DE2821900C2 - Verfahren zum Herstellen einer Riemenhülse mit zumindest einer Außenverzahnung zur Weiterverarbeitung zu Endloszahnriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 11 56 973 bekannt.

Das bekannte Verfahren nach der DE-AS 11 56 973 sieht zur Herstellung von Riemenhülsen mit Außenverzahnung vor, daß zunächst eine zahnlose Riemenhülse, bestehend aus der Aufeinanderfolge einer Poymerisatschicht, einer Trägerschicht und einer Gewebeschicht,

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b5 auf der Innenfläche einer rohrförmigen, starren Formhülse angebracht wird. Anschließend wird gegen die Innenfläche der Riemenhülse eine spreizbare Muffe aus Gummi oder dgU angelegt, die sich bei Druckbeaufschlagung, beispielsweise in einer Vulkanisiervorrichtung, ausdehnt und einen radial nach außen gerichteten Druck auf die Riemenhülse ausübt Da die Riemenhülse gleichzeitig erwärmt wird, durchdringt die plastifizjerte Polymerisatschicht infolge der Druckbeaufschlagung die aus aufgewendelten Litzen bestehende Trägerschicht und preßt die dahinter liegende Gewebeschicht gegen die Konturen der Verzahnung der Formhülsen-Innenfläche. Nach Abschluß der Umformung der Riemenhülse wird diese ausgehärtet und von der Formhülse abgelöst

In ähnlicher Weise erfolgt bei dem bekannten Verfahren auch die Herstellung einer Riemenhülse mit Innenverzahnung. Hierbei wird zunächst auf eine starre Zahntrommel die Riemenhülse aufgelegt und zwar so, daß die Gewebeschicht wiederum auf den Zähnen der Zahntrommel liegt Um die äußere Polymerisatschicht wird eine Metallbiechhülse mit sich überlappenden Stoßkanten angelegt weiche sich bei der anschließenden Beaufschlagung mit einem radial nach innen gerichteten Druck noch stärker überlappen und die plastiflzierte Polymerisatschicht durch die Trägerschicht hindurch, gegen die Gewebeschicht und die Zahnlücken der Zahntrommel pressen.

Um bei dem bekannten Verfahren einen ausreichenden Hindurchtritt der plastifizieren Polymerisatschicht durch die Trägerschicht unr* damit eine ausreichende Füllung der Zähne der ausgeformten Riemenhülse zu gewährleisten, müssen entsprechend große Zwischenräume zwischen benachbarten Windungen der die Trägerschicht bildenden, gewendelten Litzen vorgesehen werden, was die Zugfestigkeit der so hergestellten Riemen begrenzt Ferner hängt die Umformungsgeschwindigkeit der Riemenhülse von der Fließgeschwindigkeit des plastifizieren Polymerisates und diese wiederum von dem durch den Abstand benachbarter Trägerschichtwicklungen bestimmten Strömungswiderstand ab, so daß die Verfahrenscfauer und -kosten umso größer werdende enger die Trägerschichtwindungen im Sinne einer Erhöhung der Zugfestigkeit gewickelt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches die Herstellung von Endloszahnriemen mit zumindest einer Außenverzahnung ermöglicht weiche eine erhöhte Zugfestigkeit bei gleichzeitig verringerter Herstellungsdauer aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit einer innenseitig gezahnten Formhülse aus polymeren! Material gearbeitet welche sich bei Druckbeaufschlagung zusammenzieht und dabei ihre gezahnte Innenfläche in die Riemenhülse einprägt Die Riemenhülse ist zu diesem Zweck auf beiden Seiten der Trägerschicht mit ausreichend polymeren! Material versehen, um ohne Hindurchtritt des polymeren Materials durch die Trägerschicht die Prägung der Zähne zu gewährleisten. Da das polymere Material nicht mehr durch die Trägerschicht hindurchgepreßt zu werden braucht, kann die Trägerschicht ohne Begrenzung des gegenseitigen Abstandes benachbarter Windungen gewickelt

werden, womit sich gegenüber den nadi dem bekannten Verfahren hergestellten Endlaszahnriemen eine wesentlich höhere Zugfestigkeit ergibt. Ferner entfällt bei dem erfmdungsgemäßen Verfahren die durch die endliche FlieBgeschwindigkeit des piastiffcierten Polymerisats beim Stand der Technik hervorgerufene Verfahrensverzögerung, was bei einem Massenartikel wie Endloszahnriemen einen beträchtlichen Preisvorteil ausmacht Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß gleichzeitig mit der Außenverzahnung eine Innenverzahnung der Riemenhülse geformt werden kann, wenn anstelle einer Innentrommel mit glatter Außenfläche eine Zahntrommel verwendet wird.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer bei dem Verfahren eingesetzten Formhülse aus polymerem Material zur Ausformung der Außenverzahnung einer Riemenhülse;

Fig. IA eine perspektivische Ansicht eines Bruch-Stücks einer weiteren Formhülse;

Fig.2 einen schematischen Querschnitt durch ein Bruchstück einer Vorrichtung zum Ausformen der Außen- und Innenfläche einer Riemenhülse gfvmäß dem Verfahren;

F i g. 3 eine schematische Ansicht einer einer Formeinrichtung, in welche die Vorrichtung nach Fig.2 eingesetzt und mit Druck beaufschlagt wird;

Fig.4 eine schematische Ansicht einer weiteren Behandlungseinrichtung, in welcher die Vorrichtung nach Fig.2 im Anschluß an die Formeinrichtung nach F i g. 3 eingesetzt wird;

Fig.5 einen Querschnitt durch ein Bruchstück einer hergestellten Riemenhülse, wobei die Schnittlinien für die Zerteilung der Riemenhülse in einzelne Riemen angedeutet sind, und

Fig.6 eine perspektivische Ansicht eines Bruchstücks eines Riemens, der durch Zerteilung der Riemenhülse nach F i g. 5 gebildet wird.

In den Zeichnungen zeigt Fig.6 eine Ausführungsform eines Endlosriemens 20, der nach dem Verfahren hergestellt i;t Der Riemen 20 weist zumindest eine gezahnte äußere Umfangsfläche 25 auf, und ist darüber hinaus im dargestellten Ausführungsbeispiel auch an seiner inneren Umfangsfläche 26 mit Zähnen versehen. Der Riemen 20 weist des weiteren eine Trägerschicht 23 auf, die im wesentlichen durch zumindest eine in Wendeln verlaufende Tragschnur 2t gebildet ist, die, bezogen auf den Riemenquerschnitt, zentral angeordnet ist Hierunter ist zu verstehen, daß eine die Mitten der in der Querschnittsfläche angeschnittenen Trägerschnüre 24 verbindende Gerade für jeden Querschnitt über die Länge des Riemens 20 quer zur Riemenlängsrichtung zentral efcva mittig zwischen der äußeren und der inneren Umfangsfläche des Riemens liegt Bezüglich solcher Riemen spricht man üblicherweise von Treibriemen mit einer zentral liegenden, neutralen Achse.

Der Riemen 20 hat eine gezahnte äußere Umfangsfläche 25, die die äußere Umfangsfläche seiner gezahnten Zugzone 21 bildet Ferner Weist der Treibriemen 20 eine gezahnte innere Umfangsfläche 26 auf, die die Außenfläche seiner gezahnten Druckzone 22 bildet Der Riemen 2Ö ist somit im wesentlichen ein beidseitig gezahnter Riemen mit zentral liegender neutraler Achse, wie er üblicher Weise Verwendung findet, wenn eine große Längsflexibilität erwünscht ist. Herstellen läßt sich der Riemen 20 in besonders wirtschaftlicher Weise, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Detail ergibt.

Das Verfahren macht Gebrauch von einer vergleichsweise hochfesten, wiederverwendbaren, rohrförmigen Formhülse 30 aus polymerem Material, die eine gezahnte innere Umfangsfläche 31 (Fig,I) aufweist Die Formhülse 30 kan.n nach verschiedenen Herstellungsverfahren gefertigt werden. Ungeachtet der jeweiligen, bei ihrer Fertigung angewandten Herstellungstechnik besteht die Formhülse 30 bevorzugt aus einer homogenen Masse oder einem homogenen Material, das, worauf nachfolgend noch näher einzugehen ist, Aushärtungstemperaturen standhält und das eine Wiederverwendung der Formhülse ohne Beschädigungen derselben zuläßt In diesem Sinne bedeutet der Begriff hochfest für die Formhülse, daß diese eine ausreichende Festigkeit aufweist, zäh ist und einen mehrfachen Einsatz gestattet

Die Formhülse 30 muß nicht notwendig unter Verwendung einer einzigen Materialschicht aus Polymer hergestellt werden. Vielmehr kann das polymere Material auch in mehreren Lagen aufgebracht werden, bis eine Materialschicht gewünschter Dicke erreicht ist Bei mehrlagigem Wickeln sind die oiozelnen Schichten des Materiales entsprechend dünner.

Bei der Herstellung einer Formhülse 30 mit gezahnter innerer Umfangsfläche 31 kann eine Verstärkung durch willkürlich angeordnete langgestreckte Verstärkungsfasern zweckmäßig sein, die in das polymere Material 41 eingebettet sind, das damit eine Aufnahme für die Fasern bildet (F i g. IA). Als Fasern 56 kommen die insoweit gebräuchlichen Faserarten \n Frage, und zwar auch in Form nichtmetallischer Fasern. Die Fasern 56 sind zur Längsachse der Formhülse 30 parallel ausgerichtet, so daß sie für die Formhülse 30 eine Verstärkung in Längsrichtung bilden, aber deren radiale Verformung, insbesondere ihr Zusammendrücken nach innen nicht verhindern. Dadurch, daß die Formhülse 30 eine größere axiale Festigkeit erhält, läßt sie sich von der jeweiligen Riemenhülse leicht unbeschädigt abziehen, so daß sich eine öftere Verwendung ergibt, und es kann somit eine derartige Formhülse vielfach, zum Beispiel ein Dutzend mal oder mehr eingesetzt werden. Die mit Fasern 56 verstärkte Formhülse 30 kann durch eine einlagige Materialschicht mit eingelegten Parallelfasem oder eine mehrlagig aus Schichten mit parallelen Fasern aufgebaute Materialschicht gebildet sein. Darüber hinaus kann die Formhülse 30 mit den parallel eingebetten Verstärkungsfasern auch durch Extrusion hergestellt werden.

Die Riemenhülse 57 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 dadurch geschaffen, daß eine Polymerschicht 58 auf die Zähne 59 einer Tragtrommel 60 aufgebracht wird und daß die Polymerschicht 58 anschließend unter entsprechend vorgegebenem Zug mit der Tragschnur 24 if; Wendeln verlaufend bewickelt v/ird. Hierbei wird die Polymerschicht 58 teilweise in die Vertiefungen 61 hineingedrückt, die zwischen den Zähnen 59 der Trommel 60 liegen. Anschließend wird eine weitere Polymerschicht 62 aufgebracht, die anschließend an die Tragschnur 24 diese radial nach außen abdeckt und die den äußeren Teil der Riemenhülse 57 bildet. Danach wird die Formhülse 30 auf die Riemenhülse 57 aufgebracht, wobei ihre Zähne 31 der Riemenhülse 57 dicht benachbart sind. Bevorzugt liegen die Zähne 31 gegen die Riemenhülse 57 an, wie dies bei 63 gezeigt ist.

Die Riemenhüls': 57 mit der darum liegenden Formhülse 30 wird anschließend in der Formvorrich-

tung 65 (F i g. 3) ausgeformt, wobei die Formhülse derart druckbeaufschlagt wird, daß ihre Zähne 31 entsprechende Zähne an der Außenseite der Riemenhülse 57 eindrücken und die gezahnte äußere Umfangsfläche 23 schaffen kann, die aus F i g. 6 ersichtlich ist. Die > Riemenhülse 57 und die Formhülse 30 können anschließend gekühlt werden, beispielsweise in einem Kühlbehälter 66 (Fig.4). Die Formhülse 30 und die Riemenhülse 47 werden danach von der Tragtrommel 60 entfernt und voneinander getrennt. Daraufhin kann die Formhülse 30 in ähnlicher Weise wiederum verwendet werden, indem sie auf eine andere Riemenhülse 57 aufgesetzt wird. Die fertiggestellte, gekühlte Riemenhülse 57 wird anschließend entsprechend aufgeschnitten, wie dies in Fig. 5 veranschaulicht ist, womit ti sich eine Mehrzahl im Ausführungsbeispiel beidseitig verzahnter Treibriemen 20 ergibt, von denen einer in Fig. 6 veranschaulicht ist. Die Kühlung ist bei bestimmten Tragschnurmaterialien erwünscht, so beispielsweise bei Polyester. Von einer Kühlung wird bevorzugt abgesehen, wenn Verstärkungsfasern 56 in Form von Glasfasern oder Aramid-Fasern Verwendung finden.

Die Ausformung der Riemenhülse 57 wird in der Formvorrichtung 65 (Fig.3) vorgenommen. Hierbei wird die Tragtrommel 60 mit der darauf angeordneten Riemenhülse 57 und der diese umschließenden Formhülse 30 in die Formvorrichtung 65 verbracht. Die Ausformung bzw. Aushärtung wird dadurch erreicht, daß Dampf, wie durch die Pfeile 67 veranschaulicht, durch die Vorrichtung 65 geleitet wird, wobei der Dampf und die Formhülse 30 und die Riemenhülse 57 zirkuliert. Der Druck des Dampfes 67 ist ausreichend, um die Zähne 31 der Formhülse 30 in die Riemenhülse 57 hineinzudrücken und dabei die gezahnte äußere Umfangsfläche 25 der Riemenhülse, bzw. der aus dieser zu schneidenden Riemen 20 zu schaffen. Ferner wird, wie durch die Pfeile 70 angedeutet. Dampf auch in die Tragtrommel 60 eingeleitet. Die Dampfbewegung ist insoweit bei 71 angedeutet Der in die Trommel eingeleitete Dampf (Pfeile 70) steht unter einem niedrigeren Druck als der die Formhülse 30 umströmende Dampf (Pfeile 67). Der in die Tragtrommel eingeleitete Dampf (Pfeile 70) bewirkt eine wesentliche Aufheizung innerhalb der Trommel und eine entsprechende Aufheizung und Ausformung von der Innenseite der Riemenhülse 57 her. Es ergibt sich somit eine ergänzende Wirkung, bei der die Aufheizung und Ausformung von innen und außen erfolgt, so daß sich auch eine gute Ausbildung der innenverzahnung ergibt. Die Formvorrichtung 65 kann in bekannter Weise ausgebildet sein und beispielsweise in Form eines Topfheizers gestaltet sein.

Die ausgeformte Riemenhülse 57 wird anschließend (Fig.4) gekühlt Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Kühlung in dem Kühlbehälter 66, durch den kaltes Wasser 72 zirkuliert Die Kühlung wird dadurch erreicht, daß die Trommel 60 mit der Riemenhülse 57 und der Fonnhülse 30 in Wasser 72 getaucht wird. Zum Tauchen dient eine Mechanik 73, die ein hakenförmiges «* Befestigungsgiied 74 umfaßt Die Mechanik 73 ist so gestaltet, daß sie, wie durch den Doppelpfeil 75 angedeutet, das Absenken und Herausnehmen aus dem Kühlwasser 72 ermöglicht

Nach der Kühlung werden die Formhülse 30 und die <>ϊ Riemen 57 von der Tragtronnnel 60 abgenommen, sowie die Riemenhülse 57 und die Formhülse 30 auch voneinander getrennt. Die Formhülse 30 wird danach erneut benutzt. Die Riemenhülse 57 wird, wie in K i g. 5 veranschaulicht, aufgeschnitten.

Beim Aufscnneiden wird die Riemenhülse 57 zweckmäßigerweise auf einem entsprechenden, hier nicht dargestellten Tragdorn angeordnet, der um seine Achse drehbar, zum Beispiel zwischen Spitzen angeordnet sein kann. Zusätzlich ist ein entsprechendes Schneidmesser 77 bekannter Konstruktion (F i g. 5) vorgesehen. Das Schneidmesser 77 kann durch eine rotierbare Messerscheibe gebildet sein, die entsprechend angetrieben sein kann. Der Tragdorn auf dem die Riemenhülse 57 angeordnet ist und der mit dem Schneidmesser 77 zusammenwirkt, ist zweckmäßigerweise entsprechend angetrieben.

Das Schneidmesser 77 führt über die Länge der Riemenhülse 57 eine Anzahl von Schnitten durch, wobei die Schnittebenen 80 entsprechend zueinander liegen. Die Schnittebenen 80 sind so gewählt, daß sich nicht parallele Seiten für die Riemen 20 ergeben, von denen jeder im Querschnitt einen trapezförmigen Umriß aufweist. Die Riemen 20 sind irn vorliegenden Fall innenseitig und außenseitig verzahnt. Die Schnittebenen sind bezogen auf die axiale Länge der Riemenhülse 57 in entgegengesetzten Richtungen geneigt, so daß sich eine Vielzahl von Riemen 20 ergibt, und zwar im wesentlichen ohne Schnittverluste. Die Schnittebenen 80 sir.d dabei so gelegt, daß über die Länge der Riemenhülse 57 alternierend aufeinanderfolgende Riemen 20, wenn sie mit ihrer Innenseite nach außen gedreht sind, zu jenen Riemen 20 identisch sind, die jeweils dazwischen liegen und nicht gedreht wurden.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine wiederverwendbare Formhülse 30 in Verbindung mit der Herstellung eines doppelt verzahnten Riemens vorgesehen, also eines Riemens 20, der eine verzahnte innere Umfangsfläche 26 und eine verzahnte äußere Umfangsfläche 25 aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch in Verbindung mit Riemen einzusetzen, dir lediglich eine verzahnte äußere Umfangsfläche haben und bei denen die innere Umfangsfläche eben oder glatt ist.

Der vorliegend verwendete Begriff des Aushärtens oder Ausformens der Riemenhülse ist im weitesten Sinne zu verstehen und umfaßt auch die Vulkanisation von Gummimischungen, wie sie zur Herstellung der Riemenhülse 57 eingesetzt werden können.

Für die Formhülse 30 können verschiedenste Materialien Verwendung finden, soweit diese in ihrer Art nachgiebig sind und dadurch geeignet sich soweit radial nach innen verformen zu lassen, daß eine entsprechend gezähnte äußere Umfangsfläche auf der Riemenbuchse geschaffen werden kann. Materialien, die dem entsprechen, sind beispielsweise Butyl, Halogenbutyl, Äthylen-Propylen-Kautschuk, wie beispielsweise EPDM und Silikon-Kautschuk.

Die Riemenhülse 57, aus der die Riemen 20 gebildet werden, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel bis auf die verwendeten Tragschnüre 24 frei von Abdeckungen und Verstärkungen. Selbstverständlich kann die Riemenhülse aber auch mit Gewebeeinlagen, Verstärkungseinlagen, äußeren Abdecklagen und dergleichen versehen sein, wie sie im Hinblick auf die angestrebten Eigenschaften der jeweils zu schaffenden Riemen vorgesehen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Herstellen einer Riemenhölse mit zumindest einer Außenverzahnung zur Weiterverarbeitung zu Endlosriemen, bestehend aus einem die Zahne bildenden polymeren Material und aus einer in das polymere Material eingebetteten Trägerschicht, bei dem eine zahnlose Riemenhülse aus der Trägerschicht und dem polymeren Material in nicht gehärtetem Zustand zwischen eine zylindri- ₎₀ sehe Innenwand und eine rohrförmige, wieder verwendbare Formhülse mit gezahnter Innenfläche gebracht und zur Ausformung der Verzahnung die Riemenhülse mit einem radial wirkenden Druck beaufschlagt und dabei die Verzahnung ausgebildet _(i und unter Zufuhr von Wärme die Riemenhülse ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Formhülse aus polymeren! Material verwendet wird, weiche mit einem radial nach innen gerichteten Druck beaufschlagt wird und sich dabei _M unter Ekprägung ihrer gezahnten Innenfläche in die Riemenhülse zusammenzieht und daß eine Riemenhülse eingesetzt wird, die auf beiden Seiten der Trägerschicht ausreichend polymeres Material aufweist, um ohne Hindurchtritt des polymeren Materials durch die Trägerschicht die Prägung der Zähne aus dem polymeren Material zu gewährleisten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geformte ausgehärtete Riemenhül- _x se und die Formhülse vor der Abnahme von der zylindrisch Innenwand gekühlt werden.

3. Verfahren nach Ansp<S/ch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Bildung einer Innenverzahnung der Riemen'-iilse eine zylindrische Wand mit einer der Innenverzahnung der Riemenhülse entsprechenden Verzahnung verwendet wird, wobei die Innenverzahnung gleichzeitig mit der Außenverzahnung beim Zusammenziehen der polymeren Formhülse ausgeformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor Abnahme der Formhülse von der geformten, ausgehärteten Riemenhülse die Fo.mhülse und die Riemenhülse gekühlt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Riemenhülse auf die gezahnte, zylindrische Wand zunächst eine erste Schicht polymeren Materials auf der zylindrischen Wand aufgebracht, anschließend auf die erste Schicht die Trägerschicht und schließlich auf die Trägerschicht eine zweite Schicht polymeren Materials aufgebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerschicht eine in Wendeln auf die erste Schicht polymeren Materials gewickelte Tragschnur verwendet wird.