DE19803982B4

DE19803982B4 - Transmissionsriemen

Info

Publication number: DE19803982B4
Application number: DE1998103982
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Onaka
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2018-01-29
Also published as: ID19741A; DE19803982A1

Abstract

Transmissionsriemen (10) mit einer Innenseite und einer Außenseite, umfassend: a) einen Riemenkörper (12, 50) mit einer Länge, mit in einem Abstand voneinander angeordneten Seiten (20, 22), mit einer von einer ersten Gummischicht (34) gebildeten inneren Oberfläche (16) und mit einer von einer zweiten Gummischicht (30) gebildeten äußeren Oberfläche (18), b) mindestens eine V-förmige Rille (40, 54), die sich auf der Innenseite des Riemenkörpers (12, 50) in dessen Längsrichtung erstreckt und auf diese Weise mindestens eine erste und eine zweite, in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnete, sich in Längsrichtung des Riemenkörpers (12, 50) erstreckende Rippe (42, 52) begrenzt, und c) eine einzelne Lage eines verstärkenden Gewebes (58) auf der Außenseite des Riemenkörpers (12, 50), d) wobei das verstärkende Gewebe (58) gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen aufweist, von denen die erste Oberfläche direkt auf die Gummischicht (30) auf der äußeren Oberfläche (18) des Riemenkörpers (12, 50) aufgebracht ist und die zweite Oberfläche die Außenseite des Transmissionsriemens (10) bildet, e) wobei die einzelne Lage des verstärkenden Gewebes (58) aus verwebten Garnen besteht, die ein Gemisch aus Aramidfasern und Polyethylenterephtalatfasern bilden, f) wobei der Gewichtsanteil von Aramidfaser zu Polyethylenterephthalatfaser zwischen 25% und 75% liegt, g) wobei der Riemenkörper (12, 50) ein Kernelement, das sich in Längsrichtung des Riemenkörpers (12, 50) erstreckt und eine neutrale Fläche (P) bestimmt und welches in eine dritte Gummischicht (38) eingelagerte lasttragende Schnüre (24) umfasst, und ein gespanntes Teilstück (26) außerhalb der neutralen Fläche (P) und ein gestauchtes Teilstück (28) innerhalb der neutralen Fläche (P) umfasst, h) wobei sich mindestens eine V-förmige Rille (40, 54) von der Innenseite des Riemenkörpers (12, 50) durch das gestauchte Teilstück (28) nach außerhalb der neutralen Fläche (P) erstreckt und i) wobei die Enden (64, 66; 74, 76) des das verstärkende Gewebe (58) bildenden Segeltuchstreifens stumpf verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transmissionsriemen mit einer Innenseite und einer Außenseite und insbesondere auf einen Transmissionsriemen mit einem Körper mit einem darauf angeordneten verstärkenden Gewebe.
Es sind Kraftübertragungssysteme mit einer Vielzahl von mehrfach gerippten, auf in einem Abstand voneinander angeordneten Antriebsscheiben aufgezogenen Riemen bekannt. Diese Systeme werden verwendet, um Hochleistungsmaschinen wie Pressen, Kompressoren usw. zu betreiben. In solchen Umgebungen werden die Riemen beim Betrieb oftmals unabhängig in Schwingungen versetzt, die dazu führen können, daß benachbarte Riemen in Kontakt treten und sich gegenseitig beeinträchtigen.
Bezüglich dieses Problems ist es bekannt, einen Bandriemen mit einem auf der rückseitigen Oberfläche des Riemens als Verbindungsband befestigten Breitwandsegeltuch oder sich seitlich erstreckendem, rolladenartig strukturiertem, teurem Segeltuch oder Vliesstoff o. dgl. zu benutzen. Ein Beispiel für einen derartigen Bandriemen ist in der JP-Patentveröffentlichung Nr. 57-56619 dargestellt.
Der Bandriemen mit dem Breitwandsegeltuch dehnt sich beträchtlich über die Länge des Riemens. Der Riemen ist jedoch unempfindlich gegenüber Dehnung in Querrichtung zur Riemenlänge, gegeben durch den engen Winkel des Gewebes. Dies kann zu einer schlechten Übereinstimmung mit der Antriebsscheibe mit dem Ergebnis führen, daß sich das Verbindungsband von der rückseitigen Oberfläche des Riemens ablöst.
Andererseits können Bandriemen, die seitwärts dehnbaren Cordstoff oder Vliesstoff als Verbindungsband benutzen, durch das Zulassen substanzieller Dehnung in Querrichtung zur Riemenlänge beträchtliche Expansion und Kompression von Gummi zwischen benachbarten Schnüren im Band erlauben. Dies kann zum Bersten des Gummis führen. Dies ist speziell ein Problem bei Antriebsscheiben mit kleinem Durchmesser.
Wegen dieser Probleme sind bisher gewöhnliche, einfache Stoffe oder Twillstoffe verwendet worden, um das Verbindungsband in Bandriemen zu bestimmen. Bandriemen mit rohen Kanten werden oft an Stelle von umwickelten Riemen verwendet.
Es wurden auch Bandriemen mit rohen Kanten für Dieselmotoren verwendet, die in großen Bussen und Schwerlast-LKWs eingesetzt werden. Diese Riemen sind allgemein erforderlich, um eine Kilometerzahl von mindestens 100.000 Kilometern zu erreichen. Ein Schaden an diesen Riemen ist oft dem Bruch der Gummischicht zuzuschreiben, welche durch thermische Zersetzung verursacht wird, d. h. der Verhärtung der gestauchten und der angespannten Gummischichten. Ein Defekt ist oftmals dem Reißen und Ablösen des Verbindungsbandes zuzuschreiben, was durch Dehnungsermüdung und thermische Zersetzung hervorgerufen wird, die sich in dem Verbindungsband konzentrieren können. Im allgemeinen überlappen die Kanten des verstärkenden Gewebes, welches eine Form des Verbindungsbandes darstellt, und die Kanten sind miteinander verbunden. Die verbundenen Kanten können sich voneinander lösen, wenn der Bandriemen im Betrieb gedehnt und erhitzt wird. Dies kann dazu führen, daß das verstärkende Gewebe und die angespannte Gummischicht vom Rest des Riemens getrennt werden und so die Lebensdauer des Riemens in unerwünschter Weise verkürzt wird.
Aus der DE 691 08 506 T2 ist ein Transmissionsriemen bekannt, der aus einer von dehnbaren Schnüren in Längsrichtung durchsetzten Gummischicht, auf deren Innenseite angebrachten, in Längsrichtung verlaufenden Rippen mit V-förmigen Rillen, die unterhalb der Gummischicht enden, und einer auf der Außenseite der Gummischicht angebrachten Gewebe-Mantelschicht gebildet ist. Hierdurch werden hinsichtlich der gespannten und gestauchten Bereiche unvollkommene Transmissionsriemen geschaffen, deren Lebensdauer begrenzt ist.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer eines Transmissionsriemens mit einer Innen- und einer Außenseite und mit gespannten und gestauchten Bereichen zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Transmissionsriemen mit einer Innenseite und einer Außenseite vor, der folgende Merkmale umfasst:

a) einen Riemenkörper mit einer Länge, mit in einem Abstand voneinander angeordneten Seiten, mit einer von einer ersten Gummischicht gebildeten inneren Oberfläche und mit einer von einer zweiten Gummischicht gebildeten äußeren Oberfläche,
b) mindestens eine V-förmige Rille, die sich auf der Innenseite des Riemenkörpers in dessen Längsrichtung erstreckt und auf diese Weise mindestens eine erste und eine zweite, in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnete, sich in Längsrichtung des Körpers erstreckende Rippe begrenzt, und
c) eine einzelne Lage eines verstärkenden Gewebe auf der Außenseite des Riemenkörpers,
d) wobei das verstärkende Gewebe gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen aufweist, von denen die erste Oberfläche direkt auf die Gummischicht auf der äußeren Oberfläche des Riemenkörpers aufgebracht ist und die zweite Oberfläche die Außenseite des Transmissionsriemens bildet,
e) wobei die einzelne Lage des verstärkenden Gewebes aus verwebten Garnen besteht, die ein Gemisch aus Aramidfasern und Terephthalatfasern bilden,
f) wobei der Gewichtsanteil von Aramidfaser zu Polyethylenterephthalatfaser zwischen 25% und 75% liegt,
g) wobei der Riemenkörper ein Kernelement, das sich in Längsrichtung des Riemenkörpers erstreckt und eine neutrale Fläche bestimmt und welches in eine dritte Gummischicht eingelagerte lasttragende Schnüre umfasst, und ein gespanntes Teilstück außerhalb der neutralen Fläche und ein gestauchtes Teilstück innerhalb der neutralen Fläche umfasst,
h) wobei sich mindestens eine V-förmige Rille von der Innenseite des Riemenkörpers durch das gestauchte Teilstück nach außerhalb der neutralen Fläche erstreckt und
i) wobei die Enden des das verstärkende Gewebe bildenden Segeltuchstreifens stumpf verbunden sind.

Die Verwendung einer einzelnen Lage eines verstärkenden Gewebes aus verwebten Garnen, die ein Gemisch aus Aramid- und Polyethylenterephtalatfasern bilden, bewirkt trotz der durch die neutrale Fläche hindurchgehenden V-förmigen Rille eine hohe Flexibilität in den Biegeeigenschaften und damit eine hohe Lebensdauer des Transmissionsriemens.
Aus der US 5 484 343 ist nur eine spezielle Art eines verstärkenden Gewebes aus verwebten Garnen vorbekannt. Die DE 25 23 817 A1 offenbart nur biegsame polymere Stoffe, wie Natur- oder Synthetikgummi. Aus DE 691 03 465 T2 sind nur kurze verstärkende Fasern vorbekannt.
Das verstärkende Gewebe kann eine Lage mit in einem Abstand voneinander angeordneten ersten und zweiten Enden sein, wobei die ersten und die zweiten Enden stumpf gestoßen und miteinander vernäht sind.
Das gestauchte und das gespannte Teilstück können jeweils durch Gummi mit darin eingelagerten kurzen, verstärkenden Fasern bestimmt sein. Die kurzen, verstärkenden Fasern haben jede eine sich seitwärts innerhalb des Körpers erstreckende Länge.
Der gestauchte Bereich kann durch eine erste Gummischicht bestimmt sein, wobei das gespannte Teilstück durch eine zweite Gummischicht bestimmt ist. Eine dritte Gummischicht befindet sich zwischen der ersten und zweiten Gummischicht, wobei das Kernelement eine in die dritte Gummischicht eingelagerte lasttragende Schnur ist.
Das verstärkende Gewebe kann aus gezwirntem Mischgarn mit Faser und Spinnfasergarn aus Polyethylentherephthalatfaser gemacht sein,
Die Aramidfaser kann mindestens entweder eine Polymetaphenylenisophthalamidfaser oder eine Polyparaphenylenterephthalamidfaser sein.
Die kurzen verstärkenden Fasern können seitlich aus dem Körper von mindestens entweder dem komprimierten Teilstück oder dem gespannten Teilstück herausragen.
In einer Ausführungsform haben die erste und die zweite, im seitlichen Abstand voneinander angeordneten Rippen in regelmäßigen Abständen voneinander Zähne entlang der Länge des Körpers.
Das verstärkende Gewebe kann sich auf der Innenseite des Körpers befinden.
Das verstärkende Gewebe auf der Außenseite des Körpers kann aus Schuß- und Kettfäden gemacht sein, welche sich in einem Winkel von 90°–120° kreuzen.
Das verstärkende Gewebe auf der Außenseite des Riemenkörpers kann mit RFL behandelt und durch Friktionsbeschichtung mit einer Gummizusammensetzung beschichtet werden.
Das verstärkende Gewebe auf der Außenseite des Körpers kann aus 5–40 Spinnfasergarnen, gekennzeichnet durch Fasern aus Polymetaphenylenisophthalamid mit einer Dicke von 1,0–4,0 Denier und eine Spinnlänge von 20 bis 80 mm, verdrillt mit 5 bis 40 Spinnfasergarnen, gekennzeichnet durch Fasern aus Polyethylenterephthalat mit einer Dicke von 2,0 bis 10,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm, hergestellt sein.
Das verstärkende Gewebe auf der Außenseite des Riemenkörpers kann bestimmt sein durch 5 bis 40 Spinnfasergarne, hergestellt durch Mischen und Spinnen von Polymetaphenylenisophthalamidfasern mit einer Dicke von 1,0 bis 4,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm und Polyethylenterephthalatfasern mit einer Dicke von 2,0 bis 10,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm.
Die kurzen verstärkenden Fasern können Para-Aramidfasern sein.
In einer Ausführungsform hat eine Vielzahl der Para-Aramidfasern aus dem Körper herausragende Teilstücke, wobei die aus dem Körper herausragenden Teilstücke fibrilliert sind.
In einer Ausführungsform hat die Vielzahl der Para-Aramidfasern Hauptbereiche, die in den Körper eingebettet sind und die eine Dicke haben und die herausragenden Teilstücke der Para-Aramidfasern weisen eine Dicke zwischen 1/8 und der Hälfte der Dicke der Hauptbereiche der Para-Aramidfasern auf.
Der erfindungsgemäße Transmissionsriemen wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Teilstücks des Transmissionsriemens,
2 eine Ansicht einer modifizierten Ausführungsform des Transmissionsriemens nach 1,
3 die Ansicht eines Teilstücks des verstärkenden Gewebes des Transmissionsriemens, verwendbar zur Herstellung des Transmissionsriemens nach 1 und 2, und
4 eine perspektivische Ansicht eines Schlauchs des verstärkenden Gewebes nach 3, verwendet zur Herstellung des Transmissionsriemens.
In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transmissionsriemens 10 dargestellt. Der Transmissionsriemen 10 hat einen Körper 12 mit einer sich in Richtung des doppelköpfigen Pfeils 14 erstreckenden Länge, eine innere Oberfläche 16, eine äußere Oberfläche 18 und in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnete Seiten 20, 22. Der Riemenkörper 12 hat darin eingelassene, lasttragende und eine neutrale Fläche P zwischen der Innenseite und der Außenseite des Riemenkörpers 12 bestimmende Schnüre 24. Ein gespanntes Teilstück 26 wird außerhalb der neutralen Fläche P bestimmt, mit einem gestauchten Teilstück 28, welches innerhalb der neutralen Fläche P bestimmt ist. Das gespannte Teilstück 26 wird durch eine Gummischicht 30 mit darin eingelagerten kurzen, verstärkenden Fasern 32 bestimmt. Das gestauchte Teilstück 28 wird durch eine Gummischicht 34 mit darin eingelagerten kurzen, verstärkenden Fasern 36 bestimmt. Die verstärkenden Fasern 32, 36 haben seitlich zum Riemenkörper 12 ausgerichtete Längen. Eine Polster-Gummischicht 38 ist zwischen der gespannten Gummischicht 30 und der gestauchten Gummischicht 34 angeordnet. Die lasttragenden Schnüre 24 sind in die Polster-Gummischicht 38 eingebettet. Die lasttragenden Schnüre 24 können aus Polyester, Nylon, Aramidfasern oder dergleichen gemacht sein.
V-förmige Rillen 40 erstrecken sich von der Innenseite des Riemenkörpers 12 in Längsrichtung des Riemenkörpers 12, in dieser Weise V-förmige Rippen 42 bestimmend. Die Rillen 40 sind auf den Kontakt mit einer Antriebsscheibe (nicht dargestellt) mit darauf befindlichen, komplementär ausgeformten Vorsprüngen angepaßt. Die Rillen 40 sind in seitlicher Richtung regelmäßig voneinander beabstandet und jede erstreckt sich über die neutrale Fläche P hinaus nach außen. In dieser Ausführungsform liegt der Ursprung 44 jeder Rille 40 innerhalb der gespannten Gummischicht 30. Dies gewährt eine solide Antriebsfläche auf den Rippen 42 für eine Kraftübertragungsfähigkeit bei Hochbelastung. Dieser Riementyp unterscheidet sich von V-gerippten Riemen mit auf der Innenseite des Riemens ausgeformten Rillen, die sich nicht über eine entsprechende neutrale Fläche hinaus nach außen erstrecken.
In dem gestauchten Teilstück 28 sind die Rippen 42 so geformt, um Zähne 46 auszubilden, die über die Länge des Körpers 12 regelmäßig beabstandet sind. Die gezahnte Anordnung verstärkt die Biegungsflexibilität des Körpers 12. Die Neigung und die Tiefe der Zähne 46 können durch einen Durchschnittsfachmann der Riementechnik optimiert werden.
In 2 ist eine modifizierte Ausführungsform 50 des erfindungsgemäßen Transmissionsriemens dargestellt. Der Transmissionsriemen 50 hat eine zu 1 entsprechende Anordnung von Bestandteilen, wobei die einzige Ausnahme darin besteht, daß die Rippen 52, welche den Rippen 42 entsprechen, keinerlei darin ausgeformte Zähne aufweisen. Rillen 54 mit der gleichen Anordnung wie die Rillen 40 auf dem Transmissionsriemen 10 verursachen, daß die Rippen 52 die gleiche Anordnung haben wie die Rippen 42. Der Körper 56 des Riemens 50 weist, mit der Ausnahme der nicht gezahnten Anordnung, die gleiche Konstruktion auf wie der Riemen 10.
Die Außenseiten beider Riemenkörper 12, 56 sind mit verstärkendem Gewebe 58 bedeckt, wobei die Innenseiten der Körper 12, 56 mit einem verstärkenden Gewebe 62 bedeckt sind. Das verstärkende Gewebe 58, 62 erhöht den Biegungsermüdungswiderstand. Das verstärkende Gewebe 58, 62 ist dazu vorgesehen, die Riemen 10, 50 gegen Scher- und Zugkräfte widerstandsfähiger zu machen.
Das verstärkende Gewebe 62 ist ein einlagiges, aus Schuß- und Kettfäden gefertigtes Breitwandsegeltuch. Die einzelne Lage erhält die Flexibilität des Riemens. Der Kreuzungswinkel zwischen Schuß- und Kettfaden beträgt 90° bis 120°, wobei die Fäden zur Länge des Riemens gewinkelt sind. Das Gewebe 58 ist durch eine Lage bestimmt mit im Abstand voneinander angeordneten Enden 64, 66, welche in der Verbindung 68 stumpf gestoßen sind. Die Enden 64, 66 sind an der Verbindung 68 maschinenvernäht.
In 3 wird das Verfahren zur Herstellung des verstärkenden Gewebes 58 beschrieben. Ein schräg verbundener Segeltuchstreifen 70 wird durch Ausbildung schräg geschnittener Verbindungen 72 in einer Mehrzahl von Breitwandsegeltuchstreifen geformt. Die Streifen werden durch maschinelles Weben von Kett- und Schußfäden unter Verwendung eines Kreuzungswinkels, der im Bereich von 90° bis 120° liegt, hergestellt. Der Streifen 70 wird mit RFL behandelt und dann durch Friktionsbeschichtung mit einer Gummizusammensetzung beschichtet, um einen Gummiimprägnierten Segeltuchstreifen zu bestimmen. Das RFL ist ein Gemisch aus Resorcin-Formalin-Präkondensat mit Latex. Das Latex kann beispielsweise Chloropren, Styrolbutadienvinylpyridin-Terpolymer, hydriertes Nitril, Nitrilbutadiengummi oder dergleichen sein.
Der Streifen 70 wird zu einer vorbestimmten Weite zerschnitten. Die schräg geschnittenen Verbindungen 72 werden dann freigegeben und die Enden stumpf gestoßen durch maschinelles Vernähen mit einem Überwendstich unter Verwendung von Nylon- oder Baumwollfaden. Zusätzlich werden beide Enden 74, 76 des Streifens 70 wie oben beschrieben stumpf gestoßen und maschinell vernäht, um das Gewebe 58 in einen zylindrischen Schlauch 78 zu formen, wie in 4 dargestellt. Das Gewebe 58, dargestellt in 4, hat mindestens eine Naht 68, wobei alle Nähte 68 maschinell vernäht sind. Die Nahtlinien können parallel oder im Winkel zur zentralen Achse 80 des Schlauchs 78 verlaufen.
Das verstärkende Gewebe 58 wird durch das Weben gemischter Garne aus Aramidfaser und Polyethylenterephthalatfaser hergestellt. Die Aramidfaser kann eine Meta-Aramidfaser (Polymetaphenylenisophthalamidfaser) oder eine Para-Aramidfaser (Polyparaphenylenterephthalamidfaser) sein. Für diesen Zweck geeignete kommerzielle Produkte werden derzeit unter den Marken TWARON^®, KEVLAR^® und TECHNORA^® verkauft.
5 bis 40 Garne, hergestellt aus Polymetaphenylenisophthalamidfaser mit einer Dicke von 1,0 bis 4,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm, können zusammen mit 5 bis 40 Spinnfasergarnen aus Polyethylenterephthalatfaser mit einer Dicke von 2,0 bis 10,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm in einer solchen Weise verdrillt sein, daß der Gewichtsanteil von Polymetaphenylenisophthalamidfaser zwischen 25% und 75% liegt. Das derartig verdrillte Garn wird zur Herstellung des verstärkenden Gewebes 58 verwendet.
Alternativ werden 5 bis 40 gemischte Spinnfasergarne durch Mischen und Spinnen von Polymetaphenylenisophthalamidfaser mit einer Dicke von 1,0 bis 4,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm und Polyethylenterephthalatfaser mit einer Dicke von 2,0 bis 10,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm in einer solchen Weise, daß der Gewichtsanteil der Polymetaphenylenisophthalamidfaser im gemischten Spinnfasergarn zwischen 25% und 75% liegt, hergestellt.
Polymetaphenylenisophthalamidfaser ist kommerziell in Produkten erhältlich, die derzeit unter den Marken CORNER^® und NOMEX^® vertrieben werden.
Das oben beschriebene verdrillte Mischgarn oder Mischspinnfasergarn werden als Schuß- und/oder Kettfäden zur Herstellung des verstärkenden Gewebes 58 verwendet.
Es ist allgemein festgestellt worden, daß bei einem Gewichtsanteil an Aramidfaser von weniger als 25%, das daraus hergestellte verstärkende Gewebe eine relativ geringe Festigkeit aufweist. Das Leben des Riemens, in welches das Gewebe eingearbeitet wird, kann verkürzt sein. Darüberhinaus kann die Abnutzungsresistenz des Riemens gering sein. Wenn andererseits der Gewichtsanteil an Aramidfaser größer als 75% ist, kann die Festigkeit des aus dem Garn hergestellten verstärkenden Gewebes und die Abnutzungsresistenz des Riemens, in welchen das Gewebe eingearbeitet ist, unzureichend sein.
In einer beispielhaften Konstruktion des Transmissionsriemens 10, 50 kann die gespannte Gummischicht 30 und die gestauchte Gummischicht 34 jede aus einem Gummimaterial hergestellt sein, das entweder aus Naturkautschuk, Styrolbutadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, alkyliertem chlorsulfoniertem Polyethylen, hydriertem Nitrilkautschuk, einem gemischten Polymer aus hydriertem Nitrilkautschuk und einem Metallsalz einer ungesättigten Carbonsäure oder einem Gemisch daraus gemacht ist. Die verstärkenden Fasern 36 können Para-Aramidfasern, wie solche, die derzeit unter den Marken TWARON^®, KEVLAR^® und TECHNOR^® kommerziell vertrieben werden, sein oder ein Gemisch aus Para-Aramidfaser mit Nylon, Polyester, Vinylon, Baumwolle oder Meta-Aramidfaser (ein geeignetes Produkt wird derzeit unter dem Markennamen CORNEX vertrieben). In einer bevorzugten Ausführungsform wird in jeder Schicht 30, 34 ein Gemisch aus Para-Aramidfaser und Nylon so mit Gummi vermengt, so daß die Faserlängen mit Bezug auf den Riemenkörper 12 generell seitwärts ausgerichtet sind.
Die Menge an kurzen, verstärkenden, dem Gummi zugesetzten Fasern 32, 36 kann von 5 bis 40 Gewichtsanteile betragen, liegt aber bevorzugt zwischen 8 und 15 Gewichtsanteile bezogen auf je 100 Anteile Gummi.
Die Polster-Gummischicht 38 kann mit kurzen, verstärkenden Fasern versehen sein. Vorzugsweise enthält die Polster-Gummischicht 38 jedoch keine derartigen Fasern.
Bestimmte verstärkende Fasern 32, benachbart zu den seitlich liegenden Oberflächen 82, 84 der Rippen 42 und 86, 88 der Rippen 52 haben in das Gummi der Schichten 30, 34 eingelagerte Hauptbereiche 90 und aus den Oberflächen 82, 84, 86, 88 herausragende Teilstücke 92. Wenn Para-Aramidfasern 36 verwendet werden, sind die herausragenden Teilstücke 92 fibrilliert. Die Dicke der herausragenden und fibrillierten Teilstücke 92 ist zwischen 1/8 bis 1/2 der Dicke der eingebetteten Hauptbereiche 90 der verstärkenden Fasern 32, 36. Die fibrillierten Teilstücke 92 sind zum Teil gekräuselt. Die fibrillierten Teilstücke 92 verringern die Reibung zwischen den Riemen 10, 50 und einer in Kontakt stehenden Antriebsscheibe während des Betriebs, auf diese Weise den Haftungsabrieb des Gummis auf dem Riemenkörper 12, 56 hemmend und als Konsequenz daraus ebenso den Lärm reduzierend, der durch das Schleudern des Riemens 10, 50 entsteht.
Um die Faserteilstücke zu behandeln, wird der Riemenschlauch 78 zur Ausformung der Rippen 42, 54 geschliffen. Eine Schleifscheibe mit Diamantpartikeln von 80–200 Mesh kann verwendet werden und diese kann rotiert werden, während sie gegen den Riemenschlauch 78 gepreßt wird, welcher ebenfalls vorzugsweise bewegt wird.
Zur Herstellung des Transmissionsriemens 10 wird eine flache Preßform mit alternierenden Zähnen und Rillen verwendet. Das verstärkende Gewebe 62 ist bestimmt durch eine oder mehrere, auf die Preßform aufgelegte Lagen von Segeltuch. Anschließend wird eine Lage von nicht vulkanisiertem Gummi auf das Segeltuch aufgelegt und daran laminiert. Durch Pressen der aufliegenden Gummilage gegen die Preßform wird eine gezahnte Unterlage ausgeformt.
Als eine Alternative zu der zuvor beschriebenen Ausbildung der gezahnten Unterlage kann eine ringförmige Preßform mit den auf dem Umfang alternierenden Zähnen und Rillen verwendet werden. Die Riemenkomponenten werden nacheinander um die bezahnte Preßformoberfläche gewickelt.
Die Preßform wird in eine Preßmaschine (nicht dargestellt) eingesetzt. Eine äußere Preßform mit längs ihrer umfänglichen Oberfläche alternierenden Zähnen und Rillen wird auf die innere Preßform montiert. Die gezahnte Unterlage, welche zur Ausformung der gestauchten Gummischicht 34 verwendet wird, wird auf die Preßform aufmontiert, gefolgt von einer die Polstergummischicht 38 ausformenden Lage, lasttragenden Schnur 24, einer die gespannte Gummischicht 30 ausformenden Lage und dem verstärkenden Gewebe 62. Durch ein herkömmliches Verfahren werden die solcherart laminierten Komponenten vorgeformt und anschließend in eine Ummantelung eingepaßt, welche am Platz gehalten wird, während eine Vulkanisation in der üblichen Weise ausgeführt wird. Der vulkanisierte zylindrische Riemenschlauch wird dann von der Form befreit und geschliffen und zu einzelnen Riemen von vorbestimmter Breite zerschnitten.
Alternativ dazu kann der Riemenschlauch in einer umgekehrten Vorgehensweise geformt werden. D. h., daß das verstärkende Gewebe 62 direkt auf die Preßform aufgebracht wird, gefolgt durch eine die gespannte Gummischicht 30 ausformende Lage, eine die Polstergummischicht 38 ausformende Lage, die lasttragenden Schnüre 24, eine die gestauchte Gummischicht 34 ausformende Lage und das verstärkende Gewebe 62. Ein äußeres Preßelement mit längs seiner inneren Umfangsoberfläche alternierenden Zähnen und Rillen wird auf die laminierten Riemenkomponenten aufmontiert. Eine Ummantelung wird auf die äußere Preßform aufmontiert. Der Riemenschlauch wird dann in herkömmlicher Weise vulkanisiert. Er wird anschließend aus der Preßform befreit und geschliffen und zur Herstellung von Riemen mit vorbestimmter Breite zerschnitten.
Für die Herstellung des Riemens 50 aus 2 wird vorzugsweise die inverse Herstellungsmethode verwendet mit dem Aufbau der Komponenten auf eine Preßform von der Außenseite zu der Innenseite des Riemens. Der Riemenschlauch könnte durch den Aufbau der einzelnen Komponenten auf eine Preßform von innen nach außen geformt werden.
Die folgenden Beispiele demonstrieren die Vorteile der vorliegenden Erfindung:
Erfindungsgemäße Probe Nr. 1
Polyethylenterephthalatfaser von der Größe 1100 Denier wurde verzwirnt mit einer Endverdrehung von 8,8 pro 10 cm und einer primären Verdrehung von 21,0 pro 10 cm in entgegengesetzter Richtung um eine lasttragende Schnur verdrillt mit einem Drillmultiplikator von 2 × 5 herzustellen. Die Schnur wies einen Gesamt-Denier von 11000 auf.
Die rohe Schnur wurde in einem Isocyanatkleber vorgetaucht, dann bei etwa 170–180°C getrocknet. Anschließend wurde die Schnur in RFL eingetaucht und abschließend in gestrecktem Zustand während einer Erhitzung auf 200–240°C fixiert.

Spinnfasergarn aus Polymetaphenylenisophthalamid (PMIA) (hergestellt und verkauft unter der Warenbezeichnung CORNEX^®, Teijin Ltd.) und Spinnfasergarn aus Polyethylenterephtalat wurden zum Weben eines verstärkenden Gewebes verwendet. Die Textur des gewebten Segeltuchs ist in der untenstehenden Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

	Gewichtsverhältnis	Textur des Segeltuchs
Erfindungsgemäße Probe Nr. 1	CORNEX/PET 25/75	PMIA/PET₂₀S/4x PMIA/PET₂₀S/4
		70 × 70
Vergleichsprobe Nr. 1	100% Baumwolle	B₂₀S/4 × B₂₀S/4
		70 × 70

B: Baumwolle
PET: Polyethylenterephthalat
PMIA: Polymetaphenylenisophthalamid (CORNEX^®, hergestellt durch Teijin Ltd.)

Dieses Segeltuch wurde als ein Breitbandsegeltuch ausgeformt, in welchem der Kreuzungswinkel zwischen Schuß- und Kettfaden etwa 100° war. Das resultierende Breitwandsegeltuch wurde in RFL Lösung eingetaucht, bestehend aus 100 Gewichtsanteilen Chloropren-Gummilatex, 14,6 Gewichsanteilen Resorcin, 9,2 Gewichtsanteilen Formalin, 1,5 Gewichtsanteilen Natriumhydroxid und 262,5 Gewichtsanteilen Wasser. Das Segeltuch wurde anschließend für 2 Minuten auf 150°C erhitzt. Das derart hergestellte Segeltuch wurde durch Friktionsbeschichtung mit einer Chloroprengummizusammensetzung beschichtet, um mit Gummi imprägniertes Segeltuch zu erhalten. Das Segeltuch wurde diagonal geschnitten und eine Mehrzahl der geschnittenen Segeltuchstreifen wurden schräg angesetzt, um einen zusammengefügten Segeltuchstreifen zu erhalten. Dieser Streifen wurde auf eine vorbestimmte Breite geschnitten. Die diagonal verbundenen Stücke wurden dann freigesetzt und stumpf gestoßen und maschinell an der Nahtstelle vernäht. Beide Enden des stumpf gestoßenen Streifens wurden ebenfalls stumpf gestoßen und maschinell vernäht um einen zylindrischen Schlauch aus verstärkenden Gewebe auszuformen.
Eine Gummizusammensetzung aus Chloroprengummi und kurzen Para-Aramidfasern und kurzen Nylonfasern wurde verwendet, um eine gestauchte Gummischicht und eine gespannte Gummischicht auszuformen. Eine Gummizusammensetzung ohne jede verstärkende Faser wurde zur Ausformung einer Polstergummischicht verwendet.
Nachdem diese Materialien hergestellt waren, wurde die Lage aus verstärkendem Gewebe auf eine Preßform gelegt, gefolgt durch die gespannte Gummischicht, die Polstergummischicht, die lasttragenden Schnüre und die gestauchte Gummischicht. Eine äußere Preßform mit längs ihres inneren Umfangs alternierenden Zähnen und Rillen wurde auf den Riemenschlauch montiert. Eine Ummantelung wurde dann um die äußere Preßform plaziert, wonach die derartig geformte Anordnung in ein Vulkanisierungsgefäß eingebracht und vulkanisiert wurde. Der Schlauch wurde in einem Doppelschraubenschleifer eingesetzt und im gespannten Zustand mit einer Schleifscheibe geschliffen, um V-förmige Rillen in regelmäßigen seitlichen Intervallen auszuformen. Der Schlauch wurde dann zu einzelnen Riemen mit einer vorbestimmten Breite verschnitten, wobei das resultierende Produkt ein rohkantiger Transmissionsriemen war.
Der derart gefertigte Riemen hatte eine äußere Breite von 57 mm, eine Dicke zwischen der Innenseite und der Außenseite von 13 mm, eine Länge von 1250 mm, einen Zahnabstand von 9,9 mm, eine Zahntiefe von 3,8 mm und eine äußere Umfangslänge von 1287 mm.
Erfindungsgemäße Probe Nr. 2
Die gleichen lasttragenden Schnüre, die gleiche gespannte Gummischicht, die gleiche Polstergummischicht und die gleiche gestauchte Gummischicht und das gleiche verstärkende Gewebe wie jene in der erfindungsgemäßen Probe Nr. 1 wurden verwendet und in der gleichen Weise auf einer Preßform aufgebaut wie für die erfindungsgemäße Probe Nr. 1 beschrieben. Nach der Ausbildung des Riemenschlauches wurde der Riemenschlauch mit einer Ummantelung bedeckt und vulkanisiert. Der vulkanisierte Riemenschlauch wurde zur Ausbildung V-förmiger Rillen geschliffen und anschließend zur Ausbildung einzelner Riemen mit einer vorbestimmten Breite zerschnitten. Der derartig geformte rohkantige Transmissionsriemen hatte eine obere Breite von 57 mm, eine Dicke von 13 mm, eine Länge von 1250 mm und eine äußere Umfangslänge von 1287 mm.
Vergleichsprobe Nr. 1
Ein rohkantiger Transmissionsriemen wurde in der gleichen Weise hergestellt wie die erfindungsgemäße Probe Nr. 1, mit der Ausnahme, daß ein gewöhnlich verbundener Segeltuchstreifen 2fach um die gespannte Gummischicht gewunden war, um eine zweilagige Segeltuchbeschichtung zu ergeben. Die Enden des Segeltuchstreifens wurden nicht stumpf gestoßen, sondern sie wurden überlappt und miteinander verbunden.
Vergleichsprobe Nr. 2
Ein rohkantiger Transmissionsriemen wurde in der gleichen Weise wie die erfindungemäße Probe Nr. 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die gespannte Gummischicht mit einer einzelnen Lage verstärkenden Gewebes aus Baumwolle (siehe Tabelle 1) bedeckt wurde. Die Enden des Verstärkungsgewebes aus Baumwolle wurden maschinell verbunden.
Jede der obigen Riemenproben wurde auf eine Antriebsscheibe mit einem Durchmesser von 200 mm und eine angetriebene Scheibe mit einem Durchmesser von 95 mm aufgezogen. Eine spannungsverursachende Scheibe wurde zwischen der treibenden und der getriebenen Scheibe eingebracht und gegen den ungestützten Teil des Riemens gepreßt. Die Riemen wurden betrieben, während eine anfängliche Spannung von 588 N/Rippe und eine Belastung eines Autokraftgenerators von 10 kW auf die betriebene Scheibe angelegt wurde. Die treibende Scheibe wurde mit 2200 Umdrehungen/Min. rotiert. Unter diesen Bedingungen wurde jeder Riemen betrieben bis das verstärkende Gewebe und die gespannte Gummischicht sich vom Körper des Riemens ablöste. Die Laufzeit bis das Ablösen eintrat, wurde als die Lebensdauer des Riemens gemessen. Die derart erhaltenen Daten sind in Tabelle 2, unten gezeigt. Tabelle 2

Lebensdauer des Riemens (Std.)

Erfindungsgemäße Probe Nr. 1 1500

Erfindungsgemäße Probe Nr. 2 1200

Vergleichsprobe Nr. 1 950

Vergleichsprobe Nr. 2 700
Aus diesen Daten kann gesehen werden, daß die Laufzeit für die Transmissionsriemen der erfindungsgemäßen Proben Nr. 1 und 2 bis zum Eintreten des Ablösens des verstärkenden Gewebes und der gespannten Gummischicht vom Rest des Riemens sehr viel länger ist, als die der Riemen der Vergleichsproben Nr. 1 und 2. D. h., daß die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Riemenproben Nr. 1 und 2 sehr viel länger war als die der Riemen der Vergleichsproben Nr. 1 und 2.
Erfindungsgemäße Transmissionsriemen können vorteilhaft in mehrriemigen Kraftübertragungssystemen, in welchen eine Vielzahl von Transmissionsriemen, welche rohkantige Riemen sein können, gleichzeitig auf einer Antriebswelle und einer angetriebenen Welle aufgezogen sind, verwendet werden.

Claims

Transmissionsriemen (10) mit einer Innenseite und einer Außenseite, umfassend: a) einen Riemenkörper (12, 50) mit einer Länge, mit in einem Abstand voneinander angeordneten Seiten (20, 22), mit einer von einer ersten Gummischicht (34) gebildeten inneren Oberfläche (16) und mit einer von einer zweiten Gummischicht (30) gebildeten äußeren Oberfläche (18), b) mindestens eine V-förmige Rille (40, 54), die sich auf der Innenseite des Riemenkörpers (12, 50) in dessen Längsrichtung erstreckt und auf diese Weise mindestens eine erste und eine zweite, in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnete, sich in Längsrichtung des Riemenkörpers (12, 50) erstreckende Rippe (42, 52) begrenzt, und c) eine einzelne Lage eines verstärkenden Gewebes (58) auf der Außenseite des Riemenkörpers (12, 50), d) wobei das verstärkende Gewebe (58) gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen aufweist, von denen die erste Oberfläche direkt auf die Gummischicht (30) auf der äußeren Oberfläche (18) des Riemenkörpers (12, 50) aufgebracht ist und die zweite Oberfläche die Außenseite des Transmissionsriemens (10) bildet, e) wobei die einzelne Lage des verstärkenden Gewebes (58) aus verwebten Garnen besteht, die ein Gemisch aus Aramidfasern und Polyethylenterephtalatfasern bilden, f) wobei der Gewichtsanteil von Aramidfaser zu Polyethylenterephthalatfaser zwischen 25% und 75% liegt, g) wobei der Riemenkörper (12, 50) ein Kernelement, das sich in Längsrichtung des Riemenkörpers (12, 50) erstreckt und eine neutrale Fläche (P) bestimmt und welches in eine dritte Gummischicht (38) eingelagerte lasttragende Schnüre (24) umfasst, und ein gespanntes Teilstück (26) außerhalb der neutralen Fläche (P) und ein gestauchtes Teilstück (28) innerhalb der neutralen Fläche (P) umfasst, h) wobei sich mindestens eine V-förmige Rille (40, 54) von der Innenseite des Riemenkörpers (12, 50) durch das gestauchte Teilstück (28) nach außerhalb der neutralen Fläche (P) erstreckt und i) wobei die Enden (64, 66; 74, 76) des das verstärkende Gewebe (58) bildenden Segeltuchstreifens stumpf verbunden sind.
Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gespannten und die gestauchten Teilstücke (26, 28) jeweils Gummi mit darin eingelagerten, kurzen, verstärkenden Fasern (32, 36) umfassen.
Transmissionsriemen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen, verstärkenden Fasern (32, 36) jeweils eine sich seitwärts innerhalb des Riemenkörpers (12, 56) erstreckende Länge aufweisen.
Transmissionsriemen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gestauchte Teilstück (28) die erste Gummischicht (34) und das gespannte Teilstück (26) die zweite Gummischicht (30) umfassen und daß zwischen der ersten und der zweiten Gummischicht (34, 30) die dritte Gummischicht (38) angeordnet ist und das Kernelement die in die dritte Gummischicht (38) eingelassene lasttragende Schnur (24) umfaßt.
Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verstärkende Gewebe (58) gezwirnte Mischgarne aus Aramidfaser und Spinnfasergarn aus Polyethylenterephthalatfaser umfaßt.
Transmissionsriemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidfaser mindestens eine Polymetaphenylenisophthalamidfaser oder eine Polyparaphenylenterephthalamidfaser umfaßt.
Transmissionsriemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen, verstärkenden Fasern (32, 36) mindestens aus dem gestauchten Teilstück (28) oder dem gespannten Teilstück (26) seitwärts aus dem Riemenkörper (12, 56) herausragen.
Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in regelmäßigen Abständen voneinander entlang der Länge des Riemekörpers (12, 56) auf der ersten und der zweiten, im seitlichen Abstand voneinander angeordneten Rippe (42, 52) Zähne (46) angeordnet sind.
Transmissionsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Riemenkörpers (12, 56) ein verstärkendes Gewebe (62) angeordnet ist.
Transmissionsriemen nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das verstärkende Gewebe (62) Schuß- und Kettfäden umfaßt, die sich in einem Winkel von 90° bis 120° kreuzen.
Transmissionsriemen nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das verstärkende Gewebe (58, 62) mit RFL behandelt und durch Friktionsbeschichtung mit einer Gummizusammensetzung beschichtet ist.
Transmissionsriemen nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das verstärkende Gewebe (58, 62) 5 bis 40 Spinnfasergarne umfasst, hergestellt durch Mischen und Spinnen von Fasern aus Polymetaphenylenisophthalamid mit einer Dicke von 1,0 bis 4,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm, verdrillt mit 5 bis 40 Spinnfasergarnen und enthaltend Fasern aus Polyethylenterephthalat mit einer Dicke von 2,0 bis 10,0 Denier und einer Spinnlänge von 20 bis 80 mm.
Transmissionsriemen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen, verstärkenden Fasern (32, 36) Para-Aramidfasern umfassen.
Transmissionsriemen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der Para-Aramidfasern aus dem Körper herausragende Teilstücke aufweist und die aus dem Körper herausragenden Teilstücke fibrilliert sind
Transmissionsriemen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Para-Aramidfasern Hauptbereiche aufweist, die in den Riemenkörper (12, 56) eingebettet sind und die eine Dicke haben und daß die herausragenden Teilstücke der Para-Aramidfasern eine Dicke zwischen 1/8 und der Hälfte der Dicke des Hauptbereichs der Para-Aramidfasern aufweisen.