DE3332118T1

DE3332118T1 - Endloser keilriemen und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE3332118T1
Application number: DE833332118T
Authority: DE
Inventors: Mark P. Foley; Gerald C. Hollaway; James A. Springfield Mo. Lewis; Joseph P. Nixa Mo. Miranti jun.; Larry R. Oliver; Paul M: Standley
Original assignee: Dayco Corp
Current assignee: Dayco Products LLC
Priority date: 1982-02-11
Filing date: 1983-02-09
Publication date: 1984-01-12
Also published as: US4559029A; GB2125143B; WO1983002809A1; SE8305589L; EP0100361B1; EP0100361A4; GB2125143A; US4494947A; JPS59500007A; JPS6366649U; EP0100361A1; SE8305589D0; GB8324225D0; US4410314A

Description

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U.S.A. -^A-- ²³· September 1983

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Fachgebiet

Diese Erfindung betrifft einen verbesserten endlosen Keilriemen und ein diesbezügliches Herstellungsverfahren.

Stand der Technik

Endlose Keilriemen, die hauptsächlich aus Polymer bestehen, über runde obere und untere Zähne auf der gesamten Länge der oberen bzw. unteren Fläche des Riemens verfügen und eine Zugschicht mit der oberen Fläche, eine Druckschicht mit der unteren Fläche und eine Tragschicht zwischen der Zugschicht und der Druckschicht umfassen, sind bekannt.

Beispiele hierfür enthalten die beiden folgenden US-Patentschriften:

(1) US-Patentschrift 1 890 080 - Freedlander

(2) US-Patentschrift 3 988 941 - Smith.

Die endlosen Keilriemen der obigen Patentschriften (1) und (2) besitzen jeweils runde obere und untere Zähne mit im wesentlichen demselben Querschnitt.

Beschreibung der Erfindung

Ein Merkmal dieser Erfindung ist die Angabe eines verbesserten endlosen Keilriemens, der sich insbesondere für stufenlose Stellantriebe bei Transportfahrzeugen oder ähnlichem eignet.

Es ist insbesondere bekannt, daß Keilriemen für stufenlose Stellantriebe normalerweise ein großes Aspektverhältnis (Verhältnis der oberen Breite zur Dicke) gewöhnlich zwischen 2,0 und 4,0 aufweisen, um die größtmögliche Übersetzung zu erzielen. Die obere Breite des

Riemens wird durch die Übersetzung und die zur Leistungsübertragung erforderliche Spannkraft bestimmt, während sich die Dicke aus der benötigten Torsionssteifheit ergibt.und durch den übersetzungsbedingten Mindestdurchmesser und die erforderliche Spannkraft begrenzt wird. Bei Antrieben für Transportfahrzeuge, die durch kurze Riemenabschnitte ■, die eine ausreichende Kühlung des Riemens bei jeder Umdrehung nicht gestatten, charakterisiert sind, sind die obigen Aspekte besonders kritisch. Der Riemen muß daher so dick sein, daß er nicht nach innen einknickt oder übermäßig verdrillt (gewölbt) wird, andererseits aber so dünn, daß er sich dem durch den Antrieb gegebenen Mindestdurchmesser anpassen kann.

Keilriemen werden üblicherweise gezahnt, gekerbt oder gewellt, um die erforderliche Flexibilität bei einer für Torsionssteifheit ausreichenden Dicke zu erzielen. Zähne verbessern auch die Wärmeübertragung durch Vergrößerung der Oberfläche und Verstärkung des Luftstroms um den Riemen, wobei bei runden Zähnen der kürzeste Wärmeflußweg von der Mitte jedes Zahnes zur Riemenaußenfläche gegeben ist. Bei bestimmten Anwendungen von Riemen ist zur Einknicksicherheit eine größere Dicke erforderlich als bei einseitiger Verzahnung erzielbar und daher werden in solchen Fällen Keilriemen verwendet, die sowohl oben als auch unten gezahnt sind.

Gemäß den Lehren dieser Erfindung wurde festgestellt, daß ein Keilriemen, der beidseitig runde Zähne besitzt, mit der größten Gesamtdicke für beste Torsionssteifheit ausgeführt werden kann bei gleichzeitiger minimaler "Fußdicke" (Abstand zwischen der Fußebene des oberen Zahns und der Fußebene des unteren Zahns), die für stufenlose Stellantriebe verwendet werden kann.

Insbesondere betrifft eine Ausführungsform der Erfindung einen endlosen Keilriemen, der hauptsächlich aus Polymer besteht, runde obere und untere Zähne auf der gesamten oberen bzw. unteren Fläche des Riemens besitzt und eine Zugschicht mit der oberen Fläche, eine Druckschicht mit der unteren Fläche und eine Tragschicht zwischen der Zugschicht und der Druckschicht umfasst. Das Teilungsverhältnis der unteren zu den oberen Zähnen beträgt bei dem Riemen ungefähr 1,40, das Höhenverhältnis der unteren zu den oberen Zähnen ungefähr 1,7 7 und das Verhältnis der Riemendicke zur Fußdicke ungefähr 3,98.

Ein Zweck dieser Erfindung ist somit die Angabe eines verbesserten endlosen Keilriemens mit einem oder mehreren der neuen erfindungsgemäßen Merkmale wie oben angeführt oder nachstehend dargestellt oder beschrieben.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Angabe eines Herstellungsverfahrens für den endlosen Keilriemen mit einem oder mehreren der neuen erfindungsgemäßen Merkmale wie oben angegeben oder nachstehend dargestellt oder beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Merkmale der Erfindung und ihre technischen Vorteile können der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Heranziehung der Ansprüche und beigefügten Zeichnungen entnommen werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines typischen stufenlosen Stellantriebs;

Fig. 2 eine teilweise perspektivische Ansicht zum Teil im Schnitt des verbesserten erfindungsgemäßen endlosen Keilriemens und

Fig. 3 eine vergrößerte teilweise Seitenansicht des Keilriemens von Fig. 2.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Die verschiedenen Merkmale dieser Erfindung werden nachstehend speziell anhand eines endlosen Keilriemens für stufenlose Stellantriebe veranschaulicht und beschrieben, es versteht sich aber, daß die verschiedenen erfindungsgemäßen Merkmale auch einzeln oder in verschiedener Kombination für Riemen für andere Zwecke verwendet werden können.

Diese Erfindung ist daher nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt, da die Zeichnungen lediglich eine der vielen verschiedenen möglichen Anwendungen dieser Erfindung veranschaulichen.

In Fig. 1 ist ein typischer stufenloser Stellantrieb für ein Transportfahrzeug oder ähnliches allgemein mit der Kennummer 20 bezeichnet. Er umfasst ein Paar verstellbarer Antriebs- und Abtriebsscheiben 21 und 22, die mittels der Antriebswelle 23 bzw. Abtriebswelle 24 drehbar montiert sind. Ein endloser Keilriemen 25 ist um die Riemenscheiben 21 und 22 gelegt, so daß er einerseits angetrieben wird und andererseits treibt. Die Hälften dieser Riemenscheiben können auf bekannte Art. so verstellt werden, daß der Riemen 2 5 auf größten und kleinsten Kreisen, die in Fig. 1 mit den Pfeilen 26 und 27 gezeigt sind, umläuft, so daß ein stufenloser Stellantrieb bekannter Art vorliegt.

Es wurde schon darauf hingewiesen, daß der Keilriemen 25 üblicherweise mit großem Aspektverhältnis (Verhältnis

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der oberen Breite zur Dicke) wie zwischen 2,0 und 4,0 ausgeführt wird, damit der Stellantrieb 20 mit größtmöglicher Übersetzung arbeiten kann.

Diese Erfindung gibt einen entsprechenden endlosen Keilriemen an, der in den Fig. 2 und 3 allgemein mit der Kennummer 28 bezeichnet ist und nachstehend beschrieben werden soll.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß der erfindungsgemäße endlose Keilriemen 28 umfasst: eine Zugschicht 29, die die obere Fläche 30 des Riemens 28 bildet; eine Druckschicht 31, die die untere Fläche 32 des Riemens 28 bildet und eine Trag- oder Neutralschicht 3 3 zwischen der Zugschicht 29 und der Druckschicht 31 auf konventionelle Art. Die Tragschicht 33 umfasst eine obere Lage 34 und eine untere Lage 35, und tragende Kordfäden 36 sind dazwischen auf in der Riementechnik bekannte Art schraubenförmig gewickelt.

Die Riemenschichten 29, 31 und 33 und die Kordfaden 36 bestehen hauptsächlich aus Polymer . Ferner kann, falls gewünscht, von der Zugschicht 29 und der Druckschicht 31 mindestens eine auf bekannte Art faserverstärkt (nicht gezeigt) sein. Auch kann, falls gewünscht, an der oberen Fläche 30 oder unteren Fläche 3 2 oder beiden mindestens eine Gewebelage wie die Gewebelage 37 der Fig. 2 und 3 auf bekannte Art vorgesehen werden.

Jedes geeignete Polymer kann für die Schichten 29, 31 und 33 verwendet werden und sie können z.B. hauptsächlich aus Neopren mit herkömmlichen Füllstoffen und Bindemitteln wie in der Riementechnik üblich bestehen.

Die Zugschicht 29 des Riemens 28 besitzt viele runde Zähne 38, die im wesentlichen quer zur Längsachse des Riemens 28 verlaufen, einander im wesentlichen

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gleichen und sich über die gesamte Länge der oberen Fläche 30 des Riemens wie gezeigt erstrecken.

Entsprechend besitzt die Druckschicht 31 des Riemens 28 viele untere Zähne 39, die im wesentlichen quer zur Längsachse des Riemens 28 verlaufen, einander im wesentlichen gleichen und sich über die gesamte Länge der unteren Fläche 32 des Riemens 28 wie gezeigt erstrecken.

Der erfindungsgemäße Riemen 28 kann auf jede zur Herstellung beidseitig gezahnter Riemen bekannte Art hergestellt werden, z.B. durch Ausbildung der unteren Zähne nach der US-Patentschrift 1 611 829, 3 464 874 oder 4 106 966 (diese drei US-Patentschriften werden durch diesen Verweis in diese Beschreibung einbezogen) und durch Ausbildung der oberen Zähne nach der US-Patentschrift 4 106 966. Mit einer vorgeformten oben gezahnten Platte oder einer gezahnten Matrize mit einem zusammenlegbaren Härtungsmantel derart, daß der erzielte Riemen 28 gegenüberliegende offene Treibflanken 40 wie geschnittene oder mit Platten ausgebildete Flanken besitzt, die zusammen mit den oberen und unteren Flächen 30 und 32 das übliche in Fig. 2 gezeigte trapezförmige Profil ergeben, wird aber der erfindungsgemäße Riemen 28 so geformt, daß sein Aspektverhältnis zwischen 2,0 und 4,0 liegt, um einen Keilriemen für stufenlose Stellantriebe zu gewinnen. Das Aspektverhältnis ist als das Verhältnis der oberen Breite des Riemens 28 (in Fig. 2 mit der Kennummer 41 bezeichnet) zur Riemendicke (in Fig. 3 mit der Kennummer 42 bezeichnet) definiert.

Insbesondere wurde gemäß den Lehren dieser Erfindung festgestellt, daß bei einer oberen Breite 41 des Riemens 28 von ungefähr 1 5/8 Zoll (41,3 mm) und einer

Riemendicke 42 von ungefähr 0,750 Zoll (19,05 mm) für den besonderen erfindungsgemäßen endlosen Keilriemen die folgenden Festlegungen hinsichtlich Teilung, Höhe, Kopfradius und Fußradius der oberen und unteren Zähne 38 und 39 auf einem im wesentlichen geraden Abschnitt und hinsichtlich der Fußdicke gelten sollten: Teilungsverhältnis der unteren zu den oberen Zähnen von ungefähr 1,40, Höhenverhältnis der unteren zu den oberen Zähnen von ungefähr 1,77 und Verhältnis der Riemendicke zur Fußdicke von ungefähr 3,98.

Die Fußdicke des speziellen erfindungsgemäßen Riemens 28 ist z.B. inder Fig. 3 mit der Kennummer 43 bezeichnet und beträgt etwa 0,188 Zoll (4,78 mm) .

Die Teilung der oberen Zähne 38 des erfindungsgemäßen Riemens 28 ist in Fig. 3 mit der Kennummer 44 bezeichnet und beträgt ungefähr 0,3908 Zoll (9,926 mm), während die Teilung der unteren Zähne 39 in Fig. 3 mit der Kennummer 45 bezeichnet ist und ungefähr 0,547 Zoll (13,9 mm) beträgt.

Die Höhe der oberen Zähne 38 des erfinduhgsgemäßen Riemens 28 ist in Fig. 3 mit der Kennummer 46 bezeichnet und beträgt ungefähr 0,203 Zoll (5,16 mm), während die Höhe der unteren Zähne 39 in Fig. 3 mit der Kennnummer 47 bezeichnet ist und ungefähr 0,359 Zoll (13,9 mm) beträgt.

Der Kopfradius der runden oberen Zähne 38 des erfindungsgemäßen Riemens 28 ist in Fig. 3 mit dem Radiuspfeil dargestellt und beträgt ungefähr 0,14 1 Zoll (3,58 mm), während der Kopfradius der unteren Zähne 39 in Fig. 3 mit dem Radiuspfeil 49 dargestellt ist und ungefähr 0,156 Zoll (3,96 mm) beträgt.

Der Fußradius der oberen Zähne 38 des erfindungsgeiiiaßen R Leinen:; AH ist in Ι·"ί<)> i mit dem HadiuspEcii 50 bezeichnet und betrügt unqef.ihr 0,047 Zoll (1,19 mm), während der FuIi rad I us der . unteren Zäline 39 in Fig. 3 mit dem Radiuspfeil 51 bezeichnet ist und ungefähr 0,078 Zoll (1,98 mm) beträgt.

Der erfindungsgemäße Riemen 28 kann jede passende Länge haben, es wurde aber festgestellt, daß bestimmte stufenlose Stellantriebe 20 für Transportfahrzeuge Riemenlängen von ungefähr 30 Zoll (760 mm) bis ungefähr 65 Zoll (1650 mm) und Eignung des Riemens für Kleinstund Höchstdurchmesser 27 und 26 von ungefähr 3 Zoll (76 mm) bzw. 9 Zoll (229 mm) erfordern.

Es wurde festgestellt, daß der erfindungsgemäße Riemen 28 mit obigen Abmessungen für derartige stufenlose Stellantriebe 20 geeignet ist.

Man ersieht also, daß nach dieser Erfindung der Riemen 28 mit konventionellen Verfahren auf relativ einfache Art so hergestellt wird, daß seine oberen und unteren Zähne 38 und 3 9 in Beziehung zur Riemendicke 4 2 und Fußdicke 43 ergeben: Ein Teilungsverhältnis der unteren zu den oberen Zähnen von ungefähr 1,40, ein Höhenverhältnis der unteren zu den oberen Zähnen von ungefähr 1,77, ein Verhältnis Riemendicke zu Fußdicke von ungefähr 3,98 und ein Aspektverhältnis von ca. 2,16.

Man sieht somit, daß diese Erfindung nicht nur einen verbesserten endlosen Keilriemen angibt, sondern auch ein verbessertes Herstellungsverfahren für einen solchen Riemen.

Die zur Zeit bevorzugte Form und Methode dieser Erfindung wurden, wie es das Patentrecht fordert, dargestellt und beschrieben, es versteht sich aber, daß

andere Formen und Verfahrensschritte angewandt werden können, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. ,''■'

Claims

ANSPRÜCHE

1. Bei einem endlosen Keilriemen, der hauptsächlich aus Polymer besteht, runde obere und untere Zähne auf der gesamten Länge der oberen bzw. unteren Fläche besitzt und aus einer Zugschicht mit der erwähnten oberen Fläche, einer Druckschicht mit der erwähnten unteren Fläche und einer Tragschicht zwischen der erwähnten Zugschicht und der erwähnten Druckschicht besteht, eine Verbesserung, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis der unteren zu den oberen Zähnen (45 zu 44) ungefähr 1,40 beträgt, das Höhenverhältnis der unteren zu den oberen Zähnen (47 zu 46) ungefähr 1,77 und das Verhältnis der Riemendicke (42) zur Fußdicke (43) ungefähr 3,98.

2. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der oberen Breite (41) zur Riemendicke (42) ungefähr zwischen 2 und 4 liegt.

3. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die erwähnte Riemendicke (42) ungefähr 0,750 Zoll (19,05 mm) und die erwähnte Fußdicke (43) ungefähr 0,188 Zoll (4,78 mm) beträgt.

4. Riemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung (44) der erwähnten oberen Zähne (38) ungefähr 0,3908 Zoll (9,926 mm), die Teilung (45) der erwähnten unteren Zähne (39) ungefähr 0,547 Zoll (13,9 mm) beträgt.

5. Riemen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnhöhe (46) der erwähnten oberen Zähne (38) ungefähr 0,203 Zoll (5,16 nun), die Zahnhöhe (47) der erwähnten unteren Zähne (39) ungefähr 0,359 Zoll (9,12 mm) beträgt.

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6. Riemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder obere Zahn (38) einen Zahnkopfradius (48) von ungefähr 0,141 Zoll (3,58 mm), jeder untere Zahn (39) einen Zahnkopf radius (49) von ungefähr 0,1.56 Zoll (3,96 mm)
besitzt.

7. Riemen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußradius (50) jedes der erwähnten oberen Zähne (38) ungefähr 0,047 Zoll (1,19 mm), der Fußradius (51) jedes der erwähnten unteren Zähne (39) ungefähr 0,078 Zoll

(.1 ,98 mm) beträgt.

8. Riemen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Breite (41) des erwähnten Riemens (28) ungefähr 1,625 Zoll (41,27 mm) beträgt.

9. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der erwähnten Zugschicht (29) und der erwähnten
Druckschicht (31) zumindest eine Verstärkungsfasern enthält.

10. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an der erwähnten oberen Fläche (30) oder der erwähnten unteren Fläche (3.2) bzw. an beiden zumindest eine
Gewebelage (37) vorliegt.