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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zugelement zur Verwendung in
verschiedenen Arten von Riemen, wie zum Beispiel Zahnriemen, Keilriemen, Flachriemen
und Breitkeilriemen, und einen Riemen, z.B. einen Zahnriemen, in
dem ein solches Riemenzugelement integriert ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Zur
Verstärkung
von herkömmlichen
Kraftübertragungsriemen,
wie zum Beispiel Zahnriemen, wurde und wird ein Glascord als ein
Zugelement verwendet, um die Festigkeit und die Formbeständigkeit zu
verbessern. Zum Beispiel wird bei Kraftübertragungsriemen, die im Antrieb
einer obenliegenden Nockenwelle (OHC) eines Kraftfahrzeugs verwendet werden,
im Allgemeinen ein ECG150-3/13-Glasfasercord
als ein Zugelement verwendet. Der ECG150-3/13 wird wie folgt hergestellt.
Drei Bündel von
Glasfasern, wobei jedes Glasfaserbündel aus 200 Filamenten mit
einem Faserdurchmesser von 9 μm
zusammengestellt ist, werden zusammengebracht und dann einer Erstverzwirnung
unterzogen, um einen Strang zu bilden. Dann werden 13 solcher Stränge miteinander
kombiniert und einer Endverzwirnung unterzogen, um einen Glasfasercord
zu bilden, der ECG150-3/13 genannt wird. Ein solches Zugelement
umfasst demgemäß eine Erstverzwirnung und
eine Endverzwirnung.
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Ein
solcher Glasfasercord wird im Allgemeinen mit RFL (Resorcin-Formalin-Kautschuklatex) behandelt,
damit die Haftung am Gummi des Riemenhauptkörpers verbessert wird (siehe
zum Beispiel die Japanische Patentveröffentlichung Nr. H03-42290, die Japanische
Offenlegungsschriftveröffentlichung Nr.
H04-59640 und die Japanische Offenlegungsschriftveröffentlichung
Nr. H04-50144). Eine solche RFL-Behandlung
wird bei Glasfaserbündeln
durchgeführt,
die den Glasfasercord bilden.
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Genauer
gesagt werden die Glasfaserbündel in
eine RFL-Flüssigkeit
eingetaucht, aus der RFL-Flüssigkeit
herausgenommen, durch Wärme getrocknet
und dann einer Erstverzwirnung und einer Endverzwirnung unterzogen.
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Durch
den Anstieg der Umgebungstemperatur um den Fahrzeugmotor herum ist
neuerdings hydrierter Nitrilkautschuk als Kautschuk für den Kraftfahrzeugriemen
verwendet worden, da er eine bessere Wärmebeständigkeit als für gewöhnlich verwendeter
Chloropren-Kautschuk aufweist. Hydrierter Nitrilkautschuk ist jedoch
insofern problematisch, als er im Vergleich zu anderen Kautschukmaterialien
eine schlechte Haftungsqualität
bezüglich
des Zugelements aufweist. Um mit diesem Problem fertig zu werden,
wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Kautschuklösung auf
die endverzwirnten Garne aufgetragen wird (siehe die Japanische
Offenlegungsschriftveröffentlichung
Nr. H02-4715 und die Japanische Offenlegungsschriftveröffentlichung
Nr. H03-170534).
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Riemen, der ein Zugelement enthält,
das aus dem oben genannten Glascord hergestellt ist, ist in der
Lage, die erwartete Leistung zu zeigen, wenn er unter normalen Betriebsbedingungen
verwendet wird, weil das Zugelement hochbelastbar und formstabil
ist. Wenn er jedoch unter regnerischen, feuchten und warmen Bedingungen
verwendet wird, so tritt bei einem solchen Riemen das Problem auf,
dass das Zugelement wahrscheinlich frühzeitig Schaden nimmt. Als
Folge einer solchen Schädigung
tritt eine beträchtliche
Abnahme der Riemenfestigkeit auf. Ein weiteres Problem liegt darin,
dass des Weiteren die Biegeermüdungsfestigkeit
des Riemens abnimmt. Dadurch bricht der Riemen leicht.
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Der
Erfinder der vorliegenden Erfindung begann früh mit der Untersuchung der
Ursachen für
diese Probleme und stellte fest, dass die Probleme eine Folge der
Abnahme der Haftungsqualität
zwischen den erstverzwirnten Garnen (3/0 Faserbündel) waren, was durch das
Eindringen von Wasser in das Innere des Zugelements verursacht worden
war.
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Zusammengefasst
gesagt haften die Glasfaserfilamente der Glasfaserbündel mittels
RFL aneinander. Außerdem
sind die Glasfaserbündel,
die erstverzwirnte Garne bilden, durch ihre mit RFL behandelten
Oberflächen
hermetisch miteinander verklebt, ohne dass Lücken zwischen ihnen zurückbleiben. Aber
wenn mehrere solcher erstverzwirnten Garne parallel angeordnet und
abschließend
verzwirnt werden, haften sie aufgrund der durch das Verzwirnen verursachten
Unebenheit der Oberfläche
jedes erstverzwirnten Garns nicht vollkommen aneinander. Darüber hinaus
sind die erstverzwirnten Garne nur durch die Hafteigenschaft des
RFL aneinander gebunden, was bedeutet, dass der Grad ihrer Bindung unzureichend
ist. Bedingt dadurch kommt es zu einer Abnahme der Qualität der Haftwirkung
zwischen den erstverzwirnten Garnen, wenn Wasser in das Innere des
Zugelements eindringt. Dies erlaubt deshalb jedem erstverzwirnten
Garn einen beträchtlichen
Grad an Freiheit, sich aneinander entlang zu bewegen, wodurch bewirkt
wird, dass sich die erstverzwirnten Garne gegenseitig beschädigen.
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Deshalb
hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Zugelement zur Verwendung
in Riemen vorgeschlagen (Japanische Offenlegungsschriftveröffentlichung
Nr. H09-126279). Eine Vielzahl von Glasfasern wird parallel angeordnet,
in eine Flüssigkeit
zur Haftbehandlung eingetaucht, deren Hauptbestandteil eine Mischung
aus einem Vorkondensationsprodukt von Resorcin-Formalin und einem Latex ist, aus der
Haftbehandlungsflüssigkeit
herausgenommen und einer Wärmebehandlung
unterzogen. Die Glasfasern werden durch den Klebstoff, dessen Hauptbestandteil
die oben genannte Mischung ist, die zwischen die Glasfasern eingetränkt wird,
miteinander verklebt und dann in eine Richtung verzwirnt, um einen
Cord zu bilden, aus dem das Riemenzugelement hergestellt wird. Das
vorgeschlagene Riemenzugelement verbessert zwar die Betriebsleistung
unter nassen Laufbedingungen beträchtlich, aber es gelingt ihm
immer noch nicht, eine längere Riemen-Biegeermüdungs-Lebensdauer
bereitzustellen als im Vergleich zu dem Fall, wenn der Riemen unter
nicht nassen Betriebsbedingungen läuft.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wasserbeständigkeit
eines Zugelements aus Glasfasern zu verbessern, das in einem Riemen
integriert wird (Beständigkeit
gegenüber
Biegeermüdung,
die durch Wasser verursacht wird), was zu einer Verbesserung der
Wasserbeständigkeit
des Riemens führt.
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Der
Erfinder der vorliegenden Erfindung studierte und verdeutlichte
den Mechanismus des Riemenversagens, indem er Betriebstests unter
Nasslaufbedingungen durchführte.
Das Betriebstestergebnis zeigte, dass es einen Bereich in dem Zugelement
gab, an dem sich RFL angesammelt hatte. Ein solcher RFL-Ansammlungsbereich
quoll durch Wasser auf, so dass der Grad an Verformung des Inneren des
Zugelements lokal anstieg, was zu einem Defekt des Zugelements und
zu einem Defekt des Riemens selber führte. Deshalb wird die Zahl
der Verzwirnungen in der vorliegenden Erfindung größer ausgelegt als
bei herkömmlichen
Verfahren, so dass der RFL-Ansammlungsbereich zerquetscht wird,
um so eine schwerwiegende Verformung, die lokal im Innern des Zugelements
auftritt, zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein erstes Zugelement für einen
Riemen bereit, das aus einem Glascord hergestellt wird, der durch
Verzwirnen einer Vielzahl von Glasfasern in einer Richtung gebildet wird,
wobei die Vielzahl von Glasfasern miteinander verklebt wird,
wobei
die Vielzahl von Glasfasern parallel angeordnet wird, in eine Haftbehandlungsflüssigkeit
eingetaucht wird, deren Hauptbestandteil eine Mischung aus einem
Vorkondensationsprodukt von Resorcin-Formalin und einem Latex ist,
aus der Haftbehandlungsflüssigkeit
herausgenommen wird und einer Wärmebehandlung
unterzogen wird, so dass die Vielzahl von Glasfasern miteinander
durch einen Klebstoff verklebt wird, dessen Hauptbestandteil die oben
genannte Mischung ist, die zwischen die Glasfasern eingetränkt wird;
wobei
die Vielzahl von Glasfasern aus hochfestem Glas gebildet wird;
wobei
die Verzwirnungszahl der Vielzahl von Glasfasern in der einen Richtung
86,6 Windungen pro Meter (tpm; turns per meter) (2,2 Windungen pro
Zoll) bis 118,1 tpm (3,0 Windungen pro Zoll) beträgt; und
wobei
der Durchmesser des Glascords 0,65 mm bis 0,90 mm beträgt.
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Die
vorliegende Erfindung macht es möglich, die
Beständigkeit
gegenüber
der Nasslauf-Biegeermüdung
des Riemenzugelements zu verbessern, während die Festigkeit des Riemenzugelements
sichergestellt wird. Hochfestes Glas wird verwendet, um die Festigkeit
des Zugelements zu gewährleisten. Da
die Verzwirnungszahl über
86,6 tpm (2,2 Windungen pro Zoll) liegt, reduziert dies ferner die
RFL-Ansammlung im Innern des Cords, wodurch die Möglichkeit
eines Defekts durch die RFL-Ansammlung verringert wird. Es muss
aber angemerkt werden, dass eine zu hohe Verzwirnungszahl zu einer
Abnahme der Festigkeit führt.
Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass die obere Grenze der Verzwirnungszahl
bei 118,1 tpm (3,0 Windungen pro Zoll) liegt. Des Weiteren wird
der Cord mit einem Durchmesser von nicht weniger als 0,65 mm versehen,
was den Vorteil bereitstellt, dass die oben genannte Festigkeit
sichergestellt wird. Es muss aber angemerkt werden, dass bei zu
hohem Corddurchmesser das Zugelement einer Abnahme der Biegeeigenschaft
unterliegt. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass die obere Grenze
des Corddurchmessers bei 0,90 mm liegt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein zweites Zugelement für einen
Riemen bereit, das aus einem Glascord hergestellt wird, der durch
Verzwirnen einer Vielzahl von Glasfasern in einer Richtung gebildet wird,
wobei die Vielzahl von Glasfasern miteinander verklebt wird,
wobei
die Vielzahl von Glasfasern parallel angeordnet wird, in eine Haftbehandlungsflüssigkeit
eingetaucht wird, deren Hauptbestandteil eine Mischung aus einem
Vorkondensationsprodukt von Resorcin-Formalin und einem Latex ist,
aus der Haftbehandlungsflüssigkeit
herausgenommen wird und einer Wärmebehandlung
unterzogen wird, so dass die Vielzahl von Glasfasern durch einen
Klebstoff miteinander verklebt wird, dessen Hauptbestandteil die oben
genannte Mischung ist, die zwischen die Glasfasern eingetränkt wird;
wobei
die Vielzahl von Glasfasern aus hochfestem Glas gebildet wird;
wobei
die Verzwirnungszahl der Vielzahl von Glasfasern in der einen Richtung
86,6 tpm (2,2 Windungen pro Zoll) bis 118,1 tpm (3,0 Windungen pro
Zoll) beträgt;
und
wobei eine Fläche,
die von dem Glas in einem Querschnitt des Glascords eingenommen
wird, 0,22 mm2 bis 0,26 mm2 beträgt.
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Das
zweite Zugelement unterscheidet sich von dem ersten Zugelement darin,
dass nicht der Corddurchmesser, sondern die Glasokkupationsfläche in dem
Querschnitt des Cords spezifiziert wird. Der Glasbereich des Zugelements
ist ein Element, das direkt in Bezug zu der Festigkeit und der Biegefähigkeit
des Zugelements steht. Wenn die Glasokkupationsfläche geringer
als 0,22 mm2 ist, dann wird es schwierig, die
Festigkeit auf einem benötigten
Niveau sicherzustellen. Andererseits tritt dann, wenn die Glasokkupationsfläche 0,26
mm2 überschreitet,
unerwünschterweise
eine Abnahme der Biegefähigkeit auf.
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Wie
aus dem Vorgenannten ersichtlich wird, ist es durch das Verwenden
eines Zugelements für einen
Riemen, das aus einem Glascord hergestellt wird, der durch das Verzwirnen
einer Vielzahl von Glasfasern in einer Richtung gebildet wird, wobei
die Vielzahl von Glasfasern miteinander verklebt wird, wobei (a)
die Vielzahl von Glasfasern parallel angeordnet wird, in eine Haftbehandlungsflüssigkeit
eingetaucht wird, deren Hauptbestandteil eine Mischung aus einem
Vorkondensationsprodukt von Resorcin-Formalin und einem Latex ist,
aus der Haftbehandlungsflüssigkeit
herausgenommen wird und einer Wärmebehandlung
unterzogen wird, so dass die Vielzahl von Glasfasern durch einen
Klebstoff miteinander verklebt wird, dessen Hauptbestandteil die oben
genannte Mischung ist, die zwischen die Glasfasern eingetränkt wird,
(b) die Vielzahl von Glasfasern aus hochfestem Glas gebildet wird,
(c) die Verzwirnungszahl der Vielzahl von Glasfasern in der einen
Richtung 86,6 tpm (2,2 Windungen pro Zoll) bis 118,1 tpm (3,0 Windungen
pro Zoll) beträgt,
(d) der Durchmesser des Glascords 0,65 mm bis 0,90 mm beträgt, und
(e) eine Fläche,
die von dem Glas in einem Querschnitt des Glascords eingenommen
wird, 0,22 mm2 bis 0,26 mm2 beträgt, möglich, die
Beständigkeit
gegenüber
der Wasser-Biegeermüdung
des Riemenzugelements zu verbessern, während die Festigkeit des Riemenzugelements
sichergestellt wird.
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Glasfasern
sind ein brüchiges
Material. Wenn Glasfaserfilamente gegeneinander schlagen oder aneinander
gerieben werden, können
sie leicht kaputt gehen. Der Grund dafür, den Glascord einer Tauchbehandlung
mit einer RFL-Lösung
und einer Wärmebehandlung
zu unterziehen, liegt darin, Haftungseigenschaften gegenüber dem
Matrixgummi des Riemens zu verleihen und, was noch wichtiger ist,
so weit wie möglich
zu verhindern, dass sich Filamente direkt berühren, indem eine Schicht aus
RFL zwischen den Glasfaserfilamenten gebildet wird. Deshalb ist
die Menge an RFL, die an dem Glascord haftet, beträchtlich
groß im
Vergleich zu einem Polyestercord und einem Aramidcord, die als Zugelement verwendet
werden. Es ist unmöglich,
den Glascord in die gleiche Kategorie wie diese Corde für Riemen
zu stellen, die einer Tauchbehandlung mit RFL und einer Wärmebehandlung
unterzogen werden, wobei nur die Qualität des Haftens an dem Riemenmatrixgummi
in Betracht gezogen wird.
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Angesichts
des Vorgenannten stellt die vorliegende Erfindung ein Zugelement
für einen
Riemen bereit, das aus einem Glascord hergestellt wird, der durch
das Verzwirnen einer Vielzahl von Glasfasern in einer Richtung gebildet
wird, wobei die Vielzahl von Glasfasern miteinander verklebt wird,
wobei
die Vielzahl von Glasfasern parallel angeordnet wird, in eine Haftbehandlungsflüssigkeit
eingetaucht wird, deren Hauptbestandteil eine Mischung aus einem
Vorkondensationsprodukt von Resorcin-Formalin und einem Latex ist,
aus der Haftbehandlungsflüssigkeit
herausgenommen wird, und einer Wärmebehandlung
unterzogen wird, so dass die Vielzahl von Glasfasern durch einen
Klebstoff miteinander verklebt wird, dessen Hauptbestandteil die oben
genannte Mischung ist, die zwischen die Glasfasern eingetränkt wird;
wobei
die Vielzahl von Glasfasern aus hochfestem Glas gebildet wird;
wobei
die Verzwirnungszahl der Vielzahl von Glasfasern in der einen Richtung
86,6 tpm (2,2 Windungen pro Zoll) bis 118,1 tpm (3,0 Windungen pro
Zoll) beträgt;
wobei
der Durchmesser des Glascords 0,65 mm bis 0,90 mm beträgt und/oder
eine Fläche,
die von dem Glas in einem Querschnitt des Glascords eingenommen
wird, 0,22 mm2 bis 0,26 mm2 beträgt, und
wobei
der Prozentsatz einer Fläche,
die von dem Glas in einem Querschnitt des Glascords eingenommen
wird, im Verhältnis
zu einer Fläche
des Querschnitts des Glascords über
45%, aber unter 70% beträgt.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Beständigkeit
gegenüber der
Wasser-Biegeermüdung
des Riemenzugelements zu verbessern, während die Festigkeit des Riemenzugelements
sichergestellt wird. Ferner ist es möglich, den Grad an Beschädigung des
Riemenzugelements so gering wie möglich zu halten, selbst wenn
eine Schlagbelastung auf den Riemen wirkt. Wenn der Prozentsatz
unter 45% liegt, ist eine große Menge
an RFL zwischen den Glasfaserfilamenten eingefügt. Dies führt zu einer schlechten parallelen Anordnung
der Glasfaserfilamente. Demgemäß wird der
Riemen eine beträchtliche
Abnahme der Festigkeit erfahren, wenn eine Schlagbelastung auf den Riemen
wirkt, da jedes Filament nicht mit einer einheitlichen Kraft belastet
wird. Wenn andererseits der Prozentsatz über 70% liegt, nimmt der Betrag
an RFL, der zwischen den Glasfaserfilamenten eingefügt ist,
ab. Dies erzeugt viele Bereiche, an denen die Filamente direkt in
Kontakt miteinander gebracht werden. Deshalb üben die Filamente jeweils am
Kontaktpunkt eine Kraft aufeinander aus, wenn eine Schlagbelastung
auf den Riemen wirkt, was zu einem Bruch führt. Dies verringert die Festigkeit
des Riemens. Angesichts dieser Tatsachen ist es bevorzugt, dass
der Prozentsatz unter 65%, noch bevorzugter unter 55% liegt.
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Der
Riemen, der das oben beschriebene Riemenzugelement integriert, ist
in der Lage, die Beständigkeit
gegenüber
der Nasslauf-Biegeermüdung zu
verbessern, während
die benötigte
Festigkeit des Riemens sichergestellt wird. Ferner wird es möglich, durch
das richtige Einstellen des Verhältnisses
der Glasokkupationsfläche
zu der Glascordquerschnittsfläche
die Schlagfestigkeit zu verbessern.
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Die
hochfeste Glasfaser, die in jedem der oben beschriebenen Zugelemente
verwendet wird, wird nicht als einschränkend betrachtet. Es können Glasfasern,
die allgemein nichtalkalische Glasfasern genannt werden, verwendet
werden. Es ist deshalb möglich,
den Durchmesser des Cords (d.h. des Zugelements) zu reduzieren,
während
die Festigkeit des Cords bewahrt wird. Vorzugsweise weisen die hochfesten
Glasfasern einen Faserdurchmesser von 8 μm oder weniger auf, um Vorteile
hinsichtlich der Ermüdungseigenschaft
bereitzustellen.
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Bezüglich des
oben genannten RFL (d.h. des Klebstoffs, dessen Hauptbestandteil
eine Mischung aus einem Vorkondensationsprodukt von Resorcin-Formalin
und einem Latex ist) bestehen keine Beschränkungen hinsichtlich des Latex,
der verwendet werden muss. Als Latex können folgende Stoffe verwendet
werden: Styrol-Butadien-Vinylpyridin-Terpolymer, chlorsulfoniertes
Polyethylen, Nitrilkautschuk, hydrierter Nitrilkautschuk, Epichlorhydrinkautschuk, SBR,
Chloropren-Kautschuk, chlorierter Butadien-Kautschuk, Olefin-Vinylester-Copolymer
und natürlicher
Kautschuk oder eine Kombination aus diesen Latexarten.
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In
einigen Fällen
wird das Riemenzugelement je nach Art des Kautschuks des Riemenkörpers nach
dem Garnverzwirnungsprozess einer Tauchbehandlung unterzogen, um
die Oberfläche
mit Kautschuk zu überziehen,
um so die Qualität
des Haftens an dem Riemenkörperkautschuk
zu verbessern. Als Kautschukmaterial zur Bildung eines solchen Kautschuküberzugs
gibt es kein Bestimmtes, das verwendet werden soll. Unter Berücksichtigung
der Hafteigenschaften an dem Riemenkörperkautschuk wird jedoch bevorzugt
eine Substanz verwendet, die Halogen enthält, wie zum Beispiel chlorierter
Kautschuk, Polyvinylchlorid, Chloropren-Kautschuk und chlorsulfoniertes
Polyethylen. Als Lösungsmittel,
das für
die oben genannte Kautschuklösung
verwendet werden soll, ist kein Bestimmtes festgelegt. Im Allgemeinen
werden die Folgenden bevorzugt: aromatischer Kohlenwasserstoff wie
etwa Benzol, Toluol und Xylol, Ether, und halogenierte aliphatische
Kohlenwasserstoffe wie etwa Trichlorethylen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines Zahnriemens gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Zugelement veranschaulicht,
das in dem Zahnriemen von 1 integriert
ist, wobei ein Teil davon im Querschnitt gezeigt ist.
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3 ist
ein Diagramm, das schematisch die Konstruktion einer Maschine zum
Testen der Biegeermüdung
des Riemens zeigt.
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4 ist
ein Tabellendiagramm, das die Strukturen und Merkmale von Zahnriemen
zeigt, die einem Nasslauf-Biegeermüdungstest unterzogen wurden.
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5 ist
ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen dem Corddurchmesser,
der Riemenfestigkeit und der Nasslauf-Biege-Lebensdauer darstellt.
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6 ist
ein Kurvendiagramm, das eine Beziehung zwischen der Glasokkupationsfläche, der Riemenfestigkeit
und der Nasslauf-Biege-Lebensdauer darstellt.
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DIE BESTE
ART UND WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Bezug
wird auf 1 genommen, die einen Riemen 1 veranschaulicht.
Der Riemen 1 ist ein Zahnriemen als Kraftübertragungsriemen
und umfasst ein Zugelement 2, das in der Richtung des Umfangs
des Riemens 1 vorgesehen ist, einen Rückengummi 3, der auf
einer Seite des Zugelements 2 (der Rückseite) vorgesehen ist, und
Kautschukzähne 4, die
auf der anderen Seite des Zugelements 2 (der Seite, die
der gegenüberliegt,
an der der Rückengummi 3 vorgesehen
ist) an vorgegebenen Teilungen vorgesehen sind, die voneinander
in der Riemenumfangsrichtung beabstandet angeordnet sein sollen, wobei
die Seite des Riemens 1, die die Kautschukzähne 4 trägt, mit
einem Zahngewebematerial 5 abgedeckt ist.
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Nun
wird Bezug auf 2 genommen, die eine Veranschaulichung
des Zugelements 2 ist. Das Zugelement 2 ist aus
einem Glascord hergestellt. Der Glascord wird folgendermaßen hergestellt.
Eine Vielzahl von Faserbündeln
(wobei jedes Faserbündel eine
Zusammenstellung von 200 Filamenten 6 ist, die nicht-alkalische
Glasfasern sind (S-Glas-Fasern mit einem Durchmesser von 7 μm)) wird
parallel angeordnet, in eine RFL-Flüssigkeit vom Typ Vp-SBR (Konzentration:
20 Gewichtsprozent) eingetaucht, aus der RFL-Flüssigkeit herausgenommen, eine
Minute lang einer Wärmebehandlung
bei 240 °C
unterzogen und verzwirnt. Ferner wird auf die Oberfläche des
Glascords ein Kautschuküberzug 9 aufgebracht.
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Das
RFL vom Typ Vp-SBR verwendet einen Vp-SBR-Latex (Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Terpolymer-Latex).
Der Kautschuküberzug 9 wird
wie folgt gebildet. Der Glascord, der verzwirnt worden ist, wird in
eine Kautschuklösung
(20 Gewichtsprozent) eingetaucht; deren Hauptbestandteil chlorsulfoniertes Polyethylen
ist, wird aus der Lösung
entnommen und eine Minute lang einer Wärme/Trocknungsbehandlung in
einer Atmosphäre
von 150 °C
unterzogen.
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Sowohl
der Rückengummi 3 als
auch die Kautschukzähne 4 sind
jeweils aus einer Kautschukzusammensetzung hergestellt, deren Hauptmaterial hydrierter
Nitrilkautschuk ist. Das Zahngewebematerial 5 verwendet
6,6-Nylon-Garne als Garne, die sich in der Breitenrichtung des Riemens
erstrecken, und wollartig veredelte Garne aus 6,6-Nylon zur industriellen
Verwendung als Garne, die sich in der Längsrichtung des Riemens erstrecken.
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Der
Zahnriemen 1 wird durch ein herkömmliches Pressfitting-Verfahren
unter Verwendung der oben genannten Materialien geformt, wobei die Zahnteilung
8 mm beträgt
(Zahnform: STS), die Anzahl der Zähne 113 beträgt und die
Riemenbreite 19 mm beträgt.
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KONSTRUKTION
DES ZUGELEMENTS
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Es
wurden die Beispiele 1-16 hergestellt, und Zahnriemen wurden angefertigt,
wobei diese Beispiele als Zugelement 2 verwendet wurden.
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Beispiel 1
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 1 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
33; die Verzwirnungszahl: 102,4 tpm; (2,6 Windungen pro Zoll) (tpi;
turns per inch); der Corddurchmesser (der Glascorddurchmesser):
0,78 mm; und die Glasokkupationsfläche (die Fläche, die von einem Glasanteil
des Cords im Querschnitt davon eingenommen wird): 0,254 mm2). Das Glasokkupationsverhältnis (der Prozentsatz
der Glasokkupationsfläche
im Verhältnis zu
der Querschnittsfläche
des Cords) beträgt
53,1%.
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Beispiel 2
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 2 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
33; die Verzwirnungszahl: 118,1 tpm (3,0 tpi); der Corddurchmesser:
0,82 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,254 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 48,1%.
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Beispiel 3
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 3 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
33; die Verzwirnungszahl: 141,7 tpm (3,6 tpi); der Corddurchmesser:
0,85 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,254 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 44,8%.
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Beispiel 4
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 4 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
30; die Verzwirnungszahl: 102,4 tpm (2,6 tpi); der Corddurchmesser:
0,65 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,231 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 69,6%.
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Beispiel 5
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 5 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
30; die Verzwirnungszahl: 118,1 tpm (3,0 tpi); der Corddurchmesser:
0,68 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,231 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 63,6%.
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Beispiel 6
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 6 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
30; die Verzwirnungszahl: 141,7 tpm (3,6 tpi); der Corddurchmesser:
0,72 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,231 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 56,8%.
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Beispiel 7
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 7 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
39; die Verzwirnungszahl: 102,4 tpm (2,6 tpi); der Corddurchmesser:
0,91 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,300 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 46,2%.
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Beispiel 8
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 8 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
39; die Verzwirnungszahl: 118,1 tpm (3,0 tpi); der Corddurchmesser:
0,93 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,300 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 44,2%.
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Beispiel 9
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 9 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
26; die Verzwirnungszahl: 102,4 tpm (2,6 tpi); der Corddurchmesser:
0,62 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,200 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 66,2%.
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Beispiel 10
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 10 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
26; die Verzwirnungszahl: 118,1 tpm (3,0 tpi); der Corddurchmesser:
0,64 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,200 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt 62,1%.
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Beispiel 11
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 11 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
33; die Verzwirnungszahl: 63,0 tpm (1,6 tpi); der Corddurchmesser:
0,80 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,254 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt
66,0%.
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Beispiel 12
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 12 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
33; die Verzwirnungszahl: 78,7 tpm (2,0 tpi); der Corddurchmesser:
0,72 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,254 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt
62,4%.
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Beispiel 13
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 13 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
30; die Verzwirnungszahl: 63,0 tpm (1,6 tpi); der Corddurchmesser:
0,60 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,231 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt
81,6%.
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Beispiel 14
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 14 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
30; die Verzwirnungszahl: 78,7 tpm (2,0 tpi); der Corddurchmesser:
0,62 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,231 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt
76,5%.
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Beispiel 15
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 15 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
39; die Verzwirnungszahl: 78,7 tpm (2,0 tpi); der Corddurchmesser:
0,92 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,300 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt
45,2%.
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Beispiel 16
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Das
Zugelement 2 des Beispiels 16 wurde hergestellt (die Anzahl
der Faserbündel:
26; die Verzwirnungszahl: 78,7 tpm (2,0 tpi); der Corddurchmesser:
0,58 mm; und die Glasokkupationsfläche: 0,200 mm2).
Das Glasokkupationsverhältnis
beträgt
75,8%.
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NASSLAUF-BIEGEERMÜDUNGSTEST
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Die
Zahnriemen A, in denen jeweils die Zugelemente 2 der Beispiele
1-16 integriert waren, wurden einem Nasslauf-Biegeermüdungstest
unterzogen. Jeder der Zahnriemen A wurde in einer Biegetestmaschine
für Riemen
angebracht, die vier große Laufrollen 31 und
vier kleine Laufrollen 32 (Durchmesser: 30 mm) umfasst,
die jeweils zwischen den angrenzenden großen Laufrollen 31 angeordnet sind.
Genauer gesagt wurde, wie in 3 gezeigt
ist, jeder Zahnriemen A um die vier großen Laufrollen 31 und
die vier kleinen Laufrollen 32 gewunden. Dann wurde Wasser,
das mit 34 bezeichnet ist, mit einer Rate von 1 Liter pro
Stunde auf den Zahnlückengrund
des Zahnriemens A getröpfelt,
wobei unter Verwendung eines Gewichts 33 ein Zug von 392
N (40 kgf) an den Zahnriemen A angelegt wurde. Unter solchen Bedingungen
wurde der Zahnriemen A mit 5500 U/min betrieben, bis ein Defekt
auftrat. Es wurde die Anzahl der Male gezählt, wie oft der Zahnriemen
A gebogen wurde, bis er brach. Die Testergebnisse sind in 4 zusammen
mit den Festigkeitswerten der Riemen gezeigt. 5 zeigt
eine Beziehung zwischen dem Corddurchmesser, der Nasslauf-Biege-Lebensdauer
und der Riemenfestigkeit. 6 zeigt
eine Beziehung zwischen der Glasokkupationsfläche, der Nasslauf-Biege-Lebensdauer und der
Riemenfestigkeit.
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Wie 4 zeigt,
weisen die Zahnriemen der Beispiele 1, 2, 4, 5, 7 und 8 eine größere Riemenfestigkeit
und eine längere
Nasslauf-Biege-Lebensdauer auf als bei den restlichen anderen Beispielen.
Die Beispiele 1, 2, 3 11 und 12 bilden eine Gruppe mit der gleichen
Gesamtanzahl an Glasfasern, aber unterschiedlichen Verzwirnungszahlen,
wodurch sie einen unterschiedlichen Corddurchmesser haben. Es ist aus
dem Vergleich dieser Beispiele bekannt, dass mit ansteigender Verzwirnungszahl
die Riemenfestigkeit abnimmt, und dass die Nasslauf-Biege-Lebensdauer ihren
Höhepunkt
erreicht, wenn die Verzwirnungszahl 102,4 tpm (2,6 tpi) beträgt und nicht
nur dann abnimmt, wenn die Verzwirnungszahl über 102,4 tpm (2,6 tpi) liegt,
sondern auch dann, wenn die Verzwirnungszahl unter 102,4 tpm (2,6
tpi) liegt. Das Gleiche gilt für
eine Gruppe der Beispiele 4, 5, 6, 13 und 14, eine Gruppe der Beispiele
7, 8 und 15 und eine Gruppe der Beispiele 9, 10 und 16.
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Das
Ergebnis zeigt, dass für
die Verlängerung
der Nasslauf-Biege-Lebensdauer und für die Sicherstellung einer
Riemenfestigkeit von 2807 N/19 mm (1000 kgf/19 mm) die Verzwirnungszahl über 78,7
tpm (2,0 tpi), aber unter 141,7 tpm (3,6 tpi) liegt, noch bevorzugter
zwischen etwa 86,6 tpm (2,2 tpi) und etwa 118,1 tpm (3,0 tpi) liegt.
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Wie
aus 5 ersichtlich wird, die eine Beziehung zwischen
dem Corddurchmesser, der Riemenfestigkeit und der Nasslauf-Biege-Lebensdauer zeigt,
wird ferner die Sicherstellung einer hohen Riemenfestigkeit, die
mit der Verlängerung
der Nasslauf-Biege-Lebensdauer
vereinbar ist, erlaubt, wenn der Corddurchmesser in den Bereich
zwischen 0,65 mm und 0,90 mm fällt.
Ferner wird es, wie aus 6 ersichtlich wird, die eine
Beziehung zwischen der Glasokkupationsfläche, der Riemenfestigkeit und
der Nasslauf-Biege-Lebensdauer zeigt, erlaubt, eine hohe Riemenfestigkeit sicherzustellen,
die mit der Verlängerung
der Nasslauf-Biege-Lebensdauer vereinbar ist, wenn die Glasokkupationsfläche in den Bereich
zwischen 0,22 mm2 und 0,26 mm2 fällt.
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In
dem Fall der Beispiele 1, 2, 4 und 5, bei denen das Glasokkupationsverhältnis über 45%, aber
unter 70% liegt, ermöglicht
dies ferner, eine größere Riemenfestigkeit
zu gewährleisten,
während
die Beständigkeit
gegenüber
der Nasslauf-Biegeermüdung
verbessert werden kann. Ferner ist es selbst dann, wenn eine Schlagbelastung
auf den Riemen wirkt, möglich,
den Grad der Beschädigung
des Glascords so niedrig wie möglich
zu halten.