oben genannten erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen und hat gleichzeitig wenig Einfluss auf die bisher übliche Herstellung von Tragriemen oder Antriebsriemen.
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Gleiches gilt für eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass der Nutquerschnitt trapezförmig, rechteckig oder bogenförmig ausgebildet ist. „Bogenförmig“ meint hierbei eine Nutausbildung, die einen gerundeten, z.B. etwa halbrunden Nutgrund und daran tangential anschließende bis zur Oberfläche des Zug- oder Tragriemens reichende Wände aufweist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass über die Länge des Zug- oder Tragriemens unterschiedliche Abstände zwischen nebeneinander angeordneten Nuten vorgesehen sind. Auch dies bedingt eine leichte Anpassung an die erforderliche Drehmomentenübertragung bei gleichzeitiger Geräuschverringerung bereits bei der Herstellung der Riemen.
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Dasselbe gilt für eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass über die Länge des Zug- oder Tragriemens unterschiedliche Nutbreiten und/oder unterschiedliche Nuttiefen oder unterschiedliche Nutquerschnitte vorgesehen sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass auf der der Antriebsseite gegenüberliegenden Riemenrückseite ein oder mehrere Längsnuten oder auch Profilierungen vorgesehen sind. Die Längsnuten auf den Rückseiten wirken im oben bereits genannten Sinne zur Verringerung der Geräuschemission und auch zur Vermeidung von Schmutzablagerungen oder zur Ableitung von Flüssigkeiten auch an den Umlenk- oder Rückenrollen.
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Vorteilhafterweise lässt sich der erfindungsgemäße Flachriemen in einem Aufzugssystem einsetzen, bei dem es insbesondere auf die Übertragung von Drehmomenten bei geringer Geräuschentwicklung ankommt. Anhand eines solchen Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
- 1 eine Anwendung für einen erfindungsgemäßen Flachriemen innerhalb eines Aufzugssystems,
- 2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Flachriemens,
- 3 den Querschnitt des erfindungsgemäßen Flachriemens nebst einer Ausschni ttsvergrößerung,
- 4 eine Aufsicht auf einen Abschnitt des erfindungsgemäßen Flachriemens,
- 5 eine Darstellung zur Verdeutlichung der verwendeten Begriffe.
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Die 1 zeigt in Form einer Prinzipskizze eine Anwendung für einen erfindungsgemäßen Flachriemen innerhalb eines Aufzugssystems 1. Es handelt sich hier um ein Aufzugssystem / eine Aufzugsanlage in einer 2:1 Aufhängungsart, bei der die Riemenenden am Schachtkopf eines Aufzugsschachts befestigt sind. Kabine 2 und Gegengewicht 3 hängen jeweils mittels Umlenkrollen 4a, 4b an als Flachriemen 5 ausgebildeten Tragriemen.
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Der Tragrriemen aus elastomerem Material weist eine flache Antriebsseite 8 auf und wird über eine von einem hier nicht näher dargestellten Motor angetriebene Traktions- oder Antriebsscheibe 6 angetrieben, welche zwischen Kabine und Gegengewicht im oberen Bereich des Aufzugschachtes angeordnet ist. So entsteht ein einfacher Flaschenzug. Die Laufgeschwindigkeit des Flachriemens 5 ist dann doppelt so hoch wie die Fahrgeschwindigkeit der Kabine 2. Die Zugkraft wird auf der Antriebsscheibe 6 durch Umschlingungsreibung übertragen. Auch die Umlenkrollen 4a und 4b werden vom Flachriemen 5 umlaufend umschlungen.
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Der Flachriemen 5 ist mit eingebetteten Corden 7 als Zugträgern verstärkt, die in Längsrichtung des Flachriemens verlaufen. Der Aufbau des Flachriemens 5 ist in Form einer perspektivischen Schnittdarstellung prinzipiell in der 2 dargestellt.
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Der Flachriemen 5 besteht aus elastomerem Material. Die Corde 7 bestehen aus geschlagenen Strängen, diese wiederum aus geschlagenen metallischen Filamenten, wobei Schlagrichtung und Schlaglänge jeweils unterschiedlichen und so ausgebildet sind, dass ein etwaiger verbleibender Drall kompensiert wird. Üblicherweise geschieht dies durch eine Kombination von S-und Z-Schlag. Der innere Aufbau der Corde mit Strängen und Filamenten ist hier jedoch nicht erfindungswesentlich.
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Wie ebenfalls in der 2 dargestellt, weist die Antriebsseite 8 des Flachriemens 5 sechs zur Längsrichtung des Flachriemens parallel verlaufende wellenförmige Nuten 9 auf, wobei hier die Anzahl der Nuten kleiner ist als die Anzahl der Corde. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Flachriemen zehn Corde auf. Mit Ausnahme der Umkehrpunkte der Wellenlinie ist der der Neigungswinkel zwischen Nut und Riemenlängskante kleiner als 45°.
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3 zeigt den Querschnitt des erfindungsgemäßen Flachriemens 5 noch einmal in einer vergrößerten Ansicht und mit einer Ausschnittsvergrößerung der auf seiner antriebsseitigen Oberfläche / Antriebsseite 8 aufgebrachten Nuten 9. Die Ausschnittsvergrößerung zeigt deutlich den trapezförmigen Querschnitt der Nuten.
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In der Zusammenschau mit der 4 erkennt man, dass die Wellenamplituden h der wellenförmig in Längsrichtung des Flachriemen verlaufenden Nuten so ausgebildet sind, dass die Amplituden mindestens 10% der Riemenbreite überdecken, so dass eine vollständige Welle mehr als 20% der Riemenbreite überdeckt. Ebenso ist die Wellenlänge L in Bezug auf den Durchmesser der Antriebsrolle und den Umschlingungsbogen 12 des Riemens an der Antriebsrolle 6 so ausgebildet, dass beim Umlauf der Antriebsrolle mindestens zwei Wellenlängen innerhalb des Umschlingungsbogens 12 liegen. Der Umschlingungsbogen 12 ist in der 1 dargestellt, aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht in 4. Die 4 zeigt aber zur Verdeutlichung der geometrischen Verhältnisse noch einmal eine Aufsicht auf einen Abschnitt des Flachriemens 5, bei dem am oberen Abschnittsende die Corde 7 ein kleines Stück herausschauen. Hier wird auch deutlich, dass die zur Längsrichtung des Flachriemens 5 parallele Längskomponente 10 der Verlaufsrichtung der Nuten größer ist als ihre orthogonal dazu ausgebildete Querkomponente 11.
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5 dient der Klarstellung und der Verdeutlichung der verwendeten Begriffe, nämlich der Amplitudenhöhe h und der Wellenlänge L der Nut 9.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufzugssystem / Aufzugsanlage
- 2
- Kabine
- 3
- Gegengewicht
- 4a, 4b
- Umlenkrolle
- 5
- Flachriemen / Zug- oder Tragriemen
- 6
- Antriebsscheibe / Antriebsrolle
- 7
- Cord / Zugträger
- 8
- Antriebsseite des Flachriemens
- 9
- Nut
- 10
- Längskomponente der Verlaufsrichtung der Nut
- 11
- Querkomponente der Verlaufsrichtung der Nut
- 12
- Umschlingungsbogen an der Antriebsscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010037089 A1 [0003]
