DE2929702A1

DE2929702A1 - Selbstausrichtender kraftuebertragungsriemen, verfahren zu seiner herstellung und antriebssystem zur verwendung desselben

Info

Publication number: DE2929702A1
Application number: DE19792929702
Authority: DE
Inventors: Anderson W Howerton
Original assignee: Dayco Corp
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1979-07-21
Publication date: 1980-03-06
Also published as: JPS5520985A; DE2929702C3; NO792372L; DE2929702B2; FR2432654A1; JPS5525299B2; US4215589A; DK322279A

Description

Dayco Corporation ^ 36 387

333 W. First Street

Dayton, Ohio 45401 USA 1 c , ,· ,„

I c. Juli 1979

Dipl.-Ing. Walter Jaddtch

-.7 Stuttgart N, Mefwetttra*e 40

"Selbstausrichtender Kraftübertragungsriemen, Verfahren zu seiner Herstellung und Antriebssystem zur Verwendung desselben*.

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an Kraftübertragungsriemen mit einem verbesserten Kraftübertragungsriemen, einem Verfahren zur Hersteilung eines solchen Riemens und ein verbessertes Kraftttbertragungssystem.

Riemengetriebene Kraftübertragungssysteme werden weithin verwendet. Im allgemeinen sind solche Systeme koplanar, d. h. die treibende und die getriebenen Riemenscheiben sind in einer einzigen Ebene angeordnet. Kraftübertragungssysteme, bei denen die Riemenscheiben nicht koplanar liegen, sind ebenfalls bekannt. Beispielsweise weist das in der US-PS 3,774.464 beschriebene System ein aufrechtes Antriebsrad, ein Paar von in einem Abstand voneinander liegenden aufrechten Umlenkrollen, mehrere voneinander in einem Abstand liegende, koplanare angetriebene Räder, die sich um aufrecht stehende Achsen drehen, und einen einzigen durchgehenden Riemen auf, der um die Rader gezogen ist und einen einzigen Umschlingungsbogen an Jedem Rad besiUt. Obwohl es nicht gesagt ist, erscheint dieser Riemen in den Zeichnungen als Keilriemen.

Die Vorteile eines Keilriemens bei der Kraftübertragung im Vergleich zu Plach- und Rundriemen sind bekannt. Ein Keilriemen zwängt sich in eine Riemennut und kann Kraft selbst unter Bedingungen übertragen, bei denen ein Flachoder Rundriemen versagt.

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"Wie vorher bemerkt, werden Keilriemen im allgemeinen in koplanaren Antriebssystemen verwendet. "Wird hingegen ein System mit mehreren Ebenen benutit, wie es in der US-PS 3,774.464 beschrieben ist, so muß der Riemen gedreht werden, um zu gewährleisten, daß er in den verschiedenen Radnuten richtig IU liegen kommt. Wenn der Riemen während des Laufes, insbesondere während des Laufes mit hoher Geschwindigkeit, in der falschen Stellung auf das Rad aufläuft, so wird er entweder die Kraft nicht richtig übertragen oder aus dem Riemenrad herausschnellen.

Eine Lösung des Problems des Riemenschlupfes ist in der US-PS 2,347.798 beschrieben, wo ein Antriebsriemen mit mehreren Arbeitsflächen geoffenbart ist, die paarweise zur Kraftübertragung unter Ausnützung der normalerweise bei einem Keilriemen auftretenden Keilwirkung zur Anwendung kommen. Dieser Riemen hat vorzugsweise die Querschnittsform eines gleichseitigen Dreiecks und weist einen gleichseitig dreieckigen Cord aus verhältnismäßig nicht dehnbaren, in Gummi eingebetteten Cordfäden und darüber rund um den Cord gelegte gummibeschichtete Stofflagen auf. Dieser dreieckige Riemen ist insoferne einem Keilriemen überlegen, als mehrere Arbeitsflächen statt nur der zwei Arbeitsflächen des Keilriemens vorhanden sind. Der dreieckige Riemen neigt jedoch ebenso wie ein Keilriemen zum Herunterfallen vom Riemenrad, wenn er auf dieses in der falschen Stellung aufläuft.

Der dreieckige Riemen nach der US-PS 2,347.798 ist ebenfalls einem Rundriemen überlegen, weil dieser nicht die nötige Keilwirkung hat, um einen Schlupf des Riemens im Gebrauch zu verhindern. Έΐη Rundriemen muß jedoch nicht in einer bestimmten Stellung in eine Radnut einlaufen. "Was deshalb erwünscht ist, ist ein endloser Kraftübertragungsriemen, der die Keilwirkung eines V- oder polygonförmigen Riemens mit der verminderten Neigung eines Rundriemens, aus einer Radnut herauszuspringen, kombiniert.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten endlosen Kraftübertragungsriemen iu schaffen, der die Vorteile eines Keilriemens und diejenigen eines Rundriemens gemeinsam aufweist.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren tür Herstellung eines solchen verbesserten endlosen Kraftübertragungsriemens vorzuschlagen.

Gemäß einer -weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe soll ein verbessertes Kraftübertragungssystem mit mehreren Ebenen in Vorschlag gebracht ■werden.

Diese Aufgaben werden durch einen endlosen Kraftübertragungsriemen gelöst, der erfindungsgemäß einen runden Querschnitt und einen dreieckigen Kern besitzt. Der Kern weist eine Vielzahl von die Last aufnehmenden und in eine Gummizusammensetzung eingebetteten Cordfäden auf. Der Riemen wird durch Umhüllen des dreieckigen Kernes mit mehreren Lagen von Gummi und Stoff hergestellt. Der so umhüllte Kern wird zur Ausbildung eines überall runden Querschnittes geformt.

Ebenso wird ein Kraftübertragungssystem geschaffen, das mehrere Riemenscheiben in unterschiedlichen Ebenen aufweist, über welche Riemenscheiben der erfindungsgemäße endlose Kraftübertragungsriemen läuft.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Tig. ι veranschaulicht die Anordnung eines erfindungsgemäß verbesserten Riemens zur Kraftübertragung durch in verschiedenen, senkrecht zur Längsachse des Riemens liegenden Ebenen angeordnete Riemenscheiben. Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. l. Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die das Schneiden der Kernmanschette des erfindungsgemäß verbesserten Rie-

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mens zeigt. Die Tig. 4 bis 7 veranschaulichen In Schnittansichten verschiedene Verfahren ium Aufbau der Riemenkernmanschette. Pig. δ Ist eine Schnittansicht, die das Umhüllen mit einem gummibeschichteten Stoff rund um den dreieckigen Kern zeigt, und Fig. 9 stellt das Tonnen des Riemens zu seiner endgültigen Gestalt in einer Schnittansicht dar.

Wie Flg. 2 zeigt, weist ein erfindungsgemäßer runder, mit einer Hülle versehener Riemen 10 eine dreieckige verstärkte Zone bzw. einen Kern 11 auf, der eine Vielzahl von die Last aufnehmenden, In eine Gummizusammenstzung eingebetteten Strängen 12 umfaßt. Der dreieckige Kern 11 1st von mehreren Lagen 14 von Gummi und Stoff umgeben und so geformt, daß sich ein runder Querschnitt ergibt.

Die Anwendung eines erfindungsgemäßen Riemens für den Antrieb von Riemenscheiben In verschiedenen Ebenen Ist In Flg. 1 gezeigt. line nicht dargestellte Kraftquelle treibt eine angeschlossene Riemenscheibe 15, um die der Rundriemen 10 ebenso herumgeführt ist wie um Riemenscheiben 16 bis 2o, wobei der Riemen nur einen einzigen Umschllngungsbogen an jeder der Riemenscheiben bis 20 durchläuft. Der Begriff "Umschlingungsbogen" kann als jener Bogen definiert werden, entlang dem der Riemen die jeweilige Riemenscheibe berührt. Während des Laufes des Riemens 10 um die Riemenscheiben 15 bis 20 richtet sich der Riemen 10 selbst aus, d. h. der Riemen 10 rollt In die richtige Stellung Innerhalb der Riemennut. Diese Stellung ist in Flg. 2 dargestellt, bei der eine Spitze des dreieckigen Kernes 11 gegen die Mitte der Riemenscheibe 15 weist. Wenn während des Laufes des Riemens 10 In den In Fig. 1 gezeigten verschiedenen Ebenen derselbe sich wendet und In eine der Riemenscheiben in einer von der Lage nach Flg. 2 abweichenden Stellung eintritt, so wird er zum Rollen neigen, um so wieder die gezeigte Lage einzunehmen.

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Cemäß Fig. 2 schließen zwei Keilflächen der Riemenscheibe 15 miteinander einen Winkel A etwa Im Bereiche von 50⁰ bis 6o°, vorzugsweise ungefähr 57°bis 59°, Insbesondere von 5&⁰, ein. Dieser "Winkel A ergibt eine Keilwirkung der Riemenscheibe 15.

Bei der Herstellung des Riemens 10 wird zuerst eine Kernmanschette 21 (Fig. 3) aufgebaut. Der Aufbau der Manschette 21 kann gemäß Pig. 4 so erfolgen, daß nacheinander mehrere Lagen 22 eines Reifencordstoffes mit einer auf zumindest eine Seite aufgewallten Gummikomponente um einen, im Querschnitt kreisförmigen Dorn 23 herumgewickelt werden. Die Manschette 21 kann aber auch nach Pig. 5 so gebildet werden, daß abwechselnd Lagen von Reifencordstoff 24 und dünn ausgewalltem Gummi 25 um den Dorn 23 herumgeschlungen werden. Perner kann die Manschette 21 durch "Wickeln einzelner Stränge eines die Last aufnehmenden Cords - sei es gummibeschichteten Cords 26 (Pig. 6), sei es Cord 27 mit dazwischenliegenden Schichten 28 von Gummi (Pig. 7) - um den Dorn 23 herum aufgebaut werden.

Der oben genannte "Reifencordstoff" weist eine Vielzahl zueinander paralleler Zugglieder in Kettrichtung und eine Vielzahl vergleichsweise schwacher Verbindungsstränge auf, die voneinander in einem. Abstand liegen, im wesentlichen zueinander parallel in Schußrichtung verlaufen und die Zugglieder Im wesentlichen parallel zueinander halten. In Fig. 5 sind diese Zugglieder mit der Bezugsnummer 29, die Verbindungsstränge mit der Bezugsnummer 3o bezeichnet.

Unabhängig vom angewendeten Verfahren wird die Manschette 21 bis zu einer gewünschten Dicke aufgebaut und dann bis zu einem gewünschten Vulkanisationsstadium nachbehandelt, das zumindest ausreicht, daß die daraus geschnittenen Kerne 11 während der späteren Herstellungsschritte ihre beabsichtigte Form behalten. "Während der Vulkanisation fließt der Gummi zusammen, um so die Zugglieder zu umgeben und einzubetten. Nach dieser Nachbehandlung

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wird die noch immer auf dem Dorn 23 befestigte Manschette 21 entlang den Linien 3i geschnitten, um zumindest einen Kern 11 mit dem Querschnitt eines gleichseitigen Dreieckes (Fig. 3) zu erhalten.

Der ■wenigstens teilweise vulkanisierte Kern Il wird mit mindestens zwei Lagen 32 gummibeschichteten Stoffes umhüllt (Fig. S). Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird der Kern Il mit zumindest vier Lagen 32 gummibeschichteten Stoffes umgeben. Der umwickelte Kern wird sodann in eine kreisförmige Form 33 (Fig. 9) gelegt und zur Ausbildung des fertigen Riemens ausvulkanisiert.

Die Cordfäden 12 können von jedem beliebigen Cord bekannter Art mit einer Brauchdehnung etwa im Bereiche von llo bis Ho Prozent, vorzugsweise von 112 bis 114 Prozent, sein. Geeignetes Cordmaterial sind Polyester, Polyamide od. dgl. . iin solcher dehnbarer Cord wird benötigt, wenn der Cord an der Spitze des dreieckigen Kernes die maximale Beanspruchung aufnimmt. "Wäre dieser Cord im wesentlichen nicht dehnbar, so könnte er unter Spitzenbeanspruchung reißen, was letztlich zur Zerstörung des Riemens führen würde.

Der hier und in den Ansprüchen verwendete Ausdruck "Gummi" soll jedes geeignete elastomere Material umfassen.

Selbstverständlich sind im Rahmen der Offenbarung angemessene Abänderungen möglich, ohne die Prinzipien und den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Ansprüche

1. Endloser Kraftübertragungsriemen, dadurch gekennzeichnet, daß er einen runden Querschnitt und einen dreieckigen Kern(ll) aufweist.

2. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) den Querschnitt eines gleichseitigen Dreieckes besitzt.

3. Riemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) eine Vielzahl von der Länge nach verlaufenden, die Last aufnehmenden und in eine Gummikomponente (l3, 25, 28) eingebetteten Gliedern (12, 22, 24, 26, 27, 29) aufweist.

4. Riemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Last aufnehmenden Glieder (12, 22, 24, 26, 27, 29) eine Bruchdehnung etwa im Bereiche von 110 bis 116 Prozent aufweisen.

3. Riemen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Last aufnehmenden Glieder (12, 22, 24, 26, 27, 29) einen Reifencordstoff (22, 24) oder einzelne Stränge von die Last aufnehmendem Cord (26, 27) aufweisen.

6. Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lagen (14, 32) gummibeschichteten Stoffes um den dreieckigen Kern (11) herumgewickelt sind.

7. Verfahren zur Herstellung eines endlosen Kraftübertragungsriemens nach eirem.

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der Ansprüche ibis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zuerst ein im Querschnitt dreieckiger Kern (ll) mit einer Vielzahl von der Länge nach verlaufenden, die Last aufnehmenden und in eine Gummikomponente (l3, 2.5, 28) eingebetteten Gliedern (l2, 22, 24, 26, 27, 29) gebildet wird,

b) daß anschließend dieser Kern (ll) mit zumindest zwei Lagen (14, 32) gummibeschichteten Stoffes umhüllt wird,

c) und daß schließlich zumindest ein. Abschnitt der Länge des erhaltenen umwickelten Kernes in einer Vulkanisierfornx (33) mit rundem Querschnitt nachbehandelt -wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung des dreieckigen Kernes (ll) eine Kernmanschette (21) aufgebaut wird, daß diese Kernmanschette danach zumindest teilweise vulkanisiert wird, und daß schließlich wenigstens ein dreieckiger Kern (ll) aus der erhaltenen, zumindest teilweise vulkanisierten Kernmanschette ausgeschnitten, wild.

9· Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbau der Kernmanschette (21) mehrere Lagen (22) eines Reifencordstoffes mit einer an wenigstens einer Seite desselben aufgebrachten Gummikomponente um einen im Querschnitt kreisförmigen Dorn (23) gewickelt werden.

10. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbau der Kernmanschette (21) mehrere einander abwechselnde Lagen von Reifencordstoff (24) und Gummi (25) um einen im Querschnitt kreisförmigen Dorn (23) gewickelt werden.

11. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbau der Kernmanschette (21) mehrere Lagen von die Last aufnehmendem Cord (27) und dazwischen Lagen von Gummi (28) um einen im Querschnitt

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kreisförmigen Dorn (2J) gewickelt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmanschette (21) durch Wickeln mehrerer Lagen eines gummibeschichteten, die Last aufnehmenden Cordstoffes um einen zylindrischen Dorn (2^) hergestellt ist.

13. Antriebssystem mit mehreren Riemenscheiben in verschiedenen Ebenen, von denen eine Riemenscheibe (15) die Antriebsscheibe, die anderen (l6 - 20) die getriebenen Scheiben sind und die eine V-förmige Umfangsfläche bes-itzen, und mit einem einzigen kontinuierlichen Riemen (10) nach einem der Ansprüche l~"bis 6, der über die Scheiben (15 - 20)" gezogen ist und einen einzigen Umschlingungsbcgen an jeder Scheibe aufweist.

14. Antriebssystem nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheiben (15 - 20) einen Winkeleinschluß (A) etwa im Bereiche von

50° bis 6o°, vorzugsweise etwa 57° bis 59°, ins-™ besondere 58 » aufweisen.

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