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Verfahren zum Herstellen von endlosen Kraftübertragungsriemen, insbesondere
Zahnriemen Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen von endlosen
Kraftübertragungsriemen, insbesondere Zahnriemen, aus gießbaren Kunststoffen mit
im wesentlichen in Umfangsrichtung durchlaufenden eingebetteten Festigkeitsträgern,
wobei die Festigkeitsträger in schraubengangartigen Windungen auf eine vorzugsweise
zylindrische Innenform aufgebracht und in einer Außenform mit dem Kunststoff umgossen
werden.
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Die Gebrauchstüchtigkeit der beispielsweise aus Polyurethanen1 Polyamiden
und anderen elastomeren Kunststoffen hergestellten Antriebsriemen hängt in hohem
Maße von der einwandfreien Einbettung der fadenförmigen Festigkeitsträger ab. Dies
gilt zwar vor allem für Zahnriemen, die in kämmendem Eingriff mit angetriebenen
und antreibenden Zahnrädern stehen;der Verlauf der Festigkeitsträger ist aber auch
für andere Riemen mit nicht formschlüssiger Kraftübertragung von Bedeutung. Die
Anbringung der Festigkeitsträger auf dem inneren Formteil, ihre Ausrichtung untereinander
und ihre Halterung während des Gießvorganges erfordern daher stets besondere Sorgfalt.
Nach bekannten Herstellungsverfahren werden sie auf eigens am Außenmantel des inneren
Formteils - im Falle von Zahnriemen auf den die Zahnlücken abformenden Erhebungen
- angebrachten leistenartigen Vorsprüngen, den sogenannten Wickelnasen wendelig
aufgespult, so daß sie den zylindrischen Kern im Querschnitt gesehen mit nur punktweiser
Berührung in Polygongestalt umspannen. Mit dem Eindrücken des so vorbereiteten inneren
Formteils in die Außenform steigt die in dieser enthaltene Kunststoffschmelze in
dem zwischen beiden Formteilen gebildeten Ringraum empor und umfließt den Festigkeitsträgerwickel
in allen seinen Windungen. Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen ist dabei die Gefahr von
Verlagerungen der Festig keitsträger unter dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes nicht
zu vermeiden.
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Die Wahrscheinlichkeit solcher unerwünschten Lageveränderungen ist
umso größer, wenn die Kunststoffschmelze durch einen Spritzgieß-Vorgang unter hohem
Druck mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit in den Formeninnenraum
eingeschossen
wird. Der Wahl einer höheren Vorspannung beim Aufspulen der Festigkeitsträger als
mögliche Abhilfe sind aber enge Grenzen gesetzt, weil dies wiederum nachteilige
Auswirkungen auf die Riemenlänge mit Beeinträchtigungen der Eingriffsverhältnisse
im Einsatz der fertigen Riemen und ihrer Lebensdauer zur Folge hat. Die-weiterhin
als Gegenmaßnahme versuchte Arretierung der Festigkeitsträger in Kerben am Rücken
der Wickelnasen erschwert das Entformen und macht daher zusammenklappbare Konstruktionen
für die Innenformen notwendig. Gegenüber starren Formkernen haben diese aber neben
höheren Anschaffungs- und Unterhaltungskosten den schwerwiegenden Nachteil, daß
sie infolge unvermeidlicher Vßrschleißerscheinungen im Laufe der Zeit Teilungsänderungen
und andere Ungenauigkeiten verursachen.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe eine zuverlässige, weder störenden
Einflüssen unterliegende noch in irgendeiner Weise selbst als Störfaktor sich auswirkende
Halterung für die Festigkeitsträger während des Formungsvorganges zugrunde. Zum
Lösen dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung für Verfahren der eingangs geschilderten
Art vorgesehen, daß die Festigkeitsträger mittels einer sie geschlossen umgebenden
Umhüllung vorzugsweise aus einem gegenüber dem Kunststoff des Riemenkörpers stoffschlüssig
vcrbindungsfähigen Kunststoff gegen den Außenmantel der Innenform und in benachbarten
Windungen gegeneinander abgestützt und bis zum Umgießen und Verfestigen des den
Riemenkörper bildenden Kunststoffes gehalten werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren schafft die Voraussetzungen für die
Herstellung einwandfreier Kraftübertragungsriemen hoher Genauigkeit unabhängig von
der Viskosität der verwendeten Kunststoffschmelze, der Fließgeschwindigkeit oder
dem Einspritzdruck und anderen Parametern. Die sonst notwendigen Wickelnasen entfallen,
und es kann auch auf klappbare Formteile ganz verzichtet werden. Der Abstand der
Festigkeitsträger vom Außenmantel der umwickelten starrwandigen Innenform wie auch
untereinander in benachbarten Windungen wird durch die Schichtdicke ihrer Umhüllung
gewahrt und fällt daher in allen Bereichen mit hoher Gleichmäßigkeit aus, so daß
die fertigen Riemen in ihren Abmessungen wie auch in ihrem mechanischen Verhalten
in allen Teilen die gewünschte Genauigkeit aufweisen. Die dichte Lage der Windungen
innerhalb des Wickels schließt die Gefahr von Verformungen
oder
örtlichen Verschiebungen unter dem Einfluß der fließenden Gießmasse vollständig
aus und ermöglicht eine Fertigung praktisch ohne jeden Ausschußanteil.
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Neben den herstellungstechnischen Vorteilen führt die Erfindung aber
auch zu qualitativen Verbesserungen der Riemen selbst. Einmal wirkt die Umhüllung
der Festigkeitsträger als Haftvermittler zwischen diesen und dem elastomeren Werkstoff
des Riemenkörpers und schafft einen für die Funktion und die Lebensdauer der Riemen
günstigen homogenen Zusammenhang.
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Dies setzt eine stoffschlüssige Verbindung der Umhüllung mit den Festigkeitsträgern
voraus und kann ohne grundsätzliche Schwierigkeiten durch zweckentsprechende Werkstoffwahl
und Härteeinstellung gesteuert werden.
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Zum anderen aber folgen die eingebetteten Festigkeitsträger in ihrem
Verlauf nicht mehr einem polygonen Linienzug, sondern richten sich in gleichförmiger
Krümmung nach den meistens zylindrischen Außenkonturen der tragenden Innenform aus.
Dies hat eine bisher nicht erreichbare innere Stabilität zur Folge und begründet
überraschende Verbesserungen im dynamischen Verhalten der fertigen Riemen im Gebrauch.
Es kommt hinzu, daß die Festigkeitsträger mit dem Fortfall der Wickelnasen ganzflächig
innerhalb des Riemenkörpers eingebettet und daher der Einwirkung atmosphärischer
Einflüsse vollständig entzogen sind.
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Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles
verdeutlicht. In der Zeichnung ist: Fig. 1 ein Teilstück einer auf bekannten Berstellungsverfahren
beruhenden Gießform für Zahnriemen in Querschnittsdarstellung; Fig. 2 ein Abschnitt
einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bewickelten Innenform in Längsschnittdarstellung
und Fig. 3 ein Teilstück eines erfindungsgemäß hergestellten Zahnriemens in Längsschnittdarstellung.
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-Die in Fig. 1 gezeichnete Gießform besteht aus einer Innenform 4
und einer
diese mit Abstand konzentrisch umschließenden Außenform
5. Die innenform 4 trägt auf ihrem Außenmantel parallel zueinander in Axialrichtung
über ihre ganze Länge durchlaufende, im Querschnitt etwa trapezartig gestaltete
Rippen 6, die paarweise zwischen einander die Zähne der herzustellenden Riemen abformende
Vertiefungen 7 von ebenfalls trapezartiger Querschnittsgestalt einschließen. Der
Rücken der Rippen 6 ist mit vergleichsweise schmalen und niedrigen Vorsprüngen 16,
den die Festigkeitsträger 8 abstützenden Wickelnasen versehen. Die faden- oder drahtförmigen
Festigkeitsträger 8, die je nach dem vorgesehenen Einsatzzweck der Zahnriemen aus
Textilfasern, Glasseide, Metalldrähten oder -kabeln od. dgl.
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aufgebaut sein können, werden mit einer wählbaren Vorspannung in schraubengangartigen
Windungen unter einem einstellbaren Steigungswinkel auf die Innenform aufgespult,
wobei sie ohne unmittelbare Berührung mit den Rippen 6 sich auf die Wickelnasen
16 legen. Die fertig bewickelte Innenform 4 kann in der gezeichneten Anordnung in
die Außenform 5 verbracht und der freie Ringraum zwischen beiden Formteilen mit
Kunststoffschmelze ausgegossen werden. Die auf diese Weise hergestell.ten Zahnriemen
weisen am Grunde der Lücken zwischen den Zähnen eine von den Wickelnasen 16 eingeformte
charakteristische Querrille auf, an deren Grund die überbrückten Festigkeitsträger
8 nach außen freiliegen.
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Die in Fig. 2 in einem durch zwei Rippen 6 gelegten Längeschnitt geseichnete
Innenform 4 ist zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Wickelnasen ausgebildet.
Die Festigkeitsträger 8 sind dagegen mit einer sie vollständig umschließenden Umhüllung
18 aus einem dem Riemenwerkstoff gleichen oder gleichartigen Kunststoff beschichtet,
und sie werden in der gezeichneten dicht gepackten Zuordnung zueinander unmittelbar
auf die gekrümmte Kopffläche der Rippen 6 aufgespult. Die nach dem Einbringen in
eine Außenform in zweckentsprechender, an sich bekannter Weise anschliessend eingefüllte
Kunststoffschmelze verbindet sich haftend mit der Umhüllung 18 der Festigkeitsträger.
Die fertigen Zahnriemen zeigen gemäß der Darstellung in Fig. 3 jeweils geschlossen
ausgebildete Bodenflächen in den Lücken zwischen den Zähnen, während die Festigkeitstrager
8 ohne Rücksicht auf das angewandte Gießverfahren in einer genau definierten Ebene
durchlaufend ausgerichtet sind.