DE3122227A1

DE3122227A1 - Zahnriemen

Info

Publication number: DE3122227A1
Application number: DE19813122227
Authority: DE
Inventors: Mario 20100 Milano Cicognani
Original assignee: Industrie Pirelli SpA; Pirelli SpA
Current assignee: Dayco PTI SpA
Priority date: 1980-06-05
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1982-05-06
Also published as: LU83406A1; BE889069A; GB2077388B; ES259200U; GB2077388A; DE3122227C2; ES259200Y; ATA253281A; AT388218B; AR224577A1; FR2484037A1; US4445879A; FR2484037B1; JPS5743039A; JPH0156298B2; BR8103532A; MX155217A; CA1154983A; IT1131268B; IT8022557A0

Description

M O NCH E N DR. E. WIEGANDt (1932-1980) DR. M. KÖHLER DIPL.-ING. C. GERNHARDT

HAMBURG DIPL₁-ING. ]. GLAESER

DIPL.-ING. W. NIEMANN OF COUNSEL

KÖHLER GERNHARDT GLAESER PATE NT AN WAIT I European Potent Attorney»

2227

TELEFON; 039-555476/7
TELEGRAMME: KARPATENT TELEX ι 529068 KARP D

D-8000 MDNCHEN2 HERZOG-WILHELM-STR, 16

4. Juni 1981

W. 43 900/81 12/Ld

INDUSTRIE PIRELLI S.p.A. Mailand (Italien)

Zahnriemen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Zahnriemen aus elastomerem Material ₃ und genauer gesagt, einen Riemen mit einem ringförmigen Körper, der mit einem eingebetteten, gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähigen Gebilde versehen ist, welches aus einer Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren gebildet ist, die parallel zueinander und in ein und derselben Ebene liegen. Ein solcher Riemen ist an einer Fläche des ringförmigen Körpers mit einer Zahnung versehen, die mit der Zahnung von Zahnriemenscheiben in Eingriff treten kann, um mit diesen eine Kraftübertragung zu bilden.

Auf dem Gebiet der Zahnriemen aus elastomerem Material besteht immer das Problem, die Lebensdauer der Riemen zu verlängern, um eine Lebensdauer zu erhalten, die der Lebensdauer üblicher Kraftübertragungen entspricht, welche Zahnräder aus Metall aufweisen.

Um dieses Problem zu lösen, ist bisher der Zahnung des Riemens Aufmerksamkeit gewidmet worden, da die Zahnung, die aus elastomerem Material besteht, eine Verformbarkeit hat, die viel größer als die Verformbarkeit der Zahnung mechanischer Einrichtungen aus Metall ist, und aus dieser größeren Verformbarkeit ergibt sich eine Änderung der Kinematik des Kämmens während der Übertragung von Bewegung zwischen Zahnriemen aus elastomerem Material und Zahnriemenscheiben aus Metall.

Zur Lösung dieses Problemes sind drei Wege beschritten worden.. Zuerst wurden Massen aus elastomerem Material großer Härte untersucht im Hinblick darauf, die Verformbarkeit der Zähne eines Zahnriemens soweit wie möglich zu verringern.

Zweitens wurden besondere Profile der Zahnung eines Zahnriemens untersucht im Hinblick darauf, die Verformbarkeit der Zähne des Riemens während ihres Kämmens mit den Metallzähnen der Riemenseheiben zu berücksichtigen.

Drittens wurden besondere Bedeckungen der Zahnung der Zahnriemen untersucht im Hinblick darauf, die Starrheit der Zähne des Zahnriemens zu erhöhen, und im Hinblick darauf, die Abnutzung der Zähne unter der Kämmwirkung zu verringern, die immer ein Gleiten zwischen den Zähnen des Riemens und den Zähnen der Riemenscheiben hervorruft.

Unter dem Beschreiten der obengenannten Wege wurde es möglich, die Lebensdauer von Zahnriemen zu verlängern, jedoch war es nicht möglich, eine Lebensdauer wie diejenige von mechanischen Zahnrädern aus Metall zu erreichen, und außerdem ergab sich der Nachteil, daß die Gesamtabmessungen von Kraftübertragungen mit Zahnriemen und Zahnriemenscheiben groß wurden. Tatsächlich führt jedes Element, welches eingeführt wird, um die Härte der Zahnung eines Zahnriemens zu erhöhen, zu einem Versteifen des Zahnriemens selbst, was seinerseits zu Folgendem führt:

Verstärkung von Schwingungserscheinungen in dem Riemen während der Bewegungsübertragung oder Kraftübertragung zwischen dem . Zahnriemen und den Zahnriemenscheiben, wodurch verhindert ist, daß der Zahnriemen eine lange Lebensdauer erreicht, und

die Unmöglichkeit der Verwendung elastomeren Materiales sehr hoher Härte für die Herstellung von Zahnriemen, um die Bieg-. samkeit der Zahnriemen nicht übermäßig zu beeinträchtigen.

Ein anderes Problem bekannter Zahnriemen besteht darin, daß sie Regen schädliche Wirkung nicht nusreich'Miri Rpfinhützt r.incl,

die durch Fremdkörper oder Fremdsubstanzen allgemein hervorgerufen werden können, die während des Arbeitens des Zahnrieraens in einer Kraftübertragung mit Zahnriemenscheiben mit den Zahnriemen in Berührung gelangen. Eine Folgerung besteht darin, daß in dem Zahnriemen sich Einschnitte oder Risse bilden können, insbesondere im Bereich der Rückseite des Zahnriemens, und die Risse oder Einschnitte können sich sehr schnell ausdehnen oder erweitern, so daß das widerstandsfähige Gebilde der Wirkung der Fremdsubstanzen oder Fremdkörper ausgesetzt wird, so daß das widerstandsfähige Gebilde brechen kann und der Zahnriemen augenblicklich unbrauchbar wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Lebensdauer von Zahnriemen zu verlängern, indem verhindert wird, daß während der übertragung von Bewegung bzw. von Kraft Schwingungen in dem Zahnriemen auftreten, wobei für die Zahnung des Zahnriemens alle bekannten Elemente verwendet werden, so daß die Zähne des Riemens starr sein können, wobei weiterhin es gleichzeitig möglich wird, die Gesamtabmessungen des Zahnriemens zu verringern und damit auch die Gesamtabmessungen von Kraftübertragungen mit Zahnriemen und Zahnriemenscheiben. Schließlich soll auch ein absoluter Schutz des widerstandsfähigen Gebildes des Riemens erhalten werden.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Zahnriemen mit einem Riemenkörper, der in Form eines Ringes geschlossen ist und in den eine Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren parallel zueinander und in ein und derselben Ebene liegend eingebettet ist, und mit einer Zahnung, die an einer Fläche des Riemenkörpei's vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung ist ein solcher Zahnriemen dadurch gekennzeichnet, daß in demjenigen Teil des ringförmigen Riemenkörpers, der mit Bezug auf die Schnüre auf derjenigen Seite liegt, die der Seite

-Br-Ir

gegenüberliegt, auf welcher sich die Zahnung befindet, eine gewellte Fläche vorhanden ist, un 1 das elastomere Material des ringförmigen Riemenkörpers zwischen der gewellten Fläche und der Zahnung und . . der Zähne von

dem elastomeren Material verschieden ist, welches den übrigen Teil des ringförmigen Riemenkörpers bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise .erläutert.

Fig. 1 ist eine Teillängsschnittansicht eines Zahnriemens gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 analoge Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß einem allgemeineren Lösungsgedanken umfaßt ein Zahnriemen gemäß der Erfindung einen Riemenkörper, der in Form eines Ringes geschlossen ist und in den eine Mehrzahl von biegsamen Schnüren eingebettet ist, welche insgesamt ein gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähiges Gebilde des Riemens darstellen, Dieses gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähige Gebilde unterleilt den Riernenktfrprr in /.wei '.l'oiile. Au einer l«'l.änhc· dt-a Riemenkörpers befindet sich eine Zahnung, während derjenige Teil des Riemenkörpers, der sich mit Bezug auf das widerstandsfähige Gebilde auf derjenigen Seite befindet, die der Seite gegenüberliegt, auf welcher sich die Zahnung befindet, in zwei Teile unterteilt ist, und zwar mittels einer.gewellten Fläche, in deren Bereich vorzugsweise eine Schnurstofflage vorhanden ist.

Weiterhin hat das elastomere Material, welches denjenigen Teil des Riemenkörpers bildet, der zwischen der gewellten Fläche

(oder der Schnurstofflage) und derjenigen Oberfläche des Rieinenkörpers liogt, die der Zahnung gegenüberliegt, d.h. den Rücken oder die Rückseite des Riemens bildet, eine Härte, die von der Härte des elastomeren Materials verschieden ist, welches den übrigen Teil des Zahnriemens bildet.

Fig. 1 zeigt in Längsschnittansicht eine Länge eines Zahnriemens gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Zahnriemen einen Riemenkörper 1, der an einer seiner Flächen mit einer Zahnung versehen ist, die ihrerseits durch Zühne 2 gebildet ist, welche durch Zahnlücken 3 voneinander getrennt sind.

In dem Riemenkörper 1 befindet sich nahe dem Boden der Zahnlücken 3 und der Füße der Zähne 2 eine Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren 4, die zusammen ein gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähiges Gebilde des Zahnriemens darstellen.

Insbesondere bestehen die biegsamen und undehnbaren Schnüre 4 aus Stahl, Polyamid, Polyester oder aus Glasfasern. Vorzugsweise bestehen die Schnüre 4 aus Glasfasern, da dieses Material die Eigenschaft hat, auch über längere Zeit gleichzeitig hohe Zugfestigkeit und eine Dehnung unter Last von praktisch Null zu haben.

In dem Riemenkörper 1 ist in dem Teil zwischen den Schnüren 4 und der Hinterseite 5 eine Schnurstofflage 6 eingebettet.

Die Schnurstofflage 6, die vorzugsweise eine Schnurstofflage mit Schußfäden und Kettfäden ist, ist eine gewellte Lage, deren Wellenlänge gleich der Teilung der Zahnung 2,3 ist. Die den

* «««••'•θ

Schnüren 4 zugewandten Wellenberge der Schnurstofflage 6 verlaufen tangential zu den Schnüren 4, und zwar im Bereich der Mittellinie 7 jedes Zahnes 2, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Der Zahnriemen gemäß Fig. 1 ist ein Riemen aus elastomerem Material, wobei das elastomere Material 8 zwischen der Schnurstofflage 6 und der Rückseite 5 des Riemens von dem elastomeren Material 9 verschieden ist, welches den übrigen Teil des Zahnriemens bildet.

Insbesondere hat das elastomere Material 8 eine Härte zwischen 50 und 70° Shore A, während das elastomere Material 9 eine Shore-A-Härte zwischen 70 und 90 hat. Demgemäß ist. das elastomere Material 8 beträchtlich weicher als das elastomere Material 9. .

Nachstehend werden Beispiele für Massen angegeben, die für die Bildung des elastomeren Materiales 8 einerseits und für die Bildung des elastomeren Materiales 9 andererseits geeignet sind.

Eine Masse, die insbesondere zur Bildung dos elastomeren Materiales 8 geeignet ist, hat die folgende Zusammensetzung:

Polychloroprenpolymerisat 100 Gewichtsteile

Zinkoxid 5 "

Magnesiumoxid " 4 "

Stearinsäure 1 Gewichtsteil

Wachs 1 "

Dioctylat-diphenylamin 2 Gewichtsteile

Aromatisches Mineralöl '5 "

Ruß 30 "

Eine Masse, die insbesondere für die Bildung des elastomeren Materiales 9 geeignet ist, hat die folgende Zusammensetzung:

Polychloroprenpolymerisat 100 Gewichtsteile Zinkoxid 5 "

Magnesiumoxid k "

Stearinsäure 1 Gewichtsteil

Wachs " 1 "

Dioctylat-diphenylamin 2 Gewichtsteile

Aromatisches Mineralöl 5 "

Ruß 70 "

Eine abgewandelte Ausführungsform eines Zahnriemens gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, in welcher eine Länge eines solchen Zahnriemens im Längsschnitt wiedergegeben ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, unterscheidet sich ein Zahnriemen gemäß Fig. 2 von einem Zahnriemen gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Zahnung 2, 3 eine Bedeckung 10 aufweist, was bedeutet, daß die Außenfläche der Zähne 2 und der Zahnlücken 3 mit einer · kontinuierlichen Bedeckung versehen ist.

Eine Bedeckung, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 23 63 685.3 beschrieben ist, ist zur Verwendung als Bedeckung 10 für die Zahnung 2, 3 besonders geeignet, d.h. eine Bedekkung, die aus zwei Lagen aus verkautschuktem Stoff gebildet ist, die unter Zwischenanordnung einer Lage aus elastomerem Material übereinander angeordnet bzw. gedoppelt sind.

Weiterhin wird es bevorzugt, daß der verkautschukte Stoff der äußeren der beiden Lagen nit einer Zusammensetzung aus elastomerem Material mit gutem Widerstand gegen Abnutzung und mit niedrigem Reibungskoeff±2ienten mit einer derartigen Schicht-

Μ» *

• ■· ·

-A4

stärke imprägniert ist, daß an der Oberfläche auch nach Abnutzung die Zusammensetzung aus elastomerem Material vorhanden ist.

Mittels eines Zahnriemens gemäß der Erfindung ist es möglich, die eingangs genannten Zwecke zu erreichen. Nachstehend wird eine Erläuterung dafür gegeben, daß diese Zwecke erreicht werden.

Durch das Vorhandensein verhältnismäßig weichen elastomeren Materials im Bereich der Rückseite 5 des Riemenkörpers I₉ wo der Riemen während des Arbeitens in einer Kraftübertragung mit Zahnriemenscheiben Biegebeanspruchungen unterworfen wird, wird die Biegsamkeit des Riemens erhöht und durch diese Erhöhung der Biegsamkeit wird wiederum die Möglichkeit verkleinert, daß während des Arbeitens des Riemens Schwingungen auftreten, d.h. während des Eingriffes der Zähne des Riemens mit den Zähnen der Zahnriemenscheiben.

Durch die gewellte Gestalt der Trennfläche zwischen dem weichen elastomeren Material 8 und dem harten elastomeren Material 9j welche den Riemen bilden, wodurch r.ich im Bereich der Riemenzähne eine größere Menge weichen elastomeren Materiales 8 und im Bereich der Zahnlücken 3 eine größere Menge härteren elastomeren Materiales 9 befindet, führt zu einer starken Vergrößerung der Gleichmäßigkeit der Biegsamkeit des Zahnriemens insgesamt, und auch dadurch wird verhindert, daß sich während des Arbeitens des Zahnriemens bei der Übertragung von Bewegung bzw. Kräften mit Zahnriemenscheiben Schwingungen auftreten.

Weiterhin ergibt es sich, daß, wie bereits gesagt, als Folge der besonderen Wellengestalt der Trennfläche, welche das weiche

elastomere Material 8 von dem harten elastomeren Material 9 trennt, im Bereich der Zahnlücken 3 der Zahnung im Riemenkörper eine Lage aus hartem elastomerem Material 9 vorhanden ist, deren Dicke mit der Zunahme des Abstandes von dem Fuß der· Zähne 2 zunimmt. Dies führt zu absoluter Gleichmäßigkeit der Verformbarkeit des Riemenkörpers 1 in jedem Querschnitt des Riemens im Bereich der Zahnlücken 3. Dies wiederum führt dazu, daß der Biegeradius des Riemens im Bereich der Zahnlücken 3 konstant ist, so daß die Gefahr vermieden ist, daß sieh insbesondere im Bereich der Mittellinie jeder Zahnlücke 3 örtlich kleine Eiegeradien ergeben, die für die Sicherheit des gegen Zugbe?nspruchungen widerstandfähigen Gebildes gefährlich sind, insbesondere wenn dieses aus Glasfaserschnüren gebildet ist, die gegenüber Biegebeanspruchungen nicht sehr widerstandsfähig sind, weil sie spröde sind.

Ein anderer Vorteil, der sich aus der gewählten Gestalt der Trennfläche zwischen dem harten elastomeren Material 9 und dem weichen elastomeren Material 8 in dem Riemenkörper 1 ergibt, besteht darin, daß zufolge dieser Gestalt eine Dämpfungssperre für Schwingungen geschaffen ist, die demgemäß nicht in Längsrichtung des Riemens auftreten können.

Weiterhin ergeben sich die nachstehend angegebenen Folgerungen aus dem Vorhandensein einer Schnurstofflage 6 in dem Riemenkörper 1, welche als Trenn- und Verbindungselement zwischen den beiden elastomeren Materialien 8, 9 unterschiedlicher Härte wirkt: .

Das Vorhandensein der Schnurstofflage 6, welche die Schicht aus hartem elastomerem Ma -erial 9 im Riemenkörper 1 im Bereich der Zahnlücken 3 begrenzt und umgibt * gewährleistet gleichmäßige

Verteilung der Beanspruchungen in dem Riemenkörper 1 und damit eine längere Lebensdauer des Riemenkörpers 1 bzw. des Riemens,

bei gleicher Biegsamkeit des Riemens insgesamt ist es möglich, wie bei bekannten Zahnriemen für die Bildung der Zähne 3 Massen aus viel härterem elastomerem Material zu verwenden, wobei auf diese Weise das Verhalten des Zahnriemens während des Eingriffs seiner Zähne mit den Zähnen der Zahnriemenscheiben verbessert wird und als Folge des Vorhandenseins des Schnurstoffes 6, der das Verbindungselement darstellt, mögliche Trennungen zwischen den verschiedenen Lagen oder Schichten aus elastomerem Material verhindert werden, welche den RiemenkÖrper 1 bilden, und

ein absoluter Schutz ist .erhalten für das widerstandsfähige Gebilde 4 des Riemens gegenüber der Einwirkung von Fremdkörpern oder Fremdsubstanzen, und zwar eben durch das Vorhandensein der Schnurstofflage 6 (und bei Vorhandensein der Zahnbedeckung 10).

Demgemäß kann für den im Riemenkörper 1 vorhandenen Schnurstoff ein an sich bekannter Schnurstoff vorteilhaft verwendet werden, der nicht reißt und nicht zur Schlitzbildung neigt.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

Leerseite

Claims

■ ■ Οι,. .·. ί. Z / - 1 - Patentansprüche ,

1. Zahnriemen mit einem Riemenkörper (I)-, der in Form eines Ringes geschlossen ist und in den eine Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren (4) eingebettet ist, die parallel zueinander verlaufen und in ein und derselben Ebene liegen, und mit einer Zahnung (?, 3), die an einer Fläche des-Riemenkörpers vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß in demjenigen Teil des Riemenkörpers (1), der mit Bezug auf die Mehrzahl von Schnüren (4) sich auf der Seite befindet, die der Seite gegenüberliegt, auf welcher die Zahnung (2, 3) sich befindet, eine gewellte Fläche vorgesehen ist, und daß das elastomere Material (9), welches den Riemenkörper zwischen der gewellten Fläche und der Zahnung und der Zähne der Zahnung bildet, von dem elastomeren Material (8) verschieden ist, welches den übrigen Teil.des. Riemenkörpers bildet.

2. Zahnriemen nach.Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der gewellten Fläche eine Schnurstofflage (6) vorgesehen ist, die in den Riemenkörper (1) des Riemens eingebettet ist.

3. Zahnriemen nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der gewellten Fläche und des in den Riemenkörper (1) eingebetteten Schnurstoffes (6) gleich der Teilung der Riemenzahnung (2, 3) ist.

4. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ₃

dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung gegen die Zahnung (2, 3) gewandten Wellenberge der gewellten Fläche und des Schnurstoffes (6) im Bereich der Mittellinie jedes Zahnes (2) tangential zu der Mehrzahl von Schnüren (4) liegen, die parallel zueinander und in ein und derselben Kbene liogen (Fig. 1).

_ ρ —

5· Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen und in ein und derselben Ebene liegenden Schnüre (4), die in den Riemenkörper (1) eingebettet sind, Glasfaserschnüre sind.

6. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material (9)₃ welches die Zähne und denjenigen Teil des Riemenkörpers (1) bildet, der zwischen der gewellten Fläche oder der in den Riemenkörper eingebetteten Schnürstofflage (6) und der Zahnung liegt, eine Shore-A-Härte zwischen 70 und 90 hat, während das den übrigen Teil des Riemenkörpers bildende elastomere Material . (8) eine Shore-A-Härte zwischen 50 und 70 hat.

7.' Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnung (2, 3) mit einer Bedeckung (10) überzogen ist.