DK159081B - Fremgangsmaade til fremstilling af en endeloes kraftoverfoeringskilerem - Google Patents

Description

DK 159081 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af en endeløs kraftoverføringskilerem af den type, som er angivet i indledningen til krav 1. Sådanne fremgangsmåder er f.eks. beskrevet i US patentskrift nr.

5 3.464.875 og 3.968.703.

Kiledrivremme er almindeligt anvendte i landbruget og til anvendelser med variabel hastighed, herunder anvendelser i selvdrevne køretøjer. Sådanne remme kan finde anvendelse i kontinuert variable transmissioner til automobiler og 10 i drivforbindelser til landbrugsmaskiner, f.eks. i en mejetærsker, hvor store kræfter overføres fra motoren til drivtransmissionen. På grund af de hårde betingelser, under hvilke sådanne remme arbejder, og de ekstremt høje stræk-og trækbelastninger, som remmen udsættes for, er sådanne 15 remme i almindelighed tykkere, dvs. de har et mindre forhold mellem bredden i toppen og remmens tykkelse end de kileremme, som anvendes til lettere arbejde. Disse kileremme til hårdt arbejde skal have en betydelig tværstivhed for at bevare de primære trækelementer i en plan orientering for derved at 20 lette en jævn belastningsfordeling over remmens tværsnit, når remmen er under spænding. Den del af en kilerem til hårdt arbejde, som udsættes for betydelige trækspændinger, er sædvanligvis kendt som træksektionen, og den del af remkonstruktionen, som udsættes for trykspændinger, er kendt 25 som tryksektionen. Remmen krummer eller bøjer om en neutral aksesektion, som er beliggende mellem træk- og tryksektionen, og som primært er sammensat af længde-orienterede, i det væsentlige ikke strækbare, hårdt snoede, trækbærende kordtråde.

Det er almindeligt kendt, at trækbelastningen på remmen er 30 direkte proportional med trækelementernes tendens til at forvrides ud af en praktisk taget vandret plan. Den belastningsbærende evne af en bestemt kileremskonstruktion er primært afhængig af den grad af støtte, som tryksektionen i remmen kan give de trækbærende elementer i konstruktionen. Tværstiv-35 hed er derfor af primær betydning ved at maksimere den effekt, som kan overføres med en kilerem til hårdt arbejde.

2

DK 159081 B

Det er velkendt, at forskellige fiberarmerede kaut-sjukmaterialér kan give en forbedret støtte til trækelementerne sammenlignet med ikke-fiberarmerede kautsjTikmaterialer, når disse materialer anvendes i tryksektionen af remmen.

5 Den grad af stivhed, som kan fås fra kautsjukmaterialer, er begrænset og har vist sig at give en utilstrækkelig tværstiv-hed i remme, som anvendes til sådanne højeffekttransmissionsformål som kontinuert variabel overføring (C.V.T) i automobiler eller drivforbindelser i mejetærskere. US patentskrift 10 nr. 3.485.707 beskriver en industriel rem, som anvender et tværafstivende middel bestående af mindst ét lag ikke-krympe-de monofilamenter i enten træk- eller tryksektionen i remmen. Monofilamenterne er orienteret på tværs· i remmen, og der er bomulds- eller tekstil-bindeelementer vævet rundt om prak-15 tisk taget hele monofilamentoverfladen. Monofilamentlaget er bundet til remkonstruktionen ved klæbning af bindeelementerne til elastomererne. Monofilamenterne selv har ingen større kontakt med elastomerdelen af remmen. Selv om den konstruktion, som er beskrevet i US patentskrift nr.

20 3.485.707, kunne være egnet til lettere kraftoverføringsfor mål, ville den ikke være egnet til brug ved kraftoverføringsformål med hårdt arbejde på grund af den stadige bevægelse af de ubundne monofilamenter inde i remkonstruktionen, hvilket vil skabe friktionsvarme og resultere i høje driftstempe-25 raturer ved belastning. Disse høje driftstemperaturer forårsager tidlig svigten af remkonstruktionen. Desuden er de ubundne monofilamenter i remmens tryksektion tilbøjelige til at ".vandre" ud gennem remmens kant. på grund af. de trykspændinger, som denne del af remmen bestandigt udsættes 30 for. Denne tendens hos tværmonofilamenterne til at blive tvunget ud af remmen vil være en yderligere årsag til en tidlig svigten ved anvendelse- til kraftoverføring· under stor belastning.

Ved den foreliggende opfindelse opnås den krævede 35 tværstivhed ved en fremgangsmåde, ved hvilken der i tryksektionen lige under trækelementerne inkorporeres mindst ét 3

DK 159081 B

lag monofilamenter, som er sikkert bundne direkte til remmens elastomerdel.

Den her omhandlede fremgangsmåde er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

5 Den betydelige tværstivhed, som tilvejebringes af monofilamentlaget, tillader, at remtykkelsen reduceres, medens den tykkere rems belastningsevne bevares. Det tyndere tværsnit tillader en forøget fleksibilitet af remmen, formindskede driftstemperaturer og forøget levetid for remmen.

10 Desuden tillader anvendelsen af remmene fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse, at der anvendes remskiver med mindre diameter, hvilket forøger hastighedsvariationen ved kraftoverføringer med variabel hastighed.

Den foreliggende opfindelse vil forstås bedre ud fra 15 den efterfølgende beskrivelse i forbindelse med tegningen, på hvilken fig. 1 viser et tværsnit af en rem fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og fig. 2 viser et tværsnit af en alternativ udførelsesform for en rem fremstillet ifølge opfindelsen, som omfatter et krumt, tværsgående 20 tværsnit og en beskyttende tekstilkappe. Fig. 3 viser et perspektivisk tværsnit af en remdel af den foretrukne udførelsesform.

I fig. 1 er der vist en kilerem 10 med stort set trapezoid form med en øvre overflade 7 og en nedre overflade 25 8 og omfattende en elastomerkrop 9, som omfatter en stræksek tion 14, en neutral aksesektion 15 og en tryksektion 16.

Den neutrale aksesektion 15 er sammensat af flere længdeorienterede og i det væsentlige ikke-strækbare, tæt snoede kordtråde, der tjener som trækelementer 11. Trækelementerne 30 kan bestå af et vilkårligt materiale, som er kendt for at være anvendeligt til dette formål, f.eks. polyester, nylon, stål, glasfiber, rayon eller aramid. Den neutrale aksesektion 15 er i bunden afgrænset af tryksektionen 16. I tryksektionen under den neutrale aksesektion er der anbragt mindst ét lag 35 individuelle monofilamenter 12, som i det væsentlige er orienteret vinkelret på trækelementeme 11 og parallelt med 4

DK 159081 B

den øverste overflade 7. Monofilamenterne 12 kan bestå af et vilkårligt polyethylenterephthalat eller polybutylente-rephthalat. Udtrykket monofilament udelukker krympede eller snoede tråde eller tekstilprodukter, da sådanne elementer 5 ikke vil tilvejebringe den grad af tværstivhed, som ønskes i den foreliggende opfindelse. Monofilamentdiameteren kan variere indenfor et bredt område afhængigt af belastningskravene til remmen. Monofilamentet varierer fortrinsvis fra ca. 0,25 til ca. 4,0 mm. Monofilamentlagene fastholdes i en 10 plan konfiguration med indslagsgarner ("pick yarns", ikke vist), som er anbragt med- store mellemrum, og som kun har det formål at holde monofilamenterne i den plane form, indtil de kan blive indføjet i remkonstruktionen. Disse indslagsgarner har intet strukturelt formål i remmen og kunne fuldstæn-15 digt elimineres, hvis der kunne tilvejebringes en egnet måde til bevarelse af den plane orientering af de enkelte monofilmenter i laget før indbygningen i remmen.

Idet der nu refereres til fig. 2, anvendes der i denne udførelsesform for en rem fremstillet ifølge opfindel-20 sen en remkonstruktion 20 med krumt tværsgående, tværsnit, hvori trækelementerne 21 er anbragt praktisk taget parallelt med en krum, øvre overflade 27 og en krum, nedre overflade 28 på remmen. Denne krumme form foretrækkes til anvendelser med kraftig belastning og stærke kræfter. Remmens midte har 25 en tendens til at forvrides nedad under fuld belastning.

Den krumme konfiguration, sikrer.,, at der ved. fuld belastning er et maksimalt antal trækelementer i en flad plan, hvilket sikrer en mere jævn belastningsfordeling over alle trækelementer. Trækelementerne 21 og monofilamentlagene 22 kan 30 vælges som- beskrevet ovenfor under· fig. 1, og i denne udførelsesform kan de være indlejret i et kautsjuklag 29, som er sammensat med henblik på sejhed og kraftig klæbning til trækelementeme og monofilamenterne. Remmen 20 omfatter en træksektion 24, en neutral aksesektion 25 og en tryksektion 35 26. Disse sektioner er anbragt som beskrevet ovenfor under fig. 1. Tryksektionen 26 er fortrinsvis sammensat af en 5

DK 159081 B

stiv kautsjukblanding 33, som kan være fiberarmeret for at maksimere dens understøtning af det strukturelle lag over den, når remmen er belastet.

Udførelsesformen vist i fig. 2 kan eventuelt have en 5 kraftig, kautsjukimprægneret tekstilkappe 23, som omgiver hele remstrukturen. Tekstilkappen 23 består af ét eller flere tekstillag 31, som det kræves til den bestemte anvendelse. Lagene 31 kan bestå af et vilkårligt egnet tekstilmateriale, hvilket omfatter, men ikke er begrænset til dækkord-10 stof og ethvert strikket eller vævet tekstil. Det vævede tekstil kan være kvadratvævet eller vævet med brede vinkler. Lagene kan eventuelt være imprægneret med og omgivet af et sejt, slidbestandigt kautsjukmateriale 32. Tekstilkappen 23, som fuldstændigt omgiver kroppen af den rem, som er 15 vist i fig. 2, er særdeles ønskelig til forbedring af levetiden af en kraftoverføringskilerem, idet den minimerer afslid-ningen og bortsiidningen af remmens sideoverflader ved friktionskontakten med remskivens flanger. Selv om den er ønskelig, er kappen 23 ikke essentiel for drift af remmen.

20 I fig. 3 på tegningen vises en foretrukken udførelses form for en rem fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse. En rem 40 er en rem med et krumt tværsnit med en krum, øvre overflade 47 og en krum, nedre overflade 48. Remmen 40 har en elastomerkrop 49, som er sammensat af to elastomere 25 lag 36 og 37. Det øverste elastomere lag 36 er nærmest den øverste overflade 47 og indeholder et lag af trækelementer 41, som er placeret praktisk taget parallelt med den øverste overflade 47. Under trækelementerne 41 er der anbragt mindst ét lag individuelle monofilamenter 42, som er orienteret 30 vinkelret på trækelementerne 41 og på tværs af remmens bevægelsesretning. Laget 36 kan principielt være sammensat af en vilkårlig elastomer eller blanding af elastomere, som vides at være egnede til brug i kraftoverføringsremme, herunder forskellige naturlige og syntetiske kautsjukarter. Ela-35 stomeren i dette lag sammensættes med henblik på at sikre en stærk binding mellem elastomeren og trækelementerne og 6

DK 159081 B

de individuelle monofilamenter. Det nederste elastomere lag 37 kan bestå af de samme elastomere som det øverste elastomere lag 36 eller en forskellig elastomer eller blanding af elastomere. Elastomeren i dette lag er sammensat for at 5 give maksimal støtte til monofilamentlagene og trækelementerne over det i konstruktionen. Én foretrukken bestanddel i elastomeren i dette lag er korte, naturlige eller syntetiske fibre, som medtages for at give laget stivhed, samtidig med at en optimal grad af fleksibilitet bevares. Der kan eventu-10 elt indføjes en tekstilkappe 38 i remkonstruktionen. Den viste tekstilkappe 38 har to stoflag 39 imprægneret med en slidbestandig kautsjukforbindelse 35.

I udførelsesformen vist i fig. 3 indgår der flere næsten jævnt fordelt tværriller 50 i en nedre overflade 48 15 af remmen. Sådanne tværriller 50 er ønskelige i en kilerem til hårdt arbejde til forbedring af remmens bøjningstræthed, til minimering af revnedannelse i bunden,, som opstår på grund af de trykspændinger, som de nederste dele af remmen udsættes for under bevægelse om de forskellige remskivers 20 radius i kraftoverføringssystemet, og til forbedring af remmens bøjelighed. Udformningen af· tværrillerne kan omfatte støbte bølger og maskinfremstillede eller støbte riller og kærve. Dette træk er, selv om det er ønskeligt for lang levetid, ikke afgørende for funktionen af den foreliggende 25 opfindelse, og det er allerede kendt i sig selv.

Princippet i de ovenfor beskrevne kileremme kan anvendes i udformningen og fremstillingen af remme af forskellig form. Den foretrukne udførelsesform kan anvendes til at overføre de meget store kræfter, som kræves i et trækdrev, rotor-30 drev eller cylinderdrev i landbruget. Det kan også anvendes i såkaldte CVT- eller kontinuert variable udvekslinger, som anvendes i drivtransmissioner til automobiler. Kravene til sådanne anvendelsesformål med meget store kræfter er således, at tværstivheden, som tilføres af monofilamentlagene ifølge 35 den foreliggende opfindelse, muliggør, at remmen har en meget lang levetid sammenlignet med kendte remme.

7

DK 159081B

Fremgangsmåden til opbygning af remmene ifølge den foreliggende opfindelse omfatter et kritisk trin, som omfatter, at de mange individuelle monofilamenter rettes ind i et praktisk taget plant lag, før dette lag indføres i rem-5 strukturen under opbygningsprocessen. En foretrukken metode til bevarelse af monofilamenternes parallelle og plane orientering består i, at monofilamentlaget indlejres i et uhærdet kautsjukmateriale, hvorved der dannes et formstabilt monofi-lamentlag, som nemt kan håndteres under fremstillingsproces-10 sen. Der kan anvendes en kalander til at indlejre monofilamentlaget i kautsjukmaterialet. Kautsjukmaterialet bør være sammensat med henblik på sejhed samt stærk klæbning til de enkelte monofilamenter. Når først monofilamentlaget er korrekt fremstillet, kan remmene ifølge den foreliggende opfin-15 delse opbygges og hærdes ved kendte metoder til fremstilling af sådanne kraftoverføringsremme. De foretrukne metoder er sådanne, som frembringer endeløse remme. En foretrukken metode til fremstilling af en endeløs kraftoverføringsrem, som udviser forbedret tværstivhed, omfatter påføring af et 20 lag af uhærdet kauts jukkompressionsblanding på en fortrinsvis cylindrisk spindel af passende længde og diameter til produktionen af den ønskede endeløse rem. Kautsjukkompressionsblandingen sammensættes efter metoder, som er kendte i industrien til brug i tryksektionen af en kraftoverføringsrem. Det plane 25 monofilamentlag, der er fremstillet som ovenfor beskrevet, anbringes i inderlig kontakt med laget af uhærdet kautsjukkompressionsblanding på spindlen, således at de individuelle monofilamenter er orienteret på tværs af den færdige rems bevægelsesretning. Denne orientering er parrallel med 30 spindlens rotationsakse. Det næste trin er påføringen af det eller de ønskede lag af trækelementer over det plane monofilmentlag. Den mest foretrukne metode til påføring af trækelementet omfatter den skrueformede påføring af et kontinuert, filamentært trækelement, såsom en fast snoet poly-35 estertråd med dimensioner passende til den færdige rems belastningskrav. Trækelementerne skruesnos på spindlen på 8

DK 159081 B

en måde, som vil anbringe de enkelte trækelementer med den ønskede afstand i den færdige rem. Hvis der fremstilles en rem med afskårne kanter, kan et sejt kautsjukmateriale, som er anvendeligt til afdækning, eventuelt vikles om det tidli-5 gere påførte lag af trækelementer. Hvis der opbygges en rem med tekstilkappe, påføres tekstilkappen således, at den omgiver den integrerede opbygning og hærdes derpå. Hvis der ikke fremstilles en rem med kappe, hærdes hele remopbygningen uden mellemliggende trin og udskæres derpå i den ønskede 10 bredde og dimension.

En endeløs rem til brug i en mejetærskers rotordrev er blevet opbygget i overensstemmelse med udførelsesformen vist i fig. 3. Remmens dimensioner er 63,5 mm topbredde og 22 mm tykkelse. Remmens tværsnit er en krumt på tværs som 15 vist i fig. 2. og 3, og en sådan form anvendes for at opnå maksimal kraftoverføringsevne. Det skal bemærkes, at under betingelser med en minimal belastning har remmens tværsnit den krumme form, men under maksimale belastninger har remmens midterdel en tendens til at deformeres nedad, specielt når 20 remskivens flanger er i trykkontakt med remmens sidevægge. Under sådanne betingelser med kraftig belastning vil remmens tværsnit antage en trapezform med en næsten plan øvre overflade. Denne egenskab sikrer, at der under sådanne betingelser med kraftig belastning er et maksimalt antal af trækbæ-25 rende elementer rettet ind i et plan, som i det væsentlige er parallelt med remmens bevægelsesakse, hvilket sikrer en jævn fordeling af belastning over alle trækelementer i rem-konstruktionen. Der anvendes et enkelt lag af tæt snoede polyestertråde orienteret parallelt med remmens længdeakse 30 som trækelement i remmen. Under trækelementerne og under den neutrale akse anbringes to parallele lag nylonmonofila-menter (1,0 mm) indlejret i et kautsjukmateriale, som er sammensat med henblik på en stærk klæbning til monofilament-overfladen i hærdet tilstand. Der anvendes et fiberarmeret 35 kautsjukmateriale til den del af tryksektionen, som ligger under monof ilamentlagene. To lag af kaut s jukimprægneret 9

DK 159081 B

dækkordstof anvendes til at danne tekstilkappen, som fuldstændigt omgiver de ydre overflader af remmens elastomerkrop. Tværrillerne, som vist i fig. 3, støbes ind i den nedre ydre overflade af remmens tryksektion. Denne rem anvendes i 5 en mejetærsker med 240 HK rotordrev. Den forbedrede tværstiv-hed, som tilføres med en remkonstruktion fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse, tilvejebringer en usædvanlig lang levetid ved denne anvendelse med stærke kræfter.

Den forbedrede levetid af remmene fremstillet ifølge 10 den foreliggende opfindelse illustreres ved en side om side sammenlignende afprøvning af remme fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse med en kendt remkonstruktion uden tværforstærkningen med monofilamenter. Der fremstilles endeløse remme med en topbredde på 44,5 mm, tykkelse 15,9 mm og 15 samlet længde 1,35 m. Der henvises med "kontrollen" til remme med gængs konstruktion, mens der med "tværforstærket" henvises til remme fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse. De tværforstærkede remme indeholder to lag 1 mm nylon-monofilamenter anbragt på tværs under trækelementerne af 20 snoet polyestertråd. Remmene dækkes med to lag kautsjukimprægneret dækkordstof.

Remmene udsættes for en accelereret dynamometertest, i hvilken remmene udspændes mellem en drivremskive og en dreven remskive, og hvor drivremskiven har den halve af den 25 drevne remskives diameter. Remmene løber med en kontrolleret spænding og hastighed, indtil de svigter. Kontrolremmen virkede i gennemsnit 120 timer, før den svigtede, mens de monofilamenttværforstærkede remme i gennemsnit fungerede i 270 timer, før de svigtede.

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en endeløs kraft-overføringskilerem (20) med mindst ét plant lag af trækele- 5 menter (21), som tilnærmelsesvis ligger på remmens neutrale akse (25), hvorhos delen over den neutrale akse (25) er træksektionen (24), og delen under den neutrale akse (25) er tryksektionen (26) af remmen, som udviser forbedret tvær-stivhed, hvilken fremgangsmåde omfatter trinene: 10 (A) der påføres et lag af uhærdet kautsjukkompressi onsmateriale (33) på en spindel, som har en rotationsakse, og (B) en integreret remopbygning (20) hærdes, kendetegnet ved, at 15 flere individuelle monofilamenter rettes ind i et praktisk taget plant monofilamentlag (22), monofilamentlaget indlejres i et uhærdet kautsjukmate-riale (29) til dannelse af et dimensionsstabilt monof ilamentlag, før monofilamentlaget anbringes på spindlen, 20 det plane monofilamentlag (22) anbringes på spindlen i inderlig kontakt med det uhærdede kautsjukmateriale med de individuelle monofilamenter parallels med spindlens rotationsakse, mindst ét lag af trækelementer (21) påføres over mo-25 nofilamentlaget (22) til dannelse af en integreret remopbygning, og den integrerede remopbygning omvikles med en tekstilkappe (31), før den integrerede remopbygning hærdes.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendete g-30 net ved, at den omfattes det yderligere trin, at der dannes tværiller (50) i den integrerede remopbygning under hærdningstrinet for den integrerede remopbygning.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trækelementet er et kontinuerligt, filament- 35 formigt trækelement, som påføres ved, at trækelementet skruesnos til dannelse af et lag på spindlen.