DE2163233A1

DE2163233A1 - Treibriemen

Info

Publication number: DE2163233A1
Application number: DE19712163233
Authority: DE
Inventors: Marvin L. Lurgan Dorf (Nord Irland); Barneil, Leo C, Lincoln, Nebr. (V.StA.)·
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1970-12-21
Filing date: 1971-12-20
Publication date: 1972-07-13
Also published as: SE376789B; NL7117304A; IT945364B; DK131518B; DK131518C; CA938816A; BE776927A; GB1290290A; US3656359A; FR2119424A5

Description

DIPL.-ING. HANS W. CrROENING I) 11¹ L.- C H E M. DR. Λ L FK E D S C IIÖ N

P A. T KNTANWÄI, T Ii

S/G 17 - Ιοί

The Goodyear Tire & Rubber Company, Akron, Ohio 44316

Treibriemen

Die Erfindung betrifft Treibriemen und befaßt sich insbesondere mit V-förmigen Triebriemen oder Keilriemen mit einem asymmetrischen Querschnitt, die sich insbesondere, für eine Verwendung in Antrieben mit wechselnder Geschwindigkeit eignen. Durch die Erfindung wird ein neuer asymmetrischer V-förmiger Riemen geschaffen, der in derartigen Antrieben besser verwendbar ist als die bisher bekannten Riemen.

V-Riemen mit asymmetrischem Querschnitt sind bekannt. Diese Riemen weisen gewöhnlich den üblichen trapezförmigen Querschnitt auf, besitzen jedoch eine vertikale oder im wesentlichen vertikale Seitenwand und eine gegenüberliegende Seitenwand, die zu der ersten Wand unter einem Winkel verläuft, und zwar gemessen bezüglich der Mittellinie des Riemenabschnitts . Die asymmetrischen V-Riemen laufen in Riemenscheiben mit ähnlichem Querschnitt, die beispielsweise in Antrieben mit wechselnder Geschwindigkeit eingesetzt sind.

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Ein Riemen mit diesem besonderen Querschnitt bietet verschiedene Vorteile gegenüber einem üblichen V-Riemen, dessen Seitenwände unter ungefähr gleichen Winkeln verlaufen, wobei einer der Vorteile darin besteht, daß während Einstellungen des Antriebs der Riemen leichter in seiner Laufebene gehalten wird. Beispielsweise wird in der US-PS 3 365 9 67 ein stufenloses veränderliches V-Riemen-Getriebe besciirieben, welches mit einem asymmetrischen V-Riemen arbeitet, dessen eine Seitenwand bis zu 1 geneigt ist, während die gegenüberliegende Seitenwand eine Neigung von ungefähr 19° aufweist. Die Beanspruchungs- oder Festigkeitszone dieses V-Riemens weist Verstärkungscordsaus einem Material mit gleichem oder ähnlichem Modul auf, die gleichmäßig über die ganze Breite hinweg verteilt sind, so daß eine größere Kraft von dem Riemen übertragen werden kann.

Der in cfer vorstehend erwähnten Patentschrift beschriebene V-Riemen mit asymmetrischem Querschnitt weist einige Nachteile auf. Beispielsweise wird der Riemen nach einer Verwendung während einer bestimmten Zeitspanne in einem Getriebe in seiner Länge verzogen und neigt dazu, sich seitlich zu den Riemenscheiben in einem solchen Ausmaße auszubuchten, daß, falls der Riemen von dem Getriebe abgenommen wird eine horizontale Oberfläche gelegt wird, er einen horizontalen Abschnitt eines Konus einnimmt. Der asymmetrische V-Riemen neigt ferner dazu, in den Riemenscheiben auf der Seite des Riemens mit dem größeren Seitenwandwinkel höher zu laufen. Infolge der vorstehend geschilderten Nachteile ist die Lebensdauer eines Riemens dieses Typs relativ kurz.

Diese Probleme sind wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß sich der Riemen mehr an der Seite seines grossen Winkels als an der Seite seines kleinen Winkels streckt.

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Dies scheint weitgehend auf die' ungleichmäßige Spannungsverteilung zurückzuführen sein, die quer zu der Riemenbreite während seines Betriebes in einem Getriebe auftritt, da die Seite des größeren Winkels unter einer grösseren Beanspruchung steht. Es wurde nunmehr in unerwarteter Weise gefunden, daß die vorstehend erwähnten Nachteile des asymmetrischen V-Riemens durch den erfindungsgemäßen Riemen beseitigt werden können, der eine Beanspruchungszone aufweist, die einer ungleichmäßigen Beanspruchung zu widerstehen vermag und nachstehend näher beschrieben wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines V-Riemens ir.it asymmetrischem Querschnitt, der eine sehr lange Lebensdauer besitzt. Dieser Riemen soll gleichmäßiger in einer Antriebsvorrichtung arbeiten als die bisher bekannten Riemen und nicht in seiner Länge verzogen werden und sich auch nicht seitlich während seines Einsatzes ausbeulen. Der Riemen soll eine im wesentlichen gleiche Spannungs- oder Beanspruchungsverteilung quer zu seiner Breite während seines Einsatzes in einem Antriebsaggregat mit wechselnder Geschwindigkeit aufweisen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein Riemen mit den vorstehend erwähnten Eigenschaften durch einen flexiblen und federnden Riemen verkörpert wird, der einen asymmetrischen Querschnitt aufweist und aus einem Unterteil und einem Oberteil besteht, wobei Unterteil und Oberteil getrennt sind .,und sich gegenüberstehende Seitenwände -Jnter- und Oberteil verbinden. Eine Seitenwand bildet eine Längskante und eine zweite Seitenwand die sich gegenüberliegende Längskante des Riemens, wobei die zweite Seitenwand anter einem größeren Winkel geneigt ist als die erste Seitenwand _?und zwar gemessen bezüglich der vertikalen Mitteliinie des Riemens. Ferner ist eine Beanspruchungszone vor-

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gesehen, die zwischen Unter- und Oberteil verläuft, und zwar quer zu der Breite des Riemens. Diese Zone vermag ungleichmäßigen Beanspruchungen zu widerstehen, wobei an der Stelle des Riemens, welche der zweiten Seitenwand benachbart ist, der Widerstand gegenüber einer Beanspruchung größer ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Beanspruchungszone wenigstens ein beanspruchungsfähiges Element auf, das sich in Längsrichtung zu dem Riemen erstreckt und wenig- " stens an der Stelle der Beanspruchungszone vorgesehen ist, die der zweiten Wand benachbart ist. Vorzugsweise ist jedes der Elemente, die einer Beanspruchung zu widerstehen vermögen, wendelförmig quer zu dem Riemen in der Beanspruchungszone vorgesehen, wobei die einzelnen Wendeln getrennt voneinander vorliegi.i. Die Elemente enden vorzugsweise in einem merklichen Abstand von der ersten Seitenwand, so daß die Fläche der Beanspruchungszone nahe der ersten Seitenwand im wesentlichen nicht verstärkt ist.

Es ist auch möglich, daß die Beanspruchungszone eine zweite Gruppe von Elemente'n aufweist, die sich in der Nähe der ersten Seitenwand befinden, wobei die Elemente der zweiten Gruppe unter einem größeren Abstand voneinander vorgesehen sind als die Elemente der ersten Gruppe. Ferner können die Elemente quer zu im wesentlichen der ganzen Breite des Riemens angeordnet sein und sich in eine Elementgruppe, die der ersten Seitenwand benachbart ist und aus einem Material mit einem relativ niedrigen Modul besteht, und in eine andere Gruppe von Elementen gliedern, die der zweiten Seitenwand benachbart ist und aus einem Material mit relativ hohem Modul besteht.

Die Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform

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durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Riemenantriebs , bestehend aus einem Triebriemen gemäß vorliegender Erfindung, der in Arbeitsstellung um die Riemenscheiben des Antriebs gelegt ist.

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ausführungsform, die eine Abänderung der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform darstellt.

Fig. M- einen Schnitt durch eine andere Aus führungs form.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Riemenantrieb Io gezeigt, bei dem es sich beispielsweise um einen Riemenantrieb mit veränderlicher Geschwindigkeit handeln kann. Dieser Riemenantrieb weist einen flexiblen Triebriemen 11 auf, der in metallenen Riemenscheiben 12 läuft.

Die spezifischen Merkmale des Riemens 11 gehen am besten aus Fig. 2 hervor. Der Riemen ist ein verstärkter Riemen, dessen Körperteil 13 aus einem flexiblen federnden Material besteht. Es handelt sich vorzugsweise um ein flexibles polymeres Material, beispielsweise um natürlichen oder synthetischen Kautschuk oder um ein anderes elastomeres Material.

Der Körperteil 13 weist einen asymmetrischen, im allgemeinen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei ein Basisteil 14 vorgesehen ist, der, wie aus Fig. 2 hervorgeht, kleiner ist als der Basisteil 15 des Riemens 11,wobei der Basisteil 15 als

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oberer Basisteil oder Hauptbasisteil des Riemens bezeichnet werden kann. Sich gegenüberliegende Seitenwände 16 und 17 verbinden die Basisteile 14 und 15. Eine erste Seitenwand 16 definiert einen sich in Längsrichtung erstreckenden Rand des Riemens 11, während eine zweite Seitenwand 17 den sich gegenüber befindlichen in Längsrichtung verlaufenden Rand des Riemens 11 bildet und unter einem größeren Winkel geneigt ist als die erste Seitenwand 16, und zwar gemessen bezüglich der vertikalen Mittellinie des Riemens. Die Neigung der Seitenwand 16 verläuft unter einem Winkel χ und die Neigung der Seitenwand 17 unter einem Winkel y. Vorzugsweise verläuft die erste Seitenwand 16 im wesentlichen parallel zu der vertikalen Mittellinie des Riemens, wobei der Winkel χ zwischen ungefähr 0 und ungefähr 5° schwankt, gemessen bezüglich dieser Mittellinie. In ähnlicher Weise ist die zweite Seitenwand unter einem Winkel y geneigt, der zwischen ungefähr 13 und ungefähr 20 bezüglich der vertikalen Mittellinie des Bandes schwanken kann. Zur Erzielung optimaler Bedingungen ist es empfehlenswert, wenn der Winkel χ zwischen ungefähr 1 und 2° schwankt, und der Winkel y ungefähr 19° beträgt.

Der Körperteil I¹+ weist ferner eine Beanspruchungs- oder Verfestigungszone 18 auf, die sich zwischen den Basisteilen 14 und 15 befindet. Die Beanspruchungszone 18 ist der lasttragende Abschnitt des Riemens 11, der einer Spannungsbeanspruchung unterzogen wird, wenn er in Längsausdehnung zwischen den Riemenscheiben 12 verläuft. Diese gleiche Zone 18 wird üblicherweise dann als neutraler Achsabschnitt bezeichnet, wenn der Riemen sich um die Riemenscheiben legt, da er in diesem Augenblick weder unter Spannung noch unter Kompression steht. Die Beanspruchungszone 18 vermag ungleichmäßige Beanspruchungen quer zu der Breite des Riemens 11 zu widerstehen, wobei die Stelle mit geringerem Beanspruchungs-

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widerstand sich bei A in der Nahe der im wesentlichen vertikalen Seitenwand 16 befindet, und die Stelle B mit grösserem Beanspruchungswiderstand in der Nähe der zweiten Seitenwand 17 vorgesehen ist, die unter einem größeren Winkel bezüglich der vertikalen Mittellinie des Riemens geneigt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (vgl. Fig. 2) wird das ungleichmäßige Beanspruchungswiderstandsvermögen aufgrund einer Struktur ermöglicht, in welcher die Beanspruchungszone 18 aus wenigstens einem Spannungswiderstandselement 19 besteht, das sich in Längsrichtung des Rieniens 11 erstreckt und quer zu dem Riemen wenigstens an der Stelle B neben der Seitenwand 17 des Riemens 11 vorgesehen ist. Gewöhnlich liegt das Element 19 in Form eines einzigen Cords vor, der wendelförmig um die Beanspruchungszone 18 an der Stelle B gewickelt ist, wobei jede Wicklung des Cords Seite an Seite unter Bildung einer Gruppe von in einem Abstand vorgesehenen Elementen 20' vorgesehen ist. Der Cord kann entweder aus einer gedrehten Faser oder einem gedrehten Faden bestehen und als Kabelcord oder Reifencord eingestuft werden. Es handelt sich um ein beliebiges Textilgewebematerial, wie beispielsweise Baumwolle, Nylon, Reyon oder Polyester oder um Kombinationen aus diesen Materialien. Ferner kann der Cord aus einem Stahldraht oder einer Glasfaser bestehen. Die Gruppe 20 der Elemente 20' endet in einem merklichen Abstand von der ersten Seitenwand 16, so daß die Stelle A der Zone 18 wenigstens im wesentlichen nicht verstärkt ist. Es wurde gefunden, daß das ungleichmäßige Beanspruchungswiderstandsvermögen, das auf diese Weise in der Zone 18 durch die vorstehend geschilderte Struktur erzeugt wird, eine gleichmäßigere Spannungsverteilung über die Breite«des Riemens 11 gewährleistet, so daß auf diese Weise ein Strecken oder eine LängsVerwerfung der unter großem Winkel stehenden

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Seitenwand 17 des Riemens mit dem daraus resultierenden seitlichen Ausbuchten vermieden wird. Ferner läuft der Riemen 11 gleichmäßiger in den Riemenscheiben 12, so daß . seine Lebensdauer erhöht ist.

Es ist darauf hinzuweisen, daß, falls es in der vorstehend geschilderten Weise vorgesehen ist, das Beanspruchungswiderstandselement 19 auch in anderen Formen vorliegen kann, beispielsweise in einer quadratisch gewebten Gewebeschicht aus üblichen Materialien.

W Die Riemen werden in üblicher Weise hergestellt, beispielsweise durch Zusammenfügen und Vulkanisieren der Riemenkomponenten zu einer einheitlichen Konstruktion mittels üblicher Vorrichtungen, die für derartige Zwecke verwendet werden.

Es sind auch viele andere Riemenausführungsformen möglich. Beispielsweise kann der Riemen eine Gewebeumhüllung aufweisen, welche den Körperteil umgibt. Es kann sich auch um eine gezahnte oder gewölbte Konstruktion handeln.

Die Riemenscheiben 12 besitzen Laufflächen, welche im all-Ij gemeinen dem Querschnitt des Riemens 11 entsprechen. Beispielsweise weist jede Riemenscheibe einen Abschnitt 21 mit einer im wesentlichen ebenen, den Riemen kontaktierenden Oberfläche 22 sowie einen gegenüberliegenden Abschnitt 23 mit einer konischen, den Riemen kontaktierenden Oberfläche 2U auf. Die im wesentlichen vertikale ebene Seitenwand 16 des Riemens 11 kontaktiert die Oberfläche 22 des ebenen Riemenscheibenabschnitts 21, während die zweite Seitenwand 17 des Riemens 11 die Oberfläche 2¹* des konischen Riemenabschnittes 23 während des Betriebes des Riemens 11 in dem Antrieb 10 kontaktiert. Demgemäß wird der Wandteil 17 während des Be-

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triebes des Riemens 11 einer größeren Beanspruchung unterzogen, da dieser Teil in praktisch vollständigem Kontakt mit der Riemenscheibenoberfläche 24 steht, während der Wandteil 16 nicht in einem derartigen Arbeitskontakt mit der Riemenscheibenoberfläche 2 2 ist. Der erfindungsgemäße Treibriemen bewirkt eine gleichmäßigere Beanspruchungsverteilung quer zu dem Riemen, wobei weitgehend das unerwünschte Verziehen von nur einem Seitenwandteil des Riemens vermindert wird.

Natürlich kann der erfindungsgemäße Riemen auch in vielen anderen Antriebsvorrichungen verwendet werden, so daß verschiedene Riemenscheibenanordnungen möglich sind. Beispielsweise eignen sich diese Riemen besonders für eine Verwendung in Getrieben mit wechselnder Geschwindigkeit, wie sie beispielsweise in Schneekatzen verwendet werden.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Beanspruchungszone 2 5 eines asymmetrischen V-Riemens 26 eine erste Gruppe von Elementen 27' auf, die der zweiten, unter einem größeren Winkel stehenden Wand 2 8 des Riemens 2 6 an der Stelle B der Zone 2 5 benachbart sind, während eine zweite Gruppe 2 9 von Elementen 29' in der Nähe der Wand 30, die unter geringerem Winkel verläuft, des Bandes 26 an der Stelle A in der Zone 25 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Elemente 29' der zweiten Gruppe 2 9 in einem größeren Abstand voneinander angebracht als die Elemente 27' der ersten Gruppe 27, so daß auf diese Weise eine ungleichmäßige Beanspruchungswiderstandsfähigkeit erzielt wird, wobei der größere Beanspruchungswiderstand sich an der Stelle B konzentriert.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

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- Io -

Bei dieser Ausführungsform wird das Widerstandsvermögen der Beanspruchungszone 31 in der Weise erzielt, daß Verstärkuhgselemente quer im wesentlichen zu der ganzen Breite des Riemens 32 vorgesehen sind. Die Zone .31 weist in diesem Falle eine Gruppe 33 von Elementen 33' auf, die in der Nähe der ersten, unter geringem Winkel verlaufenden Wand 3 4 an der Stelle A der Zone 31 vorgesehen sind und aus einem Material mit einem relativ niedrigen Modul bestehen. Eine andere Gruppe 35 aus Elementen 35' befindet sich an der zweiten, unter einem größeren Winkel verlaufenden Wand an der Stelle B der Zone 31, wobei diese Elemente aus einem Material mit einem relativ hohen Modul bestehen. Beispielsweise können die Elemente 33' der ersten Gruppe 33 Cords sein, die aus üblichem Verstarkungsmaterial bestehen, wie beispielsweise Baumwolle, Nylon, Reyon oder Polyester, während die Elemente 35' der zweiten Gruppe 3 5 Cords sein können, die aus einem Material mit hohem Modul bestehen, wie beispielsweise Stahl oder Glasfasern. Wahlweise können die Elemente 33' und 35' Cords sein, die aus dem gleichen Material bestehen, jedoch verschiedene Moduli aufweisen, und zwar in Abhängigkeit von dem Verfahren, nach welchem die Elemente oder Cords einer jeden Gruppe 3 3 und 3 5 verarbeitet worden sind.

Da die durch die Fig, 3 und 4 wiedergegebenen Riemen voraussetzen, daß die Verstärkungselemente oder Cords in der Beanspruchungszone exakter eingebaut sind als in der durch Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform, sind diese Ausführungsformen gemäß der Fig. 3 und 4 vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen weniger attraktiv.

Durch die Erfindung werden asymmetrische V-Riemen zur Verfügung gestellt, deren Beanspruchungszone der ungleichmäßigen Beanspruchung eines derartigen Riemens Rechnung trägt. Sie sind daher den bekannten Riemen überlegen, in welchen die

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- ii-

Verstärkungscordelemente gleichmäßig über die ganze Breite des Riemens hinweg angeordnet waren und aus Materialien mit im wesentlichen denselben Moduli bestanden.

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Claims

Patentansprüche Flexibler und federnder Riemen mit einem asymmetrischen Querschnitt, gekennzeichnet durch a) einen ersten Basisteil (14), b) einen zweiten Basisteil (15), der von dem ersten Teil räumlich getrennt ist, c) sich gegenüberstehende Wände (16 und 17), welche die Basisteile (15 und 16) verbinden, wobei

1. die erste Wand (16) die Längskante des Riemens bildet, und

2. die zweite Wand (17) die sich gegenüberliegende Längskante des Riemens darstellt und unter einem größeren Winkel geneigt ist als die erste Wand (16), bezogen auf die vertikale Mittellinie des Riemenquerschnittes, und

d) eine Beanspruchungszone (19) zwischen dem ersten Basisteil (14) und dem zweiten Basisteil (15), die über die Breite des Riemens (11) ungleichmäßige Beanspruchungen aufzunehmen vermag, wobei das größere Beanspruchungsaufnahmevermögen an der Stelle konzentriert ist, die der zweiten Wand (17) benachbart ist.

2. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wand (16) im wesentlichen parallel zu der vertikalen Mittellinie des Riemenquerschnitts verläuft.

3. Riemen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der vertikalen Mittellinie die erste Wand (16) unter einem Winkel von ungefähr 0 bis ungefähr 5° geneigt ist, während die zweite Wand (17) unter einem Winkel von ungefähr 13 bis ungefähr 20° geneigt ist.

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4. Riemen nach Anspruch 3, dadurch' gekennzeichnet, daß die erste Wand (16) unter einem Winkel von ungefähr 1 bis ungefähr 2° verläuft, während der Winkel, unter welchem die zweite Wand (17) verläuft, ungefähr 19° beträgt.

5. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beanspruchungszone (19) wenigstens ein beanspruchungswiderstandsfähiges Element (20', 27', 35') aufweist, das an wenigstens einer Stelle der Zone in der Nähe der zweiten Wand (17) quer angeordnet ist.

6. Riemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (20', 27', 35') in wendeiförmigen Umhüllungen quer zu dem Band in der Beanspruchungszone (19) vorgesehen ist, wobei die Umhüllungen getrennt unter Ausbildung einer Vielzahl von im Abstand angebrachter Elemente angeordnet sind.

7. Riemen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe der Elemente (2o', 27', 35') in einem merklichen Abstand von der ersten Wand (16) endet, so daß die Fläche (A) der Beanspruchungszone (19), die neben dieser Wand liegt, im wesentlichen nicht verstärkt ist.

8. Riemen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beanspruchungszone (19) eine zweite Gruppe (29, 33) von Elementen aufweist, die in der Nähe der ersten Wand (16) vorgesehen sind, wobei die Elemente dieser zweiten Gruppe weiter voneinander entfernt sind als die Elemente der ersten Gruppe (B).

9. Riemen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (20', 27', 35') quer über im wesentlichen die ganze Breite des Riemens angeordnet sind, wobei eine Gruppe (A) der Elemente, die neben der ersten Wand .(16) vorgesehen ist, aus einem Material mit einem relativ niedrigen Modul besteht,

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während die andere Gruppe (B) der Elemente, die in der Nähe der zweiten Wand (17) vorgesehen ist, aus einem Material mit relativ hohem Modul besteht.

Io. Treibriemenanordnung, gekennzeichnet durch eine Kombination aus einem V-Riemen (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Paar Riemenscheiben (12), in denen der Riemen läuft, wobei wenigstens eine dieser Riemenscheiben einen Abschnitt mit einer im wesentlichen ebenen friemenkontaktierenden Oberfläche (22) zur Kontaktierung der ersten Wand (16) des Riemens und einen sich gegenüber befindlichen Abschnitt (2¹+) mit einer konischen riemenkontaktierenden Oberfläche zur Kontaktierung der zweiten Wand (17) des Riemens aufweist.

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