DE2462458B2 - Zahnriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Zahnriemen der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Ein bekannter Zahnriemen dieser Art (DE-OS 49 488) besitzt an der Außenseite der Verzahnung eine Gewebeschicht. Diese ist vollständig mit dem elastomeren Material, aus dem der Riemenkörper besteht, durchtränkt, so daß auch ihre außenliegenden Fasern damit beschichtet sind. Das polymere Material des Riemenkörpers hat in der Regel einen hohen Reibungskoeffizienten, so daß an den Riemenrädern und Riemenscheiben, um die der Riemen umläuft, eine starke Wärmeentwicklung entsteht. Durch die bestehenden hohen Betriebstemperaturen wird die Lebensdauer des Riemens herabgesetzt und die Reißfestigkeit der Zähne bzw. die Bindung zwischen dem Elastomerkörper und den darin eingebetteten Zugcords herabgesetzt. Eine weitere Folge der starken Reibung zwischen dem Riemen und den Riemenrädern ist die starke Geräuschentwicklung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zahnriemen der eingangs genannten Art insoweit zu verbessern, daß bei ihm die Wärmeerzeugung und die Laufgeräusche gering sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Ansprüchen 2 und 3 für diese Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht sind. Es ist zwar durch die DE-OS 20 16 830 ein Zahnriemen bekanntgeworden, bei dem bereits erreicht ist, daß die Wärmeerzeugung und die Laufgeräusche gering sind. Jedoch ist dies bei diesem Stand der Technik in ganz anderer Weise erreicht wie bei der Erfindung.

Nach der Erfindung ist die Außenfläche der Varzahnungsseite von dem Elastomeren, das den Riemen im Innern ausfüllt und das einen relativ hohen Reibungskoeffizienten hat, im wesentlichen frei. Das Material, das die Oberfläche der Verzahnungsseite bildet, hat dagegen einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine möglichst große Abriebfestigkeit. Diese Eigenschaften gewährleisten einen ruhigen und gleichmäßigen Riemenlauf, geringe Betriebstemperaturen und eine lange Betriebsdauer.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Zahnriemens,

F i g. 2 einen Teil-Längsschnitt durch einen Steuerriemen für hohe Drehmomente,

Fig. 3 eine schematische stark vergrößerte Ansicht der für den Riemenaufbau benutzten mit dem übrigen Riemen verbundenen abriebfesten Gewebeschicht.
In Fig. ί ist ein endloser Zahnriemen dargestellt und

2") generell mit 10 bezeichnet. Der Riemen besitzt einen Riemenkörper mit einem Übercordbereich 12 aus einem gießfähigen elastomeren Material und zahlreichen im Abstand voneinanderliegenden Zähnen 16, die ebenfalls ein elastomeres Material 14 enthalten. Die für den

Ju Übercordbereich und den Zahnkörper verwendeten elastomeren Materialien sind kompatibel und können aus demselben Elastomer oder aus unterschiedlichen Elastomertypen bestehen. Der elastomere Übercordbereich 12 ist mit einer verstärkenden Zugschicht oder

i^r> mehreren Zuggliedern versehen, die bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 durch längslaufende und im Abstand liegende Zugcords 18 repräsentiert werden.

Es gibt zahlreiche Arten elastomerer Materialien, die gießfähig sind und sich für die Herstellung von

■»" Zahnriemen eignen. Hierzu gehören härtbare flüssige Elastomere, beispielsweise Plastisole, Organosole, flüssige Chloroprene, flüssige Polysulfide, flüssige Kautschuke, Silicone, Epoxyde, Urethane, carboxylierte Butadien-Acylonitril-Copolymere, Harze auf Polyesterbasis, Harze auf Polyätherbasis u. dgl. Polyurethanelastomere werden gegenwärtig wegen ihrer Zugfestigkeit, Abriebfestigkeit und ihres guten Elastizitätsmoduls im allgemeinen bevorzugt. Die Polyurethane können auf herkömmliche Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Kompoundieren eines Urethan-Präpolymeren (das durch Umsetzen einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung mit einem Polyisocyanat gebildet wird) mit einem Vulkanisationsmittel und gewünschtenfalls mit einem Weichmacher oder anderen Bestandteilen. Man kann herkömmliche Vulkanisationsmittel verwenden, wie organische wasserstoffhaltige Verbindungen, beispielsweise substituierte aromatische Amine.
Das Verstärkungsgewebe 22 schmiegt sich eng an den

bo Verlauf der Zähne 16 und Zahnlücken 24 des Riemens an und bildet daher eine Deckschicht für diese.

Es können Gewebe mit beliebigem Aufbau verwendet werden, beispielsweise Gewebebahnen mit einer Bindung aus Kett- und Schußfäden in beliebigen Winkeln,

^h> oder aus Kettfäden, die durch mit Abstand zueinander angeordnete Schußcordfäden zusammengehalten werden, Gewebe mit gewirktem oder geflochtem Aufbau od. dgl. Es ist auch mög'ich, mehr als eine Gewebebahn

zu verwenden. Gewünschtenfalls kann das Gewebe schräggeschnitten sein, so daß die Gewebestränge unter einem Winkel zur Laufrichtung des Riemens verlaufen. Man kann herkömmliche Gewebe verwenden, die aus Materialien wie Baumwolle, Polyester, Polyamiden, Hanf, Jute, Glasfasern oder verschiedenen anderen natürlichen oder synthetischen Fasern bestehen. Die Gewebeschicht 22 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem dehnbaren abriebfesten Gewebe, bei welchem mindestens die Kettfäden oder die Schußfäden aus Nylon bestehen.

Die abriebfeste Gewebeschicht 22 trägt eine ihr anhaftende Schicht aus einem elastomerundurchlässigen Material 20. Diese Schicht 20 haftet nur über einen Teilbereich der Gesamtdicke des abriebfesten Gewebes und ist entlang der Außenfläche der Verzahnung angeordnet, die mit den Zahnscheiben und -rollen in Verbindung kommt. Unter einem elastomerundurchlässigen Material ist ein Material zu verstehen, das an einer Seite der abriebfesten Gewebeschicht 22 anklebt, so daß das elastomerundurchlässige Material während des Gießvorganges nur die Außenseite der Gewebeschicht abdichtend abdeckt und dabei das Elastomere von der Außenseite der Gewebeschicht abhält, indem es verhindert, daß die Fasern an der Außenfläche der Gewebeschicht vollständig von dem Elastomeren eingekapselt werden. Auf diese Weise hält man die außenliegenden Bereiche der mit den Rollen oder Rädern in Verbindung kommenden Gewebeschicht im wesentlichen frei von Elastomeren. Dieses Merkmal ist jo in F i g. 3 der Zeichnungen dargestellt. Das elastomemndurchlässige Material 20 ist an ein Teil der Außenfläche der abriebfesten Gewebeschicht 22 angesetzt, die in diesem FaIJe aus Kettfäden 26 und Schuß- oder Füllfäden 28 besteht (von denen nur einer dargestellt 3ί ist). Bei dieser Ausführungsform ist das Dichtungs- oder Verschlußmaterial 20 zwischen den Stellen a und b, c und d an die Füllfäden oder Füllfasern 28 angeklebt, wodurch in drei Dimensionen zwei tangentiale Berührungszonen oder Berührungsflächen entstehen, die etwa ίο der Form einer Kontaktlinse oder eines Bogens gleichen. Obwohl etwas Elastomer in das von der elastomerundurchlässigen Schicht 20 und den umgebenden Kettfaden 26 und Schußfäden 28 begrenzte Volumen 27 eindringen kann, vermag das Elastomere nicht bis zur äußersten Oberfläche der Gewebeschicht vorzudringen, die während des Laufes des Treibriemens allein mit den Rollen- oder Riemenscheiben in Berührung kommt.

Es ist wichtig, daß das elastomerundurchlässige Material 20 die äußerste Oberfläche der Gewebeschicht von Elastomerem freihält, so daß das Eindringen von Elastomerem in diesen Bereich verhindert wird. Von gleicher Wichtigkeit ist, daß die Innenseite der Gewebeschicht frei von Anschwemmungen des elastomerundurchlässigen Materials ist, so daß die Innenseite des Gewebes sich fest mit dem Elastomeren des Riemenkörpers verbinden kann. Dies ist wichtig, um zu verhindern, daß die Gewebebahn während des Riemenlaufes von dem Riemen abgestreift wird, wi Obwohl es lediglich notwendig ist, die Außenfläche der Gewebeschicht abdichtend zu bedecken, und dafür zu sorgen, daß die Innenfläche zum Verbinden mit dem Elastomerkörper des Riemens ausreichend freien Raum bietet, sollte die Eindringtiefe des elastomerundurchläs- n-> sigen Materials in die Gewebeschicht nicht größer sein als etwa 60% und insbesondere nicht größer als etwa 20%. Der günstigste Bereich der Eindringtiefe liegt von 4% bis 8%. Wenn das elastomerunclurchlässige Material jedoch eine feste Bindung mit dem Elastomeren eingehen kann, kann die Eindringtiefe sogar 100% betragen.

Das elastomerundurchlässige Material kann aus verschiedenen Materialarten bestehen und in Abhängigkeit von dem speziellen Verwendungszweck in unterschiedlichen Arten aufgetragen werden. Im Ausführungsbeispiel besteht das elastomerundurchlässige Material aus einer Folie aus einem thermoplastischem Polymeren, das in konventioneller Wärmebindungstechnik mit dem verschleißfesten Gewebe unter Anwendung hoher Temperaturen und Drücke verbunden wird. Eine Polyäthylenfolie von 25 bis 50 μ Stärke hat sich für diesen Zweck als günstig erwiesen. Die Verbindungstemperatur kann 110 bis 121°C betragen und der Druck kann so verändert werden, daß das Elastomere während des Gießens nicht so weit zwischen die äußeren Fasern des Gewebes eindringen kann, daß es diese einkapselt. Hierfür kann eine Zweiplattenpresse verwendet werden. Es eignen sich aber auch verschiedene andere Arten von Folien- oder Bahnmaterial, wie Kontaktpapier und Filme oder Membranen aus copolymeren synthetischen Materialien und verschiedene natürliche Materialien, wie beispielsweise Zellulosematerialien. Die Bindung zwischen dem elastomerundurchlässigen Material und dem abriebfesten Gewebe kann mechanisch, chemisch, elektrostatisch usw. erfolgen.

Das elastomerundurchlässige Material hat eine sehr geringe Abriebfestigkeit, so daß die Schicht beim Gebrauch des Riemens teilweise oder vollständig abgetragen wird. Die äußere elastomerfreie Oberfläche des abriebfesten Gewebes liegt dann frei und kann in direkten Kontakt mit der Riemenscheibe kommen. In dieser Weise nutzt sich eine Polyäthylenfolie sehr schnell ab.

Wenn der Elastomerkörper des Riemens voll ausgehärtet ist, neigt er nicht dazu, beim Betrieb durch die Zwischenräume in der äußeren Gewebeschicht hindurch auszufließen, was nämlich zu dem unerwünschten Kontakt des Elastomeren mit der Riemenscheibe führen würde. Alternativ kann das elastomerundurchlässige Material auch aus einem Material mit guter Abriebfestigkeit bestehen, das daher an der Innenfläche der Zähne und Zahnlücken über einen erheblichen Teil der Lebensdauer des Riemens erhalten bleibt. In diesem Falle muß das polymerundurchlässige Material einen Reibungskoeffizienten haben, der erheblich kleiner ist als der Reibungskoeffizient des verwendeten Elastome-. ren, um die Wärme- und Geräuschentwicklung zu verringern und die Wirksamkeit des Riemens insgesamt zu erhöhen.

Eine andere Riemenkonfiguration ist in F i g. 2 gezeigt. Dieser Riemen weicht in der Zahnform von der in F i g. 1 dargestellten Standard-Zahnform ab und ist zur Übertragung hoher Drehmomente bestimmt. Er besteht aus dem üblichen elastomeren Übercordbereich 32, der in Umfangsrichtung laufende Zugcord 34 oder eine Zugschicht enthält. Der Untercordbereich des Riemens besitzt zahlreiche mit Abständen zueinander angeordnete Zähne 36, die an der Außenfläche ein verschleiß- und abriebfestes Gewebe 22 aufweisen, an das die elastomerundurchlässige Schicht 20 angesetzt ist. Der größte Anteil des Querschnitts der Zähne 36 wird von Querteilen 30 ausgefüllt, die insbesondere den vertikalen Abstand zwischen den Zugteilen 34 und dem Kopfkreis der Zähne füllen. Die Querteile 30 und die

abriebfeste Gewebeabdeckung 22 wirken zusammen, um die Elastomermenge im Zahnbereich geringzuhalten. Ferner hält die elastomerundurchlässige Schicht 20 das Elastomere von der mit der Zahnscheibe oder Zahnrolle in Berührung kommenden inneren Riemenfläche frei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zahnriemen mit einem Riemenkörper, der aus gegossenem Elastomermaterial mit hohem Reibungskoeffizienten besteht und eine Zugschicht sowie eine der Kontur der Zähne folgende faserige, abriebfeste Gewebeschicht, deren Reibungskoeffizient wesentlich geringer ist als der des Elastomermaterials, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Riemenaußenseite liegenden Oberflächenbereiche (a-b, c-d) der Gewebeschicht (22) frei von dem Elastomermaterial des Riamenkörpers sind.

2. Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Außenfläche der Verzahnungsseite eine Schicht (20) aus einem elastomerundurchlässigen Material mit geringer Abriebfestigkeit befindet, die mit der Gewebeschicht (22) in Berührung ist, wobei die Innenseite der Gewebeschicht frei von elastomerundurchlässigem Material (20) ist und die Eindringtiefe des letzleren in die Gewebeschicht (22) nicht größer als 60%, insbesondere nicht größer als 20%, ist.

3. Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Außenfläche der Verzahnungsseite eine Schicht (20) aus einem elastomerundurchlässigen Material mit geringer Abriebfestigkeit befindet, die mit der Gewebeschicht (22) in Berührung ist, wobei das elastomerundurchlässige Material so gewählt ist, daß es eine feste Bindung mit dem Riemenkörper-Elastomer eingeht, wobei dann die Eindringtiefe des elastomerundurchlässigen Materials (20) in die Gewebeschicht (22) 100% beträgt.