DE4125209A1 - Zahnriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zahnriemen und insbe­ sondere auf einen Zahnriemen, welcher eine spezielle Anzahl von Tordierungen eines Kerndrahtes zur Verbesserung der Halt­ barkeit hat.

Zahnriemen werden aus Kautschuk hergestellt und können einen darin eingebetteten Zugkerndraht haben.

Der Zahnriemen kann eine Antriebskraft ohne Schlupf übertra­ gen, welcher bei einem ebenen Riemen oder einem V-förmigen Riemen auftreten kann. Da der Zahnriemen auch den Vorteil hat, daß er nicht geschmiert zu werden braucht, wie dies beispiels­ weise bei einer Zahnradübertragung oder einem Kettentrieb der Fall ist, nehmen die Anwendungsfälle und der Bedarf nach der­ artigen Zahnriemen zu.

Zahnriemen werden häufig als Antrieb für Brennkraftmaschinen mit obenliegender Nockenwelle (OHC) für Kraftfahrzeuge einge­ setzt und sie laufen zwischen Riemenscheiben auf mehreren Wel­ len.

Bei einer Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle wer­ den die Zahnriemen unter extremen Bedingungen, beispielsweise hoher Belastung und erhöhter Temperatur, eingesetzt. Daher ist der Riemen einer Wechselbelastungsermüdungserscheinung und ei­ ner Dehnung ausgesetzt. Wenn der unter diesen extremen Bedin­ gungen eingesetzte Zahnriemen sich um 0,1% oder mehr dehnt, wird der Eingriffszustand des Zahnriemens an den Riemenscheiben schlechter, so daß der Riemen die Neigung hat, daß er von der Riemenscheibe springt, was unerwünscht ist.

Der Zahnriemen wird durch seine Eigenschaften, d. h. Wechselbe­ lastungsermüdungserscheinung und der Dehnung, des Kerndrahtes im Riemen beeinflußt.

Glasfaserstränge, welche jeweils eine hohe Festigkeit haben, wodurch die Wechselbelastungsermüdungserscheinung vermindert wird, und die eine kleine Dehnung haben, wurden als Zugkern­ drähte bzw. Zugkernadern bei einem üblichen Zahnriemen einge­ setzt. Riemen, die bei Brennkraftmaschinen mit obenliegender Nockenwelle bei einem Fahrzeug eingesetzt werden, können einen Glasfaserstrang haben, bei dem es sich normalerweise um ein ECG 150 3/11 oder 3/13 handelt, welcher 7,0- bis 10,0-mal/10 cm Tordierungen im oberen Bereich hat. ECG bezieht sich auf ein elektrisches (nichtalkalisches) Glas, welches in Form eines Endlosfilaments vorliegt, und welches in Form eines Einzelfila­ ments einen Durchmesser von etwa 9 µm hat. Die Ziffer "150" gibt an, daß ein Grundfilament 15 000 yd/ld darstellt. Die bei­ den Ziffern "3" geben an, daß drei Filamente zusammengefaßt sind und weniger tordiert sind, um einen Strang zu bilden. Die Zahlen "11" und "13" geben die Anzahl von zusammengefaßten Strängen und den oberen Tordierungen zur Bildung der Litze an. Beispielsweise ist ein Zahnriemen mit hydriertem Hydrilkautschuk in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 62-1 59 827 angegeben, welche eine Glasfaserlitze hat, die 7- bis 10-mal 10 cm untere Tordierungen und 7- bis 9-mal/10 cm obere Tordie­ rungen hat.

Wenn jedoch der Zahnriemen unter hoher Belastung und um im Durch­ messer kleine Riemenscheiben auf mehreren Wellen bei einer Brenn­ kraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle arbeitet, wird die Glasfaserlitze, die in dieser japanischen, offengelegten Patentanmeldung angegeben ist, gedehnt, und die Eigenspannung am Riemen nimmt ab. Es gibt verschiedene Ursachen für die Deh­ nung und für die Veränderung der Spannung. Es hat sich gezeigt, daß eine der Ursachen mit der Litzenkonfiguration und insbeson­ dere mit der Anzahl von unteren Tordierungen zusammenhängt.

Es wurden Riemen untersucht, die auf einer Vorrichtung liefen, die mehrere Wellen hat, wobei jede Welle eine Riemenscheibe trägt, und der Riemen zwischen den Riemenscheiben läuft. Ein er­ ster Zahnriemen, welcher Kautschukzähne und einen Kautschuk­ rücken aus einer Kautschukzusammensetzung aus hydriertem Hy­ drilkautschuk und chlorosulfoniertem Polyethylen, einen Glas­ kerndraht mit 7- bis 10-mal/10 cm unteren Tordierungen hatte und der Kautschukzahn mit Canvas (Segeltuch) überzogen war, schrumpfte während des Laufs, so daß die Spannung im Riemen an­ stieg. Eine Analyse des Riemens nach den Laufversuchen zeigte, daß der Verschleiß von Canvas an den Zahnfüßen beschleunigt wurde und die Zahnspitzenteile der Zähne sichtbar Risse hatten. Ein zweiter Zahnriemen, der aus der gleichen Kautschukzusammen­ setzung hergestellt wurde, einen Glaskerndraht mit 14- bis 18-mal /10 cm unteren Tordierungen hatte und Canvas besaß, dehnte sich während des Arbeitens derart, daß die Spannung des Riemens abnahm. Nach dem Laufen unter den gleichen Bedingungen wie der erste Riemen ergab eine Analyse des zweiten Riemens, daß die Kopfteile der Zähne des zweiten Riemens früher brachen.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Zahnriemen bereitzustel­ len, der Glasfaserlitzen mit einer Litzenkonfiguration hat, welche eine geringe Dehnung und Wechselbelastungsermüdungser­ scheinung als Kerndrähte mit sich bringt, wobei die Änderung der Spannung des Riemens während des Laufs herabgesetzt wird, um demselben eine Widerstandsfähigkeit gegen die Wechselbe­ lastungsermüdungserscheinung zu verleihen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zahnriemen, welcher Zähne, einen Kautschukrücken und wenigstens einen Kerndraht hat, der vollständig oder teilweise in den Kautschukrücken eingebettet ist. Der Kerndraht hat eine untere Tordierung mit etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal/10 cm und eine obere Tordierung von etwa 6,5- bis etwa 9,5-mal/10 cm. Vorzugsweise ist der Kerndreht aus Glas hergestellt, welches die Spezifizierung ECG 150 3/6 bis 3/13 hat.

Der eingesetzte Kautschuk kann eine beliebige Kautschukart sein, und vorzugsweise wird ein Kautschuk eingesetzt, der eine gute thermische Alterungswiderstandsfähigkeit hat.

Der Kerndraht kann mit Resorcinformalin-Kautschuklatex (RFL) oder einer Kautschukpaste behandelt sein, um die Adhäsion des Kerndrahtes am Kautschuk zu verbessern. Vorzugsweise wird RFL vor dem unteren Tordieren aufgebracht, und die Kautschukpaste wird nach dem oberen Tordieren aufgebracht.

Der Kautschukriemen kann mit einem Canvas-Überzug versehen sein, der vorzugsweise über den Zähnen des Riemens aufgebracht wird.

Der Zahnriemen, der den Kerndraht in eingebetteter Form hat, hat während des Gebrauchs eine minimale Dehnung, eine gute Biegewiderstandsfähigkeit, und es konnten keine Risse an den Zahnköpfen der Zähne selbst nach dem Einsatz unter Spannung über eine lange Zeit hinweg festgestellt werden. Somit hat er eine gute Festigkeit, und die Canvas-Abdeckung kann gege­ benenfalls dem Zahnriemen eine gute Verschleißwiderstandsfähig­ keit vermitteln.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und Beispielen unter Bezugnahme auf die bei­ gefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Schnittansicht eines Zahnrie­ mens nach der Erfindung, und

Fig. 2 und 3 Diagramme zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Laufzeit des Zahnriemens und der Spannung des Zahnriemens.

Obgleich die Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifika­ tionen erfahren kann, sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung nachstehend beschrieben. Diese Beschreibung ist nur beispielhaft zur Verdeutlichung des Wesens der Erfindung zu verstehen und es ist hiermit keine Beschränkung auf die bevor­ zugten Ausführungsformen beabsichtigt, die dargestellt sind.

Ein Zahnriemen nach der Erfindung hat eine Mehrzahl von Kaut­ schukzähnen, die in Längsrichtung angeordnet sind, einen Kaut­ schukrücken, in welchen Kerndrähte eingebettet sind, und vor­ zugsweise eine Canvas-Deckschicht über den Oberflächen der Kautschukzähne. Die Kautschukzähne und der Kautschukrücken sind aus einer wärmebeständigen Kautschukzusammensetzung her­ gestellt, bei der es sich um hydrierten Hydrilkautschuk, chlo­ rosulfoniertem Polyethylenkautschuk oder alkyliertem chloro­ suloniertem Polyethylenkautschuk handeln kann. Die Kerndrähte sind aus Glasfasersträngen hergestellt, die jeweils eine un­ tere Tordierung von etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal/10 cm und eine obere Tordierung von etwa 6,5- bis etwa 9,5, vorzugsweise etwa 8 mal/10 cm haben.

Der Glasfaserstrang ist vorzugsweise gemäß ECG 150 3/6 bis 3/13 beschaffen, und am bevorzugten ist ECG 150 3/11 bis 3/13.

Fig. 1 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Zahnrie­ mens 1 nach der Erfindung. Der Zahnriemen 1 weist eine Mehr­ zahl von Kautschukzähnen 2 auf, die in Längsrichtung des Rie­ mens 1 ausgebildet sind und einen Kautschukrücken 4, in den Kerndrähte 3 aus Glasfasersträngen eingebettet sind. Eine Canvas-Deckschicht 5 ist haftend auf der Oberfläche der Kaut­ schukzähne 2 aufgebracht.

Die Kautschukzähne 2 und der Kautschukrücken 4 sind aus Kaut­ schuk hergestellt, der eine gute thermische Alterungsbestän­ digkeit hat. Beispiele für derartige Kautschuke sind chloro­ sulfonierter Polyethylenkautschuk (CSM), alkylierter chloro­ sulfonierter Polyethylenkautschuk (ACSM) und hydrierter Acryl­ nitrilbutadienkautschuk (bezeichnet als "hydrierter Nitril­ kautschuk", und dargestellt durch "H-NBR"), dem 80% oder mehr Wasserstoff zu der Doppelbindung von Acrylnitrilbutadien­ kautschuk zugegeben wird.

Ein üblicher Säureacceptor ist vorzugsweise vorhanden, wenn der Kautschuk CSM ist, wodurch die Wärmewiderstandsfähigkeit des Kautschuks verbessert werden kann. Ein Beispiel eines Säu­ reacceptors ist eine Magnesiumoxidaluminiumoxidfeststofflö­ sung. Die Magnesiumoxidaluminiumoxidfeststofflösung wird im allgemeinen dargestellt durch Mg_0·7Al_0·3O_1.15. Beispiele für geeignete Magnesiumoxidaluminiumoxidfeststofflösungen sind KW-2000 und KW-2100, welche beide von der Firma Kyowa Kagaku Hogyo Co., Ltd. erhältlich sind, oder es können ähnliche Materialien eingesetzt werden.

Der Säureacceptor ist in einer Menge vorhanden, welche bewirkt, daß ausreichende Mengen an Wasserstoffchlorid entfernt werden, das während der Vernetzung von CSM erzeugt wird, so daß die Ver­ netzungspunkte von CSM nicht auf einen Wert herabgesetzt wer­ den, der zu einer vorbestimmten Vulkanisierungsverbindung führt, d. h. einer Verbindung führt, die eine gewünschte Anzahl von Vernetzungspunkten hat, und daß eine derartige Verbindung nicht erreicht wird, wodurch verursacht würde, daß der Zahnriemen keine ausreichende Wärmewiderstandsfähigkeit hätte und früher bricht. Die Menge an eingesetztem Säureacceptor sollte auch nicht die Menge übersteigen, die dazu führen würde, daß die Mooney-Viskosität des CSM auf einen Wert erhöht würde, bei dem sich Verarbeitungsschwierigkeiten ergeben. Die Menge an Magne­ siumoxidaluminiumoxid, die eingesetzt wird, beläuft sich auf etwa 1 bis etwa 50, vorzugsweise auf etwa 4 bis etwa 20 Ge­ wichtsteile auf 100 Gewichtsteile des chlorosulfonierten Poly­ ethylens. Wenn die Magnesiumoxidaluminiumoxidfeststofflösung in einer Menge von weniger als 1 Gewichtsteil vorhanden ist, kann das Wasserstoffchlorid, das während der Vernetzung er­ zeugt wird, nicht in ausreichendem Maße entfernt werden. Wenn die Magnesiumoxidaluminiumoxidfeststofflösung eine Menge von 50 Gewichtsteilen überschreitet, steigt die Mooney-Viskosität des CSM beträchtlich an, so daß sich Verarbeitungsschwierig­ keiten ergeben. Daher hat die Kautschukzusammensetzung des chlorosulfonierten Polyethylens, das für den Zahnriemen nach der Erfindung eingesetzt wird, vorzugsweise eine zusätzliche Menge einer Magnesiumoxidaluminiumoxidfeststofflösung in dem vorstehend angegebenen Bereich, so daß die Riemenstandzeit verbessert wird und man erwünschte Verarbeitungseigenschaften hat.

Der alkylierte chlorosulfonierte Polyethylenkautschuk wird aus einem niedrig-dichten, gerad-kettigen Polyethylen hergestellt, welches chlorosulfoniert ist, so daß der Chloringehalt in einem Bereich von etwa 15 bis etwa 45 Gewichtsprozent (Gew.%) liegt und der Schwefelgehalt in einem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2,5 Gew.-% liegt. Da ACSM eine Alkylseitenkette umfaßt, wird die Kristallinität des Polyethylens der Hauptkette herabge­ setzt, und daher hat ACSM kautschukähnliche Eigenschaften. Da ACSM in einem niedrigen Temperaturbereich (-10°C oder nie­ driger) kaum kristallisiert, kann die Kautschukelastizität bei­ behalten werden, so daß dem Riemen eine ausgezeichnete Kälte­ beständigkeit verliehen wird.

Für den Canvas-Überzug 5 können textile Materialien mit Lein­ wandbindung, Köperware, Satinware u. dgl. eingesetzt werden, welche Kontraktions- und Expansionseigenschaften in Schuß­ richtung (in Riemenlängsrichtung) haben können. Bei einem Tex­ tilmaterial mit Canvas-Leinwandbindung werden wellenförmige Kreuzungspunkte von Schuß 5a und Kett 5b ununterbrochen in Schuß- und Kettrichtungen gebildet, da die Schußfäden 5a und die Kettfäden 5b vertikal abwechselnd sich kreuzen und lami­ natförmige Gebilde bilden. Bei Köperware oder Satinware bil­ det eine Mehrzahl von Schußfäden und Kettfäden Wellenformen mit Kreuzungspunkten, wobei die Anzahl der wellenförmigen Kreuzungspunkte kleiner als jene bei dem textilen Canvas-Ma­ terial mit Leinwandbindung ist. Der Kautschuk dringt in aus­ reichender Weise nicht nur zwischen die Garne bzw. Fäden des Textilmaterials ein, sondern auch zwischen die Kreuzungspunk­ te. Wenn die Köperware oder Satinware über den Zähnen einge­ setzt wird, wird ein Richtungskontakt von Schußfäden und Kettfäden bei Biegebelastungen des Riemens vermieden, um in bevorzugter Weise die Standzeit des Riemens zu verbessern.

Bei der Canvas-Abdeckung werden sehr starre Garne als Schuß­ fäden eingesetzt, und sehr starre Garne entsprechend den Schuß­ fäden werden als Kettfäden eingesetzt. Daher stehen die Schuß­ fäden und Kettfäden im Gleichgewicht, um ein Canvas-Material zu erhalten, das eine gleichmäßige Dicke hat. Als Folge hier­ von hat der Canvas-Überzug eine gleichmäßige Dicke. Der erhal­ tene Riemen hat einen gleichmäßigen PLD-Wert zur Verbesserung der Standzeit des Riemens. Da ferner der Canvas-Überzug abrieb­ beständig und ausreichend fest ist, sind die Zähne in ausrei­ chendem Maße geschützt, um zu verhindern, daß die Zahnköpfe der Zähne brechen und daß die Zähne sich aus dem Canvas-Mate­ rial herausarbeiten.

Die Bezeichnung PLD bezieht sich auf den Abstand von der Mitte eines Kerndrahtes zu der äußeren Fläche des Rückens des Rie­ mens, welcher einen Canvas-Überzug haben kann.

Der Canvas-Überzug ist aus einem Material, wie Polyamidfasern, Polyesterfasern, aromatischen Polyesterfasern u. dgl. herge­ stellt. Insbesondere können die Schußfäden 5a des Canvas-Über­ zugs von wollig-verarbeiteten Garnen gebildet werden, bei denen Filamentgarne von 6-Nylon, 6,6-Nylon mit Hontraktions- und Expansionseigenschaften gekräuselt werden, und die Kettfäden 5b können von Filamentgarnen aus 6-Nylon oder 6. 6-Nylon her­ gestellt sein.

Zusätzlich können Gemischtzwirngarne aus Spinngarnen als Schuß­ fäden 5a eingesetzt werden, die wenigstens 40 Gew.-% oder mehr und vorzugsweise 50 Gew.-% oder mehr aromatische Polyamidfasern und elastische Urethangarne enthalten. Filamentgarne aus Fa­ sern von Polyamid, Polyvinylalkohol, Polyethylen, Polypropylen u. dgl. wie 6-Nylon, 6.6-Nylon, 4.6-Nylon, 12-Nylon u. dgl. kön­ nen als Kettfäden 5b eingesetzt werden. Eine bevorzugte Aus­ führungsform der Filamentgarne enthält 3 bis 25 Monofilamente mit jeweils 10 bis 50 Denier, die 5- bis 30-mal/10 cm gezwirnt bzw. tordiert sind. Eine Auslegungsform eines Multifilamentgar­ nes enthält 100 bis 200 Filamente aus aromatischem Polyamid mit jeweils 1 bis 6 Denier, welche zu einem Bündel zusammenge­ faßt, oder tordiert bzw. gezwirnt sind, so daß man Multifila­ mentgarne erhält.

Die Spinngarne aus aromatischen Polyamidfasern sind vorzugs­ weise mit elastischen Urethangarnen gefüllt, um die konstante Dicke des Canvas-Materials beizubehalten und die Wärmebestän­ digkeit und die Abriebbeständigkeit zu verbessern. Wenn 40 Gew.-% oder mehr hiervon verwendet werden, können die Wärmebeständig­ keit und die Abriebbeständigkeit nicht verbessert werden.

Zur weiteren Verbesserung der Kontraktions- und Expansions­ eigenschaften des vorstehend angegebenen Zahnriemens können andere synthetische Polyesterfasergarne mit geringer Orien­ tierung bei dem vorstehend angegebenen Canvas-Material mit Leinwandbindung, in die Köperware oder die Satinware einge­ wirkt werden, und der Riemen kann mit einer Wirkware über­ zogen werden. Die Oberflächen der Schußfäden 5a und der Kett­ fäden 5b können mit Klebstoffschichten aus einer gehärteten Resorcinformalinkautschuklatex (RFL) Lösung (nachstehend be­ schrieben), einer Isocyanatlösung oder Epoxylösung überzogen sein.

Die Form der Glasfaserlitzen der Kerndrähte 3 wird beispiels­ weise dadurch gebildet, daß eine Anzahl von nicht-alkalischen Glasfilamenten gebündelt wird, die jeweils etwa 9 oder 9 bis 10 µm im Durchmesser sind, um einen Strang zu bilden, wobei dann etwa 3 erhaltene Stränge zusammengefaßt und die untere Zwirnung durch 3 Stränge mit etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal/10 cm zur Bildung eines Seils tordiert werden, und dann wer­ den etwa 6 bis etwa 13 Seile zusammengefaßt und die obere Zwirnung der Seile in Gegenrichtung zu der unteren Zwirnung mit etwa 6,5-bis etwa 9,5-mal/10 cm erstellt, um den Kern­ draht zu bilden. Alternativ kann der Kerndraht beschrieben werden als ECG 150 3/6 bis 3/13.

Geeignete Glasfilamente sind von Nihon Glass Fiber Co. erhält­ lich.

Die Glasfaserlitzen sind vorzugsweise auf an sich bekannte Weise mit einem Klebbehandlungsmittel, beispielsweise einer RFL-Lösung behandelt und mit einer Kautschukpaste überzogen, um die Adhäsion mit dem Kautschuk zu verbessern. Die RFL-Lö­ sung erhält man durch Vermischen des Anfangskondensats von Resorcin und Formalin mit Kautschuklatex. Das Mol-Verhältnis von Resorcin zu Formalin beläuft sich vorzugsweise auf etwa 1:0,5 bis etwa 1:3, um die Haftfestigkeit der Behandlung zu verstärken.

Das Anfangskondensat von Resorcin und Formalin wird mit dem Latex derart vermischt, daß der Harzgehalt, d. h. das Anfangs­ kondensat etwa 2 bis etwa 30 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile Kautschukgehalt von Latex hat. Die Gesamtfeststoffkonzentra­ tion wird dann auf etwa 5 bis etwa 40 Gew.-% Feststoffe un­ ter Verwendung von Wasser eingestellt.

Der Latex ist vorzugsweise ein Latex aus Styrolbutadien, Vi­ nylpyridinterpolymer, chlorosulfoniertes Polyethylen, H-NBR, Epichlorhydrin, Naturkautschuk, Styrolbutadienkautschuk, Chloropren, Olefinvinylestercopolymer u. dgl.

Vorzugsweise wird die RFL-Lösung auf die Glasstränge aufge­ bracht und ausgehärtet, bevor die Glasstränge für den unteren Bereich tordiert werden. Die RFL-Lösung kann dadurch aufge­ bracht werden, daß die Filamente in die Lösung getaucht wer­ den. Die RFL-Lösung wird dann getrocknet, vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 130°C während einer Zeitdauer von etwa 2 Minuten und dann wird sie aushärten gelassen, vor­ zugsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 250 bis etwa 300°C während einer Zeitdauer von etwa 2 Minuten.

Nachdem die mit RFL behandelten Filamente im unteren Bereich und oberen Bereich tordiert sind, um den Kerndraht zu bilden, wird der Kerndraht mit der Kautschukpaste behandelt. Die Kaut­ schukpaste kann ein in einem Lösungsmittel gelöster Kautschuk sein. Bevorzugte Kautschuke umfassen CSM und H-NBR. Vorzugs­ weise sind der Kautschuk der Kautschukpaste und der Kautschuk­ zähne und des Kautschukrückens von gleicher Sorte. Bevorzugte Lösungsmittel umfassen Methylethylketon und Toluol. Vorzugs­ weise enthält die Kautschukpaste ein Isocyanat. Ein bevorzug­ tes Isocyanat ist Polymethylenpolyphenylisocyanat. Ein bevor­ zugtes Isocyanat ist PAPI-135, hergestellt von M D Chemical Co., Ltd.

Die Kautschukpaste kann auf den Kerndraht durch Eintauchen des Kerndrahts in die Kautschukpaste aufgebracht werden. Die Kautschukpaste auf dem Kerndraht verfestigt sich durch Ein­ wirken einer Wärmemenge, welche eine Verfestigung bewirkt.

Der mit RFL und der Kautschukpaste behandelte Kerndraht kann bei einer Temperatur von etwa 160°C eine Zeitdauer von etwa 2 Minuten wärmebehandelt werden, um die Eigenschaften zu ver­ bessern.

Ein Zahnriemen kann auf an sich übliche Weise mittels eines Preßformverfahrens unter Einsatz der vorstehend angegebenen Materialien hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen näher erläutert, welche lediglich zur Illustration und nicht zur Beschränkung dienen.

Beispiel 1 Herstellen und Testen von Zahnriemen mit Kerndrähten mit 8 oberen Tordierungen/10 cm

Proben aus 3 Glassträngen, hergestellt aus ECG 150 wurden zu­ bereitet, in eine RFL-Lösung getaucht, welche eine in Tabel­ le 1 (nachstehend angegeben) gezeigte Zusammensetzung hatte, getrocknet, wärmebehandelt bzw. gebrannt und dann im unteren Bereich tordiert, wie dies in Tabelle 2 (nachstehend angege­ ben) gezeigt ist, wobei Beispiele und/oder Vergleichsbei­ spiele zur Herstellung eines beschichteten Stranges in Abhän­ gigkeit hiervon hergestellt wurden. Dann wurden 11 oder 13 der beschichteten Stränge im oberen Bereich mit 8,0·± 0,5 mal/10 cm tordiert, um den Kerndraht zu erhalten, der in eine der Kautschukpasten getaucht wurde, welche eine Zusammen­ setzung nach Tabelle 3 (nachstehend angegeben) haben, und dann erfolgte eine Wärmebehandlung bei 160°C 2 Minuten lang, um eine mit RFL und der Kautschukpaste behandelte Glasfaser­ litze zu erhalten, welche die Konfiguration von ECG 150 3/11 oder 3/13 hat.

Tabelle 1

RFL Lösung

Der Canvas-Überzug wurde aus Köpertextur mit 6.6-Nylon wollig behandelten Garnen und 6.6-Nylon wollig behandelten Industrie­ garnen als Schußlage und 6.6-Industrienylongarnen als Kett­ lage mit 2/2↖ (wodurch die Struktur der Köpertextur angege­ ben wird) mit 0,25 Millimeter (mm) oder 0,30 mm Dicke im Quer­ schnitt des Riemens in Abhängigkeit von dem herzustellenden Beispiel oder Vergleichsbeispiel ausgebildet. Der Canvas-Überzug wurde haftend derart aufgebracht, daß er hinsichtlich der Ge­ stalt passend zu den Kautschukzähnen ausgestaltet ist.

Die Kautschukzähne und der Kautschukrücken wurden aus einer Kautschukzusammensetzung hergestellt, die hydrierten Nitril­ kautschuk oder chlorosulfonierten Polyethylenkautschuk als Haupt­ materialien enthielten. Die Zusammensetzungen des Kautschuks sind in Tabelle 4 (nachstehend angegeben) verdeutlicht.

Ein Zahnriemen wurde auf eine übliche Preßbearbeitungsmethode aus den vorstehend angegebenen Materialien hergestellt. Der erhaltene Riemen hatte eine Zahnsteigung von 9 Grad, eine tra­ pezförmige (ZA) Zahnform mit 525 mm, 88 Zähnen und hatte eine Breite von 19,1 mm.

Jeder hergestellte Riemen wurde mit einem Testlauf mit 3 Wellen getestet. Die Ausgangsfestigkeit des Riemens wurde bestimmt. Nach dem Lauf über 1000 Stunden wurde die Riemenrestfestigkeit, das Vorhandensein oder das Fehlen von Rissen an den Zahnköpfen der Zähne und der Verschleißzustand des Canvas-Überzugs ermit­ telt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 (nachstehend angegeben) gezeigt.

Der Zusammenhang zwischen der Riemenlaufzeit und der Spannung des Riemens ist in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Die Spannung des Riemens wurde mit einer Riemenspannmeßeinrichtung gemessen, um eine Ausgangsspannung bei dem Testlauf mit 3 Wellen zu bestim­ men. Der Riemen lief eine vorbestimmte Zeit lang, welche in den Diagrammen angegeben ist, und der Riemen und die Testmaschine wurden auf Umgebungstemperatur gekühlt und dann wurde die Spannung nochmals gemessen.

Der Lauftest mit 3 Wellen hatte eine treibende Riemenscheibe (18 Zähne), eine getriebene Riemenscheibe (36 Zähne) und eine Spannscheibe (52 mm im Durchmesser), welche zwischen der trei­ benden Riemenscheibe und der getriebenen Riemenscheibe ange­ ordnet war. Der Test erfolgte in einem Ofen und einer Tempera­ tur von 120°C, und die Laufbedingungen umfaßten eine Drehzahl der treibenden Riemenscheibe mit 6000 1/min, eine Drehzahl der getriebenen Riemenscheibe mit 3000 1/min, eine Belastung von 5PS und eine Anfangsspannung von 15 kg.

Tabelle 3

(Kautschukpaste)

Tabelle 4

Bei den Zahnriemen der Vergleichsbeispiele Nr. 1 und Nr. 6 (welche jeweils 8 untere Tordierungen/10 cm hatten) trat eine Zerstörung von RFL und der Kautschukpaste auf den Glasfaser­ litzen infolge der Zunahme der Spannung beim Lauf früh auf, woraus eine verminderte Restfestigkeit und ein erhöhter Ver­ schleiß des Canvas-Überzugs resultierten. Bei den Riemen der Vergleichsbeispiele Nr. 5 und Nr. 10 (die jeweils 16 untere Tordierungen/10 cm hatten) wurde die Belastungsänderung auf die Zähne infolge einer Abnahme der Spannung verstärkt, und die Zahnköpfe der Zähne des Riemens an der Vorderseite in Lauf­ richtung gesehen waren gebrochen. Die Riemen der Beispiele Nr. 2, 3, 4, 7, 8 und 9 nach der Erfindung hatten bevorzugte konstante Werte für die Spannung, kein Brechen der Zahnköpfe der Zähne infolge einer Veränderung der Belastung trat auf und sie hatten eine bevorzugte Restfestigkeit und eine bevor­ zugte Verschleißbeständigkeit hinsichtlich des Canvas-Über­ zugs.

Beispiel 2 Zubereitung und Testen des Zahnriemens mit Kerndrähten mit 12 oberen Tordierungen/10 cm

ECG 150 3/13 Glasfaserlitzen ähnlich jenen nach dem Beispiel 1, welcher aber untere Tordierungen von 12-mal /10 cm und obere Tordierungen von 8,0·±0,5-mal/10 cm hatten, wurden als Glas­ kerndrähte eingesetzt.

Der Canvas-Überzug wurde als eine Köpertextur mit 2/2↖ aus Monomultigarnen als Kettlage und Spinngarnen und elastischen Urethangarnen als Schußlage ausgebildet. Die Monomultigarne wurden aus 7 Monofilamenten hergestellt, wobei jedes Monofila­ ment 30 Denier hatte und aus 6.6-Nylon bestand. Die 7 Monofi­ lamente wurden 15-mal/10 cm in eine 5-Richtung tordiert. Das Material und die Größe der Spinngarne sind in Tabelle 5 (nachstehend angegeben) gezeigt. Die elastischen Urethangarne dehnten sich um etwa das 2,0- bis etwa 4,0-fache, bezogen auf ihre Ausgangslänge, beim Tordieren. Die Spinngarne und die elastischen Urethangarne wurden vermischt und in einer 5-Rich­ tung tordiert. Das elastische Urethangarn war aus elastomeren (Spandex) Fasern hergestellt.

Das auf diese Weise gewebte Canvas-Material wurde auf etwa 40 bis etwa 55% der Weblänge mittels einer Haspelmaschine oder einer Rundmaschine geschrumpft. Das Canvas wurde dann mit der RFL-Lösung behandelt, welche eine Zusammensetzung nach Tabelle 1 (vorstehend angegeben) hatte, und es wurde in die H-NBR- Kautschukpaste mit der Zusammensetzung nach Tabelle 3 (vorste­ hend angegeben) eingetaucht, getrocknet und dann wurde es als ein Canvas-Überzug bei dem Zahnriemen eingesetzt.

Die Kautschukzähne und der Kautschukrücken wurden aus Kautschuk­ zusammensetzungen hergestellt, die hydrierten Nitrilkautschuk als Hauptmaterial enthalten. Die Kautschukzusammensetzung ist in der Tabelle 4 (vorstehend angegeben) näher bezeichnet.

Die vorstehend angegebenen Materialien wurden verwendet, um einen Zahnriemen (Beispiel 11) mit dem Verfahren und der Aus­ legungsform herzustellen, welche im vorstehend angegebenen Beispiel 1 beschrieben wurden. Die Ursprungsfestigkeit des Rie­ mens wurde bestimmt. Unter den gleichen Testbedingungen wurden nach einer Laufzeit von 1000 Stunden die Riemenrestfestigkeit, Rißbildungen an den Zahnköpfen der Zähne und der Verschleiß­ zustand des Canvas-Überzugs ermittelt. Auch wurden die Band­ spannungen im Ausgangszustand und nach einer vorbestimmten Zeitperiode untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5

Testergebnisse für Beispiel 11

Wie vorstehend angegeben wurde, behält ein Riemen, der die vorstehend angegebenen Kerndrähte und den Canvas-Überzug hat, seine Spannung über eine Laufzeit von 500 Stunden oder länger bei, es tritt kein Riß an den Zahnköpfen der Zähne durch eine Belastungsveränderung auf, und man erhält bevorzugte Rest­ festigkeitswerte des Riemens und eine bevorzugte Verschleiß­ beständigkeit beim Canvas-Überzug.

Wie vorstehend angegeben ist, hat der Zahnriemen nach der Er­ findung Kerndrähte mit unteren Tordierungen von etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal/10 cm und oberen Tordierungen von etwa 6,5- bis etwa 9,5-mal/10 cm. Die Änderung der Spannung des Riemens während der Laufzeit wird herabgesetzt, eine Wechselbelastungs­ ermüdungserscheinung tritt am Riemen kaum auf, und Risse an den Zahnköpfen der Zähne wurden kaum festgestellt, wodurch die Haltbarkeit des Riemens durch die Kerndrähte verbessert wird.

Die Erfindung wurde anhand von bevorzugten Ausführungsformen detailliert erläutert. Die Erfindung ist natürlich nicht hierauf beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modi­ fikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Zusammenfassend gibt die Erfindung einen Zahnriemen an, der Zähne, einen Kautschukrücken und einen Kerndraht hat, der in den Kautschukrücken eingebettet ist. Der Kerndraht hat untere Tordierungen mit etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal/10 cm und eine obere Tordierung mit etwa 6,5- bis etwa 9,5-mal/10 cm. Vorzugsweise ist der Kerndraht aus Glas mit einer Auslegung gemäß ECG 150 3/6 bis 3/13 hergestellt. Der Kerndraht hat eine spezielle Anzahl von Tordierungen, um die physikalischen Eigen­ schaften des Riemens zu verbessern.

Claims (15)

1. Kautschukzahnriemen, gekennzeichnet, durch Kautschukzähne (2), einen Kautschukrücken (4) und we­ nigstens einen Kerndraht (3), der in den Kautschukrücken (4) eingebettet ist, wobei der Kerndraht (3) untere Tordie­ rungen mit etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal/10 cm und obere Tordierungen mit etwa 6,5- bis etwa 9,5-mal/10 cm hat.

2. Kautschukzahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die obere Tordierung des Kerndrahts (3) sich auf etwa 8-mal/10 cm beläuft.

3. Kautschukzahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kerndraht (3) eine Auslegung nach ECG 150 3/6 bis 3/13 hat.

4. Kautschukzahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kerndraht (3) eine Auslegung nach ECG 150 3/11 hat.

5. Kautschukzahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kautschuk ein chlorosulfonierter Poly­ ethylenkautschuk, ein alkylatierter chlorosulfonierter Poly­ ethylenkautschuk oder ein hydrierter Acrylnitrilbutadien­ kautschuk ist.

6. Kautschukzahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kerndraht (3) mit wenigstens einem Resor­ cinformalin-Kautschuklatex oder einer Kautschukpaste behandelt ist.

7. Kautschukzahnriemen nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kautschukpaste aus dem gleichen Kautschuk wie der Kautschukrücken (4) hergestellt ist.

8. Kautschukzahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er ferner einen Canvas-Überzug (5) aufweist.

9. Kautschukzahnriemen nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zähne (2) mit dem Canvas-Überzug (5) be­ deckt sind.

10. Kautschukzahnriemen, dadurch gekennzeichnet, daß er Kautschukzähne (2), einen Kautschukrücken (4) und we­ nigstens einen Glaskerndraht (3) aufweist, welcher in den Kautschukrücken (4) eingebettet ist, wobei der Glaskern (3) untere Tordierungen mit etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal/10 cm, obere Tordierungen mit etwa 6,5- bis etwa 9,5-mal/10 cm und eine Auslegung nach ECG 150 3/6 bis 3/13 hat.

11. Zahnriemen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndraht (3) eine obere Tordierung von etwa 8 mal 10 cm hat.

12. Zahnriemen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndraht (3) eine Auslegung nach ECG 150 3/11 bis ECG 150 3/13 hat.

13. Zahnriemen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einen Canvas-Überzug (5) hat.

14. Kautschukzahnriemen, gekennzeichnet, durch Kautschukzähne (2), einen Kautschukrücken (4), einen Canvas-Überzug (5) über den Zähnen und wenigstens einen Glas­ kerndraht (3), wobei der Glaskerndraht untere Tordierungen mit etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal/10 cm, obere Tordierungen mit etwa 6,5 bis etwa 9,5 mal/10 cm und eine Auslegung nach ECG 150 3/6 bis 3/13 hat.

15. Zahnriemen, gekennzeichnet, durch einen Kautschukrücken (4) und einen Kerndraht (3), welcher in den Kautschukrücken eingebettet ist, wobei der Kerndraht (3) untere Tordierungen mit etwa 10,5- bis etwa 13,5-mal / 10 cm und obere Tordierungen mit etwa 6,5- bis etwa 9,5-mal/10 cm hat.