DE2121341B2 - Keilriemen mit asymmetrischem Polygon-Querschnitt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Keilriemen mit asymmetrischem Polygonquerschnitt in dessen neutraler Ebene ein aus einzelnen oder untereinander verwebten, verflochtenen oder anderweitig verbundenen Festigkeitsträgern aufgebautes, in Längsrichtung durchlaufendes und in Querrichtung sich im wesentlichen über die gesamte Querschnittsbreite parallel zu den ungleich langen Parallelseiten erstreckendes Zugband angeordnet ist.

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 Trapezquerschriitt weisen sie eine kleinere Querschnittsfläche und damit ein kleineres Gesamtvolumen auf. woraus sich als unmittelbare Folge eine Verminderung der schädlichen Walkarbeit und dadurch bedingt die Möglichkeit zu höheren Umlaufgeschwindigkeiten, Übertragung größerer Leistungen und der Verwendung kleinerer Riemenscheiben herleiten. Das günstigere Breiten-zu-Höhen-Verhältnis überdeckt zudem einen größeren Regelbereich und zieht Verbesserungen im Wirkungsgrad nach sich. Da die Zugkräfte des Riemens ausschließlich 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 ia entsprechendem Maße auch auf die Kraftübertragung mit feststehenden Übersetzungsverhältnis aus. Ein schwer-

wiegender 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 un-

gleichmäßigen 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 dar aus 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. Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei Keilriemen der eingangs geschilderten Gattung dadurch gelöst, daß das Zugband über seine Breitenerstreckung mit in Richtung nach der unter dem kleineren Schrägwinkel geneigten Laufflanke zunehmender Zugfestigkeit ausgebildet ist. Zu diesem Zweck können die das Zugband bildenden Festigkeitsträger in dem kritischen Bereich mit zunehmend sich verengenden gegenseitigen Abständen, beispielsweise durch Aufwikkeln in in Umfangsrichtung verlaufenden schraubengangartigen Windungen mit allmählich oder in Stufen- Sprüngen verminderter Steigung, angeordnet sein. Die gleiche Wirkung stellt sich ein, wenn statt dessen 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.

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 auftretenden ungleichen BeIa- stungen in vollem Maße Rechnung und hat eine in allen Bereichen gleichmäßige oder angenähert gleichmäßige Spannungsverteilung zur Folge. Dieser Vergleichmäßigung der spezifischen Belastung des Riemens entspricht eine ebensolche Vergleichmäßigung seines Dehnungsverhaltens als angestrebtes Endziel. Da die erfindungsgemäßen Keilriemen sich in allen Betriebszuständen und auch unter Stoßlast kräftemäßig als in sich homogene Gebilde ohne Schubverzerrungen benachbarter Querschnittsbereiche gegeneinander dar- stellen, zeigen sie keine Neigung zum einseitigen Aufklettern auf die Riemenscheiben. Zwangsschlupf und Abrieb sind daher weitgehend unterdrückt, und infolgedessen ist auch ihre Lebensdauer unter uneinge-

schränkter Wahrung ihrer anderen vorteilhaften Eigenschaften wesentlich verlängert

Die Erfindung ist an Hand der schemaiischen Darstellung verschiedener Ausführungsformen in der Zeichnung verdeutlicht Die F i g. 1 bis 4 der Zeichnung zeigen Querschnitte durch asymmetrische Breitkeilriemen mit unterschiedlich ausgebildete-τι Zugband.

Die gezeichneten Keilriemen bestehen in allen Fällen aus einem Riemenkörper S aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen mit einem diesen vollst," ndig einhüllenden Ummantelungsgewebe 6 und einem in der neutralen Biegezone durchtaufenden Zugband 7. Auf das Ummantelungsgewebe könnte entgegen der gezeichneten Darstellung zumindest im Bereich der kraftübertragenden Riemenflanken auch verzichtet werden. Für die Erfindung sind konstruktive 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 bilder. 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 90" oder einem nur wenig davon abweichenden Winkel auf den inneren und äußeren Umfangsflächen des Riemens steht.

Gemäß F i g. 1 besteht das Zugband 7 aus einem in schraubengangartigen Windungen in Umfangsrichtung gewickelten Faden, Draht oder einem ähnlichen textiten Gebilde. Die Steigung der Windungen ist -iabei 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 gegenüberliegenden Lauf flanke 15 aufweisen.

In der Ausführungsforni gemäß Fig.2 besteht das Zugband 7 aus nebeneinander in Umfangsrichtung geschlossen durchlaufenden Drähten oder Litzen, deren Querschnittsfläche bei gleichen Abständen in Richtung nach der schrägen Laufflanke 25 hin in abgestuftem Verhältnis größer wird.

Die Darstellung in F i g. 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 F i g. 4 unter Verwendung von Gewebebahnen beschaffen.

Die Wahl der praktischen Herstellungsart wird sich im allgemeinen nach den vorgegebenen Fertigungs· möglichkeiten 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Keilriemen mit asymmetrischem Polygonquerschnitt, in dessen neutraler Ebene ein aus einzelnen oder untereinander verwebten, verflochtenen oder anderweitig verbundenen Festigkeitsträgern aufgebautes, in Längsrichtung durchlaufendes und in Querrichtung sich im wesentlichen über die gesamte Querschnittsbreite parallel zu den ungleich langen Parallelseiten erstreckendes Zugband angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband (7) über seine Breitenerstreckung mit in Richtung nach der unter dem kleineren Schrägwinkel geneigten Laufflanke (25) zunehmender Zugfestigkeit ausgebildet itst

2. Keilriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, OdQ das 2'ugband aus Festigkeitsträgern mit in Richtung nach der unter dem kleineren Schrägwinkel geneigten Laufflanke hin sich verringernden gegenseitigen Abständen aufgebaut ist.

3. Keilriemen nach Anspruch 1 oder 2 mit einem aus in schraubengangartigen Windungen gewickelten Festigkeitsträgern hergestellten Zugband, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeitsträger in Windungen mit in Richtung nach der unter dem kleineren Schrägwinkel geneigten Laufflanke sich verringernder Steigung gewickelt sind.

4. Keilriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband aus Festigkeitsträgern mit in Richtung nach der unter dem kleineren Schrägwinkel geneigten Laufflanke hin sich vergrößernden Querschnittsflächen aufgebaut ist.

5. Keilriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband aus einer in Richtung nach der unter dem kleineren Schrägwinkel geneigten Laufflanke zunehmend größeren Zahl von übereinander angeordneten Schichten von Festigkeitsträgern aufgebaut ist.