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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Treibriemen, die beabstandete Zähne entlang
ihrer Länge
auf mindestens einer Seite davon und ein verstärkendes Gewebe über den
Zähnen
aufweisen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
eines Riemens dieser Art.
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Stand der
Technik
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Zahnriemen
werden in einem weiten Bereich von Maschinenanlagen und in einem
weiten Bereich von Umgebungsbedingungen eingesetzt. Üblicherweise
werden diese Riemen bei Vorrichtungen mit variablen Geschwindigkeitsübertragungen,
wie beispielsweise Motorschlitten, Motorrollern, Golfwagen und anderen
verschiedenen Typen von Geräten
verwendet. Diese Vorrichtungen können
eine Kombination von antreibenden und angetriebenen Rollen verwenden,
worin eine Variation der Geschwindigkeit durch Variieren des effektiven
Durchmessers der Rollen erreicht wird.
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Die
US-PS 4,737,138 beschreibt
einen mit einem Gewebe bedeckten Zahnriemen und ein Verfahren zur
Herstellung eines typischen Riemens mit einer Kompressionskautschukschicht,
einer Spannungskautschukschicht, Zähnen mit abwechselnden Zahnmulden
und -scheiteln entlang der Länge
des Riemens in mindestens der Kompressionskautschukschicht, und
mindestens einer in einer Pufferkautschukschicht eingebetteten lasttragenden Schnur.
Diese Riemen werden üblicherweise
kommerziell als flankenoffene Einzelzahn-Riemen oder flankenoffene
Doppelzahn-Riemen bezeichnet.
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In
einem typischen Herstellungsverfahren für diese Art von Riemen wird
ein unvulkanisiertes Kautschukblatt, das eine größere Länge als die gewünschte Länge des
fertigen Riemens aufweist, an einer flachen gezahnten Form, die
abwechselnde Aussparungen und Vorsprünge aufweist, verarbeitet, wobei
der Kautschuk erhitzt und Druck ausgeübt wird, um ein Zahnunterlage
auszubilden. Die resultierende Zahnunterlage weist längsweise
beabstandete Zähne
in einem konstanten Abstand auf und kann eine oder mehrere Lagen
verstärkendes
Gewebe darauf aufweisen. Die Zahnunterlage wird an einem zylindrische
Gerüst
angeordnet, welches auf einem Formzylinder installiert ist, der
Aussparungen und Vorsprünge
darauf aufweist, so dass die Zahnunterlage in das zylindrischen
Gerüst
eingreift. Die Zahnunterlage wird geschnitten und ihre Enden anliegend verbunden.
Lasttragenden Schnüre
werden um die Zahnunterlage gewunden, gefolgt von einer weiteren Kautschukschicht
und mindestens einer Schicht eines verstärkenden Gewebes. Die resultierende
Riemenhülse
wird dann vulkanisiert.
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Typischerweise
wird die Zahnunterlage von geübten
Arbeitern auf Länge
geschnitten, die manuell die Anzahl der Zähne zählt, die notwendig ist, um die
gewünschte
Riemenendlänge
zu produzieren, und eine Zahnmulde mit Kreide markieren, an der
ein Schnitt gemacht werden muss, um die gewünschte Riemenendlänge zu produzieren.
Die Zahnunterlage wird an beiden Enden durch Verwenden eines Schneidewerkzeugs
getrennt.
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Das
unvulkanisierte Kautschukblatt wird durch Separieren des verstärkenden
Gewebes an einem Ende der Zahnunterlage freigelegt. Das verstärkende Gewebe
am anderen Ende der Zahnunterlage wird verarbeitet, so dass es vom
anderen Ende der Zahnunterlage übersteht.
Die Zahnunterlage wird dann um eine Matrix mit Aussparungen und
Vorsprüngen
ge wickelt, und die Enden der Kautschukschicht werden anstoßend verbunden.
Die Enden des verstärkenden
Gewebes werden in überlappendem
Verhältnis
verbunden. Die Zahnunterlage wird schließlich vulkanisiert.
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Wie
jedoch in 10 dargestellt ist, kann die Herstellung
mit diesem Verfahren zu Fehlern in der Form von Falten 10 im
verstärkenden
Gewebe 11 beim exemplarisch dargestellten Zahnriemen 12 führen. Die
Falte 10 ist an einer Mulde 14 zwischen Scheiteln 16 von
benachbarten Zähnen 18 ausgebildet.
An einer Verbindung 20, die durch ein obenliegendes Gewebeendstück 22 und
ein untenliegendes Gewebeendstück 24 produziert
wurde, neigt das obenliegende Endstück 22 dazu, das untenliegende Endstück 24 im
Bereich der Mulde 14 während
der Vulkanisierung anzuziehen. Dies ist dem Fehlen von Kautschuk
an der Verbindung 20 im Bereich der Mulde 14 zuzuschreiben.
Wird bei der Verwendung des Riemens 12 die Mulde 14 wiederholt
gebogen, können
Brüche
an der Mulde 14, an der die Falte angeordnet ist, in einem
frühen
Stadium der Riemenlebensdauer auftreten. Dieser Bruch kann wachsen und
schließlich
zum Versagen des Riemens 12 führen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In
einer Form betrifft die Erfindung einen Treibriemen, umfassend einen
endlosen Körper,
der eine Länge,
eine Innenseite und eine Aussenseite aufweist. Der endlose Körper weist
auf mindestens einer der Innenseite und Aussenseite des Körpers Zähne auf,
die entlang der Länge
des Körpers
beabstandet sind, und so abwechselnde Zahnscheitel und Zahnmulden
definieren. Jeder der Zahnscheitel weist gegenüberliegende Flächen mit
einem Scheitelpunkt zwischen den gegenüberliegenden Flächen auf.
Ein verstärkendes
Gewebe ist auf mindestens einer der Seiten von In nenseite und Aussenseite
des Körpers vorhanden.
Das verstärkende
Gewebe weist erste und zweite beabstandete Endteile mit einem ersten freien
Ende am ersten Endteil und einem zweiten freien Ende am zweiten
Endteil auf. Die ersten und zweiten Endteile überlappen so, dass die ersten
und zweiten freien Enden jeweils auf einer Seitenfläche eines Zahnscheitels
angeordnet sind.
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In
einer Form sind die ersten und zweiten freien Enden jeweils auf
einer der Seitenflächen
an einem ersten Zahn angeordnet.
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In
einer Form sind die ersten und zweiten freien Enden auf der gleichen
Seitenfläche
des ersten Zahns angeordnet.
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In
einer Form weist der Körper
eine Kompressionskautschukschicht und eine Spannungskautschukschicht
auf und die Zähne
sind mindestens in der Kompressionskautschukschicht ausgebildet.
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In
einer Form umfasst der Körper
mindestens eine Pufferkautschukschicht und mindestens eine in die
Pufferkautschukschicht eingebettete lasttragende Schnur.
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In
einer Form sind die Zähne
in einer Kautschukschicht ausgebildet, wobei die Kautschukschicht
Enden aufweist, die sich an einer Verbindung treffen, und die Verbindung
an einem Zahnscheitel angeordnet ist.
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In
einer Form sind die freien Enden jeweils an einer Seitenfläche eines
ersten Zahnscheitels und die Enden der Kautschukschicht treffen
sich an dem ersten Zahnscheitel.
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In
einer Form ist die Verbindung als Linie ausgebildet und eines der
ersten und zweiten freien Enden ist mit der Linie der Verbindung
ausgerichtet.
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In
einer Form sind auf der anderen Seite von Innenseite und Aussenseite
des Körpers
Zähne angeordnet,
die entlang der Länge
des Körpers
beabstandet sind, und so abwechselnde Zahnscheitel und Zahnmulden
definieren.
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In
einer Form bildet die Linie der Verbindung einen Winkel mit einer
Längslinie
durch den Körper, der
60–90° beträgt. Der
Winkel kann zwischen 65 und 80° betragen.
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In
einer Form überlappen
die ersten und zweiten Endteile am Scheitelpunkt eines Zahnscheitels.
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In
einer Form umfasst der Körper
eine Kautschukschicht, und kurze verstärkende Fasern sind in der Kautschukschicht
angeordnet. Die Kautschukschicht kann mindestens einen Teil eines
Kompressionsabschnitts definieren.
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In
einer Form sind kurze verstärkende
Fasern in der Pufferkautschukschicht angeordnet.
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In
einer Form umfasst das verstärkende
Gewebe mindestens eine der Fasern a) Baumwollfaser, b) Polyesterfaser,
und c) Nylonfaser.
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In
einer Form ist das verstärkende
Gewebe aus einem der Gewebe a) glattes Gewebe (plain weaving), b)
verdrilltes Gewebe (twill weaving), und c) Satingewebe hergestellt.
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In
einer Form umfasst das verstärkende
Gewebe Kett- und Schussfäden,
die sich unter eine Winkel von 90–120° kreuzen.
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In
einer Form ist das verstärkende
Gewebe mit einer RFL-Lösung behandelt
und mit einer Kautschukzusammensetzung reibungsbeschichtet (friction
coated).
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ausbilden eines Treibriemens/einer
Riemenhülse,
das die Schritte umfasst:
Anordnen eines verstärkenden
Gewebes an einer unvulkanisierten Kautschukschicht;
Anformen
des verstärkenden
Gewebes und der unvulkanisierten Kautschukschicht an eine Formoberfläche, die
abwechselnde Aussparungen und Vorsprünge aufweist zum Ausbilden
einer Zahnunterlage, die erste und zweite beabstandete Enden und Zahnscheitel
und Zahnmulden, die sich zwischen den ersten und zweiten freien
Enden abwechseln, aufweist, wobei jeder Zahnscheitel gegenüberliegende
Seitenflächen
mit einem Scheitel zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen aufweist;
Verarbeiten
der Zahnunterlage am ersten freien Ende der Zahnunterlage, so dass
ein Teil der Gewebeschicht über
die Kautschukschicht am ersten Ende der Zahnunterlage hervorsteht;
Verbinden
der Kautschukschicht an den ersten und zweiten Enden der Zahnunterlage;
Überlappen
eines Teils des verstärkenden
Gewebes am ersten Ende der Zahnunterlage mit dem verstärkenden
Gewebe am zweiten Ende der Zahnunterlage derart, dass a) ein freies
Ende des Teils des verstärkenden
Gewebes am ersten Ende der Zahnunterlage sich an einer Seitenfläche eines
Zahnscheitels befindet und b) ein freies Ende des verstärkenden
Gewebes am zweiten Ende der Zahnunterlage sich an einem Zahnscheitel
befindet; und
Kombinieren der Zahnunterlage mit mindestens
einer zusätzlichen
Komponente zum Ausbilden eines Treibriemens/einer Riemenhülse, der/die
eine Länge aufweist.
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In
einer Form kann das Verfahren ferner den Schritt des Verarbeitens
des verstärkenden
Gewebes am zweiten Ende der Zahnunterlage zum Freilegen der Kautschukschicht
umfassen.
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Der
Schritt des Kombinierens der Zahnunterlage mit mindestens einer
zusätzlichen
Komponente kann das Kombinieren der Zahnunterlage mit mindestens
einer Pufferkautschukschicht und mindestens einer lasttragenden
Schnur, die sich längs
im Körper
erstreckt und in der Pufferkautschukschicht eingebettet ist, umfassen.
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In
einer Form ist die Kautschukschicht eine Kompressionskautschukschicht
und der Schritt des Kombinierens der Zahnunterlage mit mindestens
einer weiteren Schichtkomponente umfasst das Kombinieren der Zahnunterlage
mit einer Spannungskautschukschicht.
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Der
Schritt des Verbindens der Kautschukschicht kann das Anordnen der
Zahnunterlage um eine Form mit sich abwechselnden Aussparungen und
Vorsprüngen
und das Verbinden der Kautschukschicht an den ersten und zweiten
Enden mit der um die Form angeordneten Zahnunterlage umfassen.
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Das
Verfahren kann ferner den Schritt der Vulkanisierung der Zahnunterlage
mit mindestens einer weiteren Komponente umfassen.
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Das
Verfahren kann ferner den Schritt des Schneidens des Treibriemens/der
Riemenhülse
zum Ausbilden einer Vielzahl von Treibriemen umfassen.
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Das
Verfahren kann ferner den Schritt des Ausbildens des verstärkenden
Gewebes aus einem der Gewebe a) glattes Gewebe (plain weaving),
b) verdrilltes Gewebe (twill weaving), und c) Satingewebe umfassen.
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Das
Verfahren kann ferner den Schritt des Ausbildens des verstärkenden
Gewebes bündig
mit dem zweiten Ende der Zahnunterlage umfassen.
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Der
Schritt des Verbindens der Kautschukschicht kann das Treffen der
Enden der Kautschukschicht an den ersten und zweiten Enden der Zahnunterlage
zum Ausbilden einer Verbindung an einem Zahnscheitel umfassen.
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Der
Schritt des Verbindens der Kautschukschicht kann das Treffen der
Enden der Kautschukschicht an den ersten und zweiten Enden der Zahnunterlage
zum Ausbilden einer Verbindungslinie, die in einem Winkel von 60–90° zu einer
sich zwischen den ersten und zweiten Enden der Zahnunterlage erstreckenden
Linie angeordnet ist, umfassen. Der Winkel kann zwischen 65 und
80° betragen.
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In
einer Form sind das freie Ende des Teils des verstärkenden
Gewebes am ersten Ende der Zahnunterlage und das freie Ende des
verstärkenden Gewebes
am zweiten Ende der Zahnunterlage am gleichen Zahnscheitel angeordnet.
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In
einer Form sind das freie Ende des Teils des verstärkenden
Gewebes am ersten Ende der Zahnunterlage und das freie Ende des
verstärkenden Gewebes
am zweiten Ende der Zahnunterlage auf der gleichen Seitenfläche des
gleichen Zahnscheitels angeordnet.
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In
einer Form sind das freie Ende des Teils des verstärkenden
Gewebes am ersten Ende der Zahnunterlage und das freie Ende des
verstärkenden Gewebes
am zweiten Ende der Zahnunterlage auf verschiedenen Seitenflächen des
gleichen Zahnscheitel angeordnet.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine teilweise Querschnittsansicht einer Form eines erfindungsgemäß hergestellten Treibriemens;
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
von 1 einer modifizierten Form eines erfindungsgemäß hergestellten
Treibriemens;
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3 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer Zahnunterlage, die
eine Kautschukschicht und ein verstärkendes Gewebe zum Ausbilden
des Riemens aus 1 umfasst, die gegen eine Form zum
Ausbilden von Zähnen
auf der Zahnunterlage gepresst werden;
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4 ist
eine Seitenaufrissansicht der Zahnunterlage aus 3 mit
zum Verbinden vorbereiteten Enden der Kautschukschicht und des verstärkenden Gewebes;
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5 ist
eine Ansicht wie in 4 mit zum Verbinden vorbereiteten
Enden der Zahnunterlage;
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6 ist
eine vergrößerte teilweise
Teilquerschnittsansicht der auf einer Form angebrachten Zahnunterlage
mit verbundenen Enden aus den 4 und 5;
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7 ist
eine Ansicht wie in 6 mit einer zum Herstellen des
Riemens aus 2 aufgebauten Zahnunterlage;
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8 ist
eine teilweise Querschnittsansicht der auf einer Form angeordneten
und mit zusätzlichen
Komponenten versehenen Zahnunterlage aus den 3 und 4;
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9 ist
eine schematische Darstellung der in einer Vulkanisierungshülle angeordneten
Anordnung aus 8; und
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10 ist
eine Ansicht wie in den 1 und 2 eines
konventionellen Treibriemens.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 dargestellt
ist eine Form eines erfindungsgemäß hergestellten Treibriemens 40.
Es ist ersichtlich, dass der Riemen 40 nur exemplarisch
für die
vielen verschiedenen Riemenkonstruktionen, die die vorliegende Erfindung
umfasst, ist. Beispielsweise können
die Komponenten des Riemens und deren Anordnung beträchtlich
anders als die dargestellten sein. Während der dargestellte Riemen 40 ein
Doppelzahnriemen ist, kann die Erfindung leicht auch auf Einzelzahnriemen
angewendet werden.
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Der
Riemen 40 weist einen Körper 42 mit
einer Innenseite 44 und einer Aussenseite 46 auf.
Der Körper 42 ist
aus einer Kompressionskautschukschicht 48 auf der Innenseite
des Körpers 42 aufgebaut,
in der eine Vielzahl von Zähnen 50 ausgebildet und
in regelmäßigen Abständen entlang
der Länge des
Körpers 42 beabstandet
sind, wie durch den Doppelspitzen-Pfeil L angezeigt. Eine Spannungskautschukschicht 52 bildet
die Aussenseite des Körpers 42.
Die Spannungskautschukschicht 52 weist eine Vielzahl von
darin ausgebildeten und in regelmäßigen Abständen entlang der Länge des
Körpers 42 beabstandeten
Zähnen 54 auf.
Eine Pufferkautschukschicht 56 ist zwischen der Kompressionskautschukschicht 48 und
der Spannungskautschukschicht 50 ausgebildet und weist
darin eingebettete und sich längs
des Körpers 42 erstreckende
spiralförmig
gewickelte lasttragende Schnüre 58 auf.
Die lasttragenden Schnüre 58 können aus
Fasern wie beispielsweise Polyesterfaser, Aramidfaser und/oder Glassfaser
hergestellt sein. Eine erste verstärkende Gewebeschicht 60 ist
auf der Aussenseite des Körpers 42 angebracht.
Eine zweite verstärkende
Gewebeschicht 62 ist auf der Innenseite des Körpers 42 angebracht.
Die Gewebeschicht 60 auf der Aussenseite des Körpers 42 ist
optional.
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Eine
Verbindung 64 ist in der Kompressionskautschukschicht 48 ausgebildet,
wobei Enden 68, 70 der Kompressionskautschukschicht 48 stoßend verbunden
werden. Die Enden 68, 70 sind planar, so dass
die Verbindung eine lineare Ausdehnung aufweist, wie durch die Verlängerung
L1 angezeigt, wenn von den Riemenseiten betrachtet wird. Die Linie
L1 der Verbindung 64 bildet einen Neigungswinkel θ mit einer
Längsreferenzlinie
in einer Ebene P durch die zentrale Achse der lasttragenden Schnüre 58.
Der Winkel reicht von 60–90° und vorzugsweise von
65–80°. Die Neigungsanordnung
der Verbindung 64 ist erwünscht, da sie beim Vermeiden
von Eindringen des Kautschuks aus der Pufferkautschukschicht 56 in
das Verbindungsende 70 eine Rolle spielt. Dies reduziert
die Wahrscheinlichkeit der Bruchbildung an der Verbindung 64.
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Um
die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Kautschuk in die Verbindung 64 weiter
zu reduzieren, ist es wünschenswert,
die Verbindung 64 von einer Verbindung 72 in der
Pufferkautschukschicht längsweise
abzusetzen.
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Die
Zähne 50 weisen
durch „c" gekennzeichnete
Scheitelteile 74 und dazwischen durch „t" gekennzeichnete Muldenteile auf. Es
ist wünschenswert,
dass sich die Verbindung 64 vollständig in einem Scheitelbereich 74 befindet.
Befindet sich das Ende 70 der Verbindung 64 in
einem Muldenteil 76, kann die Tendenz größer sein,
dass Kautschuk aus der Pufferkautschukschicht 56 den Weg
in das Verbindungsende 70 findet. Dieser Bereich kann daher eher
zur Biegeermüdung
neigen, was möglicherweise
zur frühen
Bildung von Brüchen
führt.
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Die
Verbindung 64 befindet sich vorzugsweise wie oben beschrieben
vollständig
in einem Scheitelbereich 74. Die Verbindung 64 kann
vorzugsweise senkrecht zur Ebene P sein. Während dieser Aufbau die Wahrscheinlichkeit,
dass Kautschuk in die Verbindung 64 fließt, erhöhen kann,
ist dieser Fluß aufgrund der
beträchtlichen
Dicke des Zahnscheitelteils 74 eingeschränkt. Ferner
kann sich dieser Fluß nicht über ein
Ausmaß erstrecken,
dass diese Erscheinung einen signifikanten Effekt auf den Biegeermüdungswiderstand
des Riemens hat.
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Das
verstärkende
Gewebe 62 weist Endteile 80, 82 auf,
die zur Bildung einer Verbindung 84 überlappen. In dieser Ausführungsform
befindet sich ein freies Ende 86 eines Endteils 80 an
einer Seitenfläche 88 des
mit C gekennzeichneten Zahns 54, dessen Seitenflächen längs zum
Riemenkörper 42 zeigen.
Das freie Ende 90 des anderen Endteils 82 befindet
sich an einer der Seitenfläche 88 gegenüberliegenden
Seitenfläche 92 des
mit C gekennzeichneten Zahns 54. Keines der Enden 86, 90 befindet
sich an einem Muldenteil 76. Eines der freien Enden 86, 90 kann,
eher als dass es sich bis zu den Seitenflächen erstreckt, an einem Scheitelpunkt 94 zwischen
den Seitenflächen 88, 92 angeordnet
sein. Der Scheitelpunkt 94 wird hier als ein gemeinsames
Teil der beiden Seitenflächen 88, 92 betrachtet.
Da die freien Enden 86, 90 beide an einer Seitenfläche 88, 92 eines
Zahnscheitelteils angeordnet sind, ist die Tendenz, dass das freie
Ende 90 des Endteils 82 sich faltet, gering, was
später
der Grund für
eine frühe Bruchbildung
sein könnte.
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In 2 ist
eine weitere Form 100 eines erfindungsgemäß hergestellten
Riemens dargestellt. Der Riemen 100 weist einen Körper 102 mit
einer Innenseite 104 und einer Aussenseite 106 auf.
Der Körper 102 ist
aus einer Kompressi onskautschukschicht 108 auf der Innenseite
des Körpers 102 aufgebaut,
in der eine Vielzahl von Zähnen 110 ausgebildet
und in regelmäßigen Abständen entlang
der Länge
des Körpers 102 beabstandet
sind, wie durch den Doppelspitzen-Pfeil L angezeigt. Eine Spannungskautschukschicht 112 bildet
die Aussenseite des Körpers 102.
Die Spannungskautschukschicht 112 weist eine Vielzahl von
darin ausgebildeten und in regelmäßigen Abständen entlang der Länge des Körpers 102 beabstandeten
Zähnen 114 auf.
Eine Pufferkautschukschicht 116 ist zwischen der Kompressionskautschukschicht 108 und
der Spannungskautschukschicht 112 ausgebildet und weist
darin eingebettete und sich längs
des Körpers 102 erstreckende
spiralförmig
gewickelte lasttragende Schnüre 58 auf.
Die lasttragenden Schnüre 118 können die gleiche
Zusammensetzung und den gleichen Aufbau wie die lasttragenden Schnüre 58 aufweisen.
Eine erste verstärkende
Gewebeschicht 120 ist auf der Aussenseite des Körpers 102 angebracht.
Eine zweite verstärkende
Gewebeschicht 122 ist auf der Innenseite des Körpers 102 angebracht.
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Eine
Verbindung 124 ist in der Kompressionskautschukschicht 108 ausgebildet,
wobei Enden 126, 128 in der gleichen Art verbunden
sind wie die vorher mit Bezug auf den Riemen 40 beschriebenen Enden 68, 70.
Eine Linie L2 der Verbindung 124 bildet einen Winkel θ1 mit einer
Längslinie
in einer Referenzebene P1 durch die zentrale Achse der lasttragenden
Schnüre 118,
der vorzugsweise im gleichen Bereich wie der Winkel θ beim Riemen 40 liegt.
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Die
Zähne 110 weisen
mit „c" gekennzeichnete
Scheitelteile 132 und mit „t" gekennzeichnete Muldenteile 134 entsprechend
den Scheitel- und Muldenteilen 74, 76 des Riemens 40 auf.
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Das
verstärkende
Gewebe 122 weist eine Verbindung 138 auf, die
durch überlappende
Endteile 140, 142 daran gebildet wird. Das Endteil 140 weist ein
freies Ende 144 und das Endteil 142 ein freies Ende 146 auf.
Die Endteile 140, 142 überlappen am gleichen mit C1
gekennzeichneten Zahn und befinden sich in dieser Ausführungsform
vollständig
auf einer Seitenfläche 198 des
Scheitelteils 132 des Zahns C1.
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Das
freie Ende 144 ist mit der Linie L1 der Verbindung 124 ausgerichtet,
obwohl es nicht sein muss. Dies ermöglicht eine relativ kurze Überlappungslänge an der
Verbindung. Das Anordnen der Verbindung 138 an der Seitenfläche 148 des
Scheitelteils 132 des mit C1 bezeichneten Zahns 110 vermeidet
den weiter unten im Detail beschriebenen Schneideprozess, wobei
das Ende des Gewebes am dem Zahnscheitelteil 132 nächsten Zahnmuldenteil 134 geschnitten
wird. Dies trägt
zu einem guten Biegeermüdungswiderstand
bei.
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Bei
beiden Riemen 40, 100 kann der Kautschuk in der
Kompressionskautschukschicht mindestens einer aus der Gruppe Naturkautschuk,
Butylkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk,
Chloroprenkautschuk, Ethylen-Propylenkautschuk, alkylierter-sulfonierter
Polyethylenkautschuk, hydrierter Acrylnitrilkautschuk, gemischtes
Polymer aus hydriertem Acrylnitrilkautschuk und Metallsalzen einer
ungesättigten
Carbonsäure
sein.
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Die
kompressions- und Spannungsschichten 48, 108, 52, 112 können kurze
Fasern 150 umfassen, die mindestens eine der Fasern Aramidfaser,
Polyamidfaser, Polyesterfaser und Baumwollfaser umfassen. Die Länge der
Fasern 150 reicht vorzugsweise in Abhängigkeit von der Faserart von
1 bis 10 mm. Bei Aramidfasern reicht beispielsweise die Länge vorzugsweise
von 3 bis 5 mm und bei Polyamidfasern, Poly esterfasern und Baumwollfasern
reicht die Länge
vorzugsweise von 5 bis 10 mm. Bevorzugt sind die Längen der
meisten der Fasern 150 in den Kautschukschichten 48, 108, 52, 112 lateral
zu einer Längslinie
zwischen 70 bis 110° ausgerichtet.
Vorzugsweise beträgt
dieser Winkel 90°.
Die Spannungskautschukschichten 56, 116 können auch
kurze Fasern 150 umfassen, bevorzugt umfassen sie aber
keine.
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Das
verstärkende
Gewebe 60, 62, 120, 122 wird
bevorzugt hergestellt aus Fasern, wie beispielsweise Baumwollfasern,
Polyesterfasern und Nylonfasern und ist ein gewobenes Gewebe, das
aus mindestens einem der Gewebe aus glattem Gewebe, verdrilltem
Gewebe oder Satingewebe hergestellt ist. Das Gewebe kann ein Weitwinkelgewebe
sein, das einen Kreuzungswinkel zwischen Kett- und Schussfäden von
90 bis 120° aufweist.
Das verstärkende Gewebe 60, 62, 120, 122 wird
mit einer RFL-Lösung behandelt,
wonach es mit einer Kautschukzusammensetzung behandelt wird, indem
ein reibungsbeschichtendes Verfahren zum Herstellen eines mit Kautschuk
imprägnierten
Gewebes verwendet wird. Die RFL-Lösung ist eine durch Mischen
eines Ausgangspolycondensates aus Resorcin und Formalin mit Latex
hergestellte Lösung.
Der Latex kann Chloropren, ein tertiäres Copolymer aus Styren-Butadien-Vinylpyridin,
hydriertem Acrylnitrilkautschuk und NBR sein.
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Das
Verfahren zur Herstellung eines Doppelzahnriemens der in 1 dargestellten
Art wird nun im Detail beschrieben. Wie in 3 dargestellt,
wird eine Zahnunterlage 152, die die Kompressionskautschukschicht 48 in
einem unvulkanisierten Zustand und das verstärkende Gewebe 62 umfasst,
gegen eine ebene gezahnte Form 154 angeordnet. Die Form 154 weist
abwechselnde Aussparungen 156 und Vorsprünge 158 auf,
die zwischen Enden 160, 162 in regelmäßigen Abständen abwechseln.
Die Aussparungen 156 und Vorsprünge 158 weisen Formen
auf, die zur gewünschten
Form der Zahnscheitel- und Zahnmuldenteile 74, 76 am
Riemen 40 komplementär
sind. Ein Element 164 zum Lösen der Form kann zwischen
dem verstärkenden
Gewebe 62 und der Kompressionskautschukschicht 48 angeordnet
sein. Das Element 164 zum Lösen der Form kann ein Harzfilm
und ein Blatt aus Formlösepapier
sein. Die Zahnunterlage 152 wird unter Druck und Erhitzen auf
40 bis 100°C
zur Gleichförmigkeit
mit der Form 154 gezwungen, um eine Riemenhülse mit
Zahnscheitelteilen 74 und -muldenteilen 76 herzustellen.
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Wie
in 4 dargestellt, wird die fertige Zahnunterlage 152 auf
einer Fläche 165 angeordnet,
so dass die Zahnscheitelteile 74 und -muldenteile 76 freigelegt
sind. Das verstärkende
Gewebe 62 wird von der Kautschukschicht 48 am
Ende 162 der Zahnunterlage abgetrennt, um das Entfernen
des Elementes 164 zum Lösen
der Form zu ermöglichen. Das
Ende 68 der Zahnunterlage 152 wird der Breite nach
mit einem Schneidegerät
an der Spitze eines Zahnscheitelteils 74 abgetrennt. Das
verstärkende Gewebe 62 wird
beispielsweise mit einer Schere geschnitten, so dass sich das Endteil 80 über das
geschnittene Ende 68 der Kautschukschicht 48 um
eine Länge
von etwa eineinhalb Zähnen
erstreckt.
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Am
anderen Zahnunterlagenende 70 werden das verstärkende Gewebe 62 und
die Kautschukschicht 48 durch ein Schneidegerät entlang
der Breite der Zahnunterlage 152 aufgetrennt, um das Ende 70 auszubilden,
welches an das Ende 68 an der Verbindung 64 anstößt. Das
verstärkende
Gewebe 62 wird dann der Breite nach geschnitten, um der
Länge nach
einen Betrag von etwa einer Zahnlänge vom Endteil 82 zu
entfernen. Das freie Ende 90 des verstärkenden Gewebes 62 wird
dann von der Kautschukschicht 48 getrennt, um die Kautschukschicht 48 freizulegen.
Der resultierende Aufbau ist in 5 dargestellt.
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Wie
in 6 dargestellt, wird die Zahnunterlage 152 gegen
eine Form 168 angeordnet, welche komplementäre Aussparungen 170 und
Vorsprünge 172 aufweist,
wobei die Form 170 an einer Formanlage 174 angebracht
ist. Die Zahnunterlage 152 wird um die Form 168 gewickelt,
wobei die Zahnscheitelteile 74 und Zahnmuldenteile 76 in
die Aussparungen 170 und Vorsprünge 172 eingreifen,
woraufhin die Zahnunterlagenenden 68, 70 aneinanderstoßen, um
die Verbindung 69 auszubilden. Gleichzeitig wird das Endteil 82 des
untenliegenden Teils des verstärkenden
Gewebes 62 an der Verbindung 64 auf dem Zahn C
angeordnet, so dass das freie Ende 90 an der Seitenfläche 92 davon
angeordnet und beabstandet vom Muldenteil 76 ist. Das andere
Endteil 80 des obenliegenden Teils des verstärkenden
Gewebes 662 an der Verbindung 84 wird über das
Endteil 82 angebracht und um den Scheitel 94 gewickelt,
so dass das freie Ende 86 auf der anderen Seitenfläche 88 angeordnet
und vom benachbarten Muldenteil 76 beabstandet ist, und
die Verbindung 64 fertig stellt.
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Wie
in 8 dargestellt, werden die lasttragenden Schnüre 58 in
einer spiralartigen Weise um die Zahnunterlage 152 gewickelt.
Die unvulkanisierte Spannungskautschukschicht 52 wird dann
verwendet, um eine Riemenhülsen-Vorform 176 auszubilden.
Alternativ kann die Form 168 durch eine konventionelle
innere Matrix (nicht dargestellt), die aus unvulkanisiertem Kautschuk
hergestellt ist und die gleiche Anordnung von Aussparungen und Vorsprüngen komplementär zur Zahnunterlagenform
aufweist, ersetzt werden.
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Die
Form 168 und die Vorform 176 werden dann von der
Formanlage 174 getrennt und mit einer aus unvulkanisiertem
Kautschuk hergestellten und Aussparungen und Vorsprünge aufweisenden
Matrix 178 bedeckt, und dann mit einer Umhüllung 180 wie in 9 dargestellt
abgedeckt. Die ge samte Anordnung in 9 wird dann
auf konventionelle Art vulkanisiert. Nach dem Vulkanisieren werden
nacheinander die Umhüllung 180,
die Matrix 178 und die Riemenhülsen-Vorform 176 von
der Form 168 abgetrennt. Die Hülse wird dann mit einem Schneidegerät 182 wie
in 9 dargestellt geschnitten, um einzelne Riemen 40,
wie in 1 dargestellt, herzustellen.
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Das
Herstellungsverfahren der Riemen 100 aus 2 wird
nun beschrieben. Eine Zahnunterlage 182 wird auf die gleiche
Art wie oben beschrieben wie die Zahnunterlage 152 unter
Verwendung des verstärkenden
Gewebes 122 und der Kompressionskautschukschicht 108 hergestellt.
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Das
verstärkende
Gewebe 122 wird von der Kautschukschicht 108 an
einem Ende der Zahnunterlage 144 abgetrennt, um das Ablösen des
Elementes zum Lösen
der Form 164 zu ermöglichen.
Die Kautschukschicht 108 wird durch das Schneidegerät 166 an
der Spitze eines Zahnscheitelteils 132 am Zahn C1 abgetrennt,
um das Ende 128 auszubilden. Das verstärkende Gewebe 122 wird
geschnitten, beispielsweise durch eine Schere oder ein anderes Schneidegerät, so dass
das Endteil 142 des verstärkenden Gewebes 122 über das
Ende 128 um eine Länge
von 2 bis 5 mm hinausragt, was einem geringeren Betrag entspricht
als beim entsprechenden Endteil des Riemens 40.
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Das
andere Endteil 140 des verstärkenden Gewebes 122 wird
mit dem anderen Ende 128 der Kautschukschicht 108 an
einem Zahnscheitelteil 132 mit dem Schneidewerkzeug 166 bündig abgeschnitten.
Das Zahnmuldenteil 134 muss nicht wie beim Riemen 40 am
entsprechenden Ende freigelegt werden. Dies kann den Biegeermüdungswiderstand
des Riemens verbessern und die Wahrscheinlichkeit eines frühen Bruchs
der Anordnung an den Muldenteilen 134 reduzieren. Das Vermeiden
der Notwendigkeit des Trennens des verstärken den Gewebes 122 an
diesem Ende kann die Anzahl der Herstellungsschritte gegenüber dem
vorher beschriebenen Prozess zur Herstellung des Riemens 40 reduziert
werden.
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Wie
in 7 dargestellt wird die Zahnunterlage 184 an
der Form 168 auf der Formanlage 174 angeordnet,
wie vorher für
die Zahnunterlage 152 mit den Zahnscheitelteilen 132 und
Muldenteilen 134 im Eingriff mit den Aussparungen 170 und
Vorsprüngen 172 beschrieben.
Die Zahnunterlagenenden 126, 128 werden zum Ausbilden
der Verbindung 124 stoßend
verbunden.
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Die
Endteile 140, 142 des verstärkenden Gewebes 122 werden
zum Ausbilden der Verbindung 138 überlappt, an der sich beide
freien Enden 144, 146 auf der gleichen Seitenfläche 148 befinden.
Die verbleibenden Riemenkomponenten können wie vorher für den Riemen 40 beschrieben
aufgebaut werden. Bei beiden Riemen 40, 100 können verschiedene
und/oder zusätzliche
Riemenkomponenten zum Fertigstellen des Riemens verwendet werden.
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Die
Erfindung wird nun in Bezug auf die folgenden erfindungsgemäßen Beispiele
und Vergleichsbeispiele der Riemen beschrieben.
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Erfindungsgemäßes Beispiel
1
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Eine
lasttragende Schnur wurde durch entgegen gesetztes Verwinden einer
ersten Verwindung und einer letzten Verwindung angefertigt. Eine
Aramidfaser mit 1500 Denier (ein geeignetes Produkt wird unter der
Marke TWARONTM kommerziell verkauft) wurde
mit 15,8 Verwindungen/10 cm verwunden zum Ausbilden der ersten Verwindung,
gefolgt vom Verwinden mit 19,7 Verwindungen/10 cm für die letzte
Verwindung, um einen Verwindungsaufbau von 2 mal 3 auszubilden.
Die unbehandelte Schnur wurde dann in einen Iso cyanat-Klebstoff
voreingetaucht, bei 170°C
bis 180°C
getrocknet, in eine RFL-Lösung
getaucht und einer dehnungsthermischen Fixierungsverarbeitung bei
200°C bis
240°C ausgesetzt.
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Für das verstärkende Gewebe
wurde ein gewebtes Gewebe durch glattes Weben mit einem weiten Webewinkel
ausgebildet. Das Gewebe war eine Mischung aus Aramidfaser (TWARONTM) und einer Polyethylenfaser in einem Gewichtsverhältnis von 50:50.
Nach dem Eintauchen in eine RFL-Lösung wurde
das Gewebe einer Hitzebehandlung bei 150°C zwei Minuten lang ausgesetzt.
Eine Kautschukzusammensetzung wurde an dem verarbeiteten Gewebe
unter Verwendung von Reibungsbeschichtung angebracht, um ein mit
Kautschuk imprägniertes
Gewebe auszubilden.
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Für die Kompressionskautschukschicht
und die Spannungskautschukschicht wurde eine Kautschukzusammensetzung
aus Chloroprenkautschuk, der kurze Aramidfasern umfasst, verwendet.
Die gleiche Kautschukzusammensetzung und die gleichen Fasern wurden
für die
Pufferkautschukschicht verwendet. Zwei Lagen von Kautschukblättern mit
verschiedener Dicke wurden zum Herstellen der Kompressionskautschukschicht
verwendet.
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Eine
Zahnunterlage wurde durch Anordnen eines Laminats, das ein verstärkendes
Gewebe und eine Kompressionskautschukschicht umfasst, gegen eine
ebene gezahnte Form, die abwechselnde Aussparungen und Vorsprünge aufweist,
und Drücken des
Laminats gegen die Form während
des Erhitzens auf 75°C
ausgebildet.
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Nach
dem Entfernen des Polyethylenfilms an einem Ende der Zahnunterlage
wurde das unvulkanisierte Kautschukblatt der Breite nach geneigt
unter einem Winkel von 60° an
der Spitze eines Zahnscheitelteils mit einem Schneidegerät geschnitten,
während
das verstärkende
Gewebe mit einer Schere geschnitten wurde, um das Ende des verstärkenden Gewebes
darüber
um eine Länge
etwa gleich der Länge
eines Zahns vom Ende der unvulkanisierten Kautschukschicht hinausstehen
zu lassen.
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Am
anderen Zahnunterlagenende wurden das verstärkende Gewebe und die unvulkanisierte Kautschukschicht
der Breite nach unter einem Winkel von 60° geneigt an der Spitze eines
Zahnscheitelteils geschnitten. Das verstärkende Gewebe wurde anschließend der
Breite nach entlang einer Linie geschnitten, die um etwa der Hälfte der
Länge eines Zahns
vom Ende der unvulkanisierten Kautschukschicht zurückversetzt
ist. Das Ende des verstärkenden
Gewebes wurde dann entfernt, um das Ende der untenliegenden unvulkanisierten
Kautschukschicht freizulegen.
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Anschließend wurde
die wie oben beschriebene verarbeitete Zahnunterlage um die Fläche einer aus
vulkanisiertem Kautschuk hergestellten inneren Matrix, die abwechselnde
Aussparungen und Vorsprünge
aufweist und an einer zylindrischen Form angebracht ist, gewunden.
Die Enden der Zahnunterlage wurden stoßend zum Ausbilden einer Verbindung
verbunden, während
das Ende des untenliegenden verstärkenden Gewebes und das Ende
des oben liegenden verstärkenden
Gewebes an der Verbindung so überlappt
wurden, dass die freien Enden davon auf der gleichen Seitenfläche eines
Zahnscheitelteils angeordnet sind. Die Verbindung in der Kautschukschicht
wurde von der Zahnposition, and der das Gewebe überlappt wurde, um einen Abstand von
der Länge
eines Zahns beabstandet.
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Für die Spannungskautschukschicht
wurde dann eine lasttragende Schnur und ein unvulkanisiertes Kautschukblatt
zum Bilden einer Hülsenvorform angeordnet.
Eine äußere aus
vulkanisiertem Kautschuk hergestellte Matrix wurde dann um die Form angeordnet.
Um die äußere Matrix
wurde wiederum eine Hülle
angeordnet. Die Anordnung wurde dann in einen Vulkanisierer eingefügt und zum
Fertigstellen der Riemenhülse
verarbeitet. Die Hülse
wurde in flankenoffenen Doppelzahn-Riemen mit gewinkelten Seiten
geschnitten, wie beispielsweise zur Verwendung bei Rollern.
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Am überlappenden
Teil des verstärkenden Gewebes
bei diesem Riemen waren das Ende des inneren Gewebes und das Ende
des äußeren Gewebes
auf der gleichen Seitenfläche
des gleichen Zahnscheitels angeordnet. Es trat keine Falte am Ende des
inneren Gewebes auf.
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Der
zuvor erwähnte
Riemen wurde in eine Riementestanordnung aufrechter Art eingesetzt,
die eine Antriebsrolle mit einem Durchmesser von 85 mm, und eine
angetriebene Rolle mit einem Durchmesser von 85 mm umfasst. Eine
Spannungsrolle mit einem Durchmesser von 85 mm wurde gegen die Rückseite
des Riemens gedrückt,
um den Biegewinkel des Riemens bei 160° zu halten. Die Betriebslebensdauer
des Riemens wurde bestimmt, während die
Antriebsrolle mit 3600 U/min rotierte und eine Last von 100 kgf
auf das angetriebene Rad ausgeübt wurde.
Nach 144 Betriebsstunden traten einige Brüche an Zahnmuldenteilen auf.
An dem Verbindungsteil wurden keine Brüche festgestellt.
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Vergleichsbeispiel 1
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Bei
der Endverarbeitung des Vergleichsbeispiels 1 wurde das Ende des
verstärkenden
Gewebes entsprechend dem Verfahren des erfindungsgemäßen Beispiels
1 um eine Länge
von etwas mehr als einem Zahn vom Ende des unvulkanisierten Kautschukblattes
hinausragend gelassen. Am anderen Ende wurde eine Länge des
verstärkenden
Gewebes von weniger als einem Zahn entfernt, um das unvulkanisierte
Kautschukblatt freizulegen.
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Anschließend wurde
die verarbeitete Zahnunterlage um eine an einer Form angebrachten
innere Matrix zum Verbinden der Enden der Kautschukschicht und Ausbilden
der Verbindung des verstärkenden
Gewebes gewunden. An der Gewebeverbindung war das Ende des untenliegenden
Gewebeteils an einer Stelle unter dem tiefsten Teil der Zahnmulde angeordnet,
während
das Ende des oben liegenden Gewebeteils zu einer Stelle über dem
Scheitel des Zahnscheitelteils ausgedehnt war, um eine ausreichende Überlappung
auszubilden. Die Riemenhülse wurde
fertig gestellt und vulkanisiert, um einen Doppelzahnriemen herzustellen.
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An
der Verbindung des verstärkenden
Gewebes dieses Riemens traten einige Falten am Ende des untenliegenden
Gewebes auf. Beim oben beschriebenen Betriebstest wurde das aussen
liegende Gewebe an der Verbindung nach einer Betriebszeit von einer
Stunde abgetrennt.
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Erfindungsgemäßes Beispiel
2
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Dieses
erfindungsgemäße Beispiel
unterscheidet sich vom erfindungsgemäßen Beispiel 1 in der Endverarbeitung
der Zahnunterlage. Nach dem Entfernen des Polyethylenfilms am Ende
der Zahnunterlage wurde das unvulkanisierte Kautschukblatt der Breite
nach unter einem Winkel von etwa 60° an der Spitze eines Zahnscheitelteils
geneigt geschnitten. Das verstärkende
Gewebe wurde durch ein Schneidegerät getrennt, und das Ende des
verstärkenden
Gewebes wurde um etwa 3 mm vom benachbarten Ende des unvulkanisierten
Kautschukblattes ausgedehnt. Am anderen Ende des verstärkenden Gewebes
wurden das verstärkende
Gewebe und das unvulkanisierte Kautschukblatt der Breite nach an der
Spitze eines Zahnscheitelteils mit einem Schneidegerät unter
einem Winkel von etwa 60° geneigt
geschnitten.
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Anschließend wurde
die verarbeitete Zahnunterlage um eine innere Matrix, die abwechselnde Aussparungen
und Vorsprünge
aufweist und aus vulkanisiertem Kautschuk hergestellt ist, angeordnet und
wiederum auf einer zylindrischen Form angebracht. Die Kautschukschichtenden
wurden dann zum Ausbilden einer Verbindung stoßend verbunden. Das freie Ende
des untenliegenden Gewebes und das freie Ende des oben liegenden
Gewebes an der Verbindung wurden an der Seitenwand des gleichen Zahnscheitelteils
angeordnet. Die Verbindungen der Kautschukschicht und des verstärkenden
Gewebes wurden am gleichen Zahn ausgebildet. Die Riemenhülse wurde
fertig gestellt und vulkanisiert wie beim erfindungsgemäßen Beispiel
1.
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Am
Ende des inneren Gewebes traten keine Falten auf.
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Der
zuvor erwähnte
Riemen wurde in eine Riementestanordnung aufrechter Art eingesetzt,
die eine Antriebsrolle mit einem Durchmesser von 85 mm, und eine
angetriebene Rolle mit einem Durchmesser von 85 mm umfasst. Eine
Spannungsrolle mit einem Durchmesser von 85 mm wurde gegen die Rückseite
des Riemens gedrückt,
um den Biegewinkel des Riemens bei 160° zu halten. Die Betriebslebensdauer
des Riemens wurde bestimmt, während die
Antriebsrolle mit 3600 U/min rotierte und eine Last von 100 kgf
auf das angetriebene Rad ausgeübt wurde.
Nach 150 Betriebsstunden waren keine Brüche am Ende der Kautschukschichtverbindung
aufgetreten.
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Die
vorangegangene Beschreibung spezieller Ausführungsformen beabsichtigt eine
Darstellung des breiten Konzepts, das von der Erfindung umfasst wird.