DE2437859B2 - Endloser zahnriemen - Google Patents
Endloser zahnriemenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Zahnriemen der im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Art, wie er
durch die DT-OS 22 49 488 bekanntgeworden ist.
Die Verstärkungsfäden dieses bekannten Zahnriemens sind völlig symmetrisch im Zahn angeordnet und
soilen den Zahnbereich wenigstens in vertikaler Richtung und möglichst auch in horizontaler Richtung
vollständig ausfüllen. Durch die eng gedrängte Anordnung der Fäden wird die Flexibilität des Zahnriemens in
nachteiliger Weise wesentlich herabgesetzt, während durch die symmetrische Anordnung der Fäden definierte
Scherflächen im Zahnquerschnitt unvermeidlich sind, an denen der Zahn bevorzugt abgeschert wird, ohne daß
seine ausgezeichnete Festigkeit in anderen Querschnittsflächen ausgenutzt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Zahnriemen der im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen
und durch die DT-OS 22 49 488 bekanntgewordenen Art insoweit zu verbessern, daß die Scherfestigkeit nach
allen Richtungen bei möglichst günstiger Flexibilität verbessert wird, so daß die Zähne nicht so steif sind und
sich keine Schiebungs- bzw. Scherflächen bilden, so daß die Riemen beim Betrieb um zugehörige Rollen nicht zu
vorzeitigem Reißen bzw. Brechen entlang dieser Schiebeflächen neigen, so daß auch Verschleiß der
zugehörigen Rollen in konzentrischen Verschleißformen vermieden ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Gestaltungsmerkmale
vorgesehen.
Es ist zwar durch die DT-OS 18 15 774, Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, bei Zahnriemen ähnlicher Art
bekanntgeworden, fadenartige Teile in jedem Zahn in unregelmäßiger Art und unsymmetrischer Art anzuordnen,
jedoch sind die sonstigen Verhältnisse bei diesem Stand der Technik ganz anders gelagert als bei der
Erfindung, zumal in diesem bekannten Falle nur in der Gesamtmischung des elastomeren Werkstoffes enthaltene
Fasern von wenigen Millimetern Länge vorgesehen sind, die ohne besondere Maßnahmen bei der
Herstellung des elastomeren Werkstoffes in diesem stets regellos verteilt angeordnet sind und zur Erzielung
einer Verstärkung in einer Spannungsrichtung beispielsweise durch Kalandern ausgerichtet werden sollen.
Im Falle der Erfindung hingegen soll eine beim Zahnriemen nach der DT-OS 22 49 488 an sich bereits
vorgesehene Regelmäßigkeit der Anordnung der Fäden
Jl)
aufgehoben werden, so daß die Fäden in jedem Zahn in zufälliger, nicht symmetrischer Weise verteilt angeordnet
sind und sich keine definierten Scherebenen bilden können, an denen der Zahn bevorzugt abschert. Eine
zufällige Verteilung setzt überdies Raum für Lageänderung der Fäden voraus, so daß die Fäden im Falle der
Erfindung nicht so dicht angeordnet sind, daß sie etwa die gesamte Querschnittsfläche des Zahnes bis auf die
unvermeidlichen formbedingten Zwischenräume auch bei engster Anlagerung ausfüllen würden, so daß auch
die Flexibilität des Zahnriemens bei weitem nicht so stark beeinträchtigt wird. Die zufällige, nicht allzu dichte
Verteilung der Fäden kann durch Verformung von Reifenkord in die Zahnlücken des Werkzeuges hinein
unter Zerstörung der Schußfäden des Kordgewebes erzeugt werden, so daß ein erfindungsgemäßer Zahnriemen
auch äußerst kostengünslig herstellbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher
er'ämert. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch einen dreilagigen Reifenkord-Schichtstoff,
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Lage des Schichtstoffes gemäß Fig. 1,
F i g. 3 bis 9 Teil-Stirnansichten auf einen Umfangsbeieich
einer das Herstellungswerkzeug bildenden Stütztrommel mit dem auf den Trommelumfang aufgezogenen
Riemenmaterial in verschiedenen Stufen der Herstellung,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines abgeschnittenen Endabschnittes eines erfindungsgemäßen
Zahnriemensund
Fig. 11 eine stark vergrößerte Seitenansicht eines Zahns des Zahnriemens gemäß Fig. 10.
In Fig. 10 ist eine besondere Ausführungsform eines Zahnriemens 20 dargestellt, der als umlaufender
Endlos-Riemen ausgebildet ist. Der Riemen 20 weist einer, Zugteil 21, einen Lastaufnahmeteil 22 und einen
Druckteil 23 mit einer Mehrzahl von Zähnen 24 auf, von welchen jeder quer zur Umlaufrichtung des Riemens,
d. h. quer zur Längsachse des Riemens 20 angeordnet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich
jeder Zahn 24 rechtwinklig zur Längsachse des Riemens.
Jeder Zahn 24 des Riemens 20 weist eine Vielzahl paralleler, zufällig verteilter Fäden 25 od. dgl. als
Verstärkungsglieder auf, die die Querfestigkeit des Riemens 20 erhöhen und ermöglichen, daß der Riemen
20 eine hohe Flexibilität hat, so daß der Riemen auf Rollen verhältnismäßig kleinen Durchmessers betrieben
werden kann. Die beliebig verteilten parallelen Fäden 25 sind in nicht symmetrischem Schema angeordnet,
wodurch die Entstehung von Scherflächen beim Betrieb des Riemens 20 an den zugehörigen Rollen vermieden
wird und somit vorzeitige Riemenbrüche verhindert werden.
Die Fäden 25 sind Verstärkungsglieder, die anfänglich in Form sogenannten Reifenkords vorliegen, wobei eine
Lage eines solchen Stoffes in Fig. 2 dargestellt und mit dem Bezugszeichen F bezeichnet ist und wobei ferner
die Verstärkungsfäden des Stoffes F ebenfalls mit dem Bezugszeichen 25 versehen sind. Der Stoff F enthält
außerdem schwache Bindungsfäden 2fi aus Draht od. dgl., die in der Textil-Industrie als »Schußfäden«
bezeichnet werden und die Verstärkungsfäden 25 in zueinander paralleler Lage halten. Einige der Schußfäden
bzw. Bindungsfäden 26 sind bei der Herstellung des Riemens 20 gebrochen, wie anhand Fig. 11 erkannt
werden kann, welche einige gebrochene Fäden 26 zeigt, wodurch die Fäden 25 die Möglichkeit haben, sich
innerhalb jedes Zahnes 24 in eine willkürliche parallele Anordnung zu bewegen, die insbesondere die Fig. 11
zeigt.
Jeder der Verstärkungsfaden 25 besteht aus pinem im
wesentlichen undehnbaren Kord, einem Garnfaden, einer Litze od. dgl., wobei die Fäden 25 beispielsweise
zwischen grob 15% und 95% der zugehörigen Querschnittsfläche jedes Zahnes 24 einnehmen, wenn
der jeweilige Zahn in einem zur Längsachse des Riemens 20 parallelen Querschnitt betrachtet wird. In
anderen Worten nehmen die undehnbaren Verstärkungsfaden 25 zwischen grob 15% und 95% des
Volumens jedes Zahnes 24 ein. Vorzugsweise nehmen die Verstärkungsfäden 25 eine Fläche ein, die bei
Betrachtung im obengenannten Quei schnitt zwischen 20% bis 40% der Gesamtfläche des zugehörigen Zahnes
24 beträgt. Somit nehmen die Verstärkungsfaden 25 vorzugsweise zwischen 20% und 40% des Gesamtvolumens
jedes Zahnes 24 ein, wobei eine Ausführungsform, bei welcher die Verstärkungsfäden 25 30% des
Volumens jedes Zahnes 24 einnehmen, hervorragende Ergebnisse brachte.
Der Riemen 20 besteht in erster Linie aus einem elastomeren Werkstoff, wobei der Lastaufnahmeteil 22
vorzugsweise durch einen verhältnismäßig undehnbaren, lastaufnehmenden hochfesten Garnfaden 27 gebildet
ist, welcher schraubenlinienförmig gewickelt ist. Der Garnfaden 27 kann aus beliebigem, geeignetem
bekannten Material bestehen, das vorzugsweise teilweise schrumpft, wenn eine Riemen-Hülse, von welcher der
Riemen 20 hergestellt wird, vulkanisiert oder in bekannter Weise behandelt, beispielsweise mit einer
Übervulkanisation versehen wird.
Der Riemen 20 weist außerdem eine an der Oberseite vorgesehene Abdecklage 30 auf, die haftend mit dem
Zugteil 21 verbunden ist; die Abdecklage 30 kann aus geeignetem Stoff od. dgl. bestehen, der an seiner
äußeren Oberfläche eine Beschichtung aus einem elastomeren Werkstoff 31 aufweist.
Der Zahnriemen 20 wird unter Anwendung verschiedener Verfahrensschritte hergestellt, die die in den Fig. 3
bis 9 dargestellten enthalten, wie im folgenden näher erläutert wird. Im einzelnen weist eine Schicht 35 aus
Reifenkordstoff gemäß Fig. 1 eine Mehrzahl von z. B. drei Lagen F aus Reifenkordstoff auf, wobei jede Lage
eine Vielzahl paralleler Verstärkungsfaden 25 enthält, die durch die Schußfäden 26 zusammengehalten
werden. Die Verstärkungsfäden 25 und die Schußfäden 26 sind zur Bildung des Reifenkordstoffes F unter
Anwendung an sich bekannter Techniken miteinander verwoben.
Die Schicht 35 wird um ein Werkzeug in Form einer Stütztrommel 37 geschlagen. Die Trommel 37 weist
abwechselnd axial verlaufende parallele Vorsprünge 40 und Vertiefungen 41 bzw. Nuten auf.
Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, sind die drei parallelen Lagen aus Reifenkordstoff F mit einem geeigneten
elastomeren Einbettungsmaterial 43, das als Träger, Basis oder Matrix für die Verstärkungsfäden 25 dient,
haftend miteinander verbunden. Wie Fig. 2 zeigt, bildet der elastomere Werkstoff 43 zumindest eine äußere
Oberfläche der Schicht 35. Beim dargestellten Austührungsbeispiel
bildet der elastomere Werkstoff 43 die obere und die untere Oberfläche der Schicht 35, wobei
es außerdem zwischen den verschiedenen Stofflagen F vorgesehen ist.
Die Schicht 35 wird so um den Formzylinder bzw. die Stütztrommel 37 geschlagen, daß die in den verschiedenen
Lagen Fenthaltenen parallelen Verstärkungsfäden
25 parallel zu den Vorsprüngen 40 und damit zu den
■> Vertiefungen 41 angeordnet sind. Die sich gegenüberliegenden
Enden der Schicht 35 sird in komplementären Winkeln geschnitten, so daß sie so aneinanderstoßend
angeordnet werden können, daß eine schräge Schäftung 44 gebildet ist, wenn die Schicht 35 vollständig um die
i'i Stütztrommel 37 geschlagen ist (vgl. Fig. 3).
Nachdem die Schicht 35 in Lage um den Formzylinder oder die Stütztrommel 37 geschlagen worden ist,
wird ein Unterpolster 45 in der in Fig. 4 dargestellten Weise an und konzentrisch um die Schicht 35 gelegt.
Γι Das Unterpolster 45 kann aus einer einzigen Lage aus
verhältnismäßig weichem elastomeren Werkstoff bestehen.
Nachdem das Unterpolster 45 in geeigneter Weise auf die Schicht 35 gewickelt worden ist, wird ein
:ii Lastaufnahme-Material, das vorzugsweise durch einen
lastaufnehmenden Garnfaden gebildet ist, auf das Unterpolster 45 gewickelt, wobei dieser lastaufnehmende
Garnfaden in Übereinstimmung mit dem lastaufnehmenden Kord des fertiggestellten Riemens 20 mit dem
r> Bezugszeichen 27 versehen ist. Der lastaufnehmende Garnfaden besteht vorzugsweise aus einem undehnbaren
Material, das unter beträchtlicher Spannung in seine Lage gewickelt werden kann; der lastaufnehmende
Garnfaden 27 wird in einem schraubenlinienförmigen
in Verlauf gewickelt, wobei die auf ihn aufgebrachte
Zugspannung ausreichend groß ist, um Teile der Schicht 35, wie in Fig. 5 an einigen typischen Stellen 46
dargestellt, in die Vertiefungen 41 des Formzylinders 37 zu drücken. Die Stärke der den Garnfaden beaufschla-
r, genden Zugspannung ändert sich in Abhängigkeit von
der Zusammensetzung der Schicht 35 einschließlich seiner Lagen aus Reifenkordstoff F sowie von den
physikalischen Eigenschaften der elastomeren Matrix 43.
-in Wenn der Garnfaden 27 in seine Lage gewickelt
worden ist, wird ein Oberpolster 47 in der in Fig. 6 dargestellten Weise auf den Garnfaden 27 gewickelt,
wobei dieses Oberpolster 47 vorzugsweise das gleiche Material ist, aur, welchem auch das Unterpolster 45
> hergestellt ist. Das Unterpolster 45 und das Oberpolster 47 können jeweils durch eine oder mehrere Lagen aus
elastomerem Werkstoff bestehen, wobei diese Polster mit dem lastaufnehmenden Garnfaden 27 zur Bildung
des Lastaufnahmeabschnittes im fertiggestellten Rie-
V) men 20 zusammenwirken.
Nachdem das Oberpolster 47 in seine Lage gebracht worden ist, wird der äußere Zugteil 21 aus elastomerem
Werkstoff auf das Oberpolster 47 gewickelt (vgl. Fig. 7). Der Zugteil 21 kann aus einer oder mehreren Lagen aus
ν, einem elastomeren Werkstoff bestehen, der andere
Eigenschaften als die übrigen Werkstoffe aufweist und der insbesondere dafür geeignet ist, deren hohe
Streckbeanspuchung aufzunehmen, die im Spannabschnitt eines Keilriemens auftritt.
W) Nach dem Umwickeln des Oberpolsters 47 mit dem
Zugteil 21 aus elastomerem Werkstoff wird eine obere Abdecklage 30, wie in Fig. 8 dargestellt, gegen die
äußere Oberfläche des Zugteils 21 gewickelt. Die Abdecklage 30 kann aus irgendeinem geeigneten
hi bekannten Material bestehen, das einen Webstoff
enthält und vorzugsweise eine Lage oder Beschichtung aus elastomerem Werkstoff 31 aufweist, der in
geeigneter Weise an ihrer oberen Oberfläche vorgese-
hen ist. Somit ergibt sich nach dem Aufwickeln der Decklage 30 ein Materialverbund in Form einer
unvulkanisierten Manschette.
Die Manschette wird dann, während sie auf dem Formzylinder 37 gehalten ist, vulkanisiert, übervulkanisiert
oder in anderer bekannter Weise einer Behandlung unterworfen. Während der Behandlung der Manschette
werden Teile der Schicht 35 in der in Fig. 9 an den bezeichneten Stellen 50 dargestellten Weise weiter in
die Vertiefungen 41 gedruckt.
Somit ergibt das Wickeln des lastaufnehmenden Garnfadens 27 in der in Verbindung mit Fig. 5
erläuterten Weise zusammen mit der Wärme-Behandlung der Manschette die Ausbildung der Zähne 24, wie
sie in den Fig. 9 bis 11 dargestellt sind, die im
wesentlichen die Vertiefungen 41 ausfüllen.
Während des Füllens der Vertiefungen 41 dient der in der Schicht 35 enthaltene elastomere Werkstoff 43 als
Einbettungsmaterial, welches schwimmende Bewegungen der Verstärkungsfaden 25 innerhalb der Vertiefungen
41 in willkürlicher Weise zuläßt. Ferner werden, während die Fäden 25 entweder durch die Wirkung des
Aufwickelvorganges des Garnfadens 27 und/oder die Wirkung des Behandlungsvorganges der fertiggestellten,
unbehandelten Manschette innerhalb der Vertiefungen 41 schwimmen, hohe Kräfte auf einzelne der
Schußfäden 26 ausgeübt, welche die verschiedenen Verstärkungsfaden 25 in jeder Lage des Reifenkordstoffes
Fhalten. Diese hohen Kräfte in verschiedenen Fäden 26 führen zu deren Bruch, wodurch den Verstärkungsfaden
25 ermöglicht wird, sich aus ihren normalen Stellungen zu bewegen und willkürlich in den Vertiefungen
41 verteilt zu werden.
Die gekühlte Manschette wird sodann so geschnitten, daß eine Vielzahl von Riemen 20 gebildet wird, von
denen jeder, wie in Fig. 10 dargestellt, eine im wesentlichen trapezförmige Querschnittsform aufweist.
Sind die Riemen 20 geschnitten, erstreckt sich, wie Fig. 10 zeigt, jeder Verstärkungsfaden 25 in jedem Zahn 24
jedes Riemens vollständig über den zugehörigen Zahn.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden drei Lagen aus Reifenkordstoff F
verwendet, welche die Schicht 35 enthält; die Schicht 35 kann aber auch nur eine Lage oder jede beliebige
Anzahl von Lagen enthalten.
Auch die Größe und/oder Dichte der Verstärkungsfäden
25 in der jeweiligen Lage aus Reifenkordstoff F kann beliebig variiert werden, so daß die Anzahl von
Verstärkungsfaden, die in jede Vertiefung 41 gedrängt werden sowie das durch sie eingenommene Volumen
genau bestimmt werden kann. Diese Festlegung der Art und Dichte der Verstärkungsfäden macht es möglich,
daß der Druckteil 23 jedes Riemens 20 so hergestellt werden kann, daß die Verstärkungsfaden 25 beispielsweise
zwischen 15% und 95% des Gesamtvolumens jedes Zahnes 24 in dem Druckteil des Riemens 20
umfassen. Die Verstärkungsfaden umfassen zwischen 20% und 40% des Gesamtvolumens jedes Zahnes 24.
Der Garnfaden 27 besteht aus einem Werkstoff, welcher bei der Behandlung schrumpft, um die
Abschnitte der Schicht 35, wie bei 50 in Fig. 9 gezeigt, weiter in die Vertiefungen 41 des Formzylinders 37 zu
drängen.
Der Riemen 20 weist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine nur an seiner oberen Oberfläche
vorgesehene Abdeckung auf; wenn erwünscht, kann ein erfindungsgemäßer Riemen jedoch mit einer
Abdeckung an seiner Unterseite bzw. an seiner gezahnten Oberfläche versehen sein.
Die zur Bildung der Schicht 35 verwendeten Lagen aus Reifenkordstoff F können aus verschiedenen
bekannten Materialien hergestellt werden, welche die Verstärkungsfaden 25 und die Bindungs- oder Schußfäden
26 enthalten. Wie zuvor erwähnt, bestehen die Fäden 25 vorzugsweise aus durchgehenden, im wesentlichen
undehnbaren Garnfäden. Jeder Garnfaden 25 kann aus einem einzelnen Strang, einer einzelnen Litze bzw.
einer einzelnen Faser oder aus einer Mehr- bzw. Vielzahl verdrillter Stränge aus geeignetem Material
bestehen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Umlaufender, endloser Zahnriemen ...t einem Zugteil, einem Lastaufnahmeteil und einem Druckteil, dessen Zähne sich über die gesamte Riemenbreite erstrecken und die Querfestigkeit des Riemens erhöhende, untereinander parallele und sich über die gesamte Riemenbreite quer zur Riemenlängsrichtung erstreckende Verstärkungsglieder in Form von im wesentlichen undehnbaren Fäden, z. B. Kordfaden, Garnfäden od. dgl, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (25) in jedem Zahn (24) mit derart variablen Abständen angeordnet sind, daß diese Abstände nicht gleichförmig sind und auch nicht symmetrisch sind, wobei die Zahnquerschnitte durch die Fäden im wesentlichen ausgefüllt werden.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |