DE68915295T2 - Treibelement für ein mittels trockener Friktion stufenlos regelbares Getriebe mit Querschubblöcken und biegsamer Seele. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der stufenlos regelbaren Getriebe, genauer betrifft sie ein Kraftübertragungsorgan zwischen den Riemenscheiben der Getriebe, welches Kraftübertragungsorgan aus wenigstens einem endlosen Band besteht, welches starre transversal angeordnete Elemente trägt, welche Glieder genannt werden.
• Es wurden zahlreiche stufenlos regelbare Getriebeeinrichtungen vorgeschlagen, wie sie etwa in dem amerikanischen Patent Nr. 4 213 350 oder den französischen Patenten Nr. 2 242 608 und Nr. 2 437 531 von Varitrac, den französischen Patenten Nr. 2 587 777 und Nr. 2 594 513 von Ford, Nr. 2 480 885 von Borg-Warner oder Nr. 2 414 664 von Guirriec, den amerikanischen Patenten Nr. 4 338 081 von Nippondenso und Nr. 4 340 378 von Gates Rubber oder den internationalen Patenten WO 80/02060 von David und Tétard oder WO 84/04950 von Dayco und den zahlreichen Patenten von Van Doorne, beispielsweise dem französischen Patent Nr. 2 089 587, den amerikanischen Patenten Nr. 3 720 113 und Nr. 4 080 841 oder den europäischen Patenten Nr. 0 000 802, 0 014 013, 0 014 014, 0 014 492, 0 026 534 und 0 109 132 beschrieben wurden.
• Man kann auch in der selben Anwendung, jedoch mit anderen Vorrichtungen, das europäische Patent Nr. 0 242 263 von Hutchinson und die französischen Patente Nr. 2 527 723, 2 536 486 und 2 536 487 oder das europäische Patent Nr. 0 109 556 von Michelin zitieren.
• Der Hauptteil der in den vorgenannten Patenten beschriebenen Erfindungen, mit Ausnahme jener von Hutchinson, Dayco und Michelin, verwendet Kerne bzw. Seelen für Treibriemen bestehend aus metallischen Bändern und allgemein metallischen Quergliedern, welche auch eine durch Öl geschmierte, reibende Verwendung und die Verwendung von Spezialstählen mit sehr engen Toleranzen implizieren, wie dies beispielsweise bei den Kraftübertragungsorganen von Van Doorne der Fall ist.
• Die zuvor bekannten Vorrichtungen sind oft laut, da die Glieder entweder am Eintritt oder am Austritt der Riemenscheiben oder selbst in den Strängen der Treibriemen zwischen den Scheiben aneinanderschlagen.
• Darüberhinaus gibt es einen bedeutenden Verschleiß des endlosen Bandes und der Glieder, welcher nach einigen Stunden der Verwendung eine Falschausrichtung der Querglieder und ein schlechtes Funktionieren der Gesamtheit bewirkt. Daher ist es in den Systemen mit doppelten Bändern, wie sie in den europäischen Patenten Nr. 0 014 013 und 0 109 132 von Van Doorne oder dem Patent WO 84/04950 von Dayco beschrieben sind, notwendig komplexe Einrichtungen vorzusehen, um zu vermeiden, daß die Endlosbänder bzw. endlosen Seelen aus den Rillen für die Glieder austreten.
• Zahlreiche Formen von Gliedern oder Reitern werden in den stufenlos regelbaren Getrieben verwendet, wie sie etwa in den amerikanischen Patenten Nr. 4 338 081 von Nippondenso und 4 080 841 von Van Doorne, in den französischen Patenten Nr. 2 527 723, 2 536 486 und 2 536 487 von Michelin und insbesondere in den europäischen Patenten 0 000 802, 0 014 013, 0 014 492, 0 026 534 und 0 109 132 von Van Doorne beschrieben sind. Alle diese Dokumente beschreiben Glieder bzw. Reiter, welche einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, welche wenigstens eine Vertiefung bzw. Kehlung aufweisen, in welcher die Seele, bestehend aus wenigstens einem Endlosband, geführt ist.
• Eines der am häufigsten angetroffenen Probleme bei dieser Art der Kraftübertragung durch Reiter liegt in der Führung dieser Reiter am Eintritt und am Austritt der Riemenscheiben.
• Die häufigsten Probleme in den Lösungen nach dem Stand der Technik sind daher das Halten des Riemens in den Kehlungen und die Führung der Querglieder zwischen diesen.
• Um die Zerstörung des endlosen Bandes und der Querglieder zu vermeiden, schlägt Hutchinson in dem vorgenannten Patent vor, die Querglieder gemeinsam mit der Längsarmierung unter Zwischenschaltung einer elastomeren Masse auszubilden.
• Um diese Probleme der Führung zu lösen, schlägt Michelin in den zuvor genannten Patenten vor, dem Längsband und/oder den Gliedern spezielle Formen zu verleihen, welche die Ausführung komplizieren.
• Andere Lösungen der Führung wurden vorgeschlagen, wie z.B. die Realisierung von wenigstens einer Auskragung auf einer der Seiten der Querglieder und von wenigstens einer Ausnehmung auf der entgegengesetzten Seite, wie dies in der EP-PS 0 014 492 von Van Doorne beschrieben wurde. Eine derartige Anordnung ist sicherlich wirkungsvoll, da sie tatsächlich den Eingriff einer Auskragung eines Quergliedes in der entsprechenden Ausnehmung eines angrenzenden Quergliedes ermöglicht, wobei sie jedoch zum Nachteil hat, daß sie die Montage der Querglieder auf dem Endlosband erschwert, indem sie die Ausrichtung einer Fläche des Gliedes in bezug auf die andere erfordert.
• In zahlreichen Fällen zeigen die Lösungen nach dem Stand der Technik verschiedene Nachteile, wie etwa das Erfordernis, ein kompliziertes Schmiermittelsystem zu installieren, welches Filter und Reinigungsvorrichtungen für das Gleitmittel umfaßt, oder auch Schwierigkeiten, wie etwa bei der Herstellung auf Grund von engen Toleranzen und des Erfordernisses, Spezialstähle zu verwenden, welche zu sehr erhöhten Produktionskosten führen, oder schließlich etwa sehr komplexe Montagen, welche die Risiken einer Fehlfunktion nicht vollständig eliminieren.
• Das Dokument US 4 610 648 von Dayco beschreibt ein Kraftübertragungsorgan gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, umfassend ein oder zwei Enlosband(bänder) und Querglieder, welche ohne Schmierung verwendbar sind, wobei die Glieder aus einem selbstschmierenden Polymer gefertigt sind oder Gleitmittelkomponenten enthalten. Eine derartige Ausbildung zeigt, selbst wenn sie das Problem der Reibung zwischen dem oder den Endlosband(bändern) löst, keine Lösung für die Führung dieser Glieder.
• Die Erfindung hat ein Kraftübertragungsorgan für ein stufenloses Getriebe zum Gegenstand, welches es erlaubt, die Probleme der zuvor bekannten Lösungen zu lösen, indem es in der Lage ist, ohne Lärm große Kräfte und ohne Erfordernis der Schmierung bei gleichzeitig einfacher und daher ökonomischer Herstellung zu übertragen.
• Die Erfindung betrifft somit ein Kraftübertragungsorgan mit Schub-Quergliedern für ein stufenloses Getriebe, das durch trockene Reibung funktioniert und aus mindestens einer endlosen, nichtmetallischen, biegsamen, in Längsrichtung quasi undehnbaren Seele, und aus ebenfalls nichtmetallischen Quergliedern, die jeweils, mindestens eine Kehlung aufweisen, in die die endlose Seele eingebettet ist, zusammengesetzt ist, mit einem Reibungskoeffizienten zwischen der endlosen Seele und den Quergliedern von höchstens 0,4.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die axial genau symmetrischen Querglieder auf jeder ihrer Stirnflächen eine ein Ausrichten der Querstege auf der endlosen Seele entsprechend dem Anbringungssinn unnötig machende Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder aufweisen, die von einem mit einer Ausnehmung zusammenwirkenden erhabenen Element, einer Zentriererhebung oder einer Positionierungsnase gebildet ist.
• In einer bevorzugten Ausbildung ist die endlose Seele aus wenigstens einem flachen Riemen mit offenen Flanken ausgebildet, dessen Verstärkung aus einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Faser mit einem hohen Modul besteht, wie etwa. Fäden, Litzen oder texilen Seilen, z.B. aus aromatischen Polyamiden, oder metallischen Fäden, von welchen wenigstens eine Seite eine Beschichtung mit niedrigem Reibungskoeffizient aufweist.
• In einer anderen Variante besteht die endlose Seele aus zwei Seilen mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, welche in Längsrichtung quasi undehnbar sind und welche aus einer textilen oder metallischen Faser mit hohem Modul gebildet sind.
• Die Querglieder, welche wesentliche Elemente des Kraftübertragungsorgans nach der vorliegenden Erfindung bilden, umfassen wenigstens eine Auskehlung, welche dazu bestimmt ist, die endlose Seele aufzunehmen, welche Auskehlung eine derartige Form aufweist, daß die endlose Seele unter Kraftanwendung bei der Montage der Querglieder eingesetzt werden kann und beim Betrieb nicht daraus entweichen kann.
• In einer Variante besteht das System zur wechselseitigen Führung der Querglieder auf jeder der Stirnflächen aus einem Satz aus einer Zentrierungserhebung und einer Ausnehmung, welche auf dem oberen Bereich des Quergliedes angeordnet sind.
• In einer anderen Variante besteht das System zur wechselseitigen Führung der Querglieder auf jeder der Stirnflächen aus einem Satz aus Positionierungsnasen, welche in axialer Symmetrie angeordnet sind und an der Basis des Quergliedes angeordnet sind.
• Die Konzeption der das Kraftübertragungsorgan gemäß der vorleigenden Erfindung ausbildenden Elemente und ihre Abwandlungen, welche in nicht limitierenden Beispielen dargestellt werden, werden bei der Lektüre der die Zeichnungen begleitenden Beschreibung besser verständlich, in welchen:
• - Fig.1 das Funktionsprinzip der stufenlosen Kraftübertragung schematisch zeigt;
• - Fig.2 den Aufbau der endlosen Seele, im Schnitt, zeigt;
• - Fig.3 eine spezielle Form eines Quergliedes zeigt, welches für eine Kraftübertragung mit einer einzigen endlosen Seele, in Form eines Bandes, bestimmt ist;
• - Fig.4 ein Querglied beschreibt, welches für eine Kraftübertragung mit zwei endlosen Seelen, in Form von Bändern, bestimmt ist;
• - Fig.5 eine Variante des Quergliedes zeigt, welches in einer Kraftübertragung mit zwei endlosen Seelen, in Form von Seilen, verwendbar ist;
• - Fig.6 eine andere Führungseinrichtung der Querglieder, welche vom Typ mit Positionierungsnasen ist, zeigt;
• - Fig.7 eine Anordnung zeigt, welche sich auf die endlose Seele und die Querglieder bezieht, welche es erlauben, den Wirkungsgrad des Kraftübertragungsorgans zu verbessern;
• - Fig.8 eine Untersuchung der Lokalisierung der Spannungen in einem Querglied als Funktion der angelegten Belastung zusammenfaßt;
• - Fig.9 den Einfluß der Formparameter auf die Spannungsniveaus des Quergliedes erläutert.
• Die Figur 1 schematisiert das Prinzip des Funktionierens der Kraftübertragung eines stufenlosen Getriebes in dem Fall, in welchem die Glieder dazu bestimmt sind, zwei Seelen in Form von Bändern aufzunehmen.
• Die Kraftübertragungseinrichtung (1) bestehend aus endlosen Seelen (2), hier in Form von Bändern, und aus aneinander angrenzenden Quergliedern (3), welche hier in der Ausbildung dargestellt sind, welche zwei Kehlungen (4) aufweist, ist dazu bestimmt, den Antrieb in die Richtung (D) der Riemenscheibe mit konischer Kehlung (5) durch die Riemenscheibe (6) sicherzustellen, wobei die Riemenscheiben (5) und (6) einen variablen Duchmesser aufweisen, um eine Kraftübertragung mit kontinuierlicher und progressiver Geschwindigkeitsänderung zu erlangen.
• Die Kraftübertragung erfolgt durch Schub eines Quergliedes (3) auf das vorhergehende Querglied (3), wobei die wechselseitige Führung der Querglieder durch eine mechanische Einrichtung, welche zu den Gliedern gehört und von welcher verschiedene Varianten in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt sind, erreicht wird. Die Querglieder (3) arbeiten daher durch Druck, wobei die Seele (2) eine unterstützende Rolle hat, die Spannung absorbiert und auf die Querglieder (3) durch Anlage überträgt, wobei sie gleichzeitig die Zentrifugalkraft, welche im Betrieb ausgeübt wird, absorbiert.
• Bei Abwandlungen kann die Kraftübertragungseinrichtung (1) aus zwei endlosen Seelen (2), in Form von Seilen mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, oder in Form eines hexagonalen Riemens und mit Gliedern (3), deren Kehlung (4) eine an den Querschnitt der endlosen Seele angepaßte Form aufweist, ausgebildet sein oder die Kraftübertragungseinrichtung (1) kann auch nur eine einzige endlose Seele (2) in Form eines Bandes mit Gliedern (3), welche eine einzige Kehlung (4) mit einer für diese endlose Seele geeigneten Form aufweisen, umfassen.
• Diese Varianten sind, was die Form der endlosen Seele (2) betrifft, in Fig. 2 und, was die Form der Glieder (3) betrifft, in den Fig. 3 bis 5 dargestellt.
• Fig. 2 zeigt im Schnitt den Aufbau der endlosen Seele, welche aus einem flachen Band mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, wie dies in der Ansicht 2a dargestellt ist, oder als ein Seil bzw. Draht mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, wie dies in der Ansicht 2b dargestellt ist, bestehen kann.
• Die Seele (2), welche in der Ansicht 2a dargestellt ist, besteht aus einem flachen Riemen, und zwar vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt von dem Typ mit blanken Flanken oder mit abgeschnittenen Rändern, und enthält ein Verstärkungselement (7), welches in Längsrichtung angeordnet ist und aus einem quasi nicht dehnbaren Material, wie z.B. einem Aramidfaden oder -zwirn, einem Metallfaden oder -seil, d.h. einer Zusammensetzung, deren Bruchdehung maximal gleich 10 % ist, gebildet ist.
• Das Verstärkungselement (7) ist in einer Basis (8), welche aus einer biegsamen polymeren Zusammensetzung gebildet ist, eingelassen und es ist mit dieser innig mit in der Industrie der Umwandlung von Polymeren gut bekannten, physiko-chemischen Mitteln verbunden.
• Die Dicke der Basis (8) der Seele wird über und unter dem Verstärkungselement (7) relativ dünn sein und wird auf die Abmessungen der Kraftübertragungseinrichtung abgestimmt werden.
• Die die Basis (8) der Seele (2) bildende polymere Zusammensetzung muß biegsam sein, um nicht die Kraftübertragungseinrichtung beim Abrollen über die Riemenscheiben zu behindern. Sie erhält eine an die Anwendung angepaßte Formulierung, d.h. welche es ihr ermöglicht, Dauerbiegespannungen, einer Erhitzung und einer Alterung zu widerstehen, welche während des Betriebes auf die Kraftübertragungsorgane wirken.
• Die in der biegsamen polymeren Zusammensetzung verwendbaren Basis-Poymeren können aus dem Bereich der Kautschuke oder der natürlichen oder synthetischen Elastomeren, welche an die Anwendung angepaßt sind, gewählt sein, wie etwa als nicht einschränkende Beispiele das Polychloropren, ein Butadien-Acrylnitril-Copolymeres oder eine seiner hydrierten Formen. Sie können auch aus der Palette der thermoplastischen Polymere, welche auch "technische" Polymere genannt werden, wie etwa dem Propylenpolyoxid, einem Polyesterketon, dem Phenylenpolysulfid, einem Polyamid oder einem Polyimid, gewählt sein.
• Wenn in Übereinstimmung mit der Erfindung der Reibungskoeffizient zwischen dem die Querglieder bildenden Material und der polymeren Zusammensetzung der Basis (8) der endlosen Seele (2) höchstens 0,4 beträgt, wird die endlose Seele (2) aus den zwei zuvor beschriebenen Einzelelementen, d.h. aus dem Verstärkungselement (7) und der Basis (8) als polymere Zusammensetzung, gebildet sein.
• Im entgegengesetzten Fall, welcher die in der Ansicht 2a dargestellte Variante betrifft, wird ein Überzug aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizient (9), welches dünn in bezug auf die Dicke der Seele (2) ist, auf wenigstens die eine der Stirnflächen, welche sich in Kontakt mit den Quergliedern befindet, aufgebracht, mit welcher er innig verbunden ist.
• Der Überzug aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizient (9) kann, als nicht einschränkende Beispiele, aus einem Polytetrafluorethylen-Film, welcher gegebenenfalls eine in der Industrie der Umwandlung von Polymeren bekannte, geeignete Behandlung erhalten hat, um sein Anhaften an der polymeren Zusammensetzung der Basis (8) der endlosen Seele (2) sicherzustellen, oder aus einem synthetischem Gewebe mit niedrigem Reibungskoeffizient, wie etwa das Polyamid, oder auch aus einem Firnis mit Öl bestehen.
• In einer Variante, in welcher die polymere Zusammensetzung der Basis (8) der endlosen Seele (2) aus einer Formulierung auf der Basis eines Elastomeren besteht, wird der Überzug bzw. die Beschichtung aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizient (9) vorzugsweise aus einem Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht (UHMWPE) bestehen, welches, wie dies in der Technik bekannt ist, an Elastomeren ohne Zwischenlagerung eines Klebers unter bestimmten Einsatzbedingungen anhaftet.
• In der Ansicht 2a wurde die endlose Seele (2) mit zwei Überzugsschichten mit einem niedrigen Reibungskoeffizient (9) dargestellt, obwohl diese Ausbildung nicht zwingend ist. In gleicher Weise ist es für den Fachmann offensichtlich, daß es möglich ist, die endlose Seele (2) nicht mit abgeschnittenen Kanten auszubilden, wie dies dargestellt ist, sondern sie vollständig mit dem Überzug mit niedrigem Reibungskoeffizient (9) zu überziehen.
• Die Ansicht 2b illustriert den Aufbau der endlosen Seele (2), welche aus einem Draht mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt gebildet ist, welche ein nicht dehnbares Verstärkungselement (7) und eine an dieses eng anliegende Basis (8) aus einer polymeren Zusammensetzung enthält.
• Aus augenscheinlichen Gleichgewichtsgrunden des Kraftübertragungsorgans ist es in dieser Ausbildung erforderlich, zwei endlose Seelen des Typs mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt zu verwenden und daher in der Folge auch Glieder, welche zwei Kehlungen aufweisen.
• Wie in dem Fall der endlosen Seele (2) in Form eines Bandes kann ein Überzug mit einem niedrigen Reibungskoeffizient (9) gegebenenfalls auf der Oberfläche aufgebracht sein, um das Gleiten zwischen der endlosen Seele (2) und den Quergliedern zu erleichtern.
• Die Ansicht 2c zeigt im Schnitt eine andere Form der endlosen Seele (2), welche aus einem hexagonalen Riemen besteht, dessen aus in Längsrichtung verlaufenden, textilen Fäden bestehendes Verstärkungselement (2) in dem Mittelbereich gelegen ist und dessen Basis (8) aus einer polymeren Zusammensetzung mit angepaßter Formulierung besteht.
• In der dargestellten Variante umgibt der äußere Überzug mit niedrigem Reibungskoeffizient (9) die endlose Seele (2) vollständig, wobei es jedoch für den Fachmann offensichtlich ist, daß sich der Überzug mit niedrigem Reibungskoeffizient nur auf der Seite der endlosen Seele befinden muß, welche in Kontakt mit den Quergliedern steht.
• Die nicht dargestellten Querglieder, welche auf der endlosen Seele (2) mit hexagonalem Querschnitt montiert sind, umfassen selbstverständlich eine oder zwei Kehlungen mit entsprechender Form.
• Die Ausführung der endlosen Seelen (2), welche in den Ansichten 2a und 2b dargestellt sind, entspricht der Herstellungstechnik von klassischen Treibriemen.
• Um die endlosen Seelen, welche in den Ansichten 2a und 2c dargestellt sind, vollständig ins Gleichgewicht zu bringen, wird das Verstärkungselement vorzugsweise wechselweise textile Fäden oder metallische Drähte aufweisen, welche eine "S"-Drillung oder eine "Z"-Drillung aufweisen.
• Die Ausbildung der endlosen Seele (2), welche in der Ansicht 2c dargestellt ist, welche ein Torus ist, ähnelt der für die Herstellung von "Grommet" genannten Riemen oder jener für die Herstellung des Wulstes von Reifen verwendeten Technologie.
• Andere Verfahren erlauben es auch, eine endlose Seele mit beliebigem Querschnitt herzustellen. Es ist beispielsweise möglich, einen Harzvorläufer, wie etwa mit kurzen Fasern verstärktes Polyester, zu verwenden oder eine kommerziell erhältliche Zusammensetzung, welche "Fibre Renforcée Thermoplastique" heißt, oder auch eine faserige Zusammensetzung mit einer Epoxymatrix zu gießen. Alle Herstellungstechniken der endlosen Seelen sind in der Industrie der Umwandlung von Kautschuken und Polymeren bekannt.
• Fig.3 zeigt eine spezielle Form des Quergliedes, welches für eine Kraftübertragung mit einer einzigen endlosen Seele, in Form eines Bandes, bestimmt ist.
• Die Ansicht 3a, welche eine Ansicht von vorne ist, zeigt die allgemeine Form des im wesentlichen trapezförmigen Quergliedes (3), dessen Basis (10) in ihrem oberen Bereich eine auf der Oberseite durch die Vorsprünge (11) der oberen Ränder des Quergliedes (3), welche die Form von Haken (12a) und (12b) aufweisen, teilweise geschlossene Kehlung (4) aufweist, wobei die Kehlung (4) zur Aufnahme der endlosen Seele bestimmt ist und die Vorsprünge (11) der Haken (12a) und (12b) dazu bestimmt sind, die endlose Seele am Austritt aus der Kehlung (4) während des Betriebes zu hindern.
• Der eine der Haken (12a) trägt eine Zentriererhebung bzw. einen Zentrierungsdorn (13), welcher etwa in der Mitte seiner Länge angeordnet ist, während der andere der Haken (12b) eine Ausnehmung (14) trägt, welche in bezug auf die Achse (XX') symmetrisch ist, deren Durchmesser geringfügig über jenem des Zentrierungsdornes (13) liegt.
• Die andere, auf dieser Figur nicht sichtbare Seite des Quergliedes (3) weist gegenüber dem Zentrierungsdorn (13) des seitlichen Hakens (12a) eine Ausnehmung (14) und gegenüber der Ausnehmung (14) des seitlichen Hakens (12b) einen Zentrierungsdorn (13) auf.
• Diese einander entsprechende Anordnung der Zentriererhebungen (13) und der Ausnehmungen (14) auf den beiden Seiten des Quergliedes (3) wird in der Ansicht 3b verdeutlicht, welche eine Seitenansicht des Quergliedes (3) darstellt.
• Der Querschnitt des Quergliedes (3) kann in zwei Bereiche, einen im wesentlichen rechteckigen Bereich (A) und einen im wesentlichen trapezförmigen Bereich (B), zerlegt werden, wobei die Höhe des Bereiches (B) geringfügig über jener des Bereiches (A) liegt.
• Auf dem hier sichtbaren seitlichen Haken (12a) umfaßt das Querglied (3) im Bereich (A) auf einer der Stirnflächen einen Zentrierungsdorn (13) und auf der gegenüberliegenden Stirnfläche eine Ausnehmung (14). Der Radius der Ausnehmung (14) wird vorzugsweise 5 bis 10 % über dem Radius der Zentriererhebung (13) gewählt, damit diese Zentriererhebung (13) in eine entsprechende Ausnehuung ohne übermäßige Reibung, jedoch mit einem begrenzten Spiel, eingreifen kann, damit die Führung des einen Quergliedes in bezug auf das andere wirksam ist.
• Fig.4 beschreibt ein Querglied, welches für eine Kraftübertragung mit zwei endlosen Seelen, in Form von Bändern, bestimmt ist.
• Die Ansicht 4a, welche eine Ansicht von vorne ist, zeigt die allgemeine Form des im wesentlichen trapezförmigen Quergliedes (3), dessen Basis (10) in ihrem oberen Bereich zwei Kehlungen (4) aufweist, welche zur Aufnahme der endlosen Seelen (2) bestimmt sind und welche symmetrisch in bezug auf die Achse (YY') angeordnet sind.
• Vorzugsweise weist der Boden (15) der Kehlungen (4) eine leichte Bombierung auf, um die Zentrierung der endlosen Seele (2) während des Funktionierens zu begünstigen und um zu vermeiden, daß die Flanken mit den Rändern der Kehlungen (4) in Kontakt kommen. Beispielsweise wird für ein Querglied, welches eine große Basis von 18 mm aufweist, der Radius des bombierten Bereiches des Bodens (15) der Kehlung (4) über 20 mm und vorzugsweise über 50 mm gewählt, um die Verlagerung der endlosen Seele (2) zu vermeiden.
• Die genannten Kehlungen (4) sind an ihrer Oberseite teilweise durch die Vorsprünge (11) des zentralen Hakens (16) geschlossen, um zu verhindern, daß die endlosen Seelen (2) aus den Kehlungen (4) während des Funktionierens austreten, wobei jedoch insgesamt eine besonders einfache Montage der Querglieder (3) auf den endlosen Seelen (2) ermöglicht wird.
• Einer der seitlichen Haken (12a) des Quergliedes (3) trägt eine Zentrierungserhebung (13) und der andere seitliche Haken (12b) weist auf der selben Fläche und symmetrisch zur Achse (YY') eine Ausnehmung (14) auf.
• Die Draufsicht 4b erläutert die Anordnung von zwei Quergliedern (3), welche hier in Abstand voneinander, beispielsweise während der Montage, gezeigt sind, auf den zwei endlosen Seelen (2) in Form von Bändern, wobei jedes der Querglieder (3) auf jeder Stirnfläche den Zentrierungdorn (13) und die Ausnehuung (14) aufweist, wobei der Zentrierungsdorn (13) einer Fläche symmetrisch in bezug auf die Ebene (P) der Ausnehmung (14) der gegenüberliegenden Fläche angeordnet ist.
• Der Radius (R2) der Ausnehmung (14) wird geringfügig größer als der Radius (R1) des Zentrierungsdornes (13), vorzugsweise um einen Betrag von 5 bis 10 %, gewählt, damit der Zentrierungsdorn (13) ohne Kraftaufwand und ohne große Reibung in die entsprechende Ausnehmung (14), jedoch mit einem gewissen begrenzten Spiel, damit die Führung der Querglieder (3) untereinander effizient bleibt, eingreifen kann.
• Die Seitenansicht 4c zeigt die Anordnung von zwei aneinander anliegenden Quergliedern (3), d.h. in Betriebsstellung, auf den endlosen Seelen (2) und erläutert den Eingriff des Zentrierungsdornes (13) eines Quergliedes (3) in die entsprechende Ausnehmung (14) des anderen Quergliedes (3).
• Die Ansicht 4d ist eine Vorderansicht einer Abwandluung eines Quergliedes, welche für eine Kraftübertragung mit zwei endlosen Seelen in Form von Bändern bestimmt ist.
• In dieser Ausbildung sind die Kehlungen (4) des Quergliedes (3), deren Boden (15) eine geringfügige Wölbung aufweist, an der Oberseite teilweise durch die Vorsprünge (11) der seitlichen Haken (12a) und (12b) und des mittleren Hakens (16) geschlossen, um zu verhindern, daß die endlosen Seelen im Betrieb aus den Kehlungen (4) austreten.
• Der Haken (12a) des Quergliedes (3) trägt einen Zentrierungsdorn (13), wohingegen der Haken (12b) mit einer Ausnehmung (14) versehen ist.
• Vorzugsweise weisen in dieser Ausbildung die Flächen (17) der Vorsprünge (11) der seitlichen Haken (12a) und (12b) und des mittleren Hakens (16) eine um einen Winkel (C) von etwa 45º geneigte Kante und abgerundete Enden (18) auf, um die Montage der endlosen Seelen in den Kehlungen (4) des Quergliedes (3) zu vereinfachen, ohne daß die endlosen Seelen verletzt werden, was durch scharfe Kanten geschehen könnte.
• Das Einführen der endlosen Seelen in die Kehlungen (4) der Querglieder (3) ist auf Grund der seitlichen Flexibilität der endlosen Seele und ihres Überzuges mit einem geringen Reibungskoeffizient, welche große Kräfte und Reibungsbeanspruchungen vermeiden, ein einfacher Arbeitsschritt.
• Fig.5 ist eine Frontansicht einer Variante des Quergliedes, welches in einer Kraftübertragung unter Verwendung von zwei endlosen Seelen in Form von Drähten mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt Verwendung findet.
• In dieser Anordnung weist das Querglied (3), dessen allgemeine Form im wesentlichen trapezförmig bleibt, zwei Kehlungen (4) auf, welche zur Aufnahme der endlosen Seelen (2) in Form von Seilen bestimmt sind. Diese Kehlungen (4) besitzen einen Querschnitt, dessen unterer Bereich halbkreisförmig ist und deren oberer Bereich eine Breite (L) aufweist, welche unter dem Durchmesser des Basis-Halbkreises liegt, um zu vermeiden, daß die endlose Seele (2) während des Funktionierens aus den Kehlungen (4) austritt.
• Wie in den zuvor beschriebenen anderen Varianten des Quergliedes (3) trägt der seitliche Haken (12a) einen Zentrierungsdorn (13), welcher hier in quadratischer Form auf der sichtbaren Fläche gezeigt ist, und eine symmetrische Ausnehmung mit gleicher Form auf der nicht sichtbaren Seite, deren Seite um 5 bis 10 % größer ist, wohingegen der seitliche Haken (12b) eine Ausnehmung (14) - hier quadratisch -auf der sichtbaren Stirnfläche und einen symmetrischen Zentrierungsdorn auf der nicht sichtbaren Stirnfläche aufweist.
• Fig.6 erläutert eine andere Anordnung der Führung der Querglieder und zwar eine Führung mit Positionierungsnasen.
• Das dargestellte Beispiel ist ein Querglied (3) mit einer Kehlung (4), jedoch ist es einleuchtend, daß die folgende Beschreibung ohne Schwierigkeit auch auf den Fall eines Gliedes mit einer doppelten Kehlung angepaßt werden kann.
• Die Ansicht 6a ist eine Frontansicht des Quergliedes (3), welche eine Kehlung (4) umfaßt, welche zur Aufnahme einer endlosen Seele bestimmt ist, welche Kehlung in vorteilhafter Weise einen leicht bombierten Boden (15) aufweisen kann und in ihrem oberen Bereich teilweise durch die Vorsprünge (11) von seitlichen Haken (12a) und (12b), welche ohne Zentrierungsdorne und Ausnehmungen ausgebildet sind, geschlossen ist.
• Die Führung der Querglieder untereinander wird durch eine spezielle Ausführung der Basis (10) der Querglieder sichergestellt, welche aus Positionierungsmitnehmern bzw. -nasen (19a) und (19b) gebildet ist, welche beiderseits eines Mittelbereiches (Z) angeordnet sind und welche auf jeder Stirnfläche in bezug auf die Mittelebene des Quergliedes (3) vorspringen und zurückspringen, um eine entsprechende Ausnehmung (20a) oder (20b) auf der gegenüber liegenden Seite zu bilden.
• Die Draufsicht 6b erläutert die Anordnung der Positionierungsmitnehmer (19a) und (19b) in bezug auf die Mittelebene (Q) des Quergliedes, d.h. auf die Ebene, welche die Haken (12a) und (12b) ebenso wie den Mittelbereich (Z) in zwei Teile gleicher Dicke teilt.
• Es ist klar ersichtlich, daß der Positionierungsmitnehmer (19a) sich über die Fläche (F1) erhebt und der Ausnehmung (20a) auf der Fläche (F2) entspricht und daß sich symmetrisch dazu der Mitnehmer (19b) über die Fläche (F2) des Quergliedes (3) erhebt und der Ausnehmung (20b) auf der Fläche (F1) des Quergliedes (3) entspricht.
• In dieser Ausbildung besitzt das Querglied (3) eine Axial- Symmetrie um die Achse (O).
• Die Ansicht 6c zeigt das Einhaken von einigen Quergliedern dieser Ausbildung, wobei das Einhaken hier mit einem übermäßigen Spiel gezeigt ist, welches nur dazu bestimmt ist, die relativen Positionen der Querglieder (3a), (3b), (3c) und (3d) zu zeigen, wobei jede Fläche (F1) einen Mitnehmer (19a) und eine Ausnehmung (20b) und jede Fläche (F2) einen Mitnehmer (19b) und eine Ausnehmung (20a) trägt.
• Daher wird sich der Mitnehmer (19a) der Fläche (F1) des Quergliedes (3d) in der Ausnehmung (20a) der Fläche (F2) des Quergliedes (3c) positionieren und gleichzeitig wird die Ausnehmung (20b) der Fläche (F1) des Quergliedes (3d) den Mitnehmer (19b) der Fläche (F2) des Quergliedes (3c) aufnehmen.
• Analog wird sich der Mitnehmer (19a) der Fläche (F1) des Quergliedes (3c) in der Ausnehmung (20a) der Fläche (F2) des Quergliedes (3b) positionieren und die Ausnehmung (20b) der Fläche (F1) des Quergliedes (3c) wird den Mitnehmer (19b) der Fläche (F2) des Quergliedes (3b) aufnehmen.
• Die verschiedenen Abwandlungen der Form der Querglieder, welche in den vorangehenden Ansichten erläutert wurden, mit einer oder der anderen Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder ergeben die selbe Qualität des Einhakens, welche durch eine perfekte Symmetrie der Stirnflächen gekennzeichnet ist, von welchen jede einander gegenuberliegend das aufzunehmende Element, welches entweder durch die Zentrierungserhebung oder die Positionierungsnase gebildet ist, und das aufnehmende Element umfaßt, welches entweder aus der kreisförmigen Ausnehmung oder der im wesentlichen rechteckigen Ausnehmung oder aus der Ausnehmung besteht, welche dem Positionierungsmitnehmer entspricht.
• Diese Anordnungen vermeiden das Erfordernis, die Flächen der Querglieder für die Montage zu markieren, und erlauben eine einfache Automatisation dieser Arbeit.
• Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß die Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder zugleich von der Anordnung des Zentrierungdornes und der Anordnung der Positionierungsmitnehmer gebildet sein kann.
• Die Querglieder (3) können aus einer polymeren Zusammensetzung mit einem großen Modul gebildet sein, welche aus einer sogenannten "technischen", thermoplastischen oder wärmehärtbaren Polymermatrix gebildet ist, welche entweder durch mineralische oder organische pulverförmige Beladungen oder kugelförmige Beladungen, wie etwa Glaskugeln, oder auch durch kurze Textilfasern oder Metallfasern, d.h. deren Länge 30 mm nicht übersteigt, verstärkt ist.
• Vorzugsweise wird aus herstellungsökonomischen Gründen die polymere Zusammensetzung, welche das Querglied bildet, spritzgießbar sein.
• Als nicht einschränkende Beispiele wird das Polymer der Matrix aus dem Bereich der thermoplastischen Polymere, unter den thermoplastischen Polyesterharzen, den Polyamidharzen oder den halborganischen Polyamiden oder Polyimiden und aus dem Bereich der wärmehärtbaren Polymeren, unter den wärmehärtbaren Polyesterharzen, den Epoxiharzen, den Phenol-Formaldehyd-Harzen oder den Harnstoff-Formaldehyd-Harzen gewählt.
• Unter den pulverförmigen Verstärkungen werden vorzugsweise das Talkum, die Kreide oder auch pulverförmige Metalle, wie z.B. Aluminium, verwendet.
• Eine andere Art der diskontinuierlichen Verstärkung des Polymers der Matrix wird aus einer kurzen Faser mit einem hohen Modul bestehen, wie etwa der Aramidfaser, der Glasfaser, der Kohlefaser oder auch der Borfaser, in einem zwischen 10 und 60 Gew.-% variierenden Verhältnis in bezug auf das Gewicht des Basispolymeren.
• Daher können die Querglieder (3) aus Zusammensetzungen bestehen, welche, im Sinne von nicht einschränkenden Beispielen, ausgehend von den nachfolgenden Kombinationen gebildet sind:
• - thermoplastisches Polyesterharz + Kreide
• - thermoplastisches Polyesterharz + Talkum
• - thermoplastisches Polyesterharz + Metallpulver
• - thermoplastisches Polyesterharz + Glaskugeln
• - thermoplastisches Polyesterharz + kurzen Aramidfasern
• - thermoplastisches Polyesterharz + kurzen Glasfasern
• - thermoplastisches Polyesterharz + kurzen Kohlefasern
• - thermoplastisches Polyesterharz + kurzen Borfasern
• - Polyamidharz + Kreide
• - Polyamidharz + Talkum
• - Polyamidharz + Metallpulver
• - Polyamidharz + Glaskugeln
• - Polyamidharz + kurzen Aramidfasern
• - Polyamidharz + kurzen Glasfasern
• - Polyamidharz + kurzen Kohlefasern
• - Polyamidharz + kurzen Borfasern
• - halbaromatisches Polyamidharz + Kreide
• - halbaromatisches Polyamidharz + Talkum
• - halbaromatisches Polyamidharz + Metallpulver
• - halbaromatisches Polyamidharz + Glaskugeln
• - halbaromatisches Polyamidharz + kurzen Aramidfasern
• - halbaromatisches Polyamidharz + kurzen Glasfasern
• - halbaromatisches Polyamidharz + kurzen Kohlefasern
• - halbaromatisches Polyamidharz + kurzen Borfasern
• - Polyimidharz + Kreide
• - Polyimidharz + Talkum
• - Polyimidharz + Metallpulver
• - Polyimidharz + Glaskugeln
• - Polyimidharz + kurzen Aramidfasern
• - Polyimidharz + kurzen Glasfasern
• - Polyimidharz + kurzen Kohlefasern
• - Polyimidharz + kurzen Borfasern
• - wärmehärtbares Polyesterharz + Kreide
• - wärmehärtbares Polyesterharz + Talkum
• - wärmehärtbares Polyesterharz + Metallpulver
• - wärmehärtbares Polyesterharz + Glaskugeln
• - wärmehärtbares Polyesterharz + kurzen Aramidfasern
• - wärmehärtbares Polyesterharz + kurzen Glasfasern
• - wärmehärtbares Polyesterharz + kurzen Kohlefasern
• - wärmehärtbares Polyesterharz + kurzen Borfasern
• - Epoxyharz + Kreide
• - Epoxyharz + Talkum
• - Epoxyharz + Metallpulver
• - Epoxyharz + Glaskugeln
• - Epoxyharz + kurzen Aramidfasern
• - Epoxyharz + kurzen Glasfasern
• - Epoxyharz + kurzen Kohlefasern
• - Epoxyharz + kurzen Borfasern
• - Phenol-Formaldehyd-Harz + Kreide
• - Phenol-Formaldehyd-Harz + Talkum
• - Phenol-Formaldehyd-Harz + Metallpulver
• - Phenol-Formaldehyd-Harz + Glaskugeln
• - Phenol-Formaldehyd-Harz + kurzen Aramidfasern
• - Phenol-Formaldehyd-Harz + kurzen Glasfasern
• - Phenol-Formaldehyd-Harz + kurzen Kohlefasern
• - Phenol-Formaldehyd-Harz + kurzen Borfasern
• - Harnstoff- Forrnaldehyd-Harz + Kreide
• - Harnstoff-Formaldehyd-Harz + Talkum
• - Harnstoff-Formaldehyd-Harz + Metallpulver
• - Harnstoff-Formaldehyd-Harz + Glaskugeln
• - Harnstoff-Formaldehyd-Harz + kurzen Aramidfasern
• - Harnstoff-Formaldehyd-Harz + kurzen Glasfasern
• - Harnstoff-Formaldehyd-Harz + kurzen Kohlefasern
• - Harnstoff-Formaldehyd-Harz + kurzen Borfasern.
• Fig.7 zeigt eine Anordnung der endlosen Seele und der Querglieder, welche es erlaubt, den Wirkungsgrad der endlosen Seele zu optimieren.
• Diese Anordnung ist mit einem Querglied (3) mit einer einzigen Kehlung (4) dargestellt, wobei es jedoch sehr einfach in ein Querglied mit zwei Kehlungen überführbar ist.
• Sie hat zum Ziel, ein Kraftübertragungsorgan zu bilden, in welchem sich während des Funktionierens nur ein so gering wie mögliches relatives Gleiten der Querglieder (3) in bezug auf die endlose Seele (2) ausbildet und in idealer Weise das Gleiten gleich Null ist.
• Um die relative Anordnung der Glieder und der endlosen Seele zu erläutern, wird in dem Kraftübertragungsorgan in Anlehnung an einen klassischen trapezförmigen Riemen eine "einfache Linie" definiert, welche gemäß der durch die Norm ISO 1081-1980 gegebenen Definition "jede Umfangslinie ist, welche in dem Riemen die selbe Länge beibehält, wenn dieser senkrecht an seiner Basis gebogen ist".
• Übertragen auf das Funktionieren des Riemens in den Riemenscheiben mit trapezförmiger Kehlung, ist die einfache Linie daher die Linie, in welcher das Gleiten des Riemens auf Grund seiner Biegung in bezug auf die Riemenscheibe minimal ist.
• Auf die selbe Weise ist es möglich, in dem Kraftübertragungsorgan mit stoßenden Gliedern, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, eine einfache Linie zu definieren, welche sich in dem oberen Bereich der Gesamtheit der Querglieder befindet. So wird in der Höhe des elementaren Quergliedes eine "fiktive einfache Linie des Quergliedes", welche ein spezifisches Element der einfachen Linie des Kraftübertragungsorgans ist, definiert.
• Die relative Anordnung der Querglieder (3) auf der endlosen Seele (2), welche es erlaubt, den Wirkungsgrad des Kraftübertragungsorgans zu optimieren, indem die Reibungen und das Gleiten und daher die Ermüdung durch Erhitzen reduziert werden, besteht darin, die neutrale Faser (N) der endlosen Seele (2) mit der fiktiven einfachen Linie (M) des Quergliedes zur Deckung zu bringen, was durch eine adäquate Positionierung der Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder in den Haken (12a) und (12b), falls es sich um eine Anordnung mit Dorn und Ausnehmung handelt, oder durch die Höhe (H) der Basis (10) des Quergliedes (3) in dem Fall einer Führungseinrichtung mit Positionierungsmitnehmern erhalten wird.
• Die Type der technischen Anordnung (Stift und/oder Positionierungsmitnehmer und entsprechende Ausnehmung), welche für die Führung der Querglieder untereinander angewandt wird, ist ohne Bedeutung für die relative Anordnung der Querglieder (3) und der endlosen Seele (2) unter der Voraussetzung, daß die Position der Elemente der Einrichtung in dem Querglied die Übereinstimmung der fiktiven einfachen Linie des Quergliedes und der neutralen Faser der endlosen Seele sicherstellt.
• Vorzugsweise wird in irgendeiner der Konfigurationen des Quergliedes (3) mit einfacher oder doppelter Kehlung (4) der Boden (15) der Kehlung durch eine dünne Schicht aus einem Material, welches eine geringen Reibungswiderstand oder eine geringe Abriebfestigkeit aufweist, beschichtet.
• Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine derartige feine Beschichtung des Bodens (15) der Kehlung (4) aus Metall, wie etwa rostfreiem Stahl, gefertigt sein, wobei die Gesamtheit des Körpers des Quergliedes (3) selbst nicht metallisch bleibt, wobei es jedoch auch aus einem Polymeren, wie Polyethylen, oder einem selbstschmierenden Material, welches beispielsweise Molybdändisulfid enthält, gebildet sein kann.
• Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß der verschleißfeste Überzug oder der Überzug mit geringem Reibungskoeffizient innig, sei es durch direkte Affinität oder sei es durch physikalisch-chemische Bindung, an das zusammengesetzte Material, welches den Rest des Quergliedes (3) bildet, anhaftet.
• Fig. 8 faßt die Studie der Lokalisierung der Beanspruchungen in einem Querglied als Funktion der angelegten Spannung bzw. Belastung zusammen.
• Die Studie basiert auf dem Gesetz der Materialermüdung von Von Mises, welches den Maschinenbauern gut bekannt ist, und welches es erlaubt, die Spannungsstellen in einem Material als Funktion der Belastungen zu bestimmen.
• Die Ansicht 8a erläutert an einem halben Querglied (3) die Untersuchungsparameter, wobei eine Spannung (C), welche gleich dem Zug der endlosen Seele ist, gleichmäßig über den Boden (15) der Kehlung (4) mit einer Blockierung in den Richtungen (U) und (T) im Bereich (I) im Kontakt mit der Riemenscheibe (5) und in der Richtung (T) in dem Bereich (J) auf die Symmetrieachse des Quergliedes (3) verteilt wird.
• Die Ansichten 8b und 8c zeigen als nicht einschränkende Beispiele die Kurven gleicher Spannungsbelastung auf identischen Querglieder (3), deren Breite der großen Basis 18 mm in den beiden Fällen der Belastung ist, wobei (C) gleich 0,8 DaN pro mm² für die Ansicht 8b und (C) gleich 4,8 DaN pro mm² für die Ansicht 8c ist.
• Die folgende Tabelle faßt einige Werte zusammen, welche sich auf die Niveaus der in 8b und 8c erläuterten zwei Fälle der auftretenden Beanspruchungen beziehen. Niveau der Beanspruchungen Ansicht
• Die Ansichten 8b und 8c zeigen augenscheinlich, daß die am meisten belasteten Zonen der Querglieder (3) einerseits die Zone (E) des Zusammenschlusses des Bodens (15) der Kehlung (4) und des seitlichen Hakens (12b) und andererseits die Zone (G) am Ende der kleinen Basis des Quergliedes (3) sind.
• Die Ansichten 8d und 8e zeigen die Hauptspannungen in ihren Ausmaßen und in ihren Werten in der Zone (E) für die Ansicht 8d und in der Zone (G) für die Ansicht 8e für den Fall, wo die gleichmäßig verteilte Belastung (C) gleich 4,8 DaN/mm² ist.
• In den zwei Zonen (E) und (G) verlaufen die aus den Belastungen resultierenden zusammengesetzten Spannungen in der Ebene geneigt, wobei die wesentlichen Belastungen in der Zone (G) welche hauptsächlich die Druckspannungen sind, im wesentlichen normal auf die hauptsächlichen Spannungen in der Zone (E) sind, welche im wesentlichen Zugspannungen sind.
• Fig.9 erläutert den Einfluß der Formparameter des Quergliedes auf die Spannungsniveaus in dem Fall, in welchem die gleichmäßig verteilte Belastung (C) gleich 0,8 DaN/mm² ist, wobei die Studie an einem Querglied (3) durchgeführt wurde, dessen große Basis eine Länge von 18 mm aufweist.
• Die Ansicht 9a erläutert den Einfluß einer Abrundung mit einem Radius (R3) von 0,5 mm in der Zone (G) mit einem innneren Radius (Ri) von 1,5 mm in der Zone (E) und einer geraden kleinen Basis (21).
• Die Ansicht 9b erläutert den zusätzlichen Einfluß einer geringfügig konvexen Form der kleinen Basis (21) des Quergliedes (3).
• Die Ansichten 9a und 9b sind mit der Ansicht 8b zu vergleichen, wobei die Werteniveaus der entsprechenden Spannungen als nicht einschränkende Beispiele in der folgenden Tabelle angegeben werden. Formparameter Ansicht Zone kleine Basis (21) Spannungsniveaus spitzer Winkel gerade konvex
• In der Zone (E) erreichen die Spannungen in den Niveaus (K5) und (K8) in der Ausbildung der Ansicht 8b Werte in der Größenordnung von 1,6 DaN/mm² bis 2,8 DaN/mm². Sie erreichen in den Niveaus (K5) bis (K8) in den Ausbildungen der Ansichten 9a und 9b Werte in der Größenordnung von einerseits 2,2 DaN/mm² bis 3,1 DaN/mm² und andererseits in der Größenordnung von 1,7 DaN/mm² bis 2,7 DaN/mm².
• Die Abrundung der Verbindung mit dem Radius (R3) der kleinen Basis (21) mit der Flanke (22) des Quergliedes (3) in der Zone (G) und die geringfügig konvexe Form der kleinen Basis (21) sind daher ohne merkbaren Einfluß auf das Spannungsniveau in der Zone (E).
• In der Zone (G) der Verbindung der kleinen Basis (21) mit der Flanke (22) des Quergliedes (3) erreichen die Spannungen die Niveaus (K5) und (K6), in der Ausbildung der Fig.8b Werte in der Größenordnung von 2,3 DaN/mm² bis 2,5 DaN/mm².
• Sie erreichen die Niveaus (K4) und (K5) mit Werten zwischen 1,9 DaN/mm² bis 2,2 DaN/mm² in der Konfiguration der Ansicht 9a.
• Die Abrundung mit Radius (R3) der Verbindung der kleinen Basis (21) mit der Flanke (22) in der Zone (G) des Quergliedes (3) erlaubt daher eine Verbesserung des Spannungsniveaus in diesem Bereich.
• Demgegenüber erreichen die Spannungen in der Zone (G) die Niveaus (K5) bis (K8) in der Ausbildung der Ansicht 9b, d.h. Werte in der Größenordnung zwischen 1,7 DaN/mm² bis 2,8 DaN/mm² im Vergleich zu Werten zwischen 1,9 DaN/mm² bis zu 2,2 DaN/mm² in der Ausbildung der Ansicht 9a.
• Folglich hat die geringfügig konvexe Form der kleinen Basis (21) des Quergliedes (3) einen nachteiligen Einfluß auf die Spannungsniveaus in der Zone (G).
• Das Herstellungsverfahren des Kraftübertragungsorgans nach der vorliegenden Erfindung umfaßt drei Stufen (I), (II) und (III), welche in der Folge für eine Variante der endlosen Seele beschrieben sind, wobei die Polymerzusammensetzung auf der Basis von Kautschuk gebildet ist, die Verstärkung ein kontinuierlicher Faden aus aromatischem Polyamid ist und der Überzug mit geringem Reibungskoeffizient ein Polytetrafluorethylenfilm ist, wobei die Glieder aus halbaromatischem Polyamid, welches mit 30 Gew.-% kurzen Glasfasern verstärkt ist, bestehen.
• (I) - Die Ausbildung der endlosen Seele umfaßt in der genannten Einheit die folgenden Schritte:
• auf einer dünnen Schicht der elastomeren Zusammensetzung, welche die Basis bildet, welche auf einer Trommel gelagert ist, wird die aus aromatischem Polyamid bestehende Verstärkung, welche zuvor eine Behandlung erfahren hat, welche ihr Anhaften an der elastomeren Zusammensetzung sicherstellen soll, durch Ablaufenlassen eines Fadens aufgebracht. Ein neues Blatt der elastomeren Zusammensetzung wird auf der Verstärkung positioniert und erhält eine Kleberschicht, beispielsweise eine Lösung der elastomeren Zusammensetzung in einem geeigneten Lösungsmittel. Schließlich wird ein feiner Film aus Polytetraflourethylen auf die Oberfläche aufgebracht.
• die so gebildete zusammengesetzte Einheit wird dann einer thermischen Behandlung unter Druck, beispielsweise in einem Autoklaven, unterworfen, welche dazu bestimmt ist, den innigen Zusammenhalt der Bestandteile untereinander und gleichzeitig die Vulkanisierung der elastomeren Zusammensetzung sicherzustellen.
• nach Abkühlen wird die zusammengesetzte Einheit in individuelle endlose Seelen mit der für die Anwendung erforderlichen Breite geschnitten.
• (II) - Die Herstellung der Querglieder wird in vorteilhafter Weise durch Spritzgießen in einer geschlossenen Form vorgenommen, welche eine große Anzahl von entsprechenden Abdrücken enthält.
• Es ist bekannt, daß man beispielsweise zur Ausbildung eines Kraftübertragungsorgans, welches eine Länge von einem Meter aufweist, mehr als dreihundert Querglieder verwenden kann, weshalb sich die das Spritzgußverfahren in einer Form mit vielen Abdrücken dieser Glieder als sehr interessant erweist. Darüberhinaus ermöglicht die Verwendung einer Polymerzusammensetzung zur Herstellung der Querglieder die Bildung einer Farbskala, welche es erlaubt, neben dem ästhetischen Aspekt die Anwendungen zu unterscheiden.
• (III) - Die Montage der Querglieder auf der endlosen Seele kann Dank der perfekten Symmetrie der Querglieder, welche das Erfordernis der Markierung der Seiten vermeidet, leicht automatisiert werden.
• Das Kraftübertragungsorgan mit Stoßgliedern, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, weist in bezug auf bekannte Lösungen die folgenden Vorteile auf:
• es ist ökonomisch und leicht automatisierbar herstellbar, auf Grund der Symmetrie der Querglieder,
• es erfordert keine mechanischen Haltemittel der endlosen Seele in den Kehlungen der Querglieder,
• es ist adaptierbar, da die Wahl der Anzahl der Querglieder für eine gegebene Länge der endlosen Seele es erlaubt, eine funktionelle Einheit zu bilden,
• es minimiert das Risiko von Fehlern bei der Montage am Motor, wenn man farbige Querglieder verwendet, und hat darüberhinaus einen ästhetischen Aspekt,
• es funktioniert bei trockener Reibung, d.h. es erfordert keinen Einbau einer Schmierung und einer Filtration und vermeidet Entleerungen,
• es ist relativ geräuscharm, da die Querglieder ebenso wie die endlose Seele aus Polymerzusammensetzungen und nicht vollständig aus Metall gebildet sind, und
• sein Erwärmen im Betrieb ist vermindert, auf Grund der wesentlichen Übereinstimmung zwischen der Geschwindigkeit der endlosen Seele und der Geschwindigkeit der Glieder, was zu einem minimalen Gleiten - nahezu Null - führt, welches erhalten wird, wenn die fiktive einfache Linie der Querglieder mit der neutralen Faser der endlosen Seele zusammenfällt.
• Ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, kann der Fachmann verschiedene Modifikationen sowohl an der endlosen Seele als auch an den Quergliedern, welche das Kraftübertragungsorgan bilden, insbesondere in den Formen der genannten Teile, in den Formulierungen der polymeren Zusammensetzungen und in der Art der Verstärkungen, durchführen.

Claims (22)

1. Kraftübertragungsorgan (1) mit Schub-Quergliedern (3) für ein stufenloses Getriebe, das durch trockene Reibung funktioniert und zusammengesetzt ist aus mindestens einer endlosen, nichtmetallischen, biegsamen, in Längsrichtung quasi undehnbaren Seele, und aus ebenfalls nichtmetallischen Quergliedern (3), die jeweils mindestens eine Kehlung (4) aufweisen, in die die endlose Seele (2) eingebettet ist, mit einem Reibungskoeffizienten zwischen der endlosen Seele (2) und den Quergliedern (3) von höchstens 0,4, dadurch gekennzeichnet, daß die axial genau symmetrischen Querglieder (3) auf jeder ihrer Stirnflächen (F1) und (F2) eine ein Ausrichten der Querstege (3) auf der endlosen Seele (2) entsprechend dem Anbringungssinn unnötig machende Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder (3) aufweisen, die von einem mit einer Ausnehmung (14, 20) zusammenwirkenden erhabenen Element, einer Zentriererhebung (13) oder einer Positionierungsnase (19) gebildet ist.

2. Kraftübertragungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endlose Seele (2) gebildet ist aus einem flachen Riemen mit offenen Flanken, der eine Verstärkung in Längsrichtung aufweist, die aus textilen Fäden oder Zwirnen oder aus metallischen Fäden oder Drähten zusammengesetzt ist, wobei mindestens die in Kontakt mit den Quergliedern (3) stehende Fläche der endlosen Seele (2) mit einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten (9) beschichtet ist.

3. Kraftübertragungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endlose Seele (2) gebildet ist aus einem Riemen mit hexagonalem Querschnitt, der eine Verstärkung in Längsrichtung aufweist, die aus textilen Zwirnen oder Fäden oder aus metallischen Fäden oder Drähten zusammengesetzt ist, wobei mindestens die in Kontakt mit den Quergliedern (3) stehende Fläche der endlosen Seele (2) mit einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten (9) beschichtet ist.

4. Kraftübertragungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei endlose Seelen (2) aufweist mit etwa rundem Querschnitt, die oberflächlich mit einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten (9) beschichtet sind.

5. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mit niedrigem Reibungskoeffizienten (9) der endlosen Seele (2) ein Film aus Polytetrafluorethylen ist, der mit der die Basis der endlosen Seele (2) bildenden polymeren Zusammensetzung eng verbunden ist.

6. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mit niedrigem Reibungskoeffizienten (9) der endlosen Seele (2) ein ölhaltiger Lack ist.

7. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis der endlosen Seele (2) durch eine elastomere Zusammensetzung realisiert ist und daß die Beschichtung mit niedrigem Reibungskoeffizienten (9) aus Polyethylen mit sehr hohem Molekulargewicht besteht.

8. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) der endlosen Seele (2) aus abwechselnd S- und Z-förmig verdrillten metallischen Drähten gebildet ist.

9. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 2, 3, 5 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) der endlosen Seele (2) aus abwechselnd S- und Z-förmig verdrillten textilen Zwirnen gebildet ist.

10. Kraftübertragungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder (3) auf den Haken (12a) und (126) jeder der Stirnflächen (F1) und (F2) aus einer Zentriererhebung (13) und einer Ausnehmung (14) gebildet ist, wobei der Haken (12a) die Zentriererhebung (13) auf der Stirnfläche (F1) und die Ausnehmung (14) auf der Stirnfläche (F2) trägt und andererseits der Haken (12b) die Ausnehmung (14) auf der Stirnfläche (F1) und die Zentriererhebung (13) auf der Stirnfläche (F2) trägt.

11. Kraftübertragungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder (3) auf jeder der Stirnflächen (F1) und (F2) aus einem Satz von Positionierungsnasen (19) und Ausnehmungen (20), die an der Basis (10) der Querglieder (3) angeordnet sind, gebildet ist.

12. Kraftübertragungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder (3) aus einerseits dem an den Haken (12a) und (12b) angeordneten Satz von Zentriererhebung (13) und Ausnehmung (14) und aus andererseits dem an der Basis der Querglieder (3) angeordneten Satz von Positionierungsnase (19) und Ausnehmung (20) gebildet ist.

13. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (15) der Kehlung (4) des Querglieds (3) eine Beschichtung mit niedrigem Reibungskoeffizienten aufweist.

14. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (15) der Kehlung (4) des Querglieds (3) eine Beschichtung mit Abriebfestigkeitseigenschaften aufweist.

15. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Querglieder (3) aus einer eine polymere, thermoplastische Matrix und eine Verstärkung durch Fasern mit einer Länge von höchstens 30 mm aufweisenden Zusammensetzung hergestellt sind.

16. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Querglieder (3) aus einer eine polymere wärmehärtbare Matrix und eine Verstärkung durch Fasern mit einer Länge von höchstens 30 mm aufweisenden Zusammensetzung hergestellt sind.

17. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der die Querglieder (3) bildenden Zusammensetzung ein im Verhältnis von 10 bis 60 % des Gewichts der polymeren Matrix eingesetztes aromatisches Polyamid ist.

18. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der die Querglieder (3) bildenden Zusammensetzung aus im Verhältnis von 10 bis 60 % des Gewichts der polymeren Matrix eingesetzten Glasfasern besteht.

19. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der die Querglieder (3) bildenden Zusammensetzung aus im Verhältnis von 10 bis 60 % des Gewichts der polymeren Matrix eingesetzten Karbonfasern besteht.

20. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der die Querglieder (3) bildenden Zusammensetzung aus im Verhältns von 10 bis 60 % des Gewichts der polymeren Matrix eingesetzten kurzen Borfasern besteht.

21. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die endlose Seele (2) durch Formen einer Zusammensetzung namens "Fibre Renforcée Thermoplastique" (verstärkte thermoplastische Faser) gebildet ist.

22. Kraftübertragungsorgan nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur wechselseitigen Führung der Querglieder (3) derart angeordnet ist, daß nach der Montage die Wälzlinie (M) (ligne primitive) der Querglieder (3) mit der neutralen Faser (N) der endlosen Seele (2) zusammenfällt.