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Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Verbinden von Riemenenden und eine Riemenverbindung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7.
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Auf verbundene Riemenenden, beispielsweise bei Transportriemen, wirken auf die Verbindung der Riemenenden teils hohe Kräfte. Dennoch sollen die Verbindungen zwischen den Riemenenden aber zuverlässig bestehen bleiben, weil beim Lösen der Verbindung beispielsweise ein Stillstand der Transportanlage mit hohen Ausfallkosten droht.
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Riemenenden werden häufig vermittels durchgesteckter Stifte miteinander verbunden. Da die Stifte jedoch eine glatte Oberfläche oder ein Gewinde aufweisen und insbesondere bei endlos zusammengefügten Riemen auf die Verbindungsstellen und somit auf die Stifte ein durch Umlenken über beispielsweise Rollen hervorgerufenes Drehmoment und Walkkräfte ausgeübt wird, beginnen die Stifte sich aus den Riemenenden herauszuarbeiten.
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Bei entsprechenden Zugkräften kann der Stift sich auch biegen und an der Verbindung beteiligte Riemenabschnitte können vom Stift abrutschen und die Verbindung somit zusätzlich schwächen.
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Dadurch stehen die Stifte seitlich aus dem Riemen hervor und können den Umlauf des Riemens und die ganze Anlage blockieren. Die Stifte können sich auch vollständig aus dem Riemen herausarbeiten und dann in der Anlage Schaden anrichten. An der Verbindung beteiligte Riemenabschnitte können vom Stift abrutschen. Der Riemen kann dadurch aufgetrennt werden und die Verbindung der Riemenenden kann sich lösen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein neues Verbindungselement zum Verbinden von Riemenenden und eine neue Riemenverbindung vorzuschlagen, die die genannten Nachteile vermeiden.
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Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verbindungselement, insbesondere Verbindungsstift, zum Verbinden von Riemenenden, insbesondere Treibriemen, Transportriemen, Antriebsriemen oder Zahnriemen, gelöst, indem auf der Oberfläche des Verbindungselements zumindest ein Steg vorgesehen ist, welcher mit dem Riemenmaterial kontaktiert und in Eingriff gebracht werden kann.
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Das Verbindungselement kann grundsätzlich beliebig verbindend ausgestaltet sein. Auch sein Querschnitt kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Häufig verwendet werden zylindrisch ausgestaltete Verbindungselemente mit rundem Querschnitt beispielsweise in Form eines Stiftes.
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Vermittels des Verbindungselementes werden Riemenenden verbunden. Diese Riemenenden können beispielsweise aber nicht ausschließlich Teile von Treibriemen in Antriebsanlagen, Transportriemen in Transportanlagen, Antriebsriemen an Motoren oder auch Zahnriemen sein. Allen Anwendungsfällen gemein ist, dass die Riemenenden zusammengefügt also verbunden werden, um einen endlosen Riemen zu erhalten. Die Verbindung der Riemenenden muss also einer Zugkraft, die auf den Riemen und somit auch auf die Riemenendenverbindung ausgeübt wird, standhalten können. Deshalb ist eine hohe Verbindungsqualität sehr wichtig.
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Wie oben beschrieben, werden endlos verbundene Riemen häufig beispielsweise über Rollen umgelenkt. Dadurch werden Biegemomente und Walkkräfte bzw. Walkarbeit auf die Riemenendenverbindung und somit ein Drehmoment auf die darin befindlichen Verbindungselemente ausgeübt. Es muss vermieden werden, dass sich ein Verbindungselement durch dieses Drehmoment aus der Riemenendenverbindung herausarbeitet.
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Dazu ist auf der Oberfläche des Verbindungselements zumindest ein Steg vorgesehen, welcher mit dem Riemenmaterial kontaktiert und in Eingriff gebracht werden kann. Der Steg hält sich also mit anderen Worten durch den Eingriff in das Riemenmaterial an diesem fest und ist gegen eine Verschiebung innerhalb des Riemenendes gesichert. Dieser Effekt steigert sich mit steigender Kraft auf die Verbindung.
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Ein Steg kann sowohl durch eine Erhöhung und/oder durch eine Vertiefung am Körper des Verbindungselementes gebildet werden. Mit anderen Worten kann der Steg also durch ein auftragendes und/oder abtragendes und/oder formendes Verfahren am Körper des Verbindungselementes gebildet werden.
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Die Kontur des Stegs ist grundsätzlich beliebig. Der Steg kann beispielsweise eine spitze Kontur, eine abgerundete Kontur und/oder eine gerändelte Kontur aufweisen. Entscheidend ist jedoch, dass sich der Steg durch eine relativ zu seiner Umgebung erhabene Kontur mit dem Riemenmaterial in Eingriff bringen lässt.
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Wenn der Verbindungselementkörper aus einem Vollmaterial hergestellt ist, dann bietet er besondere massive Stabilität.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Steg ringförmig ausgebildet. Im Unterschied zu einem spiralförmigen Gewindesteg bedeutet ringförmig, dass der Steg innerhalb einer Ebene angeordnet ist, welche senkrecht auf der Längsachse des Verbindungselementes steht. Der Steg kann umlaufend so ausgebildet sein, dass er den gesamten Umfang des Verbindungselementes umschließt. Der Steg kann aber auch in Segmenten entlang des Umfangs innerhalb der erwähnten Ebene ausgebildet sein.
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Durch die Anordnung des Stegs oder der Stegsegmente innerhalb der senkrecht auf der Längsachse stehenden Ebene, mit anderen Worten also rotationssymmetrisch, kann das Verbindungselement sich zwar um die Längsachse drehen falls ein Drehmoment darauf ausgeübt wird. Allerdings erfährt das Verbindungselement dadurch auch keinen Vorschub entlang seiner Längsachse und wird sich nicht aus dem Riemenende seitlich herausarbeiten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Steg umlaufend und spiralförmig als erster Gewindesteg ausgebildet, und zumindest ein zweiter Gewindesteg gegenläufig zum ersten Gewindesteg vorgesehen.
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Wenn nur ein Gewindesteg vorgesehen wäre, dann würde sich das Verbindungselement bei Drehung um die Längsachse aus den verbundenen Riemenenden wie eine Schraube spiralförmig entlang des Gewindesteges herausarbeiten, was zu verhindern ist.
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Deshalb ist ein zweiter Gewindesteg vorgesehen, welcher im gegenläufigen Sinn spiralförmig gewunden ist. Dadurch wird bei Ausüben eines Drehmomentes auf das Verbindungselemente eine Drehung um die Längsachse wirksam verhindert und somit das Verbindungselement ebenfalls an einem seitlichen Herausarbeiten gehindert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Steg zumindest zwei Flanken auf, welche im spitzen Winkel aufeinander zulaufen. Dadurch wird der Steg an der Stegkante scharf ausgebildet und kann sich gewissermaßen in die Oberfläche der zu verbindenden Riemenenden hineinschneiden und festkrallen. Je stärker eine Zugkraft auf die Riemenendenverbindung wird, desto tiefer schneidet die Stegkante in die Oberfläche und desto fester krallt sie sich ein. Ein Formschluss entsteht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Stege lediglich an den Endbereichen des Verbindungselementes vorgesehen. Dies bietet den Vorteil, dass der Mittelbereich des Verbindungselementes nicht durch Erhöhungen oder Vertiefungen bei der Ausbildung der Stege geschwächt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Verbindungselement als Hohlzylinder ausgebildet. Dies biete den Vorteil von Gewichtsersparnis bei trotzdem moderater Knickstabilität.
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Weiterhin erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Riemenverbindung zur Verbindung mehrerer Riemenenden mit zumindest einem zuvor beschriebenen Verbindungselement gelöst, wobei das Verbindungselement sämtliche Riemenenden durchgreift und dadurch verbindet.
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Bei dieser Verbindungsvariante überschneiden sich die Riemenenden zumindest bereichsweise, sodass sie in diesem Bereich nebeneinander bzw. übereinander liegen und eine Überlappung aufweisen. Das Zuvor beschriebene Verbindungselement durchgreift die zu verbindenden Riemenenden.
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Mit anderen Worten wird das Verbindungselement durch die zu verbindenden Riemenenden derart hindurchgesteckt, dass sie durch das Verbindungselement eine formschlüssige Verbindung erfahren.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform verfügen die Riemenenden jeweils über zumindest einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Verbindungselementes, wobei der Aufnahmebereich zumindest bereichsweise eine elastische Oberfläche aufweist, mit welcher der Steg des Verbindungselementes in Eingriff gebracht wird.
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Dadurch kann die Festigkeit der Verbindung noch weiter gegen äußere Krafteinflüsse gestärkt werden. Die elastische Oberfläche des Aufnahmebereiches des Riemenendes wirkt praktisch als Aufnahmefutter für den Steg des Verbindungselementes. Der Steg drückt sozusagen als Furche sein eigenes Aufnahmebett in die elastische Oberfläche.
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Durch die Elastizität kann sich der Steg nämlich besonders gut in Bewegungsrichtung des Riemens im Aufnahmebereich verankern und festhalten. Je größer die Zugkraft auf die Riemenenden wird, desto tiefer drückt der Steg in elastische Oberfläche und desto fester wird das Verbindungselement festgehalten und gegen seitliches Verrutschen quer zur Bewegungsrichtung des Riemens gesichert.
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Mehrere Ausführungsformen sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform eines Verbindungselementes mit mehreren Stegen in den seitlichen Endbereichen,
- 2 eine zweite Ausführungsform eines Verbindungselementes mit anders geformten Stegen in den seitlichen Endbereichen,
- 3 eine Explosionsdarstellung einer Riemenverbindung mit vier Verbindungselementen gemäß 1.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Verbindungselementes 11 mit mehreren Stegen 12 in den seitlichen Endbereichen. Der mittlere Bereich weist keine Stege auf. Dies erleichtert einerseits das Einschieben in einen Aufnahmekanal eines Riemenendes und andererseits erfährt der mittlere Bereich dadurch keine Schwächung.
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Das Verbindungselement 11 ist aus einem vollen Material als zylindrischer länglicher Stift ausgebildet. Die Stege 12 ergeben sich hier durch Vertiefungen zwischen den Stegen 12.
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Die Stege 12 sind hier umlaufend als Ringe ausgebildet und nicht spiralförmig - auch wenn dies wie oben beschrieben möglich wäre. Jeder Steg 12 liegt hier in einer Ebene senkrecht stehend auf der Längsachse des Stiftes.
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Jeder Steg 12 weist hier zwei Flanken 13, 14 auf, die im spitzen Winkel aufeinander zulaufen. Dadurch bekommen die Stege 12 ein spitzes einschneidendes Profil. Damit können sie sich gut in die Oberfläche eines Aufnahmekanals eines Riemenendes festkrallen.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Verbindungselementes 21 mit anders geformten Stegen 22 in den seitlichen Endbereichen, um zu verdeutlichen, dass die Stege auch anders profiliert sein können.
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3 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Riemenverbindung mit vier Verbindungselementen 11 gemäß 1.
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Die zwei zu verbindenden Riemenenden 15 weisen in einem Überlappungsbereich jeweils Riemenendenzungen 16, 17 auf, welche ineinandergreifen und dadurch nebeneinander liegen.
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Wenn die Riemenendenzunge 17 des einen Riemenendes zwischen die Riemenendenzungen 16 des anderen Riemenendes geschoben wird, greifen diese formschlüssig so ineinander, dass die Aufnahmekanäle 18 zwischen allen Riemenendenzungen 16, 17 fluchten und durchgängig ineinander übergehen.
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In die dann durchgängigen Aufnahmekanäle 18 wird jeweils ein Verbindungselement 11, hier ein Verbindungsstift, eingeschoben und durchgreift sämtliche Riemenenden 16, 17 innerhalb ihrer Aufnahmekanäle 18. Damit sind die Riemenenden 15 vermittels der Verbindungselemente 11 verbunden.
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Der hier als Aufnahmekanal 18 ausgebildete Aufnahmebereich ist mit einer elastischen Oberfläche versehen. Die Stege 12 der Verbindungselemente 11 können in diese elastische Oberfläche der Aufnahmekanäle 18 eingreifen und dadurch stabil im Aufnahmekanal 18 gegen seitliche Verschiebung entlang der Einschubrichtung gesichert werden.
