DE4216368A1

DE4216368A1 - Zahnriemen

Info

Publication number: DE4216368A1
Application number: DE4216368A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Nakajima; Kazutoshi Ishida; Satoshi Murakami
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1992-12-17
Also published as: JP3200088B2; US5306213A; JPH04341639A

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Treibriemen und insbesondere einen Riemen, von dem Bereiche des Spannungs- und Kompressionsabschnittes aus verschiedenen Gummizusammensetzungen hergestellt sind, um sowohl a) Beständigkeit gegen Verschleiß in Hoch- und Niedertemperaturumgebungen, als auch b) Beständigkeit gegen Eindringen von Öl aufzuweisen.

Stand der Technik

In den letzten Jahren hat es eine zunehmende Nachfrage nach dem gezahnten Treibriemen gegeben. Der gezahnte Treibriemen hat mehrere Vorteile. Vor allem läßt er positive Wechselwirkungen mit den zugeordneten Riemenscheiben zu. Die Zähne sorgen für schlupffreie Führung, die mit dem herkömmlichen Flach- und Keilriemen nicht erreicht werden kann. Zahnriemen sind auch in der Hinsicht wünschenswert, daß sie kein Schmiermittel erfordern, wie es bei Getrieben notwendig ist, die Zahnräder und/oder Ketten verwenden.

Der gezahnte Riemen ist in der Automobilindustrie bereits besonders er wünscht. Er wird in der Kraftübertragung allgemein für obenliegende Nockenwellen (OHC) in Autos verwendet. Im Interesse von Einsparungen hat die Automobilindustrie schon kleinere und energiegünstigere Autos entworfen. Konstrukteure streben danach, die Motorgröße ebenso zu verringern wie die Motorkammern. Diese Motoren arbeiten oft bei hohen Temperaturen, was eine beträchtliche Hitzeerzeugung in der entsprechenden Kammer zur Folge hat. Entsprechend müssen Riemen für Automotoren gebaut sein, um den hohen Betriebstemperaturen ebenso Widerstand zu leisten wie den kalten Bedingungen, die beim Anlassen angetroffen werden können.

Es ist üblich, diese Zahnriemen hauptsächlich aus Chloropren-Gummi herzustellen. Chloropren-Gummi neigt jedoch in Hochtemperatur-Umgebungen zur Rißbildung.

Dies ist besonders an der gehärteten Zahnwurzel des Riemens ein Problem. Zur Lösung dieses Problems wurden schon Anstrengungen unternommen, um die Hitzebeständigkeit des Chloropren-Gummis zu verbessern. Während schon einige Verbesserungen vorgenommen wurden, hat Chloropren-Gummi bei hohen Temperaturen von Natur aus Grenzen. Folglich sind mit Chloropren-Gummi bei Kraftübertragungen bis jetzt noch keine befriedigenden Ergebnisse erzielt worden.

Als Ergebnis hat es eine zunehmende Anstrengung gegeben, von Chloropren-Gummi zu Gummiarten mit einer besseren Hitzebeständigkeit zu wechseln, insbesondere zu Gummiarten, deren Hauptkette bereits hoch oder völlig gesättigt ist. Beispielhaft für solche Gummiarten sind chlorsulfonierter Polyethylen- Gummi und hydrierter Nitril-Gummi. Die japanische Offenlegungsschrift 15 98 277/1987 offenbart einen Zahnriemen aus hydriertem Nitril-Gummi.

Durch die Verwendung von chlorsulfoniertem Polyethylen-Gummi beschäftigen sich die Riemen-Konstrukteure mit zwei miteinander konkurrierenden Zielen; das der Verbesserung der Temperatur- und Ölbeständigkeit. Hitze-, Kälte- und der Ölbeständigkeit werden alle durch den Chlorgehalt des Polymers beeinflußt. Durch Kontrolle des Chlorgehaltes zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit des Riemens wird die Ölbeständigkeit gefährdet und umgekehrt.

Hydrierter Nitril-Gummi hat ebenfalls von Natur aus einige Nachteile. Erstens ist er sehr teuer, zweitens ist mit der Zusammensetzung schwierig zu arbeiten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung zielt speziell darauf ab, die oben aufgezählten Probleme in einer neuen und einfachen Weise zu lösen.

Die vorliegende Erfindung umfaßt einen Treibriemen mit einem Riemenkörper, der eine innere und äußere Oberfläche besitzt, wobei der Riemenkörper einen Kompressionsabschnitt und einen Spannungsabschnitt besitzt, der außerhalb des Kompressionsabschnittes beabstandet ist. Mindestens ein erster Bereich des Spannungsabschnittes ist durch eine chlorsulfonierte Gummi zusammensetzung mit einem Chlorgehalt von 15 bis 30 Gewichtsprozent definiert. Mindestens ein zweiter Bereich des Kompressionsabschnittes ist durch eine Gummizusammensetzung definiert, die von der Gummizusammensetzung des ersten Bereichs verschieden ist.

Es ist das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen Riemen mit ausgezeichneter Beständigkeit sowohl gegen Temperaturextreme als auch gegen Öl bereitzustellen, das üblicherweise in vielen Umgebungen angetroffen wird, in denen Riemen, und insbesondere Zahnriemen, verwendet werden.

Die für den ersten Riemenbereich beschriebene Gummizusammensetzung besitzt einen Chlorgehalt, der so gewählt wird, daß der Gummi gegen Rißbildung und Abnutzung bei hohen Temperaturen resistent ist. Jedoch leistet dieser Gummi nicht in wirksamer Weise Widerstand gegen das Eindringen von Öl und neigt zur Schwellung, wenn das Öl dabei absorbiert wird. Dementsprechend ist der zweite Bereich des Kompressionsabschnittes aus Gummi gemacht, der gegenüber Öl eine größere Beständigkeit besitzt.

Insbesondere ist die Gummizusammensetzung, die den zweiten Bereich definiert, vorzugsweise mindestens eine von a) einer chlorsulfonierten Polyethylen- Gummizusammensetzung mit einem Chlorgehalt von 32 bis 45 Gewichtsprozent, b) einer hydrierten Nitril-Gummizusammensetzung, c) einer Nitril- Gummizusammensetzung oder d) einer Chloropren-Gummizusammensetzung.

Es wurde herausgefunden, daß Riemen aus Gummizusammensetzungen, wie oben beschrieben, bei extremen Temperaturen ausgezeichnete Verschleiß- Charakteristika aufweisen und in Umgebungen effektiv verwendbar sind, wo sie, wie in einer Motorkammer, Öl ausgesetzt sind.

Die vorliegende Erfindung hat eine besondere Verwendbarkeit bei Treibriemen mit in Längsrichtung beabstandeten Zähnen für einen positiven Antrieb. Diese Zahnriemen sind an den Riemen-Ansätzen gegen Rißbildung besonders anfällig.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Volumen der Gummizusammensetzung im ersten Bereich höchstens viermal so groß wie das Volumen der Gummizusammensetzung im zweiten Bereich.

In einer Ausführungsform besitzt die Gummizusammensetzung im ersten Bereich eine gleichmäßige Dicke von mindestens 0.1 mm.

In einer Ausführungsform erstreckt sich die Gummizusammensetzung des ersten Bereichs kontinuierlich vom Spannungsabschnitt bis in den Kompressionsabschnitt. Ebenso erstreckt sich die Gummizusammensetzung des zweiten Bereichs kontinuierlich vom Kompressionsabschnitt bis in den Spannungsabschnitt. Die Grenzfläche zwischen dem ersten und zweiten Bereich besitzt ein Wellenmuster, das allgemein dem Umriß der Riemen-Zähne folgt.

In einer Ausführungsform besitzt die chlorsulfonierte Polyethylen-Gummi zusammensetzung im zweiten Bereich einen Chlorgehalt von 33 bis 45 Gewichtsprozent. Ein mehr bevorzugter Bereich für den Chlorgehalt liegt zwischen 34 bis 43 Gewichtsprozent.

In einer Ausführungsform besitzt die chlorsulfonierte Polyethylen-Gummi zusammensetzung im ersten Bereich einen Chlorgehalt von 15 bis 28 Gewichtsprozent und liegt mehr bevorzugt im Bereich von 20 bis 27 Gewichtsprozent.

In einer Ausführungsform ist die chlorsulfonierte Polyethylen-Gummi zusammensetzung im ersten Bereich entweder a) chlorsulfoniertes Niederdruck- Polyethylen mit einer linearen molekularen Struktur oder b) chlorsulfoniertes Hochdruck -Polyethylen.

Um die Hitzebeständigkeit des Riemens zu verbessern, kann ein Magnesiumoxid-Aluminiumoxid in fester Lösung zum chlorsulfonierten Polyethylen zumindest entweder im ersten oder im zweiten Bereich hinzugegeben werden. Das Magnesiumoxid-Aluminiumoxid in fester Lösung wird vorzugsweise in 1 bis 50 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile an chlorsulfoniertem Polyethylen bereitgestellt. Bevorzugter liegt dieser Bereich bei 4 bis 20 Gewichtsteilen auf 100 15 Gewichtsteile an chlorsulfoniertem Polyethylen.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt eine Deck-Schicht aus Leinwand auf den Zähnen vor. Die Decke aus Leinwand ist vorzugsweise entweder a) glatter Stoff, b) Köper-Stoff, c) Satin-Stoff oder d) Stoff, der in Längsrichtung des Riemens dehnbar ist.

Die Schicht aus Leinwand wird vorzugsweise aus einem Stoffkörper hergestellt, der durch Kett- und Schußfäden definiert ist, und die Fäden sind entweder mit a) einem Abbindeprodukt, das entweder i) eine RFL-Lösung, ii) eine Isocyanat-Lösung oder iii) eine Epoxid-Lösung darstellt, oder mit b) Kautschukzement überzogen.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegen belastungstragende Schnüre (Cords) vor, die sich in Längsrichtung des Riemens zwischen dem Spannungs- und dem Kompressionsabschnitt erstrecken. In einer Ausführungsform besteht mindestens eine der belastungstragenden Schnüre aus einer Vielzahl verdrillter Stränge von denen jeder zur Definition einer ersten Strang-Baueinheit aus einer Vielzahl alkalifreier Glasfäden von 8 bis 10 µm Durchmesser mit einer Verdrillrate von 5 bis 25 Verdrillungen auf 10 cm besteht. Die Stränge der ersten Strang- Baueinheit sind in einer ersten Richtung verdrillt. Eine Vielzahl dieser ersten Strang- Baueinheiten sind in einer Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung mit einer Rate von 3 bis 13 Verdrillungen auf 10 cm verdrillt, um die eine belastungstragende Schnur zu definieren.

In einer Ausführungsform werden die belastungstragenden Schnüre mit einer RFL-Lösung behandelt. Die RFL-Lösung ist vorzugsweise eine Mischung eines Resorcinol-Formalin-Ausgangskondensationsproduktes und Latex.

Vorzugsweise werden die belastungstragenden Schnüre auch einer Überzugs-Behandlung unterzogen.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch einen Treibriemen mit einem Riemenkörper, der eine innere und eine äußere Oberfläche besitzt, wobei der Riemenkörper einen Kompressionsabschnitt besitzt sowie einen Spannungsabschnitt, der außerhalb des Kompressionsabschnittes beabstandet ist. Mindestens ein erster Bereich des Spannungsabschnittes wird durch eine erste Gummizusammensetzung definiert. Mindestens ein zweiter Bereich des Kompressionsabschnittes ist durch eine Gummizusammensetzung definiert, die anders als die erste Gummizusammensetzung ist. Die Gummizusammensetzung im zweiten Bereich ist vorzugsweise zumindest eines von a) einer chlorsulfonierten Polyethylen-Gummizusammensetzung mit einem Chlorgehalt von 32 bis 45 Gewichtsprozent, b) einer hydrierten Nitril-Gummizusammensetzung c) einer Nitril- Gummizusammensetzung oder d) einer Chloropren-Gummizusammensetzung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Teil-Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Transmissions- Zahnriemens; und

Fig. 2 ist eine Teil-Seitenansicht einer modifizierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transmissions-Zahnriemens.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Ein erfindungsgemäßer Transmissionsriemen ist mit dem Bezugszeichen 10 in Abb. 1 bezeichnet. Der Riemen 10 wird durch Schichten 12, 14 aus einer ersten bzw. einer zweiten Gummizusammensetzung definiert, welche die Riemen-Rückseite bzw. die Seiten mit den Riemen-Zähnen definieren. Der Riemen 10 besitzt eine innere Oberfläche 16, eine äußere Oberfläche 18 und eine Längserstreckung, die sich in Fig. 1 von rechts nach links erstreckt.

Eine Vielzahl seitlich beabstandeter, sich längsweise erstreckender Schnüre 20 (Cords) definieren die neutrale Achse für den Riemen 10. Ein Spannungsabschnitt 22 ist außerhalb der Schnüre 20 definiert, mit einem innerhalb der Schnüre 20 definierten Kompressionsabschnitt 24.

Die zweite Gummischicht 14 definiert in Längsrichtung beabstandete Zähne 26, die mit einer Schicht aus Leinwand 28 überzogen sind. Die zweite Schicht 14 erstreckt sich fortschreitend von den Zähnen 26 bis außerhalb der belastungstragenden Schnüre 20, so daß die belastungstragenden Schnüre 20 völlig in die zweite Gummischicht 14 eingebettet sind.

In Fig. 2 ist unter Bezugszeichen 30 eine modifizierte erfindungsgemäße Riemenform abgebildet. Der Riemen 30 hat im wesentlichen dieselbe Bauart wie Riemen 10, inclusive eines Spannungsabschnittes 22 sowie eines Kompressionsabschnittes 24 auf den abgewandten Seiten der belastungstragen den Schnüre 20. Der Riemen 30 hat entsprechende Zähne 26, auf die eine Schicht 28 aus Leinwand aufgeklebt ist.

Das Hauptunterscheidungsmerkmal liegt in der Grenzfläche 32 zwischen der ersten und der zweiten Schicht 12 bzw. 14. Die Grenzschicht 32 weist ein Wellenmuster auf, das im allgemeinen dem Umriß der Riemenzähne 26 folgt. Die erste Schicht 12 definiert nur einen Bereich des Spannungsabschnittes und erstreckt sich nach innen, um in die Zähne 26 im Kompressionsabschnitt 24 einzudringen. In ähnlicher Weise definiert die zweite Schicht 14 nur einen Bereich der Zähne 26 im Kompressionsabschnitt 24 und dringt in den Spannungsabschnitt 22 ein. Die Grenzfläche 32 zwischen den Schichten 12, 14 bewegt sich daher alternierend über und unter den Schnüren 20.

Die Erfindung berücksichtigt auch die Verwendung von chlorsulfonierter Polyethylen-Gummizusammensetzung für die erste/rückwärtige Gummi- Oberflächenschicht 12. Die Gummizusammensetzung in der ersten Schicht 12 hat einen Chlorgehalt von 15 bis 30 Gewichtsprozent. Vorzugsweise beträgt der Chlorgehalt 15 bis 28 Gewichtsprozent, und bevorzugter liegt er im Bereich von 20 bis 27 Gewichtsprozent.

Der Chlorgehalt der chlorsulfonierten Polyethylen-Gummizusammensetzung bestimmt deren Beständigkeit gegenüber Temperaturextremen und Öl. Nimmt der Chlorgehalt ab, so nimmt die Beständigkeit gegenüber Hitze und Kälte ab, jedoch die Beständigkeit gegenüber Eindringen von Öl zu. Es wurde herausgefunden, daß ein Chlorgehalt unter 15 Gewichtsprozent unerwünscht ist, da ein Riemenbestandteil herauskommt, bei dem die mechanische Stärke der Gummizusammensetzung deutlich erniedrigt ist. Andererseits, falls der Chlorgehalt Gewichtsprozent übersteigt, hat die Gummizusammensetzung keine ausreichende Beständigkeit gegen Hitze, während sich die Beständigkeit gegenüber Öl verbessert. Es wurde herausgefunden, daß der oben angegebene Gewichtsprozent-Bereich hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, Hitze- und Kältebeständigkeit sowie der Beständigkeit gegenüber Eindringen von Öl optimal ist.

Die Gummizusammensetzung in der ersten Schicht 12 ist vorzugsweise ein chlorsulfoniertes Niederdruck-Polyethylen mit einer linearen molekularen Struktur oder ein chlorsulfoniertes Hochdruck-Polyethylen mit einem Chlorgehalt von 15 bis 30 Gewichtsprozent, wie oben beschrieben.

Die Erfindung berücksichtigt, daß die zweite/zahnseitige Gummischicht 14 aus einer Gummizusammensetzung hergestellt wird, die anders ist als die Gummi zusammensetzung der ersten Schicht 12. Genauer gesagt wird die Gummi zusammensetzung für die zweite Schicht gewählt, um eine größere Beständigkeit gegenüber Eindringen von Öl bereitzustellen. Die ölbeständige Gummi zusammensetzung für die zweite Schicht wird aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus a) chlorsulfonierten Polyethylen-Gummizusammensetzungen mit einem Chlorgehalt von 32 bis 45 Gewichtsprozent b) hydrierten Nitril- Gummizusammensetzungen, c) Nitril-Gummizusammensetzungen und d) Chloropren-Gummizusammensetzungen. Falls die Gummizusammensetzung für die zweite Gummischicht eine chlorsulfonierte Gummizusammensetzung ist, so liegt der bevorzugte Gewichtsbereich bei 33 bis 45% und bevorzugter, bei 34 bis 43%. Vorzugsweise wird für die zweite Gummischicht 14 eine Gummizusammensetzung mit einer höheren Beständigkeit gegenüber Eindringen von Öl, als sie chlorsulfonierte Polyethylen-Gummizusammensetzung aufweist, verwendet, mit einem Chlorgehalt im Bereich von 15 bis 30 Gewichtsprozent, wie es für die erste Schicht bevorzugt wurde. Dies ist deswegen der Fall, weil die zweite Gummischicht 14 des Riemens sonst wegen Ölabsorption anschwillt, wenn Öl auf dem Riemen verschüttet oder anderweitig verspritzt ist, was im allgemeinen in einer Motorkammer vorkommen kann. Schwillt der Riemen einmal an, so wird er beträchtlich weit und greift darum nur schlecht auf der zugehörigen Riemenscheibe. Dies kann zu ungleichmäßigem Betrieb führen und/oder zu frühzeitiger Zerstörung des Riemens.

Es wurde herausgefunden, daß eine exzellente Riemenleistung aus einem Volumen der Gummizusammensetzung in der ersten Gummischicht resultiert, das höchstens viermal so groß ist wie das Volumen der Gummizusammensetzung in der zweiten Schicht 14. Bevorzugterweise liegt die Gummizusammensetzung in der ersten Gummischicht 12 in einer Größenordnung vor, von höchstens zwei Volumeneinheiten gegenüber einer Volumeneinheit der Gummizusammensetzung in der zweiten Gummischicht 14. Es wurde herausgefunden, daß, falls dieses Verhältnis 4 übersteigt, die Ölbeständigkeit ungenügend ist, weil eine beträchtliche Menge der Gummizusammensetzung in der ersten Gummischicht 12, mit einer geringeren Ölbeständigkeit, in die Zähne 26 eindringt.

Es wurde auch herausgefunden, daß die Dicke der Gummizusammensetzung in der ersten Gummischicht 12 mindestens 0,1 mm betragen sollte. Falls die Dicke weniger als 0,1 mm beträgt, wird keine deutliche Beständigkeit gegenüber Temperaturextremen verwirklicht. Im Riemen 10 in Fig. 1 hat die Gummischicht 12 eine gleichmäßige Dicke. Jedoch variiert dieselbe Dicke im Riemen 30 in Fig. 2 beträchtlich längs der Riemenerstreckung.

Um die Hitzebeständigkeit von chlorsulfoniertem Polyethylen zu verbessern, betrifft die Erfindung die Zugabe einer festen Lösung von Magnesiumoxid- Aluminiumoxid. Das Magnesiumoxid-Aluminiumoxid in fester Lösung, ein Säureempfänger, wird durch die Formel Mg_0,7 Al_0,9 O_1,15 dargestellt. Diese Zusammensetzung ist bei Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., käuflich erhältlich, wobei dieses Produkt als KW-2000 und KW-2100 identifiziert wird. Die Menge an Säureempfänger beträgt normalerweise 1 bis 50 Gewichtsteile und bevorzugter 4 bis 20 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile chlorsulfoniertes Polyethylen. Für den Fall, daß das Magnesiumoxid-Aluminiumoxid in fester Lösung weniger als ein Gewichtsteil beträgt, nimmt die Zahl der Quervernetzungspunkte für das chlorsulfonierte Polyethylen ab, weil die während der Quervernetzung produzierte Salzsäure nicht wirksam entfernt werden kann, was das erwünschte Vulkanisationsprodukt an der Entstehung hindert. Das Ergebnis ist dergestalt, daß der Zahnriemen in einer Hochtemperaturumgebung gegenüber Rißbildung anfällig ist. Wenn die Menge an Säureempfänger 50 Gewichtsteile übersteigt, nimmt die Mooney-Viskosität beträchtlich zu und stellt ein Problem für die Bearbeitbarkeit dar. Der bevorzugte Bereich für den Säureempfänger, 1 bis 50 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile chlorsulfoniertes Polyethylen, ergibt einen Riemen mit einer langen Lebensdauer und einer Gummizusammensetzung, die sich während der Herstellung gut bearbeiten läßt.

Die Schicht 28 aus Leinwand (canvas) besteht entweder aus a) einem glatten Stoffkörper b) einem geköperten Stoffkörper c) einem Satinstoffkörper oder d) einem anderen Stoffkörper, der in der Kettrichtung dehnbar ist, d. h. in der Längsrichtung des Riemens. Für den Fall der glatten Leinwand sind die wellen förmigen Kreuzungen von Kett- und Schußgarn kontinuierlich sowohl in Kett- als auch in Schußrichtung gebildet, weil Kett- und Schußfäden jedesmal alternierend über- oder untereinander vorbeiführen. Wenn Köper- oder Satin-Leinwand verwendet wird, formen der Kett- und der Schußfaden in längeren Zwischenabständen wellenförmige Kreuzungspunkte. Das heißt, der Kett- und Schußfaden liefern nicht bei jedem Überlappungspunkt eine wellenförmige Kreuzung. Als Ergebnis ist die Anzahl der wellenförmigen Kreuzungspunkte im Vergleich zur Anzahl in normaler glatter Leinwand vermindert. Das Ergebnis davon ist, daß der Gummi nicht nur in den Fädenzwischenraum eindringt, sondern auch zwischen die Fäden bei nicht wellenförmigen Kreuzungspunkten. Dies verhindert während des Biegens direkten Kontakt von Kett- und Schußfäden, was eine verlängerte Riemenlebensdauer zum Ergebnis hat.

Um die Dehnbarkeit der Schicht 28 aus Leinwand zu verbessern, kann die oben beschriebene glatte Köper- oder Satin-Leinwand mit einem anderen, weniger zu beanspruchenden, synthetischen Polyesterfaser-Garn verwoben werden.

Der die Kett- und Schußfäden bildende Stoffkörper der Leinwand 28 ist mit einer Klebeschicht überzogen, die entweder a) ein Abbindeprodukt einer RFL-Lösung, Isocyanat-Lösung oder Epoxy-Lösung oder b) Kautschukzement ist.

Die belastungstragenden Schnüre 20 sind vorzugsweise eine Glasfaser- oder Aramid-Faserschnur. In einer Ausführungsform wird die Glasfaserschnur durch Verdrillung dreier Stränge hergestellt, wobei jeder aus einem Bündel einer Vielzahl alkalifreier Glasfäden von 8 bis 10 µm Durchmesser besteht. Diese Fäden sind zur Erzeugung einer Strang-Baueinheit in einer ersten Richtung mit einer Rate von 5 bis 25 Verdrillungen auf 10 cm verdrillt. 1 bis 13 solcher Strang-Baueinheiten werden zur Erzeugung der Schnüre entgegengesetzt zur ersten Richtung mit einer Verdrillungsrate von 3 bis 13 Verdrillungen auf 10 cm verdrillt. Ein kommerzielles Produktbeispiel wird als ECT1 50-3/6 bis 3/13 identifiziert.

Die Aramid-Faserschnur ist ein aus einem Bündel von 100 bis 1000 Fäden von 1 bis 6 Denier hergestelltes Massen-Garn. Die Fäden werden einer RFL- Behandlung sowie einer Überzugsbehandlung unterzogen. Die RFL-Lösung ist eine Mischung eines Resorcinol-Formalin-Ausgangskondensationsproduktes und Latex. Vorzugsweise wird das molare Verhältnis von Resorcinol und Formalin zur Maximierung der Klebestärke bei 1 : 1,5 bis 3 gehalten. Das Resorcinol- Formalin-Ausgangskondensationsprodukt wird in Latex eingemischt, so daß der Harzgehalt 2 bis 100 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile des Gummigehaltes des Latex beträgt und wird dann auf einen Gesamt-Feststoffgehalt von 5 bis 40 Gewichtsprozent eingestellt.

Der Latex, der die Erfindung umfaßt, ist wenigstens entweder ein Styrol- Butadien-Vinylpyridin Terpolymer, chlorsulfoniertes Polyethylen, H-NBR, Epichlorhydrin, natürlicher Kautschuk, SBR, Chloropren-Gummi oder ein Olefin- Vinylester Copolymer.

Die folgenden Beispiel werden verwendet, um die Effektivität der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren.

Beispiel 1

Ein Bündel dreier paralleler Garne aus ECG1 50, die als belastungstragende Glasschnüre verwendet werden, wurde in eine RFL-Behandlungslösung eingetaucht, die aus 1 Gewichtsprozent Resorcinol, 1 Gewichtsprozent von 37% Formalin, 18 Gewichtsprozent Vinylpyridin-SBR Latex und 80 Gewichtsprozent deionisiertem Wasser bestand. Das behandelte Bündel wurde getrocknet und gebacken, wonach es zur Darstellung einzelner Garne mit einer Rate von 16 Verdrillungen auf 10 cm verdrillt wurde. Ein Bündel 13 solcher Garne wurde mit einer Rate von 8 Verdrillungen auf 10 cm verdrillt, in Kautschukzement eingetaucht und erhitzt, damit sich eine Glasfaserschnur mit einer Konfiguration von ECG1 50-3/1 vergibt.

Die verwendete Deck-Leinwand war ein Köper-Stoff von wollartig bearbeitetem 6,6-Nylongarn für die Kettfäden und 6′6-Industrie-Nylon für die Schußfäden mit einer Querschnittsdicke von 0,25 mm. Die Leinwand wurde einem Adhäsionsbehandlungsprozeß unterzogen, um mit den Riemenzähnen gleich zugehen. Die erste/hintere Oberflächen-Gummischicht 12 und die zweite/zahnseitige Gummischicht wurden aus einer Gummizusammensetzung hergestellt, die chlorsulfoniertes Polyethylen und hydrierten Nitril-Gummi verwendetet, wie in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Lagen aus Gummi, wurden zur Herstellung einer ersten und zweiten Schicht doppelt gelegt, die der hinteren Oberflächen-Gummischicht (erste) und der zahnseitigen Oberflächen-Gummischicht (zweite) entsprechen. Durch Verwendung dieser Lagen wurde der Zahnriemen 30, der in Fig. 2 abgebildet ist, durch Verwendung eines herkömmlichen Preßsitzverfahrens hergestellt. Der hergestellte Riemen war vom ZA-Zahn-Typ mit einem Zahnabstand von 9,525 mm, mit 88 Zähnen und einer Breite von 19,1 mm.

Der Riemen wurde in einer Umgebung getestet, wo er Schmieren sowie kalten und heißen Temperaturen unterworfen wurde, um die Nutzungszeit zu bestimmen, bevor der Vorgang der Rißbildung begann.

Schmier-Nutzungstest

In diesem Test wurde der Riemen über eine Antriebsrolle mit 21 Zähnen und über eine Abtriebsrolle mit 42 Zähnen gezogen. Eine Spannrolle mit 50 mm Durchmesser wurde gegen den Riemen, zwischen Antriebs- und Abtriebsrolle plaziert. Das System wurde bei Raumtemperatur betrieben, wobei die Antriebsrolle mit 7200 upm, mit einer Last von 5 HP und einer Ausgangsspannung von 15 kgf rotierte. 100 ccm/hr Maschinenöl wurde auf den mit der Antriebsrolle in Kontakt stehenden, gezahnten Riementeil getropft.

Hochtemperaturtest

In diesem Test wurde der Zahnriemen über eine Antriebsrolle mit 21 Zähnen und über eine Abtriebsrolle mit 42 Zähnen gezogen. Eine Spannrolle mit 52 mm Durchmesser wurde gegen den Riemen, zwischen die zwei Rollen plaziert. Das System wurde bei einer Umgebungstemperatur von 120°C betrieben, wobei die Antriebsrolle mit 7200 upm und der Riemen mit einer Last von 5 HP und einer Ausgangsspannung von 15 kgf rotierte.

Niedrigtemperaturtest

In diesem Test wurde der Zahnriemen über eine Antriebsrolle mit 21 Zähnen und über eine Abtriebsrolle mit 42 Zähnen gezogen. Der Riemen wurde auf dem Testaufbau 15 Stunden stehen gelassen, danach wurde er bei einer Umgebungstemperatur von -35°C betrieben. Die Antriebsrolle wurde mit 1800 upm unter einer Last von 15 kgf 5 min lang rotieren lassen, wonach sie 15 Minuten stehengelassen wurde und dann wieder für weitere 5 Minuten betrieben wurde. Der Zyklus wurde wiederholt. Die Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 2 hinsichtlich Öl-, Hitze- und Kältebeständigkeit.

Die vorausgegangene Offenbarung spezieller Ausführungsformen beabsichtigt, die breit angelegten Konzepte, die diese Erfindung umfaßt, beispielhaft zu erläutern.

Claims

1. Treibriemen umfassend:
einen Riemenkörper mit einer inneren und äußeren Oberfläche,
wobei der Riemenkörper einen Kompressionsabschnitt und einen Spannungsabschnitt außerhalb des Kompressionsabschnittes und mit Abstand besitzt,
wobei mindestens ein erster Bereich des Spannungsabschnittes durch eine chlorsulfonierte Polyethylen-Gummizusammensetzung mit einem Chlorgehalt von 15 bis 30 Gewichtsprozent definiert ist und
mindestens ein zweiter Bereich des Kompressionsabschnittes, durch eine von der Gummizusammensetzung des ersten Bereichs verschiedene Gummizusammensetzung definiert ist.

2. Treibriemen nach Anspruch 1, wobei die den zweiten Bereich definierende Gummizusammensetzung wenigstens aus einem von a) chlorsulfonierter Polyethylen- Gummizusammensetzung mit einem Chlorgehalt von 32 bis 45 Gewichtsprozent, b) einer hydrierten Nitril-Gummizusammensetzung, c) einer Nitril-Gummizusammensetzung und d) einer Chloropren-Gummizusammensetzung besteht.

3. Treibriemen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Treibriemen eine Länge besitzt und eine Vielzahl in Längsrichtung des Treibriemens beabstandete Zähne vorhanden sind.

4. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Volumen der Gummizusam mensetzung des ersten Bereichs höchstens 4 mal so groß ist wie das Volumen der Gummizusammensetzung des zweiten Bereichs.

5. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Bereich eine gleichmäßige Dicke besitzt.

6. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Bereich mindestens eine Dicke von 0,1 mm hat.

7. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die Gummizusammensetzung des ersten Bereichs kontinuierlich vom Spannungsabschnitt bis in den Kompressionsabschnitt erstreckt.

8. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die Gummizusammensetzung des zweiten Bereichs kontinuierlich vom Kompressionsabschnitt bis in den Spannungsabschnitt erstreckt.

9. Treibriemen nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die chlorsulfonierte Gummi zusammensetzung im zweiten Bereich einen Chlorgehalt von 33 bis 45 Gewichtsprozent besitzt.

10. Treibriemen nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die chlorsulfonierte Gummi zusammensetzung im zweiten Bereich einen Chlorgehalt von 34 bis 43 Gewichtsprozent besitzt.

11. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die chlorsulfonierte Gummizusammensetzung im ersten Bereich einen Chlorgehalt von 15 bis 28 Gewichtsprozent besitzt.

12. Treibriemen nach Anspruch 11, wobei die chlorsulfonierte Gummizusammensetzung im ersten Bereich einen Chlorgehalt von 20 bis 27 Gewichtsprozent besitzt.

13. Treibriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die chlorsulfonierte Gummi zusammensetzung im ersten Bereich entweder a) chlorsulfoniertes Niederdruck-Polyethylen mit einer linearen Molekularstruktur oder b) ein chlorsulfoniertes Hochdruck-Polyethylen ist.

14. Treibriemen nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei ein Magnesiumoxid- Aluminiumoxid in fester Lösung zum chlorsulfonierten Polyethylen in wenigstens entweder dem ersten oder dem zweiten Bereich zugegeben ist.

15. Treibriemen nach Anspruch 14, wobei das Magnesiumoxid-Aluminiumoxid in fester Lösung in 1 bis 50 Gewichtseilen auf 100 Gewichtsteile an chlorsulfoniertem Polyethylen bereitgestellt ist.

16. Treibriemen nach Anspruch 14, wobei das Magnesiumoxid-Aluminiumoxid in fester Lösung in 4 bis 20 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile an chlorsulfoniertem Polyethylen bereitgestellt ist.

17. Treibriemen nach einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei auf den Zähnen eine Deckschicht aus Leinwand vorliegt.

18. Treibriemen nach Anspruch 17, wobei die Deckschicht aus Leinwand entweder a) ein glatter Stoffkörper, b) ein geköperter Stoffkörper c) ein Satinstoffkörper oder d) ein in Längsrichtung des Riemens dehnbarer Stoffkörper ist.

19. Treibriemen nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Schicht aus Leinwand aus einem Stoffkörper aus Kett- und Schußfäden hergestellt ist, und die Fäden entweder mit a) einem Abbindeprodukt, das entweder i) RFL-Lösung, ii) eine Isocyanat-Lösung oder iii) eine Epoxy- Lösung darstellt, oder mit b) Kautschukzement überzogen sind.

20. Treibriemen nach einem der Ansprüche 2 bis 19, wobei der Riemenkörper eine Länge besitzt, und wobei sich eine Vielzahl belastungstragender Schnüre in Längsrichtung des Riemens zwischen dem Spannungs- und dem Kompressionsabschnitt erstrecken.

21. Treibriemen nach Anspruch 20, wobei wenigstens eine der belastungstragenden Schnüre eine Vielzahl verdrillter Stränge umfaßt, wobei jeder der Stränge eine Vielzahl alkalifreier Glasfäden von einem Durchmesser von 8 bis 10 pm mit einer Verdrillungsrate von 5 bis 25 Verdrillungen/10 cm umfaßt, zur Definition einer ersten Strang-Baueinheit.

22. Treibriemen nach Anspruch 21, wobei die Stränge im ersten Strang-Baustein in einer ersten Richtung verdrillt sind, und wobei eine Vielzahl der ersten Strang-Baueinheiten mit einer Rate von 3 bis 13 Verdrillungen/10 cm in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verdrillt sind, zur Definition der einen belastungstragenden Schnur.

23. Treibriemen nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die belastungstragenden Schnüre mit einer RFL-Lösung behandelt sind.

24. Treibriemen nach Anspruch 23, wobei die belastungstragenden Schnüre einer Überzugsbehandlung unterzogen sind.

25. Treibriemen nach Anspruch 23, wobei die RFL-Lösung eine Mischung von Resorcinol-Formalin-Ausgangskondensationsprodukt und Latex darstellt.

26. Treibriemen umfassend:
einen Riemenkörper mit einer inneren und einer äußeren Oberfläche, wobei der Riemenkörper einen Kompressions- und einen außerhalb des Kompressionsabschnittes beabstandeten Spannungsabschnitt aufweist,
wobei mindestens ein erster Bereich des Spannungsabschnittes durch eine erste Gummizusammensetzung definiert ist,
mindestens ein zweiter Bereich des Kompressionsabschnittes durch eine von der ersten Gummizusammensetzung verschiedene Gummizusammensetzung definiert ist,
die den zweiten Bereich definierende Gummizusammensetzung, wenigstens eines von a) einer chlorsulfonierten Polyethylen-Gummizusammensetzung mit einem Chlorgehalt von 32 bis 45 Gewichtsprozent b) einer hydrierten Nitril-Gummizusammensetzung, c) einer Nitril- Gummizusammensetzung und d) einer Chloropren-Gummizusammensetzung darstellt.

27. Treibriemen nach Anspruch 26, wobei der Riemenkörper eine Länge besitzt und eine Vielzahl in Riemenlängsrichtung beabstandeter Zähne vorliegen.

28. Treibriemen umfassend:
einen Riemenkörper mit einer Länge, einer inneren Oberfläche, einer äußeren Oberfläche und einer Vielzahl von Zähnen auf der inneren Oberfläche, die in Längrichtung des Riemens beabstandet sind,
eine Schicht aus Leinwand auf den Zähnen, wobei der Riemen einen Kompressions- und einen außerhalb des Kompressionsabschnitts beabstandeten Spannungsabschnitt aufweist,
wenigstens ein erster Bereich des Spannungsabschnittes durch eine chlorsulfonierte Polyethylen-Gummizusammensetzung mit einem Chlorgehalt von 15 bis 30 Gewichtsprozent definiert ist und
wenigstens ein zweiter Bereich des Kompressionsabschnittes, durch eine Gummizusammensetzung definiert ist, die wenigstens eine von a) einer chlorsulfonierten Polyethylen-Gummizusammensetzung mit einem Chlorgehalt von 32 bis 45 Gewichtsprozent, b) einer hydrierten Nitril-Gummizusammensetzung c) eines Nitril-Gummizusammensetzung oder d) einer Chloropren-Gummizusammensetzung darstellt.

29. Treibriemen nach Anspruch 28, wobei die den ersten Bereich definierende Gummizusammensetzung anders ist als die den zweiten Bereich definierende Gummi zusammensetzung.

30. Treibriemen nach Anspruch 28 oder 29, wobei das Volumen der Gummizusam mensetzung im ersten Bereich höchstens 4 mal so groß ist wie das der Gummizusam mensetzung im zweiten Bereich.

31. Treibriemen nach Anspruch 29 oder 30, wobei der erste Bereich eine gleichmäßige Dicke besitzt.

32. Treibriemen nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei der erste Bereich eine Dicke von mindestens 0,1 mm besitzt.

33. Treibriemen nach einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei sich die Gummizusammensetzung des ersten Bereichs kontinuierlich vom Spannungsabschnitt in den Kompressionsabschnitt erstreckt.

34. Treibriemen nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei sich die Gummizusammensetzung des zweiten Bereichs kontinuierlich vom Kompressionsabschnitt in den Spannungsabschnitt erstreckt.

35. Treibriemen nach einem der Ansprüche 29 bis 34, wobei die chlorsulfonierte Gummi zusammensetzung im ersten Bereich entweder a) chlorsulfoniertes Niederdruck-Polyethylen mit einer linearen molekularen Struktur oder b) ein chlorsulfoniertes Hochdruck-Polyethylen ist.

36. Treibriemen nach einem der Ansprüche 29 bis 35, wobei Magnesiumoxid- Aluminiumoxid in fester Lösung zum chlorsulfonierten Polyethylen in mindestens entweder dem ersten oder dem zweiten Bereich hinzugegeben wird.

37. Treibriemen nach einem der Ansprüche 29 bis 36, wobei Magnesiumoxid- Aluminiumoxid in fester Lösung in 1 bis 50 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile an chlorsulfoniertem Polyethylen bereitgestellt wird.