WO2020151845A1 - Verfahren zur herstellung eines antriebsriemens und dadurch hergestellter antriebsriemen antriebsriemen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing an endless
- Strength members or cords running in the longitudinal direction of the belt a tubular drive belt blank being built up in layers from individual material or mixture layers applied to a rotating drum, a so-called build-up drum, and the strength members being wound at an angle to the drum axis on or between individual material or mixture layers , After completion of the structure and after its vulcanization, the tubular blank, the length of which is a multiple of the belt width, is cut into individual drive belts.
- the profiling or shaping can take place by different methods.
- grinding process a blank with a smooth surface is subjected to material-removing processing (grinding) after complete vulcanization and before the rings are cut off, as a result of which the profile is introduced on the outside, namely into the so-called substructure.
- the profile of the blank is already created during vulcanization in the molding process.
- a cylindrical vulcanization form is usually used for V-ribbed belts, with the negative of the profile on the inside having. The blank is then pressed into this negative before or during vulcanization.
- the rings are “turned inside out” so that their profiled side lies on the inside.
- the drive belt is obtained which, with its possibly profiled inside, drives pulleys of complementary design and, if necessary, tensioning pulleys or other drives are non-positively connected to the rear.
- a toothed belt is also usually used in a cylindrical shape, but the outside of which is provided with grooves that represent the negative of the tooth profile.
- An elastic textile is usually put on the form as a stocking, then the tensile cord is wound up helically and then onto the
- Tension layer applied a layer of unvulcanized rubber compound.
- the rubber mixture becomes liquid during vulcanization. It is partially pressed through the inflow position by means of a cylindrical outer sleeve and corresponding pressure, as a result of which the teeth are shaped with the textile.
- the vulcanized roll is then pulled from the mold and separated into the desired belts using a cutting process.
- the present invention now relates generally to the production of endless drive belts which run in the longitudinal direction of the belt
- Strength members or cords are provided.
- the reinforcement In the production of such endless drive belts made of elastomeric material, the reinforcement, usually a twisted or beaten cord, is wound at a certain pitch helically or helically onto a circumferentially stretchable coated or uncoated textile hose or onto a hose made of an uncured rubber mixture. This creates the reinforcement layer or the cord layers of the drive belt cut later.
- the textile hose or the mixture hose are mounted on a cylindrical steel drum, namely the so-called building drum, which rotates during the winding of the reinforcement.
- the strength member is moved with the help of a guide roller at a constant speed perpendicular to the circumferential direction, ie in the longitudinal direction of the drum.
- Strength members or cords usually have opposite
- the term “tendency to run off” means the property of a drive belt of “running off” the side of the belt pulleys. This often has to be prevented by so-called flanged disks or thrust washers.
- Two cords with the opposite lay direction are used especially for timing belts and most V-ribbed belts.
- the use of two cords wound in parallel also has the advantage that the winding process during the assembly of the straps is shorter than in the cases where only one reinforcement is used for winding.
- the invention resides in its general basis i.a. in that several individual reinforcements running parallel to the drum are wound up in such a way that after the winding all reinforcements are helical or
- the angle a is the angle that is between the later
- drive belts made of elastomeric material with an inner layer made of reinforcing elements running in the longitudinal direction of the belt can be produced particularly advantageously if four individual, parallel arranged reinforcing elements or cords are used to wind up the reinforcing element layer. This achieves a sufficient reduction in the time-consuming winding during the assembly and at the same time receives a drive belt with increased transverse elasticity.
- drive belts of any kind can be manufactured, for example V-ribbed belts, toothed belts, flat belts or
- V-belts All of these types of belts have the advantages mentioned.
- the reinforcements or cords are usually twisted or beaten cord.
- Such cords consist of endless filaments, which are twisted or slung around themselves or around a soul as S-shaped or Z-shaped.
- the continuous filaments consist of polyester (PES), especially polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), especially nylon (PA6.6), aramid, especially poly (p-phenylene terephthalamide), glass, carbon fibers, but also made of
- PEEK Polyetheretherketone
- PVA polyvinyl alcohol
- PVAL made of steel
- the cords can be provided with an internal preparation on their inside, i.e. between the beaten filaments, for example with resorcinol-formaldehyde latex (RFL) or isocyanate.
- the cords can also be equipped with a flux preparation, in particular with resorcinol-formaldehyde latex (RFL) or polyurethane (PU).
- the latter can be provided with a solution, preferably sprayed in a flow-controlled manner, which brings about a connection between the respective material layer and the strength member or tensile cord. This is often a so-called “dip”, which increases the adhesion and connection of the reinforcement with the surrounding material matrix.
- the elastomeric material of the drive belt is usually made of vulcanizate Ethylene-propylene-diene rubber (EPDM, EPM), chloroprene rubber (CR), styrene-butadiene rubber (SBR), natural rubber (NR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) or hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (H-NBR) designed or made of polyurethane (PU).
- EPDM Ethylene-propylene-diene rubber
- EPM chloroprene rubber
- SBR styrene-butadiene rubber
- NR natural rubber
- NBR acrylonitrile-butadiene rubber
- H-NBR hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber
- the nature of the method according to the invention and of the drive belt produced thereby is illustrated once again using an exemplary embodiment.
- the single figure shows a schematic diagram of the position and arrangement of the individual strength members or cords within a strength member layer of a drive belt produced using the method according to the invention.
- Material layers are arranged. After vulcanization and the cutting of the individual drive belts, the arrangement of the strength members shown in FIG. 1 is formed in the longitudinal direction of the drive belt.
- the strength members 1 and 3 are formed with an S-lay, while the strength members 2 and 4 are formed with an opposite Z-lay.
- the winding is done with such an angle a that the
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines endlosen Antriebsriemens aus elastomerem Material mit innenliegenden und in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern bzw. Corden, wobei ein schlauchförmiger Antriebsriemenrohling schichtweise aus einzelnen auf einer rotierenden Trommel (Aufbautrommel) aufgebrachten Material- oder Mischungslagen aufgebaut wird und die Festigkeitsträger unter einem Winkel zur Trommelachse auf oder zwischen einzelne Material- oder Mischungslagen aufgespult werden, wobei nach Fertigstellung des Aufbaus und nach dessen Vulkanisation der schlauchförmige Rohling in einzelne Antriebsriemengeschnitten wird, wobei mehrere einzelne, parallel auf die Trommel auflaufende Festigkeitsträger so aufgespult werden, dass nach dem Spulen alle Festigkeitsträger schraubenförmig bzw. wendelförmig mit gleicher Steigung nebeneinanderliegend auf oder in denjeweiligen auf der Trommel befindlichen schlauchförmigen Materiallagen angeordnet sind.
Description
Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES ANTRIEBSRIEMENS UND DADURCH HERGESTELLTER ANTRIEBSRIEMEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines endlosen
Antriebsriemens aus elastomerem Material mit innenliegenden und in
Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern bzw. Corden, wobei ein schlauchförmiger Antriebsriemenrohling schichtweise aus einzelnen auf einer rotierenden Trommel, einer so genannten Aufbautrommel, aufgebrachten Material oder Mischungslagen aufgebaut wird und die Festigkeitsträger unter einem Winkel zur Trommelachse auf oder zwischen einzelne Material- oder Mischungslagen aufgespult werden, wobei nach Fertigstellung des Aufbaus und nach dessen Vulkanisation der schlauchförmige Rohling, dessen Länge einem Vielfachen der Riemenbreite entspricht, in einzelne Antriebsriemen geschnitten wird.
Bei den Antriebsriemen, die auf ihrer Antriebsseite mit einem Profil versehen sind, also zum Beispiel Keilriemen und Keilrippenriemen, kann die Profilierung oder Formgebung durch unterschiedliche Verfahren stattfinden. Man unterscheidet hier Schleifverfahren und Formverfahren. Beim Schleifverfahren wird ein Rohling mit glatter Oberfläche nach der vollständigen Vulkanisation und vor dem Abschneiden der Ringe einer materialabtragenden Bearbeitung (Schleifen) unterzogen, wodurch auf seiner Außenseite, nämlich in den so genannten Unterbau, das Profil eingebracht wird.
Demgegenüber wird beim Formverfahren das Profil des Rohlings bereits während der Vulkanisation erzeugt. Für Keilrippenriemen wird meist eine zylindrische Vulkanisationsform verwendet, die auf ihrer Innenseite das Negativ des Profils
aufweist. Der Rohling wird dann vor bzw. während der Vulkanisation in dieses Negativ eingepresst.
Nachdem die einzelnen Ringe vom Rohling abgeschnitten sind, werden die Ringe „umgekrempelt“ so dass ihre profilierte Seite auf der Innenseite liegt. Man erhält so den Antriebsriemen, der mit seiner ggf. profilierten Innenseite komplementär gestaltete Riemenscheiben antreibt und auf dessen Rückseite gegebenenfalls Spannrollen oder weitere Antriebe kraftschlüssig angeschlossen werden.
Bei Zahnriemen verwendet man ebenfalls meist eine zylindrische Form, bei der aber die Außenseite mit Rillen versehen ist, die das Negativ des Zahnprofils darstellt. Auf die Form wird meist ein elastisches Textil als Strumpf aufgezogen, dann der Zugstrang wendelförmig aufgespult and anschließend auf die
Zugstranglage eine Lage unvulkanisierte Gummimischung aufgebracht. Während der Vulkanisation wird die Gummimischung flüssig. Sie wird mittels einer zylinderförmigen Außenmanschette und entsprechendem Druck teilweise durch die Zustranglage gedrückt, wodurch die Zähne mit dem Textil ausgeformt werden. Anschließend wird der vulkanisierte Wickel von der Form gezogen und in die gewünschten Riemen mittels eines Schneideprozesses vereinzelt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ganz allgemein die Herstellung von endlosen Antriebsriemen, welche mit Riemenlängsrichtung verlaufenden
Festigkeitsträgern oder Corden versehen sind.
Bei der Herstellung solcher endlosen Antriebsriemen aus elastomerem Material wird der Festigkeitsträger, in aller Regel ein gezwirnter oder geschlagener Cord, unter einer gewissen Steigung wendelförmig bzw. schraubenförmig auf einen in Umfangsrichtung dehnbaren beschichteten oder unbeschichtete Textilschlauch oder auf einen Schlauch aus einer unvulkanisierten Gummimischung aufgespult. Dadurch entsteht die Festigkeitsträgerlage bzw. die Cordlagen des später geschnittenen Antriebsriemens.
Der Textilschlauch oder der Mischungsschlauch sind dabei auf einer zylindrischen Stahltrommel aufgezogen, nämlich der so genannten Aufbautrommel, die sich während des Aufspulens des Festigkeitsträgers dreht. Der Festigkeitsträger wird dabei mithilfe eines Führungsröllchens mit konstanter Geschwindigkeit senkrecht zur Umfangsrichtung, d.h. in Längsrichtung der Trommel bewegt.
Bei manchen Antriebsriemen werden statt einem Festigkeitsträger gleichzeitig zwei Festigkeitsträger parallel mit gleicher Spannung gespult. Diese
Festigkeitsträger oder Corde haben in der Regel entgegengesetzte
Schlagrichtung, wodurch eine seitliche Ablaufneigung der Antriebsriemen im Betrieb deutlich verringert wird. Unter dem Begriff„Ablaufneigung“ versteht man die Eigenschaft eines Antriebsriemens, von den Riemenscheiben seitlich „abzulaufen“. Dies muss oft durch so genannte Bordscheiben oder Anlaufscheiben verhindert werden. Zwei Corde mit entgegengesetzter Schlagrichtung werden insbesondere bei Zahnriemen und bei den meisten Keilrippenriemen verwendet. Die Verwendung von zwei parallel gespulten Corden hat zudem den Vorteil, dass der Spulvorgang bei der Konfektion der Riemen kürzer ist als in den Fällen, in denen nur mit einem Festigkeitsträger gespult wird.
Trotzdem ist das Spulen des Festigkeitsträgers/der Festigkeitsträger ein
zeitintensiver Schritt bei der Herstellung. Eine Verkürzung der Spulzeit erhöht somit die Produktivität der Konfektionsanlagen signifikant. Die offensichtliche Lösung, die Trommel beim Spurvorgang schneller drehen zu lassen, ist mit erheblichen Problemen verbunden, da sich bei erhöhter Umfangsgeschwindigkeit der auf der Trommel befindliche Materialschlauch aufgrund der Fliehkraft aufdehnt und dann Falten wirft.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, den Spulenvorgang bei der
Konfektionierung von Antriebsriemen weiter zu verkürzen und dadurch auch die
Herstellkosten deutlich zu senken, ohne die Eigenschaften der Antriebsriemen negativ zu beeinflussen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung besteht in ihrer allgemeinen Grundlage u.a. darin, dass mehrere einzelne, parallel auf die Trommel auflaufende Festigkeitsträger so aufgespult werden, dass nach dem Spulen alle Festigkeitsträger schraubenförmig bzw.
wendelförmig mit gleicher Steigung nebeneinanderliegend auf oder in den jeweiligen auf der Trommel befindlichen schlauchförmigen Materiallagen angeordnet sind. Durch eine solche Verfahrensweise verkürzt sich das Aufspulen der Festigkeitslagen bei der Herstellung von Antriebsriemenrohlingen erheblich. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Verfahren so ausgebildet wird, dass eine Anzahl von 2n parallel auf die Trommel auflaufenden Festigkeitsträger aufgespult werden, wobei n ganzzahlig und größer oder gleich 2 ist. Die kleinste Anzahl an aufgespulten Festigkeitsträgern liegt dann bei 4, so dass vier parallellaufende Festigkeitsträger oder Corde auf die Materiallagen der
Aufbautrommel aufgespult werden. Da die Corde parallel und mit gleicher Steigung, d. h. gleichem Winkel über Führungseinrichtungen/Führungsrollen auf die Materiallagen aufgebracht werden, gilt tan a = z (d/U)
mit: U = Umfang des Riemens
d = mittlerer Abstand zwischen den Festigkeitsträgern in der Lage von Festigkeitsträgern
z = 2n = Anzahl der verwendeten parallel gespulten Festigkeitsträger
Der Winkel a ist dabei der Winkel, der sich zwischen der späteren
Riemenlängsrichtung und den im Riemen befindlichen Corden ausbildet. Der Winkel a wird also umso größer, je mehr Festigkeitsträger parallel nebeneinander
aufgespult werden. Der Winkel ß zwischen den auf die Trommel auflaufenden aufgespulten Festigkeitsträgern und der Längsachse der Trommel/Aufbautrommel ergebe sich dann zu ß = 90° - a und würde umso kleiner, je mehr Festigkeitsträger parallel nebeneinander aufgespult werden.
Je größer die Anzahl der verwendeten parallel gespulten Festigkeitsträger ist, desto größer wird auch die Querelastizität der Riemen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass ein solcher Riemen mit höherer Querelastizität, beispielsweise ein Keilrippenriemen, unempfindlicher gegenüber Schiefstellungen oder einem Fluchtfehler der Riemenscheiben ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Festigkeitsträger als geschlagene Corde mit unterschiedlicher Schlagrichtung ausgebildet sind, wobei vorzugsweise jeweils zwei nebeneinanderliegende Corde mit gegensätzlicher Schlagrichtung versehen sind. Eine solche Ausbildung verhindert, wie bereits oben dargestellt, eine seitliche Ablaufneigung der Antriebsriemen im Betrieb.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung eines schrägverzahnten Antriebsriemens besteht darin, dass die Anzahl der parallel auf die Trommel auflaufenden Festigkeitsträger und der damit sich ändernde Spulwinkel zur Trommelachse so ausgebildet wird, dass die
Festigkeitsträger im Wesentlichen senkrecht zu den Zahnflanken der
Schrägverzahnung verlaufen. Dadurch erhöht sich die Steifigkeit des Riemens senkrecht zum Riemen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Antriebsriemens aus elastomerem Material mit einer innenliegenden Lage aus in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern besonders vorteilhaft dann hersteilen, wenn vier einzelne, parallel verlaufend angeordneten Festigkeitsträgern bzw. Corden zum Aufspulen der Festigkeitsträgerlage verwendet werden. Dadurch erreicht man eine ausreichende Verkürzung des zeitintensiven Spulens während
der Konfektionierung und erhält gleichzeitig einen Antriebsriemen mit einer vergrößerten Querelastizität.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Antriebsriemen jeglicher Art hersteilen, zum Beispiel Keilrippenriemen, Zahnriemen, Flachriemen oder
Keilriemen. Bei allen diesen Riemenarten ergeben sich die genannten Vorteile.
Bei den Festigkeitsträgern oder Corden handelt es sich, wie oben bereits erwähnt, in aller Regel um gezwirnten oder geschlagenen Cord. Solche Corde bestehen aus Endlosfilamenten, die als S-schlag oder Z-Schlag um sich selbst oder um eine Seele herumgedreht bzw. geschlagen werden. Die Endlosfilamente bestehen dabei etwa aus Polyester (PES), insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) , Polyamid (PA), insbesondere Nylon (PA6.6), Aramid, insbesondere Poly(p- phenylenterephthalamid), Glas, Carbonfasern, aber auch aus
Polyphenylenbenzobisoxazol (PBO), Polyethylennaphthalat (PEN),
Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylalkohol (PVA oder PVAL oder aus Stahl.
Die Corde können dabei in ihrem Inneren, also zwischen den geschlagenen Filamenten, mit einer Innenpräparation versehen werden, beispielsweise mit Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) oder Isocyanat. Die Corde können auch mit einer Flaftmittelpräparation ausgerüstet sein, insbesondere mit Resorcin- Formaldehyd-Latex (RFL) oder Polurethan (PU).
Während des Aufspulens der Festigkeitsträger können letztere mit einer Lösung versehen werden, vorzugsweise durchflussgeregelt besprüht werden, welche eine Verbindung zwischen der jeweiligen Materiallage und dem Festigkeitsträger oder Zugstrang bewirkt. Dabei handelt es sich oft um einen so genannten„Dip“ durch den die Haftung und Verbindung des Festigkeitsträgers mit der umgebenden Materialmatrix erhöht wird.
Das elastomere Material der Antriebsriemen ist üblicherweise als Vulkanisat aus
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM, EPM), Chloropren-Kautschuk (CR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Naturkautschuk (NR), Acrylnitrilbutadien- Kautschuk (NBR) oder hydriertem Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (H-NBR) ausgebildet oder besteht aus Polyurethan (PU).
Anhand eines Ausführungsbeispiels ist das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des dadurch hergestellten Antriebsriemens noch einmal verdeutlicht. Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze Lage und Anordnung der einzelnen Festigkeitsträger bzw. Corde innerhalb einer Festigkeitsträgerlage eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Antriebsriemens.
Hier sind insgesamt vier parallel auf die Trommel auflaufende Festigkeitsträger 1 , 2, 3 und 4 so aufgespult worden, dass nach dem Spulen alle Festigkeitsträger schraubenförmig bzw. wendelförmig mit gleicher Steigung nebeneinanderliegend auf oder in den jeweiligen auf der Trommel befindlichen schlauchförmigen
Materiallagen angeordnet sind. Nach der Vulkanisation und dem Schneiden der einzelnen Antriebsriemen bildet sich in Längsrichtung des Antriebsriemens die in der Figur 1 dargestellte Anordnung der Festigkeitsträger aus.
Die Festigkeitsträger 1 und 3 sind dabei mit einem S-Schlag ausgebildet, während die Festigkeitsträger 2 und 4 mit einem entgegengesetzten Z-Schlag ausgebildet sind. Das Spulen ist dabei mit einem solchen Winkel a erfolgt, dass der
Festigkeitsträger 1 nach einer Umdrehung der Trommel an den Festigkeitsträger 4 in dem gleichen Abstand d anliegt, den auch die unterschiedlichen
Festigkeitsträger 1 und 2, 2 und 3 sowie 3 und 4 untereinander aufweisen.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines endlosen Antriebsriemens aus elastomerem Material mit innenliegenden und in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern bzw. Corden, wobei ein schlauchförmiger
Antriebsriemenrohling schichtweise aus einzelnen auf einer rotierenden Trommel (Aufbautrommel) aufgebrachten Material- oder Mischungslagen aufgebaut wird und die Festigkeitsträger unter einem Winkel zur
Trommelachse auf oder zwischen einzelne Material- oder Mischungslagen aufgespult werden, wobei nach Fertigstellung des Aufbaus und nach dessen Vulkanisation der schlauchförmige Rohling in einzelne Antriebsriemen geschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einzelne, parallel auf die Trommel auflaufende Festigkeitsträger (1 , 2, 3, 4) so aufgespult werden, dass nach dem Spulen alle Festigkeitsträger schraubenförmig bzw. wendelförmig mit gleicher Steigung nebeneinanderliegend auf oder in den jeweiligen auf der Trommel befindlichen schlauchförmigen Materiallagen angeordnet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem eine Anzahl von 2n parallel auf die
Trommel auflaufenden Festigkeitsträger aufgespult werden, wobei n ganzzahlig und größer oder gleich 2 ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Festigkeitsträger als
geschlagene Corde mit unterschiedlicher Schlagrichtung ausgebildet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem jeweils zwei nebeneinanderliegende Corde mit gegensätzlicher Schlagrichtung versehen sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung eines
schrägverzahnten Antriebsriemens, bei dem die Anzahl der parallel auf die Trommel auflaufenden Festigkeitsträger und der damit sich ändernde
Spulwinkel zur Trommelachse so ausgebildet ist, dass die Festigkeitsträger im Wesentlichen senkrecht zu den Zahnflanken der Schrägverzahnung verlaufen.
6. Antriebsriemens aus elastomerem Material mit einer innenliegenden Lage aus in Längsrichtung des Riemens verlaufenden Festigkeitsträgern, ausgebildet aus vier einzelnen, parallel verlaufend angeordneten Festigkeitsträgern bzw. Corden, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Antriebsriemen nach Anspruch 6, bei dem die Festigkeitsträger oder Corde mit Haftmittelpräparationen ausgerüstet sind, vorzugsweise Resorcin-
Formaldehyd-Latex (RFL) oder Polyurethan (PU).
8. Antriebsriemen nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Festigkeitsträger oder Corde mit Innenpräparationen ausgerüstet sind, vorzugsweise Resorcin- Formaldehyd-Latex (RFL) oder Isocyanat.
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