DE3690762C2

DE3690762C2 - Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens

Info

Publication number: DE3690762C2
Application number: DE3690762A
Authority: DE
Inventors: Richard J Witt
Original assignee: Dayco Products LLC
Current assignee: Dayco Products LLC
Priority date: 1986-08-08
Filing date: 1986-08-08
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2006-08-09
Also published as: WO1988000879A1; GB2221645B; KR940009006B1; KR880701621A; BR8607365A; DE8690191U1; JPH0818381B2; EP0316309B1; EP0316309A1; US4626232A; EP0316309A4; DE3690762T1; GB8901772D0; GB2221645A; JPH02500009A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens, der zwischen einander entgegengesetzten Seiten ein dehnbares Mittel enthält, wobei eine der einander entgegengesetzten Seiten eine Mehrzahl von Zähnen aufweist und im wesentlichen von einem ersten polymeren Material mit verstärkenden Fasern darin gebildet wird, wobei jeder Zahn entgegengesetzte Seiten hat, die zu den Seiten jeweils benachbarter Zähne beabstandet sind, und zwischen jeweils benachbarten Zähnen eine Übergangsfläche ausgebildet ist, wobei ferner die andere der einander entgegengesetzten Seite des Zahnriemens ein Rückenelement aufweist, welches hauptsächlich von einem zweiten polymeren Material gebildet wird, das anfänglich getrennt von dem ersten polymeren Material der Zähne ist, bei welchem Verfahren eine mit Rillen versehene Trommel verwendet wird, um die herum ein dehnbares Mittel angeordnet wird, welches wiederum in einer ersten Verfahrensstufe mit dem ersten polymeren Material und in einer zweiten Verfahrensstufe zusätzlich mit dem zweiten polymeren Material umgeben wird, bevor die Trommel mit Druck und Hitze beaufschlagt wird, wodurch das erste und zweite polymere Material gegen die Trommel gezwungen werden und hierbei das erste polymere Material durch das dehnbare Mittel hindurch bis in die Rillen quillt, um die Zähne des Zahnriemens fertig zu formen, bevor die Materialien gemeinsam aushärten.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens mit diesen Merkmalen ist aus der DE 29 44 209 B2 bekannt. Der darin beschriebene Zahnriemen weist zwei entgegengesetzte Seiten sowie ein dehnbares Mittel zwischen diesen Seiten auf, wobei sich auf der einen Seite eine Mehrzahl von Zähnen befindet, und diese Seite im wesentlichen von einem ersten polymeren Material mit verstärkenden Fasern darin gebildet wird. Die andere Seite des Zahnriemens ist hauptsächlich von einem zweiten polymeren Material gebildet, das anfänglich getrennt von dem ersten polymeren Material ist. Mittels des ersten polymeren Materials wird eine Vorformung der Zähne erreicht, wozu das erste polymere Material in Rillen einer gerillten Trommel eingedrückt wird. Anschließend wird das zweite polymere Material um die Trommel und das dehnbare Mittel herum angeordnet, und mit einem in Richtung auf die Trommel wirkenden Druck beaufschlagt, wodurch das erste polymere Material und das zweite polymere Material gemeinsam gegen die Trommel gezwungen werden. Hierbei legt sich das bereits in den Rillen befindliche erste polymere Material bis in alle Ecken der Rillen, so daß eine Fertigformung der Zähne des Zahnriemens erreicht wird. Erst nach Abschluß dieser Fertigung härten die beiden polymeren Materialien gemeinsam aus.

Aus verschiedenen anderen Druckschriften ist bekannt, zur Herstellung eines Zahnriemens die zur Formung dienende gerillte Trommel zunächst mit einem dehnbaren Mittel, und anschließend mit einem ersten polymeren Material zu umgeben, bevor durch Erhitzung und Druckausübung das erste Material gegen die Trommel gezwungen wird, wodurch das Material durch die dehnbaren Mittel hindurch in die Rillen der Trommel quillt. Ein solcher Stand der Technik ergibt sich z. B. aus den Druckschriften US 3,078,206, US 3,535,946, US 4,504,342, US 4,583,963 und US 4,586,973.

In der der US 4,617,075 zugrundeliegenden Patentanmeldung ist beschrieben worden, einen Zahnriemen durch ein Verfahren herzustellen, bei dem eine gerillte Trommel verwendet wird, auf der ein erstes polymeres Material in einer nicht ausgehärteten Form angeordnet wird. Die Trommel wird Hitze und Druck ausgesetzt, um das erste polymere Material mit einem gegen die Trommel gerichteten Druck zu beaufschlagen, wodurch das Material in die Rillen der Trommel quillt, und zumindest teilweise die Zähne des Zahnriemens bildet. Anschließend wird das erste Material um die Trommel sofort gekühlt, um das weitere Aushärten des ersten Materials zu stoppen, so daß das erste Material in einem nicht ausgehärteten Zustand verharrt. Anschließend wird das zweite Material in nicht ausgehärtetem Zustand um das erste Material auf der Trommel angeordnet, und beides zusammen wiederum Hitze und Druck ausgesetzt, um so das erste sowie das zweite Material zu veranlassen, gegen die Trommel gezwungen zu werden und jeden noch übrig bleibenden unfertigen Abschnitt der Zähne fertig zu stellen, bevor die Materialien aushärten. Dieses in der US 4,617,075 beschriebene Verfahren ist vor Einreichung der vorliegenden Anmeldung nicht offenkundig geworden, und zählt daher nicht zum Stand der Technik.

Zum Stand der Technik zählen jedoch ganz allgemein solche Verfahren zum Herstellen eines Zahnriemens, bei denen der Zahnriemen in verschiedenen Stufen auf einer gerillten Trommel gebildet wird. Hierzu zählen die US 3,250,653 und die US 4,235,119. Einige dieser Druckschriften u. a. auch die US 4,445,879 beschäftigen sich allerdings speziell mit dem Aufbau einer gezahnten Treibriemenkonstruktion aus verschiedenen polymeren Materialien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens zu schaffen, bei dem das die Zähne bildende polymere Material wirksam mit dem das Rückenelement bildende polymere Material verbunden wird, und voll ausgebildete Zähne erzielt werden.

Hierzu wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, daß in der ersten Verfahrensstufe ausschließlich das erste polymere Material um das dehnbare Mittel herum angeordnet wird, bevor die Trommel mit Druck und Hitze beaufschlagt wird, wodurch das erste polymere Material gegen die Trommel gezwungen wird und hierbei durch das dehnbare Mittel hindurch bis in die Rillen quillt, um die Zähne des Zahnriemens zunächst vorzuformen, daß darauf das erste polymere Material und die Trommel sofort gekühlt werden, um das Aushärten des ersten polymeren Materials zu stoppen, so daß das erste polymere Material im wesentlichen in einem noch nicht ausgehärteten Zustand verharrt, daß anschließend in der zweiten Verfahrensstufe das zweite polymere Material in einem noch nicht ausgehärteten Zustand um das dehnbare Mittel herum angeordnet wird, bevor schließlich die Trommel erneut Druck und Hitze ausgesetzt wird und der noch übrig bleibende unfertige Abschnitt der Zähne in den Rillen fertiggestellt wird.

Ein noch nicht ausgehärtetes polymeres Material, welches darin verstärkende Faserelemente aufweist, wird unter Hitze und Druck durch das dehnbare Mittel hindurch in die Rillen der gerillten Trommel gezwungen, um die Zähne des Zahnriemens zu bilden. Hierbei ist zu wünschen, daß das Material an einem wesentlichen Aushärten während der Gestaltung der Zähne gehindert wird, so daß das Material nachfolgend wirksam an dem polymeren Material des Rückenelementes anbindet. Mit der Lehre der Erfindung kann ein solches Aushärten im wesentlichen beseitigt werden, indem nach Beaufschlagung der ausschließlich mit dem ersten polymeren Material versehenen Trommel mit Druck und Hitze Trommel und erstes polymeres Material sofort gekühlt werden, um das Aushärten des ersten polymeren Materials zu stoppen, so daß das erste polymere Material im wesentlichen in einem noch nicht ausgehärteten Zustand verharrt. Erst anschließend wird das zweite Material zusätzlich um das erste Material herum auf der Trommel angeordnet, und dann diese Kombination gemeinsam erneut der Einwirkung von Druck und Hitze ausgesetzt, bevor die Materialien schließlich gemeinsam aushärten können.

Der Kühlschritt nach dem Beaufschlagen des ersten polymeren Materials mit Druck und Hitze findet neben den bereits angegebenen Druckschriften auch in der DE-AS 11 56 973 kein Vorbild. Vielmehr ist in dieser Druckschrift beschrieben, daß bei dem beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Treibriemens dieser fertiggeformt und vulkanisiert wird, während er sich in der Kammer befindet. Ein Unterbrechen des Aushärteprozesses durch vorzeitige Abkühlung sowie ein anschließendes Auftragen einer weiteren Schicht eines Polymers vor der abschließenden Vulkanisierung ist in dieser Druckschrift nicht beschrieben.

In der DE 28 21 900 C2 schließlich ist eine Kühleinrichtung beschrieben, deren Aufgabe darin besteht, die Handhabung und weitere Verarbeitung einer fertigen Zahnriemenhülse in nachfolgenden Verfahrensschritten zu verbessern, insbesondere die Schneidmöglichkeit der Zahnriemenhülse. Die Kühlung wird daher mit einer Zielsetzung betrieben, die mit der Erfindung nicht vergleichbar ist. Insbesondere wird die Kühlung nicht in einem Verfahrensstadium vollzogen, in dem die endgültige Aushärtung des polymeren Materials noch nicht abgeschlossen ist.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert, welches auf der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise perspektivische Ansicht einer Treibriemenkonstruktion in Gestalt eines Zahnriemens;

Fig. 2 ein vergrößerter, teilweiser Querschnitt des Zahnriemens der Fig. 1 entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische, teilweise gebrochen perspektivisch dargestellte Ansicht, die einen Teil des Verfahrens zur Herstellung des Zahnriemens der Fig. 1 veranschaulicht;

Fig. 4 ein vergrößerter, teilweiser Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3, wobei Fig. 4 einen Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung des Zahnriemens nach Fig. 1 veranschaulicht;

Fig. 5 einen Querschnitt der Vorrichtung der Fig. 3, die in einer anderen Vorrichtung angeordnet ist, die Wärme und Druck auf die Vorrichtung der Fig. 3 in verschiedenen Schritten ausübt, um den Zahnriemen zu bilden;

Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 4, die einen Abschnitt des Zahnriemens veranschaulicht, der in der in Fig. 4 veranschaulichten Vorrichtung gebildet worden ist;

Fig. 7 eine schematische Ansicht, die veranschaulicht, wie die Trommel- und Treibriemenanordnung der Fig. 6 gekühlt wird, nachdem dieselbe aus der Vorrichtung der Fig. 5 entfernt worden ist;

Fig. 8 eine Ansicht entsprechend Fig. 6, die einen anderen Schritt des Verfahrens zum Herstellen eines Zahnriemens der Fig. 1 veranschaulicht und

Fig. 9 eine Ansicht entsprechend Fig. 8, die die Vorrichtung der Fig. 8 nach dem Schritt des Ausübens von Hitze und Druck auf diese zur endgültigen Formung des Zahnriemens veranschaulicht.

Das nachfolgend beschriebene Verfahren wird als besonders geeignet beschrieben für einen Zahnriemen in Form einer Hülse, wobei die Hülse geeignet ist, anschließend in einzelne endlose Zahnriemen herkömmlicher Art zerschnitten zu werden. Es versteht sich jedoch, daß die verschiedenen Merkmale einzeln oder in verschiedenen Kombinationen genutzt werden können, um einen solchen Zahnriemen zur Verfügung zu stellen, der gewünschtenfalls selbst bloß ein endloser Zahnriemen ist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein nachfolgend als Treibriemenkonstruktion bezeichneter Zahnriemen allgemein mit der Bezugsziffer 10 angegeben. Der Zahnriemen bzw. die Treibriemenkonstruktion 10 hat entgegengesetzte Seiten 11 und 12 und verfügt über einen dehnbaren Abschnitt oder ein Mittel 13, das zwischen den entgegengesetzten Seiten 11 und 12 angeordnet ist, eine Mehrzahl von Zähnen, die im allgemeinen mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet sind und die Seite 12 der Treibriemenkonstruktion 10 definieren und ein Rückenelement 15, das die Seite 11 der Treibriemenkonstruktion 10 definiert.

Das dehnbare Mittel 13 der Treibriemenkonstruktion 10 umfaßt eine Mehrzahl von Seite an Seite angeordneten Schnüren oder Litzen, die aus einem geeigneten, im wesentlichen nicht dehnbaren Material in einer auf dem Gebiet des Treibriemenbaus herkömmlichen Weise gebildet werden; deshalb werden die Ausdrücke "dehnbare Mittel" nachfolgend zur Beschreibung des dehnbaren Abschnittes 13 der Treibriemenkonstruktion benutzt.

Die Zähne 14 der Treibriemenkonstruktion 10 werden hauptsächlich aus einem ersten polymeren Material 16 gebildet, das darin verstärkende Fasern 17 hat. Jeder Zahn 14 hat entgegengesetzte Seiten 18 und 19, die von benachbarten Seiten 19 und 18 benachbarter Zähne 14 beabstandet sind. Die Seiten 18 und 19 jedes Zahnes 14 sind flach und angewinkelt in bezug auf die Längsachse der Treibriemenkonstruktion 10 dargestellt, welche Achse parallel zu den dehnbaren Mitteln 13 angeordnet ist; die Seiten 18 und 19 können die treibenden oder angetriebenen Teile der Zähne 14 in einer im Stande der Technik gut bekannten Art umfassen. Die Querschnittsanordnung der Zähne 14 kann jedes andere beliebige Profil haben, als das im wesentlichen trapezförmige, wie in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht, wenn dies gewünscht ist.

Die Treibriemenkonstruktion 10 hat Übergangsflächen, die im allgemeinen mit der Bezugsziffer 20 in den Fig. 1 und 2 bezeichnet sind und die jeweils zwischen benachbarten Zähnen 14 angeordnet sind, wie dies im Stand der Technik üblich ist.

Das Rückenelement 15 der Treibriemenkonstruktion 10 ist hauptsächlich aus einem zweiten polymeren Material 21 gebildet, das anfänglich von dem Material 16 der Zähne 14 getrennt ist; dieses Material 21 kann, falls gewünscht, im wesentlichen frei von verstärkenden Fasern darin sein, wie in den Zeichnungen veranschaulicht. Das Material 21 des Rückenelementes 15 hat eine Oberfläche 22, die mit einer Oberfläche 23 eines jeden Zahnes 14 verbunden ist, wodurch die verbundenen Oberflächen 22 und 23 eine Grenzflächenlinie 24 dazwischen definieren.

Die Grenzflächenlinie 24 eines jeden Zahnes 14 erstreckt sich von einer Seite 25 des dehnbaren Mittels 13, durch einen Punkt 26 innen von der entgegengesetzten Seite 18 des jeweiligen Zahnes 14 in den mittleren Abschnitt des jeweiligen Zahnes 14, welcher mittlerer Abschnitt im allgemeinen mit der Bezugsziffer 27 bezeichnet ist; die Grenzflächenlinie 24 erstreckt sich dann zurück zu der Seite 25 des dehnbaren Materials 13 durch einen Punkt 28, der innen von der anderen gegenüberliegenden Seite 19 des jeweiligen Zahnes 14 angeordnet ist. Auf diese Weise definiert ein Teil 29 des Materials 21 des Rückenelementes 15 einen Teil des mittleren Abschnittes 27 eines jeden Zahnes 14.

Die Grenzflächenlinie 24 für jeden Zahn 14 ist im wesentlichen zwischen den Punkten 26 und 28 gebogen, in einer Weise, die ähnlich der Grenzflächenlinie für jeden Zahn der Treibriemenkonstruktion ist, die in den US-Patenten 4 235 119, 4 504 342; 4 583 963 und 4 586 973 offenbart ist.

Die Oberfläche 22 des Rückenelementes 15 ist auch mit einer Oberfläche 30 des ersten Materials 16 in jeder Übergangsfläche 20 verbunden, wodurch die sich berührenden Oberflächen 22 und 30 in jeder Übergangsfläche 20 eine Grenzflächenlinie 31 dazwischen definieren.

Die Grenzflächenlinie 31 in jeder Übergangsfläche 20 der Treibriemenkonstruktion 10 kann im wesentlichen benachbart zur Seite 33 des dehnbaren Mittels 13 sein, wie in der Fig. 2 veranschaulicht, oder könnte beabstandet von dieser Seite 33 zur Seite 11 der Treibriemenkonstruktion der Fig. 1 hin angeordnet sein, oder könnte zwischen den beiden Seiten 25 und 33 des dehnbaren Mittels 13 angeordnet sein, was von der ursprünglichen Dicke des ersten Materials 16 abhängt, welches benutzt wird, die Treibriemenkonstruktion 10 zu formen, wie nachfolgend ersichtlich werden wird. Entsprechend könnte die Grenzflächenlinie 24 zwischen den Materialien 16 und 21 in dem Mittelabschnitt 27 eines jeden Zahnes 14 völlig zwischen den Seiten 25 und 33 des dehnbaren Mittels 13 angeordnet sein, könnte im wesentlichen auf der gleichen Höhe mit der Seite 33 des dehnbaren Mittels 13 angeordnet sein oder könnte zwischen der Seite 33 des dehnbaren Mittels 13 und der Seite 11 der Treibriemenkonstruktion 10 angeordnet sein, was wiederum abhängt von der anfänglichen Dicke des verwendeten Materials 16 und dem Grad der Vollständigkeit der Zähne 14 während eines ersten Verformungsschrittes unter Anwendung von Hitze und Druck, um anfänglich die Zähne zu bilden, wie nachfolgend ersichtlich wird.

Auf jeden Fall ist ersichtlich, daß sowohl die Grenzflächenlinie 24 für jeden Zahn 14 der Treibriemenkonstruktion als auch der Hauptabschnitt 32 der Grenzflächenlinie 31 für jede Übergangsfläche 20 der Treibriemenkonstruktion von der Seite 25 des dehnbaren Mittels 13 beabstandet sind, so daß eine Neigung dazu besteht, jede Tendenz eines an den Grenzflächenlinien 24 und 31 auftretenden Schereffektes entlang der Seite 25 des dehnbaren Mittels 13 zu entfernen, weil die einzigen Abschnitte 34 der Grenzflächenlinien 24 und 31 zwischen den Materialien 16 und 21, die tatsächlich die Seite 25 des dehnbaren Mittels 13 kreuzen, in einem Winkel in bezug auf die Seite 25 des dehnbaren Mittels 13 angeordnet sind und so dazu neigen wollten, jeglichen Scherkräften entgegenzutreten, die auf die Zähne 14 während der treibenden oder angetriebenen Arbeitsweise der Treibriemenkonstruktion in einer im Stand der Technik gut bekannten Art einwirken.

Ferner ist ersichtlich, daß im wesentlichen der vollständige Abschnitt der Zähne 14 der Treibriemenkonstruktion 10, der unterhalb der Seite 25 der dehnbaren Mittel 13 angeordnet ist, die verstärkenden Fasern 17 aufnimmt, die verhindern, daß eine Scherkraft die Zähne 14 von der Treibriemenkonstruktion 10 abschert. So ist eine Treibriemenkonstruktion besonders geeignet als synchroner Treibriemen, wie nachfolgend offenbart werden wird.

Falls gewünscht, kann ein herkömmliches verstärkendes Gewebematerial 36 benutzt werden sowohl die entgegengesetzten Seiten 18 und 19 eines jeden Zahnes abzudecken als auch die Bodenoberfläche 37 jedes Zahnes 14 und die Bodenoberfläche 38 jeder Übergangsfläche 20 abzudecken, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt.

Es wird nunmehr auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, worin das Verfahren und die Vorrichtung zum Herstellen der Treibriemenkonstruktion 10 der Fig. 1 und 2 allgemein mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet werden und eine metallische Trommel 41 umfassen, die eine Mehrzahl von in Längsrichtung angeordneten und beabstandeten, parallelen Rillen 42 darin aufweist, in denen die Zähne 14 der Treibriemenkonstruktion 10 in der Folge geformt werden.

Die gerillte Trommel 41 wird im wesentlichen in der gleichen Weise geformt und benutzt, wie in dem zuvor erwähnten US-Patent 3 078 206 offenbart, weswegen Einzelheiten davon nicht dargelegt werden müssen.

Wenn die Treibriemenkonstruktion 10 gebildet wird, wird zunächst das dehnbare Gewebematerial 36 um die Trommel 41 angeordnet oder gewickelt mit den entgegengesetzten Enden des Gewebematerials 36 in einer herkömmlichen Art je nach Wunsch entweder stumpf aneinander stoßend oder überlappend.

Danach wird das dehnbare Mittel 13 oben auf dem Gewebematerial 36 angeordnet, indem in geeigneter Weise eine oder mehr Schnüre auf das Gewebematerial 36 gebunden werden, mit benachbarten Windungen 44 des dehnbaren Mittels 13 beabstandet voneinander in dem gewünschten Abstand; Fig. 3 ist bloß eine schematische Darstellung, die eine solche Abstandseinteilung zeigt, die ein Quellen des polymeren Materials 16 und 21 durch sie hindurch erlaubt, wie nachfolgend ersichtlich werden wird.

Darauf wird eine Schicht eines ersten polymeren Materials 16 in einer nicht ausgehärteten Form um die Trommel 41 oben auf den dehnbaren Mitteln 13 angeordnet oder gewickelt; die entgegengesetzten Enden 45 und 46 der Schicht 16 sind in aneinanderstoßender Beziehung angeordnet, wie durch die Stoßlinie 47 in Fig. 3 dargestellt.

Obwohl die Fasern 17 in dem polymeren Material 16 zufällig und homogen darin angeordnet sein können, ist es auch möglich, daß die Fasern 17 überall in dem Material 16 orientiert sein können. In dem in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die Fasern 17 in dem Material 16 so orientiert, daß ihre Längsabmessungen sich hauptsächlich erstrecken in eine Richtung zwischen den entgegengesetzten Sesiten 18 und 19 eines jeden Zahnes 14, wie in der Fig. 2 veranschaulicht. Deshalb sind die Fasern 17 in einer Richtung angeordnet, die quer zur Längsachse der Trommel 41 verläuft, wie in der Fig. 3 veranschaulicht.

Nachdem die Teile 36, 13 und 16 der Treibriemenkonstruktion in dem gewickelten Zustand auf der Trommel 41 angeordnet worden sind, wie veranschaulicht in den Fig. 3 und 4, wird eine solche Anordnung in der Vorrichtung angeordnet, die allgemein mit der Bezugsziffer 48 in Fig. 5 bezeichnet ist und einen Behälter 49 mit einer Kammer 50 darin umfaßt. Ein Ende 51 der Trommel 41 kann auf einem elastischen Dichtungsmittel 52 ruhen, welches auf einer Abschlußwand 53 des Behälters 49 angeordnet ist. Ein entfernbares Schließelement 54 ist gegenüber dem anderen Ende 55 der Trommel 41 angeordnet, so daß das Innere 56 der Trommel 41 darin eingespritzten Dampf haben kann und/oder von einem Ventilmittel 57 durchventiliert werden kann. Eine biegsame Membran 58 in Zylinderform ist um die Trommel 41 herum angeordnet. Die Innenoberfläche 59 der Membran 58 ist gegen die Außenoberfläche 60 des polymeren Materials 16 angeordnet, wogegen die entgegengerichteten Enden 61 und 62 der Membran 58 jeweils in im wesentlichen abdichtendem Eingriff mit der abschließenden Dichtung und einem nach auswärts sich erstreckenden Flansch 63 des Schließelementes 54 angeordnet sind. Auf diese Weise ist die flexible Membran geeignet, das Material 16 zu der Trommel 41 zu zwingen, wenn Dampf unter einem geeigneten Druck in die Kammer 50 des Behälters 49 durch geeignete Ventilmittel 64 geleitet wird, um auf die Außenseite 65 der Membran in einer Weise zu wirken, die vollständig in dem zuvor erwähnten US-Patent 3 078 206 dargelegt ist.

Der Dampf, der in das Innere 56 der Trommel 41 geleitet wird, hat einen Druck, der geringer als der Druck des in die Kammer 50 durch das Ventilmittel 64 geleiteten Dampfes ist, so daß die resultierende Druckdifferenz zwischen dem Inneren 56 und der Außenseite 65 die Membran 58 dazu bringt, das Material 16 auf die Trommel 41 zu zwingen. Da das Material 16 sowie das Gewebematerial 36 durch den Dampf aufgeheizt worden sind, wird das Gewebematerial auf die Trommel zu gequollen und das Material 16 veranlaßt, durch die dehnbaren Mittel 13 in die Rillen 42 zu quellen, um zumindest teilweise die Zähne 14 in einer in Fig. 6 dargestellten Art zu bilden, worin unausgefüllte Lücken 66 der Rillen 42 verbleiben, wenn die Membran 58 zur Anlage gegen die oben liegende Oberfläche 33 des dehnbaren Mittels 13 wie in der Fig. 6 veranschaulicht kommt.

Zu dieser Zeit ist die erforderliche Hitze, um zu ermöglichen, daß das Material 16 und die Abdeckung 36 in die Rillen 42 der Trommel 41 quillt, ausreichend hoch, so daß die Hitze beginnt, das Material 16 zu veranlassen auszuhärten, so daß wünschenswert ist, im wesentlichen sofort die Trommel 41, das Material 16, das dehnbare Mittel 13 und die Abdeckung 36 zu kühlen. Dies wird bewirkt, indem die Trommel 41 mit dem Material 16, dehnbaren Mitteln 13 und der Abdeckung 36 in dem in Fig. 6 veranschaulichten Zustand ausgebaut werden und dieselben in einem kühlenden Bad angeordnet werden, welches allgemein mit der Bezugsziffer 67 in Fig. 7 bezeichnet ist. Das kühlende Bad 67 vermindert sofort die Temperatur der Trommel 41, des Materials 16, der dehnbaren Mittel 13 und der Abdeckung 36 auf zumindest eine Temperatur, bei der der zuvor erwähnte Aushärteprozeß sofort aufhört, so daß das Material 16, die dehnbaren Mittel 13 und die Abdeckung 36 nun bei einem im allgemeinen nicht ausgehärteten Zustand bleiben.

Angenommen wird, daß die Temperatur des Materials 16, der dehnbaren Mittel 13, der Abdeckung 36 und Trommel 41 auf ungefähr bis zu 60°C abgesenkt werden, um im wesentlichen den zuvor erwähnten Aushärteprozeß zu stoppen. Natürlich kann die Temperatur auf eine Temperatur unter 60°C gesenkt werden, falls dies gewünscht ist.

Wenn auch das Bad 67 jede geeignete Kühlflüssigkeit 68 enthalten kann, kann dasselbe Wasser enthalten, das normalerweise bei Raumtemperatur gehalten wird.

Wenn die Trommel 41 und ihre verbundenen Mittel 16, 13 und 36 einmal in der oben beschriebenen Weise gekühlt worden sind, wird das Wasser auf der Außenoberfläche 60 des Materials 16 in einer geeigneten Weise entfernt, beispielsweise indem heiße Luft darauf geblasen wird usw. Auf diese Weise wird die Oberfläche 60 ausreichend getrocknet, so daß eine nachfolgende Befestigung der Schicht des Materials 15 daran stattfinden kann, wie nachfolgend ersichtlich werden wird.

Zum Vermeiden von Verschmutzung des Materials 16 während der zuvor beschriebenen Beheizungs- und Preßoperationen, kann ein geeignetes flächiges Mittel um das Material 16 angeordnet oder gewickelt werden, und zwar gegen die Oberfläche 60, um das Material 16 vollständig abzudecken, bevor die Trommel 41 in dem Behälter 49 eingesetzt wird.

Beispielsweise ist ein solches flächiges Material mit der Bezugsziffer 69 in den Fig. 3 und 4 bezeichnet und bleibt selbst auf der Trommel 41, wenn die Trommel 41 in das kühlende Bad 67 der Fig. 7 eingesetzt wird.

Das flächige Mittel 69 kann jedes geeignete Material, z. B. ein hitzeschrumpffähiges Nylongewebe, ein Polyolefin usw. sein. Natürlich könnte das flächige Mittel 69 ein nicht schrumpffähiges flächiges Mittel sein und könnte es ein Kunststoffblatt enthalten, so wie Polyterephthalat usw., oder könnte es eine metallische Folie enthalten so wie Aluminiumfolie usw. Auch kann das flächige Material 69 überlappende oder stumpf aneinander stoßende Schichten eines Bandes oder Bänder eines solchen Materials enthalten.

Auf jeden Fall wird das flächige Material 69 nicht nur für den Zweck des Vermeidens von Verschmutzung des Materials 16 auf der Trommel 41 benutzt, sondern auch zum Bereitstellen einer besseren Oberfläche 60 auf dem Material 16 für das daran anzuklebende Material 15.

Wenn das flächige Mittel 69 in der obigen Weise benutzt wird, wird das flächige Mittel 69 von der Trommel 41 entfernt, nachdem die in der Fig. 7 veranschaulichte Kühlbehandlung stattgefunden hat und jedes restliche Wasser, da auf der Trommel 41 verbleibt, wird in der zuvor dargelegten Weise entfernt. Nachfolgend wird die Schicht des Materials 15 in einer nicht ausgehärteten Form oben auf dem dehnbaren Mittel 13 angeordnet oder gewickelt, in der in Fig. 8 veranschaulichten Weise. Die Trommel 41 mit dem Material 15 darauf wird dann zurück in dem Behälter 49 in der Fig. 5 veranschaulichten Weise angeordnet. Die Membran 58 wird nun gegenüber der Außenoberfläche 70 des Materials 15 angeordnet, so daß eine nachfolgende Beheizungs- und Preßoperation in dem Behälter 49 vorgesehen werden kann, um die Materialien 15 und 16 sowie das Abdeckmaterial 36 zu veranlassen, gegen die Trommel 41 gezwungen zu werden, um das Material 16 und die Abdeckung 36 dazu zu bringen, im wesentlichen alle überbleibenden Lücken 66 in den Rillen 42 auszufüllen, um die Zähne 14 vollständig zu formen. Zusätzlich werden die Hitze und der Druck in dem Behälter 49 für eine ausreichende Zeitspanne aufrechterhalten, um das Material 16 und 15 dazu zu bringen, zusammenzuhärten und die vorher erläuterte Grenzflächenlinie 24 zu bilden. Auch ist zu diesem Zeitpunkt die Abdeckung 36 vollständig an dem Material 16 der Zähne 14 angeklebt.

Gemäß den Lehren dieser Erfindung wird geglaubt, daß, da ja das Material 16 sowie die Abdeckung 36 im allgemeinen in einem nicht ausgehärteten Zustand sind, wenn das Material 15 gegen dieselben gezwungen wird, um die Ausbildung der Zähne 14 zu vervollständigen, das Material 15 nicht in den Mittelabschnitt eines jeden Zahnes 14 unterhalb der Seite 25 des dehnbaren Mittels 13 auf einen zu großen Abstand in den Mittelabschnitt eines jeden Zahnes quillt, wenn überhaupt, um dadurch sicherzustellen, daß eine ausreichende Menge von Fasern 17 in jedem Zahn 14 vorgesehen sind, um ein Abscheren davon während nachfolgender Benutzung der sich ergebenden Treibriemenkonstruktion 10 zu verhindern. Anzunehmen ist, daß, wenn das Material 16 und/oder die Abdeckung 36 in einem weiter ausgehärteten Zustand gewesen wären, als das Material 15 dagegen gezwungen wurde, das ausgehärtete Material die vollständige Bildung der Zähne 14 verhindert hätte. Es ist anzunehmen, daß das Material 15 an dem Material 16 in einem größeren Grade anklebt oder anheftet, wenn das Material 16 in einem im allgemeinen nicht ausgehärteten Zustand ist, als wenn das letztetere in einem weiter ausgehärteten Zustand zu dem Zeitpunkt ist, an dem das Material 15 beheizt und zu diesem Zweck gegen das Material 16 gedrückt wird.

Wenn die Materialien 15, 16 und 36 einmal in der vorstehend beschriebenen Weise vollständig ausgehärtet sind, wird die Trommel 41 aus dem Behälter 49 entnommen und die Treibriemenkonstruktion 10 wird aus der Trommel 41 entfernt und in einer herkömmlichen Weise weiter behandelt.

Wenn die Treibriemenkonstruktion 10 beispielsweise einen verlängerten Treibriemen in Hülsenform umfaßt, wie vorstehend beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht worden ist, kann derselbe in einzelne endlose Treibriemen in einer herkömmlichen Art zerschnitten werden, womit eine solche Behandlung nicht weiter beschrieben werden muß.

Wenn auch das besondere Material der Treibriemenkonstruktion 10 ausgewählt werden kann, so daß dasselbe eine geeignete Treibriemenkonstruktion 10 zur Verfügung stellt, wenn diese entsprechend dem Verfahren gemacht wird. Der nach dem Verfahren hergestellte Treibriemen kann für den Antrieb einer Nockenwelle eines Automobiles dienen. Ein solcher Treibriemen hat eine Dicke von ungefähr 4,572 mm, wobei die Rückseite davon leicht geschliffen worden ist, um die Oberfläche davon zu Antriebszwecken zu vergleichmäßigen. Jeder Zahn 14 hat eine Basisbreite von ungefähr 3,251 mm und eine Tiefe von 1,905 mm wobei jede Seite 18 und 19 zu einem Winkel von ungefähr 20° relativ zu der Mittellinie des jeweiligen Zahnes geneigt ist, der ferner einen Wurzelradius von ungefähr 0,508 mm und einen Bodenradius von ungefähr 0,508 mm hat.

Das polymere Material 16 eines solchen Treibriemens umfaßt ein Neopren-Gummi, das mit Nylonfasern relativ kurzer Länge beladen ist, wobei eine solche Beladung ungefähr 20 Teile Fasern auf 100 Teile Gummi (20 PHR) ist. Die Fasern haben einen Durchmesser im ungefähren Bereich von 0,0254 bis 1,27 mm und eine Länge im ungefähren Bereich von 0,0254 mm bis zu 25,4 mm, wobei das Material 16 einen Mooney Minimalwert von ungefähr -10,1 bis 135°C und ein Originalnormalmaß oder eine Dicke von ungefähr 1,651 mm hat. Das Material 15 eines solchen Treibriemens umfaßt einen Neopren-Gummiwerkstoff, der im wesentlichen frei von Fasern ist und einen Mooney Kleinstwert von ungefähr -12,7 bis 135°C hat, mit einem Originalnormalmaß oder einer Dicke von ungefähr 1,27 mm. Die Gewebeabdeckung 36 für einen solchen Treibriemen ist ein dehnbares RFL-(Resorcin Formaldehyd Latex) behandeltes Nylongewebe, welches ein Roh-Gewebegewicht von ungefähr 203,4 bis 16,9 g pro m² hat. Es ist herausgefunden worden, daß das Nylongewebe eine RFL-Behandlung verlangte, um eine niedrigere Aushärterate in bezug auf das andere Latex-bedeckte Gewebematerial zu haben, so daß die Zähne 14 sich gemäß den Lehren dieser Erfindung in der vorstehend dargelegten Weise voll ausbilden. Die dehnbaren Mittel 13 für eine solche Treibriemenkonstruktion umfassen eine Fiberglas-Schnur ECG 150 3/13, die einen Durchmesser von ungefähr 1,143 mm hat; eine solche Schnur wird so gewickelt, daß sie ungefähr 18 Schnüre pro 25,4 mm über die Vorderseite der Trommel 41 hinweg zur Verfügung stellt.

Beim Bilden einer solchen Treibriemenkonstruktion benötigen die Trommel 41 und die verbundenen Materialien 69, 16, 13 und 36 ungefähr eine 5minütige Aufwärmzeit in dem Behälter 49, worin der Dampfdruck innerhalb der Trommel 41 ungefähr 2,1 und der Dampfdruck außerhalb der Trommel 41 ungefähr 9,5 bar betragen. Darauf folgt ein ungefähr 5minütiger Gestaltungszyklus durch Beheizung und Druck, worin gerade ein äußerer Dampfdruck von ungefähr 9,5 bar benutzt wird, wobei der Innendruck im wesentlichen 0 beträgt. Die Trommel 41 und ihre verbundenen Materialien 69, 16, 13 und 36 wird dann in das kühlende Bad 67 für ungefähr 10 Minuten eingesetzt. Danach hat die abschließende Aushärtebehandlung der gekühlten Trommel 41 in dem Behälter 49 mit entferntem flächigem Mittel 69 und angelegtem Material 15 einen äußeren Dampfdruck von ungefähr 9,5 bar und einen inneren Druck von ungefähr 2,1 bar für ungefähr 5 Minuten, worauf ein äußerer Dampfdruck von ungefähr 9,5 bar und ein innerer Druck von ungefähr 4,9 bar für ungefähr 38 Minuten folgt, wodurch die abschließende Aushärtezeit ungefähr 53 Minuten beträgt.

Demgemäß ist ersichtlich, daß ein Verbund mit einem hohen Modul, einem hohen Mooney erfolgreich in einen gleichlaufenden Treibriemen gestaltet werden kann, in dem die Zähne durch ein dehnbares Mittel vorgeformt werden, welches vor der Anwendung des gummierten Rückenmaterials auf eine Form oder Trommel gesponnen wird.

Beispielsweise wurde, bei dem vorherigen Beispiel, das Material 16 mit hohem Modul, von ungefähr 352 bar bei 50% Verlängerung verwendet, um einen gleichlaufenden Treibriemen für Nockenwellen eines Automobiles zu schaffen. Tests zeigen eine Verbesserung des Drehmomentes von ungefähr 35% bis ungefähr 54% über herkömmlichen Treibriemen für Nockenwellen und eine Verbesserung der Lebensdauer, die durchschnittlich ungefähr 241 Stunden erreichte, verglichen mit ungefähr 6,3 Stunden für herkömmliche Treibriemen für Nockenwellen.

Es wird angenommen, daß andere Materialien mit hohem Modul, wie thermoplastische Materialien, in Kombination mit Rückenelementen aus einem Material mit niedrigerem Modul bei dem Verfahren verwendet werden können, um gezahnte Treibriemenkonstruktionen zu bilden. Natürlich würde jedes Material wahrscheinlich verschiedene Formzeiten, Temperaturen und Drücke benötigen.

Bezugszeichenliste

10 Treibriemenkonstruktion, Zahnriemen
11 Seite
12 Seite
13 Mittel (dehnbares)
14 Zahn
15 Rückenelement
16 Material (polymeres)
17 Fasern
18 Seite
19 Seite
20 Übergangsfläche
21 Material (polymeres)
22 Oberfläche
23 Oberfläche
24 Grenzflächenlinie
25 Seite
26 Punkt
27 Mittelabschnitt
28 Punkt
29 Teil
30 Oberfläche
31 Grenzflächenlinie
32 Hauptabschnitt
33 Seite
34 Abschnitte
36 Gewebematerial
37 Bodenoberfläche
38 Bodenoberfläche
40 Vorrichtung
41 Trommel
42 Rille
44 Windung
45 Ende
46 Ende
47 Stoßlinie
48 Vorrichtung
49 Behälter
50 Kammer
51 Ende
52 Dichtungsmittel
53 Abschlußwand
54 Schließelement
55 Ende
56 Inneres
57 Ventilmittel
58 Membran
59 Innenoberfläche
60 Außenoberfläche
61 Ende
62 Ende
63 Flansch
64 Ventilmittel
65 Außenseite
66 Lücke
67 Bad
68 Kühlflüssigkeit
69 Mittel (flächiges)
70 Außenoberfläche

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens, der zwischen einander entgegengesetzten Seiten ein dehnbares Mittel enthält, wobei eine der einander entgegengesetzten Seiten eine Mehrzahl von Zähnen aufweist und im wesentlichen von einem ersten polymeren Material mit verstärkenden Fasern darin gebildet wird, wobei jeder Zahn entgegengesetzte Seiten hat, die zu den Seiten jeweils benachbarter Zähne beabstandet sind, und zwischen jeweils benachbarten Zähnen eine Übergangsfläche ausgebildet ist, wobei ferner die andere der einander entgegengesetzten Seiten des Zahnriemens ein Rückenelement aufweist, welches hauptsächlich von einem zweiten polymeren Material gebildet wird, das anfänglich getrennt von dem ersten polymeren Material der Zähne ist, bei welchem Verfahren eine mit Rillen versehene Trommel verwendet wird, um die herum ein dehnbares Mittel angeordnet wird, welches wiederum in einer ersten Verfahrensstufe mit dem ersten polymeren Material und in einer zweiten Verfahrensstufe zusätzlich mit dem zweiten polymeren Material umgeben wird, bevor die Trommel mit Druck und Hitze beaufschlagt wird, wodurch das erste und zweite polymere Material gegen die Trommel gezwungen werden und hierbei das erste polymere Material durch das dehnbare Mittel hindurch bis in die Rillen quillt, um die Zähne des Zahnriemens fertig zu formen, bevor die Materialien gemeinsam aushärten, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Verfahrensstufe ausschließlich das erste polymere Material (16) um das dehnbare Mittel (13) herum angeordnet wird, bevor die Trommel (41) mit Druck und Hitze beaufschlagt wird, wodurch das erste polymere Material (16) gegen die Trommel gezwungen wird und hierbei durch das dehnbare Mittel (13) hindurch bis in die Rillen (42) quillt, um die Zähne des Zahnriemens zunächst vorzuformen, daß darauf das erste polymere Material (16) und die Trommel (41) sofort gekühlt werden, um das Aushärten des ersten polymeren Materials zu stoppen, so daß das erste polymere Material im wesentlichen in einem noch nicht ausgehärteten Zustand verharrt, daß anschließend in der zweiten Verfahrensstufe das zweite polymere Material (21) in einem noch nicht ausgehärteten Zustand um das dehnbare Mittel (13) herum angeordnet wird, bevor schließlich die Trommel (41) erneut Druck und Hitze ausgesetzt wird und der noch übrig bleibende unfertige Abschnitt der Zähne (14) in den Rillen (42) fertiggestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des sofortigen Kühlens des ersten Materials (16) und der Trommel (41) den Schritt des Anordnens der Trommel (41) mit dem ersten Material (16) darauf in einem Bad (67) einer Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sofortige Kühlen des ersten Materials (16) und der Trommel (41) zu einer Reduzierung der Temperatur auf ungefähr 60°C führt, um jenes Aushärten des ersten Materials (16) zu stoppen, das durch den Schritt des Beaufschlagens der Trommel (41) mit Druck und Hitze ausgelöst worden ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material (21) im wesentlichen frei von Fasern ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt eines Anordnens einer dehnbaren Gewebeschicht (36) um die Trommel (41) vor dem Verfahrensschritt des Anordnens des ersten Materials (16) um die Trommel (41), so daß die Gewebeschicht (36) nachfolgend in die Rillen (42) gezwungen und an die Zähne (14) geklebt wird.