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Diese
Provisional Application beansprucht die Prioritäten der U.S. Provisional Applications
Nr. 60,165,381, eingereicht am 12. November, 1999, Nr. 60,206,102,
eingereicht am 20. Mai 2000 und Nr. 60/240,587, eingereicht am 13.
Oktober, 2000.
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Technischer
Hintergrund der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Kraftübertragungsriemen
des Gummi-Typs, insbesondere einen Riemen, dessen Rückfläche günstige Reibeigenschaften
dahingehend aufweist, dass er mechanische Vorrichtungen wie beispielsweise
Leerlaufrollen, Spannvorrichtungen, Motorkomponenten wie z.B. eine
Wasserpumpe, und dgl. kontaktieren und antreiben kann.
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Bei
modernen Vorderend-Zusatzantriebssystemen für Kraftfahrzeuge werden serpentinenartige
Mehrfachkeilriemen verwendet, um die Motor-Kurbelwelle mit verschiedenen angetriebenen
Riemenscheiben zu verbinden. Die Rückseite des Riemens liegt typischerweise
an Rückseiten-Leerlaufrollen
und/oder Spannvorrichtungen an. In ähnlicher Weise werden bei Nockenwellen-Riemenantriebssystemen
im Anwendungsbereich für
Kraftfahrzeuge Synchron-Kraftübertragungsriemen
verwendet, deren Rückseiten
ebenfalls um Leerlauf-Riemenscheiben und/oder Spannvorrichtungen
geführt
sind. Ferner weisen bei zahlreichen industriellen Anwendungsfällen für Antriebsriemen
die Antriebsvorrichtungen Leerlaufrollen oder andere Vorrichtungen
auf, gegen welche die Rückseite
eines Mehrfachkeilriemens, Synchronriemens, Flachriemens, Keilriemens
oder dgl. im Zusammengriff anliegt. Bei sämtlichen der vorgenannten Anwendungsfälle auf
dem Kraftfahrzeug- oder Industriesektor muss der Riemen, damit seine
Rückseite
die Vorrichtung, an der er anliegt, antreiben kann, einen dynamischen
Reibkoeffizienten mit einem Mindestbetrag aufweisen, da andernfalls
ein uner wünschter Schlupf
zwischen dem Riemen und der Vorrichtung aufträte. Für zahlreiche Anwendungsfälle im Kraftfahrzeugbereich
ist der Mindestbetrag des dynamischen Reibkoeffizienten von den
Herstellern auf ungefähr
0,35 eingestellt worden. Das Positionieren und anhaftende Befestigen
eines Textilgewebes an der Rückfläche des Riemens
ist aufgrund des relativ niedrigen Eigen-Reibkoeffizienten der das
Textilmaterial bildenden Textilgarne unzureichend, um die mechanischen
Vorrichtungen von der Rückseite
des Riemens her anzutreiben, und erfüllt nicht die Spezifikationen
der Automobilhersteller.
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Andererseits
kann der Reibkoeffizient an der Rückseite des Riemens durch Kalandrieren
des Obercord-Textilmaterials erhöht
werden, bei dem es sich um Reifen-Cord oder ein mit Vorspannung
gelegtes Gewebe des Qudratmaschentyps oder um ein Gewebe handelt,
bei dem die Kett- und Schussgarne relativ zur Längslaufrichtung des Riemens
unter einem Einschlusswinkel von ungefähr 90–120 Grad zwischen den Garnen
angeordnet sind (ein sogenanntes "Flex-Weave"®Gewebe, durch Markenzeichen
geschützt).
Das Gummi-Kautschukmaterial, das während der Kalandrierungsoperation
aufgetragen wird, füllt
die Zwischenräume des
Gewebes und bildet eine Außenschicht
aus Gummi auf dem Gewebe. Diese reibfähige Gewebe-/Gummi-Vorrichtung
wird normalerweise geschnitten und neu gespleißt (mittels eines Banner-TableTM), um die korrekte Fasercord-Ausrichtung
zu erzielen. Diese Fasercord-Ausrichtung bewirkt die maximale oder
optimale seitliche Stärke,
während
sie eine hohe Flexibilität
in der Längsrichtung
des Riemens ermöglicht.
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Wenn
jedoch kalandrierte Gewebe als Obercord-Gewebe des Riemens verwendet
werden, ergibt sich zusätzlich
zu der inhärent
niedrigen Verschleißwiderstandsfähigkeit
der äußeren Gummischicht
das Problem, dass die meisten Herstellungsvorgänge die Ausbildung überlappender
Spleißungen
zum Wiederverbinden des Materials nach dem "Bannering" sowie nach dem Riemenaufbauvorgang
erfordern. Diese überlappenden
kalandrierten Speißverbindungen
erzeugen Bereiche doppelter Dicke, die bei ser pentinenartigen Antrieben
in Kraftfahrzeugen erwiesenermaßen
Lärm und
Vibration verursachen. Während
sich der Riemen um den Antrieb dreht, kontaktieren diese Spleißungen die
Rückseiten-Leerlaufrollen,
Spannvorrichtungen oder dgl., was dazu führen kann, dass der Riemen
Lärm erzeugt
und die Riemen- und Antriebskomponenten vibrieren. Lärm und Vibration
können
auch verursacht werden, während
die Rückseiten-Leerlaufrolle,
die Spannvorrichtung oder andere Vorrichtungen in Kontrakt mit den
Vertiefungen tritt, die in der relativ dicken Gummischicht an der Rückseite
des Riemens als negativer Eindruck von einem Polymerfilm-Transfer-Etikett
ausgebildet sind, nachdem der Film, der typischerweise aus dem einer
Mylar-(Markenzeichen)
Polyester-Trägerschicht
ausgebildet ist, nach der Vulkanisierung von der Riemenhülse abgezogen
wird.
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Die
Verwendung gestrickter Obercord-Gewebe bei Kraftübertragungsriemen ist an sich
bekannt aus dem U.S.-Patent Nr. 3,981,206 (Miranti et al.) Bei dem
Strickgewebe werden Garne verwendet, die aus einem Nylon-Spandex-Zweikonstituenten-Monofilament
ausgebildet sind. Das Strickgewebe ist durch einen beliebigen geeigneten
Kleber mit dem Spannabschnitt des Riemens verbunden. Die Riemenvorrichtung
von Miranti et al. wird in aufrechter Anordnung an einer eine Matrixhülse tragenden
zylindrischen Trommel ausgebildet, indem verschiedene Materialschichten
einschließlich
des äußeren (nichtröhrenförmigen)
Strickgewebes um die Trommel herum appliziert werden. Ein derartiger
Wickelvorgang erzeugt einen Saum oder einen geläppten Verbindungsbereich.
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Saumlose
gestrickte röhrenförmige Gewebe
sind auch im Obercord von gummilosen Kraftübertragungsriemen des flüssiggegossenen
(Polyurethan-) Typs verwendet worden. Die ungeprüfte Japanische Offenlegungsschrift
Nr. 7-243 483 (Bridgestone), offengelegt am 19. September 1995,
beschreibt einen Mehrfachkeilriemen, bei dem vor dem Flüssiggießvorgang
das röhrenförmige Gestrick
in dem Obercord direkt in Anlage gegen den Zug-Cord positioniert
wird. Der Zug-Cord und das röhrenförmige Strickma terial
stehen in dem fertiggestellten flüssiggegossenen Riemen in direktem
Kontakt miteinander.
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EP
0714757A beschreibt einen Vorgang zum Herstellen eines Kraftübertragungsriemens,
der wie nachstehend beschrieben mit einer sichtbaren Markierung
versehen ist. Mindestens zwei Gummischichten, die z.B. eine mit
Gummi imprägnierte
Leinwandschicht enthalten, und ein lasttragender Cord werden um
eine Formungstrommel herum gewickelt, um einen Riemen-/Riemenhülsen-Körper mit
einer freiliegenden Fläche
herzustellen, die mindestens teilweise durch Gummi gebildet ist.
Ein Markierungsmaterial, das eine erste Gummiverbindung aufweist
und auf dieser mit einer sichtbaren Markierung versehen ist, wird
gegen die freiliegende Gummifläche
des Riemen-/Riemenhülsen-Körpers gedrückt. Der
Riemen-/Riemenhülsen-Körper wird
zusammen mit dem an ihm angeordneten Markierungsmaterial vulkanisiert,
so dass das Gummi in der freiliegenden Gummifläche des Riemenkörpers homogen
mit der ersten Gummizusammensetzung wird. Das Markierungsmaterial
besteht aus einem mit der ersten Gummizusammensetzung imprägnierten
Papier oder nichtgewobenen Gewebesubstrat und einer darauf aufgebrachten
Markierung, die eine zweite Gummizusammensetzung aufweist, welcher
mit der in der Substratschicht angeordneten ersten Gummizusammensetzung
sichtbar kontrastiert.
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Es
ist Aufgabe dieser Erfindung, Nachteile des Standes des Standes
der Technik zu überwinden,
indem ein Gummi-Kraftübertragungsriemen
geschaffen wird, bei dem ein textilverstärkter Obercord-Abschnitt verwendet
wird, der dem Riemen Seitenstabilität gibt, während eine hohe Flexibilität in der
Laufrichtung des Riemens ermöglicht
wird, und der durch die Verwendung einer bestimmten offenmaschigen
Gewebeausgestaltung gekennzeichnet ist, die während des Verarbeitungsvorgangs
ein Durchfließen
von Gummi ermöglicht, um
eine Riemen-Rückfläche mit
optimalen Reib- und
Verschleißwiederstandseigenschaften
zu bilden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Aufgaben
unter Verwendung einer Obercord-Ausgestaltung zu erzielen, die frei
von signifikanten Graten oder Stufen an der Riemenaußenfläche ist, welche
bei Riemenantrieben, bei denen Rückseiten-Leerlaufrollen,
Spannvorrichtungen oder andere mechanische Vorrichtungen verwendet
werden, inakzeptable Geräuschpegel
oder inakzeptable Vibration verursachen würden.
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Überblick über die
Erfindung
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Diese
und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch einen Kraftübertragungsriemen
gelöst,
der einen Gummikörper,
ein zugfestes Zugteil, das in den Körper eingebettet ist, einen
Obercord-Abschnitt, der an einer im Wesentlichen flachen äußeren Riemen-Rückfläche endet,
und einen Untercord-Abschnitt aufweist. Bei dem Riemen wird als
Obercordmaterial ein offenmaschiges Textilmaterial verwendet, das
aus verflochtenen Garnen ausgebildet ist, die Zwischenräume zwischen
benachbarten Garnen bilden. Die Garne sind mindestens teilweise
mit einem Stabilisierungsmaterial beschichtet. Das beschichtete
Textilmaterial ist an der äußeren Riemen-Rückfläche positioniert, und eine
Gummischicht haftet an dem beschichteten Textilmaterial an dessen
Unterseite an und ist zwischen dem beschichteten Textilmaterial
und dem dehnungsfesten Zugteil angeordnet. Die Gummischicht ist
ferner in den Zwischenräumen
und an der Riemen-Rückfläche positioniert. Das
offenmaschige Textilmaterial hat einen Offenheitsfaktor, der durch
die folgende Formel definiert ist:
![Figure 00050001](https://patentimages.storage.googleapis.com/72/84/8b/e64de40e34733f/00050001.png)
wobei x = Garnzahl in Enden
pro mm (oder in einer anderen Maßeinheit) und y = Garndurchmesser
in mm (oder in einer anderen passenden Längenmaßeinheit ist).
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Gemäß einem
weiteren Aspekt kann der Kraftübertragungsriemen
der Erfindung durch ein Verfahren gebildet werden, das die folgenden
Schritte enthält:
Bilden einer vulkanisierbaren Riemenhülse durch: Behandeln des Textilmaterials
durch mindestens teilweises Beschichten der Garne mit einem Stabilisiermaterial;
Aufbringen des behandelten Textilmaterials um die Außenfläche einer
Riemenaufbautrommel; Wickeln einer als Haft-Gummischicht dienenden Gummischicht
auf das behandelte Textilmaterial; schraubenlinienförmiges Wickeln
dehnungsfester Zug-Cord-Teile um die Gummischicht; und Aufbringen
einer weiteren Gummischicht auf das Äußere des schraubenlinienförmig gewickelten
Zug-Cords. Auf die in dieser Weise gebildete vulkanisierbare Riemenhülse werden
dann Wärme
und Druck ausgeübt,
um die Riemenhülse
derart zu vulkanisieren, dass ein Teil der Haft-Gummischicht die Zwischenräume durchdringt
und an der Aufbautrommel positioniert wird, um einen Teil der Rückfläche des
Riemens zu bilden. Die Riemenhülse
kann dann in einzelne Riemen getrennt werden und in die gewünschte Form
profiliert werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden werden bevorzugte Aspekte der Erfindung im Zusammenhang
mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben, bei denen gleiche Teile in den mehreren Figuren mit
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, wobei die Zeichnungen
folgendes zeigen:
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1 zeigt
ein vereinfachtes Motor-Zusatzantriebssystem;
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2 zeigt
eine entlang der Linie 2-2 angesetzte Querschnittsansicht eines
Mehrfachkeilriemens gemäß 1,
wobei der die Ansicht gedreht ist, um den Riemen perspektivisch
zu zeigen;
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3 zeigt
eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Synchronriemens
(zeitgleich umlaufenden Riemens), der entsprechend dem Riemen der
Erfindung ausgebildet ist;
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4 zeigt
eine in Draufsicht betrachtete Teilansicht eines gerippten Strickgewebes
zur Verwendung in dem Obercord-Abschnitt des Riemens der Erfindung;
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5 zeigt
eine Draufsicht auf die technische Oberfläche einer Jersey-Strickmaterial-Ausgestaltung zur
Verwendung bei dem Riemen der Erfindung;
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b zeigt verschiedene Optionen zum Schneiden
und Aufbringen von Textilmaterial auf eine Riemenaufbautrommel;
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7 zeigt
ein Blockschaltbild eines bevorzugten schrittweisen Ablaufs zum
Herstellen des Riemens gemäß 2;
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8 zeigt
eine teilweise weggeschnittene Ansicht einer Riemenaufbautrommel
(eines Dorns), wobei die verschiedenen geschichteten Komponenten
gezeigt sind, die auf der Trommel angeordnet sind, um eine Riemenhülse gemäß der Erfindung
zu bilden;
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9 zeigt
ein bei der Erfindung verwendetes saumloses, röhrenförmiges Strick-Textilmaterial
sowohl in seiner Ruheposition als auch in einem wie dargestellt
teilweise aufgeweiteten Zustand; und
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10 zeigt in schematischen Detailansichten
verschiedene Stufen des Aufbauvorgangs und einen Vergleich zwischen
dem Riemen und dem Verfahren gemäß der Erfindung,
bei denen die Garn-Stabilisierung verwendet wird, und einem Riemen
und Verfahren, bei denen die Garnstabilisierungsbeschichtung nicht
verwendet wird.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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In 1 und 2 der
Zeichnungen ist mit 10 generell ein Motor-Zusatzantriebssystem
gezeigt, das eine Motor-Kurbelwellen-Riemenscheibe 14 und
eine angetriebene Riemenscheibe 12 aufweist, die durch
einen vier-rippigen
Serpentinenriemen 11 zum gegenseitigen Antrieb miteinander
verbunden sind. Die obere oder äußere Rückfläche 13 des
Riemens 11 befindet sich in Kontakt mit der Leerlauf-Riemenscheibe 16.
Das Antriebssystem 10 gemäß 1 ist verwendbar
als einfaches Kraftfahrzeug-Zusatzantriebssystem, als industrieller
Antrieb oder als Testvorrichtung zum Messen des an der Grenzfläche zwischen
dem Riemen 11 und der Rückseiten-Leerlaufriemenscheibe 16 erzeugten
Lärms mittels
eines Sensors/Transducers 18 (durch Messung des dB-Pegels
und von Geräuscheigenschaften).
Die bestimmte Verwendungsweise und der Typ des Antriebssystems werden
von dem Typ der gewählten
Antriebsriemen-Konfiguration diktiert. Generell sind die Prinzipien
der Erfindung für
Keilriemen, Flachriemen, Mehrfachkeilriemen und Synchronriemen verwendbar. Ein
Beispiel eines üblichen
Kraftfahrzeug-Vorderend-Zusatzantriebssystems, bei dem der gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildete Riemen verwendet werden kann, ist in dem
U.S.-Patent Nr. 4,551,120 gezeigt und beschrieben, wobei dieses
System eine Hauptantriebs-Riemenscheibe, die betriebsmäßig mit
einer Klimaanlagenmotor-Riemenscheibe verbunden ist, eine Generatorscheibe,
eine Motorluftpumpen-Riemenscheibe und eine Wasserpumpen-Riemenscheibe
aufweist. Der um diese Riemenscheiben geführte Mehrfachkeilriemen wird
mittels einer Spannvorrichtung, die eine an der Rückseite
des Riemens angreifende Fläche
aufweist, in der korrekten Spannung gehalten.
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Der
Riemen gemäß 2 weist
einen Gummikörper
auf. Mit "Gummi" ist ein vernetzbares
natürliches oder
synthetisches Gummi gemeint, das in fester Form z.B. in einem Mischwalzwerk
verarbeitbar ist. Ein derartiges Gummi wird typischerweise in einer
Banbury®-Mischvorrichtung
oder einem Fließmischer,
die in der Gummiverarbeitungsindustrie bekannt sind, in ungehärteter oder
unvulkanisierter Form mit geeigneten Additiven, Streckmit teln, Verstärkungsmitteln,
Beschleunigern, Füllstoffen,
Vulkanisierungsmitteln, z.B. Schwefel und Peroxiden gemischt. Dann
sind Schichten oder kalandierte Materialbahnen bereit dazu, in geschichteter Form
mit textiler Verstärkung
und dgl. verarbeitet zu werden. Das in Hülsenform oder anderer Form
vorliegende ungehärtete
Gummi wird unter Wärme
und Druck vulkanisiert und gehärtet.
Falls das Gummi in Hülsenform gehärtet wird,
können
aus der Hülse
einzelne Riemen geschnitten werden. Zu den typischen synthetischen Gummimaterialien,
die für
die Zwecke der Erfindung geeignet sind, zählen Polychloropren, Copolymere
von Ethylen und Propylen, Terpolymere von Ethylen, Propylen und
Dienmonomeren, z.B, EPDM, Styrolbutadienkautschuk, HNBR, CSM, Siliconkautschuk,
Fluorelastomere, Mischungen aus den vorgenannten Materialien, und
Legierungen oder Mischungen aus den vorgenannten Materialien oder
anderen festverarbeitbaren Gummimaterialien bei Mischung mit geeigneten
thermoplastischen oder wärmehärtbaren
Polymeren oder "Plastomeren", Polyethylen, Polyester,
(Hytrel, Markenzeichen) oder Materialien wie z.B. Santoprene (Monsanto, Markenzeichen).
Flüssige
verarbeitbare Elastomer-Materialien wie z.B, diejenigen, die durch
Flüssigguss
gebildet sind und für
zahlreiche Formen von Polyurethan verwendbar sind, fallen nicht
unter diese Definition und liegen nicht im Rahmen der Erfindung.
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Der
Riemen gemäß 2 ist
ein vier-rippiger serpentinenartiger Riemen, bei dem ein dehnungsfestes Zugteil 20 verwendet
wird, das in dem Gummikörper
des Riemens eingebettet ist. Es wird positioniert, indem es schraubenlinienförmig gewickelt
wird, wie im Zusammenhang mit dem anhand von 7 und 8 beschriebenen
Aufbauvorgang noch genauer erläutert
wird. Bei den Zugcord-Teilen kann es sich um beliebige typische
dehnungsfeste Cords oder um Teile, die aus Nylon, Polyester, Kohlenstoff,
Aramid ausgebildet sind, wie z.B. Kevlar®- oder
Twaron®-Fasern
(beides Markenzeichen) und dgl., und sie sind typischerweise aus
verdrehten Garnen gebildet. Die Garne wiederum bestehen normalerweise
aus zahlreichen Fasern. Die Cords können z.B. mit RFL (Resorcin-Formaldehyd-Latex)
beleimt oder behandelt sein, um die Anhaftung an dem Gummi zu verbessern.
Der Untercord- oder Kompressionsteil 22 des Riemens kann
aus füllstoff-freiem
Gummimaterial ausgebildet sein; typischerweise jedoch ist er aus
einem geeigneten Gummi ausgebildet, in das eine Füllung diskreter
Verstärkungsfasern 24 aus
geeignetem Material wie z.B. Baumwolle, Polyester oder Aramid gemischt
worden ist. Die Mehrfach-Rippen des Untercord-Abschnitts, die bei 23, 25, 27, 29 gezeigt sind,
können
durch Wegschleifen des faserbeladenen Gummis zwischen benachbarten
Rippen bis zu dem Scheitelpunkt 26 zwischen den benachbarten
Rippen gebildet sein, oder durch Formen, Schlagmesserschneiden oder
eine andere Technik. Die Form und Konfiguration der Rippen wird
normalerweise der entsprechenden Form der Riemenscheiben 12 und 14 angepasst,
um die der Riemen antriebsmäßig herumgeführt ist.
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Der
bei 28 gezeigte Obercord-Abschnitt des Riemens weist eine
im Wesentlichen flache äußere Riemenrückfläche 13,
ein offenmaschiges textiles Obercord-Material 15, das an
der äußere Riemenrückfläche angeordnet
ist, und eine zwischenliegende Gummischicht wie z.B. eine Haftgummischicht 17 auf,
die derart gewählt
ist, dass sie an dem röhrenförmigen gestrickten
Textilmaterial 15 sowie an den benachbarten Cords 20 anhaftet.
Die Haftgummischicht 17 kann aus dem gleichen oder einem ähnlichen
(kompatiblen) Gummimaterial ausgebildet sein, das für den Untercord-Abschnitt 22 verwendet
wird, um eine korrekte Anhaftung an der Verbundriemenstruktur und
eine korrekte Integration in diese zu gewährleisten.
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Mit
einem "offenmaschigen
Textilmaterial" ist
im Zusammenhang mit dieser Erfindung ein Textilmaterial gemeint,
das durch Verflechten von Garnen gebildet ist, bei denen Zwischenräume (Öffnungen)
zwischen benachbarten Garnen verbleiben und die einen durch die
obige Gleichung (1) definierten Offenheitsfaktor aufweisen. Vorzugsweise
liegt der Offenheitsfaktor wie oben erwähnt zwischen ungefähr 0,20
und ungefähr
0,98, bevorzugt zwischen ungefähr
0,40 und ungefähr
0,92 und besonders bevorzugt zwischen ungefähr 0,70 und ungefähr 0,90.
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Die
einzelnen Garne können
aus mehreren durchgehenden Filamenten gebildet sein, die vorzugsweise
einen geeigneten Verdrehungsgrad aufweisen; typischerweise jedoch
sind die Garne aus Bündeln
verdrehter Stapelfasern aus einem beliebigen geeigneten Material
wie z.B. Baumwolle, Polyester, Nylon, Aramid, Kohlenstoff oder Mischungen
derselben oder aus anderen gesponnenen Garnen ausgebildet. Alternativ
können die
Garne aus einzelnen elastischen Kernfilamenten ausgebildet sein,
die mit einer Stapelhülle
oder einer Hülle
aus texturiertem Textilmaterial bedeckt sind. Aus Monofilamenten
ausgebildete Garne sind im Rahmen der Erfindung nicht vorgesehen,
da derartige Monofilamente generell ihre geometrische Form beibehalten
und aus dem Auftragen einer Stabilisierungsbeschichtung auf sie,
um während
des Riemenherstellungsvorgangs die Durchstrom von Gummi zu gewährleisten,
keinen Nutzen ziehen.
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Die
Garne sind typischerweise derart verflochten, dass sie einen bestimmten
Gewebetyp bilden, wie z.B. ein Rechteckgewebe, ein Reifencord-Gewebe oder ein mit
Vorspannung ausgelegtes Gewebe, bei dem die Kett- und Schussfäden relativ zur Längslaufrichtung
des Riemens diagonal ausgerichtet sind, oder dem oben erwähnten Flex-Weave®-Gewebe.
Besonders bevorzugt liegt das offenmaschige Textilmaterial in Form eines
radial dehnbaren, vorzugsweise Strickmaterials vor. Unabhängig davon,
ob das offenmaschige Textilmaterial der Erfindung in Form eines
gewobenen oder gestrickten Stoffs oder in anderer Form vorliegt,
ist es wichtig, dass das Textilmaterial nicht mit einem Gummimaterial
vorimprägniert
ist, wie z.B. durch Kalandrieren des Gummimaterials in einem Gummi-Kalander,
der die Zwischenräume
des Textilmaterials mit Gummi füllt und
eine Reibschicht aus Gummi auf eine Seite oder beide Seiten des
dem Kalandriervorgang unterzogenen Textilmaterials aufbringt.
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Die
am meisten bevorzugte Form eines offenmaschigen Textilmaterials
ist ein radial dehnbares, vorzugsweise Strickmaterial 15.
Das Material kann, wie bei 30 in 9 gezeigt,
in Form einer nahtlosen Röhre mit
einem Ruhe-Durchmesser D1 vorliegen, der
aufgrund der typischen Eigendehnbar keit von bis zu 500% oder mehr
wie (bei 30')
gezeigt auf einen erweiterten Durchmesser D2 gedehnt
werden kann. Der normale Durchmesser D1 sollte
dahingehend gewählt
sein, dass er gleich dem Durchmesser der Aufbautrommel oder des
Aufbaudorns oder etwas kleiner als dieser ist, wobei der Ruhe-Durchmesser
D1 des röhrenförmigen gestrickten
Textilmaterials vorzugsweise von ungefähr 20 bis ungefähr 100 und
besonders bevorzugt von ungefähr
30 bis ungefähr
80 Prozent des Enddurchmessers der gestrickten Röhre bei deren Aufbringung in
gedehnten Zustand auf die Aufbautrollen ist. Generell können der
Aufweitungsgrad und die entsprechende Öffnungsgröße der Zwischenräume 33, 34 (4 und 5)
des röhrenförmigen Strickmaterials
und dessen Ausgestaltung (z.B. Denier-Betrag, Faser-Typ und -Verdrehung
und Dichte der Verläufe
und Maschenreihen, derart gewählt
werden, dass bei einem gegebenen Durchstrom der Haftgummischicht 17 durch
die Zwischenräume eine
resultierende Riemenoberfläche
mit einem Reibkoeffizienten erzeugt wird, der in Hinblick auf eine
für den Anwendungsfall
optimale Riemenleistung gewählt
ist.
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Die
gestrickte Röhre 30 (9)
wird in Form einer nahtlosen Röhre
hergestellt, d.h. durch den Vorgang des kreisförmigen Strickens wird inhärent eine
Röhre mit
einem bestimmten Durchmesser D1 hergestellt, der
von den vorgewählten
Apparatur-Komponenten abhängt,
die bei der Strickmaschine verwendet werden. Es kann vorgesehen
sein, dass aufgrund der beträchtlichen
Dehnbarkeit der gestrickten Röhre
an sich Röhren 30 mit
einem gegebenen Durchmesser für
mehr als eine einzige Riemengröße verwendbar
sind. Es können verschiedene
Strickmuster verwendet werden, wie z.B. die Rippenstrick-Konfiguration
gemäß 4,
bei der die Maschenreihen oder vertikalen Reihen 35 der
Stiche der Garne 39 auf der Vorderfläche und der Rückseite des
Strickgewebes alternierend machenartig ineinandergreifen. Rippenstrick-Gewebe
dieses Typs weisen eine gute Elastizität auf, insbesondre in der Breitenrichtung.
Ein Jersey-Strickgewebe gemäß 5,
das aus einem kreisförmigen
Strickgewebe mit einem Einfachstich gebildet ist, ist derzeit das
für die
Verwendung mit der Erfindung am meisten bevorzugte Strickgewebe.
Es wird bevorzugt, auch wenn dies nicht unabdingbar ist, dass die
technische Fläche
gemäß 5 nach
innen (zu der Haftgummischicht 17 hin) gerichtet ist. Wie
bei dem Rippenstrick-Gewebe gemäß 4 erstrecken
sich die Maschenverläufe
oder Reihen in den Figuren vertikal, und in der Röhre gemäß 9 erstrecken
sie sich ebenfalls vertikal. Eine derartige Ausrichtung hat z.B. bei
Anwendung auf die Riemen gemäß 2 und 3 den
Effekt, dass Maschenverläufe
oder vertikalen Reihen der Stiche quer zur Längs-(Lauf-)Richtung des fertigen
Riemens verlaufen. Andere Strick-Konfigurationen oder radial dehnbare
Konfigurationen, mit denen eine saumlose oder mit Säumen versehene
(z.B. genähte
oder gespleißte)
Röhrenkonfiguration
mit Öffnungen
(Zwischenräumen),
die ein Durchströmen
von Gummi erlauben, gebildet werden kann, können ebenfalls vorgesehen sein.
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Ferner
umfasst die Erfindung die Verwendung eines offenmaschigen Strickmaterials,
das herkömmlicherweise
von einer Rolle her in Bahnform derart zugeführt wird, dass es auf den Aufbau-Dorn
mit einer vorbestimmten Dehnungs-/Spannungs-Steuerung dahingehend
aufgebracht werden kann, dass eine Wahl der gewünschten Offenheit und Konfiguration
des auf den Dorn applizierten Webmusters ermöglicht wird. Ein derartiger
Ansatz ist in 6(b) gezeigt. Der gestrickte
Streifen 37, der von einer Rolle her abgelassen werden kann,
kann durch Schlitzen einer gestrickten Röhre gebildet werden, die an
einer für
kreisförmiges
Stricken ausgelegten Maschine hergestellt worden ist, oder der Streifen
kann ein flachgestricktes oder schussgestricktes Gewebe aufweisen,
das an einer Flachstrickmaschine hergestellt worden ist. Gemäß 6(b) wird ein Streifen oder eine Bahn
aus Strickmaterial 37 auf die Oberfläche der (für die Herstellung des Riemens
des Typs gemäß 2 vorgesehenen)
Trommel aufgebracht, in der gewünschten
Weise gespannt und dann an dem Verbindungsbereich 39 geläppt. Da
entsprechend der Erfindung ein offenmaschiges Material verwendet wird,
hat sich erwiesen, dass während
der Vulkanisierung des Riemens bei dessen Herstellung eine Läppung von
typischerweise 3 cm oder weniger und bevorzugt eine Läppung von
weniger als 1,5 cm aufgrund der Offenheit der gestrickten Verstärkung den
Durchstrom von Gummi an der Überlappungsverbindung
nicht behindert.
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Alternativ
kann gemäß 6(a) das Strickmaterial hergestellt werden,
indem eine kontinuierliche, lange, gestrickte Röhre (von der nur ein Segment
gezeigt ist), wie bei 43, 45 gezeigt unter einem
spitzen Winkel spiralig geschnitten wird, der vorzugsweise ungefähr 25 bis
ungefähr
65 Grad zur Längsachse
L der gestrickten Röhre
beträgt.
Auf diese Weise wird ein fortlaufender Streifen 47 von
Strickmaterial hergestellt, das mit einer Schrägung relativ zur Richtung der
Maschenreihen 35 des Gestricks geschnitten ist, und dies
bietet den Vorteil, dass durch Ausrichten des Gestricks mit einer
Schrägung
entlang der flachen äußeren Riemenrückfläche 13 die
Seitenbiegeeigenschaften der oberen Fläche 13 des Riemens 11 verbessert
werden. Nachdem der Streifen 47 aus der fortlaufenden Röhre 49 hergestellt
worden ist, wird der Streifen auf einer Rolle aufgenommen und dann
bei Bedarf ausgegeben, um mit dem Stabilisierungsmaterial behandelt
zu werden, gefolgt vom Aufwickeln auf die Aufbautrommel 31 mit
einer Überlappung
gemäß 6(b), wie bereits erläutert.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
kann ein Quadratmaschengewebe 51 oder ein gewobener Stoff,
bei dem die Schuss- und Kettfäden
relativ zueinander unter einem Einschlusswinkel zwischen den Garnen
von ungefähr
90–120
Grad ausgerichtet sind (Flex-Weave®) auf
die Trommel 31 mit einem Saum 39 und einer Überlappung 41 ähnlich wie
bei der in 6(b) gezeigten Ausführungsform
aufgebracht werden.
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Zusätzlich zu
dem fortlaufenden säumlosen
Strickmaterial oder anderen radial dehnbaren Röhrenverstärkungen und geläpptem Strickmaterial
sowie gewobenen Ausgestaltungen kann das offenmaschige Textilmaterial
der Erfindung auch in einem Zustand auf die Aufbautrommel aufgetragen
werden, bei dem die Enden des Gewebes auf bekannte Weise, einschließlich Ultraschallschweißen, Nähen oder
dgl., miteinander verspleißt
sind.
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Entsprechend
der Erfindung hat sich herausgestellt, dass der Grad der Durchströmung der
Gummihaftschicht 17 durch die in dem offenmaschigen Textilmaterial
vorhandenen Zwischenräume
während
des Vulkanisierungsvorgangs überraschenderweise
auf einen sehr beträchtlichen
Grad verbessert wird, indem die einzelnen verflochtenen Garne des
Gewebes durch eine geometriestabilisierende Beschichtungsbehandlung mit
einem Material vorbeschichtet werden, welches das Garnbündel wirksam
durchdringt, um es zu binden und zu verfestigen und ein Kollabieren
oder Flachlegen des Garnbündels
während
der Verarbeitung zu verhindern. Zunächst wird auf 10(a) verwiesen,
die den Aufbau der Riemenhülse
auf dem Dorn 31 vor der Vulkanisierung zeigt. Auf den Dorn 31 wird
wie oben erläutert
ein offenmaschiges Textilmaterial aufgebracht, das verflochtene
Garne 53, 55 aufweist, die ihrerseits aus einem
Bündel
von Stapelfasern oder durchgehenden Filament-Fasern 57 ausgebildet
sind, welche üblicherweise
als Spinngarn oder Mehrfachfilament-Garn zusammen verdreht sind.
Diese Garne werden durch Beschichten oder in anderer Weise derart
behandelt, dass sie mindestens teilweise mit dem bereits erwähnten Stabilisierungsmaterial 59 bedeckt
sind und innerhalb ihrer eigenen Garnbündel-Zwischenräume mit
dem Stabilisierungsmaterial imprägniert
sind.
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Das
nach derzeitigem Ermessen am meisten zu bevorzugende Stabilisierungsmaterial
ist ein RFL (Resorcin-Formaldehyd-Latex), das die Vorteile bietet,
das Garnbündel
derart zu verfestigen, dass es während der
Verarbeitung seine im Wesentlichen runde geometrische Form beibehält, sowie
als Kleber zum Verbessern der Verbondung mit der Haftgummi-Kautschukschicht 17 zu
dienen, wobei das RFL eine hinreichende Klebefestigkeit aufweist,
um die Überlappungs-Spleißung 41 (6(b) und 6(c))
während
des Aufbaus zusammenzuhalten, falls ein überlappendes Textilmaterial
verwendet wird. Alternativ sind, wie sich erwiesen hat, Isocynate
wie z.B. MDI (Methylendiisocyanat) und TDI (Toluoldiisocyanat) ähnlich wirksam.
Zweikomponenten-Polyurethane und Kautschuk-Kitte sind zusätzliche
Elemente, die gemäß der Erfindung
als Stabilisierungsmaterialien verwendet werden können, um
die Geometrie des Garns aufrechtzuerhalten, während die Zwi schenräume des
offenmaschigen Textilmaterials offengelassen werden, um einen ungehinderten
Durchstrom des Gummis während
der Vulkanisierung zu erlauben. Gemäß 10(a) wird
zuerst das offenmaschige Textilmaterial, bei dem die einzelnen Garne
mindestens teilweise mit Stabilisierungsmaterial 59 beschichtet
sind, auf die Oberfläche
des Dorns 31 aufgebracht, und dann werden aufeinanderfolgende
Schichten von Haftgummi-Kautschuk 17, spiralig gewickeltem
Zug-Cord 20 und Untercord 22 auf der Trommel aufgebaut.
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Wie
noch detaillierter erläutert
wird, zählt
zu dem Vulkanisierungsvorgang das Aufbringen von Wärme und
Druck, um zu bewirken, dass die Riemenkomponentenmaterialien zu
dem Dorn hin zusammengedrückt und
konsolidiert werden und das Gummi durch Vulkanisierung unter Wärme und
Druck vernetzt wird, um eine konsolidierte gehärtete Riemenhülse zu bilden.
Wie in 10(a) schematisch gezeigt ist,
wird während
des Vulkanisierungsvorgangs ein aus Gummi 61 ausgebildeter äußerer Airbag
radial nach innen auf die Form hin gedrückt, um derart auf die durch
die Aufbringung von Wärme
erweichten Elastomer-Komponenten des Riemens zu pressen, dass diese
zu dem Dorn 31 hin bewegt werden, wodurch die Haftgummischicht 17 in
die Zwischenräume 34 zwischen
benachbarte Garnen 53, 55 strömt und gegen die Oberfläche der
Form 31 gedrückt
wird. Im Verlauf der Vulkanisierung hält die Stabilisierungsmaterialbeschichtung 59 die
geometrische Form der Garnbündel 53, 55 im
Wesentlichen bei, um die größtmöglichen
Zwischenraum-Öffnungen
zwischen den Garnen 53, 55 aufrechtzuhalten und
dadurch einen maximalen Durchstrom des Haftgummi-Kautschuks 17 an
der Oberfläche 63 der
Form 31 zu ermöglichen.
Jedoch sind die bei 65, 67 gezeigten Garn-Enden,
die an der äußersten
Außenfläche der
Oberseite den Riemens gelegen sind, vorzugsweise frei von einer
vollen Einkapselung durch das Gummi des Gummikörpers des Riemens. Dies bedeutet,
dass die Garn-Enden 65, 67 und die zugehörigen Stapelfasern
oder Filamente nicht eingekapselt sind (jedoch die Stabilisierungsbeschichtung
tragen), um an der Rückfläche des
Riemens eine wünschenswerte
verschleißfeste
Gewebeoberfläche
zu präsentieren.
Gleichzeitig ist hinreichendes Gummi material durch die Zwischenräume 34 geströmt, um an
der Außenfläche 63 vorhanden
zu sein und dadurch den Reibkoeffizienten der Rück-Riemenfläche 13 auf ein gewünschtes
Niveau zu erhöhen,
das typischerweise über
ungefähr
0,35 und besonders bevorzugt über
ungefähr
0,45 liegt, wie es erforderlich ist, um Riemenscheiben, Spannvorrichtungen
und andere mechanische Vorrichtungen von der Rückseite des Riemens her anzutreiben.
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Gemäß 10(c) verursacht, falls Garnbündel 53', 55' während der
Vulkanisierung nicht von dem gewünschten
Stabilisierungsmaterial durchdrungen werden, der Airbag 61 unter
den Vulkanisierungsbedingungen die Ausübung von Druck auf die Haftgummischicht 17,
die ihrerseits die Garne 53', 55' mehr oder weniger in
eine elliptische oder abgeflachte Konfiguration flachdrückt, was
in einer beträchtlichen
Reduzierung der Zwischenraum-Öffnung 69 resultiert.
Dadurch wird ermöglicht,
dass Gummi bis zu der äußeren Riemen-Oberfläche 63 durchströmt. Beim
Entfernen von der Form kann das unstabilisierte Garn auch dazu tendieren,
einen Teil seiner ursprünglichen
nicht abgeflachten Form wiederzuerlangen, was bewirkt, dass das
Gummi von Riemenaußenfläche her
zurückgesetzt
scheint. Diese Faktoren resultieren in einer effektiven Reduzierung
des Reibkoeffizienten der äußeren Riemenfläche 13.
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Obwohl
die Erfindung im Zusammenhang mit dem Keilriemen gemäß 2 gezeigt
wurde, der in invertierter Form auf einem Dorn 31 derart
aufgebaut wird, dass das offenmaschige Textilmaterial gegen die
Aufbautrommel appliziert wird, ist die vorstehend beschriebene Erfindung
auch für
andere Typen von Riemen anwendbar, zu denen der Synchronriemen oder
der zeitgleich umlaufende Riemen gemäß 3 zählen.
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Gemäß 3 weist
der Riemen 40 einen Gummikörper 42 auf, in den
ein dehnfester Zug-Cord 20 eingebettet ist. An der Unterseite
des Riemens ist eine Abfolge von Vorsprüngen oder Zähnen 44 angeordnet,
die in der Lage sind, nach Art eines Getriebes mit entsprechenden
Zähnen
eines Zahnrads zu kämmen,
um Kraft synchron zu übertragen.
Bei dem Riemen 40 wird ähnlich
wie bei dem anhand von 2 erläuterten Mehrfachkeilriemen 11 ein
offenmaschiges Textilmaterial 15 an der äußeren Rückfläche 13 des
Riemens verwendet. Eine Schicht 17 aus Kautschuk des Haftgummi-Typs wird zwischen
dem Cord 20 und der äußeren Riemenfläche 13 angeordnet,
und während
der Verarbeitung wird ein Teil des Kautschuks durch die Zwischenräume – z.B. 33, 34 – eines
nahtlosen röhrenförmigen gestrickten
Textilmaterials 15 hindurch extrudiert, kapselt jedoch
vorzugsweise nicht das gesamte Strickmaterial ein, wobei es vorstehende
Garnsegmente an der Außenfläche 13 belässt. Wie
bei dem Keilriemen gemäß 2 kann
das offenmaschige Textilmaterial alternativ aus geläpptem oder
gespleißten
Strickmaterial, Reifen-Cord, Quadratmaschengewebe oder unter Vorspannung
aufgetragenem Maschengewebe, oder Flex-Weave®-Gewebe
gebildet sein. In sämtlichen
Fällen
wird das Textilmaterial mit dem Stabilisierungsmaterial vorbehandelt.
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Die
Riemen-Zähne 44 können auf übliche Weise
eine äußere verschleißresistente
Zahngewebeschicht 46 tragen, die an dem Gummi der Zähne anhaftet.
Zu den typischen geeigneten Materialien zählen ein Stretch-Nylon-Quadratmaschengewebematerial
oder -Strickmaterial. Die Zähne 44 können auch
mit querverlaufenden Versteifungselementen oder anderen Verstärkungen
versehen sein, die hier nicht gezeigt sind.
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Das
Verfahren zum Herstellen eines Kraftübertragungsriemens gemäß der Erfindung
folgt generell den aufeinanderfolgenden Verarbeitungsschritten gemäß 7,
bei denen eine vulkanisierbare Riemenhülse geformt wird, dann vulkanisiert
wird, und dann einem optionalen zusätzlichen Schneid- oder Profilierungsvorgang
unterzogen wird. Zum Formen der vulkanisierbaren Riemenhülse wird
das offenmaschige Textilmaterial unabhängig davon, ob es in Bahnform
oder als flachgelegte durchgehende Röhre vorliegt, von einer Rolle 81 her
ausgegeben und durch einen Eintauchtank 83 hindurchbewegt,
der ein Stabilisierungsmaterial 59 wie eine Lösung von
RFL mit ungefähr
10 bis ungefähr
30 Gewichtsprozent an Feststoffen enthält. Zum Entfernen überschüssiger Lösung kann
ein Satz zweier Rollen verwendet werden, indem diese am Austritt
aus dem Eintauchtank 83 mit gesteuertem Druck gegeneinandergedrückt werden.
Die Lineargeschwindigkeit der Bahn, die Verweildauer im Tank 83,
der Gewichtsprozentanteil der Feststoffe in der Lösung und
der Druck der beiden Rollen bestimmen die Aufnahmemenge des Stabilisierungsmaterials
auf der Bahn 80, die bedarfsgemäß einstellbar ist. Es können auch
andere Verfahren zum Auftragen der Stabilisierungsbeschichtung verwendet
werden, wie z.B. Sprühen,
Bürsten
oder elektrostatisches Beschichten. Das in dieser Weise behandelte
Textilgewebe 82 wird dann in einem Ofen 85 oder
auf eine andere geeignete Weise getrocknet und auf einer Aufwickelrolle 87 aufgenommen
und danach zur Aufbau-Station 89 übertragen.
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Hinsichtlich
des Ausbildens oder Formens der vulkanisierbaren Riemenhülse zwecks
Herstellung des Riemens gemäß 2 wird
ferner auf die in 8 gezeigte Aufbauvorrichtung
verwiesen. An der Aufbautrommel 31 wird zunächst optional
ein längliches
Transfer-Etikett 71 aufgebracht, auf dem sämtliche
gewünschten Hinweise,
z.B. Produktnummern, Markenzeichen, Herkunftsland, aufgedruckt sind,
die auf der Rückfläche 13 des
Riemens angebracht werden sollen. Dieses Transfer-Etikett ist typischerweise
ein relativ dünner
Film aus Mylar oder einem anderen Plastikmaterial, das einen wärme- oder
druckempfindlichen Tintenaufdruck trägt, der während der Vulkanisierung von
der Mylar-Trägerschicht
auf die Außenfläche 13 des
Riemens übertragen wird.
Wenn der Riemen invertiert aufgebaut wird, ist die nächste auf
die Trommel aufzubringende Schicht das offenmaschige Textilmaterial 15 der
Erfindung, das die anhand von 6 beschriebenen
gesäumten,
gespleißten
und geläppten
Ausgestaltungen aufweist. Vorzugsweise jedoch ist das Textilmaterial
aus der in 9 gezeigten saumlosen Röhre 30 aus
gestricktem Textilmaterial ausgebildet, die nach Art einer Socke
aufgeweitet und elastisch über
den Dorn 31 gespannt wird und die ohne Falten mit dem zwischenliegenden
Transfer-Etikett 71 an der Außenfläche der Trommel 31 angreift.
Auf diese Weise verlaufen die Maschenreihen 35 in Längsrichtung
der Trommel, d.h. parallel zu deren Achse. Obwohl es sich als ausreichend
erwiesen hat, eine einzige röhrenförmige Strickschicht
oder eine einzige andere offenmaschige Textilmaterialschicht 30 zu
verwenden, können
selbstverständlich
je nach dem Anwendungsfall zwei oder mehr Schichten mit Vorteil
verwendet werden, wobei je nach den Erfordernissen des Anwendungsfalls
jede beliebige zwischenliegende Gummischicht appliziert werden kann.
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Auf
das offenmaschige Textilmaterial 15, das vorzugsweise als
gestrickte Röhre 30 vorliegt,
werden eine oder mehrere Schichten aus Elastomer wie z.B. die Haftgummischicht 17 gewickelt.
Vorzugsweise werden die Enden der Schichten) stumpf gespleißt, um eine Überlappung
zu vermeiden, die andernfalls als Vorsprung oder Delle an der Außenfläche 13 des
Riemens sichtbar wäre.
Diese Gummischicht 17 kann alternativ mit jeder beliebigen
Verstärkungsfaser
wie z.B. Baumwoll-, Polyester- oder Aramid-Fasern, fasergeladen werden, oder in
ihr selbst können
eine oder mehrere Textilverstärkungsfasern
eingebettet sein. An der Gummischicht wird durch schraubenlinienförmiges Wickeln
ein dehnfester Zug-Cord 20 in typischer Weise aufgebracht.
Der Zug-Cord kann je nach Bedarf mit enger oder weiter Beabstandung
angeordnet sein, und es wird ein geeigneter Wickelspannungsbetrag
verwendet, wobei die Enden 20a in der gezeigten Weise befestigt
werden. Schließlich
wird die Schicht 22, die als Untercord des Riemens dienen
wird, auf den schraubenlinienförmig
gewickelten Cord 20 gewickelt. Dieses Material kann Gummimaterial
aufweisen oder eine diskrete Faserladung 24 enthalten,
um den Modul der Rippen 23, 25, 27, 29 zu
erhöhen.
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Nachdem
die Hülse
auf der Trommel 31 aufgebaut worden ist, kann die Anordnung
in einem Vulkanisierungsbeutel und -kessel platziert werden, wobei
Dampfdruck eingeführt
wird, um den Beutel radial nach innen gegen die Außenfläche der
Hülse (gegen
die Schicht 22) zu drücken,
und wobei die Hülse
auf herkömmliche
Weise konsolidiert und vulkanisiert (91) wird. Dann kann
die Form gelöst
werden, und Hülse
kann aus der Form herausgenommen werden. Die Hülse kann anschließend in
einzelne Keilriemen geschnitten werden (93), die dann an
einer Schleiftrommel platziert werden, und das Profil (95)
der Rippen 23, 25, 27, 29 kann mittels
komplementär
geform ter Schleifräder
oder Schlagmesser ausgebildet werden, wobei Untercord-Material zwischen
den Rippen und bis zu den Scheitelpunkten 26 herauf entfernt
wird. Alternativ kann das Rippenprofil während der Vulkanisierung auf
der Trommel 31 durch Formung mittels eines Matrix-Airbags
ausgebildet werden, wobei die Form des Airbags in den Obercord-Abschnitt 24 eingepresst
wird. Alternativ kann ein Airbag über der schichtweise aufgebauten
Anordnung 24 platziert werden und die Hülse während der Vulkanisierung nach
außen
gegen eine starre Außenhülse gedrückt werden,
welche die entsprechend angepasste Form der in der Hülse ausgebildeten
Rippen 23, 25, 27, 29 hat. Fachleuten
auf dem Gebiet werden verschiedenen Herstellungsverfahren ersichtlich
sein.
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Obwohl
der obige Vorgang im Zusammenhang mit der Herstellung von Mehrfachkeilriemen
beschrieben wurde, wird Fachleuten auf dem Gebiet ferner ersichtlich
sein, dass der in 3 gezeigte Synchronriemen auch
an einer geeigneten Vorrichtung ähnlich
derjenigen gemäß 8 ausgebildet
werden kann. Beispielsweise hat zur Ausbildung des Riemens gemäß 3 der
Dorn oder die Trommel 31 typischerweise an seiner Oberfläche längsverlaufende
Zähne,
die Riemenzähne 44 bilden.
Auf diese Weise wird der Riemen aufrecht statt invertiert ausgebildet.
Die radial außenliegende
aufzubringende Schicht ist das offenmaschige Textilmaterial 15,
das in Form einer Röhre 30 oder
einer beliebigen anderen gewünschten
Form ausgebildet wird und dann auf die teilweise hergestellte Riemenhülse aufgebracht
wird. In diesem Fall wird ein äußerer Airbag
verwendet, um die Gummi-/Verbundmaterialien
radial nach innen gegen den gezahnten Form-Dorn 31 zu pressen.
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Mit ähnlichen
Modifikationen könnte
der in 2 gezeigte Riemen auch aufrecht statt invertiert
ausgebildet werden. In diesem Fall handelt es sich bei der äußersten
Schicht vorzugsweise um das offenmaschige Textilmaterial.
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Unabhängig davon,
ob unter Verwendung des offenmaschigen Textilmaterials gemäß der Erfindung der
Riemen gemäß 2 oder
der Riemen gemäß 3 ausgebildet
wird, kann das standardgemäße Transfer-Etikett 71 verwendet
werden, ohne dass irgendwelche oder irgendwelche signifikanten Diskontinuitäten auf der
Außenfläche des
Riemens erzeugt werden, die sich andernfalls beim Auftreffen auf
Rückseiten-Laufrollen, Spannvorrichtungen
oder andere Vorrichtungen als Geräuschquellen auswirken würden. Dies
bedeutet, dass, wenn gemäß 10(b) das offenmaschige Textilmaterial
an der äußeren Riemenfläche 13 positioniert
wird und dabei die äußersten
Garn-Fasern 65, 67 frei von der Einkapselung durch
die Gummi-Matrix
sind, beim während
der Vulkanisierung erfolgenden Aufdrücken des Transfer-Etiketts 71 auf
die Außenfläche 13 das
gedruckte Material auf die Rückseite
des Riemens übertragen
wird, ohne dessen flache, im Wesentlichen ebene Außenfläche wesentlich
zu beeinträchtigen
(wobei die ausgebildete Abstufung generell eine Abmessung von weniger
als ungefähr
0,03 mm hat). Somit werden keine signifikanten Garte, Diskontinuitäten oder
Stufen (die bei der Riemenkonstruktion des Standes der Technik typischerweise
größer als
ungefähr
0,04 mm sind) in die Außenfläche 13 eingepresst
werden. Dies stellt einen Kontrast zu den Riemen des Standes der
Technik dar, bei denen ein kalandriertes (reibfähig gemachtes), einem Bannering-Vorgang
unterzogenes Gewebe verwendet wird, das eine äußere dünne Gummischicht an der Außenfläche des
Riemens aufweist. Im Falle des Riemens gemäß dem Stand der Technik drückt das
Mylar-Übertragungs-Etikett,
wenn es in die Außenfläche des Riemens
hinein vulkanisiert wird, gegen die äußere Gummischicht und bewirkt,
dass diese komprimiert wird und die Ränder ausdrückt, wenn das Gummi durch Druck-
und Hitzeeinwirkung erweicht wird. Wenn der Mylar-Streifen von dem
fertiggestellten Riemen entfernt wird, verbleiben signifikante Grate
oder Vertiefungen an der äußeren Riemenfläche. Diese
Grate 57 verursachen Lärm,
wenn sie auf die Leerlauf- und
Spann-Riemenscheiben auftreffen.
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Beispiel
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Es
wurden Sätze
von Riemenhülsen
A und B wie folgt ausgebildet. Für
die Riemenhülse
A gemäß der Erfindung
wurde ein röhrenförmiges Baumwoll-Jersey-Strickmaterial
mit einem Gewicht von 3,5 oz/yard2 (118,7
gm/m2) verwendet, das eine Nenn-Dicke von
0,38 mm, eine Garnzahl von einem (1) Ende/mm und einen Nenn-Garndurchmesser
von 0,2 mm hatte, wobei jedes Garn aus Spun-Stapel-Baumwollfasern
mit einem dtex-Wert von 266 gebildet war. Das Strickmaterial hatte
einen Offenheitsfaktor (Formel (1)) von 0,8. Die gestrickte Röhre wurde
von einer Rolle her zugeführt
und durch Eintauchen in einen Eintauchtank durch ein RFL-Kleber-Bad
hindurchbewegt, das einen Feststoffanteil von 20 Gewichtsprozent
hatte, wobei überschüssiger Kleber
durch Zusammendrücken
mittels gummibeschichteter Walzen entfernt wurde, und die Röhre wurde eine
Minute lang in einem Ofen bei 175° getrocknet
und auf eine Spule gewickelt. Das RFL basierte auf Vinylpyridinlatex
mit einem Resorcin-Formaldehyd-/Latex-Verhältnis von 18. Der
Trockenanteil des auf das Strickgewebe aufgetragenen RFL betrug
ungefähr
10 Prozent des Gesamtgewichts des behandelten Gewebes. Die Riemenhülse wurde
invertiert auf einem Stahl-Dorn mit einem Durchmesser von 39,0 cm
durch Aufschichten der folgenden Lagen ausgebildet:
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Das
Gummimaterial war EPDM-Material des Typs Nordel 1145 (siehe U.S.-Patent Nr. 5,610,217).
Die Jersey-Baumwoll-Röhre
wurde auf einen Durchmesser von ungefähr 300 Prozent des übrigen Durchmessers der
beschichteten Röhre
gedehnt. Das Zug-Cord war RFL-behandeltes S- und Z-verdrehtes Polyester,
und das Untercord-Material bestand aus fünf Lagen aus faserbeladenem
Material (25 Teile Baumwolle plus Aramid-Fasern pro 100 Teile EPDM
Nordel 1145). Die Gesamt-Aufbaulänge
(Form-Außenumfang)
betrug 122,504 cm. Die Riemenhülse
wurde getrocknet unter Anwendung eines Außen-(Kessel-)Drucks von 200
psig (1,379 MPa) bei 389°F
(198°C)
während
einer Dauer von 3 Minuten, eines Innen-(Beutel-)Drucks von 50 psig
(0,345 MPa) während
3,5 Minuten, der während
9,5 Minuten auf 150 psig (1,034) MPA erhöht wurde. Das Härten war in
19,75 Minuten abgeschlossen.
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Zum
Vergleich wurde die Riemenhülse
B unter Verwendung der gleichen Materialien und Verarbeitungsbedingungen
wie bei der Hülse
A ausgebildet, außer
dass das Garn der gestrickten Röhre
nicht mit RFL oder einem anderen Material behandelt wurde.
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Die
Riemenhülsen
A und B wurden in 20,0 mm breite Streifen geschnitten, die dann
mittels eines Diamant-Schleifrads derart profiliert wurden, dass
vier gerippte Riemen gebildet wurden, die dem in
2 gezeigten
Riemen glichen. Die aus den Hülsen
A und B gebildeten Riemen wurden getestet, um den Reibkoeffizienten
ihrer Oberfläche
13 zu
bestimmen. Die Testapparatur bestand hauptsächlich aus einer angetriebenen Riemenscheibe
mit einem Durchmesser von ungefähr
15 cm und mit einer flachen Außenfläche, gegen
welche die Rückseiten
der Testriemen unter einem Winkel von 35 Grad gewickelt wurden.
Ferner wurden die Testriemen mit einer Wicklung von ungefähr 180 Grad
um eine angetriebene Riemenscheibe mit einem Durchmesser von ungefähr 15 cm
geführt,
wobei eine Spannvorrichtung zwischen den antreibenden und den angetriebenen Riemenscheiben
positioniert war und ein herabhängendes
Belastungsgewicht eine konstante Spannung auf eine dritte Riemenscheibe
ausübte,
um welche die Testriemen um ungefähr 180 Grad gewickelt wurden.
Der Test wurde ausgeführt
durch Aufbringen eines Drehmoments auf die angetriebene Riemenscheibe
in Gegenrichtung zur Riemenbewegungsrichtung, um einen Schlupf relativ
zur antreibenden Riemenscheibe herbeizuführen, bis ein 100-prozentiger
Schlupf erreicht wurde. Der dynamische Reibkoeffizient μ wird durch
Anwendung der folgenden Formel errechnet:
![Figure 00250001](https://patentimages.storage.googleapis.com/5c/46/25/a8ecf2a0193b28/00250001.png)
wobei
- θ
- der in Radian angegebene
Wicklungswinkel der angetriebenen Riemenscheibe ist,
- τ
- das auf die Riemenscheibe
einwirkende Drehmoment ist,
- TS
- die Spannung an der
Schlaffseite des Riemens ist.
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Unter
Verwendung der oben erwähnten
Testapparaturen und -verfahren hatten die aus der Hülse A gebildeten
Riemen einen (gemäß Formel
(2)) berechneten dynamischen Reibkoeffizienten von 0,52, während die
aus der Hülse
B gebildeten Riemen einen (gemäß Formel
(2)) berechneten dynamischen Reibkoeffizienten von 0,30 hatten.
Die Verwendung der gleichen Technik mit einem äußeren herkömmlichen Gewebe, das mit EPDM-Gummimaterial
kalandriert war, resultierte in einem berechneten dynamischen Reibkoeffizienten
von 0,83.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend zu Zwecken der Veranschaulichung
detailliert beschrieben wurde, wird darauf hingewiesen, dass derartige
Details ausschließlich
zu diesen Zwecken dienen und dass Fachleute Modifikationen an diesen
Details vornehmen können,
ohne von der Idee und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
außer
insofern, als die Erfindung durch die Ansprüche beschränkt ist. Die hier zur Veranschaulichung
beschriebene Erfindung kann auch unter Weglassung jedes Elements,
das hier nicht speziell offenbart ist, zweckmäßig praktiziert werden.