DE69920367T2

DE69920367T2 - Schwerbelastbarer Treibkeilriemen

Info

Publication number: DE69920367T2
Application number: DE69920367T
Authority: DE
Inventors: Keizo Nonaka; Mitsuhiko Takahashi; Hiroyuki Sakanaka
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd; Aichi Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd; Aichi Machine Industry Co Ltd
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: EP0994276A1; EP0994276B1; JP2000120798A; KR100553057B1; DE69920367D1; KR20000029022A; JP3044212B2; US6283882B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen schwerbelastbaren Treibkeilriemen.
Bei an sich bekannten schwerbelastbaren Treibkeilriemen wird eine große Zahl von Blöcken auf einem Spannelement angebracht, wobei konvexe und konkave Eingriffstrukturen der Blöcke und des Spannelement verwendet werden, wie dies in den japanischen Offenlegungsgebrauchsmusterschriften Nr. 1-55344 und 6-59490 und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-272595 offenbart wird, und solche schwerbelastbaren Treibkeilriemen werden beispielsweise auf dem Gebiet stufenloser Getriebe verwendet. Bei solchen an sich bekannten Treibkeilriemen werden die Blöcke auf dem Spannelement nicht durch Adhäsion, sondern durch physischen Eingriff fixiert, um eine Flexibilität des Keilriemens sicherzustellen. Der Keilriemen weist ein Paar rechte rund linker Spannelemente 1 auf, die beispielsweise, wie in 2 gezeigt, in der Breitenrichtung des Keilriemens angeordnet sind. Auf der oberen Fläche und der unteren Fläche jedes Spannelements 1 sind entsprechend obere konkave Teile 2 und untere konkave Teile 3 jeweils in Form einer größeren Anzahl von in der Längsrichtung des Keilriemens angeordneten Eingriffsteilen vorgesehen. Auf der anderen Seite wird auf den Seitenflächen jedes Blocks 7 in der Breitenrichtung des Keilriemens ein Paar rechte und linke Paßteile 8 jeweils in Form einer Nutenrille in der Weise ausgebildet, daß darin die Spannelemente 1 eingeschlossen werden. Jedes der Paßteile 8 weist jeweils obere konvexe Teile 9 als obere, auf seiner oberen Fläche ausgebildete Einrastteile und untere konvexe Teile 10 als untere, auf seiner unteren Fläche ausgebildete Einrastteile auf. Indem die Spannelemente 1 so gedrückt werden, daß sie in den rechten und linken Paßteilen 8 der jeweiligen Blöcke 7 eingepaßt werden, werden die jeweiligen Blöcke 7 fest mit den Spannelementen 1 in Eingriff gebracht.
Ein solcher schwerbelastbarer Treibkeilriemen, bei dem eine Vielzahl von Blöcken 7 durch Druck auf dem Paar von Spannelementen 1 befestigt ist, weist jedoch die folgenden Probleme auf: Zunächst wird nunmehr eine Innenstruktur zwischen dem Innenteil des Paßteils 8 des Blockes 7 und dem Ende des Spannelements 1, welches sich in der Breitenrichtung des Keilriemens näher am Mittelpunkt befindet, um in den Paßteil 8 eingepaßt zu werden, beschrieben. Um Belastungen zu verhindern, die dadurch entstehen, daß sie auf den Block 7 zusammengefaßt werden, werden die oberen und unteren Ecken der Innenfläche des Paßteils 8 und die oberen und unteren Ecken des inneren Endes des Spannelements 1 wie in 11 gezeigt geneigt. Um darüber hinaus Beanspruchungskonzentrationen zu mindern, werden die Innenwinkel, d.h. die Winkel der oberen und unteren Ecken, im allgemeinen auf ca. 45 Grad bezogen auf eine Vertikalebene eingestellt.
Wenn jedoch der Keilriemen während einer langen Zeitdauer verwendet wird, kommt es zu ungleichmäßigem Abrieb in dem Einrastteil zwischen dem Spannelement 1 und dem Block 7, insbesondere in einem Außenteil der oberen Fläche des Spannelements 1 und einem Innenteil der unteren Fläche des Spannelements 1, wie in angedeuteten Linien in 11 gezeigt wird. Aufgrund der veränderten Abmessungen als Folge des ungleichmäßigen Abriebs verlaufen Lastenanteile der Spannseile 1b innerhalb einer Formhalteschicht 1a des Spannelements 1 unregelmäßig, d.h. es nimmt die Last zur Außenseite des Paßteils 8 in den Spannseilen 1b zu, die in der Breitenrichtung des Spannelements 1 angeordnet sind. Entsprechend wird eine auf ein Spannseil 1b angelegte Last erhöht, so daß die Ermüdung des Spannseils beschleunigt wird. Demzufolge wird die Zeit bis zum Bruch des Spannseils 1b verkürzt, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Keilriemens führt.
Darüber hinaus wird mit dem Ziel der Minderung des Geräuschs des Keilriemens der Blockkeilriemen mit einem vorspringenden Rand ausgebildet, der dadurch gebildet wird, daß eine Seitenfläche des Spannelements 1, d.h. ein Gummiriemen, von der Seitenfläche des Blocks 7 entsprechend vorsteht. (Siehe japanische Offenlegungsgebrauchsmusterschriften Nr. 6-69490 und die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-272595). Aufgrund dieses vorspringenden Randes können die Seitenfläche sowohl des Spannelements 1 als auch des Blocks 7 derart mit der Nutfläche einer Riemenscheibe in Kontakt kommen, daß der mechanische Schock, der entsteht, wenn der Block 7 auf die Riemenscheibe auftrifft, absorbiert und das Geräusch reduziert werden kann. Wenn jedoch im Spannelement 1 ungleichmäßiger Abrieb verursacht wird, tritt die Seitenfläche des Spannelements 1 von der Seitenfläche des Blocks 7 zurück, und der vorspringende Rand wird negativ, was dazu führt, daß das Geräusch des Keilriemens erhöht wird.
Wenn angenommen wird, daß eines der Spannelemente 1 ein Treibkeilriemen ist, dann scheint es, daß der ungleichmäßige Abrieb durch das Moment M verursacht wird, welches durch eine Ungleichmäßigkeit der Richtung zwischen der Kraft F, die durch die Nutfläche einer Riemenscheibe auf das Spannelement 1 angelegt wird, und einer durch die Innenfläche des Paßteils 8 des Blocks 7 angelegten Kraft entsteht. Das Moment M wird so ausgelöst, daß der Außenteil des Spannelements 1 näher an die Nutfläche der Riemenscheibe geschoben wird und dessen entgegengesetzter Teil, welcher sich näher an der Innenfläche des Paßteils 8 befindet, nach unten gedrückt wird.
Auf der anderen Seite werden die Blöcke 7 auf dem Spannteil 1 durch konvexen und konkaven Eingriff in dem Blockkeilriemen fixiert. Der Eingriff zwischen dem Spannelement 1 und den Blöcken 7 kann jedoch gelöst werden, während der Riemen angetrieben wird, weil es aufgrund von Ermüdung und Abrieb der Eingriffsteile des Spannelements 1 und aufgrund von Abrieb der Einrastteile der Blöcke 7 zu einem permanenten Setzen kommt und die Blöcke 7 klapprig werden. Als Ergebnis wird die Ermüdung der Spannseile 1b des Spannelements 1 beschleunigt. Alternativ wird das Geräusch des Riemens aufgrund von Vibration der Blöcke 7 verstärkt.
Um diese Probleme zu überwinden, wird der Riemen zusätzlich zu dem in dem Blockkeilriemen vorgesehenen vorspringenden Rand mit einem Paßrand für die Druckeinpassung des Spannelements 1 in die Paßteile 8 der Blöcke 7 versehen, indem die Eingriffsdicke des Spannelements 1 größer eingestellt wird als eine Eingriffslücke des Blocks 7 (siehe japanische Offenlegungsgebrauchsmusterschrift Nr. 1-55344). Damit kann der Zeitpunkt, zu dem die Blöcke 7 und das Spannelement 1 beginnen, klapprig zu werden, hinausgezögert werden. Wenn jedoch der Paßrand und der vorspringende Rand größer sind, entsteht ein weiteres Problem in Form der verstärkten Hitzeentwicklung im Keilriemen.
Darüber hinaus kann die Lebensdauer des Keilriemens dadurch verbessert werden, daß die Präzision der Abmessungen, wie z.B. der Dicke, der Spannelemente 1 und der Blöcke 7 verbessert wird und indem der vorspringende Rand und der Paßrand optimal eingestellt werden. Wenn jedoch der Paßrand bis zu einem gewissen Grad locker wird, kommt es im Spannelement 1 zu ungleichmäßigem Abrieb, und demzufolge gibt es eine Grenze bei der Verlängerung der Lebensdauer des Keilriemens. Wenn der Keilriemen unter harten Bedingungen verwendet wird (wie z.B. kleiner Riemenscheibendurchmesser, hohes Drehmoment und hohe Temperatur), kann die Lebensdauer des Keilriemens durch die vorgenannten Mittel nicht verbessert werden, und es ist notwendig, Mittel für die Unterdrückung des ungleichmäßigen Abriebs vorzusehen.
Eine Erfindungsausgabe ist die Verbesserung der Innenstruktur eines Keilriemens zwischen dem Innenteil des Paßteils jedes Blocks und dem inneren Ende des in das Paßteil eingesetzten Spannelements, eine Verbesserung der Lebensdauer des Keilriemens durch Unterdrückung ungleichmäßigen Abriebs im Spannelement und Minderung der Geräuschentwicklung des Keilriemens auch bei einem Einsatz während langer Zeitperioden, indem der vorspringende Rand und der Paßrand groß gewählt werden bei gleichzeitiger Unterdrückung von Hitzentwicklung im Keilriemen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die oben beschriebenen Ziele zu erreichen, wird in einer Innenstruktur zwischen dem Innenteil eines Paßteils jedes Blocks und einem Ende des Spannelements ein Winkel der unteren Innenfläche des Paßteils als für diese Erfindung signifikant betrachtet. Demzufolge wird der Winkel der unteren Innenfläche so bestimmt, daß er ein bestimmtes Verhältnis zu einem Winkel der Seitenfläche des Keilriemens hat (was eine Hälfte eines Keilriemenwinkels ist). Als Ergebnis kann die Lebensdauer deshalb verbessert werden, weil im Spannelement kein un gleichmäßiger Abrieb verursacht wird, die Hitzeentwicklung im Keilriemen kann auch dann unterdrückt werden, wenn ein Paßrand und ein vorspringender Rand recht groß sind, und das Geräusch des Riemens kann auch bei lang andauernder Nutzung niedrig gehalten werden.
Insbesondere weist der erfindungsgemäße schwerbelastbare Treibkeilriemen zwei Endlosspannelemente, die jeweils eine Vielzahl von oberen Eingriffsteilen und unteren Eingriffsteilen aufweisen, welche jeweils entsprechend auf einer oberen, einer Rückseite des Riemens näher gelegenen Fläche und einer unteren, einer Unterseite des Riemens näher gelegenen Fläche vorgesehen werden, und eine Vielzahl von Blöcken, welche jeweils ein Paßteil für die Druckeinpassung des genannten Spannelements und ein Kontaktteil umfassen, welches mit jeder Nutfläche einer Riemenscheibe in Kontakt gebracht wird, die auf jeder Seitenfläche der Blöcke in Breitenrichtung des Riemens ausgebildet wird, wobei das Paßteil ein auf einer oberen Fläche des Paßteils ausgebildetes oberes Einrastteil für den Eingriff mit jedem der oberen Eingriffsteile und ein auf einer unteren Fläche des Paßteils ausgebildetes unteres Einrastteil für den Eingriff mit jedem der genannten unteren Eingriffsteile aufweist. Die Blöcke greifen fest in die Spannelemente ein, wobei beide Kontaktteile auf den Seitenflächen der Blöcke und jede Seitenfläche der Spannelemente zusammen jeweils als Seitenfläche des Riemens in Breitenrichtung fungieren, die mit jeder Nutfläche der Riemenscheibe in Kontakt treten soll, indem die Spannelemente in die Paßteile der Blöcke eingepaßt werden, wodurch infolge des Eingriffs zwischen den Einrastteilen der Blöcke und den Eingriffsteilen der Spannelemente Kraft übertragen wird. Ein solcher schwerbelastbarer Treibkeilriemen ist aus JP-A-10-196739 bekannt. Die Erfindung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß eine untere Ecke eines Innenteils des Paßteils jedes Blocks in einer Richtung für die Druckeinpassung des Spannelements in einer unteren Innenfläche ausgebildet wird, die zur Innenseite des Paßteils nach oben geneigt ist, und in einem unterhalb einer gleichen oder höheren Position als derjenigen einer Teillinie des Riemens gelegenen Bereich ausgebildet wird (d.h. der obere Rand der unteren Innenseite ist in der gleichen oder höheren Position als derjenigen der Teillinie des Riemens gelegen); und des weiteren dadurch daß ein Winkel á der unteren Innenfläche zwischen der unteren Innenfläche und einer ver tikalen Ebene und ein riemenseitiger Winkel â zwischen der Seitenfläche des Riemens und der vertikalen Ebene mit einem Gradverhältnis von â–3 < á < â+3 bestimmt werden.
Wenn der untere Innenflächenwinkel á der unteren Innenfläche des Innenteils des Paßteils jedes Blocks kleiner als â–3 oder größer als â–3 ist, ist eine Differenz zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem riemenseitigen Winkel â zu groß. Demzufolge wird die Hitzeerzeugung während des Antriebs des Keilriemens erhöht, was dazu führt, daß ungleichmäßiger Abrieb entsteht. Demzufolge wird das Verhältnis in dem Bereich von â–3 < á < â+3 festgelegt.
Der genannte schwerbelastbare Treibkeilriemen kann die folgenden Wirkungen zeigen: Da zwischen dem unteren Innenflächenwinkel á der unteren Innenfläche des Innenteils des Paßteils jedes Blocks des Keilriemens und dem riemenseitigen Winkel â ein Verhältnis von â–3 < á < â+3 gegeben ist, kann das Verhältnis zwischen dem Winkel des unteren Innenteils des Spannelements und dem Winkel der unteren Innenfläche des Blocks optimiert werden. Dies kann ein Kraftmoment reduzieren, das auf das Spannelement innerhalb des Paßteils des Blocks angelegt wird. Als Ergebnis kann der ungleichmäßige Abrieb unterdrückt werden, und entsprechend kann die Ermüdungsrate der darin befindlichen Spannseile gesenkt werden. Somit kann die Lebensdauer bis zum Bruch der Spannseile verbessert werden.
Da darüber hinaus das auf das Spannelement innerhalb des Blocks angelegte Drehmoment entsprechend reduziert wird, kann eine an einer Kontaktfläche zwischen dem Block und dem Spannelement erzeugte Kraft gleichmäßig verteilt werden. Dies vermag die Hitzeentstehung während des Antriebs des Keilriemens zu mindern. Insbesondere sind Faktoren der Hitzeentstehung im Keilriemen Biege-, Kompressions- und Scherverformungen des Riemens, welche entstehen, wenn der Riemen wiederholt um eine Riemenscheibe geführt wird und Reibung mit einer Nutfläche einer Riemenscheibe entsteht. Wenn darüber hinaus der ungleichmäßige Abrieb im Spannelement erzeugt wird, wird das Spannelement in der Breitenrichtung bewegt, so daß Reibungshitze an einer Eingriffsfläche zwischen dem Spannelement und dem Block erzeugt wird, was ein weiterer Faktor der Hitzeentstehung sein kann. Jedoch ist der erfindungsgemäße Keilriemen von ungleichmäßigem Abrieb frei, und entsprechend kann die auf der Eingriffsfläche zwischen dem Spannelement und dem Block erzeugte Reibungshitze gemindert werden.
Es kann zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem riemenseitigen Winkel â ein Verhältnis von á = â gegeben sein. Demzufolge kann das Verhältnis zwischen dem Winkel á der unteren Innenflächen und dem riemenseitigen Winkel â vorteilhafter eingestellt werden.
Alternativ kann bei einem schwerbelastbaren Treibkeilriemen, welcher eine zu der oben beschriebenen ähnliche Struktur aufweist, die untere Innenfläche in einem nach unten gerichteten Bereich ausgehend von einer Position, welche niedriger ist als diejenige einer Teillinie des Riemens, ausgebildet werden, siehe JP-A-10-196739 ausgebildet werden. Die Erfindung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel á der unteren Innenfläche zwischen der unteren Innenfläche und der vertikalen Ebene und der riemenseitige Winkel â zwischen der Seitenfläche des Riemens und der vertikalen Ebene mit einem Gradverhältnis von 0 < á ≤ â bestimmt wird.
Wenn der Winkel á der unteren Innenfläche größer ist als der riemenseitige Winkel â, können die an den Keilriemen angelegten Kräfte nicht gleichmäßig sein, und die vorstehend erwähnten Wirkungen können nicht effizient erreicht werden. Insbesondere wird von den Spannseilen des Spannelements auf die Einrastteile der Blöcke eine nach unten gerichtete Kraft angelegt, wenn die untere Innenfläche des Paßteils in der Position ausgebildet wird, die niedriger ist als diejenige einer Teillinie des Riemens. Da die untere Innenfläche so ausgebildet ist, daß sie niedriger liegt als die Position der Spannseile, um nicht zuzulassen, daß ein Kraftmoment auf das Spannelement angelegt wird, sollte der Winkel á der unteren Innenfläche (Keilwinkel) weiter verkleinert werden, um die Kräfte auszugleichen. Entsprechend ist das Verhältnis zwischen dem riemenseitigen Winkel â und dem Winkel á der unteren Innenfläche gleich 0 < á ≤ â. Wenn insbesondere der Winkel á der unteren Innenfläche der gleiche ist oder etwas kleiner als der riemenseitige Winkel â, kön nen die Kräfte optimal ausgeglichen werden. Entsprechend können die vorstehend erwähnten Wirkungen erreicht werden.
In diesem Fall kann zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem riemenseitigen Winkel â das Verhältnis â–6 < á sein. Damit kann bei der Innenstruktur, bei der die untere Innenfläche des Paßteils in einer Position ausgebildet wird, die niedriger liegt als die Teillinie des Riemens, das Verhältnis zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem riemenseitigen Winkel â vorteilhafter eingestellt werden.
Bei dem schwerbelastbaren Treibkeilriemen wird ein unteres Ende jedes Spannelements, das näher an der Innenseite des Paßteils jedes Blocks liegt, in einen abgeschrägten unteren Innenteil verformt, welcher nach oben zur Innenseite des Paßteils geneigt ist, und ein unterer Innenwinkel á zwischen dem unteren Innenteil und der vertikalen Ebene kann so bestimmt werden, daß er zum Winkel á der unteren Innenfläche ein Verhältnis von á–1 ≤ á+3 hat.
Dies beruht auf folgendem Grund: Wenn der untere Innenwinkel á des Spannelements größer ist als á+3, ist der untere Innenwinkel á' zu groß. Demzufolge kann der untere Innenteil des Spannelements nicht mit der unteren Innenfläche des Blocks in Kontakt kommen, und die unteren Fläche eines Innenteils des Spannelements verschiebt den unteren Einrastteil des Blocks in der Weise, daß eine Aussparung gebildet wird. Die genannte Aussparung ist der Ausgangspunkt für das Entstehen von ungleichmäßigen Kräften, so daß der Ausgleich zwischen den Kräften auf der rechten und der linken Seite des Riemens verloren gehen kann, was zu einer zunehmenden Hitzeerzeugung führt und einen ungleichmäßigen Abrieb im Keilriemen verursacht. Wenn auf der anderen Seite der untere Innenwinkel á' kleiner ist als á–1, ist der untere Innenwinkel á' zu klein. Als Ergebnis schiebt das Spannelement obere und untere Teile des Paßteils in der Richtung nach oben und nach unten, wenn das Spannelement durch Druck in den Paßteil des Blocks eingepaßt wird. Entsprechend wird übermäßige Beanspruchung an den Basen der oberen und unteren Teile angelegt, und der Block kann leicht bre chen. Demzufolge wird der untere Innenwinkel á' des unteren Innenteils des Spannelements so festgelegt, daß ein Verhältnis von á–1 ≤ á' ≤ á+3 entsteht.
Darüber hinaus wird in dem schwerbelastbaren Treibkeilriemen die Seitenfläche des Spannelements in der Breitenrichtung des Keilriemens zu einem vorspringenden Rand ausgebildet, welcher von dem Kontaktteil an der Seitenfläche jedes der Blöcke vorspringt, und eine Eingriffsdicke zwischen den entsprechenden oberen und unteren Eingriffsteilen des Spannelements kann größer eingestellt werden als eine Eingriffslücke zwischen entsprechenden oberen und unteren Einrastteilen jedes der Blöcke, so daß ein Paßrand entsteht.
Somit kann der die vorstehend erwähnte Innenstruktur aufweisende Keilriemen mit einem vorspringenden Rand (einer Länge eines Teils des Spannelements, die sich über die Seitenfläche des Blocks hinaus erstreckt und als eine Kontaktfläche wirksam wird, die mit der Nutfläche einer Riemenscheibe in Kontakt zu bringen ist) und einem Paßrand (einer Differenz zwischen einer Eingriffdicke des Spannelements und einer Eingriffslücke des Blocks) versehen werden. Bei diesem Keilriemen können Veränderungen bei den Abmessungen des vorspringenden Randes und des Paßrandes im Zeitverlauf dadurch verhindert werden, daß einem ungleichmäßigen Abrieb des Spannelements vorgebeugt wird, was dazu führt, daß das Geräusch während einer langen Zeitdauer gering gehalten wird.
Zusätzlich kann die Lebensdauer im Vergleich zu einem Keilriemen mit der gleichen Innenstruktur, welche jedoch entweder den Paßrand oder den vorspringenden Rand nicht aufweist, stark verbessert werden. Insbesondere kann die Geräuschentwicklung im Anfangsstadium durch Bereitstellung des vorspringenden Randes gemindert werden. Darüber hinaus kann eine Lockerung des Eingriffs dadurch verhindert werden, daß der Paßrand vorgesehen wird, und der ungleichmäßige Abrieb des Spannelements kann durch Optimieren der Innenstruktur derart vermieden werden, daß der Paßrand während einer langen Zeitdauer bestehenbleibt, und daß eine abnehmende Rate der Eingriffsdicke des Spannelements aufgrund ungleichmäßigen Abriebs gesenkt werden kann.
Darüber hinaus gibt es bei einer an sich bekannten Innenstruktur eine Grenze bei der Erhöhung der Abmessungen des vorspringenden Randes und des Paßrandes, weil es zu starker Hitzeentwicklung im Keilriemen kommt. Indem jedoch die erfindungsgemäße Innenstruktur zur Anwendung kommt, kann die Hitzentwicklung im Keilriemen auch dann unterdrückt werden, wenn der vorspringende Rand und der Paßrand ziemlich groß sind. Demzufolge kann ein schwerbelastbarer Treibkeilriemen mit geringer Geräuschentwicklung hergestellt werden. Es ist dementsprechend notwendig, die Abmessungen der Eingriffs- und Einrastteile des Spannelements und des Blocks im an sich bekannten Keilriemen genau festzulegen. Indem jedoch die Innenstruktur (das Verhältnis) nach der Erfindung zur Anwendung kommt, kann die Toleranz des vorspringenden Randes und des Paßrandes erhöht werden.
Bei dem schwerbelastbaren Treibkeilriemen kann eine obere Innenecke des Paßteils jedes Blocks in der Richtung für die Druckanpassung des Spannelements zu einer oberen Innenfläche ausgebildet werden, welche im Verhältnis zur Innenseite des Paßteils hin nach unten geneigt ist. Somit kann verhindert werden, daß Belastungen auf dem Block konzentriert werden, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Keilriemens führt.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines schwerbelastbaren Treibkeilriemens nach der Ausführungsform 1 der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht des schwerbelastbaren Treibkeilriemens;
3 eine Seitenansicht eines Blocks;
4 eine Seitenansicht eines Spannelements;
5 eine vergrößerte Querschnittsansicht analog zur 1 eines schwerbelastbaren Treibkeilriemens nach der Ausführungsform 2 der Erfindung;
6 eine vergrößerte Querschnittsansicht analog zur 1 eines schwerbelastbaren Treibkeilriemens nach der Ausführungsform 3 der Erfindung;
7 eine Seitenansicht analog zur 3 eines Blocks eines schwerbelastbaren Treibkeilriemens nach der Ausführungsform 4 der Erfindung;
8 eine zur 4 analoge Seitenansicht eines Spannelements des schwerbelastbaren Treibkeilriemens nach der Ausführungsform 4;
9 ein schematisches Diagramm mit der Darstellung eines Lebensdauertestgeräts für einen Keilriemen;
10 ein schematisches Diagramm mit der Darstellung eines Geräuschtestgeräts für einen Keilriemen; und
11 ein Diagramm mit der Darstellung eines Mechanismus des Auftretens ungleichmäßigen Abriebs in einem Spannelement.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
AUSFÜHRUNGSFORM 1
2 zeigt einen schwerbelastbaren Treibkeilriemen nach der Ausführungsform 1 der Erfindung. Der Keilriemen B weist ein Paar rechter und linker Endlosspannelemente 1 und eine Vielzahl von Blöcken 7 auf, die kontinuierlich fest mit dem Spannelement 1 in Längsrichtung des Keilriemens im Eingriff stehen. Wie ebenfalls in 4 gezeigt, weist jedes Spannelement 1 eine Mehrzahl von Spannseilen 1b aus Aramidfasern mit hoher Festigkeit und einem hohen Elastizitätsmodul, welche spiralförmig angeordnet und in einer Formhalteschicht 1a aus Hartgummi eingebettet sind. Auf der oberen Fläche jedes Spannelements 1 werden obere konkave Teile 2 jeweils in Form einer Nut, welche als obere Eingriffsteile dienen, so ausgeformt, daß sie in einer gegebenen Neigung entsprechend den jeweiligen Blöcken 7 angeordnet sind und sich in einer Breitenrichtung des Riemens erstrekken, und auf der Unterseite des Spannelements 1 werden untere konkave Teile 3, welche als untere Eingriffsteile dienen, so ausgeformt, daß sie in einer gegebenen Neigung entsprechend oberen konkaven Teilen 2 angeordnet sind und sich in der Breitenrichtung des Riemens erstrecken. Auf den oberen und unteren Flächen jedes Spannelements 1 werden Riemengewebe 4 zum Zwecke der Verbesserung der Abriebfestigkeit aufgebracht.
Als für die Formhalteschicht 1a verwendeter Hartgummi wird beispielsweise ein durch Zinkmethacrylat verstärkter H-NBR-Gummi weiter durch einzelne Fasern, wie z.B. Aramidfasern und Nylonfasern, verstärkt, so daß ein Hartgummi erhalten wird, der hinsichtlich der Hitzefestigkeit ausgezeichnet und auf Dauer schwer zu verformen ist. Die Härte des Hartgummis muß 75° oder mehr betragen, wenn sie mit dem JIS-C-Härtemessgerät gemessen wird.
Auf der anderen Seite und wie ebenfalls in 3 gezeigt, weist jeder Block 7 auf jeder Seitenfläche in der Breitenrichtung des Keilriemens ein Paßteil 8 in Form einer Kerbnut auf, um in abnehmbarer Weise jedes Spannelement 1 in Richtung der Breite einzupassen. Jede Seitenfläche des Blocks 7 dient unter Ausschluß des Paßteils 8 als Kontaktteil 11, welcher mit der Nutfläche einer (nicht gezeigten) Keilriemenscheibe in Kontakt zu bringen ist. Ein Riemenwinkel zwischen den Kontaktteilen 11 auf den rechten und linken Seitenflächen des Blocks 7 paßt zum Winkel der Nutfläche der Riemenscheibe. Durch Druckeinpassen des Spannelements 1 in die Paßteile 8 der jeweiligen Blöcke 7 werden die Blöcke 7 kontinuierlich auf dem Spannelement 1 in der Längsrichtung des Keilriemens fixiert.
Insbesondere wird ein oberer konvexer Teil 9, welcher als oberes Einrastteil zum Eingriff mit jedem oberen konkaven Teil 2 auf der oberen Fläche des Spannelements 1 in Eingriff zu bringen ist, auf der oberen Fläche des Paßteils 8 jedes Blocks 7 ausgebildet, und ein unterer konvexer Teil 10, welcher als unteres Einrastteil zum Eingriff mit jedem unteren konkaven Teil 3 auf der unteren Fläche des Spannelements 1 in Eingriff zu bringen ist, wird auf der unteren Fläche des Paßteils 8 ausgebildet, so daß er parallel zum oberen konvexen Teil 9 liegt. Indem die oberen und unteren konvexen Teile 9 und 10 jedes Blocks 7 mit den oberen und unteren konkaven Teilen 2 und 3 des Spannelements 1 in Eingriff gebracht werden, werden die Blöcke 7 durch Druck auf das Spannelement 1 in Längsrichtung des Keilriemens befestigt. In diesem Eingriffszustand stehen die äußeren Seitenflächen sowohl des Spannelements 1 als auch der Kontaktteile 11, die den Seitenfläche der jeweiligen Blöcke 7 entsprechen, mit der Nutfläche der Riemenscheibe in Verbindung. Darüber hinaus wird durch den Eingriff zwischen den oberen und unteren konvexen Teilen 9 und 10 (den Einrastteilen) der Blöcke 7 und den oberen und unteren konkaven Teilen 2 und 3 (den Eingriffsteilen) des Spannelements 1 Kraft übertragen.
Jeder Block 7 wird aus Hartharzmaterial hergestellt. Im Block 7 wird ein Verstärkungselement 12 einer Aluminiumleichtmetallegierung oder ähnlichem eingebettet, um im wesentlichen am Mittelpunkt des Blocks 7 positioniert zu werden. Das Verstärkungselement 12 ist in dem Hartharzmaterial eingebettet und erscheint nicht auf der Oberfläche des Blocks 7, beispielsweise in den oberen und unteren konvexen Teilen 9 und 10 (d.h. den in das Spannelement 1 einrastenden Teilen) und den Kontaktteilen 11 auf den rechten und linken Seitenflächen (d.h. den Gleitkontaktteilen bezogen auf die Nutfläche der Riemenscheibe). Mit anderen Worten werden die oberen und unteren konvexen Teile und die Kontaktteile aus dem Hartharzmaterial hergestellt. Das Verstärkungselement 12 kann in den anderen Teilen an der Oberfläche des Blocks 7 freigelegt sein. Das Verstärkungselement 12 wird im wesentlichen in Form eines H hergestellt und weist obere und untere Träger 12a und 12b, welche sich in der Breitenrichtung (in der Richtung nach links und nach rechts) erstrecken, sowie eine Stütze 12c auf, die die Mittelteile der Träger 12a und 12b verbindet und sich in der Vertikalrichtung erstreckt.
Darüber hinaus wird, wie in 1 gezeigt, die untere Ecke jedes Paßteils 8 jedes Blocks 7, die in dem Innenteil in einer Richtung zur Druckeinpassung des Spannelements angeordnet ist, zu einer unteren Innenfläche 16 geformt, die nach oben zur Innenseite des Paßteils 8 geneigt ist (d.h. also in der Breitenrichtung des Rie mens zum Mittelpunkt hin). Die Neigung der unteren Innenfläche 16 beginnt in einer Position, welche höher ist als die Teillinie Lp des Keilriemens B (entsprechend der Position der Spannseile 1b des Spannelements 1), d.h. es wird die obere Kante der unteren Innenfläche 16 auf einer höheren Ebene positioniert als die Teillinie Lp des Riemens positioniert Ein Winkel á der unteren Innenfläche zwischen der unteren Innenfläche 16 und einer vertikalen Ebene P (welche parallel zu einer in der Breitenrichtung des Keilriemens B durch den Mittelpunkt verlaufenden Ebene ist) und einem riemenseitigen Winkel â (entsprechend einer Hälfte des Keilriemenwinkels) zwischen der Ebene P und den Seitenflächen des Keilriemens B, d.h. die Kontaktteile 11 jedes Blocks 7, werden so festgelegt, daß zwischen ihnen ein Verhältnis von â–3 < á < â+3 entsteht.
Wenn zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche der unteren Innenfläche 16 und dem riemenseitigen Winkel â ein Verhältnis á ≤ â–3 oder á ≥ â+3 besteht, ist eine Differenz zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem riemenseitigen Winkel â zu groß. Wenn diese Differenz groß ist, wird während des Antriebs im Riemen B mehr Hitze erzeugt, was dazu führt, daß im Spannelement 1 ungleichmäßiger Abrieb verursacht wird. Entsprechend werden diese Winkel so eingestellt, daß ein Verhältnis von â–3 < á < â+3 erreicht wird. Insbesondere entspricht vorzugsweise der Winkel á der unteren Innenfläche dem riemenseitigen Winkel â.
Das in der Breitenrichtung gegenüber dem Innenteil des Paßteils 8 des Blocks 7 liegende untere Ende des Spannelements 1 wird in einen abgeschrägten unteren Innenteil 20 verformt, welches nach oben zur Innenseite des Paßteils 8 geneigt ist. unterer Innenwinkel á' zwischen dem unteren Innenteil 20 und der vertikalen Ebene P wird so bestimmt, daß er zum Winkel á der unteren Innenfläche des Blocks 7 ein Verhältnis von á–1 ≤ á+3 erreicht.
Wenn ein Verhältnis von á' > á+3 zwischen dem unteren Innenwinkel á' des Spannelements 1 und dem Winkel á der unteren Innenfläche besteht, ist der unte re Innenwinkel á' zu groß. Demzufolge kommt der untere Innenteil 20 des Spannelements 1 nicht mit der unteren Innenfläche 16 des Blocks 7 in Kontakt, und das untere Ende des Spannelements 1 innerhalb des Paßteils 8 verschiebt den unteren Einrastteil des Blocks 7 in der Weise, daß eine Aussparung gebildet wird. Die genannte Aussparung ist der Ausgangspunkt für das Entstehen von ungleichmäßigen Kräften, so daß der Ausgleich zwischen den Kräften auf der rechten und der linken Seite des Riemens verloren gehen kann, was zu einer zunehmenden Hitzeerzeugung führt und einen ungleichmäßigen Abrieb im Keilriemen B verursacht. Wenn auf der anderen Seite ein Verhältnis von á' < á–1 besteht, ist der untere Innenwinkel á' zu klein. Als Ergebnis verschiebt das Spannelement die oberen und unteren Träger 12a und 12b des Verstärkungselements 12 in der Richtung nach oben und nach unten, wenn das Spannelement 1 durch Druck in den Paßteil 8 des Blocks 7 eingepaßt wird. Entsprechend wird übermäßige Beanspruchung an den Basen der oberen und unteren Träger 12a und 12b angelegt, und das Verstärkungselement 12 kann leicht brechen. Demzufolge wird der untere Innenwinkel á' des unteren Innenteils 20 des Spannelements 1 so festgelegt, daß ein Verhältnis von á–1 ≤ á' ≤ á+3 entsteht.
Darüber hinaus wird die obere Innenecke des Paßteils 8 jedes Blocks 7 in der Richtung der Druckeinpassung des Spannelements in einer oberen Innenfläche 17 ausgebildet, welche sich zur Innenseite des Paßteils 8 nach unten neigt.
Eine Eingriffsdicke zwischen dem oberen konkaven Teil 2 und dem unteren konkaven Teil 3 des Spannelements 1 aus Hartgummi, d.h. eine Distanz zwischen der Unterseite des oberen konkaven Teils 2 (genauer gesagt die Oberseite des oberen Riemengewebes 4) und die Unterseite des entsprechenden unteren konkaven Teils 3 (genauer gesagt die unter Fläche des unteren Riemengewebes 4), wie in 4 gezeigt, wird hierin als Tt angegeben. Des weiteren wird eine Eingriffslücke des Blocks 7, d.h. eine Distanz zwischen dem unteren Ende des oberen konvexen Teils 9 und dem oberen Ende des untere konvexen Teils 10, wie in 3 gezeigt, hierin als Tb angegeben. Die Eingriffsdicke Tt wird etwas größer eingestellt als die Eingriffslücke Tb, beispielsweise 0,03 bis 0,15 (Tt > Tb). Wenn entsprechend die Blöcke auf dem Spannelement 1 befestigt werden, wird das Spannelement 1 durch die Blöcke 7 in der Dickenrichtung komprimiert, was dazu führt, daß ein Paßrand Tt–Tb (>0) bereitgestellt wird.
Darüber hinaus und wie in 1 gezeigt, steht die Außenkante des Spannelements 1 leicht (beispielsweise um 0,03 bis 0,15 mm) über die Fläche des Kontaktteils 11 des Harzes jedes Blocks 7 jeweils auf der linken und rechten Seitenfläche des Keilriemens B über. Demzufolge wird ein vorspringender Rand Äd bereitgestellt. Der vorspringende Rand Äd kann durch Anpassen einer Neigungsbreite des Spannelements 1 (beispielsweise einer auf der Grundlage der Spannseile 1b gemessenen Breite) bezogen auf eine Eingriffsneigungsbreite des Paßteils 8 frei variiert werden, welche den Einrastteil des Blocks 7 (d.h. eine Nuttiefe, welche auf der Grundlage der Position der Spannseile 1b des in den Paßteil 8 eingepaßten Spannelements 1 gemessen wird) umfaßt. Jedes Spannelement 1 wird unter Druck in das Paßteil 8 jedes Blocks 7 eingesetzt, und es ist notwendig, auf das Spannelement 1 eine größere Druckkraft auszuüben als eine durch die Nutfläche der Riemenscheibe bei tatsächlicher Nutzung des Keilriemens B angelegte Kraft, um das Spannelement 1 unter Druck vollständig einzusetzen. Der vorspringende Rand Äd kann einfach dadurch gemessen werden, daß die rechten und linken Seitenflächen des Keilriemens B mit einem Konturprüfgerät (Vorrichtung zur Messung der Konturen eines Würfels) nach Montage des Keilriemens B gescannt werden.
Bei dem Keilriemen B nach der Ausführungsform 1 wird der Winkel der unteren Innenfläche á der unteren Innenfläche 16 des Paßteils 8 jedes Blocks 7 in Bezug auf den riemenseitigen Winkel â im Bereich von á = â±3 eingestellt. Entsprechend kann das Verhältnis zwischen dem Winkel des unteren Innenteils 20 des Spannelements 1 und dem Winkel der unteren Innenfläche 16 des Blocks 7 optimiert werden. Als Ergebnis kann das auf das Spannelement 1 im Bereich des Paßteils 8 des Blocks 7 angelegte Kraftmoment gemindert werden. Demzufolge kann der ungleichmäßige Abrieb des Spannelements 1 beseitigt werden, und die Ermüdungsrate der Spannseile 1b kann gemindert werden, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Keilriemens B bis zum Bruch der Spannseile 1b führt.
Da darüber hinaus das auf das Spannelement 1 im Block 7 angelegte Kraftmoment entsprechend reduziert wird, kann eine bei einer Kontaktfläche zwischen dem Block 7 und dem Spannelement 1 entstehende Kraft gleichmäßig gestaltet werden, was zu einer Minderung der Hitzeentstehung während des Antriebs des Keilriemens B führt. Einer der Faktoren der Hitzeentstehung im Keilriemen B ist der im Spannelement 1 ausgelöste ungleichmäßige Abrieb, womit das Spannelement 1 in der Breitenrichtung bewegt wird, wodurch Reibungshitze auf der Seite des Eingriffs zwischen dem Spannelement 1 und dem Block 7 erzeugt wird. Da jedoch der ungleichmäßige Abrieb des Spannelements 1 nicht wie oben beschrieben in dem Keilriemen B ausgelöst wird, kann die auf der Eingriffsfläche zwischen dem Spannelement 1 und dem Block 7 erzeugte Reibungshitze vermieden werden.
Entsprechend wird das Verhältnis zwischen dem Winkel des unteren Innenteils 20 des Spannelements 1 und dem Winkel der unteren Innenfläche 16 des Blocks 7 derart optimiert, daß der ungleichmäßige Abrieb des Spannelements 1 bei dieser Ausführungsform vermieden wird. Demzufolge werden die Abmessungen des vorspringenden Randes Äd und des Paßrandes Tt-Tb im Zeitablauf nicht wesentlich verändert, und dementsprechend kann eine geringe Geräuschentwicklung des Keilriemens B für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden. Des weiteren kann die Lebensdauer des Keilriemens B im Vergleich zu dem Fall verlängert werden, bei dem der vorspringende Rand Äd oder der Paßrand Tt-Tb nicht vorgesehen sind. Mit anderen Worten kann dank des vorspringenden Randes Äd die Geräuschentwicklung des Keilriemens im Anfangsstadium unterdrückt werden. Darüber hinaus kann dank des Paßrandes Tt-Tb verhindert werden, daß sich der Eingriff zwischen dem Spannelement 1 und dem Block 7 lockert. Zusätzlich kann die Optimierung der Innenstruktur den ungleichmäßigen Abrieb des Spannelements 1 verhindern, und entsprechend kann der Paßrand Tt-Tb für eine lange Zeitperiode aufrechterhalten bleiben, und es kann eine Abbaugeschwindigkeit der Eingriffsdicke Tt des Spannelements 1 aufgrund ungleichmäßigen Abriebs gemindert werden.
Des weiteren kann aufgrund der Innenstruktur der vorliegenden Ausführungsform die Hitzeentstehung im Keilriemen B unterdrückt und die Geräuschentwicklung im Keilriemen B kann auch dann gemindert werden, wenn der vorspringende Rand Äd und der Paßrand Tt–Tb ziemlich groß sind. Entsprechend besteht kein Bedarf, die Abmessungen der Eingriffs- und Einrastteile des Spannelements 1 und des Blocks 7 wie bei der an sich bekannten Technik genau festzusetzen, und die Toleranz des vorspringenden Randes Äd und des Paßrandes Tt–Tb kann erhöht werden.
Da darüber hinaus die obere Innenfläche 17 in dem Innenteil in der Richtung des Druckeinpassens des Spannelements 1 des Paßteils 8 jedes Blocks 7 vorgesehen ist, kann verhindert werden, daß sich in Block 7 Streßbeanspruchung konzentriert, wodurch die Lebensdauer des Keilriemens B verlängert wird.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
5 zeigt einen schwerbelastbaren Treibkeilriemen nach der Ausführungsform 2 der Erfindung. Bei dieser und weiteren nachstehend beschriebenen Ausführungsformen werden gleiche Bezugszeichen für gleiche in den 1 bis 4 gezeigte Elemente verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen. Bei der Ausführungsform 2 beginnt die Neigung einer unteren Innenfläche 16 eines Paßteils 8 jedes Blocks 7 in der Position einer Teillinie Lp des Keilriemens, d.h. die obere Kante der unteren Innenfläche 16 liegt in der gleichen Position wie die Teillinie Lp des Keilriemens B. Die übrige Struktur ist die gleiche wie bei der Ausführungsform 1. Diese Ausführungsform kann die gleichen Wirkungen erzielen wie die Ausführungsform 1.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
6 zeigt einen schwerbelastbaren Treibkeilriemen nach der Ausführungsform 3. Bei der Ausführungsform 3 beginnt die Neigung einer unteren Innenfläche 16 eines Paßteils 8 jedes Blocks 7 in der Position, die niedriger als die Position einer Teillinie Lp des Keilriemens liegt, d.h. die obere Kante der unteren Innenfläche 16 liegt in der niedrigeren Position als die Teillinie Lp des Keilriemens B.
Darüber hinaus wird ein Winkel á der unteren Innenfläche (in Graden) zwischen der unteren Innenfläche 16 des Paßteils 8 jedes Blockes und einer vertikalen Ebene P relativ zu einem riemenseitigen Winkel â (in Graden) in der Weise festgelegt, daß ein Verhältnis von 0 < á ≤ â erreicht wird.
Insbesondere wird, wenn die untere Innenfläche 16 des Paßteils 8 in der Position ausgebildet wird, die niedriger liegt als die Teillinie LP des Keilriemens B, eine nach unten gerichtete Kraft von den Spannseilen 1b des Spannelements 1 auf den Einrastteil des Blocks 7 ausgeübt. Da die untere Innenfläche 16 so angeordnet ist, daß sie niedriger liegt als die Spannseile 1b, um es nicht zuzulassen, daß ein Kraftmoment auf das Spannelement 1 angelegt wird, können die Kräfte nicht ausbalanciert werden, ohne den Keilwinkel á der unteren Innenfläche 16 weiter zu mindern. Wenn der Winkel der unteren Innenfläche á der unteren Innenfläche 16 im Paßteil 8 des Blocks 7 größer ist als der riemenseitigen Winkel â, können die Kräfte nicht ausgeglichen werden, und entsprechend können die vorstehend beschriebenen Wirkungen nicht effizient erreicht werden. Demzufolge sollte ein Verhältnis von 0 < á ≤ â zwischen dem riemenseitigen Winkel â und dem Winkel á der unteren Innenfläche bestehen, und eine optimale Ausgewogenheit kann erreicht werden, wenn der Winkel á der unteren Innenfläche etwas kleiner ist als der riemenseitigen Winkel â. Zusätzlich besteht bei der Struktur, in der die untere Innenfläche 16 des Paßteils 8 in einer Position ausgebildet wird, die niedriger liegt als die Teillinie Lp des Keilriemens B, zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem riemenseitigen Winkel â ein weiteres vorzugsweises Verhältnis â–6 < á.
Die übrige Struktur ist die gleiche wie bei der Ausführungsform 1, und auch diese Ausführungsform erreicht die gleichen Wirkungen wie die Ausführungsform 1.
AUSFÜHRUNGSFORM 4
sDie 7 und 8 zeigen einen schwerbelastbaren Treibkeilriemen entsprechend der Ausführungsform 4 der Erfindung. Bei den Ausführungsformen 1 bis 3 wird der obere konkave Teil 2 auf der oberen Fläche des Spannelements 1 als ein Eingriffsteil ausgebildet, und der obere konvexe Teil 9 wird auf der oberen Fläche des Paßteils 8 jedes Blocks 7 als ein Einrastteil ausgebildet, das mit dem oberen konkaven Teil 2 des Spannelements 1 im Eingriff zu bringen ist. Im Gegensatz dazu wird bei dieser Ausführungsform ein oberer konvexer Teil 23 auf der oberen Fläche des Spannelements 1 als ein Eingriffsteil ausgebildet, und ein oberer konkaver Teil 24 wird auf der oberen Fläche des Paßteils 8 jedes Blocks 7 als ein Einrastteil ausgebildet, welches mit dem oberen konvexen Teil 23 des Spannelements 1 in Eingriff zu bringen ist.
Eine Eingriffsdicke des Spannelements 1, d.h. eine Distanz zwischen der Spitze des oberen konvexen Teils 23 (Oberfläche eines oberen Keilriemengewebes 4) und der Unterseite des entsprechenden unteren konkaven Teils 3 (untere Fläche des unteren Keilriemengewebes 4), wie in 8 gezeigt, wird hier als Tt bezeichnet. Eine Eingriffslücke des Blocks 7, d.h. eine Entfernung zwischen der Unterseite des oberen konkaven Teils 24 des Blocks 7 und der Spitze des entsprechenden unteren konvexen Teil 10, wird, wie in 7 gezeigt, hierin als Tb bezeichnet. Die Eingriffsdicke Tt wird etwas größer eingestellt als die Eingriffslücke Tb (Tt > Tb). Entsprechend wird beim Fixieren des Blocks 7 auf dem Spannelement 1 das Spannelement 1 in der Dickenrichtung durch den Block 7 komprimiert, was dazu führt, daß ein Paßrand Tt-Tb entsteht. Die übrige Struktur ist die gleiche wie die der Ausführungsform 1.
Demzufolge kann diese Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie die Ausführungsform 1 erreichen.
Zusätzlich kann ein als Eingriffsteil dienender konvexer Teil auf der unteren Fläche des Spannelements 1 ausgebildet werden, und ein unterer konkaver, als Einrastteil dienender Teil, welcher mit dem unteren konvexen Teil auf der unteren Fläche des Spannelements 1 in Eingriff zu bringen ist, kann auf der unteren Fläche des Paßteils 8 jedes Blocks 7 ausgebildet werden. Insbesondere sind die oberen und unteren Flächen des Spannelements 1 jeweils mit einer Vielzahl von oberen und unteren Eingriffsteilen versehen, welche sich in entsprechender Weise in der Längsrichtung erstrecken, und jeder der Blöcke 7 weist einen Paßteil auf, in den das Spannelement 1 unter Druck eingepaßt wird. Darüber hinaus weist die obere Fläche des Paßteils einen oberen Einrastteil auf, welcher mit dem oberen Eingriffsteil des Spannelements 1 in Eingriff zu bringen ist, und die untere Fläche des Paßteils weist den unteren Einrastteil auf, welcher mit dem unteren Eingriffsteil des Spannelements 1 in Eingriff zu bringen ist. Anschließend werden die Blöcke 7 und das Spannelement 1 durch Eingriff zwischen den Einrastteilen und den Eingriffsteilen zusammengefügt.
Als nächstes werden spezifische Beispiele beschrieben. Als schwerbelastbarer Treibkeilriemen wird ein Blockkeilriemen mit einem Keilriemenwinkel von 26° (entsprechend mit einem riemenseitigen Winkel â von 13°), einer Blockbreite an der Keilriemenlinie von 25 mm, einer Neigung zwischen Blöcken in Längsrichtung von 3 mm, einer Blockdicke von 2,95 mm und einer Keilriemenlänge von 612 mm hergestellt. Jeder Block wird aus einem Phenolharz hergestellt, in dem ein Verstärkungselement einer hochfesten Aluminiumleichtmetallegierung mit einer Dicke von 2 mm eingesetzt wird.
Zwei Typen von Blockkeilriemen mit der genannten Struktur werden mit dem Winkel á der unteren Innenfläche (in Graden) zwischen der unteren Innenfläche in dem Paßteil jedes Blocks und der vertikalen Ebene, dem unteren Innenwinkel á' des unteren Innenteils des Spannelements, dem vorspringenden Rand und dem variierenden Paßrand hergestellt. Insbesondere umfaßt ein Typ Blockkeilriemen nach den Ausführungsformen 1 bis 4 der Erfindung und nach den Vergleichsbeispielen 1 bis 6, bei denen die untere Innenfläche des Paßteils in der Position ausgebildet wird, die niedriger liegt als die Teillinie (d.h. die Position der Spannseile), und der andere Typ umfaßt Blockkeilriemen nach den Beispielen 5 bis 8 der Erfindung und den Vergleichsbeispielen 7 bis 10, bei denen die untere Innenfläche des Paßteils in der Position ausgebildet wird, die der Teillinie entspricht oder höher liegt.
Jeder der Keilriemen wird einem Dauerantriebstext unterzogen, bei dem eine Keilriementemperatur und ein Keilriemengeräusch im Anfangsstadium des Antriebs und nach einer vorbestimmten Zeit nach dem Beginn des Antriebs gemessen werden. Der Lebensdauerantriebstest wird unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Wie in 9 gezeigt, wird der Keilriemen B jedes Beispiels um eine angetriebene Riemenscheibe 27 mit einem Durchmesser von 120 mm und eine angetriebene Riemenscheibe 28 mit einem Durchmesser von 60 mm herumgeführt. Die angetriebene Riemenscheibe 27 wird mit einem Antriebsmoment von 73 Nm bei einer Drehzahl von 6000 u/min und einer Umgebungstemperatur von 90°C angetrieben, so daß die Lebensdauer des Keilriemens geprüft wird. Die Riementemperatur wird mit einem berührungslosen Thermometer auf der Riemenseitenfläche (der Seitenfläche des Spannelements) gemessen.
Der Geräuschtest für die Keilriemen wird unter Verwendung eines Schalldruckmeßgerätes durchgeführt, nachdem der Riemen aus dem Antriebtestgerät zu jeweiligen Evaluierungszeiten herausgenommen wird. Insbesondere wird, wie in 10 gezeigt, jeder Keilriemen B um eine angetriebene Riemenscheibe 27 mit einem Durchmesser von 60 mm und eine angetriebene Riemenscheibe 28 mit einem Durchmesser von 120 mm herumgeführt. Ein Mikrophon wird in einer Position auf einer sich durch die Drehachsen der angetriebenen Riemenscheiben 27 und 28 erstreckenden Ebene um 50 mm entfernt von der angetriebenen Riemenscheibe 27 in Richtung auf die angetriebene Riemenscheibe 28 und in einem Abstand von 100 mm zur angetriebenen Riemenscheibe 27 angeordnet. Anschließend wird die angetriebene Riemenscheibe 27 mit einer Drehzahl von 2500 u/min ohne Last der angetriebenen Riemenscheibe 28 bei Raumtemperatur angetrieben, wobei das Geräusch gemessen wird. Die Ergebnisse des Tests werden in Tabelle 1 (Beispiele 1 bis 8), Tabelle 2 (Vergleichsbeispiele 1 bis 5) und Tabelle 3 (Vergleichsbeispiele 6 bis 10) gezeigt.
Entsprechend den in den Tabellen 1 bis 3 gezeigten Ergebnissen ist die Hitzeentwicklung im Keilriemen gering, der ungleichmäßige Abrieb des Spannelements entsteht nicht, und der Keilriemen bricht bei einer Betriebszeit von bis zu 500 Stunden in keinem der Beispiele 1 bis B.
Im Gegensatz dazu liegt bei den Blockkeilriemen der Vergleichsbeispiele 1 bis 4, 7 und 10 das Verhältnis zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem riemenseitigen Winkel â außerhalb des in dieser Erfindung spezifizierten Bereiches. Entsprechend entsteht ungleichmäßiger Abrieb, und der Keilriemen reißt innerhalb von 500 Stunden. Bei den Blockkeilriemen nach den Vergleichsbeispielen 4 und 10 wird die Eingriffsdicke des Spannelements vergrößert, um den Paßrand zu erhöhen. Demzufolge ist die Hitzeentwicklung im Keilriemen im Anfangsstadium stark, der Keilriemen (das Spannelement) bricht innerhalb von 500 Stunden, und das Geräusch wird im Zeitverlauf stärker.
Des weiteren liegt bei den Blockkeilriemen der Vergleichsbeispiele 5, 6, 8 und 9 das Verhältnis zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem unteren Innenwinkel á' außerhalb des bevorzugten Bereiches. In diesem Fall entsteht, wenn der untere Innenwinkel á' sehr viel größer ist als der Winkel á der unteren Innenfläche, ungleichmäßiger Abrieb im Spannelement, und die Wirkung, die aufgrund des Verhältnisses zwischen dem Winkel á der unteren Innenfläche und dem riemenseitigen Winkel â erreicht wird, wird gemindert, und die Lebensdauer des Keilriemens wird herabgesetzt. Wenn auf der anderen Seite der untere Innenwinkel á' sehr viel kleiner ist als der Winkel á der unteren Innenfläche, wird die Funktion des Spannelements als unter Druck in den Block eingesetzter Teil so sehr verstärkt, daß die auf die Basis der Stützen des Blocks wirkende Kraft groß wird, was zu einem frühen Brechen des Blocks führt.
Bei den Blockkeilriemen der Beispiele 2 und 6 ist kein vorspringender Rand vorgesehen. In diesem Fall können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, mit der Ausnahme, daß im Anfangsstadium die Geräuschentwicklung größer ist als bei den Blockkeilriemen anderer Beispiele. Bei den Blockkeilriemen der Beispiele 3 und 7 sind der vorspringende Rand und der Paßrand groß, und es können zu friedensteilende Ergebnisse erhalten werden, mit der Ausnahme, daß im Anfangsstadium die Hitzeentwicklung stärker ist als bei den Blockkeilriemen anderer Beispiele. Wenn die Blockkeilriemen nach den Beispielen 3 und 7 mit denen der Vergleichsbeispiele 4 und 10 verglichen werden, bei denen der vorspringende Rand und der Paßrand ähnlich groß sind, ist die Hitzeentwicklung im Anfangsstadium sehr viel geringer bei den Keilriemen der Beispiele 3 und 7. Des weiteren haben die Blockkeilriemen nach den Beispielen 2 und 6 nach dem Antrieb die geringste Geräuschentwicklung.
Wie aus diesen Beispielen bzw. Vergleichsbeispielen ersichtlich ist, ist es, wenn die untere Innenstruktur hinsichtlich des riemenseitigen Winkels und des Verhältnisses zwischen dem Winkel der unteren Innenfläche des Blocks und dem unteren Innenwinkels des Spannelements innerhalb des in dieser Erfindung spezifizierten Bereiches eingestellt wird, möglich, einen Riemen zu liefern, der von ungleichmäßigem Abrieb des Spannelements frei ist, während des Antriebs geringe Hitzeentwicklung verzeichnet, eine ausgezeichnete Lebensdauer bietet und wegen eines für lange Zeit aufrechterhaltenen vorspringenden Randes wenig Geräuschentwicklung auslöst.
Darüber hinaus zeigen die Testergebnisse, daß, selbst wenn der vorspringende Rand und der Paßrand ziemlich groß eingestellt werden, es gleichwohl möglich ist, einen Riemen zu liefern, bei dem die Hitzeentwicklung nur schwer gesteigert werden kann, bei dem der Effekt der verminderten Geräuschentwicklung aufgrund des vorspringenden Randes und des Paßrandes vorteilhaftennieise genutzt werden kann und bei dem nur wenig Geräusch entsteht.

Claims

Schwerbelastbarer Treibkeilriemen, welcher aufweist: zwei Endlos-Spannelemente, von denen jedes eine Vielzahl von oberen Eingriffsteilen und unteren Eingriffsteilen umfasst, welche entsprechend auf einer oberen, einer Rückseite des genannten Riemens näher gelegenen Fläche bzw. einer unteren, einer Unterseite des genannten Riemens näher gelegenen Fläche vorgesehen werden, und eine Vielzahl von Blöcken, welche jeweils ein Paßteil für die Druckeinpassung des genannten Spannelements und ein Kontaktteil umfassen, welches mit jeder Hutfläche einer Riemenscheibe in Kontakt gebracht wird, die auf jeder Seitenfläche der genannten Blöcke in Breitenrichtung des genannten Riemens ausgebildet wird, wobei das genannte Paßteil ein auf einer oberen Fläche des genannten Paßteils ausgebildetes oberes Einrastteil für den Eingriff mit jedem der genannten oberen Eingriffsteile und ein auf einer unteren Fläche des genannten Paßteils ausgebildetes unteres Einrastteil für den Eingriff mit jedem der genannten unteren Eingriffsteile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Blöcke fest in die genannten Spannelemente eingreifen, wobei beide genannten Kontaktteile auf den Seitenflächen der genannten Blöcke und jede Seitenfläche der genannten Spannelemente zusammen jeweils als Seitenfläche des genannten Riemens in Breitenrichtung fungieren, die mit jeder Hutfläche der Riemenscheibe in Kontakt treten soll, indem die genannten Spannelemente in die genannten Paßteile der genannten Blöcke eingepaßt werden, wodurch infolge des Eingriffs zwischen den genannten Einrastteilen der genannten Blöcke und den genannten Eingriffsteilen der genannten Spannelemente Kraft übertragen wird, wobei eine untere Ecke eines Innenteils des genannten Paßteils jedes Blocks in einer Richtung für die Druckeinpassung jedes der genannten Spannelemente in einer unteren Innenflä che ausgebildet wird, die zur Innenseite des genannten Paßteils nach oben geneigt ist und in einem unterhalb einer gleichen oder höheren Position als derjenigen einer Teillinie des genannten Riemens gelegenen Bereich ausgebildet wird, und wobei ein Winkel á der unteren Innenfläche zwischen der genannten unteren Innenfläche und einer vertikalen Ebene und ein riemenseitiger Winkel â zwischen der Seitenfläche des genannten Riemens und der genannten vertikalen Ebene mit einem Gradverhältnis von â–3 < á < â+3 bestimmt wird.
Schwerbelastbarer Treibkeilriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Winkel á der unteren Innenfläche und der genannte riemenseitige Winkel â ein Verhältnis von á = â aufweisen.
Schwerbelastbarer Treibkeilriemen, welcher aufweist: ein Endlos-Spannelement mit einer Vielzahl von oberen Eingriffsteilen und unteren Eingriffsteilen, welche entsprechend auf einer oberen, einer Rückseite des genannten Riemens näher gelegenen Fläche bzw. einer unteren, einer Unterseite des genannten Riemens näher gelegenen Fläche vorgesehen werden, und eine Vielzahl von Blöcken, welche jeweils ein Paßteil für die Druckeinpassung des genannten Spannelements und ein Kontaktteil umfassen, welches mit einer Nutfläche einer Riemenscheibe in Kontakt gebracht wird, die auf einer Seitenfläche davon in Breitenrichtung des genannten Riemens ausgebildet wird, wobei das genannte Paßteil ein auf einer oberen Fläche des genannten Paßteils ausgebildetes oberes Einrastteil für den Eingriff mit jedem der genannten oberen Eingriffsteile und ein auf einer unteren Fläche des genannten Paßteils ausgebildetes unteres Einrastteil für den Eingriff mit jedem der genannten unteren Eingriffsteile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Blöcke fest in das genannte Spannelement eingreifen, wobei beide genannten Kontaktteile auf den Seitenflächen der genannten Blöcke und eine Seitenfläche des genannten Spannelements zusammen jeweils als Seitenfläche des genannten Riemens in Breitenrichtung fungieren, die mit jeder Nutfläche der Riemenscheibe in Kontakt treten soll, indem das genannte Spannelement in die genannten Paßteile der genannten Blöcke eingepasst wird, wodurch infolge des Eingriffs zwischen den genannten Einrastteilen der genannten Blöcke und den genannten Eingriffsteilen des genannten Spannelements Kraft übertragen wird, wobei eine untere Ecke eines Innenteils des genannten Paßteils jedes Blocks in einer Richtung für die Druckeinpassung des genannten Spannelements in einer unteren Innenfläche ausgebildet wird, die zur Innenseite des genannten Paßteils nach oben geneigt ist und in einem unterhalb einer tieferen Position als einer Teillinie des genannten Riemens gelegenen Bereich ausgebildet wird, und wobei ein Winkel á der unteren Innenfläche zwischen der genannten unteren Innenfläche und einer vertikalen Ebene und ein riemenseitiger Winkel â zwischen der Seitenfläche des genannten Riemens und der genannten vertikalen Ebene mit einem Gradverhältnis von 0 < á ≤ â bestimmt wird.
Schwerbelastbarer Treibkeilriemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Winkel á der unteren Innenfläche und der genannte riemenseitige Winkel â ein Verhältnis von â–6 < á aufweisen.
Schwerbelastbarer Treibkeilriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein unteres Ende jedes der genannten, der Innenseite des genannten Paßteils jedes Blocks näher gelegenen Spannelemente zu einem abgeschrägten unteren Innenteil ausgebildet wird, welches im Verhältnis zur Innenseite des genannten Paßteils hin nach oben geneigt ist, und ein unterer Innenwinkel â' zwischen dem genannten unteren Innenteil und der genannten vertikalen Ebene mit einem Verhältnis von á–1 ≤ á' ≤ á+3 zu dem genannten Winkel á der unteren Innenfläche bestimmt wird.
Schwerbelastbarer Treibkeilriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche des genannten Spannelements in Breitenrichtung des genannten Riemens zu einem vorspringenden Rand ausgebildet wird, welcher von dem genannten Kontaktteil an der Seitenfläche jedes der genannten Blöcke vorspringt, und eine Eingriffsdicke zwischen den entsprechenden oberen und unteren Eingriffsteilen des genannten Spannelements größer eingestellt wird als eine Eingriffslücke zwischen entsprechenden oberen und unteren Einrastteilen jedes der genannten Blöcke, so daß ein Paßrand entsteht.
Schwerbelastbarer Treibkeilriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere Innenecke des genannten Paßteils jedes Blocks in der Richtung für die Druckeinpassung des genannten Spannelements zu einer oberen Innenfläche ausgebildet wird, welche im Verhältnis zur Innenseite des genannten Paßteils hin nach unten geneigt ist.