DE2363685B2

DE2363685B2 - Zahnriemen

Info

Publication number: DE2363685B2
Application number: DE2363685A
Authority: DE
Inventors: Mario Mailand Cicognani (Italien)
Original assignee: Industrie Pirelli SpA
Current assignee: Industrie Pirelli SpA
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2363685C3; GB1432620A; AR201753A1; FR2212506B1; FR2212506A1; ES199606U; AT326427B; US3937094A; JPS4997151A; ATA1068673A; ES199606Y; LU69081A1; JPS5530135B2; DE2363685A1

Description

Neopren	45%
2'inkoxyd	4,5%
Magnesiumoxyd	4,3%
Mineralöl	6,2%
Gasruß	40%

Die Erfindung geht aus von einem Zahnriemen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die US-PS 36 21 727 bekanntgewordenen Art.

Bei den aus der genannten Literaturstelle bekannten Zahnriemen ist die Bedeckung für die Zahnung aus verkautsehuktem Textilstoff insbesondere hinsichtlich der Anordnung der Schnüre des Textilstoffes so ausgeführt, daß Nuten gebildet sind, in denen und damit an der Außenfläche der Zähne sich auch bei zunehmender Abnutzung der Bedeckung immer elastomeres Material befindet, so daß eine Selbstschmierwirkung unabhängig von der Abnutzung erhalten ist. Bei den bekannten Zahnriemen sind gegenüber Zahnriemen ohne Bedeckung aus verkautsehuktem Textilstoff die Zähne starrer, jedoch sind sie immer noch so verformbar, daß insbesondere bei hohen Beanspruchungen bzw. bei großer Kraftübertragung die Zähne »springen« können, was bedeutet, daß die Riemenzähne über die Zahnradzähne »hinwegspringen«. Die gleichen Nachteile gelten für Zahnriemen, wie sie in der DE-OS 22 03 629, in der FR-PS 14 53 786, in der US-PS 33 34 524 und in der US-PS 35 80 767 beschrieben sind, wobei gemäß der zuletzt genannten Literaturstelle die Bedeckung nicht aus einem verkautsehuktem Textilstoff, sondern aus Kautschuk einer besonderen Zusammensetzung besteht

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Zahnriemen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß bei Beibehaltung von Abriebfestigkeit und Selbstschmierung durch die Wirkung der Bedeckung für die Verzahnung und damit einer hohen Lebensdauer für den Riemen noch erreicht ist, daß die letztere Eigenschaft noch verbessert wird und durch entsprechende Festigkeitssteigerung dieser Bedeckungsschicht besonders das »Springen« des Riemens, das insbesondere bei hoher Kraftübertragung auftritt, da zuweilen unter besonder hohen Belastungen die Zähne des gezahnten Riemens aufgrund ihrer Verformbarkeit über die Zähne der gezahnten Riemenscheiben hinweggehen, vermieden ist

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im Anspruch 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 6 für die Aafgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht sind.

Zwar ist durch die GB-PS 11 44 519 die Maßnahme bekanntgeworden, Riemen mit äußeren zahnformartigen Ausbildungen mit einer Bedeckungsschicht an den Zähnen zu versehen, die aus zwei Textilschichten bestehen, jedoch ist hierbei nicht jener Konstruktionsgrund vorgelegen wie bei der Erfindung und sind auch die sonstigen Verhältnisse ganz anders gelagert als beim Anmeldungsgegenstand.

Bei einem Zahnriemen gemäß der Erfindung werden die beiden Textilstofflagen durch die dazwischenliegende Lage aus elastomerem Material in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten. Dies bedeutet, daß die beiden Textilstofflagen sich jeweils auf einer Seite im Abstand von der neutralen Achse des Gebildes befinden, welches durch die beiden Textilstofflagen und die dazwischenliegende Lage aus elastomerem Material gebildet ist. Indem die Textilstofflagen im Abstand von der neutralen Achse gehalten sind, is» der Widerstand des Gebildes gegen Biegung in großem Ausmaß verbessert Somit ist das Verhalten des Riemens

so hinsichtlich des »Springens« erheblich verbessert.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

F i g. 1 ist eine schaubildliche Ansicht eines Teiles eines gezahnten Riemens;

F i g. 2 gibt eine Besonderheit einer Bedeckung für die Zähne und die Nuten zwischen den Zähnen des Riemens wieder;

bo F i g. 3 veranschaulicht die Verformung eines Zahnes eines herkömmlichen gezahnten Riemens.

In F i g. 1 ist ein Teil eines gezahnten Riemens wiedergegeben. Dieser Riemen weist einen aus elastomerem Material oder Kunststoff an sich bekannte ter Art bestehenden Körper 1 auf, in den ein widerstandsfähiges Gebilde eingebettet ist, das aus einer Mehrzahl von Schnüren 2 besteht, die parallel und koplanar zueinander verlaufen und aus einem undehn-

baren Material von einer an sich bekannten Art hergestellt sind.

Auf der einen Seite des Riemenkörpers 1 befindet sich eine von Zähnen 3 gebildete Zähnung. Diese Zahnung ist aus einem elastomeren Material oder einem Kunststoff von an sich bekannter Art hergestellt, und die Zähne 3 sind voneinander durch Nuten 4 getrennt

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist auf der Oberfläche der Zähne 3 und der Nuten 4 eine Bedecktngsschicht 5 vorgesehen. Für die Zwecke der Erfindung besteht das Merkmal der die Zähne und die Nuten des gezahnten Riemens bedeckenden Schicht 5 darin, daß sie starr und infolgedessen unter Biegebeanspruchungen praktisch unverformbar ist im Vergleich zu dem die Riemenzähne bildenden elastomeren Material.

Diese Starrheit und Unverfonnbarkeit der die Zähne und die Nuten des Riemens bedeckenden Schicht 5 können auf verschiedene Weisen erhalten werden.

Eine Weise zur Erzielung der Starrheit und der Unverfonnbarkeit gegen Biegen der Schicht 5 ist ein in elastomeres Material oder Kunststoff eingebettetes Gebilde, das unter Biegebeanspruchungen außerordentlich starr ist.

Gebilde dieser Art können in großer Zahl entwickelt werden, und jeder Techniker würde in der Lage sein, sie auszuführen.

Unter diesen Gebilden (siehe Fig.3) erscheinen diejenigen, die von wenigstens zwei viereckig gewebten Textilstoffen 6 und 7 gebildet sind, welche unter Zwischenfügung einer aus elastomerem Material bestehenden Schicht 8 miteinander verbunden sind, besonders vorteilhaft für den Zweck ihrer Ausführung und Aufbringung auf die Oberfläche der Zahnung eines Riemens.

Ein Gebilde der vorstehend beschriebenen Art ist auch dasjenige, welches durch die direkte Vereinigung zweier verkautschukter viereckig gewebter Textilstoffe gebildet ist, da die auf den Oberflächen der verkautschukten Textilstoffe befindlichen, in Berührung miteinander stehenden dünnen Schichten aus elastomerem Material darstellen.

Ein Gebilde dieser Art ist außerordentlich starr und unter Biegebeanspruchungen im wesentlichen unverformbar.

Es kann in der Tat festgestellt werden, daß, ν enn ein solches Gebilde Biegebeanspruchungen unterworfen und das Diagramm der Beanspruchungen in jedem seiner Querschnitte berücksichtigt wird, die Textilstoffe bei einem Wert beansprucht werden, der viel höher als derjenige liegt, bei dem sie beansprucht würden, wenn das Diagramm der Beanspruchungen linear sein würde, während das elastomere Material bzw. der Kunststoff praktisch nicht beansprucht wird.

Infolgedessen widerstehen die Textilstoffe als solche der ganzen Belastung, während das zwischen ihnen angeordnete elastomere Material bzw. der Kunststoff lediglich als ein Verbindungs- und Trennelement zwischen ihnen wirkt.

Da die Textilstoffe hoch beansprucht sind, sind sie sehr steif und daher kaum verformbar, wie dies aus der Beobachtung irgendeines Beanspruchungs/Verformungs-Diagramms eines Textilstoffes verständlich ist. Infolgedessen ist das ganze Gebilde, von dem die Textilstoffe einen Teil bilden, sehr steif und kaum verformbar im Vergleich mit dem die Zähne bildenden elastomeren Material bzw. Kunststoff.

Die vorstehenden Betrachtungen sind allgemein gültig, und zwar unabhängig von der Art des für die Schichten 6 und 7 verwendeten Textilstoffes. Jedoch kann, falls für die Schichten 6 und 7 von Textilstoffen besonderer Art Gebrauch gemacht wird, die Starrheit des Gebildes weiter erhöht werden.
Beispielsweise ist bei Verwendung gleicher Materialien für die Textilstoffschichten 6 und 7, falls die Kettfäden dieser Schichten längs der Erstreckung des Riemens angeordnet sind, das Gebilde viel starrer als in dem Fall, in welchem die Kettfaden andere Anordnungen haben.

Weiterhin können die die Schichten 6 und 7 bildenden Textilstoffe verschieden sein und verschiedene Charakteristiken haben.
Beispielsweise kann der auf die Außenseite des Riemens aufgebrachte Textilstoff 7 zweckmäßig ein solcher sein, der hohe Abriebfestigkeitsmerkmale aufweist, während der Textilstoff 6 zweckmäßig ein solcher sein kann, der einen hohen Widerstand gegen Kompressions-, Reiß- und Scherbeanspruchungen hat

Insbesondere kann der Textilstoff 7 ein selbstschmierender Stoff gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 20 16 830 sein, und der Textilstoff 6 kann der folgende viereckig gewebte Stoff sein:

Material

Stapelreyon
hoher Zähigkeit

Nummer

Kette:

Fäden je dm

Zugfestigkeit in Kg/5 cm
Enddehnung in %

Schuß:
Fäden je dm
Zugfestigkeit in kg/5 cm
Enddehnung in %

12/3

180
240
40

140
220
20

Dieser Textilstoff kann außerdem mit Latexklebmitteln von an sich bekannter Art behandelt werden, beispielsweise mit einem Klebmittel der Vinylpyridinart mit hohem Harzgehalt, um eine vollkommene Bindung an dem die Zähne des Riemens bildenden elastomtren Material zu erzielen und den Textilstoff zu versteifen und so die Starrheit der Bedeckung der Zähne weiter zu erhöhen.

Irsbesondere ist aus experimentellen Prüfungen gefunden worden, daß die am besten geeignete Masse, um dem Textilstoff 6 die beste Starrheit und Unverformbarkeit zu verleihen, ein Isocyanat enthaltendes Neoprengemisch ist.
Insbesondere hat sich eine Lösung, in welcher die Komponenten in folgenden Anteilmengen (als Gew.-% der Lösung ausgedrückt) enthalten sind, als besonders geeignet zum Verkautschuken der Bedeckungsschicht 5 erwiesen:

wobei das Lösungsmittel ein solches auf Toluolbasis ist und das Neoprengemisch die folgende Zusammensetzung hat (ausgedrückt inGew.-%):

Lösungsmittel	75%
Isocyanat	15%
Neoprengemisch	10%

Neopren
Zinkoxyd

45%
4,5%

Magnesiumoxyd

Mineralöl

Gasruß

4,3%
6,20/0
40%

Gewünschtenfalls kann anstelle des vorgenannten Gemisches ein Gemisch verwendet werden, das noch auf Neopren basiert, aber nicht schwarz ist, um anzuzeigen, wenn der Textilstoff 7 teilweise abgenutzt ist, und damit über die Notwendigkeit der Auswechselung des Riemens informiert.

Die Versteifung der Bedeckungsschicht für die Zähne und damit die Unverformbarkeit der Abdeckung unter Biegebeanspruchungen verhindert die Verformung des ganzen Zahnes.

In anderen Worten ausgedrückt, der Zahn 3 behält, wie dies in Fig.4 wiedergegeben ist, in welcher die Erscheinung zum besseren Verständnis übertrieben dargestellt ist, unter Belastung seine Gestalt, die er in unbelastetem Zustand hatte und die durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist, während, wenn die äußere Bedeckung nicht versteift wäre, dieser Zahn verformt und die durch eine gestrichelte Linie wiedergegebene Gestalt annehmen würde.

Auf Grund der Unverformbarkeit der Bedeckung der Zähne eines gezahnten Riemens ist es möglich, eine beträchtliche Erhöhung der Nutzlebensdauer des gezahnten Riemens zu erzielen und seinen Widerstand gegen die Erscheinung des Zahnspringens zu verbessern.

Experimentelle Untersuchungen, die an den gezahnten Riemen gemäß der Erfindung durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß eine Erhöhung der Nutzlebensdauer von mehr als 100% mit Bezug auf die bekannten gezahnten Riemen, insbesondere unter schweren Betriebsbedingungen, erreicht wird.

Hinsichtlich der Erscheinung des Springens kann aus experimentellen Prüfungen, die an zwei Riemenarten durchgeführt werden, wobei die Charakteristiken der Riemen, das Übertragungssystem und die Zusammenbaubedingungen die gleichen sind, eine Verbesserung von 15 bis 20% und mehr festgestellt werden, wenn das Isocyanat enthaltende Neoprengemisch zum Verkautschuken des inneren Textilstoff es verwendet wird.

Eine solche Ausnahmeerhöhung der Riemenlebensdauer, die durch die Verwendung einer starren und unverformbaren Bedeckung für die Zähne erzielt wird, ist wahrscheinlich auf die Kombination verschiedener Faktoren zurückzuführen, die einander nicht stören und daher nicht zu der Notwendigkeit führen, auf Kompromisse zurückzugreifen.

Die Außenfläche der Zähne kann die alleinige Aufgabe haben, dem Abrieb zu widerstehen, so daß die für diesen Zweck geeigneten Materialien ohne Berücksichtigung anderer Erfordernisse verwendet werden können.

Das Verstärkungsgebilde der Bedeckungsschicht für die Zähne hat die alleinige Aufgabe, mechanischen Beanspruchungen zu widerstehen, so daß für diese Aufgabe die geeignetsten Materialien und Anordnun gen angewendet werden können, ohne andere Erfordernisse zu berücksichtigen.

Die Starrheit der Bedeckungsschicht trägt dazu bei, die dynamischen Beanspruchungen in den Zähnen selbst herabzusetzen. Weiterhin sind auf Grund der Starrhei dir Bedeckung für die Zähne die Verformungen der Zi hne reduziert, und infolgedessen wird das elastomere Material, aus dem die Zähne gebildet sind, in dem Sinn weniger beansprucht, daß, da die elastische Hysteresis des die Zähne bildenden Materials klein ist, die Wärmeerzeugung unbedeutend ist, so daß die Ver- schlechtenjng des elastomeren Materials beseitigt und seine Dauerhaftigkeit erhöht ist

Was die Vorteile bezüglich der Erhöhung des Widerstandes gegen die Erscheinung des Springens des Zahnes betrifft, könnte die Erklärung sein, daß, da der Zahn zufolge der Starrheit seiner äußeren Bedeckung weniger verformbar ist, es weniger wahrscheinlich ist, daß die genannte Erscheinung auftritt.

Hinsichtlich des verbesserten Widerstandes gegen die Erscheinung des Springens, der eine Folge und eine Anzeige (da eine starrere und unverformbare Bedekkung des Zahnes auch einen starreren und unverform baren Zahn bedeutet) der hohen Starrheit und Unverformbarkeit der Bedeckung eines Riemens gemäß der Erfindung ist, haben experimentelle Prüfungen, die an gezahnten Riemen gemäß der Erfindung im Vergleich mit herkömmlichen Riemen durchgeführt wurden und bei denen das den Zahn bildende Material das gleiche war und eine Shore Α-Härte von 80 hatte, zu den in der nachstehenden Tabelle angegebenen Ergebnissen geführt:

10 7,1

20 8

30 8,4

40 8,6

50 8,8

In der Tabelle bedeutet:

T die an den Riemen angelegte Spannung
A den in kgm ausgedrückten Wert des Drehmo mentes, welches das Springen des Zahns bei einem herkömmlichen Riemen hervorruft
B den in kgm ausgedrückten Wert des Drehmo mentes, welches das Springen des Zahns bei einem Riemen gemäß der Erfindung hervorruft

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnriemen mit einem Körper aus elastomerem Material, der ein gegen Zugbeanspruchung widerstandsfähiges Gebilde enthält, und mit einer an wenigstens einer Fläche des Riemens vorgesehenen Zahnung sowie einer Bedeckung für die Zahnung aus verkautschulctem abriebfestem selbstschmierendem Textilstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedeckung eine Lage aus elastomerem Material (8) zwischen zwei Lagen aus verkautschuktem Textilstoff (6, 7) aufweist, wobei der äußere Textilstoff (7) der abriebfeste selbstschmierende Textilstoff ist und der innere Textilstoff (6) ein solcher ist, der Kompressions-, Reiß- und Scherbeanspruchungen zu widerstehen vermag,

2. Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Textilstoff (6) ein aus Stapelreyon hoher Zähigkeit von der Nummer 12/3 viereckig gewebter Textilstoff ist, bei dem die Kette 180 Fäden je dm enthält, eine Zugfestigkeit von 240 kg/5 cm und eine Enddehnung von 40% aufweist, und bei dem der Schuß 140 Fäden je dm enthält, eine Zugfestigkeit von 220 kg/5 cm und eine Enddehnung von 20% aufweist.

3. Zahnriemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Textilstoff (6) mit einem Isocyanat enthaltenden Neoprengemisch verkautschukt ist.

4. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkautschukung der Schicht des inneren Textilstoffes (6) mittels einer Lösung bewirkt ist, die, ausgedrückt als Gewichtsprozente der Lösung, 75% Lösungsmittel, 15% Isocyanat und 10% Neoprengemisch enthält.

5. Zahnriemen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein solches auf Toluolbasis ist.

6. Zahnriemen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Neoprengemisch die folgende Zusammensetzung hat (ausgedrückt in Gew.-% des Gemisches):