DE2724509C3 - Keilriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Keilriemen, der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch die US-PSen 39 87 684 bzw. 39 95 507 bekanntgewordenen Art

Der Reibungskoeffizient der Seitenflächen dieser Riemen ist infolge des verwendeten Materials relativ hoch, so daß die Riemen bei hohen Geschwindigkeiten verhältnismäßig leicht umschlagen können, die Riemen also ungenügende Rückwärtsbiegeeigenschaften aufweisen. Außerdem können sich die .Seitenflächen relativ schnell und übermäßig erwärmen, wobei der einwandfreie Sitz der Riemen auf den zugehörigen Riemenscheiben durch Verziehen beeinträchtigt werden kann. Zudem können diese Riemen beim Umschlagen und beim Erhitzen beschädigt werden, so daß sie nur eine geringe Haltbarkeit haben.

Ein ähnlicher Riemen ist auch aus der DE-OS 23 24 089 bekannt, bei dem der Lastaufnahmeabschnitt und die Plattformschicht jeweils aus elastomerem Material bestehen und mit draht- bzw. faserartigen Einlagen versteift sind. Die Seitenflächen dieses Riemens haben daher ebenfalls einen hohen Reibungskoeffizienten, so daß im wesentlichen die zuvor beschriebenen Nachteile auftreten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Keilriemen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß die Reibungskräfte und damit auch die Wärmeentwicklung besser beherrscht werden, die auftreten, wenn die Riemen bei Kupplungen angewandt werden, also oft ein- und ausgekuppelt werden, wobei die genannten Reibungskräfte auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 4 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderische Weiterbildungen beansprucht werden.

Es ist zwar aus der DE-GmS 18 07 744 ein Treibriemen bekannt geworden, bei dem ein aus nichtelastomerem Kunststoff bestehender Zugabschnitt mit kohlenstoffangereichertem Kautschuk versehen ist Doch ist hierbei der Kohlenstoffanteil aus einem anderen Grunde vorgesehen, nämlich um die elektrische Aufladung des Werkstoffes zu verhindern. Es liegen auch sonst bei diesem Stand der Technik ganz andere technische Verhältnisse wie bei der Erfindung vor.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung des Lastaufnahmeabschnittes und der Plattformschicht ist ein Riemen geschaffen, der auch noch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten eine hohe Formstabilität aufweist und im Bereich seiner Seitenflächen einen so niedrigen Reibungskoeffizienten hat, daß er an der zugehörigen Riemenscheibe leicht gleitet und dadurch während des Betriebes ein einwandfreies Ein- und Auskuppeln gewährleistet ist Der Riemen kann sich also bei hohen Beanspruchungen nicht übermäßig verbiegen, also umschlagen und auch nicht übermäßig erhitzen, wodurch eine Beschädigung und eine frühzeitige Zerstörung sicher vermieden sind. Ferner ist der erfindungsgemäße Riemen einfach und preisgünstig herstellbar und weist ein gutes Lastaufnahmevermögen auf und neigt auch nicht zum Entleimen.

Für das beim Anmeldungsgegenstand vorliegende Gestaltungsprinzip findet sich beim Stand der Technik weder hinsichtlich der Aufgabe noch den Lösungsmitteln ein technischer Hinweis, so daß eine Anwendung der aus der DE-GmS 18 07 744 bekannten Maßnahme, nämlich den Zugabschnitt aus nichtelastomerem Kunststoff mit kohlenstoffangereicherten Kautschuk zu versetzen, nicht nahe liegt.

Die Merkmale der Erfindung und deren technischen Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 einen Keilriemen im Querschnitt,

F i g. 2 einen Teil einer reibungsbehafteten Stoffgewebelage des Riemens nach F i g. 1 im Querschnitt,

Fig.3 einen Teil eines Lastaufnahmecords des Riemens nach den F i g. 1 und 2 in vergrößertem Querschnitt,

F i g. 4 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Lastaufnahmecords des Keilriemens nach den F i g. 1 und 2 in einer Darstellung entsprechend F i g. 3 und

F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Keilriemens in einer Darstellung entsprechend F i g. 1.

F i g. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Keil- bzw. Endlos-Transmissionsriemens 10. Dieser Riemen besteht im wesentlichen aus elastomerem Material und aus Stofflagen und hat etwa trapezförmigen Querschnitt, so daß seine rohkantigen Seitenflächen 11 zur Verringerung des Reibungskoeffizienten nicht parallel verlaufen.
Der Riemen 10 weist einen Zugabschnitt 12 aus vier Stofflagen 20, einen Druckabschnitt 13 aus fünf Stofflagen 21 und einen Lastaufnahmeabschnitt 14 auf. Der Abschnitt 14 besteht aus gleichförmigem, thermisch stabilem und in Längsrichtung verlaufendem Lastaufnahmecord 15; er ist zwischen dem Zugabschnitt 12 und dem Druckabschnitt 13 angeordnet und besteht aus einer Vielzahl von spiralförmig gewickelten Windungen. Der Cord 15 ist in einen elastomeren Grundkörper 16 aus einem geeigneten Einbettungsmaterial, wie beispielsweise Neoprengummi oder dergleichen eingebettet. Der Riemen 10 weist ferner wenigstens eine !Plattformschicht 17 auf, welche an den Lastaufnahmecord 15 angrenzt und einen inneren Teil des Druckabschnittes 13 bildet. Die Plattformschicht 17 des

Riemens 10 enthält ein Anti-Reibungsmaterial, das darin homogen verteilt ist Als Anti-Reibungsmittel kann Graphit vorgesehen werden, das in einem elastomeren Grundkörper, wie beispielsweise Gummi, gebunden ist.

Die drei innersten Stofflagen des Druckabschnittes 13 haben gleiche Dicke 22, die im wesentlichen typisch für die mittlere der innersten Lagen des Lruckabschnittes 13 ist, während die Dicke der beiden äußersten Lagen ungefähr der halben Dicke der drei innersten Lagen entspricht Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, bildet die äußerste Lage 20 des Zugabschnittes 12 die äußere Oberfläche 23 des Riemens 10, während die äußerste Lage 21 des Druckabschnittes 13 die innere Oberfläche 24 des Riemens 10 bildet

Jede der Stofflayen 20 und 21 ist ungeachtet ihrer Dickenabmessung oder ihres Gewichtes reibungsbehaftet und wird mit bekannten Verfahren, beispielsweise in einsm Preßvorgang hergestellt wobei eine Gummiverbindung in die Zwischenräume der vorhandener. Fäden, beispielsweise die Ketten- und Schußfäden eines Stoffgewebes, gepreßt wird (vgl. 25 in Fig.2). Hierdurch wird auf jeder Seits jeder Lage 20 oder 21 eine beträchtliche Dicke erzeugt wie bei 26 angedeutet ist Bei einem derartigen Aufbau ist eine besonders feste Verbindung zwischen den Lagen des Riemens gewährleistet so daß dieser trotz der Vielzahl von Stofflagen eine einheitliche Struktur aufweist wodurch sich am Riemen 10 weniger leicht Risse ausbreiten können. Durch die reibungsbehafteten Lagen besteht ferner eine geringere Gefahr für eine Entleimung der Stofflagen 20, 21, und zwar auch für Lagen 21 in dem Druckabschnitt 13, welche bei bekannten Riemen gewöhnlich eine größere Entleimungsneigung besitzen. Die Lagen 20 und 21 sind vorzugsweise Stofflagen, wobei die beträchtliche Dickenabmessung 22 der Stofflagen des Druckabschnittes den zusätzlichen Vorteil besitzt, daß sich diese Lagen während ihrer Kompression elastisch dehnen, wodurch die Gefahr der Entleimung der Lagen noch weiter verringert ist

Wie bereits erwähnt besitzt der Riemen 10 einen gleichförmigen, thermisch stabilen Lastaufnahmecord 15, welcher im Vergleich zu dem Lastaufnahmecord von handelsüblichen Riemen eine hohe Festigkeit besitzt. Der hochfeste, thermisch stabile Cord 15 kann aus Glasfasergarn hergestellt werden, das in den Grundkörper 16 eingebettet ist wie bei 30 (F i g. 3) angedeutet ist.

Der hochfeste, thermisch stabile Cord 15 wird vorzugsweise aus Aramidgarn hergestellt, das im Grundkörper 16 eingebettet ist, wie F i g. 4 bei 31 zeigt. Unter Aramid wird ein von der Federal Trade Commission der Vereinigten Staaten von Amerika genehmigter Gattungsbegriff für eine Faserklassifikation verstanden. Ein Beispiel für Aramidgarn wird unter dem Warenzeichen »KEVLAR« von der Firma E. I. DuPont de Nemours & Company of Wilmington, Delaware, vertrieben. Ein anderes Aramidgarn, das zur Herstellung des Cords 15 verwendet werden kann, wird unter dem Warenzeichen »NOMEX« ebenfalls von der Firma DuPont Company vertrieben. Grundsätzlich sind die in Aramidgarn enthaltenen Aramidfasern organische Fasern aus der Familie der aramatische Polyamide.

Die Plattformschicht 17 des Riemens 10 ist innerhalb des Druckabschnittes 13 vorgesehen, wobei zusätzlich zu dem darin verteilten Graphit zur Reduzierung des Reibungskoeffizienten an den Seitenflächen 11 des Riemens 10 die Plattformschicht 17 eine Vielzahl länglicher, diskreter Fasern 33 enthält, welche in den die Plattformschicht 17 bildenden elastomeren Grundkörper eingebettet sind Die Fasern 33 sind im wesentlichen parallel zueinander und quer, vorzugsweise senkrecht zu der Endlosbahn des Riemens 10 und damit quer zu dem sich in Längsrichtung erstreckenden Lastaufnahmecord 16 sowie parallel zu den parallelen Seitenflächen des trapezförmigen Riemens 10 angeordnet Die Fasern 33 können aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, vorzugsweise aus nichtmetallir-chen organischen Fasern mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 0,00254 cm und 0,0127 cm sowie einer Länge im Bereich zwischen 0,00254 cm und einigen cm. Die Fasern 33 können aber auch aus Mischungen verschiedener Werkstoffe bestehen.
Der Riemen 1OA nach Fig.5 ist ähnlich aufgebaut

is wie der Riemen 10 gemäß Fig. 1. Die entsprechenden Teile dieses Riemens haben gleiche Bezugsziffern wie beim Riemen nach F i g. 1 uns sind nicht mehr im einzelnen erläutert

Der trapezförmige Riemen 1OA besitzt symmetrisch angeordnete, rohkantige Seitenflächen HA die nicht parallel zueinander verlaufen sowie einen Zugabschnitt 12A, einen Druckabschnkt 13A und einen Lastaufnabmeabschnitt 14A. Der Riemen 1OA hat ferner zwei Lagen 2OA aus reibungsbehaftetem Stoff, welche den äußeren Teil des Zugabschnitts 12A bilden. Außerdem sind vier Lagen 21A aus reibungsbehaftetem Stoff vorgesehen, welche den äußeren Teil des Druckabschnitts 13A bilden, wobei zwei der innersten Lagen 21A eine vergrößerte Dickenabmessung 22A besitzen.

Der Riemen 1OA weist ferner eine Plattformschicht 17A mit Fasern 33A auf.

Der Hauptunterschied zwischen dem Riemen 10 gemäß F i g. 1 und dem Riemen 1OA gemäß F i g. 5 besteht darin, daß der Riemen 1OA eine zweite, in dem Zugabschnitt 12A vorhandene Plattformschicht 35A besitzt Sie grenzt an den Lastaufnahmeabschnitt 14A und insbesondere an die obere Oberfläche des Grundkörpers 16A an, in dem der thermisch stabile, spiralförmig gewickelte Lastaufnahmecord 15A einge-

bettet ist Innerhalb der Plattformschicht 35A ist ebenfalls Graphit homogen verteilt der dazu dient den Reibungskoeffizienten an den Seitenflächen HA des Riemens 1OA zu verringern. Der Riemen 1OA weist außerdem reibungsbehaftete Lagen 2OA und 21A auf, die die äußere bzw. innere Oberfläche 23A und 24Ä des Riemens bilden.

Bei den Riemen 10 und 1OA beruht die Dickenabmessung jeder Plattformschicht gleichgültig ob es sich um die einzelne Plattformschicht in dem Druckabschnitt des

so Riemens 10 oder um die beiden Plattformschichten an gegenüberliegenden Seiten des Lastaufnahmeabschnittes 14a des Riemens 1OA handelt, auf den gewünschten Anti-Reibungseigenschaften der nichtparallelen Seitenflächen des trapezförmigen Riemens. Die Graphitmenge kann innerhalb gewählter Grenzen genau gesteuert werden, um diese gewünschten Anti-Reibungseigenschaften zu erzielen.

Die Zug- und Druckabschnitte des Riemens bestehen aus relativ vielen Stofflagen, die trotz ihrer Reibungsbehaftung eine beträchtliche Anzah! von Stoffwindungen oder Stoffabschnitten enthalten, die an den nichtparallelen Seitenflächen des Riemens freiliegen. Diese Windungen wirken mit dem Anti-Reibungsmaterial der Plattformschicht bzw. der Plattformschichten so zusammen, daß der Reibungskoeffizient an den Seitenflächen des trapezförmigen Riemens gesteuert wird.

Bei den beschriebenen Riemen hängt die Anordnung der reibungsbehafteten Stofflagen nicht davon ab, ob

eine oder zwei Plattformschichten vorgesehen sind, wobei die reibungsbehafteten Stofflagen so untereinander und mit den daran angrenzenden Riemenbestandteilen zusammenwirken, daß eine feste Verbindung erzielt wird, die verhindert, daß sich in den verschiedenen Lagen Risse ausbreiten und eine Entleimung auftritt.

Der thermisch stabile, im wesentlichen undehnbare Lastaufnahmecord 15 bzw. 15Λ des Riemens 10 bzw. 1.0A gewährleistet ferner eine zufriedenstellende Arbeitsweise des Riemens unter extremen Temperaturen, wobei der gesamte Riemen im wesentlichen dehnbar bleibt, also die Gefahr einer Entleimung vernachlässigbar ist Ferner besteht durch die Verwendung von Plattformschichten mit Fasern, welche darin nicht in genau definierten Ebenen angeordnet sind, nur eine ganz geringe Gefahr einer Selbstentleimung der Plattformschichten.

Jede der den Zugabschnitt bildenden Stofflagen kann in Form einer reibungsbehafteten Stofflage ausgebildet sein, die häufig durch ihr Gewicht pro Flächeneinheit klassifiziert wird, wobei ein reibungsbehafteter Stoff zwischen vier und acht Unzen für diese Lagen verwendet werden kann. In ähnlicher Weise können auch die äußersten Lagen in dem Druckabschnitt jedes Riemens aus einem reibungsbehafteten Stoff im Bereich zwischen vier und acht Unzen hergestellt werden. Die mittleren Lagen des Druckabschnittes, die in den Zeichnungen mit einer beträchtlichen Dicke hergestellt sind, bestehen aus reibungsbehaftetem Stoff von mehr als 10 Unzen, vorzugsweise von 14 Unzen.

Die Lagen 20, 21, 20Λ und 2M können aus jedem

ίο geeigneten Stoff bestehen, einschließlich nichtgewobenem, im Karree gewobenem, vorgespanntem, spannungsentlastetem, gewirktem oder ähnlichem Stoff.

Anstelle von Graphit kann zu Erhöhung der Anti-Reibungseigenschaften der Seitenflächen des Riemens selbstverständlich auch jedes andere geeignete Anti-Reibungsmaterial verwendet werden. Falls der Graphit in einer, die Plattformschichten bildenden Gummiverbindung verwendet wird, ist das Gewicht des Graphits in jeder Plattformschicht so gewählt, daß es etwa in einem Bereich von 10 bis 30Gew.-% der Gummiverbindung liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Patentansprüche:

1. Endloser, rohkantiger Keilriemen mit einem Zug- und einem Druckabschnitt und einem zwischen diesen liegenden gleichförmigen Lastaufnahmeabschnitt aus mehreren spiralförmig gewickelten Lagen aus Cord-Material und mit einer zwischen dem LastaufnahmeabschniU und dem Druckabschnitt angeordneten Plattformschicht aus elastomerem Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastaufnahmeabschnitt (15, \5A) aus thermisch stabilem Cord-Material besteht und die Plattformschicht (17,17Λ, 35A) homogen verteiltes Anti-Reibungsmaterial enthält

2. Keilriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastaufnahmecord (15, iSA) aus Glasfasergarn besteht

3. Keilriemen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastaufnahmecord (15, i5A) aus Aramidgarn besteht

4. Keilriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Anti-Reibungsmaterial in an sich bekannter Weise Graphit vorgesehen ist