EP3137404A1

EP3137404A1 - Antriebs- oder tragriemen mit hoher zugsteifigkeit, insbesondere für die aufzugtechnik

Info

Publication number: EP3137404A1
Application number: EP15702730.1A
Authority: EP
Inventors: Andre Kucharczyk; Hubert Göser
Original assignee: ContiTech Antriebssysteme GmbH
Current assignee: Contitech Deutschland GmbH
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: DE102014208223A1; WO2015165599A1; EP3137404B1; US20170043979A1; CN206590716U

Abstract

Antriebs- oder Tragriemen mit hoher Zugsteifigkeit, insbesondere für die Aufzugtechnik Beschrieben wird ein Antriebs- oder Tragesystem, insbesondere für Aufzuganlagen, umfassend eine Riemenscheibe mit einem Durchmesser von mindestens 70 mm und einen um die Riemenscheibe gebogenen Antriebs- oder Tragriemen, wobei der Antriebs- oder Tragriemen eine Deckschicht (1), die auf der unteren, der Riemenscheibe zugewandten Seite des Riemens angeordnet ist, und mindestens eine Zuglage (2), die unmittelbar über der Deckschicht angeordnet ist, umfasst; die Deckschicht aus einem polymeren Material mit elastischen Eigenschaften ist, die Zuglage mindestens ein in Längsrichtung des Riemens verlaufendes, nahezu unidirektionales Faserbündel enthält, wobei bestimmte Beziehungen zwischen der Dicke der Deckschicht, der Dicke der Zuglage, dem Durchmesser der Riemenscheibe (4) und der Shore A Härte der Deckschicht gelten.

Description

Antriebs- oder Tragriemen mit hoher Zugsteifigkeit, insbesondere für die

Aufzugtechnik

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Antriebs- oder Tragesystem, das eine Riemenscheibe und einen um die Riemenscheibe gebogenen Antriebs- oder Tragriemen mit hochfesten

Chemiefasern als Zugträger umfasst, das Antriebs- oder Tragesystem enthaltende

Vorrichtungen sowie die Verwendung des Riemens.

Riemen spielen insbesondere in der Antriebs- und Tragetechnik eine herausragende Rolle. Derartige Riemen, die auch als Kraftübertragungsriemen bezeichnet werden, können als Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen, Zahnriemen oder als Verbundseile

ausgebildet sein.

In der Aufzugstechnik sind Stahlseile das am häufigsten eingesetzte Tragmittel. Seit einigen Jahren werden Stahlseile mehr und mehr durch Riemen ersetzt. Die tragenden Elemente in den Riemen sind aber ebenfalls Stahlseile. Die Stahlseile sind grundsätzlich als Cordkonstruktionen aufgebaut. Bei der Cordkonstruktion sind viele dünne Drähtchen miteinander zu einem Cord gezwirnt. Dadurch erhalten die Stahlseile ihre Biegeflexibilität.

Der Nachteil von Stahlseilen liegt in ihrem relativ hohen Gewicht und in der erhöhten Dehnung bedingt durch die Cordkonstruktion. Durch die Cordkonstruktion wird somit eine hohe Biegeflexibilität erreicht, es ergibt sich aber auch eine unerwünscht hohe Elastizität bzw. Dehnung.

Zur Reduzierung des Gewichtes bieten sich hochfeste Chemiefasern an, wie z.B. Fasern aus Aramid, PBO, Glas oder Carbon. Zur Vermeidung der Konstruktionsdehnung sollten die Fasern möglichst alle parallel zueinander liegen. Die maximale Steifigkeit wird erreicht, wenn die Fasern nahezu parallel zueinander angeordnet sind. Solche parallel liegenden Fasern weisen aber eine geringe Biegeflexibilität auf.

Bei Biegung eines solchen Bündels von Fasern, z.B. in der Aufzugstechnik um eine Traktions scheibe, werden die äußeren Fasern auf Zug und die inneren Fasern auf Druck belastet. Figur lc veranschaulicht die bei Biegung entstehenden Zug- und Druckkräfte. Die hochfesten Fasern wie Carbon, Aramid oder Glas sind sehr empfindlich gegen Druckbelastung und brechen dadurch sehr leicht. Daher ist der bezüglich Gewichtsersparnis und Steifigkeitseigenschaften eigentlich wünschenswerte Einsatz von im wesentlich parallel liegenden Faserbündeln als Zugträger schwierig, wenn die Anwendung eine Biegung der Faserbündel erfordert.

Die Aufgabe der Erfindung bestand daher in der Bereitstellung eines Systems, bei dem parallel liegende Bündel von Fasern als Zugträger eingesetzt werden, die Druckbelastung in den Faserbündeln bei einer Biegung aber vermieden wird.

Die Aufgabe konnte überraschenderweise dadurch gelöst werden, dass das Faserbündel mit einer zusätzlichen Materialschicht versehen wird, welche sehr gute Druck- und Zugeigenschaften aufweist. Die Deckschicht wird dabei insbesondere in Abhängigkeit von dem erforderlichen Biegeradius bei der jeweiligen Anwendung so ausgeführt, dass sich bei einer Biegung die Druckbelastung überwiegend in der unkritischen Deckschicht befindet und das Faserbündel möglichst nur auf Zug belastet wird.

Die Aufgabe wird daher gelöst durch ein Antriebs- oder Tragesystem, umfassend eine Riemenscheibe mit einem Durchmesser von mindestens 70 mm und einen um die

Riemenscheibe gebogenen Antriebs- oder Tragriemen, wobei der Antriebs- oder

Tragriemen eine Deckschicht, die auf der unteren, der Riemenscheibe zugewandten Seite des Riemens angeordnet ist, und mindestens eine Zuglage, die unmittelbar über der Deckschicht angeordnet ist, umfasst; die Deckschicht aus einem polymeren Material mit elastischen Eigenschaften gebildet ist, und die Zuglage mindestens ein in Längsrichtung des Riemens verlaufendes, nahezu unidirektionales Faserbündel enthält, wobei folgende Beziehungen gelten:

a) wenn 70 mm < d < 200 mm und Sh > 95 Shore A, dann gilt b > 1,2 x h b) wenn 70 mm < d < 200 mm und 90 Shore A < Sh < 95 Shore A, dann gilt b > 1,5 x h c) wenn 70 mm < d < 200 mm und Sh < 90 Shore A, dann gilt b > 2 x h

d) wenn 200 mm < d < 500 mm, dann gilt 1,5 mm < b

e) wenn d > 500 mm, dann gilt 2,5 mm < b,

worin b die Dicke der Deckschicht, h die Dicke der Zuglage, d der Durchmesser der Riemenscheibe und Sh die Shore A Härte der Deckschicht darstellt.

Der Riemen weist eine hohe Zugsteifigkeit aus. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird die Steifigkeit der Faserbündel in der Zuglage im Antriebs- oder Tragriemen optimal ausgenutzt. Der zugsteife Riemen kann um die Riemenscheibe ohne oder mit nur geringen Druckbelastungen in den Faserbündeln gebogen werden. Dadurch wird die Standfestigkeit der Riemen signifikant verbessert. Dies erlaubt den Einsatz des Riemens in Antriebs- oder Hebevorrichtungen und insbesondere in Aufzuganlagen. Im Folgenden wird die Erfindung ausführlich erläutert.

Der Antriebs- oder Tragriemen wird in dieser Anmeldung auch einfach als Riemen bezeichnet. Der Riemen kann ein geschlossener Riemen sein, ist aber vorzugsweise ein offener Riemen. Der Riemen kann jede beliebige Länge aufweisen, die sich nach der jeweilige Anwendung richtet.

Die Riemenscheibe weist einen Durchmesser von mindestens 70 mm auf. Es können alle üblichen Riemenscheiben eingesetzt werden. Es kann sich z.B. um eine Umlenkscheibe oder eine Antriebsscheibe handeln. Die Antriebsscheibe ist bevorzugt eine Traktionsscheibe.

Der Antriebs- oder Tragriemen kann mit jedem beliebigen Umschlingungswinkel um die Riemenscheibe gebogen sein, z.B. mit einem Umschlingungswinkel von 90° bis 270° an dem Antriebs- oder Trageriemen, insbesondere an der Traktionsscheibe. Der Antriebs- oder Tragriemen umfasst eine Deckschicht und mindestens eine Zuglage. Die Deckschicht ist wenigstens auf der unteren, der Riemenscheibe zugewandten Seite des Riemens angeordnet, d.h. sie bildet die Lauffläche bzw. die Kontaktfläche zur

Riemenscheibe.

Die Elastizität der Deckschicht wird dadurch erreicht, dass die Deckschicht aus einem polymeren Material mit elastischen Eigenschaften gebildet ist. Bei dem polymeren Material mit elastischen Eigenschaften handelt es sich bevorzugt um ein oder mehrere Elastomere oder thermoplastische Elastomere.

Das polymere Material mit elastischen Eigenschaften für die Deckschicht ist bevorzugt aus Gummi und/oder einem Polyurethan gebildet, wobei Polyurethan besonders bevorzugt ist.

Spezielle Beispiele für das polymere Material mit elastischen Eigenschaften, insbesondere Elastomere oder thermoplastische Elastomere, sind Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), teilhydrierter oder hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FKM), Naturkautschuk (NR), Chloropren-Kautschuk (CR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butadien-Kautschuk (BR) oder Polyurethan (PU), die unverschnitten oder mit wenigstens einer weiteren Kautschukkomponente, insbesondere mit einem der vorgenannten Kautschuktypen, verschnitten sind, beispielsweise in Form eines EPM/EPDM- oder SBR/BR- Verschnittes. Von besonderer Bedeutung ist dabei HNBR, EPM, EPDM, PU oder ein EPM/EPDM- Verschnitt.

Die Deckschicht ist bevorzugt ein Polyurethan, wobei das Polyurethan ein Elastomer oder ein thermoplastisches Elastomer sein kann. Das Polyurethan wird bevorzugt durch

Vernetzung von einem Polyurethan-Präpolymer mit einem Vernetzer oder Vernetzersystem erhalten. Polyurethan-Präpolymere können durch Umsetzung von Polyolen mit Polyisocyanaten gebildet werden. Durch die Auswahl der eingesetzten Polyole und Polyisocyanate können nach Bedarf Polyurethan-Präpolymere mit unterschiedlichen Eigenschaften erhalten werden. Beispiele für geeignete Polyole sind Polyesterpolyole, Polycarbonatpolyole und Polyetherpolyole. Beispiele für Polyisocyanate sind insbesondere Diisocyanate, wie para-Phenylendiisocyanat und 4,4'-Methylendiphenyldiisocyanat.

Vernetzer für Polyurethan-Präpolymere sind dem Fachmann bekannt und schließen auch Kettenverlängerer ein. Beispiele für Vernetzer sind Diamine und Diole, wie 1,4-Butandiol.

Das polymere Material mit elastischen Eigenschaften für die Deckschicht kann gegebenenfalls ein oder mehrere Zusatzstoffe enthalten, die auf dem Gebiet üblich sind. Beispiele sind Füllstoffe, Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher, Alterungs Schutzmittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe, wie Fasern, insbesondere Kurzfasern, zwecks Verstärkung und Farbpigmente. Die optionalen Zusatzstoffe können den Ausgangskomponenten, d.h. dem unvernetzten Kautschuk oder dem Polyurethan-Prepolymer und dem Vernetzer oder Vernetzersysstem, vor oder während der Vernetzung zugemischt werden. Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.

Die Härte der Deckschicht kann in breiten Bereichen variieren und kann in Abhängigkeit von der Anwendung eingestellt werden. Die Shore A Härte der Deckschicht kann z.B. im Bereich von 80 bis 99, bevorzugt von 90 bis 96 liegen. Die Shore A Härte wird gemäß DIN 53505 bei 23°C bestimmt.

Der Antriebs- oder Tragriemen umfasst ferner mindestens eine Zuglage, die mindestens ein in Längsrichtung des Riemens verlaufendes, nahezu unidirektionales Faserbündel enthält. Das mindestens eine Faserbündel ist der Zugträger.

Ein nahezu unidirektionales Faserbündel ist ein Bündel von Fasern, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Bei den Fasern handelt es sich vorzugsweise um Langfasern. Ein Bündel von im Wesentlichen parallel angeordneten Langfasern wird auch als Roving bezeichnet. Es versteht sich, dass bei technischen Systemen wie Faserbündeln in der Regel keine ideale Anordnung erreicht wird. Nahezu unidirektionale Faserbündel werden häufig auch einfach als unidirektionale Faserbündel bezeichnet. Das mindestens eine nahezu unidirektionale Faserbündel in der Zuglage kann mit Substraten, wie Kunststofffolien oder Papier, Fäden und/oder Kunststoff fixiert oder in einem Kunststoff eingebettet sein. Das mindestens eine nahezu unidirektionale

Faserbündel ist vorzugsweise flächig ausgebildet. Solche nahezu unidirektionalen

Faserbündel sind im Handel erhältlich, z.B. als UD-Bänder, UD-Gelege oder UD- Schichten.

UD ist die Abkürzung für unidirektional. UD-Bänder und UD-Gelege werden auch als UD-Faserbänder bzw. UD-Fasergelege bezeichnet und enthalten im wesentlichen parallel angeordnete Langfasern, die ggf. mit Substraten, wie Kunststofffolien oder Papier, Fäden und/oder Kunststoff fixiert sind. UD-Gelege können z.B. durch eine Papier- oder

Fadenheftung zusammengehalten werden. UD-Schichten sind Faserverbundkunststoffe, in denen im Wesentlichen parallel angeordnete Langfasern in einem Kunststoff eingebettet sind.

Zwei oder mehr UD-Bänder, UD-Gelege oder UD-Schichten können bei Bedarf übereinander laminiert werden, um größere Verbünde zu bilden. In den Laminaten werden die jeweiligen Bänder, Gelege oder Schichten insbesondere so angeordnet, dass die nahezu unidirektionalen Faserbündel gleichgerichtet in Längsrichtung orientiert sind.

Als Kunststoff zur Fixierung oder Einbettung der nahezu unidirektionalen Faserbündel eignen sich thermoplastische Kunststoffe, duroplastische Kunststoffe, wie z.B.

Epoxidharze, Phenol-Formalaldehyd-Harze oder Polyurethane, und elastomere

Kunststoffe, wie Kautschuke oder Polyurethane.

Die Zuglage enthaltend mindestens ein nahezu unidirektionales Faserbündel ist bevorzugt ein UD-Band, ein UD-Gelege, eine UD-Schicht oder ein Laminat davon.

Bei den Fasern des Faserbündels kann es sich um synthetische Fasern handeln, z.B. um Carbonfasern, Glasfasern, Polymerfasern oder Basaltfasern. Es kann sich auch um Hybridfaserbündel handeln, worin zwei oder mehr Fasern aus einem unterschiedlichen Material enthalten sind.

Die Fasern des Faserbündels sind z.B. aus Carbon (Kohle), Glas, Polybenzoxazol, Aramid, Basalt, Polyamid (PA), Polyester, Polyetheretherketon (PEEK), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN) oder mindestens zwei dieser Fasern, wobei Carbon-Fasern, Aramid-Fasern, Polybenzoxazol-Fasern, Glas-Fasern und Basalt-Fasern oder mindestens zwei dieser Fasern bevorzugt sind. Besonders bevorzugt sind nahezu uni- direktionale Faserbündel aus Carbon-Fasern und nahezu unidirektionale Hybrid- Faserbündel aus Carbon-Fasern und mindestens einer anderen der oben genannten Fasern, z.B. Hybrid-Faserbündel aus Carbon-Fasern und Glas-Fasern.

Die Dicke der Zuglage kann z.B. in Abhängigkeit von dem eingesetzten Fasermaterial, dem Durchmesser der Riemenscheibe und der beabsichtigten Anwendung in breiten Bereichen variieren. Die Zuglage kann z.B. eine Dicke h im Bereich von 0,1 bis 10 mm, bevorzugt von 0,5 bis 5 mm, aufweisen. Die Breite der Zuglage kann in breiten Bereichen variieren, insbesondere in Abhängigkeit davon ob nur eine durchgängige oder zwei oder mehr nebeneinandergeordnete Zuglagen eingesetzt werden. Die Zuglage kann z.B. eine Breite im Bereich von 5 bis 100 mm, bevorzugt von 10 bis 30 mm, aufweisen. Bevorzugt werden eine Zuglage oder z.B. 2 bis 10 nebeneinander angeordnete und gegebenenfalls beabstandete Zuglagen eingesetzt.

Zur Vermeidung oder deutlichen Verringerung der Druckbelastung der Faserbündel bei Einsatz des Riemens wird die Deckschichtdicke in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen eingestellt. Dabei bestimmen die Dicke der Zuglage, die Materialeigenschaften, insbesondere die Härte, der Deckschicht und der kleinste Biegedurchmesser die Dicke der Deckschicht.

Folgende geometrischen Zusammenhänge haben sich in Abhängigkeit vom Scheibendurchmesser als optimal für den Riemen erwiesen und gelten für das erfindungsgemäße Antriebs- und Tragesystem, wobei b die Dicke der Deckschicht und h die Dicke der Zuglage darstellt:

A) Bei einem Durchmesser der Riemenscheibe von 70 bis 200 mm: für eine Deckschicht mit der Härte > 95 Shore A gilt: b > 1,2 x h für eine Deckschicht mit der Härte von 90 bis 95 Shore A gilt: b > 1,5 x h für eine Deckschicht mit der Härte < 90 Shore A gilt: b > 2 x h

B) Bei einem Durchmesser der Riemenscheibe von größer 200 mm bis 500 mm ist die Dicke der Deckschicht b > 1,5 mm.

C) Bei einem Durchmesser der Riemenscheibe von über 500 mm ist die Dicke der Deckschicht b > 2,5 mm.

Für die Beziehungen A), B) und C) kann die Deckschicht theoretisch auch deutlich stärker als die gemäß diesen Beziehungen erforderliche Mindestdicke sein, aus technischer Sicht ist dies aber nicht sinnvoll bzw. nicht erforderlich. Nur beispielhaft kann unter Berücksichtigung der vorstehenden Beziehungen A) bis C), die Dicke der Deckschicht b z.B. bei einem Durchmesser d der Riemenscheibe von 70 bis 200 mm im Bereich von 0,2 bis 1,5 mm, bei einem Durchmesser d der Riemenscheibe von größer 200 bis 500 mm im Bereich von 1,5 bis 3 mm und bei einem Durchmesser d der Riemenscheibe von über 500 mm im Bereich von 2,5 bis 5 mm liegen. Es sind aber durchaus größere Schichtdicken möglich.

Der Antriebs- oder Tragriemen kann nur aus der Deckschicht und der Zuglage bestehen. In dieser Ausführungsform wird die Deckschicht auf einer Seite der Zuglage, wie eines U- Bandes, angebracht, um den Riemen zu erhalten. Einzelheiten zum Herstellungsverfahren werden nachstehend erläutert. Die Deckschicht und die Zuglage bilden im Verbund den Riemen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Antriebs- oder Tragriemen einen

Riemenkörper auf, der einen Riemenrücken aus einem polymeren Material mit elastischen Eigenschaften und die Deckschicht umfasst. Die Zuglage kann sandwichartig zwischen Deckschicht und Riemenrücken angeordnet sein. Die Zuglage ist vorzugsweise in dem Riemenkörper eingebettet.

Als polymeres Material mit elastischen Eigenschaften für den Riemenrücken können die gleichen polymeren Materialien mit elastischen Eigenschaften eingesetzt werden, die vorstehend für die Deckschicht beschrieben wurden. Es wird daher auf die obigen

Angaben für das polymere Material mit elastischen Eigenschaften einschließlich der bevorzugten Beispiele, der Zusatzstoffe und der Härte verwiesen. Auch der Riemenrücken ist bevorzugt aus Polyurethan.

Der Riemenrücken und die Deckschicht können aus dem gleichen oder einem unterschiedlichen polymeren Material gebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind sie aus dem gleichen polymeren Material mit elastischen Eigenschaften gebildet.

In einer speziellen Ausführungsform kann der Riemenrücken so ausgebildet sein, dass er auf der der Deckschicht gegenüberliegenden Seite des Riemens, eine obere Deckschicht auf der Zuglage bildet, für die ebenfalls die vorstehend für die Deckschicht genannten Beziehungen a) bis e) bzw. A) bis C) gelten. Die beiden Deckschichten können hinsichtlich polymerem Material, Härte und/oder Schichtdicke gleich oder verschieden sein. Auf diese Weise kann der Riemen beidseitig als Lauffläche für die gleiche oder für verschiedene Riemenscheiben verwendet werden. In einer Ausführungsform ist der Riemen symmetrisch ausgebildet, d.h. er weist sowohl unter als auch über der Zuglage eine Deckschicht wie vorstehend definiert auf, wobei beide Deckschichten aus dem gleichen Material sind und die gleiche Dicke aufweisen.

Die Zuglage verläuft durchgängig in Längsrichtung des Riemens. In Querrichtung des Antriebs- oder Tragriemens kann die Zuglage durchgängig über die gesamte Riemenbreite oder einen Teil der Riemenbreite angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass in Quer- richtung des Antriebs- oder Tragriemens zwei oder mehr Zuglagen nebeneinander angeordnet sind, wobei sie sich in Dickenrichtung auf der gleichen Höhe befinden. Diese können auch voneinander in Querrichtung beabstandet sein, so dass zwischen den einzelnen Zuglagen freie Bereiche oder mit dem Riemenrücken ausgefüllte Bereiche auf der Deckschicht vorliegen können.

Die Aufbringung der Deckschicht und gegebenenfalls des Riemenrückens auf die mindestens eine Zuglage oder die bevorzugte Einbettung der mindestens einen Zuglage in den die Deckschicht und den Riemenrücken umfassenden Riemenkörper können dabei auf übliche, dem Fachmann bekannte Weise durchgeführt werden, z.B. durch Extrusion oder Gießen, wobei Extrusion bevorzugt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die mindestens eine Zuglage durch Gießen oder Extrusion in ein polymeres Material eingebettet, wobei das polymere Material den Riemenkörper aus Deckschicht und

Riemenrücken bildet. Deckschicht und Riemenrücken sind dann aus dem gleichen polymeren Material mit elastischen Eigenschaften gebildet.

Es kann z.B. ein thermoplastisches Elastomer, das gegebenenfalls Zusatzstoffe enthält, wie vorstehend ausgeführt, durch Erwärmen in eine Schmelze überführt werden. Die Schmelze kann dann durch Extrusion oder Gießen auf die mindestens eine Zuglage appliziert werden oder die mindestens eine Zuglage wird durch Extrusion oder Gießen in die Schmelze eingebettet. Nach Abkühlung wird der Riemen erhalten.

Der Antriebs- oder Tragriemen ist bevorzugt ein Flachriemen. Der Riemen weist bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei der Antriebs- oder Tragriemen z.B. eine Breite im Bereich von 10 bis 120 mm, bevorzugt 15 bis 80 mm, und eine Dicke im Bereich von 1 bis 12 mm, bevorzugt 1,5 bis 8 mm, aufweist. Das Aspektverhältnis, d.h. das Verhältnis von Breite zu Dicke, des Riemens liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 30. Der Riemen ist bevorzugt ein Antriebsriemen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die ein vorstehend beschriebenes Antriebsoder Tragesystem umfasst. Die Vorrichtung ist bevorzugt eine Antriebs- und/oder

Hebevorrichtung und insbesondere eine Aufzuganlage.

Der vorstehend beschriebene Riemen ist allgemein für Anwendungen in der Antriebstechnik und Hebetechnik geeignet. Die Erfindung betrifft daher auch die Verwendung des Riemens, der eine Deckschicht als Lauffläche und mindestens eine Zuglage, die unmittelbar über der Deckschicht angeordnet ist, umfasst, wobei die Deckschicht aus einem polymeren Material mit elastischen Eigenschaften ist, und die Zuglage mindestens ein in Längsrichtung des Riemens verlaufendes, nahezu unidirektionales Faserbündel enthält, als Antriebs- oder Tragriemen für eine Riemenscheibe mit einem Durchmesser von mindestens 70 mm. Die vorstehenden Angaben zum Riemen gelten entsprechend.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung ist es bevorzugt, dass die bereits vorstehend angeführten Beziehungen gelten:

a) wenn 70 mm < d < 200 mm und Sh > 95 Shore A, dann gilt b > 1,2 x h, wobei b bevorzugt 0,2mm bis 1,5 mm ist

b) wenn 70 mm < d < 200 mm und 90 Shore A < Sh < 95 Shore A, dann gilt b > 1,5 x h, wobei b bevorzugt 0,2mm bis 1,5 mm ist

c) wenn 70 mm < d < 200 mm und Sh < 90 Shore A, dann gilt b > 2 x h, wobei b bevorzugt 0,2mm bis 1,5 mm ist

d) wenn 200 mm < d < 500 mm, dann gilt 1,5 mm < b

e) wenn d > 500 mm, dann gilt 2,5 mm < b,

Wie bereits vorstehend ausgeführt kann für die Beziehungen a) bis e) die Deckschicht theoretisch auch deutlich stärker als die gemäß diesen Beziehungen erforderliche

Mindestdicke sein, aus technischer Sicht ist dies aber nicht sinnvoll bzw. nicht

erforderlich. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. la-c ein unidirektionales Faserbündel im Längsschnitt;

Fig. 2 einen gebogenen Riemen gemäß der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 3 einen um eine Riemenscheibe gebogenen Riemen gemäß der Erfindung im

Längsschnitt;

Fig. 4a-b zwei Ausführungsformen eines Riemens gemäß der Erfindung im Querschnitt.

Fig. la zeigt ein unidirektionales Faserbündel im Längsschnitt ohne Beanspruchung. Fig. lb zeigt das unidirektionale Faserbündel im Längsschnitt unter Zugbeanspruchung in Längsrichtung und die dabei auftretenden Zugkräfte. Fig. lc zeigt das unidirektionale Faserbündel im Längsschnitt in gebogenem Zustand und die dabei auftretenden Zug- und Druckbelastungen.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt einen erfindungsgemäß verwendeten Riemen mit einer Deckschicht 1 mit einer Dicke b und eine Zuglage 2 mit einer Dicke h in gebogenem Zustand und die dabei auftretenden Zug- und Druckkräfte.

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Antriebs- oder Tragesystem, bei dem ein Riemen mit einer Deckschicht 1 mit einer Dicke b, einer Zuglage 2 mit einer Dicke h und einem Riemenrücken 3 um eine Riemenscheibe 4 gebogen ist.

In einer exemplarischen konkreten Ausführungsform, das den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken soll, bilden gemäß Fig. 3 die Deckschicht 1 mit einer Dicke von 1,15 mm und der Riemenrücken 3 als Gesamteinheit einen Riemenkörper aus einem Polyurethan-Elastomer mit einer Shore A Härte von 92 Shore A. In den Riemenkörper ist die Zuglage 2 eingebettet. Die Zuglage 2 ist ein UD-Carbonfaserband mit einer Dicke von 0,7 mm. Der Riemen ist ein Flachriemen mit einer Breite von etwa 30 mm und eine Dicke von etwa 3 mm. Die Riemenscheibe ist eine Traktions scheibe mit einem Durchmesser von etwa 100 mm. Diese Ausführungsform ist z.B. als Traktionssystem für eine Aufzuganlage geeignet.

In den Fig. 4a-b ist ein Riemen im Querschnitt in zwei alternativen Ausführungsformen gezeigt, in denen ein bzw. drei Zuglagen 2 in einem Riemenkörper 5 eingebettet sind. Der Riemenkörper 5 ist jeweils aus einer Deckschicht 1 und einem Riemenrücken 3 gebildet. Es kann sich dabei jeweils um den in Fig. 3 gezeigten Riemen handeln. In Fig. 4a ist im Riemenkörper 5 eine Zuglage 2 eingebettet. Fig. 4b zeigt eine Ausführungsform in der drei Zuglagen 2 in Querrichtung nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet sind. Der dabei entstehende Raum wird durch den Riemenkörper 5 ausgefüllt. Die drei Zuglagen sind in gleicher Höhe angeordnet. Die Fig. 4a und 4b zeigen eine symmetrische

Ausführungsform, bei der beide Seiten des Riemens als Deckschicht ausgebildet sind.

Bezugszeichenliste

1 Deckschicht des Riemens

2 Zulage des Riemens

3 Riemenrücken des Riemens

4 Riemenscheibe

5 Riemenkörper

Claims

Patentansprüche

1. Antriebs- oder Tragesystem, umfassend eine Riemenscheibe mit einem Durchmesser von mindestens 70 mm und einen um die Riemenscheibe gebogenen Antriebs- oder Tragriemen,

wobei der Antriebs- oder Tragriemen eine Deckschicht, die auf der unteren, der Riemenscheibe zugewandten Seite des Riemens angeordnet ist, und mindestens eine Zuglage, die unmittelbar über der Deckschicht angeordnet ist, umfasst;

die Deckschicht aus einem polymeren Material mit elastischen Eigenschaften ist, und

die Zuglage mindestens ein in Längsrichtung des Riemens verlaufendes, nahezu unidirektionales Faserbündel enthält,

wobei folgende Beziehungen gelten:

a) wenn 70 mm < d < 200 mm und Sh > 95 Shore A, dann gilt b > 1,2 x h

b) wenn 70 mm < d < 200 mm und 90 Shore A < Sh < 95 Shore A, dann gilt b > 1,5 x h c) wenn 70 mm < d < 200 mm und Sh < 90 Shore A, dann gilt b > 2 x h

d) wenn 200 mm < d < 500 mm, dann gilt 1,5 mm < b

e) wenn d > 500 mm, dann gilt 2,5 mm < b,

2. Antriebs- oder Tragesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe eine Traktions Scheibe ist.

3. Antriebs- oder Tragesystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass der Antriebs- oder Tragriemen einen Riemenkörper aufweist, der einen Riemenrücken aus einem polymeren Material mit elastischen

Eigenschaften und die Deckschicht umfasst, wobei die Zuglage bevorzugt in dem Riemenkörper eingebettet ist.

4. Antriebs- oder Tragesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenrücken und die Deckschicht aus dem gleichen oder einem unterschiedlichen polymeren Material gebildet sind.

5. Antriebs- oder Tragesystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass die Dicke h der Zuglage im Bereich von 0,1 bis 10 mm liegt.

6. Antriebs- oder Tragesystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Fasern des Faserbündels aus Carbon, Glas, Polybenzoxazol, Aramid, Basalt, Polyamid, Polyester, Polyetheretherketon, Polyethylenterephthalat oder Polyethylen-2,6-naphthalat oder mindestens zwei dieser Fasern sind, wobei Carbon-Fasern, Aramid-Fasern, Polybenzoxazol-Fasern, Glas-Fasern und Basalt- Fasern bevorzugt und Carbon-Fasern besonders bevorzugt sind.

7. Antriebs- oder Tragesystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Deckschicht aus einem Kautschuk und/oder einem

Polyurethan gebildet ist, wobei Polyurethan bevorzugt ist.

8. Antriebs- oder Tragesystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, dass die Zuglage ein UD-Band, ein UD-Gelege, eine UD-Schicht oder ein Laminat davon ist.

9. Antriebs- oder Tragesystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, dass in Querrichtung des Antriebs- oder Tragriemens eine Zuglage durchgängig über die gesamte Riemenbreite oder einen Teil der Riemenbreite angeordnet ist oder in Querrichtung des Antriebs- oder Tragriemen zwei oder mehr Zuglagen nebeneinander angeordnet sind.

10. Antriebs- oder Tragesystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass der Antriebs- oder Tragriemen ein Flachriemen ist.

11. Antriebs- oder Tragesystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebs- oder Tragriemen einen rechteckigen Querschnitt aufweist, bevorzugt mit einer Breite im Bereich von 15 bis 80 mm und einer Dicke im Bereich von 1,5 bis 8 mm.

12. Vorrichtung, umfassend ein Antriebs- oder Tragesystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vorrichtung bevorzugt eine Antriebs- und/oder Hebevorrichtung und insbesondere eine Aufzuganlage ist.

13. Verwendung eines Riemens, der eine Deckschicht als Lauffläche und mindestens eine Zuglage, die unmittelbar über der Deckschicht angeordnet ist, umfasst, wobei die Deckschicht aus einem polymeren Material mit elastischen Eigenschaften ist und die Zuglage mindestens ein in Längsrichtung des Riemens verlaufendes, nahezu unidirektionales Faserbündel enthält, als Antriebs- oder Tragriemen für eine Riemenscheibe mit einem Durchmesser von mindestens 70 mm,

wobei bevorzugt folgende Beziehungen gelten:

d) wenn 200 mm < d < 500 mm, dann gilt 1,5 mm < b

e) wenn d > 500 mm, dann gilt 2,5 mm < b,

Verwendung nach Anspruch 13, wobei der Antriebs- oder Tragriemen wie in einem der Ansprüche 3 bis 11 definiert ist.