DE3145470A1

DE3145470A1 - "riemenscheibengetriebe"

Info

Publication number: DE3145470A1
Application number: DE19813145470
Authority: DE
Inventors: René 92200 Neuilly S/Seine Fildermann; Michel 78600 Maison Lafitte Pilache
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1981-11-16
Publication date: 1982-06-24
Also published as: FR2494374A1; IT8112681A0; GB2088018B; IT1168434B; GB2088018A; JPS57114050A; FR2494374B1

Description

Riemenscheibengetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Riemenscheibengetriebe mit über Riemenscheiben laufenden, aus aneinander geschichteten Klötzen bestehenden Keilriemen, welche Klötze mit Druck arbeiten und von einem oder mehreren Bändern geführt bzw. gehalten werden.

Ein solches Riemenscheibengetriebe weist im allgemeinen ein variables Übersetzungsverhältnis auf. Aus diesem Grunde ist die Innenfläche der Seitenflansche jeder Riemenscheibe konisch ausgebildet. Die Seitenflansche jeder Riemenscheibe sind in axialer Richtung in Bezug zueinander aufeinander zu und voneinander weg bewegbar. Die Klötze haben eine trapezartige Form, die komplimentär zu den Oberflächen der Seitenflansche der Riemenscheiben ist. Somit steigen die Klötze mit dem Annähern bzw. dem gegenseitigen Entfernen der Seitenflansche der Riemenscheiben in radialer Richtung entlang der Seitenflansche hinauf ■ oder herab. Sie verlieren nicht den Kontakt mit diesen, dies, mit einem variablen übersetzungsverhältnis während des Betriebes, in Bezug auf die mittleren Radien, gemäß welchen die Klötze über beide Riemenscheiben laufen.

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Bankverbindung: Boyer. Vereinibank MOnchen, Konto 620404 (SLZ 700 202 70)

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3H5470

• Im allgemeinen bestehen die Klötze aus Eisenblech und die Bänder aus Stahl. Die Vorrichtungsanordnung ist geschmiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Riemenscheibengetriebe der genannten Gattung zu schaffen, dessen Montagebedingungen und dessen Funktion verbessert sind und welches ohne Schmierung arbeitet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei .einem Getriebe der genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Klötze aus Sintermetall bestehen.

Dank dieser Ausbildung kann der Reibkoeffizient in Bezug auf die Seitenflansche der Riemenscheiben wesentlich vergrößert werden. Auf diese Art sind die Kontaktbedingungen des Antriebs zwischen den Klötzen und den Seitenflanschen verbessert und die Gefahren eines Rutschens der Klötze in Umf'angsrichtung in Bezug auf die Seitenflansche der Riemenscheiben beträchtlich vermindert, was eine verbesserte Übertragung gestattet. In gleicher Weise wird der notwendige axiale Druck zwischen den Flanschen verringert.

Vorteilhafter Weise bestehen zumindest einige der Klötze aus Sintermetall' auf Eisenbasis und weisen folgende Gewichtszusammensetzung auf:

Eisen :	80 %	bis	94,5 %
Kupfer oder Molyb- dendisulfit :	0,5%	bis	5 %
Nickel :	1 %	bis	5 %
Graphit :	3 %	bis'	10 %

Koks : 0 % bis 10 %

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β β *

3Η5470

Mit einer derartigen Zusammensetzung weisen die Klötze aus Sintermetall auf Eisenbasis einen Reibungskoeffizient im Bereich von 0,5 in Bezug auf die Seitenflansche der Riemenscheiben auf, anstatt 0,3 bei Klötzen aus Eisenblech. '

Es ist günstig, wenn zumindest einige der Klötze aus Sintermetall eine Bonzebasis und die folgende Zusammensetzung aufweisen:

Kupfer : 80 % bis ·92 %

Zinn ; 4 % bis 10 %

Graphit : 3 % bis 10 %

Koks : 0 % bis 5 %

Derartige Klötze aus Sintermetall auf Bronzebasis weisen einen Reibungskoeffizieten im Bereich von 0,2 auf und werden gleichzeitig mit den Klötzen aus Sintermetall auf Eisenbasis,jedoch in geringerer Zahl als letztere verwendet und zwischen diese verteilt.

Beispielsweise ist es von Vorteil, wenn ein Klotz aus Sintermetall auf Bronzebasis auf neun Klötze aus Sintermetall auf Eisenbasis vorgesehen ist. .

Dank dieser Anordnung erhält man hervorragende Antriebsverhältnisse bei einer Reduzierung der Rutschgefahr.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist darin gegeben, daß Klötze aus Sintermetall vorgesehen sind, die'anisotropisch sind, mit einen Reibkoeffizieten auf den Riemenscheiben, der in Umfangsrichtung F1 wesentlich größer ist als in radialer Richtung F 2.

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' 3U5A70-

Diese anisotropischen Klötze aus Sintermetall weisen
die folgende Gewichtszusammensetzung auf:

Eisen	bis	43
Stahlwolle	bis	80
Graphit	bis	20
Molybdendisulfit	bis	5
Koks :	bis	' 7
Nickel · :	bis	5
: 0 %
: 50 %
5 %
1 %
0 %
1 %

Aufgrund dieser Ausführung erhält.man hervorragenden

Antriebskontakt zwischen den Klötzen und jeder Riemen- ■ '

scheibe in Umfangsrichtung und gleichzeitig hervor-

ragende Wechselbedingungen in Bezug auf eine Änderung '

des Übersetzungsverhältnisses, weil die Klötze leicht .

in radialer Richtung in den Riemenscheiben gleiten können.

Eine derartige anisotropische Eigenschaft resultiert
daraus, daß die in der Ausbildung der gesinterten Klötze
vorgesehenen Stahlwolle anordnet ist, sich in Ebenen senkrecht zur Berührfläche der Klötze mit' den Flanschen auszurichten, jedoch nie in Querrichtung, was eine Art von ' · Γ .Teilung erzeugt,'die den Reibkoeffizieten in Umfangs- . " ' l· richtung vergrößert und den in radialer Richtung reduziert. |

Gemäß einer weiteren günstigen Ausführung ist es vorgesehen, ' ' |

daß das oder die Führungsbänder der Klötze aus Aramidfasern · . [

bestehen, wie zum Beispiel "KEVLAR", wobei diese mit einem I

elastomeren Material ummantelt sein können, wie z.B. Kautschuk. | Der Kautschuk absorbiert die Relativbewegungen zwischen den
Klötzen und den Riemen und wird vorteilhafterweise" verwendet,

da der Keilriemen ohne Schmierung betrieben wird. " ■ |

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Die "KEVLAR" Fasern haben eine Reißfestigkeit- welche dreimal größer ist als diejenige von gewöhnlichen Stählen und weist eine wesentlich größere Biegekapazität auf. Diese Eigensehaf-" ten haben als Ergebnis, daß sie das Abrollen der Klötze in den Riemenscheiben, insbesondere während der Variation des Übersetzungsverhältnisses_ferleichtern. Aufgrund der gegebenen größeren Dehnung von "KEVLAR" gegenüber der von Stahl ist es möglich, die Klötze wesentlich stärker zusammendrücken, ' was den Zusammenbau der Anordnung erleichtert, wie auch das Nachstellen des Spieles während des Betriebs des Getriebes. Des weiteren ermöglich -der erfindungsgemäße Keilriemen eine Reduzierung des Betriebsgeräusches.

Vorzugsweise werden die beiden oben aufgezeigten Aspekte der Erfindung "miteinander kombinert, und das erfindungsgemäße Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Klötze aus Sintermetall und das oder die Führungsbänder aus Aramidfasern bestehen, wie zum Beispiel "KEVLAR", welche Führungsbänder -mit dem elastomeren Material ummantelt sein können, wie zum ! Beispiel Kautschuk. " ι

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Riemengetriebes,

Figur 2 eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts des Riemens zwischen den Seitenflanschen einer Riemenscheibe,

Figur 3 eine.Schnittansicht entlang der Linie III-III in Figur 2,

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Figur 4 ein vergrößerter Querschnitt durch ein Führungsband der Klötze,

Figur 5 eine Perspektive Teilansicht einer Ausführungsvariante des Klotzes mit aniso-. tropischen Eigenschaften, mit einem in Umfangsrichtung größeren Reibkoeffizienten als in radialer Richtung, was durch eine ■ Verteilung von Stahlwollefasern in den Ebenen parallel zur Fläche der Klötze .bewirkt wird, und

Figur 6 eine schematische Darstellung einer Ebene,

aus der ersichtlich ist, daß die Fasern vollständig in der Ebene angeordnet sind und nicht quer zu dieser verlaufen.

Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft als ein nichteinschränkendes Beispiel eine Anwendung 'der Erfindung bei einem Getriebe mit einem variablen Übersetzungsverhältnis, bestehend aus einem Keilriemen 10 und Riemenscheiben 11 und 12.

Der. Keilriemen 10 läuft über die Riemenscheiben 11 und 12 und besteht aus schichtartig nebeneinander angeordneten Klötzen 13, die mit Druck arbeiten und welche mittels eines oder mehrerer Bänder 14 (in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind es zwei Bänder) geführt werden.

Jede Reibscheibe 11 und 12 weist zwei Seitenflansche 15 auf, die in Bezug zueinander auseinander oder wieder zusammenbewegbar sind (Pfeile F, Figur 1). Die Innenfläche jedes Seitenflansches ist konisch ausgebildet. Jeder Klotz 13 weist eine Trapezform mit geneigten Tragflächen 17 auf, deren Winkel mit der Konizität

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·. β Λ

3 Ί 45470

- 11 -

der Innenflächen 16 der Seitenflansche 15 korrespondiert.

Wenn die Seitenflansche 15 einer Riemenscheibe aneinander · angenähert sind,, bewegen sich die Klötze 13 radial entlang der.Flansche 15 nach außen und laufen auf einem größeren Radius. Wenn umgekehrt die Flansche 15 voneinander fortbewegt sind, steigen die Klötze 13 entlang der Seitenflansche nach unten und laufen auf einem kleineren Radius.

Wenn die Flansche 15 der Riemenscheibe 11 zusammengefahren sind, während die Flansche 15 der Riemenscheibe 12 auseinandergefahren sind , bewirken sie eine Änderung des über- · tragungsverhältnisses in einem vorgegebenen Sinn. Im umge—' kehrten Fall ändert sich das Übertragungsverhältnis im umgekehrten Sinn.

Die Klötze 13 bestehen aus Sintermetall.

Neun von zehn Klötzen 13 aus Sintermetall haben eine Eisen-, basis und weisen folgende Gewichtszusammensetzung auf:

Eisen : 80 % bis 94,5 %

Kupfer oder Molybdendisul- fit :	0,	5 % bis 5	5
Nickel :	1	% bis	10
Graphit . :	3	% bis	10
Koks :	0	% bis

Für die Sinterung dieser auf Eisen basierenden Sintermetallklötze komprimiert man ein Pulver, das aus den angeführten Be-

standteilen besteht, unter einem Druck von 2 bis 8 t pro cm

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• β · *a ·ΐ » » (_T

- 12 -

Die Kompression wird vorteilhafterweise mittels einer Presse durchgeführt, die eine Schwebemantelmatrize und einen gegenüber einem Druckstempel vorgesehenen Ejektorstempel aufweist. Die Verdichtung geschieht derart, daß eine beidseitige Kompression erfolgt, um ein gleichmäßiges Setzen des so erhaltenen Rohlings zu begünstigen.

Anschließend wird dieser gespreßte Rohling in einem Ofen einer Temperatur von 1000 bis 1100 C ausgesetzt.

Nach dem Brennen in dem Ofen werden die gesinterten Klötze einer zusätzlichen Kompression unterworfen.

Diese Sintermetallklötze.auf Eisenbasis weisen einen Reibkoeffizient von ca. 0,5 in Bezug auf die Seitenflansche auf.

Es ist zu bemerken, daß diese Klötze wenig geneigt sind festzufressen, was auf das Graphit zurückzuführen ist, und ebenfalls verschleißfest sind, was auf den Konks zurückzuführen ist, und daß sie aufgrund des Nickels eine hervorragende Zugfestigkeit aufweisen. Die Aufgabe des Kupfers oder des Molybdendisulfits liegt in der Erleichterung des Sintervorganges. . .

Ein Sinterklotz von zehn Klötzen basiert auf Bronze und j

weist folgende Gewichtszusammensetzung auf:

Kupfer : 80 % bis 92 %

Zinn : 4 % bis ' 10 %

Graphit : 3 % bis 10 % '

Koks : 0 % bis 5 % . f

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.Das Sintern geschieht analog den Bedingungen wie vorstehend für die Sintermetallklötze auf Eisenbasis beschrieben worden ist, jedoch geschieht das Brennen in dem Ofen in einem Temperaturbereich zwischen 700 bis 800°C anstatt 1000 bis 1100°C bei den gesinterten Klötzen auf Eisenbasis.

Diese Sintermetallklötze auf Bronzebasis weisen einen Reibkoeffizienten im Bereich von 0,2 in Bezug auf die Seitenflansche 15 auf. Die Anordnung der Sintermetallklötze 13, bestehend aus solchen auf Eisenbasis und solchen auf Bronzebasis, welche letzteren zwischen den Klötzen auf Eisenbasis verteilt sind, ermöglicht hervorragendes Betriebsverhalten.

Vorzugsweise haben nicht alle Klötze 13 die gleichen Abmessungen, bestimmte von ihnen, in Figur 3 mit 13 A be-, zeichnet, weisen eine geringere Stärke auf.als die übrigen Klötze 13. Dies erleichtert das Abrollen des Keilriemens in den Riemenscheiben 11 und 12 und verbessert das Betriebsverhalteri während des Veränderns des Übersetzungsverhältnisses.

Die Bänder 14 zum Führen der Klötze 13 bestehen aus Aramidfasern, wie zum Beispiel "KEVLAR" (Figur 4), die mit .einem elastomeren Material 19, wie zum Beispiel Kautschuk, ummantelt sind.

Das "KEVLAR" weist folgende Charakteristika auf:

Dichte : 1,5

Reißfestig- ₂

keit : 300 kg pro mm

Bruchdehnung : 4 %

Elastizi-

tätsmodul :13000 kg pro mm

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- 14 -

Diese Charakteristika sind für die in Betracht kommenden Verwendungen besser als diejenigen von Stahl, der die folgende Charakteristika aufweist:

Dichte ': 7,5

Reißfestigkeit : 100 kg pro mm

Dehnung bis zur
Elastizitätsgrenze : 0,5 %

Elastizitätsmodul : 20000 kg pro mm

Die Führungsbänder 14, die aus "KEVLAR" Fasern 18 bestehen und mit Kautschuk 19 ummantelt sind, weisen somit Leistungen auf, die beträchtlich über denen von Eisenbändern liegen.

Insbesondere hat die Nebeneinanderanordnung der Klötze 13 keine Montageschwierigkeiten der Klötze auf den Bändern 14 zur Folge, dies aufgrund der starken möglichen Dehnung.dieser Bänder 14 (4 % anstatt 0,5 %).

"Während des Betriebes bemerkt man keinerlei Verschleiß oder Abnutzung,insbesondere zwischen den. Klötzen 13 und den Bändern 14, was einen Abstand zwischen den einzelnen Stellungen vermeidet, wenn die Klötze 13 mit den Riemenscheiben 11 und 12 in Kontakt treten. Auf diese Art werden keinerlei zusätzliche Zugbeanspruchungen auf die Bänder 14 ausgeübt. Des weiteren bemerkt man keinerlei "Bartphänomen" zwischen den Klötzen 13. Es kommt praktisch keinerlei Risiko eines Festfressens auf, wodurch es ermöglicht wird, jegliche Schmierung der Vorrichtung zu vermeiden. Darüber hinaus ist' die übertragung sehr leise.

Des weiteren ist zu bemerken, daß bei dem erfindungsgemäßen Getriebe das Gewicht des aus den gesinterten Klötzen-13 und de_n Bändern aus "KEVLAR" 14 bestehenden Keilriemens 10 geringer

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ist als dasjenige eines Keilriemens, der aus Eisenblech- · klotzen und Stählbändern besteht, wodurch es ermöglicht ist, die Zugbeanspruchungen, welche durch die Zentrifugalkraft hervorgerufen werden, zu reduzieren.

In einer Variante (Figuren 5 und 6) ist die Anordnung die gleiche, die vorstehend anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben worden ist, jedoch ist jeder Sintermetallklotz, der mit.13' bezeichnet ist, bei dieser Ausführung anisotropisch und weist einen Reibkoeffizienten auf den Riemenscheiben auf, der in eine Umfangsrichtung (Pfeil F1) wesentlich größer ist als in einer radialen Richtung (Pfeil F 2). . ·

Zu diesem Zweck weist der■Sintermetallklotz 13 Stahlwollefasern auf (Figur 6.) , die in senkrecht zur Reibebene des Klotzes 13 ' verlaufenden Ebenen P angeordnet sind und die sich nicht quer in Bezug auf diese Ebenen P erstrecken.

Es vollzieht sich somit in dem Klotz 13 ' eine Art Spaltung entlang den Ebenen P. In Richtung F 1 stellt der Klotz- 13' .sukzessive eine Vielzahl von Zwischen'f lachen dar, welche den Reibkoeffizient F1 in Umfangsrichtung vergrößern, während der Reibkoeffizient F2 in radialer Richtung reduziert wird. Um den Gedanken festzuhalten, es beträgt der'Reibkoeffizient F1 ca. 0,5, wodurch in Umfangsrichtung hervorragende Antriebsverhältnisse für die 13' mit den Riemenscheiben ermöglicht werden, während in einer radialen Richtung der Reibkoeffizient F2 im Bereich von 0,2 liegt, was ein leichtes radiales Gleiten der

Wechssls
Klötze 13^l während des/des Übersetzungsverhältnisses in- Bezug auf die Riemenscheiben gestattet. Vorzugsweise weisen die anisotropen Klötze 13' aus Sintermetall eine folgende Gewichtszusammensetzung auf:

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Eisen

Stahlwolle Graphit- · Molybdendisulfit Koks

-Nickel

O % bis 43 %

50 % bis 80 %

5 % bis 20 %

• 1 % bis 5 %

0 % bis 7 %

1 % bis 5 %

Das Sintern wird unter analogen Bedingungen wie vorhergehend beschrieben durchgeführt. Die Anisotropie ergibt sich aus dem Pastillieren in der Presse, die zu diesem Zweck die Fasern der Stahlwolle entsprechend der Ebene P ausrichtet.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

(i.) Riemenscheibengetriebe mit einem über Riemenscheiben laufenden, aus aneinander geschichteten Klötzen bestehenden Keilriemen, welche Klötze mit Druck arbeiten und von mindestens einem Band geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Klötze (13/ 13') aus Sintermetall bestehen.

2. Riemenscheibengetriebe mit einem über Riemenscheiben laufenden, aus aneinander geschichteten Klötzen bestehenden Keilriemen, welche Klötze mit Druck arbeiten und von mindestens einem Band geführt werden, dadurch gekennzeichnet,-daß das Band (14) aus Aramidfasern (18),.wie zum Beispiel aus "KEVLAR" besteht. ' ·

3. Riemenscheibengetriebe mit einem über Riemenscheiben laufenden, aus aneinander geschichteten Klötzen bestehenden Keilriemen, welche Klötze mit Druck arbeiten und von min-

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Bankvorbindungi Bayer. Vertin«bonk München, Konto «20404 (BLZ 70020270) · Postscheckkonto ι München 27044-802 (BLZ 70010080)

(nur PA Dlpl.-Ing. S. Staofler)

> · »ft

· 3U5470

destens einem Band geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Klötze· (.13, 13') aus Sintermetall und das Band (14) aus Aramidfasern (.18), wie zum Beispiel "KEVLAR", besteht.

4. Riemenscheibengetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (14) aus Aramidfasern (18) von einem elastomere'n Material (19), wie zum Beispiel Kautschuk, ummantelt ist.

5. Riemenscheibengetriebe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Klötze (13) aus Sintermetall eine Eisenbasis und die folgende Gewichtszusammensetzung aufweisen:

Eisen : 80 % bis 94,5 %

.Kupfer oder Molybden- 0,5% " 5 disulfit : . 1 % " 5 ' ■Nickel : 3 % " 10 Graphit : 0 % " 10 Koks :

■6. Riemenscheibengetriebe nach Anspruch. Ϊ oder 3, dadurch •gekennzeichnet, daß zumindest einige der Klötze (13) aus Sintermetall"eine Bronzebasis und die folgende Gewichtszusammensetzung aufweisen:

Kupfer : 80 % bis 92 %

Zinn : 4 % " 10 %

Graphit - : 3 % " 10 %

Koks""""" : 0 % " 5 %

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7. Riemenseheibengetriebe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Klötze (13) aus Sintermetall eine Eisenbasis und die folgende Gewichtszusammensetzung aufweisen.

Eisen ■ : 80 % bis 94 ,5 % Kupfer oder Molybden-
disulfit : 0,5% ti 5 % Nickel : 1 % Il 5 % Graphit _: 3 % 1O % Koks : 0 % 10 %

80 S 92 4 S 10 3 * 10 0 <! 5 S bis L Il L Il L 11

während die übrigen Klötze aus Sintermetall eine Bronzebasis und die folgende Gewichtszusammensetzung aufweisen:

Kupfer Zinn Graphit Koks

8. Riemenscheibengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß weniger Klötze aus Sintermetall auf Bronzebasis als Klötze aus Sintermetall auf Eisenbasis vorgesehen sind', und daß erstere zwischen letzteren verteilt sind.

9. Riemenscheibengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß neun Klötzen aus Sintermetall auf Eisenbasis ein Klotz aus Sintermetall auf Bronzebasis zugeordnet ist.

10. Riemenscheibengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Klötze (13') aus Sintermetall vorgesehen sind, die anisotropisch sind_f mit einem Reibkoeffizienten auf den Riemenscheiben, der in ümfangsrichtung F1 wesentlich größer ist als in radialer Richtung F 2.

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.11. Riemenscheibengetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die anisotropischen Klötze (13') aus Sintermetall folgende Gewichtszusammensetzung aufweisen:

Eisen : 0 \ 43 Stahlwolle : 50 . ί 80 Graphit : 5 ί 20 Molybdendisulfit 1 ί 5 Koks : 0 ΐ 7 Nickel 1. ϊ 5 I bis I bis S bis k bis * bis i bis

12. Riemenscheibengetriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Klötze (13 A) weniger dick sind als andere.

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