DE19726274A1

DE19726274A1 - Zahnriemen

Info

Publication number: DE19726274A1
Application number: DE19726274A
Authority: DE
Inventors: Shigehiro Isshiki; Tsutomu Tokunaga; Yoshitaka Sato
Original assignee: Unitta Co Ltd
Current assignee: Unitta Co Ltd
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2017-06-21
Also published as: KR100281172B1; KR980002972A; MY125476A; US6117035A; FR2750191B1; DE19726274B4; IT1292389B1; GB2314398A; FR2750191A1; ID17188A; ITMI971452A1; ITMI971452A0; GB9712880D0; GB2314398B

Description

Die Erfindung betrifft einen Zahnriemen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Zahnriemen, auch Stellriemen oder Synchronriemen genannt, der beispiels weise in der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs als Trans missionsriemen dient, mit dem Drehbewegungen einer Kurbel welle auf eine Nockenwelle, eine Ausgleichswelle, eine An triebswelle einer Kraftstoffeinspritzpumpe oder ähnliches übertragen werden können.

Der bekannte Zahnriemen besteht üblicherweise aus einer ver zahnten Gummilage, auf deren einer Oberfläche Zähne ausge bildet sind, einer an der anderen Oberfläche der verzahnten Gummilage an dieser anhaftenden rückseitigen Gummilage und mehreren Seilabschnitten, die in einer Grenzfläche zwischen der verzahnten Gummilage und der rückseitigen Gummilage ein gebettet sind.

Durch die in der jüngsten Zeit vorgenommenen Leistungssteige rungen bei Antriebseinheiten von Kraftfahrzeugen hat sich deren Drehzahl erhöht. Folglich ist der zum Drehantrieb der Nockenwelle, der Kraftstoffeinspritzpumpe oder ähnlichem ver wendete Zahnriemen größeren Beanspruchungen ausgesetzt.

Aufgrund der größeren Belastungen und der höheren Spannungen durch die zunehmenden Beanspruchungen, denen der Zahnriemen ausgesetzt ist, kommt es bei diesem zu vorzeitigem Zahnbruch, so daß die Lebensdauer des Zahnriemens weiter verkürzt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Zahnriemen bereitzustel len, bei dem vorzeitiger Zahnbruch verhindert werden kann und dessen Lebensdauer dadurch verlängert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Zahnriemen der eingangs genann ten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer ersten Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Zahnriemens,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Zahngrundes des Zahnriemens nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zahnriemens,

Fig. 4 eine schematische Teilansicht eines Verfahrens zum Vorformen eines Schutzgewebes, das Bestandteil des erfindungsgemäßen Zahnriemens ist,

Fig. 5 eine schematische Teilansicht eines Verfahrens zum Vorformen einer verzahnten Kautschuklage, die Be standteil des erfindungsgemäßen Zahnriemens ist,

Fig. 6 eine schematische Teilansicht eines erfindungsge mäßen Verfahrens zum Formen des Zahnriemens,

Fig. 7 eine schematische Teilansicht eines letzten Ar beitsschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Formen des Zahnriemens,

Fig. 8 eine Teilansicht einer Riemenformwalze, die bei dem Verfahren zum Formen des Zahnriemens nach Fig. 6 und 7 verwendet wird,

Fig. 9 ein Ausschnitt einer Längsschnittansicht eines Zahnriemenvorproduktes, das durch die Riemenform walze nach Fig. 8 ausgeformt wird,

Fig. 10 ein Diagramm, in dem die Ergebnisse von Spannungs dehnungsversuchen gezeigt sind, die mit Gummipro ben, die aus verschiedenen hydrierten Nitrilkaut schuk-Verbindungen für den erfindungsgemäßen Zahnriemen durchgeführt wurden,

Fig. 11 ein weiteres Diagramm, in dem die Ergebnisse von Spannungsdehnungsversuchen dargestellt sind, die mit Gummiproben, die aus verschiedenen hydrierten Nitrilkautschuk-Verbindungen für den erfindungsge mäßen Zahnriemen durchgeführt wurden,

Fig. 12 ein Diagramm, in dem die Ergebnisse von Druckver suchen dargestellt sind, die mit Gummiproben, die aus verschiedenen hydrierten Nitrilkautschuk-Ver bindungen für den erfindungsgemäßen Zahnriemen durchgeführt wurden,

Fig. 13 ein weiteres Diagramm, in dem die Ergebnisse von Druckversuchen dargestellt sind, die mit Gummipro ben, die aus verschiedenen hydrierten Nitrilkaut schuk-Verbindungen für den erfindungsgemäßen Zahnriemen durchgeführt wurden,

Fig. 14 eine schematische Ansicht einer Zahnriemen-Prüfma schine, zum Bewerten der erfindungsgemäßen Zahnrie men,

Fig. 15 eine schematische Ansicht einer weiteren Zahnrie men-Prüfmaschine, zum Bewerten der erfindungsge mäßen Zahnriemen,

Fig. 16 eine graphische Darstellung, in der die Ergebnisse der mit der Prüfmaschine nach Fig. 14 durchgeführ ten Laufversuche dargestellt sind, und

Fig. 17 ein Diagramm, in dem die Ergebnisse der mit der Prüfmaschine nach Fig. 15 durchgeführten Laufversu che dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung hergestellten Zahnriemens 10. In Fig. 1 ist nur ein Segment des Zahnriemens 10, das von diesem abgeschnitten wurde, perspektivisch dargestellt. Der Zahnriemen 10 besteht aus einer verzahnten Gummilage 12 mit auf einer seiner Ober flächen ausgeformten, abwechselnd angeordneten Zähnen 14 und Zahngründen 15, einer rückseitigen Gummilage 16, die auf der anderen Oberfläche der verzahnten Gummilage 12 aufgetragen ist, und mehreren Seilabschnitten 18, die an der Grenzfläche zwischen der verzahnten Gummilage 12 und der rückseitigen Gummilage 16 in diese eingebettet sind. Dabei ist zu bemer ken, daß die Seilabschnitte 18 jeweils aus zwei in Längs richtung des Zahnriemens 10 spiralförmig gewickelten dünnen Seilen gebildet sind, von denen der eine S-förmig gedreht (S-twisted) und der andere Z-förmig gedreht (Z-twisted) ist. Der Zahnriemen 10 hat ferner ein Schutzgewebe 20, mit dem die Oberfläche der verzahnten Gummilage 12 bedeckt ist, auf der die abwechselnd angeordneten Zähne 14 und Zahngründe 15 aus gebildet sind. Das Schutzgewebe 20 besteht aus Aramid-Fasern und Nylon-Fasern.

In die verzahnte Gummilage 12 sind viele kurze Fasern 22 ge mischt, die, wie in Fig. 1 gezeigt ist, regelmäßig und gleichförmig über die gesamte verzahnte Gummilage 12 verteilt sind. Die kurzen Fasern 22 sind in Längsrichtung des Zahnriemens 10, entlang der verzahnten Profiloberfläche der abwechselnd angeordneten Zähne 14 und Zahngründe 15 in einem Randbereich der verzahnten Gummilage 12 nahe der verzahnter Profiloberfläche ausgerichtet angeordnet. Andererseits sind im Zentrum jedes Zahnes 14 die kurzen Fasern 22 senkrecht verlaufend zu der Oberfläche der verzahnten Gummilage 12 aus gerichtet, auf der die rückseitige Gummilage 16 aufgetragen ist. In beiden Fällen verlaufen alle kurzen Fasern 22 in der verzahnten Gummilage 12 im wesentlichen in Längsrichtung des Zahnriemens 10, so daß diese mit der Erzeugenden, die die verzahnte Profiloberfläche der abwechselnd angeordneten Zähne 14 und Zahngründe 15 bildet, einen Winkel von ungefähr 90° definieren.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Zahngrundes 15. In dieser Darstellung ist, ob wohl die Seilabschnitte 18 so dargestellt sind, als ob sie das Schutzgewebe 20 des Zahngrundes 15 berühren, zwischen den Seilabschnitten 18 und dem Schutzgewebe 20 eine dünne Gummi lage ausgebildet, die Teil der verzahnten Gummilage 12 ist. Die Seilabschnitte 18 sind an der Grenzfläche zwischen der verzahnten Gummilage 12 und der rückseitigen Gummilage 16 in diese eingebettet. Ein Abschnitt jedes Seilabschnitts 18 ist in der verzahnten Gummilage 12 mit den kurzen Fasern 22 ein gebettet, der andere Abschnitt jedes Seilabschnitts 18 ist in der rückseitigen Gummilage 16 eingebettet. Bei dieser Ausfüh rungsform entspricht der in der verzahnten Gummilage 12 ein gebettete Abschnitt jedes Seilabschnitts 18 etwa einem Drit tel des Durchmessers d des Seilabschnitts 18. Der in der rückseitigen Gummilage 16 eingebettete Abschnitt jedes Seil abschnitts 18 entspricht in etwa zwei Drittel des Durchmes sers d.

Zu Fig. 2 ist zu bemerken, daß die Tiefe, mit der die Seilab schnitte 18 in der verzahnten Gummilage 12 aufgenommen sind, mit dem Abstand J und die Tiefe, mit der die Seilabschnitte 18 in der rückseitigen Gummilage 16 eingebettet sind, mit dem Abstand L bezeichnet sind.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Seilabschnitte 18 jeweils mit einem Wicklungsabstand g zueinander angeordnet. Bestehen die Seilabschnitte 18 beispielsweise aus hochfesten Glasfa sern, kann der Wicklungsabstand g in einem Bereich von etwa 0,17 bis 0,28 mm liegen. Wenn die Seilabschnitte 18 aus Ara mid-Fasern bestehen, kann der Wicklungsabstand g in einem Be reich von etwa 0,25 bis 0,36 mm liegen.

Fig. 3 zeigt einen Abschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zahnriemens. In dieser Darstellung sind sämtliche Merkmale, die denen der Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die zweite Ausfüh rungsform nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, jedoch mit dem Unter schied, daß die kurzen Fasern 22 in der verzahnten Gummilage 12 in Richtung der Breite des Zahnriemens 10, entlang der verzahnten Profiloberfläche der abwechselnd angeordneten Zähne 14 und Zahngründe 15 ausgerichtet angeordnet sind. Kurz gesagt sind bei der zweiten Ausführungsform sämtlichen kurzen Fasern 22 im wesentlichen in Richtung der Breite des Zahnrie mens 10 ausgerichtet und verlaufen zumindest annähern paral lel zur Erzeugenden, die die verzahnte Profiloberfläche der abwechselnd angeordneten Zähne 14 und Zahngründe 15 defi niert.

Zur Vereinfachung wird nachfolgend die Ausrichtung der kurzen Fasern 22 entsprechend der ersten Ausführungsform, d. h. ent sprechend der Fig. 1 und 2, als Längsausrichtung, und die Ausrichtung der kurzen Fasern 22 entsprechend der zweiten Ausführungsform nach Fig. 3 als Breitenausrichtung bezeich net.

In der ersten und zweiten Ausführungsform bestehen die kurzen Fasern 22 entweder aus Meta-Aramid-Fasern oder aus Para-Ara mid-Fasern. Als kurze Fasern 22 können auch andere Arten ge eigneter Fasern verwendet werden. Die Menge kurzer Fasern 22, die in der verzahnten Gummilage 12 enthalten sind, liegt bei etwa 3 bis 30 Anteilen (parts per rubber = phr), bezogen auf eine Kautschukgrundmenge von 100 Anteilen, die zur Herstel lung der verzahnten Gummilage 12 verwendet wird, wobei die Kautschukgrundmenge aus hydriertem Nitrilkautschuk besteht. Das hydrierte Nitrilkautschuk kann durch organisches Peroxyd, Schwefel oder ähnliches vulkanisiert werden.

Im allgemeinen wird die Elastizität der verzahnten Gummilage 12 reduziert, wenn sie kurze Fasern 22 enthält. Jedoch kann die Elastizität der verzahnten Gummilage 12 durch die Beimen gung von Ruß erhöht werden. Demzufolge kann durch Einstellen der der verzahnten Gummilage 12 zugegebenen Rußmenge die Elastizität der verzahnten Gummilage 12 gezielt beeinflußt werden.

Beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel besteht das Schutzgewebe 20 aus einer geköperten Webware (twill weave), bei der dehnbares Mischgarn in Längsrichtung des Zahnriemens 10 und nicht dehnbares Garn in Richtung der Breite des Zahn riemens 10 verläuft.

Das dehnbare Mischgarn des Schutzgewebes 20 kann aus einem Kernfaden, einem um diesen gewickelten Gespinst und einem um die Außenseite des Gespinstes in bezogen auf die Wickelrich tung des Gespinstes entgegengesetzter Richtung gewickelten Hüllfaden bestehen. Vorzugsweise werden als Kernfaden ein elastischer Polyurethan-Faden, als Gespinst aufgrund der überragenden Hitzbeständigkeit Aramid-Fasern und als Hüllfa den aufgrund des überragenden Verschleißwiderstandes und des Haftvermögens aliphatische Syntheticfasern verwendet.

Als nicht dehnbares Garn wird für das Schutzgewebe 20 vor zugsweise ein Garn mit hoher Inelastizität, Festigkeit und Hitzebeständigkeit verwendet. So eignet sich beispielsweise für das nicht dehnbare Garn des Schutzgewebes 20 ein Garn aus Nylonfasern.

Das Schutzgewebe 20 wird beispielsweise mit einer Reso nocinol-Formaldehyd-Latex-Lösung (resonocinol-formaldehyde latex-solution) behandelt, die aus carboxyliertem Nitril kautschuk mit Ammoniak-Lösung und einem Chlorphenol-Formal dehyd-Resorcin-Kondensationsprodukt wie einem 2,6-bis-4- Chlorphenol-Derivat besteht, wodurch die Bindungskräfte zwi schen dem Schutzgewebe 20 und der verzahnten Gummilage 12 verbessert und gesteigert werden können.

Die beiden dünnen Seile, die in Längsrichtung des Zahnriemens 10 spiralförmig gewickelt die Seilabschnitte 18 bilden, kön nen entweder aus hochfesten Glasfasern oder Aramid-Fasern be stehen. Wie zuvor erläutert wurde, werden die Seile, wenn diese aus hochfesten Glasfasern bestehen, derart gewunden, daß der Wicklungsabstand in einem Bereich von etwa 0,17 mm bis 0,28 mm liegt. Bestehen die Seile aus Aramid-Fasern, wer den diese derart gewickelt, daß der Wicklungsabstand in einem Bereich von etwa 0,25 mm bis 0,36 mm liegt.

In den Fig. 4 bis 7 wird nachfolgend das Verfahren zur Her stellung des Zahnriemens 10 erläutert.

Zunächst wird, wie in Fig. 4 gezeigt, ein Gewebe 20′ auf eine verzahnte Vorformwalze 24 gefördert, an deren Außenumfang Zähne 26 ausgebildet sind. Das Gewebe 20′ wird dann teilweise um die verzahnte Umfangsfläche der verzahnten Vorformwalze 24 gewickelt. Die verzahnte Vorformwalze 24 steht mit einer ver zahnten Druckwalze 28 im Eingriff, an deren Umfangsfläche gleichfalls Zähne 30 ausgebildet sind. Die verzahnte Vorform walze 24 wird in die in Fig. 4 mit dem Pfeil A und die ver zahnte Druckwalze 28 in die in Fig. 4 mit dem Pfeil B gekenn zeichnete Richtung gedreht. Das Gewebe 20′ wird zwischen die verzahnte Vorformwalze 24 und die mit dieser im Eingriff ste hende verzahnte Druckwalze 28 geklemmt, wodurch das Gewebe 20′ in eine Wellenform vorgeformt wird.

Das Gewebe 20′ hat dieselbe Webstruktur wie das zuvor be schriebene Schutzgewebe 20 und bildet schließlich das Schutz gewebe 20 beim fertigen Zahnriemen 10. Das Gewebe 20′ wird der Vorformwalze 24 derart zugeführt, daß ihre dehnbaren Mischgarne rechtwinklig zur Rotationsachse der Vorformwalze 24 ausgerichtet sind.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist an einem Teil der Umfangs fläche der Vorformwalze 24 ein Stahlband 32 vorgesehen. In einen Spalt zwischen dem gewellten Gewebe 20′ und dem Stahl band 32 wird eine Kautschuklage 12′ eingeführt und zwischen diesen anschließend derart geklemmt, daß sie umgeformt wird und das Wellenprofil des wellenförmigen Gewebes 20′ annimmt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Dadurch entsteht ein Zwischenpro dukt, bestehend aus dem wellenförmigen Gewebe 20′ und der um geformten Kautschuklage 12′, die miteinander verbunden sind.

Die umgeformte Kautschuklage 12′, an der abwechselnd Zähne 14′ und Zahngründe 15′ ausgebildet sind, bildet schließlich die verzahnte Gummilage 12, an der bei dem fertigen Zahnrie men 10 die abwechselnd angeordneten Zähne 14 und Zahngründe 15 ausgebildet sind. Die Kautschuklage 12′ ist vollständig mit kurzen Fasern 22 durchmischt, die in dieser verteilt und im wesentlichen in gleiche Richtungen ausgerichtet sind.

Beim ersten Vorformverfahren wird die Kautschuklage 12′ der verzahnten Vorformwalze 24 so zugeführt, daß die kurzen Fa sern 22 zu diesem Zeitpunkt in einem Winkel von ungefähr 90° zur Rotationsachse der Vorformwalze 24 ausgerichtet sind. Das sich ergebende Zwischenprodukt wird zur Herstellung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Zahnriemen 10 verwendet, bei denen die kurzen Fasern 22 in Längsausrichtung verlaufen.

Beim zweiten Vorformverfahren wird die Kautschuklage 12′ der verzahnten Vorformwalze 24 so zugeführt, daß die kurzen Fa sern 22 im wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Vor formwalze 24 ausgerichtet sind. Das sich daraus ergebende Zwischenprodukt wird für die Herstellung der in Fig. 3 ge zeigten Zahnriemen 10 verwendet, bei denen die kurzen Fasern 22 in Breitenausrichtung verlaufen.

Das Zwischenprodukt wird in Abschnitte mit jeweils vorgegebe ner Länge unterteilt. Anschließend wird einer der Abschnitte um eine Riemenformwalze 34 gelegt, an der abwechselnd Zähne 36 und Zahngründe 38 ausgebildet sind, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Das Profil jedes Zahnes 36 entspricht dem Profil jedes Zahngrundes 15 des fertigen Zahnriemens 10. Das Profil jedes Zahngrundes 38 der Riemenformwalze 34 entspricht wiederum dem Profil jedes Zahnes 14 des fertigen Zahnriemens 10.

Anschließend werden zwei aus hochfesten Glasfasern bestehende Seile 18′ mit einem Wicklungsabstand, der in einem Bereich von etwa 0,17 mm bis 0,28 mm liegt, spiralförmig um den Außenumfang des Abschnitts um die Riemenformwalze 34 ge wickelt. Dabei ist zu bemerken, daß eines der Seile 18′ S-förmig gedreht und das andere Seil 18′ Z-förmig gedreht ist. Die beiden Seile 18′ bilden schließlich die vielen Seilab schnitte 18 des fertigen Zahnriemens 10. Anschließend wird, wie in Fig. 6 gezeigt, eine Kautschuklage 16′ um die äußere Umfangsfläche der spiralförmig gewickelten Seile 18′ gewun den. Diese Kautschuklage 16′ bildet bei dem fertigen Zahnrie men 10 schließlich die rückseitige Gummilage 16.

Danach wird die die Bestandteile 12′, 16′, 18′ und 20′ des Riemens haltende Riemenformwalze 34 in einem Ofen (nicht dar gestellt) plaziert und einem Vulkanisationsprozeß mit vorge gebener Temperatur und vorgegebenem Druck unterzogen. Obwohl nach dem Formen zwischen den einzelnen Bestandteilen 12′, 16′, 18′ und 20′ des Riemens Zwischenräume verbleiben, wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden diese Zwischenräume während des Vulkanisationsprozesses geschlossen.

Nach Beendigung des Vulkanisationsprozesses umschließt die Riemenformwalze 34 ein zylinderförmiges Riemenvorprodukt 10′, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die das Riemenvorprodukt 10′ tragende Riemenformwalze 34 wird aus dem Ofen genommen und anschließend das Riemenvorprodukt 10′ von der Riemenformwalze 34 entfernt. Die Zahnriemen 10 entstehen, indem das zy linderförmige Riemenvorprodukt 10′ mit einer Schleifmaschine geschliffen und anschließend in ringförmige Scheiben ge schnitten wird. Zu Fig. 7 ist zu bemerken, daß die jeweiligen Bestandteile des Riemenvorprodukts 10′ mit denselben Be zugszeichen bezeichnet sind, wie die des fertigen Zahnriemens 10.

Beim fertigen Zahnriemen 10 verlaufen die dehnbaren Misch garne des Schutzgewebes 20 in dessen Längsrichtung. Die nicht dehnbaren Garne des Schutzgewebes 20 erstrecken sich dagegen in Richtung der Breite des Zahnriemens 10. Demzufolge ist der Zahnriemen 10 nur in seine Längsrichtung dehnbar. Vorzugs weise hat das Schutzgewebe 20 eine so hohe Elastizität, daß es nur beschädigt wird, wenn es ausgehend von seiner Origi nalgröße um etwa 30% bis zu 80% gedehnt wird.

Beim fertigen Zahnriemen 10 wird bewertet, ob das Profil der nebeneinanderliegenden Zähne 14 und Zahngründe 15 des ferti gen Zahnriemens 10 in einem zulässigen Bereich dem Profil der zueinander benachbarten Zahngründe 38 und Zähne 36 der Rie menformwalze 34 zumindest annähernd entspricht oder nicht. Diese Bewertung wird als Formbarkeit MB (=moldability) be zeichnet. Zur Bewertung wird zunächst entlang des verzahnten Profils der Riemenformwalze 34 der Umfangsabstand BP zwischen zwei Zahnkanten gleicher Zahnflanken zweier aufeinanderfol gender Zähne 36 gemessen, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Des wei teren wird der Umfangsabstand TP zwischen den Zahnfüßen gleicher Zahnflanken zweier aufeinanderfolgender Zähne 14 entlang des verzahnten Profils des fertigen Zahnriemens 10 gemessen. Anschließend wird die Formbarkeit MB in Prozenten wie folgt berechnet:

MB = TP/BP × 100.

Ist die Formbarkeit MB größer oder gleich 93%, ist der fer tige Zahnriemen 10 annehmbar. Ist dagegen die Formbarkeit MB kleiner als 93%, wird der zu beurteilende fertige Zahnriemen 10 als Ausschuß bewertet.

In der nachfolgenden Tabelle 1 werden als Beispiele Typen A, B, C, D und E hydrierter Nitrilkautschuk-Verbindungen erläu tert, die bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Zahn riemens 10 verwendet werden können.

Tabelle 1

In Tabelle 1 sind den jeweiligen Referenznummern # 1 bis # 10 die nachfolgend aufgeführten Einzelheiten zugeordnet:
# 1: Hydrierungsrate des hydrierten Nitrilkautschuks in Prozenten,
#2: Jodzahl in absoluten Zahlen,
# 3: Mooney-Viskosität,
# 4: Anteile hydrierten Nitrilkautschuks,
# 5: Anteile Ruß,
# 6: Anteile Isonoryltrimellith,
# 7: Anteile Stearinsäure,
# 8: Anteile 4,4′-(α,α-Dimethylbenzyl)-Diphenylamin, das von der Firma Uniroyal Chemical K.K. unter der Bezeichnung NAUGARD 445 erhältlich ist,
# 9: Anteile N-Isopropyl-N′-Phenyl-p-Phenylendiamin,
# 10: Anteile Methacrylsäure,
# 11: Anteile organisches Peroxid als Vulkanisationsbe schleuniger wie Dicumylperoxid, das von der Firma Hercules Co. unter der Bezeichnung Dicup 40C er hältlich ist, und 1,3-bis-(t-Butylperoxy-m-Isopro pyl)-Benzol, das von der NOF CORPORATION unter der Bezeichnung Peroxymon F40 erhältlich ist,
# 12: Anteile Trimethylolpropan-Trimethacrylat, das von der Firma Sanshin Chemical IND, CO., LTD. unter der Bezeichnung Sanester TMP erhältlich ist,
# 13: Anteile Zinkoxid,
# 14: Anteile Schwefel,
# 15: Anteile schwefelhaltiger Vulkanisationsbeschleuni ger wie Tetramethylthiuramdisulfid, Dipentame thylenthiuramtetrasulfid oder N-Cyclohexyl-1-2-Ben zothiazolsulfenamid,
# 16: Anteile Tellur-Diethyl-Dithiocarbamat,
# 17: Anteile kurzer Meta-Aramid-Fasern und
# 18: Anteile kurzer Para-Aramid-Fasern.

Schließlich ist zu bemerken, daß die Angabe "---" bedeutet, daß diese Substanz nicht in der Kautschukverbindung enthalten ist.

Aus der Tabelle 1 wird ersichtlich, daß die hydrierte Nitril kautschuk-Verbindung des Typs A als Grundmenge einen Kau tschuk mit einer Hydrierungsrate von 96%, einer Jodzahl von 11 und einer Mooney-Viskosität größer als 120 verwendet. Fer ner sind bezogen auf 100 Anteile der oben genannten hydrier ten Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs A 20 Anteile Ruß, 10 Anteile Isonoryltrimellith, 1,0 Anteile Stearinsäure, 1,5 An teile NAUGARD 445, 25 Anteile Methacrylsäure, 18 Anteile or ganisches Peroxid als Vulkanisationsmittel (Dicup 40C und Peroxymon F40), 6 Anteile Sanester TMP und 10 Anteile Zink oxid beigemengt. Aus dieser Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs A wurden Versuchsproben für den Zugversuch und den Druckversuch hergestellt und vulkanisiert.

Die hydrierte Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs B ent spricht im wesentlichen der hydrierten Nitrilkautschuk-Ver bindung des Typs A, jedoch mit dem Unterschied, daß dieser Verbindung zusätzlich 6,5 Anteile Meta-Aramid-Fasern beigege ben sind. Die kurzen Meta-Aramid-Fasern sind in der Nitril kautschuk-Verbindung des Typs B vollständig untergemischt, in dieser verteilt und im wesentlichen in gleiche Richtungen ausgerichtet. Für den Zugversuch und den Druckversuch wurden Versuchsproben der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs B her gestellt und vulkanisiert.

Bei der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs B, die ausge richtete kurze Fasern enthält, wurden zwei Arten von Ver suchsproben für den Zugversuch hergestellt. Bei der einen Art Versuchsproben waren die kurzen Fasern senkrecht zur Deh nungsrichtung der Probe ausgerichtet. Bei der anderen Art Versuchsproben waren die kurzen Fasern parallel zur Dehnungs richtung der Probe ausgerichtet.

Auch für den Druckversuch wurden bei der Nitrilkautschuk-Ver bindung des Typs B, in der ausgerichtete kurze Fasern ent halten sind, zwei Arten von Versuchsproben hergestellt. Bei der einen Art Versuchsproben für den Druckversuch waren die kurzen Fasern senkrecht zur Richtung ausgerichtet, in der die Proben zusammengedrückt wurden. Bei der anderen Probenart für den Druckversuch waren die kurzen Fasern parallel zur Richtung ausgerichtet, in der die Proben zusammengedrückt wurden.

Bei der hydrierten Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs C wird als Grundmenge ein Kautschuk mit einer Hydrierungsrate von 92,8%, einer Jodzahl von 21 und einer Mooney-Viskosität von ungefähr 78 verwendet. Des weiteren sind der hydrierten Ni trilkautschuk-Verbindung des Typs C 60 Anteile Ruß, 10 An teile Isonoryltrimellith, 1,0 Anteile Stearinsäure, 1,0 An teile N-Isopropyl-N′-Phenyl-p-Phenylendiamin, 5 Anteile Zink oxid, 0,8 Anteile Schwefel, 2,7 Anteile schwefelhaltiger Vul kanisationsbeschleuniger und 1,0 Anteile Tellur-Diethyl- Dithiocarbamat bezogen auf eine Grundmenge von 100 Anteilen des oben beschriebenen Nitrilkautschuks beigemengt. Sowohl für den Zugversuch als auch für den Druckversuch wurden Pro ben aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs C vorbereitet und vulkanisiert.

Die hydrierte Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs D ent spricht im wesentlichen der hydrierten Nitrilkautschuk-Ver bindung des Typs C, jedoch mit dem Unterschied, daß zusätz lich 6,5 Anteile kurze Meta-Aramid-Fasern beigemengt sind und die Menge Ruß von 60 Anteilen auf 40 Anteile reduziert ist, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Die Meta-Aramid-Fasern sind in der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs D vollständig unter gemischt, verteilt und in dieser im wesentlichen in gleiche Richtungen ausgerichtet. Sowohl für den Zugversuch als auch den Druckversuch wurden Versuchsproben aus der Nitrilkau tschuk-Verbindung des Typs D vorbereitet und vulkanisiert.

Bei der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs D, die ausge richtete kurze Fasern enthält, wurden zwei Arten Versuchspro ben für den Zugversuch hergestellt. Bei der ersten Art Ver suchsproben waren die kurzen Fasern senkrecht zur Dehnungs richtung der Probe ausgerichtet. Bei der zweiten Art Ver suchsproben waren die kurzen Fasern parallel zur Dehnungs richtung der Probe ausgerichtet.

Des weiteren wurden bei der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs D, in der ausgerichtete kurze Fasern enthalten sind, für den Druckversuch zwei Arten von Versuchsproben hergestellt. Bei der ersten Art Versuchsproben für den Druckversuch waren die kurzen Fasern senkrecht zur Richtung ausgerichtet, in der die Versuchsproben zusammengedrückt wurden. Bei der anderen Art der Versuchsproben waren die kurzen Fasern parallel zur Richtung ausgerichtet, in der die Versuchsproben zusammenge drückt wurden.

Die hydrierte Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs E ent spricht im wesentlichen der hydrierten Nitrilkautschuk-Ver bindung des Typs B, jedoch mit dem Unterschied, daß die 6,5 Anteile kurzer Meta-Aramid-Fasern durch 6,5 Anteile kurzer Para-Aramid-Fasern ersetzt sind. Die Para-Aramid-Fasern sind in der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs E vollständig un tergemischt, in dieser verteilt und im wesentlichen in glei che Richtungen ausgerichtet. Auch hier wurden sowohl für den Zugversuch als auch für den Druckversuch Versuchsproben aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs E vorbereitet und vulkanisiert.

Da die Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs E ausgerichtete kurze Fasern enthält, wurden für den Zugversuch zwei Arten Versuchsproben hergestellt. Nämlich eine erste Art Versuchs proben, bei der die kurzen Fasern senkrecht zur Dehnungsrich tung der Versuchsproben ausgerichtet waren und eine zweite Art Versuchsproben, bei denen die kurzen Fasern parallel zur Dehnungsrichtung der Versuchsprobe ausgerichtet waren.

Da die Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs E ausgerichtete kurze Fasern enthält, wurden auch für den Druckversuch zwei Arten Versuchsproben hergestellt. Nämlich eine erste Art Ver suchsproben für den Druckversuch, bei der die kurzen Fasern senkrecht zur Richtung ausgerichtet waren, in der die Ver suchsproben zusammengedrückt wurden. Ferner eine zweite Art Versuchsproben für den Druckversuch, bei der die kurzen Fa sern parallel zur Richtung ausgerichtet waren, in der die Versuchsproben zusammengedrückt wurden.

Mit jeder der Versuchsproben der Nitrilkautschuk-Verbindungen des Typs A, B, C, D und E wurde ein Zugversuch durchgeführt. Hierzu wurde die jeweilige Versuchsprobe mit einer Ge schwindigkeit von 200 mm/min gedehnt und eine an der zu prü fenden Versuchsprobe markierte Längung von 40 mm gemessen. Die Ergebnisse der Zugversuche sind in den Diagrammen der Fig. 10 und 11 dargestellt.

Im Diagramm der Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen A die bei einer aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs A her gestellten Versuchsprobe entstandene Kennlinie. Das Bezugs zeichen B bezeichnet eine Kennlinie einer aus der Nitrilkau tschuk-Verbindung des Typs B hergestellten Versuchsprobe, bei der die kurzen Fasern in Dehnungsrichtung ausgerichtet waren.

Das Bezugszeichen B′ bezeichnet eine Kennlinie einer aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs B hergestellten Ver suchsprobe, bei der die kurzen Fasern senkrecht zur Dehnungs richtung ausgerichtet waren. Bezugszeichen E bezeichnet eine Kennlinie einer aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs E hergestellten Versuchsprobe, bei der die kurzen Fasern in Dehnungsrichtung ausgerichtet waren. Und das Bezugszeichen E′ bezeichnet schließlich eine Kennlinie einer aus der Nitril kautschuk-Verbindung des Typs E hergestellten Versuchsprobe, bei der die kurzen Fasern senkrecht zur Dehnungsrichtung aus gerichtet waren.

Im Diagramm der Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen C eine Kennlinie einer aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs C hergestellten Versuchsprobe. Das Bezugszeichen D bezeichnet eine Kennlinie einer aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs D hergestellten Versuchsprobe, bei der die kurzen Fasern in Dehnungsrichtung ausgerichtet waren. Und das Bezugszeichen D′ bezeichnet schließlich eine Kennlinie einer aus der Ni trilkautschuk-Verbindung des Typs D hergestellten Versuchs probe, bei der die kurzen Fasern senkrecht zur Dehnungsrich tung ausgerichtet waren.

Aus den in den Fig. 10 und 11 gezeigten Ergebnissen wird of fensichtlich, daß die aus den Nitrilkautschuk-Verbindungen des Typs A und des Typs C hergestellten Versuchsproben, die keine kurzen Fasern enthielten, ein geringes Elastizitätsmo dul besaßen. Die aus den Nitrilkautschuk-Verbindungen des Typs B, D und E hergestellten Versuchsproben, die kurze Fa sern enthielten, zeigen jeweils ein höheres Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung als die Versuchsproben, die keine kurzen Fasern enthielten. Insbesondere die Versuchsproben B, D und E, bei denen die kurzen Fasern in Zugrichtung ausgerichtet waren, zeigten jeweils ein deutlich höheres Elastizitätsmodul bei Zugbeanspruchung.

Ferner wurde für jede Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs A, B, C, D und E mit Versuchsproben ein Druckversuch durchge führt. Jede der Versuchsproben hatte eine säulenähnliche Form mit einer Länge von 25,4 mm und wurde in axialer Richtung zu sammengedrückt. Die Ergebnisse sind in den Diagrammen der Fig. 12 und 13 dargestellt.

In dem Diagramm der Fig. 12 wird die Kennlinie einer aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs A hergestellten Ver suchsprobe mit dem Bezugszeichen A bezeichnet. Das Bezugszei chen B bezeichnet eine Kennlinie einer aus der Nitrilkau tschuk-Verbindung des Typs B hergestellten Versuchsprobe mit in Druckrichtung ausgerichteten kurzen Fasern. Das Bezugszei chen B′ bezeichnet eine Kennlinie einer gleichfalls aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs B hergestellten Ver suchsprobe, bei der die kurzen Fasern senkrecht zur Druck richtung ausgerichtet waren. Das Bezugszeichen E bezeichnet eine Kennlinie einer aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs E hergestellten Versuchsprobe, mit in Druckrichtung aus gerichteten kurzen Fasern. Und das Bezugszeichen E′ bezeich net schließlich eine Kennlinie einer aus der Nitrilkautschuk- Verbindung des Typs E hergestellten Versuchsprobe, bei der die kurzen Fasern senkrecht zur Druckrichtung ausgerichtet waren.

In dem Diagramm der Fig. 13 bezeichnet das Bezugszeichen C eine Kennlinie einer Versuchsprobe, die aus der Nitrilkau tschuk-Verbindung des Typs C hergestellt war. Das Bezugszei chen D bezeichnet eine Kennlinie einer aus der Nitrilkau tschuk-Verbindung des Typs D hergestellten Versuchsprobe, bei der die kurzen Fasern in Druckrichtung ausgerichtet waren. Das Bezugszeichen D′ bezeichnet schließlich eine Kennlinie einer aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs D herge stellten Versuchsprobe, bei der die kurzen Fasern senkrecht zur Druckrichtung ausgerichtet waren.

Wie aus den in den Fig. 12 und 13 gezeigten Ergebnissen er sichtlich ist, besaßen die aus den Nitrilkautschuk-Verbin dungen des Typs A und C hergestellten Versuchsproben, die keine kurzen Fasern enthielten, eine geringe Druckfestigkeit. Die aus den Nitrilkautschuk-Verbindungen des Typs B, D und E hergestellten Versuchsproben, die kurze Fasern enthielten, besaßen dagegen jeweils eine höhere Druckfestigkeit als die Versuchsproben ohne kurze Fasern.

Als Muster 1, 2, 3, 4 und 5 wurden fünf verschiedene Arten erfindungsgemäßer Zahnriemen und als Vergleichsmuster 1, 2, 3 und 4 vier verschiedene Arten Zahnriemen in erfindungsgemäßer Weise hergestellt. Die Herstellung der Muster 1, 2, 3, 4 und 5 und der Vergleichsmuster 1, 2, 3 und 4 erfolgte unter den in der nachfolgend aufgeführten Tabelle 2 angegebenen An forderungen.

Tabelle 2

Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß bei dem ersten Muster E-l die rückseitige Gummilage 16 aus einer aus der hydrierten Nitril kautschuk-Verbindung des Typs A hergestellten Kautschuklage 16′ und die verzahnte Gummilage 12 aus einer aus der hydrier ten Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs B bestehenden Kau tschuklage 12′ gefertigt worden war. Die in der verzahnten Gummilage 12 verteilten kurzen Fasern waren in Längsrichtung ausgerichtet.

Das Schutzgewebe 20 wurde in der oben beschriebenen Weise hergestellt. Genauer gesagt bestand das Gewebe 20 aus einer 2/2 geköperten Webware, bei der die Kette aus dehnbarem Mischgarn und der Schußfaden das nicht dehnbarem Garn gefer tigt war. Die Dichte des dehnbaren Mischgarns lag bei 150 Zeilen pro 25 mm. Jedes der Mischgarne bestand aus einem ela stischen Garn aus Polyurethan (420 d) als Kernfaden, Aramid- Fasern (200 d) als Gespinst um den Kernfaden und einem wollartigen Nylon-66-Garn (100 d) als Hüllfaden, der in ent gegengesetzter Richtung zur Wickelrichtung des Gespinsts um dieses gewickelt war. Die Dichtigkeit der nicht dehnbaren Garne lag bei 170 Zeilen pro 25 mm. Jedes dieser nicht dehn baren Garne bestand aus einem wollartigen Nylon-66-Garn (100 d). Schließlich ist noch zu bemerken, daß das Schutzgewebe 20 mit der Resonocinol-Formaldehyd-Latex-Lösung behandelt worden war, wie oben beschrieben wurde.

Beim ersten Muster E-1 wurden die beiden dünnen Seile, die die Seilabschnitte 18 des Zahnriemens 10 bilden, in einer Weise hergestellt und behandelt, wie sie in Tabelle 2 mit der Bezeichnung "Behandlung 1" bezeichnet ist. Genauer gesagt wurden die hochfesten Glasfasern mit einem Durchmesser von 7 µm zunächst in eine Resonocinol-Formaldehyd-Latex-Lösung eingetaucht, die aus 7 Teilen Butadien-Styren-Vinylpyridin- Polymer und 3 Teilen chlorsulfoniertem Polyethylen-Latex als Latex-Verbindung bestand, und anschließend getrocknet, damit sich auf den Glasfasern eine Resonocinol-Formaldehyd-Latex- Schicht ausbildete. Nacheinander wurden drei Bündel von jeweils 200 hochfesten Glasfasern zusammengeführt und durch eine erste Wicklung zu einem Faserstrang gewickelt. An schließend wurden elf dieser Faserstränge zusammengelegt und in einer zweiten Wicklung zum Seil gewickelt.

Ein Seil wurde S-förmig gewickelt, damit ein S-förmig ge wickeltes Seil entstand. Das andere Seil wurde dagegen Z-för mig gewickelt, damit ein Z-förmig gewickeltes Seil entstand.

Jedes der S-förmig und Z-förmig gewickelten Seile wurde zu nächst in eine Kautschuklösung aus chlorsulfoniertem Po lyethylen getaucht und anschließend getrocknet, so daß sich an dem Seil eine Ummantelung ausbildete. Danach wurden die dünnen Seile mit der Ummantelung in eine 28%-ige Lösung eines Acajou-modifizierten Phenolharzes in Methylethylketon (cashew-modified phenol resin in methyl etyl ketone) einge taucht und anschließend getrocknet, so daß sich auf der Um mantelung jedes Seiles eine Acajou-modifizierte Phenolharz schicht ausbildete.

Bei der Herstellung des Zahnriemens 10 wurden die dünnen Seile um die Riemenformwalze 34 (vgl. Fig. 6) mit einem Wick lungsabstand von 0,26 mm spiralförmig gewunden. Wie zuvor er läutert, wirkt sich der Wicklungsabstand der Seile auf die Formbarkeit MB aus. Genauer gesagt wandert während der Vulka nisation teilweise Material der Kautschuklage 16′, die der rückseitigen Gummilage 16 entspricht, durch die zwischen den Wicklungen der Seile verbleibenden Spalte in Richtung der Kautschuklage 12′, die der verzahnten Gummilage 12 ent spricht. Demzufolge wandert um so weniger Material von der Kautschuklage 16′ in Richtung der Kautschuklage 12′ je klei ner der Wicklungsabstand zwischen den dünnen Seilen ist, so daß die Formbarkeit MB abnimmt. Beim ersten Muster E-1 wurde die Formbarkeit MB als annehmbar bewertet. Diese positive Be wertung wird in der Tabelle 2 mit dem Kürzel G angegeben.

Aus Tabelle 2 wird ersichtlich, daß das zweite Muster E-2 im wesentlichen dem ersten Muster E-1 entsprach, jedoch mit dem Unterschied, daß die in der verzahnten Gummilage 12 verteil ten kurzen Fasern 22 in Breitenausrichtung verliefen. Auch im zweiten Muster E-2 wurde die Formbarkeit MB als annehmbar be wertet.

Wie Tabelle 2 zu entnehmen ist, wurde beim dritten Muster E-3 die rückseitige Gummilage 16 aus einer aus der hydrierten Ni trilkautschuk-Verbindung des Typs C bestehenden Kautschuklage 16′ hergestellt. Die verzahnte Gummilage 12 wurde aus einer Kautschuklage 12′ bestehend aus der hydrierten Nitrilkaut schuk-Verbindung des Typs D hergestellt. Die kurzen Fasern in der verzahnten Gummilage 12 waren in Längsrichtung ausge richtet.

Bei dem dritten Muster E-3 wurde das gleiche Schutzgewebe 20 verwendet wie beim ersten Muster. Auch die beiden dünnen Seile glichen im wesentlichen den beiden beim ersten Muster verwendeten Seilen, jedoch mit dem Unterschied, daß die Seile des dritten Musters E-3 in einer Weise behandelt und herge stellt wurden, die in Tabelle 2 mit der Angabe "Behandlung 2" bezeichnet ist. Genauer gesagt wurden bei der "Behandlung 2" die hochfesten Glasfasern mit einem Durchmesser von 7 µm gleichfalls zunächst in eine Resonocinol-Formaldehyd-Latex- Lösung eingetaucht, die aus 7 Teilen Butadien-Styren-Vinylpy ridin-Polymer und 3 Teilen chlorsulfoniertem Polyethylen-La tex als Latexverbindung bestand, und anschließend getrocknet, damit sich auf den Glasfasern eine Resonocinol-Formaldehyd- Latex-Schicht ausbildete. Wie beim ersten Muster E-1 wurden drei Bündel von jeweils 200 hochfesten Glasfasern zu sammengelegt und durch eine erste Wicklung zu einem Faser strang gewickelt. Anschließend wurden 11 dieser Faserstränge zusammengelegt und in einer zweiten Wicklung zu einem Seil gewickelt. Die gewickelten Seile wurde in eine Kautschuklö sung aus chlorsulfoniertem Polyethylen eingetaucht und an schließend getrocknet, so daß sich an den Seilen jeweils eine Ummantelung ausbildete. Bei der "Behandlung 2" wurde jedoch keine Acajou-modifizierte Phenolharzschicht auf der Ummante lung des Seils aufgetragen.

Auch hier ist zu bemerken, daß in gleicher Weise, wie beim ersten Muster E-1, ein S-förmig gewickeltes Seil und ein Z-förmig gewickeltes Seil gewickelt wurde.

Bei der Herstellung des dritten Musters E-3 des Zahnriemens 10 wurden die dünnen Seile gleichfalls mit einem Wicklungsab stand von 0,26 mm um die Riemenformtrommel 34 (vgl. Fig. 6) spiralförmig gewickelt und die Formbarkeit MB als ausreichend bewertet.

Wie Tabelle 2 zu entnehmen ist, glich das vierte Muster E-4 im wesentlichen dem dritten Muster E-3, jedoch mit dem Unter schied, daß die in der verzahnten Gummilage 12 verteilten kurzen Fasern 22 in Breitenausrichtung verliefen. Auch bei dem vierten Muster E-4 wurde die Formbarkeit MB als ausrei chend bewertet.

Des weiteren ist Tabelle 2 zu entnehmen, daß bei dem fünften Muster E-5 die rückseitige Gummilage 16 aus einer Kautschuk lage 16′ bestehend aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs A gefertigt wurde. Die verzahnte Gummilage 12 wurde da gegen aus einer Kautschuklage 12′ bestehend aus der hydrier ten Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs E hergestellt. Mit Ausnahme dieser Abweichung entsprachen sämtliche weiteren Merkmale denen des ersten Musters E-1.

Ferner ist Tabelle 2 zu entnehmen, daß bei dem ersten Ver gleichsmuster C-1 die rückseitige Gummilage 16 aus einer Kautschuklage 16′ bestehend aus der hydrierten Nitrilkaut schuk-Verbindung des Typs A hergestellt wurde. Auch die ver zahnte Gummilage 12 wurde aus einer Kautschuklage 12′ beste hend aus der hydrierten Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs A hergestellt. Mit Ausnahme dieser Abweichung entsprachen alle weiteren Merkmale denen des ersten Musters E-1. Dabei ist zu bemerken, daß bei dem ersten Vergleichsmuster C-1 keine kur zen Fasern 22 in der verzahnten Gummilage 12 enthalten waren.

Bei dem zweiten Vergleichsmuster C-2 wurde die rückseitige Gummilage 16 aus einer Kautschuklage 16′ bestehend aus der hydrierten Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs C hergestellt. Auch die verzahnte Gummilage 12 wurde aus einer Kautschuklage 12′ bestehend aus der hydrierten Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs C hergestellt. Mit Ausnahme dieser Abweichung ent sprachen bei dem zweiten Vergleichsmuster C-2 alle weiteren Merkmale denen des dritten Musters E-3. Auch hier ist zu be merken, daß bei dem zweiten Vergleichsmuster C-2 die ver zahnte Gummilage 12 keine kurzen Fasern 22 enthielt.

Bei dem dritten Vergleichsmuster C-3 wurde die rückseitige Gummilage 16 aus einer Kautschuklage 16′ bestehend aus der Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs A hergestellt. Die ver zahnte Gummilage 12 wurde aus einer Kautschuklage 12′ herge stellt, die aus der hydrierten Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs F bestand. Die hydrierte Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs F hat dieselbe Zusammensetzung wie die hydrierte Ni trilkautschuk-Verbindung des Typs B (vgl. Tabelle 1), jedoch sind bei der aus dieser Nitrilkautschuk-Verbindung des Typs F hergestellten Kautschuklage 12′ die kurzen Fasern 22 regellos ausgerichtet in dieser verteilt.

Bei dem dritten Vergleichsmuster C-3 wurde dasselbe Schutzge webe 20 verwendet, wie beim ersten Muster E-1. Auch wurden Seile verwendet, die den beiden im ersten Muster verwendeten Seilen entsprachen. Auch diese wurden mit einem Wicklungsab stand von 0,26 mm spiralförmig um die Riemenformwalze 34 (vgl. Fig. 6) gewickelt. Dennoch wurde die Formbarkeit MB als nicht ausreichend bewertet. Diese schlechte Bewertung ist in Tabelle 2 mit dem Kürzel B angegeben. Ursächlich hierfür war, daß nur das Schutzgewebe 20 durch die verzahnte Vorformwalze 24 (vgl. Fig. 4) vorgeformt wurde, nicht jedoch die Kautschuklage 12′. In anderen Worten konnte bei dem dritten Vergleichsmuster C-3 eine Formbarkeit MB von etwas mehr als 93% nicht erreicht werden, da die der verzahnten Gummilage 12 entsprechenden Kautschuklage 12′ unmittelbar um die das vorverformte Schutzgewebe 20 tragende Riemenformwalze 34 ge wickelt wurde, ohne das die Kautschuklage 12′ vorher durch die verzahnte Vorformwalze 24 vorverformt wurde.

Daraus läßt sich schließen, daß die der verzahnten Gummilage 12 entsprechende Kautschuklage 12′ durch die verzahnte Vor formwalze 24 (vgl. Fig. 5) vorverformt werden muß, damit die Wicklungsabstände zwischen den dünnen Seilen so klein wie möglich ausgebildet werden können. Mit anderen Worten mußte bei dem dritten Vergleichsmuster C-3, bei dem die der ver zahnten Gummilage 12 entsprechende Kautschuklage 12′ nicht vorverformt worden war, der Wicklungsabstand zwischen den Seilen größer als 0,3 mm sein, damit eine Formbarkeit MB von mehr als 93% erzielt werden konnte.

Wird dagegen die der verzahnten Gummilage 12 entsprechende Kautschuklage 12′ vorverformt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Wicklungsabstand zwischen den Seilen in einem Bereich von etwa 0,17 mm bis 0,28 mm möglich.

Wie Tabelle 2 entnommen werden kann, entsprach das vierte Vergleichsmuster C-4 im wesentlichen dem dritten Vergleichs muster C-3, jedoch mit dem Unterschied, daß die Seile mit ei nem Wicklungsabstand von 0,47 mm um die Riemenformwalze 34 gewickelt wurden. Aufgrund des Wicklungsabstandes von 0,47 mm wurde die Formbarkeit MB als ausreichend bewertet.

Mit Zahnriemen jedes Musters 1 bis 5 und Vergleichsmusters 1 bis 4 wurde ein erster Lauftest durchgeführt.

In Fig. 14 ist schematisch eine Prüfmaschine dargestellt, mit der der erste Lauftest durchgeführt wurde. Die Prüfmaschine hat vier Zahnräder 51, 52, 53 und 54, eine zwischen den Zahn rädern 51 und 52 angeordnete Leitrolle 55 und einen zwischen den Zahnrädern 53 und 54 angeordneten Riemenspanner 56. Wie in Fig. 14 dargestellt ist, befindet sich ein zu prüfender Zahnriemen 59 mit den vier Zahnrädern 51 bis 54 in Eingriff und wird von diesen gehalten. An der Rückseite des Zahnrie mens 59 liegt die Leitrolle 55 an. Der Riemenspanner 56 liegt elastisch federnd an der Rückseite des Zahnriemens 59 an, da mit dieser eine vorgegebene Spannung hat. Das Zahnrad 51 dient als Antriebszahnrad. Der Zahnriemen 59 wird in Bewegung versetzt, indem das Zahnrad 51 angetrieben wird.

Einige der Zahnriemen des ersten Musters E-1 wurden einem Lauftest auf der in Fig. 14 dargestellten Prüfmaschine unter zogen. Jeder dieser Zahnriemen des ersten Musters E-1 wurde so lange angetrieben, bis Zähne 14 des jeweiligen Zahnriemens beschädigt waren. Anschließend wurde die durchschnittliche Laufzeit der Zahnriemen berechnet. Die durchschnittliche Laufzeit lag bei 404 Stunden, wie in Tabelle 2 und in dem Diagramm der Fig. 16 gezeigt ist.

Einige der Zahnriemen des zweiten Musters E-2 wurden im we sentlichen in gleicher Weise wie die des ersten Musters E-1 einem Lauftest auf der in Fig. 14 dargestellten Prüfmaschine unterzogen. Die durchschnittliche Laufzeit betrug 400 Stun den, wie in Tabelle 2 und dem Diagramm in Fig. 16 gezeigt ist.

Des weiteren wurden einige Zahnriemen des fünften Musters E-5 in gleicher Weise, wie die des ersten Musters E-1, einem Lauftest auf der in Fig. 14 gezeigten Prüfmaschine unterzo gen. Hier betrug die durchschnittliche Laufzeit 420 Stunden, wie Tabelle 2 und das Diagramm in Fig. 16 zeigen.

Ferner wurden einige Zahnriemen des ersten Vergleichsmusters C-1 in gleicher Weise, wie die des ersten Musters E-1, einem Lauftest auf der Prüfmaschine der Fig. 14 unterzogen. Die durchschnittliche Laufzeit betrug 126 Stunden, wie Tabelle 2 und das Diagramm in Fig. 16 zeigen.

Dadurch wurde nachgewiesen, daß die verzahnte Gummilage 12, in der gleichmäßig ausgerichtete kurze Fasern 22 enthalten sind, eine größere Bindungskraft zur rückseitigen Gummilage 16 besitzt, als wenn keine Fasern 22 enthalten sind.

Des weiteren wurde mit Zahnriemen der Muster 1 bis 5 und der Vergleichsmuster 1 bis 4 ein zweiter Lauftest durchgeführt.

In Fig. 15 ist eine Prüfmaschine schematisch dargestellt, die zur Durchführung des zweiten Lauftests verwendet wurde. Die Prüfmaschine hat drei Zahnräder 61, 62 und 65, und einen zwi schen den Zahnrädern 61 und 65 angeordneten Riemenspanner 66. Wie in Fig. 15 gezeigt ist, steht ein zu prüfender Zahnriemen 69 mit den drei Zahnrädern 61, 62 und 65 in Eingriff und wird von diesen gehalten. Der Riemenspanner 66 liegt federnd an der Rückseite des Zahnriemens 69 an, so daß dieser eine vor gegebene Spannung hat. Das Zahnrad 61 dient als Antriebszahn rad. Durch Antreiben des Zahnrades 61 wird der Zahnriemen 69 bewegt.

Einige der Zahnriemen des ersten Musters E-1 wurden einem Lauftest auf der in Fig. 15 gezeigten Prüfmaschine unterzo gen, wobei jeder der Zahnriemen des ersten Musters E-1 so lange geprüft wurde, bis Zähne 14 des Zahnriemens beschädigt waren. Anschließend wurde die durchschnittliche Laufzeit der Zahnriemen berechnet, die, wie Tabelle 2 und das Diagramm der Fig. 17 zeigen, bei 321 Stunden lag.

Ferner wurden auch einige Zahnriemen des dritten Musters E-3 einem Lauftest auf der Maschine nach Fig. 15 unterzogen, der im wesentlichen in gleicher Weise durchgeführt wurde, wie der bei den Zahnriemen des ersten Musters E-1. Die durchschnitt liche Laufzeit lag bei 399 Stunden, wie in Tabelle 2 aufge führt und im Diagramm von Fig. 17 gezeigt ist.

Des weiteren wurden einige Zahnriemen des vierten Musters E-4 einem Lauftest auf der Prüfmaschine nach Fig. 15 in gleicher Weise, wie die des ersten Musters E-1 unterzogen. Die durch schnittliche Laufzeit lag bei 186 Stunden, wie in Tabelle 2 aufgeführt und im Diagramm der Fig. 17 dargestellt ist.

Schließlich wurden noch einige Zahnriemen des fünften Musters E-5 einem Lauftest auf der Prüfmaschine nach Fig. 15 unterzo gen, wobei die Art und Weise des Lauftests im wesentlichen dem der Zahnriemen des ersten Musters E-1 entsprach. Die durchschnittliche Laufzeit betrug 350 Stunden, wie Tabelle 2 und dem Diagramm in Fig. 17 zu entnehmen ist.

Des weiteren wurden einige Zahnriemen des ersten Vergleichs musters C-1 einem Lauftest auf der Prüfmaschine nach Fig. 15 unterzogen, wobei die Art und Weise des Lauftests im wesent lichen dem der Zahnriemen des ersten Musters E-1 entsprach. Die durchschnittliche Laufzeit lag bei 125 Stunden, wie Ta belle 2 und das Diagramm in Fig. 17 zeigen.

Auch wurden einige Zahnriemen des zweiten Vergleichsmusters C-2 in einem Lauftest auf der Prüfmaschine nach Fig. 15 gete stet. Die Art und Weise, in der geprüft wurde, entsprach im wesentlichen der beim ersten Muster E-1. Wie Tabelle 2 und dem Diagramm in Fig. 17 zu entnehmen ist, betrug die durch schnittliche Laufzeit 30 Stunden.

Schließlich wurden einige der vierten Vergleichsmuster C-4 auf der Prüfmaschine nach Fig. 15 einem Lauftest unterzogen, wobei die Art und Weise des Lauftests im wesentlichen dem der Zahnriemen des ersten Musters E-1 entsprach. Die durch schnittliche Laufzeit betrug 145 Stunden, wie in Tabelle 2 aufgeführt und im Diagramm von Fig. 17 dargestellt ist.

Durch den zweiten Lauftest wurde belegt, daß die verzahnte Gummilage 12, in der regelmäßig ausgerichtete kurze Fasern 22 enthalten sind, größere Bindungskräfte zur rückseitigen Gummilage 16 besitzt, als wenn keine Fasern 22 enthalten sind.

Abschließend ist zu bemerken, daß die dritten Vergleichsmu ster C-3 aufgrund der geringeren Formbarkeit MB unvollständig ausgebildet waren und deshalb nicht einmal einem Lauftest unterzogen werden konnten. Ferner bezieht sich die vorlie gende Erfindung auf den Gegenstand der Japanischen Patentan meldung mit der Nr. 8-179950 (eingereicht am 20. Juni 1996), die hiermit ausdrücklich in ihrer Gesamtheit in den Offen barungsgehalt einbezogen wird.

Claims

1. Zahnriemen mit einer verzahnten Gummilage (12), an deren einer Oberfläche Zähne (14) ausgebildet sind und die eine Vielzahl kurzer Fasern (22) enthält, mit einem die ver zahnte Oberfläche der verzahnten Gummilage (12), überzie henden Gewebe (20), mit einer einstückig an der anderen Oberfläche der Gummilage (12) mit dieser fest verbundenen rückseitigen Gummilage (16), und mit mehreren über die Breite des Zahnriemens (10) verteilt angeordneten Seilab schnitten (18), die zwischen der verzahnten Gummilage (12) und der rückseitigen Gummilage (16) derart angeord net sind, daß ein Abschnitt des jeweiligen Seilabschnitts (18) in der verzahnten Gummilage (12) und der verblei bende Abschnitt des jeweiligen Seilabschnitts (18) in der rückseitigen Gummilage (16) eingebettet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß die kurzen Fasern (22) in der gesamten verzahnten Gummilage (12) verteilt und in gleicher Rich tung ausgerichtet sind.

2. Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern (22) im wesentlichen in Längsrichtung des Zahnriemens (10) ausgerichtet sind.

3. Zahnriemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die kurzen Fasern (22) in Längsrichtung im Zahn riemen (10) verteilt sind.

4. Zahnriemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern (22) entlang einer Profiloberfläche der Zähne (14) in einem Außenbereich der verzahnten Gummilage (12) nahe der Profiloberfläche ausgerichtet sind.

5. Zahnriemen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die kurzen Fasern (22) im mittleren Bereich jedes Zahnes (14) im wesentlichen rechtwinklig zu der an deren Oberfläche der verzahnten Gummilage (12) ausgerich tet sind, mit der die rückseitige Gummilage (16) verbun den ist.

6. Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern (22) in der verzahnten Gummilage (12) im wesentlichen in Richtung der Breite des Zahnriemens (10) ausgerichtet sind.

7. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß als kurze Fasern Aramid-Fasern (22) verwendet werden.

8. Zahnriemen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Aramid-Fasern kurze Meta-Aramid-Fasern (22) verwendet werden.

9. Zahnriemen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Aramid-Fasern kurze Para-Aramid-Fasern (22) verwendet werden.

10. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die kurzen Fasern (22) eine Länge in einem Bereich von etwa 1 mm bis zu 6 mm haben.

11. Zahnriemen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern (22) vorzugsweise eine Länge von etwa 3 mm haben.

12. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Menge kurzer Fasern (22) bezogen auf 100 Anteile Grundmenge Kautschuk für die verzahnte Gummilage (12) in einem Bereich von etwa 3 Anteilen bis 30 Anteilen liegt.

13. Zahnriemen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge kurzer Fasern (22) bezogen auf 100 Anteile der Grundmenge Kautschuk für die verzahnte Gummilage (12) vorzugsweise bei etwa 6,5 Anteilen liegt.

14. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Grundmenge Kautschuk für die ver zahnte Gummilage (12) und die rückseitige Gummilage (16) hydriertes Nitrilkautschuk mit einer Hydrierungsrate von nicht weniger als 91% ist.

15. Zahnriemen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmenge Kautschuk als Vulkanisierungsmittel orga nisches Peroxid enthält.

16. Zahnriemen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmenge Kautschuk Schwefel als Vulkanisierungsmit tel und einen schwefelhaltigen Vulkanisierungsbeschleuni ger enthält.

17. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gewebe (20) und die Kautschuklage (12′) für die verzahnte Gummilage (12) zu einem Profil vorgeformt werden, das dem fertigen Profil des Zahnrie mens (10) ähnlich ist.

18. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gewebe (20) aus einem dehnbaren Mischgarn, das in Längsrichtung des Zahnriemens (10) aus gerichtet ist, und einem nicht dehnbaren Garn besteht, das in Richtung der Breite des Zahnriemens (10) ausge richtet ist.

19. Zahnriemen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (20) eine so hohe Elastizität besitzt, daß es nur beschädigt wird, wenn das Gewebe (20) bezogen auf seine Ausgangsgröße um etwa 30% oder bis zu 80% gedehnt wird.

20. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gewebe (20) mit einer Resonocinol- Formaldehyd-Latex-Lösung behandelt worden ist.

21. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, daß die Seilabschnitte (18) aus hochfesten Glasfasern gebildet sind.

22. Zahnriemen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilabschnitte (18) mit einem Abstand (g) von etwa 0,17 bis 0,28 mm voneinander entfernt angeordnet sind.

23. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, daß die Seilabschnitte (18) aus Aramid-Fa sern gebildet sind.

24. Zahnriemen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilabschnitte (18) mit einem Abstand (g) von etwa 0,25 bis 0,36 mm voneinander entfernt angeordnet sind.

25. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, daß die Seilabschnitte (18) mit einer Reso nocinol-Formaldehyd-Latex-Lösung, einer Kautschuklösung und einer Lösung aus Acajou-modifiziertem Phenolharz be handelt worden sind.