DE2159965B2 - Verfahren zum Herstellen eines endlosen Treibriemens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines endlosen Treibriemens mit einer aus einem auf Zug beanspruchten und einem kraftübertragenen Abschnitt bestehenden Untereinheit, bei dem auf die Innenseite der Untereinheit ein im Querschnitt keilförmiger Ring aus einem strömungsfähigen elastomeren Werkstoff in radialer Richtung spritzgegossen und vulkanisiert wird.

Derartige Verfahren sind beispielsweise aus der französischen Patentschrift 1 520 113, der britischen Patentschrift 596 289 und der USA.-Patentschrift 3 425 883 beschrieben. Gemäß diesen bekannten Verfahren werden in den elastomeren Werkstoff keine Verstärkungsfasem eingebettet.

Endlose Treibriemen, wie beispielsweise Keilriemen, die aus elastomerem Werkstoff bestehen, werden, wenn sie über Riemenscheiben laufen, quer gerichteten Biegebeanspruchungen unterworfen.

Um eine erhöhte Festigkeit gegen diese quergerichteten Biegebeanspruchungen zu erhalten ist es bekannt, in den elastomeren Werkstoff Verstärkungsfasem einzuarbeiten. Die Herstellung derartiger Treibriemen mit in den elastomeren Werkstoff eingebetteten Verstärkungsfasem erfolgt in der Weise, daß aus gewalztem oder kalandriertem Kautschuk Bahnen hergestellt werden, in denen in einer Richtung verlaufende langgestreckte Verstärkungsfasem verteilt sind. Die Bahnen werden dann in schmale, langgestreckte Streifen zerschnitten, wobei die Längsachsen der Verstärkungsfasem quer zu den Längsachsen der Streifen verlaufen, und jeder Streifen wird dann zur Bildung eines entsprechenden Treibriemens verwendet. Diese Verfahrensweise und auch andere bekannte ähnliche Verfahrensweisen sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und kostspielig, wobei mittels derartiger Verfahren auch nicht endlose Treibriemen herstellbar sind, die die erwünschte Festigkeit gegen quergerichtete Biegebeanspruchungen haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur einfachen Herstellung von endlosen Treibriemen zu schaffen, die eine erhöhte Festigkeit gegen quergerichtete Biegebeaiispwohungen haben.

Zur Lösung, dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß in dem elastomeren Werkstoff vor dem Spritzgießen langgestreckte Verstärkungsfasem, insbesondere Glasfasern, willkürlich verteilt und während des Spritzgießens quer zur Umfangsrichtung der Untereinheit orientiert werden.

Die bisher üblichen sehr aufwendigen Verfahrensweisen zum Herstellen von mit Fasern querverstärkten Treibriemen lassen sich dadurch vereinfachen.

ίο Wegen der Orientierung der Verstärkungsfasem quer zur Umfangsrichtung läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch nicht mit dem in der deutschen Auslegeschrift 1 579 302 beschriebenen Verfahren vergleichen, welches ausschließlich zur Her-

stellung eines Aufbauteiles für einen glasfaserverstärkten Körper aus einer elastomeren Masse dient, bei dem die Glasfasern zum größten Teil in Form von Bündeln und zum kleineren Teil in Form von Bündeln mit geringerer Faserzahl oder als Einzelfa-

sern in der Masse angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise isometrische Ansicht eines durchgeschnittenen Keilriemens,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Spritzgießform zur Herstellung eines Keilriemens, wobei einige Bauelemente mittels gestrichelter Linien dargestellt sind,

F i g. 3 in vergrößerter Darstellung eine Schnittansicht gemäß der Linie 3-3 in F i g. 2,

F i g. 4 in vergrößertem Maßstab und ebenfalls im Schnitt eine Ansicht des linken Teiles der in F i g. 3 abgebildeten Spritzgießform,

Fig. 5 eine der Ansicht von Fig.4 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Spritzgießform,

Fig. 6 eine der Darstellung von Fig.2 entsprechende Draufsicht auf eine abgewandelte Spritzgießform,

F i g. 7 eine vergrößerte Schnittansicht gemäß der Linie 7-7 in F i g. 6 und

Fig.? eine der Darstellung von F i g. 7 im wesentlichen entsprechende Schnittansicht einer abgewan- _elten Spritzgießform.

In F i g. 1 ist ein Teil eines Keilriemens 10 dargestellt, der unter Benutzung der in den F i g. 2 bis 8 dargestellten Spritzgießformen herstellbar ist.

Der Keilriemen 10 besteht aus einer äußeren Deckschicht 11 aus Gewebe, einem auf Zug beanspruchten Abschnitt 12, dem eigentlichen kraftübertragenden Abschnitt 13, der mit der innenliegenden Fläche des Abschnitts 12 verbunden bzw. teilweise darin eingebettet ist, und einem auf Druck beanspruchten Abschnitt 14. In dem auf Druck beanspruchten Abschnitt 14 sind Verstärkungsfasem 15 verteilt, deren Längsachse quer zur Umfangsrichtung des Keilriemens 10 liegt, in der der Keilriemen 10 normalerweise arbeitet.

Der Abschnitt 12 besteht aus einem elastomeren Werkstoff mit hoher Elastizität. Die Deckschicht 11, der auf Zug beanspruchte Abschnitt 12 und der kraftübertragende Abschnitt 13 sind miteinander verbunden, um eine Untereinheit 16 (Fig. 3 bis5) zu bilden. Die Untereinheit 16 wird in einen Formhohlraum 17 einer Spritzgießform 20 (s. Fig. 3 und4) eingelegt, und der Abschnitt 14 mit seinen Verstärkungsfasem 15 wird dann gebildet und in der Spritzgießform 20 durch den Spritzgießvorgang mit dem kraftübertragenden Abschnitt 13 verbunden.
Die Spritzgießform 20 umfaßt eine Unterforrn 21,

die eine vertikale innenliegende Zylinderfläche 22 hat, an deren Unterkante 23 der Außenwand einer schräg nach innen und oben verlaufenden Ringfläche 24 anschließt. An den Innenrand dieser geneigten In nenfläche 24 schließt sich iln Außenrand einer weiteren Ringfläche 25 an, die von einer weiteren Zylinderfläche 26 begrenzt ist, die sich vom Innenrand der Ringfläche 25 nach oben erstreckt. Die Zylinderfläche 26 dient als Führung und seitliche Abstützung für zwei Ringe 27 und 30, die konzentrisch um die Zylinderfläche 26 angeordnet sind.

Die Spritzgießform 20 umfaßt weiterhin ein Fornizwischenteil 31 mit einer außenliegenden Ringfläche 32, die auf einer entsprechenden Ringfläche 33 der Unterform 21 abgestützt ist. Das Formzwischeaieil 31 weist eine nach innen geneigte Ringfläche 34 auf, die der Ringfläche 24 spiegelbildlich gegenüberliegt. Die Spritzgießform 20 enthält "'eiterhin eine Oberform 35, die auf der Oberseite des Formzwischenteils 3i abgestützt ist. Die Formteile 31 und 35 sind mit zusammenwirkenden bzw. aneinander anschließenden Spritzkanälen versehen, die die Zufuhr von elasiumerem Werkstoff in den Formhohlraum 17 ermöglichen.

Die von der Zylinderfläche 26 geführten und abgestützten Ringe 27 und 30 haben äußere Umfangsflächen 37 bzw. 40, die den Flächen 22, 24 und 34 gegenüberliegen bzw. daran angrenzen, um den Formhohlraum 17 in der Spritzgießform 20 zn begrenzen. Die Ringe 27 und 30 sind mit gegeneinander anliegenden planaren Flächen 41 "bzw. 42 versehen (Fig.4). Die Ringe 27 und 30 sind weiterhin mit Ringnuten 43 bzw. 44 versehen, die, bezogen auf die Umfangsflächen 37 bzw. 40, innen liegen. Die Ringnuten 43 und 44 liegen einander gegenüber und begrenzen in der Spritzgießform 20 eine Ringkammer 48, die im wesentlichen die Gestalt eines Toroids hat und relativ zum Formhohlraum 17 radial innen liegt. Die Ringe 27 und 30 sind weiterhin mit an die Umfangsflachen 37 bzw. 40 anstoßenden planaren Flächen 45 bzw. 46 versehen. Die Fläche 45 erstreckt sich, so wie es am besten aus F i g. 4 ersichtlich ist, zwischen der Ringrut 43 und der Umfangsfläche 37 des Ringes 27. während die Fläche 46 sich zwischen der Umfangsnut 44 und der Umfangsfläche 40 des R^;nges 30 erstreckt. Die Flächen 45 und 46 begrenzen gemeinsam einen ringförmigen Durchlaß 47, der in radialer Richtung die Verbindung zwischen der Ringkammer 48 und dem Formhohlraum 17 herstellt.

Zur Versorgung der Ringkammei 48 mit dem elastomeren Werkstoff ist der obere Ring 30 mit mehreren axial gerichteten Bohrungen 49 versehen, die in die Ringknnimer 48 münden, während das Fonnzwischenteil 31 mit einer entsprechenden Anzahl von axial gerichteten, im wesentlichen kegelstumpfförmigen Kanälen 50 versehen ist, die an die Bohrungen 49 anschließen.

Die Oberform 35 stützt sich mit ihrer Bodenfläche 51 auf der Oberseite des Formzwischenteils 31 ab. Die Oberform 35 ist in ihrer Bodenfläche 51 mit mehreren radial gerichteten Nuten 52 versehen, die bei geschlossener Spritzgießform 20 von der Oberseite des Formzwischenteils 31 verschlossen werden, wobei jedoch die außen liegenden Enden dieser Nuten 52 sich bis über die Kanäle 50 erstrecken, so daß die Verbindung zu der Ringkammer 48 der Spritzgießform 20 hergestellt ist.

Die Oberförm 35 ist mit einem zentralen Gießtrichter 54 versehen, an den sich die radialen Nuten 52 anschließen. Dem Gießtrichter 54 kaiin der elastomere Werkstoff durch eine Leitung 55 zugeführt werden, wenn die Spritzgießform 2(i in Verbindung mit einer vertikalen Spritzgießmaschine benutzt wird, oder durch eine (in F i g. 3 strichpunktiert dargestellte) Leitung 56, wenn die Spritzgießform 20 Jn Verbindung mit einer horizontalen Spritzgießmaschine benutzt wird.

Nachdem die Bauteile der Spritzgießform 20 beschrieben worden sind, wird im folgenden auf das Verfahren eingegangen, welches dazu dient, den auf Druck beanspruchten Abschnitt 14 als integrierenden Teil des Keilriemens 10 herzustellen, wobei die langgestreckten Verstärkungsfasern 15 in dem Abschnitt

14 eine solche Lage einnehmen, daß ihre Achsen im wesentlichen quer zur Laufrichtung des Keilriemens 10 liegen. Die aus der Deckschicht 11 und den Abschnitten 12 und 13 bestehende Untereinheit 16 wird in den Formhohlraum 17 eingelegt, und die Spritzgießform 20 wird einer Spritzgießmaschine zugeordnet. Ein mit willkürlich verteilten Verstärkungsfasern

15 versehener elastomerer Werkstoff wird durch den zentralen Gießtrichter 54 in die Spritzgießform 20 eingespritzt. Der Werkstoff 60 mit den willkürlich darin verteilten Verstärkungsfasern 15 strömt durch die radialen Nuten 52, die vertikalen Kanäle 50 und die Bohrungen 49 in die Ringkammer 48, die für den Werkstoff 60 die Funktion einer Verweiikammer ausübt. Der Werkstoff 60 strömt durch den ringförmigen Durchlaß 47 in gleichmäßiger Weise über die gesamte Peripherie des Formhohlraumes 17, wodurch die Verstärkungsfasern 15 beim Durchtritt durch den Durchlaß 47 in Flußrichtung orientiert werden, so wie es in F i g. 4 dargestellt ist. Der Werkstoff 60 fließt in den freien, nicht von der Untereinheit 16 eingenommenen Teil des Formhohlraumes 17, wobei das Auffüllen des Formhohlraumes 17 derart erfolgt, daß die Verstärkungsfasern 15 mit ihren Längsachsen eine quer zu den Umfangslinien des Formhohlraumes 17 gerichtete zickzackförmige Lage 61 einnehmen. Der Werkstoff 60 wird dann vulkanisiert und abgekühlt, wodurch die Verstärkungsfasern 15 in dem fertigen Keilriemen 10 eine Lage beibehalten, in der ihre Längsachsen quer zur 1 aufnchtung des Keilriemens 10 verlaufen; dadurch erhält der Keilriemen 10 einen erhöhten Biegemodul in Querrichtung und damit ein größeres Widerstandsvermögen gegen seitliche Druckbeanspruchungen, wenn er um eine Riemenscheibe herumgeführt wird. Die toroidförmige Ringkammer 48 hat bei dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt; es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dieser Ringkaiumer 48 andere Querschnittsgestalt zu geben. Die Ringkammer 48 liegt in einem durch die Tiefe des ringförmigen Durchlasses 47 bestimmten Radialabstand 62 von dem freien Formhohlraum 17.

•5o Die Ringkammer 48 hat ein Fassungsvermögen, welches um ein Vielfaches größer fet als das Fassungsvermögen des ringförmigen Durchlasses 47. Das Fassungsvermögen des ringförmigen Durchlasses 47 wird durch die Fläche einer der beiden planaren Ringflächen 45 bzw. 46 mal der Höhe 63 (normaler Abstand zwischen den planaren Flächen 45 und 46) des Durchlasses 47 bestimmt. Das Fassungsvermögen der Ringkammer 48 ist durch die einander gegen-

überliegenden bzw. zusammenwirkenden Krüminungsflächen, welche die Ringnuten 43 bzw. 44 begrenzen und die ringförmige Einlaßfläche des Durchlasses 47 begrenzt. Das größere Volumen der Ringkammer 48 gewährleistet ein gleichmäßiges und gleichzeitiges Bindringen des Werkstoffs 60 in den Formhohlraum 17, was wiederum sicherstellt, daß die Verstärkungsfasern 15 quer zu den Unifangsliniendes Formhohkaumes 17 ausgerichtet werden.

Der Radialabstand 62 und die Höhe 63 des ringförmigen Durchlasses 47 sind im wesentlichen durch die Eigenschaften des Werkstoffs 60 bestimmt. Außerdem ist auch die Art des Material;, bestimmend, aus dem die Verstärkungsfasern *5 hergestellt sind.

Anstatt einen ringförmigen Durchlaß 47 mit einem bestimmten Radialabstand 62 vorzusehen, kann der Durchlaß 47 auch die Gestalt einer scharfkantigen Mündung mit minimaler radialer Erstreckung 65 haben (s. Fig. 5); auf diese Weise hat der Durchlaß47 ein minimales Fassungsvermögen. Die übrigen Bauteile der la F i g. 5 dargestellten Spritzgießform 20 sind mit den entsprechenden Bauteilen der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform identisch und mit den gleichen Bezugszeichen versehen; aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 5 nicht alle in der F ι g. 4 vorhandenen Bezugszeichen enthalten.

Der in F i g. 4 dargestellte Durchlaß 47 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt; der Durchlaß 47 kann jedoch auch jede andere Quersrhnittsformen haben, und zwar in Abhängigkeit von den diesen Durchlaß 47 bef-enzenden Flächen.

Eine vollere Ausführ.ingsfcrm einer Spiitzgießtv-.m zur Herstellung des Keilriemen^ 10 wird nunmehr an Hand der F i g. 6 und 7 näher beschrieben. Die in den Fi g. 6 und 7 dargestellte Form gleicht in vielen Teilen der an Hand der Fig. 2 bis4 beschriebenen Spritzgießform 20; aus diesem Grunde ist die Form gemäß" den F i g. 6 und 7 mit dem Bezugszeichen 20Λ versehen, und die T~i1e der Form 20 A, die mit den entsprechenden Teik» der Spritzgießform 20 vergleichbar sind, sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, denen jedoch stets der Buchstabe »A« hinzugefügt ist. Die Formteile, die sich von den entsprechenden Teibn der Spritzgießform 20 unterscheiden, tragen neue Bezugszeichen. wobei wiederum der Buchstabe > A« hinzugefügt ist.

Der Hauptunterschied zwischen der Spritzgießform 20 und der Form 20 A liegt darin, daß die verschiedenen Elemente und Flächen der Form 20 A so angeordnet sind, daß das Spitzgießen des auf Druck beanspruchten Abschnittes 14 des Keilriemens 10 gegen die Untereinheit 16 bei umgekehrt oder nach außen gerichteter Untereinheit 16 durchgeführt wird, d. h. in einer Stellung der Untereinheit 16, bei der der Teil des Keilriemens 10, der im Gebrauch die Innenseite bildet, nach außen gekehrt ist.

Um das Spritzgießen bei einer derartigen umgekehrten Stellung zu ermöglichen, hat die Form 20 A einen zusätzlichen Ring 66/4, der-dadurch festgehalten wird, daß er zwischen die Formteile 21 A und 31 A gelegt ist, wobei die Zylinderfläche 22 A durch d^;e äußere Umfangsfläche des Ringes 66 A gebildet ist, und zwar im Gegensatz zu der Spritzgießform 20 der F i g. 2 bis 4, wo die Zylinderfläche 22 einen Te'l der Unterform 21 bildet.

Der Ring 66 A läßt sich r.jf der Unterform 21A leicht mittels der abgeschrägten Ringfläche 70 A installieren, wobei der Ring 66 Λ durch die Bodenplatte 67 A dieser Saugfläche 70 A genau festgehalten wird.

D&r 'ringförmige Durchlaß 47/1 der Form 20 A kann derjenigen des Durchlasses 47 sehr ähnlich.

sein. Der Radialabstand 62/4 des Durchlasses 47 A ist größer als der entsprechende Radialabstand 62 des Durchlasses 47.

Eine Modifikation der Form i!0/l ist in Fig. 8

ίο dargestellt, wobei die Form gemäß F i g. 8 einen ringförmigen mündungsähnlidien Durchlaß 47 A mit geringer radialer Erstreckung 65 A aufweist. Wie im FaIi des Durchlasses 47 gemäß F g. 5 werden durch den in F i g. 8 dargestellten Durchlaß 47 A die Ver-Stärkungsfasern 15 außerordentlich wirkungsvoll orientiert, um sicherzustellen, daß sie in dem fertigen Ke'lri:men 10 quer zur Laufrichtung des Keilriemens 10 liegen.

Die langgestreckten Verstärkungsfasern 15 können aus Baumwolle, Kunstseide, Polyester, Polyamid oder Glasfaser bestehen; für ein und demselben Keilriemen 10 ist es jedoch vorteilhaft, daß alle Verstärkungsfasern 15 aus dem selben Material bestehen. Die Längen und Querschnittsformen der für einen bestimmten Keilriemen 10 benutzten Verstärkungsfasern hängen von den erwünschten FJgonschaften und Leistungscharakteristika ύχ.ά jeweiligen Keilriemens 10 ab. Die in den Fig.4 und7 dargestellten Durchlässe 47 bzw. 47 A haben eine solche Größe, daß gcwährleistet ist, daß die hindurch strömen den Verstärkungsfasern 15 in der gewünschten Weise ausgerichtet werden; die Durchlässe 47 und 47 A können eine Höhe von vorzugsweise 0,08 mm bis 1,52 mrri und eine Tiefe von 0,2 bis 2,28 mm haben. Wenn beispielsweise der Werkstoff 60 aus einer Kautschukmischung besteht, in der langgestreckte Glasfasern eingebettet sind, hat der entsprechende Durchlaß 47 bzw. 47 A vorzugsweise eine Höhe zwischen 0,1?7 bis 0,254 mm und eine Tiefe zwischen 0,254 und 0,381 mm.

Die Spritzgießform 20 umfaßt zwei Ringe 27 und 30, während die Form 20/1 zwei Ringe 27 A und 30/1 umfaßt; die Verwendung dieser Ringe ist dann vorteilhaft, wenn es erwünscht ist Keilriemen 10 terschiedlicher Größe unter Beibehaltung bestimm ter Grundelemente einer speziellen Form herzustellen.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Unterformen 21 bzw. 21 A mit den zugeordneten Ringen

so 27 bzw. 27 A einstückig auszubilden. In gleicher Weise können die Formzwischenteile 31 bzw. 31 A einstückig mit ihren zugeordneten Ringen 30 bzw. 30,4 ausgebildet sein. Unabhängig von der Anzahl der Bauteile, aus der eine spezielle Form besteht, ist

zu berücksichtigen, daß die Ringkammer 48 einschließlich des zugeordneten Durchlasses 47 so konstruiert und angebracht ist, daß eine genaue Ausrichtung der durch den Durchlaß 47 strömenden Verstärkungsfasern 15 gewährleistet ist.

Bei den nur teilweise dargestellten Ansichten der Fig.4, 5,7 und8 ist der Werkstoff 60 nicht in Schraffur gezeichnet, so wie es in F i g. 3 der Fall ist; es sind vielmehr nur die Verstärkungsfasern 15 angedeutet, um hervorzuheben, wie diese an verschiedenen Punkten innerhalb der Form orientiert sind, wobei es sich von selbst versteht, daß diese Verstärkungsfasern 15 in dem Werkstoff 60 gleichmäßig verteilt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen eines endlosen Treibriemens mit einer aus einem auf Zug beanspruchten und einem kraftübeitragenden Abschnitt bestehenden Untereinheit, bei dem auf die Innenseite der Untereinheit ein im Querschnitt keilförmiger Ring aus einem strömungsfähigen elastomeren Werkstoff in radialer Richtung spritzgegossen und vulkanisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elastomeren Werkstoff vor dem Spritzgießen langgestreckte Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern, willkürlich verteilt und während des Spritzgießens quer zur Umfangsrichtung der Untereinheit orientiert werden.