DE2929702C3 - Endloser Kraftübertragungsriemen, Verfahren zu seiner Herstellung und Antriebssystem zur Verwendung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kraftübertragungsriemen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die US-PS 23 47 798 bekanntgewordenen Art.

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. Kraftübertragungssy'steme, bei denen die Riemenscheiben nicht koplanar liegen, sind ebenfalls bekannt. Beispielsweise weist das in der US-PS 74 464 beschriebene System ein aufrechtes Antriebsrad, ein Paar von in einem Abstand voneinanderliegenden aufrechten Umlenkrollen, mehrere voneinander in einem Abstand liegende, komplanare angetriebene Räder, die sich um aufrecht stehende Achsen drehen, und einen einzigen durchgehenden Riemen auf, der um die Räder gezogen ist und einen einzigen Umschlingungsbogen an jedem Rad besitzt. Obwohl es nicht gesagt ist, erscheint dieser Riemen in den Zeichnungen als Keilriemen.

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

Wie vorher bemerkt, werden Keilriemen im allgemei-ηεη in koplanaren Antriebssystemen verwendet Wird hingegen ein System mit mehreren Ebenen benutzt, wie es in der US-PS 37 74 464 beschrieben ist, so muß der Riemen gedreht werden, um zu gewährleisten, daß er in den verschiedenen Radnuten richtig zu liegen kommt

ίο 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 23 47 798 beschrieben, wo ein Antriebsriemen mit mehreren Arbeitsflächen geoffenbart ist, die paarweise zur Kraftübertragung unter Ausnutzung 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 insofern einem Keilriemen überlegen, als mehrere Arbeitsflächen statt nur der zwei Arbeitsflächen des Keilriemens vorhanden sind. Der dreieckige Riemen neigt jedoch ebenso wie ein

jo Keilriemen zum Herunterfallen vom Riemenrad, wenn er auf dieses in der falschen Stellung aufläuft.

Der dreieckige Riemen nach der US-PS 23 47 798 ist ebenfalls einem Rundriemen überlegen, weil dieser nicht die nötige Keilwirkung hat, um einen Schlupf des Riemens im Gebrauch zu verhindern. Ein 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.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Kraftübertragungsriemen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß die Gefahr des Herunterfallens des Riemens vom Riemenrad, wenn der Riemen auf dieses in der falschen Richtung aufläuft, beseitigt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen

5(i Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 4 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht werden, die teilweise Überschneidungen mit dem Stand der Technik aufweisen.

Die Erfindung ausgehend vom Stand der Technik gemäß der US-PS 23 47 798 über die noch zu lösende, von diesem Stand der Technik ausgehende und auf diesen Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen

bo Lösungsmitteln, also das Gestaltungsprinzip bei der •Erfindung zu entwickeln, war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil beim Stand der Technik zur Entwicklung dieses Gestaltungsprinzips keine ausreichenden technischen Hinweise zu

h^r, erkennen sind. Zwar sind Riemen mit einem runden Querschnitt bekanntgeworden, so z. B. durch die GB-PS 11 27 822 und 6 40 386, jedoch hat dieser Stand der Technik keinen Hinweis darauf geben können, einen

Riemen, wie er durch die US-PS 23 47 798 bekanntgeworden ist, von einer dreieckigen Kontur in eine runde Kontur umzugestalten; denn bei dem zu verbessernden Stand der Technik ist die dreieckige Kontur das Ergebnis einer symmetrischen Anordnung um einen dreieckigen Kern. Das Nächstliegendste mußte für den Fachmann diese symmetrische Anorcitiung sein, die sich ihm aus einer Reihe von Gründen anbot

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eine» Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Riemens zur Kraftübertragung durch in verschiedenen, senkrecht zur Längsachse des Riemens liegenden Ebenen angeordnete Riemenscheiben,

Fig.2 einen Schnitt längs der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1,

Fig.3 einen Schnitt zur Veranschaulichung des Schneidens der Kernmanschette des Riemens gemäß F i g. 1 und 2,

F i g. 4 bis 7 Schnitte durch verschieden aufgebauter Riemenkernmanschetten,

F i g. 8 einen Schnitt zur Veranschaulichtung des Umhüllens mit einem gummibeschichteten Stoff rund um einen dreieckigen Kern und

Fig.9 einen Schnitt zur Veranschaulichung des Formens des Riemens zu seiner endgültigen Gestalt.

Der in Fig.2 dargestellte runde, mit einer Hülle versehene Riemen 10 weist eine dreieckige verstärkte Zone bzw. einen Kern 11 auf, der eine Vielzahl vo:i die Last aufnehmenden, in eine Gummizusammensetzurig 13 eingebetteten Strängen 12 umfaßt Der dreieckige Kern 11 ist von mehreren Lagen 14 von Gummi und Stoff umgeben und so geformt, daß sich ein runder Querschnitt ergibt

Die Anwendung eines Riemens 10 für den Antrieb von Riemenscheiben in verschiedenen Ebenen ist in F i g. 1 gezeigt. Eine nicht dargestellte Kraftquelle treibt eine angeschlossene Riemenscheibe 15, um die der Rundriemen 10 ebenso herumgeführt ist wie um Riemenscheiben 16 bis 20, wobei der Riemen 10 nur einen einzigen Umschlingungsbogen an jeder der Riemenscheiben 15 bis 20 durchläuft. Der Begriff »Umschlingungsbogen« kann als jener Bogen definiert werden, entlang dem der Riemen 10 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 F i g. 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 F i g. 1 gezeigten verschiedenen Ebenen derselbe sich wendet und" in eine der Riemenscheiben in einer von der Lage nach F i g. 2 abweichenden Stellung eintritt, so wird er zum Rollen neigen, um so wieder die gezeigte Lage einzunehmen.

Gemäß Fig.2 schließen zwei Keüflächen der Riemenscheibe 15 miteinander einen Winkel A etwa im Bereiche von 50° bis 60°, vorzugsweise ungefähr 57° bis 59°, insbesondere von 58°, ein. Dieser Winkel A ergibt eine Keilwirkung der Riemenscheibe 15.

Bei der Herstellung des Riemens 10 wird zuerst eine Kernmanschette 21 (F i g. 3) aufgebaut. Der Aufbau der Manschette 21 kann gemäß Fig.4 so erfolgen, daß nacheinander mehrere Lagen 22 eines Reifencordstof fes init einer auf zumindest eine Seite aufgewalzten Gummikomponente um einen im Querschnitt kreisförmigen Dorn 23 herumgewickelt werden. Die Manschette 21 kann aber auch nach F i g. 5 so gebildet werden,

κι daß abwechselnd Lagen von Reifenc&rdstoff 24 und dünn ausgewalztem Gummi 25 um den Dorn 23 herumgeschlungen werden. Ferner kann die Manschette 21 durch Wickeln einzelner Stränge eines die Last aufnehmenden Cords — sei es gummibeschichteten

ι j Cords 26 (F i g. 6), sei es Cord 27 mit dazwischenliegenden Schichten 28 von Gummi (Fi g. 7) — um den Dorn 23 herum aufgebaut werden.

Der obengenannte »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 F i g. 5 sind diese Zugglieder mit der Bezugsnuinmer 29, die Verbindungsstränge mit der Bezugsnummer 30 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 wird die noch immer auf dem Dorn 23 befestigte Manschette 21 entlang den Linien 31 geschnitten, um zumindest einen Kern 11 mit dem Querschnitt eines gleichseitigen Dreieckes (F i g. 3) zu erhalten.

Der wenigstens teilweise vulkanisierte Kern 11 wird mit mindestens zwei Lagen 32 gummibeschichteten Stoffes umhüllt (Fig.8). Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird der Kern 11 mit zumindest vier Lagen 32 gummibeschichteten Stoffes umgeben. Der umwikkelte Kern wird sodann in eine kreisförmige Form 33 (F i g. 9) gelegt und zur Ausbildung des fertigen Riemens ausvulkanisiert.

Die Cordfäden 12 können von jedem beliebigen Cord

5ü bekannter Art mit einer Brauchdehnung etwa im Bereiche von 110 bis 116 Prozent, vorzugsweise von 112 bis 114 Prozent, sein. Geeignetes Cordmaterial sind Polyester, Polyamide od. dgl. Ein 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.

Hierzu 1 Blatt Zeich.lungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Endloser Kraftübertragungsriemen, der einen dreieckigen Kern aufweist, wobei der Kern eine Vielzahl von der Länge nach verlaufenden, die Last aufnehmenden und in eine Gummikomponente eingebetteten Gliedern aufweist, wobei ferner mehrere Lagen gummibeschichteten Stoffes um den dreieckigen Kern herumgewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen einen runden Querschnitt hat

2. Antriebssystem mit mehreren Riemenscheiben in verschiedenen Ebenen, von denen eine Riemenscheibe (15) die Antriebsscheibe, die anderen (16—20) die getriebenen Scheiben sind und die eine V-förmige Umfangsfläche besitzen, und mit einem einzigen kontinuierlichen Riemen (10) nach Anspruch 1, der über die Scheiben (15—20) gezogen ist und einen einzigen Umschlingungsbogen an jeder Scheibe aufweist.

3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheiben (15—20) einen Winkeleinschluß (Vl^ etwa im Bereiche von 50° bis 60°, vorzugsweise etwa 57° bis 59°, insbesondere 58°, aufweisen.

4. Verfahren zur Herstellung eines endlosen Kraftübertragungsriemens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zuerst ein im Querschnitt dreieckiger Kern (11) mit einer Vielzahl von der Länge nach verlaufenden, die Last aufnehmenden und in eine Gummikomponente (13,25,28) eingebetteten Gliedern (12,22,24,26,27,29) gebildet wird,

b) daß anschließend dieser Kern (11) 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 Vulkanisierform (33) mit rundem Querschnitt nachbehandelt wird.