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Flexibler Riemen oder flexible Kette oder dergleichen. Die Erfindung
bezieht sich auf flexible Riemen, Ketten, Förderer und dergleichen. Die erfindungsgemäße
Riemenkonstruktion ist auf einer großen Anzahl von Anwendungsgebieten verwendbar,
die Keilriemen in Kraftfahrzeugen umfassen, Geräte und Apparate und industrielle
Anwendungen, und die Erfindung ist bei flachen Riemen anwendbar und bei runden Riemen,
wie sie in Nähmaschinen verwendet werden, und die Erfindung ist bei Filmpro jektoren,
bei Abstimmvorrichtungen für Fernsehgeräte und dergleichen anwendbar, und bei Gelenkketten,
die für Fahrräder verwendet werden, bei Förderern, bei Kettenantrieben, bei Schaltketten
und dergleichen, bei
sich bewegenden Gehbahnen-und bei Förderern
aller, Arten. Bekannte Treibriemen, wie beispielsweise die, die aus verstärktem
Gummi aufgebaut sind, bringen das Problem *des Schlupfes mit sich und weisen den
weiteren Nachteil auf, daß sie verhältnismäßig teuer sind. Durch die Erfindung wird
ein verbesserter Aufbau oder eine verbesserte Ausbildung für Treibriemen geschaffen,
die aus einem billigen Material bestehen, welches außerordentlich gute Festigkeitseigenschaften
hat.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Treibriemenaufbau zu schaffen,
der die Vorteile bestimmter Eigenschaften einer Klasse von thermoplastischen Harzen
hat.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen billigen Treibriemen
zu schaffen, der wesentlich verbesserte Festigkeitseigenschaften aufweist.
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Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, einen flexiblen Riemenaufbau
zu schaffen, der einen größeren Wirkungsgrad bei der Übertragung von Leistung-von
der Antriebsscheibe auf die angetriebene Scheibe erzielt.
Im wesentlichen
wird durch die Erfindung ein Riemenaufbau geschaffen, der aus einer endlosen Schleife
aus einem Material besteht, welches Gelenk- oder Scharniereigenschaften hat, wobei
die Schleife im Abstand voneinander angeordnete Bereiche aufweist, die eine verminderte
Stärke haben, wodurch in diesen Bereichen mit der Schleife ein Ganzes bildende Gelenke
geschaffen werden, und wobei die Teile verminderter Stärke molekular derart orientiert
sind, daß in diesen Bereichen erhebliche Zugfestigkeiten erzielt werden.
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Während die Erfindung bei allen Materialien anwendbar ist, die Gelenk.-
oder Soharniereigenschaften aufweisen, ist die Erfindung, wie im folgenden noch
dargelegt werden soll, insbesondere bei den Polymeren von Propylen anwendbar. Unter
dem Ausdruck 'Polymere des Propylene«'sind Homopolymere`des Prepylens oder Kopolymere
des Propylens mit anderen ungesättigten Monomeren'-ge.. meint, welche die gleiche
Art von physikalischen Eigen» schaf.ten#aufweisen, die Romopd.ymere des Propylene
haben. Polyprapylen -ist ein zähes, Weiehtes Kunststoffmaterial, welches üblicherweise
durch Polymerisation eines Pro» pylengases hoher Reinheit in der Anwesenheit eines
organometallischen Katalysators bei verhältnismäßig
niedrigen Drucken
und Temperaturen hergestellt wird.
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Das Material besteht aus großen kettenartigen Molekülen, die in ihrer
Struktur außergewöhnlieh_regulär sind. Polypropylen-Polymere können in verschiedenen
Struktur-* formen vorkommen. Derartige Polymere bestehen im allgemeinen aus einer
Kette von unsymmetrischen Propylenmolekülen, bei denen der Kopf mit dem Schwanz
verbunden ist, wobei die Methylgruppen die gleiche relative Stellung im Raum längs
der Kette einnehmen. Diese Anordnung ist als die "isotaktisohe" Anordnung bekannt.
Bei dieser Anordnung sind die Moleküle spiralförmig entweder im Uhrzeigersinn oder
entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn angeordnet, und die beiden Formen werden als die
"d"-. oder "1"-Form bezeichnet. Beide Formen haben in anderer Hinsicht gleiche Eigenschaften.
Die isotaktischen Moleküle kristallisieren und führen zu einem Kunststoff mit hoher
Festigkeit, Härte und Eitzebeständigkeit.
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Das Propylen-Monamer kann lange Moleküle bilden, in denen die Anordnung
der Methylgruppen mehr oder weniger willkürlich ist. Wegen der niaht-regulären Anordnung
der Methylgruppen kann dieses amorphe oder eataktisaheM Folypropylen nicht kristallisieren.
Das Material ist
sehr flexibel und klebrig und hat eine sehr geringe
Zugfestigkeit.
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Eine andere mögliche Anordnung der Methylgruppen ist die, in der diese
regulär alternierend auf entgegengesetzten Seiten der Kette angeordnet sind. Dieser
Aufbau wird als der "syndiotaktisehe" Aufbau bezeichnet. Eine weitere Form des Polypropylens
ist die "Stereoblock-Konfiguration". Diese Polymere weisen den gröfLen Bereich von
physikalischen Eigenschaften auf, da diese entweder eine Kombination von "d"- und
t'1"-isotaktischen Abschnitten sind oder eine Kombination eines dieser Abschnitte
mit ataktischen oder syndiotaktischen Abschnitten. Durch die Verwendung einer Auswahlverfahrensteohnik
zusammen mit dem richtigen Katalysator ist es möglich, Kunststoffe mit speziellen
Eigenschaften und den gewünschten Molekular-. gewiehten herzustellen. Die meisten
Polypropylene bestehen aus 90y6 der isotaktischen oder Stereoblock-Konfiguration.
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Unter verschiedenen Bedingungen kann Propylen polyme. rasiert werden,
um ein Polymer mit einem niedrigen Molekulargewiaht, einem mittleren
Molekulargewieht oder einem hohen Molekulargewieht zu erzeugen. Ein
Propylen
mit hohem Molekulargewicht weit bessere Stoß- oder Schlagfestigkeiten auf als ein
Kunststoff mit niedrigem Molekulargewicht. Andererseits ist das Material mit hohem
Molekulargewicht schwieriger zu bearbeiten. Für die Zwecke der Erfindung können
alle die verschiedenen Arten von Polypropylen verwendet werden, und zwar mit Rücksicht
auf die Eigenschaften, die für den Riemen erwünscht sind.
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Eines der einmaligen Merkmale des Polypropylens ist dessen Fähigkeit,
ganzteilige Gelenke zu bilden. Das Gelenk ist sehr zäh und hat einen hohen Widerstand
gegen Ermüdung durch Verbiegung. Das ganzteilige Gelenk wird im Polypmpylen durch
die Molekularorientierung ermöglicht, die in das Gelenk durch das Verbiegen eingeführt
wird. Ein wiederholtes Verbiegen des Gelenkes führt dazu, daß sich die Po:rprow
pylenmoleküle selbst senkrecht zur Länge des Gelenkes ausrichten oder ausfluehten,
wodurch die Molekular.» kettenfestigkeit in Richtung der Ausfluchtung konzentriert
wird. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann die Molekularorientierung lediglich
in den ganz= teiligen Gelenkabschnitten vorhanden sein, d.h. in den: Abschnitten
von geringerer Stärke. Die drientierung kann sich aber auch durch den ganzen
Riemen hindurch erstrecken.
ferner kann der Riemen biaxial orientiert
sein, d.h. der Riemen kann sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung verstärkt
sein, um ein vollständig zähes, hoehzugfestes Material zu schaffen. Der erfindungsgemäße
Riemen kann durch eine Vielzahl von Verfahren hergestellt werden. Das geeignetste
für eine allgemeine Anwendung kann vielleicht das Spritz» gußverfahren sein. Beim
Formen des gangteiligen Gelenkes ist es wichtig, daß das Polymer schmilzt und die
Form ausfüllt und ohne Unterbrechung in den verengten Gelenkbereich einfließt.
Jede augenblickliche Unter» breohung der Strömung in diesem Bereich -- beschädigt
das Gelenk dadurch, daß Schweißlinien, 3ohiohten,oder dergleichen gebildet werden,
und daß eine genaue Ausfüllung des Formhohlraumes hinter dem Gelenk verhindert wird.
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Das einfachste Verfahren zur Sicherstellung der Mole. külorientierung
des Kunatstoffes im Gelenkbereich kann möglicherweise das Biegen sein. Dies
kann in üblicher Weise dadurch durchgeführt werden, daß der vorgeformte Riemen,
kurz nachdem dieser aus der Form herausgenommen ist, überverhältnismäßig kleine
Führungsrollen geführt wird, um diesem Riemen den erforderlichen Orientierungeeffekt
zu
erteilen, wobei eine geringe Belastung angewendet wird, um zu verhindern, daß die
dünnen Abschnitte reißen, ehe die Orientierung stattfindet. Andere Techniken bestehen
darin, den Riemen zu ziehen, während dieser warm ist, und zwar in einer Weise, die
dem Ziehverfahren entspricht, welches bei der Orientierung von Polypropylenfilmen
verwendet wird.
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Die Gelenke können auch dadurch hergestellt werden, daß eine heiße
Form in eine kalte Polypropylenplatte eingepreßt wird oder daß eine kalte Form in
eine heiße Materialplatte eingepreßt wird. Die Temperatur der Form kann dabei in
der Größenordnung von 450o F liegen.
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Wenn die ganze Platte oder Bahn selbst erhitzt ist, und wenn eine
kalte Form verwendet wird, so kann die Materialplatte oder Materialbahn auf Temperaturen
von 250o F oder mehr erhitzt werden, wenn die Stanzform Zimmertemperatur aufweist.
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Die Gelenke können auch durch ein Extrudierverfahren hergestellt werden,
wobei eine gewisse Orientierung in das Polypropylen durch das Extrudierverfahren
selbst eingeführt wird. Die Orientierung verläuft jedoch üblicherweise in der Richtung
parallel zum Gelenk,
wohingegen es für eine genaue Molekülorientierung
wünschenswert ist, daß die Orientierung senkrecht zum Gelenk vorhanden ist.
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Obwohl die erfindungsgemäßen Riemen und Ketten sehr fest sind und
eine Festigkeit haben, die die Festigkeit des Gummis übersteigt, kann es für manche
Anwendungsgebiete wünschenswert sein, den Riemen für eine noch größere Festigkeit
zu verstärken. Für diese Anwendungen ist vorgesehen, daß.Fasern, wie beispielsweise
Asbestfasern, Nylonfasern oder sogar Metallfäden, verwendet werden. Alternativ können
der gesamte Riemen oderspezielle Bereiche des Riemens durch Verstärkungsgewebe verstärkt
werden, wie sie üblicherweise in verstärkten Gummiriemen verwendet werden.
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Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung,
die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Gelenkkette, die gemäß der Erfindung hergestellt
.ist, Fig. 2 eine Draufsicht auf di.e in Fig. 1 gezeigte Kette,
Fig.
3 eine Seitenansicht-eines gemäß der Erfindung hergestellten Keilriemens, Fig. 4
eine Schnittansicht des in Fig. 5 dargestellten Keilriemens, Figo 5 eine Längsschnittansicht
eines verstärkten Keilriemens und Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer abgeänderten
Ausführungsform eines faserverstärkten Keilriemens.
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Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Gelenkkette sind
mit 10 die einzelnen Kettenglieder bezeichnet, und die Kette weist die Form einer
endlosen Schleife auf. Jedes Glied 10 weist eine Aussparung 11 auf, die zur Aufnahme
eines Zahnes eines Zahnrades dient, und die Anordnung ist derart, d aß eine Antriebsverbindung
zwischen den Kettengliedern und dem Zahnrad erzielt wird, an welchem die Kettenglieder
angebracht sind. Zwischen den einzelnen Gliedern ist ein Gelenkbereioh vorhanden,
der mit 12 beseichrnt ist, und dieser Bereich ist ein molekular-Erientierter Bereich
von erheblicher Festigkeit, wobei dieser Bereich die Gelenkmerkmals.-eigenschaften
des Polypropylens aufweist. Der Abstand zwischen den verhältnismäßig dünnen molekular-orientierten
Bereichen 12 ist ausreichend gering, damit der
flexible
Riemen sich dem Umfang des Kettenrades, in welches die Kette eingreift, anpassen
kann. Wie bereits dargelegt, kann die molekulare Orientierung auf die Gelenkbereiche
12 von verminderter Stärke beschränkt sein, oder die gesamte Kette kann molekular-orientiert
sein, um eine außergewöhnlich hohe Zugfestigkeit zu erzielen.
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Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Keilriemen weist verhältnismäßig
dicke Abschnitte 13 auf, die mit verhältnismäßig dünnen Gelenkbereichen 14 abwechseln.
Wenigstens die Gelenkbereiche sind gebogen oder in, anderer Weise behandelt, um
die erforderliche molekulare Orientierung sicherzustellen, damit die durch die,8rfindung
möglichen Vorteile und Ergebnisse erzielt werden.
Wie die Fig. 5 zeigt,
ist die Erfindung auch bei einem
verstärkten Keilriemen anwendbar. Hei diesem
Keilriemen weist die Verstärkung die Form eines Gewebestreifens 17 auf, der innerhalb
des Kunststoffee eingebettet ist und der sich sowohl durch die Gelenkbereiche
hindurch, als auch durch die Abschnitte von größerer Stärke hindurch erdtreokt,
die zwischen den Gelenkbereichen vorhanden sind.
wie Fig.
6 zeigt, kann ein erfindungegemtßer Keilriemen 18 auch durch geeignete Verstärkungsfasern
19-verstärkt sein, falle eine derartige Verstärkung für eine spe» zielle Anwendung
erforderlich oder wünschenswert ist. Der erfindungsgemäße verbesserte Treibriemen
ermöglicht einen verbesserten Wirkungsgrad, da Materialien verwendet werden, die
geringere Gestaltungs- oder Auslegungs» besahränkungen aufweisen als üblicher Gummi
oder verstärkter Gummi, der bisher verwendet wird. In vielen Fällen können
die inneren und äußeren Verstärkungen, die bei flexiblen Riemen verwendet wurden,
vollständig fortgelassen werden, und zwar wegen der einmalig hohen Festigkeit
des neuen Materiale. Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Treibriemen verbesserte
Verschleiß.. eigensehaften auf, und zwar wegen des zäheren Materials, welches eine
harte Oberfläche aufweist, wobei dieses Material dennoch die erforderliche Flexibilität
hat. Einer der wesentlichen Vorteile besteht in der Herab» Setzung der Kosten, die
durch die Verwendung von Polypropylen-Riemen erzielt wird, ohne daß dadurch die
Zug-festigkeit oder andere wünschenswerte physikalische Eigenschaften den
Riemens beeinträchtigt werden.
Es können Abänderungen bei
den beschriebenen Ausführungsbeispielen durchgeführt werden, die im Rahmen der Erfindung
liegen.