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Keilriemen mit asymmetrischem Polygon-Querschnitt Die Erfindung bezieht
sich auf Keilriemen mit asymmetrischem Polygon-Querschnitt, in dessen neutraler
Ebene ein aus einzelnen oder untereinander verwebten, verflochtenen oder anderweitig
verbundenen Festigkeitsträgern aufgebautes, in Längsrichtung durchlaufendes und
in Querrichtung ic im wesentlichen über die gesamte Querschnittsbreite parallel
zu den ungleich langen Parallelseiten erstreckendes Zugband angeordnet ist.
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Asymmetrische Keilriemen bieten vor allem in der Ausführung als Breitkeilriemen
für die Verwendung in stufenlos verstellbaren Regelgetrieben mit axial verschiebbaren
Kegelscheiben besondere Vorteile. Gegenüber vergleichbaren üblichen Keilriemen mit
symmetrischem Trapezquerschnitt weisen sie eine kleinere Querschnittsfläche und
damit ein kleineres (esamtvolumen auf, woraus sich als unmittelbare Folge eine Verminderung
der schädlichen Walkarbeit und dadurch bedingt die Möglichkeit zu höheren Umlaufgeschwindigkeiten,
Ubertragung größerer Leistungen und der Verwendung kleinerer Riemenscheiben herleiten.
Das-günstigere Breiten-zu-Höhenverhältnis überdeckt zudem einen größeren Regelbereich
und zieht Verbesserungen im Wirkungsgrad nach sich. Da die Zugkräfte des Riemens
au3schließlich oder vorwiegend auf die den Wellenlagern zugekehrte Seite der Riemenscheiben
konzentriert werden können, fallen die entstehenden Biegemomente und daraus folgend
die Beanspruchungen der betroffenen Getriebe- und Maschinenlager niedriger aus.
Diese vorteilhaften Eigenschaften asymmetrischer Keilriemen sind nicht auf den Einsatz
in Regelgetrieben beschränkt, sondern sie wirken sich in entsprechendem Maße auch
auf die Kraftübertragung mit feststehendem Ubersetzungsverhältnis aus. Ein schwerwiegender
Nachteil dieser Riemenausführung, der ihrer Einführung in die Praxis in größerem
Rahmen bisher noch entgegenstand und ihren Einsatz auf Sonderfälle beschränkte,
besteht demgegenüber in der aus der Asymmetrie der Querschnittsform herrührenden
ungleichmäßigen Spannungsverteilung in dem Zugband. Die an
der schrägen
Laufflanke - im Gegensatz zu der parallel oder nur wenig gegen die Umfangsebene
geneigt ausgerichteten - höhere Belastung verursacht eine unterschiedliche Dehnung
des Zugbandes mit daraus folgendem "Aufklettern" des Riemens. Da beide Riemenflanken
dann nicht mehr auf gleichen Scheibendurchmessern umlaufen, kommt es zu Schräglauf-und
Schlupferscheinungen mit verstärktem Abrieb und vorzeitiger Zerstörung des Riemens.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die Spannungsverteilung innerhalb des
Riemenquerschnittes zu vergleichmäßigen und dadurch auch eine höhere Lebensdauer
der Keilriemen zu erzielen.
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Nach der Erfindung wird'die gestellte Aufgabe bei Keilriemen der eingangs
geschilderten Gattung dadurch gelöst, daß das Zugband in den an die unter dem kleineren
Schrägwinkel geneigte Laufflanke anstoßenden Seitenbereich eine - auf die Flächeneinheit
bezogen - größere Nasse an Festigkeitsträgern als in dem anderen Seitenbereich aufweist.
Zu diesem Zweck können die das Zugband bildenden Festigkeitsträger in dem kritischen
Bereich mit zunehmend sich verengenden gegenseitigen Abständen, beispielsweise durch
zubeispielsweise durch Aufwickeln in in Umfangsrichtung verlaufenden schraubengangartigen
Windungen mit allmählich oder in Stufensprüngen verminderter Steigung, angeordnet
sein. Die gleiche Wirkung stellt sich ein, wenn stattdessen Festigkeitsträger mit
in Richtung nach dem kritischen Flankenbereich zunehmend größeren Querschnittsflächen
zum Aufbau des Zugbandes verwendet oder die Festigkeitsträger in Schichten mit schrittweise
zunehmender Zahl übereinander, gegebenenfalls auch in Form von Gewebebahnen unterschiedlicher
Breite, vorgesehen werden.
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Die Erfindung ermöglicht die Beibehaltung der als vorteilhaft erkannten
asymmetrischen Polygonform der Keilriemen unter Vermeidung der bisher noch nicht
wirksam zu behebenden Mängel. Die über die Querschnittsbreite unterschiedliche Bemessung
des Zugbandes trägt den im Betrieb aufUretenden ungleichen Belastungen in vollem
Maße Rechnung und haut eine in allen Bereichen gleichmäßige oder angenähert gleichmäßige
Spannungsverteilung zur Folge. Dieser Vergleichmißigung der spezifischen Belastung
des Riemens entspricht eine ebensolche Vergleichmäßigung seines Dehnungsverhaltens
als
angestrebtes Endziel. Da die erfindungsgemäßen Keilriemen sich in alle;* Betriebszuständen
und auch unter Stcßlast kräftemäßig als in sich homogene Gebilde ohne Schubverzerrungen
benachbarter Quersc:inittubereiche gegeneinander darstellen, zeigen sie keine Neigung
zum-einseitigen Aufklettern auf die Riemenscheiben. Zwangsschlupf und Abrieb sind
daher weitgehend unterdrückt, und infolgedessen ist auch ihre Lebensdauer unter
uneingeschränkter Wahrung ihrer anderen vorteilhaften Eigenschaften wesentlich verlängert.
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Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung verschiedener
Ausführungsformen in der Zeichnung verdeutlicht. Die Fig. 1 bis 4 der Zeichnung
zeigen Querschnitte durch asymmetrische Breitkeilriemen mit unterschiedlich ausgebildetem
Zugband.
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Die gezeichneten Keilriemen bestehen in allen Fällen aus einem Riemenkörper
5 aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen mit einem diesen vollständig einhüllenden
Ummantelungsgewebe 6 und einem in der neutralen Biegezone durchlaufenden Zugband
7. Auf das Ummantelungsgewebe könnte entgegen der gezeichneten Darstellung zumindest
im Bereich der kraftübertragenden Riemenflanken auch verzichtet werden. Für die
Erfindung sind kostruktive Unterschiede dieser oder anderer Art ohne Bedeutung.
Die Querschnitte haben die Form eines ungleichmäßigen Trapezes, dessen die beiden
Parallelseiten verbindenden Schmalseiten die Riemenlaufflanken 15, 25 bilden. Die
der Kegelfläche der nicht gezeichneten Riemenscheiben zugeordnete Laufflanke 25
ist dabei unter einem spitzen Winkel gegen die Trapezgrundlinie geneigt, während
die gegenüberliegende Laufflanke 15 unter 900 oder einem nur wenig davon abweichenden
Winkel auf den inneren und äußeren Umfangsflächen des Riemens steht.
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Gemäß Fig. 1 besteht das Zugband 7 aus einem in schraubengangartigen
Windungen in Umfangsrichtung gewickelten Faden, Draht oder einem ähnlichen textilen
Gebilde. Die Steigung der Windungen ist dabei über die Querschnittsbreite hin unterschiedlich
eingestellt, und zwar so, daß im Bereich der schrägen Laufflanke 25 benachbarte
Windungen kleinere Abstände voneinander als im Bereich der geenüberliegenden Laufflanke
15 aufweisen.
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In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht das Zugband 7 aus nebeneinander
in Umfangsrichtung geschlossen durchlaufenden Drähten oder Litzen, deren Querschnittsfläche
bei gleichen Abständen in Richtung nch der schrägen Laufflanke 25 hin in abgestuftem
Verhältnis größer wird.
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Die Darstellung in Fig. 3 geht von einer gleichbleibenden Querschnittsgröße
und Teilung der in Kordlage oder schraubengangartig nebeneinander zu einem Zugband
7 gewickelten Fäden oder Drähte aus. In diesem Falle wird die Bedingung der Vergrößerung
kraftübertragender Substanz im Bereich der schrägen Laufflanke 25 durch die Anordnung
zusätzlicher Schichten 17 von Festigkeitsträgern in nach dem Kern des Riemenkörpers
5 hin abgestufter Breite erfüllt. In ähnlicher Weise ist das Zugband 7, 17 in der
Ausführungsform nach Fig. 4 unter Verwendung von Gewebebahnen beschaffen.
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Die Wahl der praktischen Herstellungsart wird sich im allgemeinen
nach den vorgegebenen Fertigungsmöglichkeiten und den bestimmenden Betriebsbedingungen
richten. Die Erfindung ist für ihre Verwirklichung jedoch keineswegs auf die gezeichneten
und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr wären auch noch andere
Lösungen denkbar, etwa durch zonenweise abgestuftes Vorbehandeln, Vorverstrecken
oder Imprägnieren des Zugbandes, durch den Einbau eines in seiner Querschnittsdicke
in Richtung nach der schrägen Laufflanke hin keilförmig stärker werdenden Kunststoffbandes
usw. Das wesentliche Kriterium für die vorliegende Erfindung ist die im Bereich
der schrägen Laufflanke höhere Kraftaufnahmefähigkeit des Zugbandes.