DE19500897A1 - Antriebsriemen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsriemen. Aus dem Stand der Technik sind Zahnriemen aus Kunststoff für die verschiedensten Anwendungszwecke, bei denen Kräfte übertragen werden, bekannt. Die herkömmlichen Zahnriemen aus Kunststoff, wie sie beispielsweise im Maschinenbau eingesetzt werden, sind in der Regel einstückig, das heißt der Riemen selbst und die an diesen angeformten Zähne sind aus einem Stück. Die Zähne eines solchen Zahnriemens können natürlich je nach Anwendungszweck die unterschiedlichsten Zahnprofile aufweisen. Für die Herstellung eines solchen Kunststoff- Zahnriemens sind mehr oder weniger aufwendige Werkzeuge erforderlich, die die Hauptkosten bei der Herstellung der Zahnriemen verursachen.

Die herkömmlichen Kunststoff-Zahnriemen müssen aus einem flexiblen, relativ weichen Kunststoff bestehen, so daß der Zahnriemen ausreichend biegsam ist, damit die bei der Umlenkung des Zahnriemens erforderlichen Radien möglich sind. Der Riementeil des Zahnriemens, also derjenige Teil, der die Zähne untereinander verbindet, muß also flexibel sein, während die Zähne des Zahnriemens, die in Zahnräder oder dergleichen eingreifen, möglichst abriebfest sein müssen. Wegen dieser unterschiedlichen Anforderungen kann es nachteilig sein, daß Riemen und Zähne aus dem gleichen Material bestehen. Die herkömmlichen Kunststoff-Zahnriemen weisen außerdem im Regelfall eine relativ hohe Dehnung auf, so daß je nach Belastung die Länge des Zahnriemens variiert, was bei vielen Anwendungen als nachteilig anzusehen ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Antriebsriemen zu schaffen, bei dem der Riemen eine relativ geringe Dehnung aufweist, derjenige Teil, der die Kraft überträgt (Zahnfunktion), eine hohe Abriebfestigkeit hat, relativ große Kräfte mit dem Antriebsriemen übertragbar sind und dieser dabei gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßer Antriebsriemen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Nach dem erfindungsgemäßen Gedanken ist der Antriebsriemen anders als ein herkömmlicher Zahnriemen aus Kunststoff nicht mehr einstückig, sondern als Riemen dient ein textiles Band, während statt der Zähne Mitnahmeelemente vorgesehen sind, die in Längsrichtung in regelmäßigen Abständen quer zum textilen Band angeordnet und an das textile Band angespritzt sind und dabei gegenüber der Ebene des textilen Bands nach oben oder nach unten hin vorstehende Bereiche aufweisen, so daß ein Eingriff eines Antriebselements in die Mitnahmeelemente möglich ist. Der durch das textile Band gebildete Riementeil des Antriebsriemens ist außerordentlich flexibel, so daß mit dem Antriebsriemen Umlenkungen mit sehr kleinen Radien möglich sind. Die Mitnahmeelemente, die an das textile Band angespritzt werden, können aus einem sehr harten Kunststoff bestehen. Das Anspritzen der Mitnahmeelemente erfolgt durch Spritzguß unter hohem Druck. Um dabei einen guten Verbund zwischen textilem Band und Mitnahmeelement zu erzeugen, erfolgt das Anspritzen vorzugsweise so, daß der beim Anspritzvorgang flüssige Kunststoff das Gewebe des textilen Bands durchdringt, so daß sich nach dem Erkalten ein sehr fester Verbund ergibt. Die Mitnahmeelemente stehen dann zu beiden Seiten, also nach oben und unten, gegenüber der Ebene des textilen Bandes zumindest in Teilbereichen vor. Wenn man für das textile Band ein ausreichend reißfestes Gewebe verwendet, kann dieses sehr flach ausgebildet werden.

Die Wirkseite des textilen Bandes an der der Eingriff des Antriebselements (zum Beispiel Zahnrad) in die Mitnahmeelemente des Antriebsriemens erfolgt, wird hierin nachfolgend als Oberseite des textilen Bands bezeichnet. In Längsrichtung des Antriebsriemens gesehen bilden die Mitnahmeelemente und die zwischen diesen angeordneten Abstände ein einem Zahnriemen ähnliches Profil. Für die Mitnahmeelemente können in Längsrichtung des Antriebsriemens gesehen die unterschiedlichsten Profile verwendet werden, zum Beispiel trapezförmige, dreieckige oder sonstige übliche Zahnprofile. Die Mitnahmeelemente können aber auch an der Eingriffseite (Oberseite) des Antriebsriemens abgerundet ausgebildet sein.

Um einen besonders guten Verbund zwischen dem textilen Band und den Mitnahmeelementen beim Anspritzvorgang zu erzeugen, verwendet man vorzugsweise ein textiles Band, das sich in Längsrichtung erstreckende streifenartige Bereiche aufweist, in denen das Band geschwächt ist, so daß in diesen geschwächten Bereichen der Kunststoff der Mitnahmeelemente beim Anspritzen das textile Band besonders gut durchdringen kann. Es können mehrere parallele streifenartige geschwächte Bereiche dieser Art vorgesehen sein, die sich in Längsrichtung des textilen Bands erstrecken. Zwischen diesen geschwächten Bereichen des textilen Bands sind vorzugsweise verstärkte Bereiche vorgesehen, um die Reißfestigkeit des Bands zu erhöhen. Für einen geschwächten Bereich des textilen Bands kann man zum Beispiel ein einlagiges gitterartiges Gewebe, ein sogenanntes Monofil, verwenden. Für die verstärkten Bereiche des textilen Bands kann man zwei- oder mehrlagige Gewebe verwenden, vorzugsweise ist das Gewebe dort besonders dicht gewebt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man in den verstärkten Bereichen zwei- oder mehrlagige Gewebeschläuche, die dann Verstärkungsfasern in sich aufnehmen. Solche schlauchförmigen Gewebe mit Verstärkungsfäden als Einlagen sind ans ich aus dem Stand der Technik bekannt, zum Beispiel aus der DE-OS 29 49 897 und werden zum Beispiel für Sicherheitsgurte verwendet. Der Gewebeschlauch kann zum Beispiel aus Polyamid oder Polyester bestehen, während die Verstärkungsfasern aus Kohlenstoffasern oder anderen Fasern mit einer relativ geringen Dehnung bestehen. Die Verstärkungsfasern können zum Beispiel aus Aramiden oder hochfesten Polyethylen bestehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das textile Band jeweils aus Streifen von verstärkten Bereichen und Streifen von geschwächten Bereichen, die sich abwechseln, zum Beispiel weist das textile Band einen mittleren verstärkten Bereich auf, zwei äußere verstärkte Bereiche und zwei jeweils zwischen dem mittleren verstärkten Bereich und einem äußeren verstärkten Bereich angeordnete geschwächte Bereiche. In den geschwächten Bereichen durchdringt dann der Kunststoff des Mitnahmeelements jeweils das textile Band, so daß sich zwischen Mitnahmeelement und textilen Band eine regelrechte Verzahnung ergibt mit einem sehr guten Verbund, der ein Abreißen der Mitnahmeelemente von dem textilen Band verhindert. Antriebsriemen der erfindungsgemäßen Art sind sehr hoch belastbar. Gleichzeitig ist insbesondere bei Verwendung der genannten Verstärkungsfasern die Dehnung des Antriebsriemens wesentlich geringer als bei herkömmlichen Kunststoff-Zahnriemen. Es hat sich gezeigt, daß das Anspritzen der Mitnahmeelemente an das textile Band eine kostengünstigere Herstellung ermöglicht als bei einem herkömmlichen einstückigen Zahnriemen. Außerdem bieten die erfindungsgemäßen Antriebsriemen vielfältige Variationsmöglichkeiten je nach Anwendungszweck, da man die unterschiedlichsten Typen textiler Bänder aus verschiedenen Geweben mit unterschiedlichen Eigenschaften verwenden kann und an diese jeweils Mitnahmeelemente aus verschiedenen Kunststoffen mit unterschiedlicher Härte und Abriebfestigkeit anspritzen kann. Man kann also beispielsweise auch weichere Kunststoffe oder Elastomere für die Mitnahmeelemente einsetzen, zum Beispiel wenn man zwischen diesen Mitnahmeelementen und einem Antriebselement keinen Formschluß sondern einen Reibungsschluß herstellen will. Die Herstellung der Mitnahmeelemente im Spritzguß ermöglicht es diesen die unterschiedlichste Form je nach gewünschtem Zahnprofil zu geben. Weiter besteht die Möglichkeit bei Bedarf zusätzlich Schaltnocken oder dergleichen an das textile Band in bestimmten Abstandspositionen anzuspritzen, die dann, wenn dieser Schaltnocken des Antriebsriemens eine bestimmte Position passiert, einen Schaltvorgang auslösen.

Die Mitnahmeelemente können gleich breit sein wie das textile Band, können dieses aber auch an beiden Seiten rechts und links jeweils ein Stück überragen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Antriebsriemen gemäß einer möglichen Variante der Erfindung in vergrößerter Darstellung;

Fig. 2 einen Schnitt quer durch den Antriebsriemen entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Antriebsriemen entlang der Linie III-III von Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines verstärkten Bereichs des Antriebsriemens.

Wie man aus Fig. 1 erkennen kann, besteht der erfindungsgemäße Antriebsriemen aus einem textilen Band 10, an das in Längsrichtung des textilen Bands gesehen, in regelmäßigen Abständen angeordnete Mitnahmeelemente 11 angespritzt sind, deren Hauptabmessung sich in Querrichtung des textilen Bands 10 erstreckt. Wie man aus der Längsschnittdarstellung gemäß Fig. 3 erkennt, stehen die Mitnahmeelemente 11 nach oben und nach unten gegenüber der Ebene des textilen Bands 10 vor, daß heißt es sind nach oben vorstehende Bereiche 12 vorgesehen und nach unten vorstehende Bereiche 13. Die Oberseite des Antriebsriemens mit den nach oben vorstehenden Bereichen 12 der Mitnahmeelemente 11 ist die Eingriffseite. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben, wie man aus Fig. 3 erkennt, die Mitnahmeelemente 11 an der Eingriffseite des Antriebsriemens etwa ein trapezförmiges Profil. Die Abstände der Mitnahmeelemente 11 in Längsrichtung des textilen Bands gesehen, sind so gewählt, daß sich zwischen den Mitnahmeelementen 11 Zwischenräume ergeben, die etwas breiter sind, als die Mitnahmeelemente selbst und etwa das 1 1/2-fache deren Breite betragen.

Wie man aus der Draufsicht gemäß Fig. 1 erkennt, sind in Längsrichtung des textilen Bands 10 streifenartige Bereiche vorgesehen, wobei sich zwei äußere verstärkte Bereiche 15b, 15c ergeben, ein mittlerer verstärkter Bereich 15a und zwischen diesen verstärkten Bereichen jeweils geschwächte Bereiche 14a, 14b angeordnet sind. In den geschwächten Bereichen besteht das textile Band 10 nur aus einem einlagigen Gewebe, einem sogenannten Monofil, das gitterartig ausgebildet ist. In den verstärkten Bereichen 15a, 15b, 15c besteht das textile Band im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus schlauchförmigen Geweben. Diese Gewebeschläuche 16 sind in Fig. 4 noch einmal vergrößert dargestellt. Es handelt sich um mehrlagige dichte hochreißfeste Gewebeschläuche 16, die in ihrem Inneren Verstärkungsfasern 17, zum Beispiel Kohlenstoffasern mit relativ geringer Dehnung aufnehmen.

Die Gewebeschläuche sind UV-undurchlässig und schützen somit die Verstärkungsfasern 17 gegen Lichteinwirkung.

Dadurch daß das textile Band 10 in den geschwächten Bereichen 14a, 14b gitterartig und einlagig gewebt ist, kann dort beim Anspritzen der Mitnahmeelemente 11 der Kunststoff durch das Gitter des einlagigen Gewebes fließen. Die Mitnahmeelemente erstrecken sich also in den geschwächten Bereichen 14a, 14b von der Oberseite zur Unterseite des textilen Bands 10 durch dieses hindurch und sind daher sehr fest mit dem textilen Band 10 verbunden.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist ein Schaltnocken 18 dargestellt, der an das textile Band 10 angespritzt ist und bei dessen Verwendung als Antriebsriemen einen Schaltvorgang auslöst, wenn der Schaltnocken in eine bestimmte Position gelangt. Die Form des Schaltnockens ist in der Zeichnung nur beispielhaft dargestellt und kann beliebig variieren, ebenso wie die Querschnittsform und der Umriß der Mitnahmeelemente 11.

Claims (19)

1. Antriebsriemen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ein textiles Band (10) umfaßt, an das in Längsrichtung in regelmäßigen Abständen quer zum textilen Band angeordnete Mitnahmeelemente (11) angespritzt sind; die nach wenigstens einer Seite des textilen Bandes (10) hin gegenüber dessen Ebene nach oben und/oder unten vorstehende Bereiche (12) aufweisen.

2. Antriebsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeelemente (11) so an das textile Band (10) angespritzt sind, daß sie wenigstens teilweise das Gewebe des textilen Bandes (10) durchdringen und zu beiden Seiten hin gegenüber der Ebene des textilen Bandes (10) nach oben und unten vorstehende Bereiche (12, 13) aufweisen.

3. Antriebsriemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Oberseite des textilen Bandes (10) hin vorstehenden Bereiche (12) der Mitnahmeelemente (11) so geformt sind, daß sich in Längsrichtung des Antriebsriemens ein einem Zahnriemen ähnliches Profil ergibt.

4. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Band (10) wenigstens einen sich in Längsrichtung erstreckenden streifenartigen Bereich (14) aufweist, in dem das Band (10) geschwächt ist und daß der Kunststoff der Mitnahmeelemente (11) das textile Band (10) in dem geschwächten Bereich (14) durchdringt.

5. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei parallele streifenartige geschwächte Bereiche (14a, 14b) vorgesehen sind, die sich in Längsrichtung des textilen Bands (10) erstrecken.

6. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben den geschwächten Bereichen (14a, 14b) in Längsrichtung des textilen Bandes (10) verstärkte Bereiche (15) vorgesehen sind.

7. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den geschwächten Bereichen (14a, 14b) des textiles Bandes (10) ein einlagiges gitterartiges Gewebe (Monofil) vorgesehen ist.

8. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Band (10) in wenigstens einem der verstärkten Bereiche (15) als zwei- oder mehrlagiger Gewebeschlauch (16) ausgebildet ist, wobei dieser Gewebeschlauch (16) Verstärkungsfasern (17) in sich aufnimmt.

9. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch (16) aus Polyamid oder Polyester besteht.

10. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfaser (17) Kohlenstoffasern oder andere Fasern mit einer relativ geringen Dehnung sind.

11. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche l bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern aus Aramiden oder hochfestem Polyethylen bestehen.

12. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Band (10) einen mittleren verstärkten Bereich (15a), zwei äußere verstärkte Bereiche (15b, 15c) und zwei jeweils zwischen dem mittleren verstärkten Bereich und einem äußeren verstärkten Bereich angeordnete geschwächte Bereiche (14a, 14b) aufweist.

13. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeelemente (11) das textile Band (10) an beiden Seiten rechts und links jeweils ein Stück überragen.

14. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeelemente (11) in Längsrichtung des Antriebsriemens ein trapezförmiges Profil, dreieckiges Profil oder sonstiges übliches Zahnprofil aufweisen.

15. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeelemente (11) an der Eingriffseite (Oberseite) des Antriebsriemens abgerundet sind.

16. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeelemente (11) aus einem harten abriebfesten Kunststoff gespritzt sind.

17. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe in den verstärkten Bereiche (15) zwei- oder mehrlagig und besonders dicht gewebt ist.

18. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß an das textile Band (10) in bestimmten Positionen Schaltnocken (18) angespritzt sind oder anderweitig befestigt wird.

19. Antriebsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die angespritzten Mitnahmeelemente (11) aus einem weicheren Kunststoff oder einem Elastomer bestehen und zwischen dem Antriebsriemen und einem externen Antriebselement ein Reibungsschluß hergestellt wird.