DE2437859C3

DE2437859C3 - Endloser Zahnriemen

Info

Publication number: DE2437859C3
Application number: DE2437859A
Authority: DE
Inventors: David George Fisher; Jerry Wayne Hill
Original assignee: Dayco Corp
Current assignee: Day International Corp
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1974-08-06
Publication date: 1978-07-20
Also published as: US3835720A; DE2437859B2; CA986748A; DE2437859A1; JPS5312017B2; JPS5044360A

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 Verstärkungsfaden dieses bekannten Zahnriemens sind völlig symmetrisch im Zahn angeordnet und sollen 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 symmetrisrhe Anordnung der Fäden definierte Scherflächen im Zahnquerschnitt unvermeidlich sind, an denen der Zahn bevorzugt abgeschert wird, ohne daß seine ausgezeichnete Festigkeit in anderen Querschnittsflächcn ausgenutzt werden kam..

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 wiird, 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 üind 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 .,ich bcreils vorgesehene Regelmäßigkeit der Anordnung der i-ädcn 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 Ί 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 Querschnitlsfläche des Zahnes bis auf die unvermeidlichen formbedingten Zwischenräume auch

in bei engster Anlagerung ausfüllen wurden, 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

i> unter Zerstörung der Schußfäden des Kordgewebes erzeugt werden, so daß ein erfindungsgemäßer Zahnriemen auch äußerst kostengünstig herstellbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher

-'<> erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Schnitt durch einen dreilagigen Reifenkord-Schichtstoff,

Fig.2 in vergrößerter Darstellung eine Lage des Schichtstoffes gemäß Fig. I,

-■'■ Fi g. 3 bis 9 Teil-Stirnansichten auf einen Umfangsbereich einer das Herstellungswerkzeug bildenden Stütztrominel mit dem auf den Trommelumfanj» aufgezogenen Riemenmaterial si verschiedenen Siufen der Herstellung,

ι» Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines abgeschnittenen Endabschnittes eines erfindungsgemäQen Zahmriemens und

Fig. 11 eine stark vergrößerte Seitenansicht eines Zahns des Zahnriemens gemäß Fig. 10.

>"> In Fig. 10 ist eine besondere Ausführungsform eines Zahniriemens 20 dargestellt, der als umlaufender Endlos-Riemen ausgebildet ist. Der Riemen 20 weist einf η Zugteil 21, einen Lastaufnahmeteil 22 und einen Druckteil 23 mit einer Mehrzahl von Zähnen 24 auf, von

.Ii welchen jeder quer zur Umlaufricht _fc-g 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.

r. Jeder Zahn 24 des Riemens 20 weist eine Vielzahl paralleler, zufällig verteilter Fäden 25 od. dgl. als Verslärkungsglieder 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

Vi wird und somit vorzeitige Riemenbrüche verhindert werden.

Die Fäden 25 sind Verslärkungsglieder. die anfänglich in Fo'rm sogenannten Reifenkords vorliegen, wobei eine Lage eines solchen Stoffes in Fig. 2 dargestellt und mit

mi dem Bezugszeichen F bezeichnet ist und wobei ferner die Verstärkungsfäden des Stoffes F ebenfalls mit dem Bezugszeichen 25 vcrsenen sind. Der Stoff F enthalt außerdem schwache IJindungsfäden 26 aus Draht od. dgl., die in der Textilindustrie als »Schußfäden«

h'i bezeichnet werden und die Verstärkungsfaden 25 in zueinander paralleler Lage hallen. Einige der Schußfäden bzw, Bindungsfiick η 26 sind bei der I lcrsielliing 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. ! I zeigt.

Jeder der Verstärkungsfäden 25 besteht aus einem 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 Zann 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 Querschnitt 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 Verstärkungsfaden 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 Abdccklage 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 Verstärkungsfäden 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 ve; laufende parallele Vorsprünge 40 und Verliefungen 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 Ausführungsbeispiel bildet der elastomere Werkstoff 43 die obere und die untere Oberfläche der Schicht 35. wobei es außerdem /.wischen 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 Fenlhaltenen parallelen Verstärkungsfäden 25 parallel zu den Vorsprüngen 40 und damit zu den Vertiefungen 41 angeordnet sind. Die sich gegenüberliegenden Enden der Schicht 35 sind 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 Stütztrommel 37 geschlagen ist (vgl. Fig. 3).

Nachdem die Schicht 35 in Lage um den Formzylinder oder die Stütztromrnel 37 geschlagen worden ist, wird ein Unterpolster 45 in der in Fig. 4 dargestellten Weise an und konzentrisch um die Schicht 35 gelegt. Das Unterpolster 45 kann aus einer einzigen Lage aus verhältnismäßig weichem elastomeren Werkstoff bestehen.

Nachdem das Unierpokter 45 in geeigneter Weise auf die Schicht 35 gewickelt worden ist, wird ein Lastaufnahme-Material, das vorzugsweise durch einen lastaufnehmciiden Garnfaden gebildet ist, auf das Unterpolster 45 gewickelt, wobei diese; >astaufnehmende Garnfaden in Übereinstimmung mit derii lastaufnehmenden Kord des fertiggestellten Riemens 20 mit dem Bezugszeichen 27 versehen ist. Der lastaumehmode 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 Verlauf gewickelt, wobei die auf ihn aufgebrachte Zugspannung ausreichend groß ist, um Teife der Schicht 35, wie in Fig. 5 an einigen typischen Stellen 46 dargestellt, in die Vertiefungen 41 des Formzylinders 37 zu drücken. Dis Stärke der den Garnfaden beaufschlagenden 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.

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, aus 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 Polsier mit dem lastaufnehmenden Garnfaden 27 zur Bildung des Lastaufnahmeabschnittes im fertiggestellten Riemen 20 zusammenwirken.

Nachdem das Oberpolster 47 in seine i-age 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 einem Elastomeren Werkstoff bestehen, der andere Eigenschaften als die übrigen Werkstoffe aufweist mpd der insbesondere ddfür geeignet ist, dem, hohe Streckbeanspuchung aufzunehmen, die im .Spannabschnitt eines Keilriemens auftritt.

Nach dem Umwickeln des Oberpolsters 47 mit dem Zugteil 21 aus elastomerem Werkstoff wird eine obirc Abdecklage 30, wie in Fig. 8 dargestellt, gegen die äußere Oberfläche des Zugicils 21 gewickelt. Die Abdecklagc 30 kann aus irgendeinem geeigneten bekannten Material bestehen, das einen Webstoff enthält und vor/iigswcse eine l.;ige oder Beschichtung mis elastomerem Werkstoff M aufweist, der in geeigneter Weise an ihrer oberen Oberfläche vorgesc-

Aufwickeln
in Form e

hen ist. Somit ergibt sich nach dem
Decklage 30 ein Matenalverbund
unvulkanisierten Manschette.

Die Manschette wird dann, während sie auf dem l-'onii/ylimler J7 gehalten ist. vulkanisiert, übervulkanisiert oiler in anderer bekannter Weise einer Behandlung unterworfen. Während der Behandlung tier Manschette werden Teile der Schicht }5 in der in I ig. 9 an den bezeichneten Stellen 50 dargestellten Weise weiter in die Verliefungen 41 gedruckt.

Somit ergibt das Wickeln des lastaufnehmenden (iarnfadcns 27 in der in Verbindung mit Πμ. "> erläuterten Weise /usammen mit der Wärme Behänd lung der Manschette die Ausbildung der /ahne 24. wie mc in den I ig. 9 bis 11 dargestellt sind, die im wesentlichen die Vertiefungen41 ausfüllen.

Während des Füllens der Vertiefungen 41 dient der in der Schicht 35 enthaltene elastomere Werkstoff 4} als I !!!bettungsmaterial, 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 (iarnfadcns 27 und/oder die Wirkung des Hebandliingsvorganges der fertiggestellten, unbehandelten Manschette innerhalb der Vertiefungen 41 schwimmen, hohe Kräfte auf einzelne der Schußfäden 2β ausgeübt, welche die verschiedenen Verstärkungsfaden 25 in jeder Lage des Reifenkordstof fes Λ halten. Diese hohen Kräfte in verschiedenen laden 2fi 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, dall eine Vielzahl von Riemen 20 gebildet wird, von denen jeder, wie in Fig. IO dargestellt, eine im wesentlichen trapezförmige Querschnittsform aufweist. Sind die Kiemen 20 geschnitten, erstreckt sich, wie Fig. IO zeigt, jeder Verstärkungsfaden 25 in jedem /ahn 24 jedes Riemens vollständig über den zugehörigen /ahn.

Keim dargestellten Aiisführiingsbeispicl der Frfin dung werden drei Lagen aus Reifenkordstoff
\ ei wendet, welche die Schicht 35 enthalt; die Schicht 3 kann aber auch nur eine Lage oder jede beliebig Anzahl von Lagen enthalten.

Auch die CiröUe und/oder Dichte der Verstärkiingsfi den 25 in der jeweiligen Lage aus Rcifcnkordsloff kann beliebig variiert werden, so daß die Anzahl voi Verstärkungsfaden, die in jede Vertiefung 41 gedräng werden sowie das durch sie eingenommene Volumei genau bestimmt werden kann. Diese Festlegung der Ar und Dichte der Verstärkungsfaden macht es möglich dall der Druckteil 23 jedes Riemens 20 so hcrgcstel werden kann, daß die Verstärkungsfaden 25 beispielweise zwischen 15% und 9¹J¹¹Zu des (icsamtvolumen jedes /ahnes 24 in dem Druckteil des Riemens 2( umfassen. Die Verstärkungsfaden umfassen zwischc 20% und 40% ties (iesantvolumens jedes /ahnes 24.

Der Ciarnfaden 27 besteht aus einem Werkstof welcher bei der Behandlung schrumpft, um di Abschnitte der Schicht 35. wie bei 50 in I ig. 9 gezeig weiter in die Vertiefungen 41 des Formzylinder» 37 /ι drängen

Der Riemen 20 weist gemäß dem dargestellte Ausfühningshcispiel eine nur an seiner oberen Oberfl; ehe vorgesehene Abdeckung auf: wenn erwünscht, kan cm erfiiuliingsgemäßer Riemen jedoch mit eine Abdeckung an seiner Unterseite bzw. an seine gezahnten Ii >t>erl lache versehen sein.

Die zur Bildung der Schicht 35 verwendeten l.agc aus Reifenkordstoff /■" können aus verschiedene bekannten Materialien hergestellt werden, welche di Verstärkungsfaden 25 und die Bindungs- oder Schußfä den 26 enthalten. Wie zuvor erwähnt, bestehen di Fäden 25 vorzugsweise aus durchgehenden, im wcsentl dien undehnbaren Cjarnfädcn leder Ciarnfaden 25 kan aus einem einzelnen Strang, einer einzelnen Litze bzw einer einzelnen laser oder aus einer Mehr- bzw Vielzahl verdrillter Stränge aus geeignetem Malen; bestehen.

Hier/u 2 Watt Zeiehniincen

Claims

Palentanspruch:

Umlaufender, endloser Zahnriemen mit 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. Kordfäden, Gamfäden od. dgl, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (25) in jedem Zahn (24} mit derart variablen Abständen angeordnet sind, (IaB diese Abstände nicht gleichförmig sind und auch nicht symmetrisch sind, wobei die Zahnquerschnitte durch die Fäden im wesentlichen ausgefüllt werden.