DE2202041A1

DE2202041A1 - Riemen mit mehreren metallschichten und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2202041A1
Application number: DE19722202041
Authority: DE
Inventors: Mikas Dr-Ing Baublys; Eugen Sigloch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-17
Filing date: 1972-01-17
Publication date: 1973-07-26
Also published as: US3889545A; GB1369172A; FR2168835A5; IT973141B

Description

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PATENTANWALT DIPL.-ING. J. WENZEL 7 STUTTGART HAUPTMANNSREUTE 46

Dr.Ing.Baublys & Sinloch. Stuttgart

Riemen mit mehreren Metallschichten und Verfahren zur Herstellung desselben.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Riemen mit mehreren Metallschicht en. Es sind bereits derartige Stahlbandrieruen bekannt, die durch Löten oder Schweißen aus einem nicht endlosen Stahlband hergestellt sind. Dabei hat man Riemenstärken von etwa 0,6 bis 1,1 mm verwirklicht, und die kleisten Riemenscheibendurchmesser betragen etwa 500 bis 1000 mm. Der Raumbedarf ist daher außerordentlich groß und der Achsabstand zwischen den Riemenscheiben beträgt 7 - 100 m. Das liegt daran, daß wegen der zulässigen Biegewechselbeanspruchungen des Stahlbandes der Durchmesser der Riemenscheibe etwa 1000 mal größer sein muß als die Riemenstärke. Außerdem erweisen sich die Schweißoder Lötstellen als Machteil, so daß nur begrenzte Riemenbeanspruchungen verwirklicht werden können, und die Lebensdauer ist infolge der Löt- oder Schweißstellen begrenzt. Dadurch ist die übertragbare Leistung, die bei einer gegebenen Drehzahl in gewissen Grenzen ungefähr proportional der Riemensttlrke, der Riemenbreite und dem Riemenscheibendurchmesser ist, klein.

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Dies bedeutet, daß der Raumbedarf für Riementriebe im Verhältnis zu anderen Getriebearten ganz allgemein sehr groß ist. Andererseits ist die übertragbare Leistung bei vorgegebenem Konstruktionsraum vergleichsweise gering. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Riemen mit mehreren Hetallschichten dadurch zu verwirklichen, daß man mehrere endlose dünne Metallbänder mit sehr geringfügig unterschiedlichen genauen Durchmessern fertigt, die genau lose ineinander passen müssen, im übrigen aber nicht miteinander verbunden sind. Solche Metallriemen haben aber in der Praxis keinen Eingang gefunden, v/eil die Pertigungsschwierigkeiten praktisch zu groß sind. Infolge der unvermeidbaren Fertigungstoleranzen ist hierbei nämlich nicht möglich zu erreichen, daß alle Metallbänder gleichzeitig und in gleichem Umfang die Belastung aufnehmen.

Die heute bekannten Riementriebe zur Übertragung der Leistung und Wandlung der Drehzahl oder des Drehmomentes, nämlich Flachriemen, wie Lederriemen, Textilriemen, Kunststoffverbundriemen, Zahnriemen, Gummi- oder Keilriemen weisen neben vielen Vorteilen auch einen wichtigen Nachteil auf, und zwar : Die übertragbare Leistung, die bei einer gegebenen Drehzahl in gewissen Grenzen ungefähr proportional der Riemenstärke, der Riemenbreite und dem Riemenscheibendurchmesser ist, ist klein, das heißt der Raumbedarf für solche Riemenantriebe ist im Verhältnis zu anderen

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Getriebearten, z.B. Zahnrad-und Schneckengetrieben sehr groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Riemen der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß bei vorgegebenen Abmessungen eine größere Leistung übertragen v/erden kann, ohne die Lebensdauer zu verringern. Dabei soll durch die Erfindung erreicht werden, die hohe Zugkräftigkeit des Metallbandes auszunützen und dennoch eine hohe Biegsamkeit zu erreichen, damit auch bei der Verwendung von kleinen Riemenscheiben die übertragung von grossen Leistungen möglich wird.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht daring, daß er ein dünnes endliches iietallband aufweist, das spiralförmig zur Bildung mehrerer Schichten übereinander gewickelt ist, und daß eine elastische Verbindung zwischen die Schichten angeordnet ist.

Vorzugsweise wird hierbei ein sehr dünnes, ca. 0,1 mm und weniger, vorzugsweise 0,00 mm starkes Metallband, vorzugsweise aus Federstahl verwendet. Dennoch kann die Zugkraft dann vielfach vergrößert werden, indem die Uandstärke des Riemens durch die

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erwähnte erfindungsgemäße Maßnahme vergrößert und nahezu frei gewählt werden kann. Wie Berechnungen und Versuche gezeigt haben, läßt sich durch die Erfindung die übertragene Leistung um ein Vielfaches steigern. Die Lebensdauer ist dabei im Vergleich zu bekannten Riemen nicht verringert, sondern noch erheblich vergrößert. Daher ist es durch die Erfindung möglich, dem Riementrieb neue Anwendungsbereiche zu erschließen und Riementriebe auch dort anzuwenden, wo nur ein sehr beschränkter Konstruktionsraum zur Verfügung steht, und besondere Anforderungen an die Lebensdauer des Riemens gestellt vrerden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den einzelnen Metallschichten Schichten aus schubelastischem Material angeordnet sind. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um aufvulkanisxerten Gummi, es kann aber auch ein elastischer Kunststoff Verwendung finden.

Es ist aber auch möglich, daß die elastische Verbindung zwischen den Schichten durch federnde Teile aus Metall gebildet ist. Diese federnden Teile können die Metallschichten in Langlöchern durchdringen, so daß die erforderliche Bewegbarkeit der einzelnen Metallschichten gegeneinander möglich ist.

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Diese federnden Teile sichern also lediglich einen losen Zusammenhalt der Schichten.

Schließlich sieht die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Riemens vor, dajf darin besteht, daß ein dünnes Iletallband auf einen Wickeldorn unter Zwischenbringen eines gunimielastischen Ilaterials aufgewickelt wird.

Nach diesem Aufwickeln kann dann das Ilaterial durch Erwärmen ausgehärtet werden. Auf diese l/eise ist erstmals möglich, einen endlosen Hetallriemen mit mehreren iletallschichten zu fertigen. Das Verfahren ist verhältnismäßig einfach und gestattet es ohne geringen Aufwand die aller verschiedensten Riemenlängen zu erstellen, da lediglich ein anderer Wickeldorn mit einem anderen Durchmesser für die Erstellung anderer Riemenlängen erforderlich ist.

Außerdem ergibt sich der überragende Vorteil, daß ohne großen Aufwand der Querschnitt aus einer beliebigen großen Anzahl von Schichten des Iletallbandes hergestellt werden kann. Dabei ist die Biegsamkeit auch deshalb groß, weil die lletallbänder außerordentlich dünn sein können, und das bedeutet, daß die Biegsamkeit der einzelnen Schicht und damit auch des ganzen Riemens

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vergleichsweise sehr groß ist, so daß ein solcher Riemen zur Übertragung großer Leistungen auch auf einer Riemenscheibe mit unter 100 mm Durchmesser laufen kann. Die Zwischenschichten aus dem Gummi und dgl. sind vorzugsweise auch dünn gehalten. Dabei kann der Riemen nach der Erfindung als Flachriemen, Keilriemen und für exakte Drehzahlübertragungen auch als Zahnriemen verwendet werden, da es durchaus möglich ist, Zähne aufzuvulkanisieren. In ähnlicher V/eise ist es möglich, die Laufzeit des Riemens bei Verwendung als Flachriemen mit einer elastischen Schicht aus einem Material mit großer Haftreibung zu beschichten.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf den Riemen nach der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt durch eine v/eitere Aus führung s form; Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform;

Fig. 4 eine Seitenansicht auf einen Riemenausschnitt nach einer vierten Ausführungsform;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine darüberhinausgehende Ausführungsform;

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Pig. 6 eine Seitenansicht auf den gesamten Riemen nach

Fig. 5 und
Fig. 7 einen Schnitt durch Riemenscheibe und Riemen im wesentlichen nach der Ausführungsform gemäß Fig. 3.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Riemen mit mehreren Schichten 1,2,3 und 4 eines sehr dünnen Metallbandes, zwi schen denen sich dünne elastische Schichten 5,6,7 aus einem gummielastischen Material befinden. Wie man sieht, ist das durchgehende Band spiralenförmig zur Bildung dieser Schich ten aufgewickelt, so daß durch ein längeres oder kürzeres Band mehr oder weniger Schichten ausgeführt werden können. Der Anfang des Wickelbandes ist mit 9 und das Ende mit 10 bezeichnet. Da das Metallband außerordent dünn ist, es kann eine Wandstärke von unter 0,1 mm haben, ergeben sich an der Stelle 9 keine Schwierigkeiten. Es ist aber auch möglich, diesen Übergang 9 zu schleifen oder auf andere Weise zu bearbeiten, wenn eine etwas größere Wandstärke des Bandes gewählt wird.

Gemäß Fig. 2 zeigt der Riemen noch eine zusätzliche Laufschicht 8 aus einem die Reibung vergrößernden Material. In diesem Falle ist selbstverständlich die erwähnte Maßnahme an dem Übergang 9 nach Fig. 1 nicht erforderlich. Diese Laufschicht kann beispielsweise aufvulkanisiert sein. Sie kann aber auch auf andere Weise aufgebracht, z.B. aufgeklebt sein. Diese Maßnahme ist ganz be-

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sonders bevorzugt, weil Metall in der Regel einen nur geringen Reibungskoefizienten z.B. gegenüber Metall aufweist, wenn die Lauffläche der Riemenscheibe aus Iletall besteht.

Fig. 3 zeigt einen Keilriemen mit einem Flankenwinkel X, der z.B. durch Schleifen gefertigt sein kann und dann auch als Regeltrieb Verwendung findet.

Fig. ¹I zeigt einen Zahnantriebsriemen mit dem Zahnbelag 11 auf der Lauffläche, der vorzugsweise aus einem elastischen Material besteht.

Gemäß Fig. 5 kann ein federndes Teil 12 in der dargestellten Form die federnde Verbindung zwischen den einzelnen Schichten des Riemems 19 bilden, wobei die Enden der ?eder 12 in Langlöcher 13 und 14 des Riemens eingreifen. Der vollständige Riemen ist in Fig. 6 mit den Federn 12,15,16 und 17 dargestellt.

In diesem Falle muß natürlich die Riemenscheibe 18, wie in Fig. 7 veranschaulicht, mit Ausnehmungen 20 versehen sein, durch die die Federteile 12 laufen können. Bei den bekannten Keilriementrieben ist ohnehin vorgesehen, daß die Übertragung des Dreh-

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momentes an den Flanken gemäß dem Flankenwinkel 00, nach Fig. 3 erfolgt, so daß sich der freie Raum 20 ergibt.

Die Darstellungen gemäß den Fig. 5-7 sind nur scheuatisch aufzufassen, es sind auch noch ganz andere Federverbindungen möglich, um einen beweglichen Zusammenhalt der ein- zelnen Iletallschichten des erfindungsgemäßen Riemens zu erreichen.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Riemens ist ein be sonderes Verfahren vorgeshen, das darin besteht, daß das dünne Metallband auf einen nicht dargestellten Wickeldorn aufgewickelt wird. Kan kann sich aber leicht vorstellen, daß die in Fig. 1 dargestellte Fläche innerhalb des Riemens den Querschnitt eines Wickeldorns bildet, auf den das Band mit den Schichten 1-k aufgewickelt wird. Schon vorher oder während des V/ickelns werden die Schichten 5-7 gleichfalls dünn auf das Band aufgebracht, wo bei es sich um Gummi oder Kunststoff handeln kann. Anschließend kann zum Aushärten der Zwischenschichten der Riemen für begrenz te Zeit in einen Ofen gebracht werden.

Die Laufschicht 8 oder die Zahnung 11 können anschließend oder etwa gleichzeitig aufvulkanisiert werden.

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Außerdem ist möglich, die einzelnen Schichten aneinanderzukleben, wobei zumeist ein Aushärten in Ofen entfallen kann.

Der erfindungsgemäße Riemen ist außerordentlich elastisch und"ermöglicht eine Leistungsübertragung, die die Leistung bekannter Riemen um ein Vielfaches übersteigt, ohne die Abmessungen zu ändern. Außerdem ist es möglich, wesentlich kleinere Riemenscheiben zur Übertragung einer bestimmten Leistung zu verwenden und die Lebensdauer ist wesentlich erhöht, wie Berechnungen und Versuche gezeigt haben.

Der Erfindungsgedanke besteht indessen darin, daß den einzelnen Schichten die Möglichkeit einer Bewegung um sehr kleine BE-wegungswege gegeneinander gegeben wird.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Riemen mit mehreren Iletallschichten, dadurch gekennzeichnet, daß er ein dünnes endliches Iletallband aufweist, das spiralförmig zur Bildung mehrerer Schichten (1-4) übereinander gewickelt ist, und daß eine elastische Verbindung (5-7,12) zwischen den Schichten angeordnet ist, so daß hierdurch ein endloser Riemen entstellt.
2. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Iletallschichten (1-4) Schichten (5-7) aus einem schubeleastischen Ilaterial angeordnet sind.
3. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichten (5-7) aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff bestehen.
4. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Verbindung zwischen den Schichten durch federnde Teile (12) aus iletall gebildet ist.
5. Riemen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Teile (12) die lietallschichten in Langlöchern (13,14) mit Spiel durchdringen.

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6. Verfahren zur Herstellung eines Rienens nach Anspruch 1 oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes Iletallband auf einen Wickeldorn unter Zwischenbringen eines gummielastischen Material aufgewickelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Material nach dem Aufwickeln durch Erwärmen ausgehärtet wird.
8. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er auf der Laufseite mit einem Ilaterial (8) beschichtet ist, das einen großen Reibungskoefizienten gegenüber der Riemenscheibe aufweist.
9. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Keilriemen ausgebildet ist und einen Plankenwinkel (oO aufweist, der dem zugehörigen Winkel der Keilriemenscheibe entspricht.
10. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Ausbildung als Zahnriemen auf der Laufseite eine Schicht aus elastischem Material mit einer Verzahnung (11) aufweist.

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