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Die Erfindung bezieht sich auf Antriebsriemen mit rillenförmiger Innenfläche, das heißt, mit
Rillen oder Rippen entlang des Umfanges.
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Diese Riemen besitzen exakte geometrische Formen, welche den Normen genügen,
beispielsweise die DIN 7867 Norm oder das Normenprojekt ISO R 15-506. Sie sind
insbesondere für Automobile und für elektrische Haushaltsgeräte (Trommelantrieb einer
Waschmaschine oder eines Wäschetrockners) verwendbar und können Rippen mit
abgeschnittenen Spitzen aufweisen, welche einen trapezförmigen Querschnitt besitzen.
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Aus der EP-A-0034225 ist ein Riemen bekanht, welcher entlang des Umfanges Rippen in Form
abgeschnittener Spitzen aufweist, welche eine trapezförmigen Querschnitt besitzen, dessen
kleine Basis eine konkav gekrümmte Fläche ist. Bei diesem bekannten Riemen erstreckt sich
quer zu den Rippen eine längliche innere seilförmige Verstärkung, die in der Nähe der
Außenfläche des Riemens angeordnet ist, sodaß diese Verstärkung zwischen den Rippen
unterbrochen ist und der Riemen sich nicht wie ein einstückiger Riemen verhält, sondern wie
mehrere trapezförmige Riemen, die untereinander ohne besondere Steifheit durch dünne
Elastomerbänder verbunden sind.
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In einer Zwischenphase bei der Herstellung eines solchen Riemens ist es möglich, daß die
konkaven Basen der Rippen in Abhängigkeit von der Form zur Aushärtung des Riemens mit
den Seitenflächen durch konvex gekrümmte Flächen verbunden sind.
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Jedenfalls werden die Rippen danach einer Nachbehandlung unterzogen, welche die konvexen
Verbindungsflächen mehr oder weniger verschwinden läßt, sodaß in die konkaven Basen der
Rippen in der Endform mit den Seitenflächen der Rippen durch scharfkantige Winkel
miteinander verbunden sind.
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Es ist festgestellt worden, daß ein Riemen mit entlang des Umfanges an der Innenfläche
angeordneten Rillen nach einer bestimmten Betriebsdauer an den Verbindungskanten zwischen
den kleinen Basen und den Seitenflächen der Rippen mit trapezförmigen Querschnitt oft Risse
aufweist. Diese Risse entstehen aufgrund von Spannungen an den Kanten, die durch den
Kontakt der Seitenflächen und der Kanten der Rippen mit den zugeordneten Oberflächen der
Rollen entstehen, an welchen der Riemen läuft, und haben die rasche Beschädigung oder
Zerstörung des Riemens zur Folge.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher diesen Nachteil bekannter Riemen zu überwinden
und folglich ihre Lebensdauer zu erhöhen.
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Zu diesem Zweck wird ein Rillenantriebsriemen vorgeschlagen, der in der Nähe seiner äußeren
Oberfläche eine innere Langsverstärkung aus Seilen und am Umfang seiner inneren Oberfläche
ausgebildete Rillen oder Rippen mit abgestutzten Spitzen aufweist, wobei jede Rippe im
Querschnitt im wesentlichen eine trapezförmige Form besitzt, deren kurze Basis eine konkav
gekrümmte Fläche ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen einstückig ist, die Rippen in
Abstand von der inneren Langsverstärkung aus Seilen normal zur Außenfläche des Riemens
ausgebildet sind und daß die konkav gekrümmten Flächen der kleinen Basen zum Verringern
der Belastungen in den Verbindungsbereichen zwischen den kleinen Basen und den
Seitenflächen der Rippen über konvex gekrümmte Flächen, deren Querschnitte Kreisbögen
sind, mit den Seitenflächen der Rippen verbunden sind.
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Dieses Ersetzen der Verbindungskanten zwischen den Seitenflächen und den kurzen Basen der
Rippen der Riemen nach dem Stand der Technik durch konvex gekrümmte Flächen bewirkt
eine starke Verringerung der Spannungen in diesen Bereichen. Daraus ergibt sich folglich eine
Verlängerung der Lebensdauer um bis zu 50%.
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Zusätzlich bewirkt die konkave Form der kurzen Basen der Rippen eine Veränderung der
Aufteilung von Drücken an den Seitenflächen der Rippe bei ihrem Kontakt mit den Rollen, die
im Sinne einer Verringerung der Spannungen an diesen Seitenflächen wirkt.
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Gemäß eines weiteren Merkmals der Erfindung besitzen die konvexen Flächen abhängig von
den Abmessungen der Rippen im Querschnitt einen Kurvenradius zwischen 0,2 und 2 mm
besitzen, der beispielsweise 0,4 mm beträgt, wenn die Höhe der Rippen ungefähr 2 mm ist.
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Der Kurvenradius der konkav gekrümmten Flächen kann abhängig von der Breite der Rippen
im Querschnitt zwischen 0,5 und 100 mm liegen.
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Vorzugsweise ist diese konkave Fläche direkt mit den konvexen Verbindungsflächen der
Seitenflächen der Rippen verbunden.
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Die Erfindung ist besser verständlich und weitere Details, Merkmale und Vorteile derselben
gehen noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung hervor, die unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Figuren ein Ausführungsbeispiel angibt, wobei diese Figuren zeigen:
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Figur 1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Rillentreibriemens nach dem
Stand der Technik,
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Figur 2 eine Halbansicht eines Schnittes durch einen erfindungsgemaßen Riemen.
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Als Beispiel ist in Figur 1 ein Rillentreibriemen nach dem Stand der Technik dargestellt,
welcher allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist und eine innere Längsverstärkung
aus Seilen 12 aufweist, welche in einem elastomeren Material 14, wie Kautschuk oder eine
Mischung von Kautschuken, die üblicherweise zur Herstellung von Antriebsriemen verwendet
werden, eingebettet sind.
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Die Außenfläche 16 des Riemens 10 ist im wesentlichen eben oder glatt, wogegen seine
Innenfläche mit entlang des Umfanges ausgerichteten Rillen oder Rippen 18 versehen ist, deren
Spitzen abgestutzt sind und die daher einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt
besitzen, welcher eine kurze Basis 20 aufweist, die über Kanten 24 mit zwei geneigten
Seitenflächen 22 verbunden ist.
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Wenn der Riemen 10 in Betrieb ist, wobei dieser über eine Rolle geführt ist, liegen die
geneigten Seitenflächen 22 der Rippen 20 an den entsprechenden parallelen Oberflächen der
Rolle auf und es entstehen auf Höhe der Kanten 24 Spannungen, welche die Bildung von
Rissen und Sprüngen bewirken, die zu einer Zerstörung des Riemens führen.
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Die Erfindung ermöglicht das Überwinden dieser Nachteile, in dem jeder Rippe die besondere,
in Figur 2 vergrößert dargestellte Form gegeben wird.
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In dieser Figur, welche eine Halbansicht eines Schnittes einer Rippe eines erfindungsgemäßen
Riemens 30 von derselben Art wie der Riemen 10 von Figur 1 ist, ist die kurze Basis 40 jeder
Rippe 38 mit den Seitenflächen 42 der Rippe mittels einer konvex gekrümmten Oberfläche 44
verbunden, welche beispielsweise ein Abschnitt eines Torus mit kreisförmigen Querschnitt ist,
sodaß diese Fläche 44 in der Halbansicht von Figur 2 mittels eines Kreisbogens dargestellt ist.
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Abhängig von den Abmessungen des Riemens 30 und jener der Rippen 38 kann der
Kurvenradius R1 dieser konvexen Oberfläche 44 zwischen 0,2 und 2 mm variieren, wobei
dieser z.B. 0,4 mm beträgt, wenn die Höhe der Rippe ungefähr 2 mm ist.
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Diese konvex gekrümmten Oberflächen 44, welche die scharfen Kanten 24 der Riemen 10
gemaß des Standes der Technik ersetzen, bewirken, daß bei Kontakt mit einer Rille 46 einer
schematisch in Figur 2 dargestellten Rolle die Spannungen auf die Seitenfläche 42 übertragen
werden und daher weniger im Bereich der Oberfläche 44 konzentriert sind. So wird das
Entstehen von Rissen oder Sprüngen vermieden, welche gemäß des Standes der Technik nach
einer bestimmten Betriebsdauer des Riemens auf Höhe der Kanten 24 auftreten.
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Es ist anzumerken, daß die Spannungen im Bereich der konvex gekrümmten Oberfläche 44
beispielsweise um einen Faktor von ungefähr 2 verringert werden, wobei überdies alle anderen
Eigenschaften gleichbleiben.
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Zur weiteren Verringerung der Spannungen in diesem Bereich ist anhand der Erfindung
vorgesehen, daß die kurzen Basen jeder Rippe 38 durch eine im Querschnitt konkav
gekrümmte Fläche 40 gebildet werden, deren Kurvenradius R2 abhängig von den
Abmessungen des Riemens und der Rippen 38 zwischen 0,5 und 100 mm variieren kann.
Dieser Kurvenradius R2 beträgt beispielsweise 2 mm, wenn die Höhe einer Rippe 38 ungefähr
2 mm ist.
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Die gekrümmte Fläche 40, welche die kurze Basis jeder Rippe bildet ist direkt mit der
gekrümmten Oberfläche 44 zur Verbindung mit den Seitenflächen 42 verbunden, sodaß das
Profil jeder Rippe 38 in kontinuierlicher Weise gekrümmt ist, wobei zwischen jeder konvexen
Oberfläche 44 und der konkaven Oberfläche 40 ein Wendepunkt 48 entsteht.
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Wie die konvexen Oberflächen 44 können die konkaven Oberflächen 40 durch einen
Torusabschnitt mit kreisförmigem Querschnitt gebildet werden und sind daher in Figur 2
mittels eines Kreisbogens dargestellt.
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Die Anwesenheit dieser konkav gekrümmten Oberfläche 40 der Basis jeder Rippe 38 bewirkt
eine Veränderung der Aufteilung des Druckes auf die Seitenflächen 42 der Rippen, wenn diese
über die Rolle laufen, wobei die Tendenz zur Verringerung der Spannungen in den konvex
gekrümmten Bereichen 44 besteht.
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In allgemeiner Weise ermöglicht die Erfindung dank einer einfachen Veränderung der Form
eines Teils der Rippen eine Verlängerung der Betriebsdauer von Rillenantriebsriemen um bis zu
50 %. Überdies bewirkt die erfindungsgemäße Form dank der Anwesenheit seitlicher Kanäle
zur Evakuierung von Luft, welche an der Basis der Rippen durch die gekrümmten Flächen
entstehen, in vorteilhafterweise eine Reduzierung des Lärms, welcher durch dasLaufen des
Riemens über die Rollen entsteht.