DE2818786C2

DE2818786C2 - Verfahren zum Herstellen eines endlosen, ungezahnten Kraftübertragungsriemens

Info

Publication number: DE2818786C2
Application number: DE2818786A
Authority: DE
Inventors: Gerald C. Springfield Mo. Hollaway jun.
Original assignee: Dayco Corp
Current assignee: Day International Corp
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1983-09-08
Also published as: CA1099954A; DK188378A; DE2818786A1; MX146504A; US4123946A; JPS53136152A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift »Gummi, Asbest. Kunststoffe«, Heft 4 (1975), Seiten 232 bis 238. bekannt.

Zum Herstellen endloser, ungezahnter Kraftübertragungsriemen ist es bekannt (Zeitschrift »Gummi, Asbest, Kunststoffe«, Heft 4 [1975], Seiten 232 bis 238). einen zunächst offenendigen Rohling durch Extrusion von polymerem Material auf eine lastaufnehmende Schicht zu bilden und nach Aushärtung die Enden des Rohlings miteinander zu verbinden. Die so entstandene Riehmenhülse wird anschließe-J in eine Vielzahl gleicher Riegen zersehnifen Die fertigen Riemen weisen wegen der Unterbrechung er lastaufnehmenden Schicht an der Stoßstelle bzw. an der Verbindungsnaht eine begrenzte Zugfestigkeit auf.

Es ist ferner bekannt (DE-OS 2153 751), einen endlosen, nahtfreien Kraftübertragungsriemen hoher Zugfestigkeit dadurch herzustellen, daß ein der Lastaufnahme dienendes, vorgefertigtes Endlosband mit darin eingebetteten Verstärkungsfasern in eine ringförmige, mehrteilige Gußform eingelegt und der restliche Ringraum der Gußform mit elastomerem Material ausgegeossen wird. Der Riemenrohling wird dann ausgehärtet, abgekühlt und der Gußform entnommen. Dieses Herstellungsverfahren ist äußerst zeitaufwendig und deshalb für eine Massenfertigung ungeeignet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß ein hochfester, ungezahnter Kraftübertragungsriemen auf einfachere Weise kontinuierlich hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Aus der DE-OS 25 38 691 ist es zum Herstellen von Fördergurten an sich bereits bekannt, ein vorgefertigtes, mit Verstärkungseinlagen versehenes Band aus EIastomerisatmaterial um zwei gegenseitig im Abstand angeordnete Rollen mit einer Vielzahl aneinanderstoßender Windungen zu wickeln und die Windungen an ihren Längsseiten durch Kaltvulkanisieren oder Verkleben miteinander zu verbinden. Eine Übertragung dieses bekannten Verfahrens auf die Herstellung einer Riemenhülse zum anschließenden Zerschneiden in einzelne Kraftiibertragungsriemen wäre wenig sinnvoll.

Χ)

35 da die Verbindung der Windungen beim Schneiden der Riemenhülse wieder rückgängig gemacht würde, so daß die Festigkeit der gebildeten Riemen von den Eigenschaften des vorgefertigten Wickelbandes bestimmt würde.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht demgegenüber jeder fertige Riemen aus einer Mehrzahl von endlos gewickelten Lastaufnahmeschnüren, deren umgebendes Polymerisatmaterial nach erfolgtem Wikkelvorgang zu einer homogenen Einbetturgsmasse verschmolzen wird. Diese Verfahrensweise läßt sich für eine Vielzahl von Riemen gleichzeitig und auf einfache Weise durchführen, was eine Massenfertigung gewährleistet. Zur Erzielung einer hohen Zugfestigkeit wird dem Polymerisatmateriri bei dessen Extrusion mit der Lastaufnahmeschnur eine Vielzahl von Fasern beigemengt

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Einrichtung zur Durchführung eines Teils des Verfahrens,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Aushärteeinrichtung für die mittels der Einrichtung nach F i g. 1 hergestellte Riemenhülse,

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Abkühleinrichtung für die ausgehärtete Riemenhülse.

F i g. 4 einen Querschnitt durch einen Abschnitt der ausgehärteten Riemenhülse,

F i g. 5 und 6 Abwandlungen der Einrichtung nach Fig. 1 und

Fig.5A und 6a Querschnitte durch zwei Ausführungsbeispiele von Riemenhülsen, die mittels der Einrichtungen nach F i g. 5 bzw. 6 hergestellt werden und in eine Vielzahl endloser Kraftübertragungsriemen zerschnitten werden.

F i g. 4 zeigt einen Abschnitt einer Riemenhülse S. die nach einem für beide Ausführungsbeispiele von hergestellten Kraftübertragungsriemen gemäß F i g. 5A und 6A gemeinsamen Basisvertahren hergestellt wird. Die Hülse 5 wird in geeigneter Weise, wie noch beschrieben wird, in eine Vielzahl von endlosen Kraftübertragungsriemen 20 zerschnitten. Jeder endlose Kraftübertragungsriemen 20 wird durch einen schraubenlinienförmig gewundenen länglichen Streifen 21 gebildet. In F i g. 4 sind mit gestrichelten Linien 22 die aneinanderliegenden Zwischenflächen oder Oberflächen der Windungen des Streifens angegeben. Im fertigen Riemen bestehen diese Zwischenflächen selbstverständlich nicht, weil das polymere Material des Riemens zu einer homogenen Masse aushärtet. Die gestrichelten Linien 22 sind jedoch wegen der Darstellung und wegen des Verständnisses der Erfindung gezeichnet worden.

Der Riemen 20 wird durch den länglichen Streifen 21 gebildet, der aus polymerem Material besteht und lastaufnehmende Mittel in Form einer schraubenlinienförmig gewundenen, lastaufnehmenden Schnur 23 enthält, die sich über die gesamte Länge des Riemens 20 erstreckt. Der Riemen 20 hat trapezförmigen Außenquerschnitt, und die lastaufnehmende Schnur 23 liegt mittig zwischen seinen Innen- und Außenseiten. Dadurch ist der Riemen 20 ein Riemen mit einer zentralen, neutralen Achse oder ein CNA-Riemen. Die aneinanderliegenden Windungen des Streifens 21 sind derart zusammengeklebt oder zusammen ausgehärtet, daß sein polymeres Material 24 eine homogene Masse bildet, wie dies oben angegeben ist, und der Riemen eine

einheitliche Struktur aufweist. Als lastaufnehmende Schnur 23 ist jede für diesen Zweck verwendete Schnur geeignet.

Das polymere Material des Riemens 20 ist eine Gummiverbindung, \vie dies durch die Kxeuzschraffierung angegeben ist. Die Gummiverbindung dient als Matrix für die lastaufnehmenden Mittel oder die schraubenlinienförmig gewundene, lastaufnehmende Schnur 23. Das polymere Material 24 kann jedes geeignete Elastomer sein, wie natürlicher oder synthetischer Gummi, oder ein weiter unten zu beschreibendes thermoplastisches Material.

Die in den F i g. 5A, 6A dargestellten Ausführungsformen des Riemens sind ähnlich ausgebildet wie der Riemen 20. Aus diesem Grunde werden diese Riemen jeweils mit den Bezugszeichen 20A und 20 B gekennzeichnet. Die den Teilen des Riemens 20 entsprechenden Teile jedes Riemens werden daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen, denen die Buchstaben A oder B beigefügt sind. Diese Teile werden im folgenden nicht mehr im einzelnen beschrieben. Lediglich diejenigen Teile jedes Riemen": 204 und 20Ä die sich von den entsprechenden Teilen des Riemens 20 unterscheiden, werden mit einem neuen Bezugszeichen versehen, denen ebenfalls der entsprechende Buchstabe angefügt ist. Diese Teile werden im einzelnen näher beschrieben.

Zur Herstellung der Riemen 204 und 205 werden die gleichen Verfahrensschritte angewandt wie bei der Herstellung des Riemens 20. wobei jedoch zur Herstellung der Riemen 20/4 und 20S weitere Verfahrensschritte angewandt werden. Das Verfahren wird im folgenden ausführlich beschrieben.

Der Riemen 20,4 ist ebenfalls ein CNA-Riemen, der aus einem länglichen Streifen 21A hergestellt wird, in dem eine längliche Schnur 23-4 eingebettet ist. Im Unterschied zum Riemen 20 hat der Riemen 2QA eine Vielzahl von zwei Gewebeschichten 26Λ auf den parallel zueinanderliegenden Oberflächen des polymeren Materials oder Gummimaterials 24/4. das den zentralen Teil des Riemens 2OA bildet. Zwei der Schichten 2"~:-A bilden den Außenteil und zwei der Schichten 26A den Innenteil des Riemens. Innerhalb des Gummimatrixmaterials 24/4 ist im Riemen 204 zusätzlich eine Vielzahl von länglichen Fasern 274 willkürlich verteilt angeordnet. Die Längsrichtung oder Längsachsen der Fasern 274 liegen im wesentlichen parallel zuv Längsachse des Riemern. 204.

Der Riemen 205 ist ebenfalls ein CNA-Riemen. der aus einem länglichen Streifen 21B besteht, in dem eine längliche Schnur 235 eingebettet ist. Das polymere Material 245 des Rieme.is 205 ist im Unterschied zum Riemen 20 eine Matrix in Form eines thermoplastischen Materials. Im thermoplastischen Material des Riemens 20ß ist eine Vielzahl von länglichen Fasern 275 willkürlich verteilt angeordnet. Die Längsachse der Fasern 275 verläuft quer zur Längsachse des Riemens 205. Außerdem hat der Riemen 205 nur eine einzige Gewebeschicht 265 auf jeder der parallelen Flächendes thermoplastischen Materials 245. die den Mittelteil des Riemens 20ß begrenzen.

In F i g. 1 ist ein Schritt des bei der Herstellung jeder beschriebenen Ausführungsform des endlosen Kraftübertragiingsriemen verwendeten Verfahrens dargestellt. Dieser Verfahrensschritt ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von Riemen, die im wesentlichen automatisch in einem vergleichsweise kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden. Bei dem Verfahren werden insbesondere im wesentlichen nicht ausgehärtetes Polymermaterial 24 und lastaufnehmende Mittel in Form einer lastaufnehmenden Schnur 23 gleichzeitig durch eine Extrudermündung 30 eines Extruders 31 extrudiert. Dabei wird ein länglicher Streifen 21 aus Polymermaterial gebildet, der die lastaufnehmende, über dessen ganze Länge sich erstreckende Schnur 23 aufweist. Der Extruder 31 ist in bekannter Weise ausgebildet. Die Mündung 30 hat rechteckigen Öffnungsquerschnitt, dessen Höhe 32 größer ist als die

ίο Breite 33. Der Streifen 21 hat dadurch entsprechenden rechteckigen Umriß mit einer Breite 33 und einer Höhe 32.

Die lastaufnehmende Schnur 23 wird von einer geeignet gelagerten Spule 35 abgewickelt und bei 36 in

π den Extruder 31 eingeführt. Innerhalb des Extruders 31 wird die Schnur 23 in geeigneter Weise gedreht oder relativ zur Extrudermündung 30 so orientiert, daß beim Extrudieren des polymeren Materials 24 durch die Mündung 30 der Streifen 21 mit der darin eingebetteten, lastaufnehmenden Schnur 23 gebildet wird. Die Schnur 23 wird beim Strömen des Materials 24 durch die Mündung 30 mitgezogen und gleichzeitig in den Streifen 21 eingebettet.

Im wesentlichen gleichzeitig mit dem Extrudieren des im wesentlichen ungehärteten Streifens 21 m'.i der eingebetteten Schnur 23 wird der Streifen 21 schraubenlinienförmig auf eine bei der Herstellung von endlosen Kraftübertragungsriemen bekannte Trommel 40 aufgewickelt. Die Trommel wird zum Aufwickeln in Richtung

jo des Pfeiles in F i g. 1 so gedreht, daß benachbarte Windungen des Streifens aneinander anliegen, wie dies bei 42 dargestellt ist. Die aneinanderliegenden Windungen bilden eine ungehärtete und unbeschichtete, d. h. keinen inneren und äußeren Überzug aufweisende

si Riemenhülse 5. Die fertige Hülse 5 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge der Trommel 40.

Die unbeschichtete und ungehärtete Hülse wird dann in geeigneter Weise in einer Aushärtungsvorrichtung 43 (Fig. 2) zur Bildung einer ausgehärteten Riemenhülse ausgehärtet, so daß das polymere Material oder die Gummiverbindung 24 eine homogene, ausgehärtete Ma'se bildet. Während des Aushärtens verbinden sich die Berührungsflächen der aneinanderliegenden Windungen des Streifens miteinander und werden aufgehoben.

Die Hülse S wird dann in geeigneter Weise iu einem Kühltank 44 (Fig. 3) gekühlt. Anschließend wird die Hülse durch bekannte Verfahren in geeigneter Weise aufgeschnitten. Hierfür wird eine Schneidvorrichtung

">" verwendet (die in F i g. 4 durch den Pfeil 45 angedeutet ist. der ein Schneidmesser 45 bezeichnet), wobei eine Vielzahl von Riemen 20 gebildet werden. Weiter unten wird beschrieben werden, wie die Hülse im wesentlichen ohne Verschnitt in die Kiemen 20 zerschnitten werden

" kann.

Wie oben bereits beschrieben, hat der längliche, extrudierte Streifen 21 rechteckigen Quc-schnittsumriß. wobei die lastaufnehmende Schnur 23 mittig im Streifen angeordnet ist. Nach dem Aushärten und Abkühlen der

to Hülse (wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt) liegt die lastaufnehmende Schnur 23 mittig zwischen der Innen- und Außenseite der Hülse. Entsprechend befindet sich die Hülse, wenn sie. wie in F i g. 4 dargestellt, in die Riemen 20, 204 und 20ß zerschnitten wird, mittig

*5 zwischen der Riemeninnen- und -außenseite.

Zum Aushärten (F ^; g. 2) wird die Trommel 40 mit der darauf befindlichen Hülse 5 in der Aushärtungsvorrichtung 43 angeordnet. Zum Aushärten oder Vulkanisieren

ss eitlen übliche V oil .ι hicii angewandt Iteispielsw eise wird /um Aushärten Dampl in Richtung der Pfeile 50 unter vorgegebenen I'cinpcraturen und Drücken in die Vorrichtung 4 5 eingeleitet und .ms dieser herausgeleitet. Innerhalb der Vorrichtung umströmt der Dampf die Hülse .Vund die Trommel. Außerdem wird Dampl. der in I-' i g. 2 durch Pfeile 51 gekennzeichnet ist. unter vorgegebenen Temperaturen und Drücken in die Trommel eingeführt (wie dies bei 52 dargestellt ist). Infolge des Dampfes, der die Hülse .S'unigibt und sich innerhalb der Trommel 40 befindet, wird die Hülse .S' ausgehärtet oder vulkanisiert. Als Aiishanungsvorrichtung 43 kann jede hierfür geeignete Vorrichtung verwendet werden, wie beispielsweise ein Topferhit/er.

Die ausgehartete oder vulkanisierte Hülse .V wird dann durch bekannte geeignete Verfahren gekühlt. Wie in F-'i g. i dargestellt ist. wird die Hülse in geeigneter Weise in einem Behälter 44 gekühlt, eier kontinuierlich son kaltem Leitungswasser durchströmt wird. Die Ironimel 40 mit tier Hülse S wird mittels einer Stelleinrichtung 53 in das Wasser getaucht. Die Stelleinrichtung 53 hat eine von dieser aus sich erstreckende Befestigungsvorrichtung 54. Die Stelleinrichtung 53 kann die Trommel 40 mit der darauf befindlichen Hülse 5 in das kalte Leitungswasser 45 tauchen und aus diesem herausziehen, wie dies durch den Doppelpfeil 55 angegeben ist.

Die Hülse 5 wird dann in geeigneter Weise zerschnitten, wie dies in F-" i g. 4 dargestellt ist. Beim Schneidvorgang kann sich die Hülse 5 auf der Trommel 40 befinden, die mit Einrichtungen zum Drehen auf Zentren versehen ist und die eine geeignete zylindrische Schneidmatte bekannter Ausbildung aufweist. Nach dem Aushärten und Kühlen kann die Hülse S auch von der Trommel 40 abgenommen, in bekannter Weise auf einen geeigneten Schneidkörper aufgezogen und in geeigneter Weise zerschnitten werden.

Die Vci luhi eiiSSCiiriitC gCiiiuu uCT

Herstellung des Riemens 20 werden auch zur Herstellung der Riemen 20.4 und 203 gemäß den F i g. 5A und bA verwendet. Bei der Herstellung der Riemenhülsc S (Fig. 5) zur Bildung des Riemens 20.4 werden weitere Verfahrensschritte angewandt. Zunächst wird eine Vielzahl von zwei Schichten 26,4 auf die Trommel 40 aufgewickelt. Anschließend wird der rechteckige Streifen 21.4, mit der zentrisch darin befindlichen lastaufnehmenden Schnur 23 und mit einer Vielzahl von länglichen Fasern 27.4 mit dem Extruder 31 extrudiert und auf die Schichten 264 auf der Trommel 40 aufgewickelt. Die Fasern 27.4 werden während des Extrudierens so angeordnet, daß ihre Längsabmessungen im wesentlichen parallel zur Längsachse der zugehörigen lastaufnehmenden Schnur 23/4 und des zugehörigen Riemens 204 liegen. Schließlich wird eine Vielzahl von zwei Gewebeschichten 26.4 auf den Streifen 21.4 aufgewikkelt (Fig. 5). wodurch die Hülse 5 gebildet wird. Die Hülse wird anschließend in geeigneter Weise ausgehärtet und gekühlt, wie dies in den F i g. 2 und 3 dargestellt isi. /tu llerslelluni; einer Vielzahl w<n Kiemen 20 4 (I' ι L^T. ~>Λ) w ird die I lulse zerschnitten.

Der Riemen 20/? gemäß !■'i g. tvA wird ebenfalls mn den in den I' ι g. I bis 4 dargestellten Verfahrensschruten hergesiellt. Aiii die einander gegentibe "liegenden Seilen des Mitlelstückes wird jedoch jewel's nur eine einzige Gewebeschicht 2bli in ähnlicher Weise wie bei dem Kiemen 20 Λ aufgebracht, wie die¹· in Fig. ti dargestellt ist. Das polymere Material ist jedoch in diesem lall ein synthetisches kunststofl'maten.il. in dem /entrisch eine lastauiuehmende Schnur 23/i angeordnet und lasern 27 H vorgesehen sind, die sich im wesentlichen quer zur Längsachse der Schnur 2Mi und des Riemens 2011 erstrecken Die lasern 27Ii werden ebenfalls vorzugsweise während des F-Atrudierens in diese Queranordnung orientiert.

Die Anordnung der Fasern 27.4 und 27/iim Streifen 21.4. 21« und im Riemen 20.4. 20/J kann durch Vormischen der Fasern im Polymer erreicht werden. Anschließend wird mit starr angeordneten oder beweglichen F.xtrusionsmündungen stromaufwärts von der Mündung 30 extrudiert. um die gewünschte Orientierung der Fasern zu erhalten.

Für die Fasern in den Riemen 20.4 und 20Ö kann jede geeignete, bei der Riemenherstellung bekannte Faser eingesetzt werden. Ahnlich kann im Riemen 20ßdas die polymere Matrix 24ß bildende Material jedes geeignete, bei der Riemenherstcllung bekannte thermoplastische Material verwendet werden. Beispielsweise kann dieses ■ Material ein extrudierbares thermoplastisches Polyurethan-Elastomer sein oder auch ein thermoplastisches Elastomer sein.

Die auf den Riemen 204 und 20ß verwendeten Gewebeschichten können aus jedem geeigneten Gewe-• bematerial bestehen, das gewobenes, ungewebtes. gewirktes, doppelt gewirktes Material usw. enthält.

Wie F i g. I zeigt, kann mit dem Verfahren der größte ! eil einer Kic™CMMü!se im wesentlichen kontinuierlich hergestellt werden, so daß sich das Verfahren zur ι Aromatisation eignet. Mit diesem Verfahren kann der Riemen im wesentlichen kontinuierlich mit einem Minimum an Stillstandszeit hergestellt werden.

Als Extrudereinrichtung 31 kann jede herkömmliche, hierfür bekannte Vorrichtung eingesetzt werden. Eine solche Extrudereinrichtung kann zentral in bezug auf eine Vielzahl von Trommeln angeordnet sein, die ähnlich ausgebildet sind wie die Trommel 40. Hierbei kann ein Streifen, wie der Streifen 21, beim Austritt aus der Vorrichtung auf eine der Trommeln aufgewickelt werden. Sobald auf dieser Trommel eine vollständige Hülse 5gebildet ist. wird der Streifen 21 abgeschritten und auf einer anderen Trommel aufgewickelt. Dazu wird das abgeschnittene Ende des Streifens um wenige Grad zur nächsten Trommel bewegt, ohne daß die Extrudervorrichtung 31 abgeschaltet wird. Dadurch kann zur Erreichung einer maximalen Leistungsfähigkeit eine einzige Extrudervorrichtung für eine Vielzahl von Trommeln eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines endlosen, ungezahnten Kraftübertragungsriemens, mit einer in ϊ einem polymeren Material eingebetteten, lastaufnehmenden Schicht, bei dem die lastaufnehmende Schicht und das polymere Material gleichzeitig extrudiert werden und die so gebildete Riemenhülse ausgehärtet sowie in eine Vielzahl gleicher Riemen to zerschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die lastaufnehmende Schicht aus einer Schnur (23, 23A, 23B) besteht, die unmittelbar nach dem Aufbringen des polymeren Materials schraubenlinienförmig unter Bildung der Riemenhülse auf eine Trommel aufgewickelt wird und daß bei der Extrusion in das polymere Material eine Vielzahl von Fasern (27/4,27B) eingebettet wird.