DE2121425A1

DE2121425A1 - Gezahnter Riemen

Info

Publication number: DE2121425A1
Application number: DE19712121425
Authority: DE
Inventors: Michael Healdgreen Cheshire Dent (Großbritannien)
Original assignee: Dunlop Holdings Ltd
Current assignee: Dunlop Holdings Ltd
Priority date: 1970-05-02
Filing date: 1971-04-30
Publication date: 1971-11-25
Also published as: FR2091078A5; ZA712713B; US3736805A; AU2830871A; GB1335966A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein jun.

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Case GRG.4810

DUNLOP HOLDINGS LIMITED, London / Großbrit.

Gezahnter Riemen

Die Erfindung betrifft gezahnte Treibriemen und insbesondere solche.mit einer Verstärkung aus feinen Drähten.

Es wurde vorgeschlagen, gezahnte Treibriemen mit feinen Drähten zu verstärken, wobei die Drähte in der Form von herkömmlichen Korden sind. Solche Riemen sind merklich weniger flexibel als textile Kordriemen und bei Riemen für Antriebe mit Riemenscheiben mit kleinem Durchmesser kann ein frühzeitiges Brechen auftreten infolge der Abnützung durch Scheuern, die durch das starke Verbiegen verursacht wird. Demzufolge werden mit Draht verstärkte Riemen normalerweise nicht für kleine kompakte Antriebssysteme empfohlen. Riemen mit einer

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Drahtkordverstärkung sind auch als Folge ihrer Steifigkeit leicht und dauernd verzogen, wenn sie mit einem kleinen Radius gebogen werden. Ein solches Verbiegen erzeugt einen Knick in dem Riemen und einen folgenden Fehler in der glatten Bewegung, wenn der Riemen läuft.

Riemen, die mit einer einzigen spiralförmigen Schicht eines herkömmlichen Drahtkordes verstärkt sind, haben die Neigung, die Spiralform der Schicht anzunehmen. Daher nimmt ein solcher Riemen beim Lauf keine gerade, parallele Bahn ein. An einem Riemenscheibenrad vorgesehene seitliche Führungen können die genaue Ausrichtung bewirken, aber sie bewirken auch einen größeren Verschleiß an den Kanten des Riemens.

Wegen dieser Nachteile wurden herkömmliche ärahtkordverstarkte Riemen nicht mit viel Erfolg bei relativ kleinen Antrieben verwendet, die einen großen Teil des Anwendungsgebietes für gezahnte Riemen darstellen. Für solche kleinen Antriebe wurde eine erhöhte Zugfestigkeit durch die Verwendung von Glasgarnen erhalten. Die Verwendung von Glasverstärkungen erfordert jedoch, daß besondere Vorsichtsmaßnahmen und Verfahren vorgesehen werden, um das Anhaften an dem Elastomer zu sichern und das Brechen des Garns unter den Bedingungen eines Verbiegens mit hoher Geschwindigkeit zu vermeiden.

Ziel der Erfindung ist daher eine unter diesen Gesichtspunkten verbesserte Art von gezahnten Treibriemen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein gezahnter Riemen einen kontinuierlichen Streifen aus elastornerem Material, in welchen wenigstens ein Drahtkord eingebettet ist, der sich in Längsrichtung bezüglich des Riemens erstreckt und wenigstens ein Bündel von Metallfaden feiner Dicke oder feiner Nummer umfaßt.

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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung haben die Metallfaden einen Durchmesser im Bereich von 0,0013 cm (0,0005 inch) bis 0,0076 cm (0,003 inch).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung haben die Metallfaden einen Durchmesser im Bereich von 0,0013 cm (0,0005 inch) bis 0,0051 cm (0,002 inch).

Herkömmliche Stahldrahtkörde sind im allgemeinen aus einer Anzahl von Strängen zusammengesetzt, wobei jeder Strang aus einer Anzahl von Stahldrähten besteht, die auf einer Drahtverseilungsmaschine umeinander herumgelegt sind. Erfindungsgemäß können Drahtkorde wirtschaftlich hergestellt werden, in denen die Stränge aus Bündeln von Drähten zusammengesetzt sind. In dieser Beschreibung wird der Ausdruck "Bündel" verwendet, um im wesentlichen parallele Drähte zu bezeichnen.

Daher werden bei den Korden, die für die erfindungsgemäß gezahnten Treibriemen verwendet werden, die Drähte in irgendeinem Strang nicht die gleiche relative Lage bezüglich der Achse des Strangs über die gesamte Länge des Kordes beibehalten. Dies steht im Gegensatz zu den Drähten in der herkömmlichen Art von Strängen, die durch Zusammenlegen der einzelnen Drähte gebildet werden, um einen verseilten Aufbau zu bilden.

Im Vergleich zu herkömmlichen verseilten Drahtkorden, die Fadendurchmesser von z.B. 0,01 cm (0,004 inch) oder mehr haben, hat die Drahtkordverstärkung für einen erfindungsgemäßen gezahnten Riemen einen ähnlichen Elastizitätsmodul, aber einen verringerten Biegungsmodul. Dies wird durch Verwenden von feinen Metallfäden erreicht, die z.B. im allgemeinen einen Durchmesser von weniger als 0,01 cm (0,004 inch) haben und in ge-' bündelter Form sind, um eine Verringerung der Beanspruchung bei einer gegebenen Belastung zu schaffen und um die Lebensdauer des Riemens zu verlängern.

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Weiter soll erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines gezahnten Treibriemens geschaffen werden, in den wenigstens ein Drahtkord eingebettet ist, welcher aus Metallfaden von feiner Dicke gebildet wird.

Gemäß einer Ausführungsforrn der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines gezahnten Riemens das Durchlaufen einer -Bahn von unvulkanisiertem elastomerem Material und einerBahn von dehnbiirem Gewebe durch den Spalt eines Paares von Walzen, von denen die eine eine Formwalze ist, die mit. einer Reihe von sich ringsum den Umfang erstreckenden Rillen mit dem ge— forderten Riemenzahnprofil ausgebildet ist, während die andere Walze eine Druckwalze ist, das Zuführen der zusammengesetzten Bahn, die so gebildet wird, zu einer Form mit einem gezahnten Profil, das komplementär zu dem der profilierten zusammengesetzten Bahn ist, das Wickeln rings um die radial äußere Oberfläche der zusammengesetzten Bahn von wenigstens einer Zugschicht aus Drahtkord, der ein Bündel von Metallfaden mit feinem Durchmesser enthält, das Aufbringen einer Deckschicht aus elastomerem Material über die Zugschicht und das Formen und Vulkanisieren der Anordnung.

Vorzugsweise hat die Verstärkung die Form eines Drahtkordes, der durch Zusammenverseilen von zwei oder mehr Strängen hergestellt ist. Jeder Strang umfaßt ein Bündel von im wesentlichen parallelen (nicht verseilten) Metallfäden mit feinem Durchmesser und das Bündel ist vor dem Verseilen im wesentlichen um seine eigene Achse verdrillt. Als Alternative dazu kann jeder Strang ein unverdrilltes Bündel von Metallfaden umfassen.

In einer anderen Anordnung kann die Verstärkung die Form eines doppelten Drahtkordes haben. Der doppelte Drahtkord wird aus zwei oder mehr Strängen von verdrillten Bündeln von Metallfaden mit feinem Durchmesser gebildet und die Stränge sind so verzwirnt, daß sie verdrillten schraubenförmigen Bahnen

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folgen. Ein nicht verseilter Drahtkord dieser Art kann auf einer herkömmlichen Textilzwirnmaschine hergestellt werden.

In der deutschen Patentanmeldung 19 18 288 (GB Patentanmeldung Nr, 17 129/68) sind geeignete Drahtkorde und ein Verfahren zur Herstellung dieser Korde beschrieben.

Im folgenden soll als Beispiel ein besonders geeigneter Drahtkord für die Verwendung in einem erfindungsgemäßen gezahnten Riemen und ein Verfahren zur Herstellung eines gezahnten Riemens gemäß der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben werden.

Fiq. 1 ist eine Seitenansicht eines verzwirnten Kordes. Fig. 2 ist ein Schnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Kord.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen gezahnten Riemens.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer geformten zusammengesetzten Bahn, bei der ein Teil weggeschnitten ist, um die Drahtkordverstärkung zu zeigen.

Der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte verzwirnte Drahtkord umfaßt zwei Stränge 1 und 2, vonYjeder aus einem Bündel von Metallfaden 3 mit feinem Durchmesser gebildet ist. Bei der Herstellung wird jedes Bündel vonVwesentlichen parallelen Metallfaden im gleichen Sinn um seine eigene Achse verdrillt und die Stränge 1 und 2, die aus den verdrillten Bündeln gebildet sind, v/erden im entgegengesetzten Sinn verdrillt, um den verzwirnten Drahtkord zu bilden. Fig. 2 zeigt, wie die Stränge 1 und 2, die aus einem nicht verseilten Bündel von Metallfaden 3 gebildet sind, eine leicht abgeflachte Gestalt haben, wenn sie in einen Drahtkord geformt werden, und zeigt auch, wie die Fäden jedes Stranges zufällig in diesem angeordnet sind.

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Ein Verfahren zur Herstellung eines gezahnten Riemens, der mit einer anderen Art von Drahtkord verstärkt ist, welcher aus gebündelten Metallfaden hergestellt ist, soll nun mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben werden.

Eine Vorformvorrichtung für den gezahnten Teil eines schlupffreien Treibriemens ist in Fig. 3 gezeigt und umfaßt eine glatte Druckwalze 10 und eine gerillte Vorformwalze 11, die so angeordnet sind, daß eine Bahn von Kautschuk 12 und eine Bahn von Gewebe 13 durch einen Spalt zwischen den Walzen durchlaufen kann. Die zusammengesetzte Bahn wird gebildet, indem ein Nylongewebe 13, das nur in Schußrichtung dehnbar ist, von einer Vorratsrolle 14 durch den Spalt zwischen den Walzen 10 und 11 zusammen mit einer kalanderten Neoprenbahn 12, die.von einer Vorratsrolle 15 zugeführt wird, durchläuft. Die Vorformvialze 11 ist mit Umfangsrillen versehen, die in Tiefe und Abstand der Tiefe der eventuellen Riemenzähne entsprechen, und die Druckwalze 10 wird durch eine Heizeinrichtung 16 erhitzt, so daß sie die Neoprenbahn bei ihrem Durchgang durch den Walzenspalt erwärmt, so daß sie leichter in die Umfangsrillen der Vorformwalze gedrückt werden kann. Das Nylongewebe läuft durch den Walzenspalt angrenzend an die Vorformwalze, während die Neoprenbahn angrenzend an die Druckwalze durchläuft, von welcher sie durch eine Bahn von Trennfilm 17, der von einer Vorratsrolle 18 zugeführt wird, getrennt wird·

Während des Vorformvorgangs werden das Nylongewebe 13 und die Neoprenzusammensetzung 12 zusammengepreßt, wobei das NyIongewebe gedehnt wird, um das Profil der in der Neoprenzusammeneetzung gebildeten Zähne zu bedecken. Die zusammengesetzte Bahn tritt aus dem Spalt der Walze 10 und 11 als in Längsrichtung gerippte Bahn 19 aus, in welcher die Rippen vollständig mit Neopren zu s aminen setzung gefüllt sind und in welcher

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ein dünner Film von Zusammensetzung das Gewebe zwischen den Rippen bedeckt. Der Trennfilm 17 wird auf eine Rolle 20 gewickelt.

Die vorgeforaite Bahn 19 wird dann in Streifen von geeigneter Breite geschnitten, um eine zylindrische , gezahnte Form zu umschließen, die Killen auf ihrer äußeren zylindrischen Oberfläche hat, die sich parallel zu der Achse der Form erstrecken. Jeder Streifen der zusammengesetzten Bahn wird rings um die Form aufgebracht und die Enden der Streifen worden auf dem Grund einer Zahn formenden Rille in der Form miteinander verbunden.

Wenn sich der vorgeformte gezahnte Kautschuk-Gewebeteil in seiner Lage auf der form befindet, wird diese auf einen Aufbaudom einer Kordschlagmaschine aufgebracht, welche betrieben wird, um verraessingte Stahldrahtkorde um die Anordnung herum zu wickeln, welche aus drei Strängen aufgebaut sind, wobei jeder Strang 186 Metallfäden umfaßt, von denen jeder einen Durchmesser von 0,004 cm (0,0016.inch) hat. Der Draht ist in Abschnitten über die Breite der Form aufgebracht, wobei jeder Abschnitt eine geeignete Breite hat, um einen einzelnen Riemen zu bilden, und der Draht ist in jedem Abschnitt in sich berührendem Abstand aufgebracht. Aneinander angrenzende Abschnitte sind durch einen engen Zwischenraum getrennt, der durch .-den Draht in einem weiteren Abstand überquert wird, um eine unverstärkte Lücke zwischen den einzelnen Rxemenabschnxtten zu lassen.

Eine Beschichtung aus flexiblem Neoprenbindemxttel wird dann auf die Drähte und die freiliegenden Oberflächen des zusammengesetzten Streifens aufgebracht und trocknen lassen. Die Drähte, welche die Zwischenräume zwischen den einzelnen .Riemenabschnitten überqueren, werden dann entfernt und die

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gesamte Oberfläche der Anordnung wird mit einer dünnen Schicht von unvulkanisierter Neoprenzusammensetzung von der in der zusammengesetzten Bahn enthaltenen Art bedeckt» Fig. 4 zeigt perspektivisch den gesamten Aufbau der zusammengesetzten Bahn, die mit Drahtkorden 21 im wesentlichen unter rechtem Winkel . zu der Richtung der gezahnten Teile gebildet ist.

Die gesamte Anordnung der zusammengesetzten Bahn wird dann, noch auf der Form,von der Kordschlagmaschine entfernt und in eine herkömmliche Vulkanisiervorrichtung gebracht, in welcher die Anordnung erhitzt wird und ein radial nach innen gerichteter Druck durch eine umschließende Membran ausgeübt wird, um die auf der Form gehaltenen Riemenabschnitte zu formen und zu vulkanisieren. Nach der Vulkanisation wird die Riemenanordnung von der Form entfernt und auf den Dorn eine Schneidemaschine aufgebracht, in welcher sie in einzelne Riemen durch Schneiden durch die Zwischenräume zwischen den Riemenabschnitten geteilt wird.

Die oben beschriebene spezielle Methode der Herstellung hat den Vorteil, daß die vorgeformte zusammengesetzte Bahn kontinuierlich gebildet wird, was zu einer beachtlichen Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung führt. Die Bahn kann leicht in Streifen irgendeiner geeigneten Breite entsprechend der Größe der Form und der Größe der. Riemen geschnitten werden.

Ein erfindungsgemäßer gezahnter Riemen, bei welchem der Riemen mit einem Drahtkord versehen ist, der aus Strängen von nicht verseilten feinen Metallfäden hergestellt ist, hat gegenüber herkömmlichen Riemen den Vorteil, daß er weniger steif ist und daher nicht so leicht verzogen oder geknickt wird, wenn er auf einem kleinen Radius gebogen wird. Weiter weist ein Riemen dieser Konstruktion eine Verringerung im Ausmaß des

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Verschleißes durch Scheuern zwischen den Fäden auf und als Folge davon eine Erhöhung der Lebensdauer des Riemens.

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Claims

Patenten Sprüche

Gezahnter Riemen, der einen kontinuierlichen Streifen von elastomerem Material mit wenigstens einem in dieses Material eingebetteten Drahtkord umfaßt, v/elcher sich in Längsrichtung bezüglich des Riemens erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtkord (21) wenigstens ein Bündel von Metallfaden (3) mit feinneta Durchmesser oder Nummer umfaßt.
2. Gezahnter Riemen nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfaden (3) einen Durchmesser im Bereich von 0,0013 cm (0,0005 inch) bis 0,0076 cm (0,003 inch) haben.
3. Gezahnter Riemen nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfaden (3) einen Durchmesser im Bereich von 0,0013 cm (0,0005 inch) bis 0,0051 cm (0,002 inch) haben.
4. Gezahnter Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtkord (21) zv/ei oder mehr Stränge (1, 2) umfaßt, wobei jeder Strang aus einem Bündel von Metallfaden mit jSa Durchmesser gebildet ist.
5. Gezahnter Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang 1'I₅ 2) des Drahtkordes ein verdrilltes Bündel von Metallfaden mit m Durchmesser (3) umfaßt.
6. Gezahnter Riemen nach Anspruch 4₃ dadurch gekennzeichnet_s daß ein Strang des Drahtkordes ein unvsrdrilltes Bündel

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von Metallfäden mit --em Durchmesser umfaßt.
7. Gezahnter Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtkord ein verzwirnter Kord ist.
8. Gezahnter Riemen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtkord nur zwei Stränge (1, 2) enthält.
9. Gezahnter Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtkord (21) eine Anzahl von Strängen aus Metallfaden mit £eitt4m Durchmesser umfaßt, wobei die Stränge umeinander oder um eine Seele gedreht oder gezwirnt sind.
10. Gezahnter Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfaden (3) mit -i4 Durchmesser einen kreisförmigen Querschnitt haben.
11. Gezahnter Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfaden mite-te Durchmesser einen nicht-kreisförmigen Querschnitt haben.
12. Gezahnter Riemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfaden (3) mit ;bsi«-em Durchmesser Stahlfäden sind.
13. Gezahnter Riemen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtkord (21) ein vermessingter Stahlkord ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines gezahnten Riemens, bei dem eine Bahn von unvulkanisiertem elastomerem Material und eine Bahn von dehnbarem Gewebe durch den Spalt eines Paares von Walzen läuft, von denen eine eine Formwalze ist, die mit einer Reihe von sich längs des Umfangs er-

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streckenden Rillen mit dem gewünschten Riemenζahnprofil ausgebildet ist, während die andere Walze eine Druckwalze ist, dadurch gekennzeichnet, daß die so gebildete zusammengesetzte Bahn (19) auf eine Form gebracht wird, die ein gezahntes Profil hat, welches zu dem der profilierten zusammengesetzten Bahn komplementär ist, daß um die radial äußere Oberfläche der zusammengesetzten Bahn wenigstens eine Zugschicht aus Drahtkord (21) gewickelt wird, v/elche ein Bündel aus Metallfäden mit #eiA«m· Durchmesser umfaßt, daß eine Deckschicht aus elastomerem Material über die Zugschicht aufgebracht wird, und die Anordnung geformt und vulkanisiert wird.
15.Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfäden mit -freinrem Durchmesser einen Durchmesser im Bereich von 0,0013 cm (0.0005 inch) bis 0,0076 cm (0,003 inch) haben.
16.Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfäden mit #©ii£eiB Durchmesser einen Durchmesser im Bereich von 0,0013 cm (0,0005 inch) bis 0,0051 cm (0,002 inch) haben.
17.Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine spiralförmige Lage aus Drahtkord (21) rings um die radial äußere Oberfläche der zusammengesetzten Bahn (19) als Zugschicht gewickelt ist.
18.Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugschicht aus Drahtkord (21) in Abschnitten über die Breite der Form aufgebracht wird, wobei jeder Abschnitt eine geeignete Breite besitzt, um einen Riemen zu bilden.

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19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander angrenzenden Abschnitte durch einen engen Spalt getrennt werden, der durch einen Kord in einem weiteren Abstand überquert wird, als der Abstand des Kordes in den Abschnitten, um eine unverstärkte Lücke zwischen den Abschnitten frei zu lassen.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtkord in den Abschnitten in sich berührendem Abstand aufgebracht wird.

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