DE602004003079T2

DE602004003079T2 - Zahnriemen

Info

Publication number: DE602004003079T2
Application number: DE200460003079
Authority: DE
Inventors: Marco Di Meco; Massimiliano Delli Rocioli; Tommaso Di Giacomo
Original assignee: Dayco Europe SRL
Current assignee: Dayco Europe SRL
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: EP1455113A1; EP1455113B1; ITTO20030158A1; DE602004003079D1; ES2275177T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zahnriemen und ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens.
Aus DE-A-10029470 ist die Verwendung eines Zahnriemens bekannt, der einen Körper aus Elastomermaterial besitzt, in den eine Mehrzahl von länglichen, fadenformbeständigen Einlagen oder Bändern eingebettet ist. Der Zahnriemen ist mit einem Paar Oberflächen versehen, von deren einer eine mehrere Zähne aufweisende Verzahnung einstückig absteht, die sich quer zum Riemen erstrecken.
Riemen von dem oben kurz beschriebenen Typ werden in Kraftübertragungssystemen verwendet, bei denen die Taktung zwischen einem Antriebselement und einem angetriebenen Element notwendig ist. Ein typisches Beispiel eines solchen Systems ist die Taktsteuerung in Kraftfahrzeugmotoren, auf die im weiteren Bezug genommen wird, ohne deshalb den Anspruch der Allgemeingültigkeit einzuschränken.
Im allgemeinen umfassen Taktungssysteme eine Antriebsscheibe, die starr mit der Motorwelle verbunden ist, mindestens eine angetriebene Scheibe, die starr mit der Nockenwelle verbunden ist, und eine feste oder automatische Spannungsvorrichtung zum Spannen des Zahnriemens.
Zur Gewährleistung einer richtigen Achspositionierung des Riemens mit Bezug auf die Scheiben und zur Spannungsvorrichtung kann eine der Scheiben oder die Spannungsvorrichtung mit einem Paar ringförmiger Begrenzungsflansche versehen sein, die sich an den axialen Enden der Scheibe oder der Spannungsvorrichtung erstrecken, um für den Riemen einen U-förmigen Sitz oder Kanal zu begrenzen.
In der Praxis greift der Zahnriemen im allgemeinen mittels des gezahnten Teils in die Scheiben ein und kooperiert mittels seiner eigenen Rückseite mit der Außenoberfläche der Spannungsvorrichtung oder der idlers.
Die Oberfläche des Riemens ist aufgrund der Schleifverarbeitungen, denen sie ausgesetzt ist, nicht absolut eben, wenn sie auf die Rückseite gewickelt wird. Diese fehlende Gleichförmigkeit, die auf das Aufwickeln des Riemens auf einer glatten Oberfläche zurückzuführen ist, verursacht ein hohes Maß an Lärm, vergleichbar dem Lärm beim Eingreifen des Riemens auf der Scheibe.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Zahnriemens, der nicht unter den oben beschriebenen Nachteilen leidet, und insbesondere eines Zahnriemens, der insgesamt eine geringe Lärmentwicklung durch die Interaktion der Rückseite des Riemens mit der Spannungsvorrichtung verursacht und ein längeres Durchschnittsleben aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zahnriemen geschaffen, der nach den Spezifikationen von Anspruch 1 gefertigt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird des weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnriemens gemäß den Spezifikationen des Anspruchs 18 geschaffen.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese nun weiter auch unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Teilansicht eines Zahnriemens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schussfadens des Gewebes zur Beschichtung eines Zahnriemens, hergestellt nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 insgesamt einen Zahnriemen, der einen Körper 2 aus Elastomermaterial – beispielsweise CR oder HNBR – besitzt, in dem eine Mehrzahl länglicher fadenformbeständiger Einlagen oder Bänder 3 eingebettet ist. Der Zahnriemen 1 ist mit einer Fläche 4 versehen, von der einstückig eine Verzahlung absteht, die aus einer Mehrzahl von Zähnen 5 besteht und vorzugsweise mit einem Gewebe 7 beschichtet ist.
Die andere der Flächen, die der ersten Fläche gegenüber liegt, die im weiteren als Rückseite 8 des Riemens bezeichnet wird, ist ebenfalls mit einem Gewebe 10 beschichtet.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt das Gewebe 10 Schussfäden 16, die in Längsrichtung des Riemens 1 verlaufen, und Kettfäden 17, die in Querrichtung zum Riemen 1 verlaufen.
Insbesondere Bezug nehmend auf 2, bestehen die Schussfäden 16 aus einem elastischen Faden 18 als Kern und einem Paar zusammengesetzter Fäden 19, die um den elastischen Faden gewickelt sind, wobei jeder der zusammengesetzten Fäden 19 einen Faden 20 mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit und einen Umhüllungsfaden 21 umfasst, der um den Faden mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit gewickelt ist.
Der Schussfaden 16 kann optional einen elastischen Faden 18 als Kern umfassen, und ein Paar zusammengesetzter Fäden 19, die um den elastischen Faden 18 gewickelt sind und von denen ein jeder einen Faden 20 mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit umfasst, sowie ein Paar Umhüllungsfäden 21, die um den Faden 20 mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit gewickelt sind. Bei dieser Gewebestruktur ist das Paar zusammengesetzter Fäden 19 um den elastischen Faden 18 gewickelt, so dass dessen Oberfläche vollkommen bedeckt ist.
Der elastische Faden 18 besteht vorzugsweise aus Polyurethan.
Der Faden 20 mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit ist vorzugsweise aus Polyamid gemacht, insbesondere aus para-aromatischem Polyamid, um sicherzustellen, dass das gesamte Gewebe 10 eine hohe Wärmebeständigkeit und mechanische Beständigkeit besitzt und dieses gleichzeitig von der Außenoberfläche zu isolieren.
Der Umhüllungsfaden 21, der mit einer höheren Abrasionsbeständigkeit versehen ist, muss mehr Körper haben als der Faden 20 mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit, um diesen vollständig zu umhüllen, und er ist folglich vorzugsweise aus texturiertem Polymermaterial gemacht, insbesondere aus Polyamid, und noch bevorzugter aus Nylonfasern 66. Alternativ dazu weist der Umhüllungsfaden 21 eine Hybridzusammensetzung auf, die in diesem Fall vorzugsweise aus Nylon und Teflon besteht. Der Umhüllungsfaden 21 kann einfach oder mehrfach strukturiert sein; in dem Fall, in dem er doppelt ist, ist ein Faden in einer Richtung und der andere in der anderen Richtung auf den Faden 20 mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit gewickelt.
Der Kettfaden 17 muss andere Eigenschaften als der oben beschriebene Schussfaden 16 aufweisen. Es ist nicht notwendig, dass er elastisch ist, er muss aber eine hohe mechanische Beständigkeit besitzen. Folglich besteht er vorzugsweise aus Polyamid, beispielsweise aus Nylon, und insbesondere aus einem meta-aromatischen Polyamid.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das Gewebe 10 zur Beschichtung der Rückseite 8 des Riemens 1 und das Gewebe 7 zur Beschichtung der Verzahnung 5 identisch.
Das Gewebe 10 ist vorzugsweise teilweise in die Elastomerzusammensetzung eingebettet, die den Körper 2 des Riemens 1 bildet, und besteht aus einer Mehrzahl von Fasern 11, die zumindest teilweise auf mindestens einem Teil der Oberfläche 13 der Rückseite 8 selbst unterbrochen sind. Die Fasern 11 treten zumindest teilweise aus der Oberfläche 13 der Rückseite 8 des Riemens 1 aus und schaffen Büschelungen 12, die der Oberfläche 13 der Rückseite 8 des Zahnriemens 1 ein büscheliges Aussehen verleihen, beispielsweise ähnlich einem Samt oder Satin, oder einem Matten- oder Plüschmaterial.
Es hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass auch wenn die Fasern teilweise gebrochen sind, die Beständigkeit des Gewebes 7 selbst entgegen den Erwartungen nicht abnimmt und gleichzeitig der Lärm aufgrund des Riemens 1 im Gebrauch dank dem Gewebe 7 verringert wird.
Das Verfahren zur Herstellung des Zahnriemens 1 ähnelt dem bekannter Verfahren, umfasst jedoch einen zusätzlichen Schritt zur Herstellung des Riemens selbst. Der erwähnte weitere Verarbeitungsschritt besteht aus der Behandlung einer Teilabrasion des Gewebes 7, die beispielsweise in Form einer üblichen Schleifbehandlung der Rückseite 8 des Riemens 1 ausgeführt werden kann.
Die Schleifbehandlungen einer Oberfläche eines Riemens haben den Zweck, die Oberfläche des Riemens gleichmäßig zu machen und werden normalerweise durch Abrasion eines Teils der Oberfläche des Riemens ausgeführt, beispielsweise mittels eines Zylinders, um den ein Schmirgelpapier gewickelt ist.
Um die mit dem Gewebe 7 beschichtete Rückseite 8 des Zahnriemens 1 einem Schleifverfahren zu unterziehen, wird eine vollständige Hülse, von der die einzelnen Riemen anschließend abgeschnitten werden, auf ein Paar ungezahnter Zylinder gesetzt, so dass die Rückseite der Hülse in Kontakt mit einem Zylinder kommt, der mit einer abrasiven Oberfläche versehen ist. Der Zylinder ist geeignet, so zu rotieren und zu schwingen, dass das Beschichtungsgewebe teilweise angerauht wird, indem die Fasern, aus denen es besteht, aufgebrochen werden, um Büschelungen auszubilden, bis das schließliche Aussehen der Rückseite des Riemens die erwähnte gebüschelte oder samtige oder satinartige Erscheinung annimmt.
Nach einer Prüfung der Merkmale des Zahnriemens 1, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, ergeben sich die Vorteile ganz offensichtlich, die der Riemen bereitstellt.
Im Gebrauch hat der Zahnriemen 1 einen niedrigen Lärmpegel, und gleichzeitig eine hohe Beständigkeit gegen Verschleiß sowie daraus folgend eine lange Lebensdauer.
Schließlich versteht es sich von selbst, dass am hier beschriebenen Zahnriemen 1 Modifikationen vorgenommen werden können, ohne deshalb den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise können die Materialien variiert werden, aus denen das bzw. die Beschichtungsgewebe besteht, und die Parameter der Abrasionsbehandlung des Gewebes, das die Rückseite des Riemens beschichtet, um einen mehr oder weniger ausgeprägten Samteffekt zu erzielen, können ebenfalls variieren.

Claims

Zahnriemen (1) mit: einem Körper (2) aus Elastomermaterial, wobei der Körper mit einer Fläche versehen ist, von der eine mehrere Zähne (5) aufweisende Verzahnung (4) einstückig absteht; und mit einer der genannten Fläche entgegengesetzten Rückseite (8), die mit einem Gewebe (10) versehen ist, das eine Vielzahl von Fasern (11) aufweist und an der Oberfläche (13) der Rückseite anhaftet, wobei der Zahnriemen (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rückseite (8) eine büschelige Oberfläche aufweist.
Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die büschelige Oberfläche eine freiliegende Oberfläche des Gewebes ist, die Büschel aufweist, welche durch die Fasern des Gewebes gebildet sind.
Zahnriemen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern teilweise aus der Oberfläche der Rückseite austreten.
Zahnriemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern an mindestens einem Teil der genannten Fläche teilweise unterbrochen sind.
Zahnriemen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Gewebes teilweise angerauht sind.
Zahnriemen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Gewebes geschliffen sind.
Zahnriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (10) aus einer Schussfadenstruktur (16) und einer Kettfadenstruktur (17) besteht, wobei die Schussfaden struktur (16) aus einem Schussfaden hergestellt ist, der durch einen elastischen Faden (18) als Kern und mindestens ein Paar zusammengesetzter Fäden (19) gebildet ist, die auf den elastischen Faden (18) gewickelt sind, wobei jeder zusammengesetzte Faden (19) einen Faden (20) mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit und mindestens einen Umhüllungsfaden (21) aufweist, der auf den hohe Wärmebeständigkeit und mechanische Beständigkeit aufweisenden Faden (20) gewickelt ist.
Zahnriemen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zusammengesetzten Fäden (19) einen Faden (20) mit hoher Wärmebeständigkeit und mechanischer Beständigkeit und ein Paar von Umhüllungsfäden (21) aufweist, die auf den hohe Wärmebeständigkeit und mechanische Beständigkeit aufweisenden Faden (20) gewickelt sind.
Zahnriemen nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elastische Faden (18) Polyurethan aufweist.
Zahnriemen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmebeständigkeit und mechanische Beständigkeit aufweisende Faden (20) para-aromatisches Polyamid aufweist.
Zahnriemen nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Umhüllungsfäden (21) texturiertes Polymermaterial aufweist.
Zahnriemen nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Umhüllungsfäden (21) Polyamid aufweist.
Zahnriemen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Umhüllungsfaden (21) Nylon (66) aufweist.
Zahnriemen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfadenstruktur (17) Polyamid-Fäden aufweist.
Zahnriemen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfadenstruktur (17) meta-aromatische Polyamid-Fäden aufweist.
Zahnriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnriemen ein Beschichtungsgewebe (7) aufweist, das an den Zähnen (5) anhaftet.
Zahnriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewebe und das zweite Gewebe aus den gleichen Materialien gebildet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Zahnriemens (1), wobei der Zahnriemen aufweist: einen Körper (2) aus Elastomermaterial, wobei der Körper mit einer Fläche versehen ist, von der eine mehrere Zähne (5) aufweisende Verzahnung (4) einstückig absteht; und eine der genannten Fläche entgegengesetzte Rückseite (8), die mit einem Gewebe (10) versehen ist, das eine Vielzahl von Fasern (11) aufweist und an der Oberfläche (13) der Rückseite anhaftet, wobei das Verfahren durch einen Schritt gekennzeichnet ist, in dem die genannte Oberfläche derart behandelt wird, dass die Oberfläche mindestens teilweise büschelig gemacht wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung eine Abrasionsbehandlung ist.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung eine Schleifbehandlung ist.