DE4413540A1

DE4413540A1 - Zahnriemen

Info

Publication number: DE4413540A1
Application number: DE4413540A
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Osaka; Takeshi Murakami; Yasunori Nakai
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1994-10-20
Also published as: JP2514568B2; JPH06307500A; US5417618A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Riemen zur Kraftübertragung und insbesondere auf einen Zahnriemen, der auf sich eine Gewebeschicht aufweist, die widerstandsfähig gegen Abrieb und Ausbrechen ist, insbesondere bei hohen Temperaturen, bei denen der Zahnriemen stark gespannt oder unter großer Belastung ist.

Zahnriemen zur Kraftübertragung sind Stand der Technik. Es ist bekannt, die Zähne und eine Tragschicht auf diesen Riemen aus einer Gummimischung, darunter Chloroprengummi, zu fertigen. Es ist ebenso bekannt, in diese Riemen lasttragende Elemente aus Glasfasercord oder Aramidfasercord einzuarbeiten. Die einzelnen Fasern in diesen Cords sind unter Verwendung einer RFL(Resorcin-Formalin-Latex-)Lösung miteinander verbunden, die einen Latexanteil, bestehend aus Vinylpyridin-Latex der SBR-Gruppe, enthält. Es ist ebenso bekannt, eine das Gewebe bedeckende Schicht auf der Innenseite des Riemens über den Riemenzähnen anzubringen. Eine Gewebeart weist einen gewobenen Kett- und Schußfaden auf, wobei der letztere aus gekräuseltem (gekrimpeltem) Nylonmaterial besteht.

Die oben genannten Typen von Zahnriemen sind die, die herkömmlicherweise für Zahnriemen in Fahrzeugen mit obenliegender Nockenwelle (OHC) verwendet werden. Diese Riemen werden typischerweise bei erhöhten Temperaturen betrieben, in letzter Zeit sogar immer häufiger aufgrund des Trends in Richtung der Verwendung dieser riemen in kleinen Frontmotorräumen bei frontgetriebenen Fahrzeugen. Die herkömmlichen Riemen aus Chloroprengummi, die bei diesen Bedingungen betrieben werden, neigen zu mehreren Defekten. Das Ausbrechen von Zähnen kann durch Risse, die in der Tragschicht des Riemens und an den Zahnflanken entstehen, verursacht werden. Weiterhin neigen lasttragende Elemente aus Glasfasermaterial zur schnellen Zerstörung beim wiederholten Biegen des Riemens bei diesen hohen Temperaturen. Beide Riemendefekte können zum vorzeitigen Versagen des Riemens führen.

Ein Lösungsversuch für das oben erläuterte Riß- und Ausbrechproblem bestand darin, die Gummizusammensetzung, aus denen die Zähne des Riemens und die Tragschicht besteht, zu modifizieren. Die japanische Patentveröffentlichung JP-A-62-1 59 827 offenbart verschiedene Gummizusammensetzungen zur Behebung der oben genannten Probleme und zur Verlängerung der Lebensdauer des Riemens bei der Anwendung in einem Fahrzeug. Diese Schrift lehrt die Verwendung einer Gummimischung, aufweisend chlorsulfoniertes Polyethlen (CSM) und hydrogenierten Nitrilkautschuk (HNBR), die durch Hydrieren eines Kopolymers von Acrylnitril-Butadien vorbereitet wurde.

Es ist weiterhin bekannt, die Merkmale der lasttragenden Elemente und der das Gewebe bedeckenden Schicht zu ändern, und diese verbesserten lasttragenden Elemente und die Decklage mit dem modifizierten Gummimischungen zu kombinieren, um Risse und Ausbrechen in den Zahnriemen zu beseitigen. Die Decklage verstärkt die Zahnflanke, die einer besonderen Belastung unterliegt, wenn der Riemen unter großer Belastung steht und/oder stark gespannt ist. Wenn sich indessen die Decklage abnutzt, verringert sich der Verstärkungseffekt der Decklage, wodurch die verstärkte Beanspruchung an den Zahnflanken Risse und Ausbrechen verursacht.

Die japanische Patentveröffentlichung JP-A-55-36 642 offenbart eine Leinwand- Gewebelage, die unter Verwendung von Polyestergarn oder Aramidfasern für entweder Kett- oder Schußfaden und 6-Nylon oder 6,6-Nylon für den jeweils anderen der Kett- oder Schußfäden gewebt ist. Es wird erläutert, daß diese Leinwanddecklage die Wider standsfähigkeit gegenüber Hitze verbessert.

Die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung JP-U-62-1 83 147 offenbart eine Gewebedecklage, bei der der Schußfaden mindestens ein gewobenes, wollig gefertigtes Garn aus Aramidfaser und ein Urethan-Elastikgarn enthält.

Eine weitere Gewebedecklage, die auf die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Abrieb und Ausbrechen von Zähnen zielt, ist in der japanischen Patentveröffentlichung JP-A-4-8948 offenbart. Das Gewebe wird darin beschrieben als a) kombinierter Twist aus Aramidspinnfasergarn und Urethan-Elastikgarn für die Schußfäden und b) fädiges Garn aus einer Faser der aliphatischen Gruppe oder Aramidfaser für die Kettfäden.

Eine Gewebedecklage, die ein herkömmliches, wollig gefertigtes Garn aus Aramidfaser verwendet, hat eine unregelmäßige, handtuchartige Oberfläche. Das wollig gefertigte Garn erzeugt eine unregelmäßig schwankende Dicke. Der Grund dafür ist, daß es unmöglich ist, gleichmäßigen Twist herzustellen aufgrund der Temperaturschwankungen während der Verarbeitung und der Steifigkeit der Faser. Die unregelmäßige Oberfläche der Leinwanddecklage ergibt einen ungleichmäßigen PLD-Wert über die Länge des Riemens (der PLD-Wert ist der Abstand zwischen der Teillinie, die durch die Mitte der lasttragenden Fäden hindurchgeht und dem Riemengrundkörper). Als weitere Folge daraus können Riemen aus einem einzigen Guß unterschiedliche Längen aufweisen.

Bei normalen Betriebsbedingungen verbessert eine Gewebedecklage, die einen kombinierten Twist aus Aramidspinnfasergarn und Urethan-Elastikgarn als Schußfaden aufweist, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Abrieb und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Rissen und Ausbrechen von Zähnen. Wenn jedoch diese Riemenart in schmaler Form gerfertigt wird oder bei großen Belastungen verwendet wird, oder wenn die Veränderungen der Belastung, wie z. B. im Fall eines Dieselmotorantriebs, bedeutsam sind, wird speziell der Abrieb der Zähne bedeutsam. Dieses Problem verschlimmert sich bei dem Betrieb des Riemens bei hohen Umgebungstemperaturen, d. h. 100 bis 140°C. Als Ergebnis neigen die Zahnflanken zu Rissen und zu Ausbrüchen nach einer verhältnismäßig kurzen Betriebsdauer aufgrund ihrer verstärkten Belastung.

Ein weiteres Problem bei herkömmlichen Riemen, die Deckgewebe verwenden, ist, daß das Deckgewebe 6-Nylongarne oder 6,6-Nylongarne verwendet, die schmelzen können und sich an eine mitwirkende Riemenscheibe anhängen können, wenn der Riemen für lange Zeit bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 140°C betrieben wird. Dies verursacht eine vorzeitige Abnutzung der Decklage, was zur Bildung von Rissen in den Zähnen führt.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die oben aufgezählten Probleme in einer neuen und einfachen Weise zu bewältigen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gezahnten Kraftübertragungsriemen zu schaffen, mit Zähnen, die eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Abrieb und Ausbrechen aufweisen, so daß der Riemen eine hohe Lebensdauer hat, sogar, wenn er bei hohen Temperaturen betrieben wird, bei denen der Riemen unter großer Belastung steht und große Kräfte überträgt.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Kraftübertragungsriemen vorgesehen, der einen Riemenkörper mit einer Längserstreckung und Innen- und Außenseiten aufweist. Mehrere Zähne sind längs des Riemenkörpers voneinander beabstandet angeordnet und legen wenigstens einen Abschnitt von einer der Innen- oder Außenseiten des Riemenkörpers fest. Auf entweder der Innen- oder der Außenseite des Riemenkörpers ist eine Gewebelage mit Schußfäden vorgesehen. Wenigstens ein Abschnitt der Schußfäden weist mehrere Filamente aus Para-Aramidfaser auf, die eine Fadenstärke von 0,3 bis 1,2 Denier haben.

Die Gewebelage sorgt für die notwendige Verstärkung der Zähne beim Betrieb des Riemens bei Umgebungstemperaturen zwischen 100 bis 140°C. Da die Aramidfasern keinen sichtbaren Schmelzpunkt haben, neigen die Fasern nicht zum Schmelzen und dadurch zum Anhängen an mitwirkende Riemenscheiben, wodurch die Unversehrtheit der Decklage erhalten bleibt.

Die Gewebelage kann entweder die Innen- oder die Außenseite des Riemenkörpers völlig oder zum Teil bedecken.

Wenigstens ein Abschnitt der Kettfäden kann mehrfädige Garne aufweisen, die durch mindestens Para-Aramidfasern und Meta-Aramidfasern gebildet werden.

Die Meta-Aramidfaser kann ein Spinnfasergarn sein.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Gewebelage Kettfäden auf, von denen mindestens ein Abschnitt Para-Aramidfasern und Meta-Aramidfasern aufweist.

Die Kettfäden können weiterhin ein mehrfädiges Garn aus Polyamid, Polyvinylalkohol und Polyester aufweisen. Das Polyamid kann aus 6-Nylon und 6,6-Nylon sein.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Schußfäden Para-Aramidfasern auf, die 20 bis 80 Gewichtsprozent der gesamten Schußfäden ausmachen und Meta-Aramidfasern, die 80 bis 20 Gewichtsprozent der gesamten Schußfäden ausmachen.

Die Schußfäden können aus Twist sein, der aus mehrfädigem Garn aus Para-Aramidfaser, Spinnfasergarn aus Meta-Aramidfasern und Urethan-Elastikgarn gefertigt ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Schußfäden aus Twist, der aus mehrfädigem Garn aus Para-Aramidfasern, Fasergarn der aliphatischen Gruppe und Urethan-Elastikgarn gefertigt ist.

Die Schußfäden können aus Garn sein, der aus Fasern gefertigt ist, die unter mindestens einer der Handelsmarken NOMEX, KONEX, KEVLAR, TECHNORA und TWARON verkauft werden.

Die Gewebelage kann zumindest aus glattem Gewebe, geköpertem Gewebe und satiniertem Gewebe sein.

Zur Längsfestigkeit sind mehrere sich in Längsrichtung erstreckende lasttragende Cords in dem Riemenkörper vorgesehen.

Der Riemenkörper ist aus einem Gummi, der zumindest aus hydrogeniertem Nitrilgummi, chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM), alkyliertem und chlorosulfoniertem Polyethylen (ACSM) und Chloroprengummi ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Kraftübertragungsriemen vorgesehen, der einen Riemenkörper aufweist mit einer Längserstreckung und Innen- und Außenseite, mehreren längs dem Riemenkörper mit Abstand angeordneten Zähnen und einer Gewebelage auf der Inenseite des Riemenkörpers, der gewobene Schuß- und Kettfäden aufweist. Die Schußfäden weisen mehrere Filamente aus Para-Aramidfaser mit einer Fadenstärke von 0,3 bis 1,2 Denier auf.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Zahnriemens, der auf sich eine Gewebedecklage gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;

Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht eines dynamischen Testaufbaus zur Messung der Laufzeit, bei der ein Ausbrechen der Zähne des Riemens auftritt bei hoher Zugbelastung bei hohen Umgebungstemperaturen; und

Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht eines dynamischen Testaufbaus zur Messung der Laufzeit, bei der ein Ausbrechen der Zähne des Riemens auftritt bei einer hohen Belastung bei hohen Umgebungstemperaturen.

In Fig. 1 ist ein gezahnter Kraftübertragungsriemen gemäß der vorliegenden Erfindung mit 10 bezeichnet. Der Riemen 10 weist einen Körper 12 auf, der sich quer erstreckende Zähne 14 aufweist, die im gleichen Abstand voneinander längs dem Riemen 10 angeordnet sind. Mehrere in Querrichtung in Abstand angeordnete, sich längs erstreckende lasttragende Cords 16 sind in einer Tragschicht 18 eingebettet, die die Außenseite 20 des Riemens 10 festlegt. Die lasttragenden Cords 16 können z. B. aus Glasfasercord oder Aramidfasercord sein. Eine Gewebedecklage 22 ist auf der Innenseite 24 des Riemenkörpers 12 und über den Zähnen 14 vorgesehen, die einen Teil der Innenseite 24 festlegen.

Die Zähne 14 und die Tragschicht 18 sind vorzugsweise aus Gummi mit großer Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischem Altern. Geeignetes Gummimaterial weist hydrierten Nitrilgrummi, chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), alkyliertes und chlorsulfoniertes Polyethylen (ACSM) und Chloroprengummi auf.

Für den Fall, daß hydrierter Nitrilgummi verwendet wird, ist der Prozentsatz der Hydrierung mehr als 80% und noch besser mehr als 90%, um eine größtmögliche Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze und Ozon zu schaffen. Hydrierter Nitrilgummi mit einer Hydrierung von weniger als 80% weist eine geringere als die erwünschte Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze und Ozon auf.

Die Gewebedecklage 22 ist vorzugsweise aus Leinwand, die aus glattem Webmaterial, geköpertem Gewebe oder satiniertem Gewebe mit gewobenen Kettfäden 26 und Schußfäden 28 besteht.

Gemäß der Erfindung enthalten die Schußfäden 28 mehrfädiges Garn mit zusammengesetzten, nicht appretierten Filamenten aus Para-Aramidfasern mit einer Fadenstärke von 0,3 bis 1,2 Denier. Der Anteil der Para-Aramidfasern ist vorzugsweise 20 bis 80 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der Schußfäden 28.

Die mehrfädigen Schußfäden, die mit Para-Aramidfasern gefertigt sind, können auch ein Garn aus Meta-Aramidfasern enthalten. Die Schußfadenzusammensetzung kann z. B. ein zusammengesetzter Twist aus drei verschiedenartigen Fasern sein - mehrfädiges Garn aus Para-Aramidfaser, Spinnfasergarn aus Meta-Aramidfaser und Urethan- Elastikgarn.

Ein weiterer geeigneter Schußfaden 26 besteht aus zusammengesetztem Twist, der aus drei Twistfasern gefertigt ist - mehrfädiges Garn aus Para-Aramidfaser, Fasergarn der aliphatischen Gruppe (6-Nylon, 6,6-Nylon, Polyester, Polyvinylalkohol usw.) und Urethan-Elastikgarn.

Das mehrfädige Garn aus Aramidfaser kann durch die Kombination von einer oder mehreren Fasern aus nicht appretierten Filamenten mit einer Fadenstärke von 0,3 bis 1,2 Denier gefertigt sein. Ein geeignetes mehrfädiges Garn ist aus Fasern gefertigt, die zur Zeit unter den Handelsmarken KEVLAR, TECHNORA und TWARON verkauft werden.

Wenn die Fadenstärke der ungefertigten Filamente weniger als 0,3 Denier beträgt, ist die Zugfestigkeit des Riemens wesentlich erniedrigt, genauso wie die Widerstandsfähigkeit gegenüber Abrieb, der aus der wiederholten Berührung durch den Riemen 10 mit mitwirkenden Riemenscheiben resultiert.

Wenn die Fadenstärke der ungefertigten Filamente 1,2 Denier überschreiteet, vergrößert sich die Steifigkeit des Garns längs der Richtung des mehrfädigen Garns aus Para-Aramidfasern so stark, daß die Oberfläche der Decklage 22 während der Herstellung faltig wird. Insbesondere versteift sich das dickere Garn während der Verbundbehandlung des gewobenen Garns so stark, daß das Webmuster zwischen den Schuß- und Kettfäden gestört ist. Dies erzeugt Falten in der Decklage 22. Dies ist nicht wünschenswert, insbesondere bei Riemen, die einen einheitlichen PLD-Wert erfordern.

Wenn der Anteil des mehrfädigen Garns aus Para-Aramidfaser weniger als 20 Gewichtsprozent ist, leistet die Decklage 22 nicht die notwendige Verstärkung der Zähne und die Zähne 14 des Riemens neigen zum Ausbrechen, wenn der Riemen 10 unter großer Belastung läuft. Wenn der Anteil des mehrfädigen Garns aus Para-Aramidfasern größer als 80 Gewichtsprozent ist, wird die Steifigkeit des Garns längs der Richtung des mehrfädigen Garns aus Para-Aramidfaser zu groß. Dies beeinträchtigt die Fähigkeit zur Bildung einer Leinwanddecklage 22 mit einheitlicher Dicke.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Garns aus Meta-Aramidfaser, die mit dem mehrfädigen Garn aus Para-Aramidfaser in den Schußfäden kombiniert werden kann, kann unter Verwendung von Fasern, die unter den Handelsmarken NOMEX und KONEX verkauft werden, gefertigt werden. Ein Spinnfasergarn ist sehr zu bevorzugen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das mehrfädige Garn, das Para-Aramidfasern und Meta-Aramidfasern verwendet, Para-Aramidfasern in einem Gewichtsanteil von 20 bis 80% auf, wobei der Gewichtsanteil der Meta-Aramidfasern 80 bis 20 Gewichtsprozent beträgt. Wenn der Schußfaden aus kombinierter Para-Aramid- und Meta-Aramidfaser gefertigt ist, ist der Anteil der Para-Aramidfaser vorzugsweise 10 bis 100 Gewichtsprozent, wobei der Anteil der Meta-Aramidfaser weniger als 90 Gewichtsprozent ist. Es ist sehr zu bevorzugen, daß der Anteil der Para-Aramidfaser 30 bis 100 Gewichtsprozent ist, wobei der Anteil der Meta-Aramidfaser weniger als 70 Gewichtsprozent ist. Diese Kombination macht die Gewebedecklage 22 haltbar auch unter Betriebsbedingungen bei erhöhten Temperaturen, bei denen der Riemen stark belastet und stark gespannt ist. Diese Kombination widersteht auch wirksam gegenüber Abrieb an der Oberfläche der Zähne 14 und bewirkt eine Verstärkung der Zähne. Durch Einstellen der relativen Verhältnisse von Para-Aramidfasern und Meta-Aramidfasern in dem mehrfädigen Garn kann eine Decklage 22 von gleichmäßiger Stärke gebildet werden.

Die bevorzugte Zusammensetzung für den Kettfaden 26 weist ein Filamentgarn aus Aramidfaser auf, die aus Para-Aramidfaser und Meta-Aramidfaser besteht, ein Filamentgarn aus Polyamid, wie z. B. 6-Nylon und 6,6-Nylon, Polyvinylalkohol und Polyester. Wenn das Kettgarn mit einem Schußgarn kombiniert wird, das Garn aus nicht appretierten Filamenten auch Para-Aramidfilamentfaser aufweist, wird die Steifigkeit sowohl in Kett- als auch in Schußrichtung zur Schaffung einer Leinwand von gleichmäßiger Stärke ausgeglichen.

Die Verwendung von Aramidfaser ist dadurch wünschenswert, daß sie im Vergleich mit herkömmlichen Nylonfasern keinen sichtbaren Schmelzpunkt hat. Dadurch hängt sie sich nicht an mitwirkenden Riemenscheiben und dem Abzug des Riemens während des Betriebs an.

Nachdem die Gewebelage 22 durch Weben gebildet ist, wird sie mit einer RFL-Lösung, Isocyanatlösung oder Epoxylösung behandelt. Die RFL-Lösung wird durch Mischen eines Ausgangskondensats aus Resorcin und Formalin mit Latex zubereitet. Das Latex wird aus einem ternärem Styren-Butadien-Vinylpyridin Kopolymer, einem hydrierten Nitrilgummi, chlorsulfoniertem Polyethylen, Epichlorohydrin oder dergleichen zubereitet.

Die verbesserte Leistungsfähigkeit des Riemens 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Tests demonstriert.

Zuerst wird der Aufbau von erfindungsgemäßen und vergleichsweisen Riemenproben insbesondere anhand der Gewebedecklage erläutert:

Vier Riemenproben (Nr. 1, 2, 3, 4) mit Gewebedecklagen (T-1, T-2, T-3, T-4) gemäß der vorliegenden Erfindung waren zum Test Seite an Seite mit zwei Vergleichsriemenproben (Nr. 1 und 2) mit herkömmlichen Decklagen (T-5 und T-6) aufgebaut. Die Zusammensetzung der Riemenproben gemäß der Erfindung und der Vergleichsproben ist in Tabelle 1 ausgeführt.

Ein 2/2 Köpergewebe wurde für jeden Riemen vorbereitet unter Verwendung eines Kettfilamentgarns von 200 Denier durch Häufung nicht appretierter Filamente aus Para-Aramidfaser mit einer Fadenstärke von 1,5 Denier pro Filament. Der Schußfaden für jeden Riemen war unter der Verwendung von kombinierten Twistgarn mit einer Zu sammensetzung gemäß Tabelle 1 zusmmengesetzt.

Die Schuß- und Kettgarne waren durch Weben der Garne mit einer Dichte von 110 Kettgarnen pro 5 cm und 120 Schußgarnen pro 5 cm zusammengesetzt.

Die daraus hergestellte gewobene Leinwanddecklage wurde in Wasser geschüttelt (vibriert), um sie ungefähr auf die Hälfte ihrer ursprünglichen Breite zu schrumpfen. Die Leinwand wurde dann in ein Verarbeitungsbad getaucht, das durch Lösen einer Gummimischung, wie in Tabelle 2 beschrieben, in Methylethylketon und Isocyanat vorbereitet wurde. Die Leinwand wurde dann getrocknet, wobei die resultierende Leinwand eine Fadenstärke von 0,9 mm aufwies. Die Schußfäden wurden in der Längsrichtung der Riemen gestreckt und dann getestet.

Bestandteil
Gewichtsanteile
ZETPOL 2020
100
Hydriertes NBR (Hydrierungsgrad: 90%) (hergestellt durch Nippon Zeon Co., Ltd.) @	Zinkoxid	5
Stearinsäure	1
Carbon Black FEF	40
Mittel gegen Alterung @	N-Phenyl N′-Isopropyl-P-Phenylenediamin (hergestellt durch Seiko Kagaku Co., Ltd.)	1
Thiokol TP-95	5
Aushärtungsbeschleuniger CZ @	N-Cyclohexyl-2-Benzothiazyl Sulfonamid (hergestellt durch Sanshin Kagaku Co., Ltd.)	1
Aushärtungsbeschleuniger TT @	Tetramethlhiuram Disulfid (hergestellt durch Sanshin Kagaku Co., Ltd.)	1
Schwefel	0,5

Bei der Verwendung von ungefertigten Filamenten aus Para-Aramidfaser mit einer Fadenstärke von 1,5 Denier als Schußgarn schrumpft die Leinwand nicht einheitlich beim Vibrieren in Wasser. Das sich daraus ergebende Leinwandgewebe weist eine faltige Oberfläche mit ungleichmäßiger Dicke auf, die es ungeeignet für eine Verwendung als Deckgewebelage macht.

Nun wird der Aufbau der lasttragenden Cords erläutert:

Die lasttragenden Cords waren für jeden Riemen durch die Kombination dreier Stränge ausgeführt, von denen jeder ungefähr 200 Glasfilamente hatte. Die Glasfilamente wurden durch Schmelzspinnen der Filamente zu einer Monofilamentdicke von ungefähr 9 µm geschaffen. Sie wurden darauf mit einem Silanverbundmittel behandelt. Jede der angesammelten Strangproben wurde in jede der in Tabelle 3 gezeigten RFL-Lösungen getaucht, bei 130°C zwei Minuten lang getrocknet und bei 250 bis 300°C für zwei Minuten gehärtet.

RFL-Bestandteil
Gewichtsanteile
Resorcin
110
Formalin (37%)	81
Natron	1
VP Latex 40%	4000
SBR Latex 40%	1000
Wasser	5500

Die behandelten Strangproben wurden dann getwistet zur Vorbereitung von zwei Typen von Twistgarn. Der erste Typ war ein S-Twistgarn, der durch Anbringen eines ersten Twists mit einer Rate von ungefähr 12 Twists pro 10 cm in S-Richtung gebildet wurde. Der andere war ein Z-Twistgarn, der durch Anbringen eines ersten Twists mit derselben Rate in Z-Richtung gebildet wurde.

13 S-Primärtwistgarne wurden genommen und weiter durch Anwenden eines zweiten Z-Twists bei einer Rate von ungefähr 8 Twists pro 10 cm zur Bildung eines Z-Twistglasfasercords behandelt. Gleichermaßen wurden 13 Z-Primärtwistgarne genommen und durch Anwenden eines zweiten S-Twists bei einer Rate von ungefähr 8 Twists pro 10 cm zur Bildung eines S-Twistglasfasercords behandelt.

Jeder der S- und Z-Twistglasfasercords wurde in einer RFL-Lösung behandelt. Eine Beschichtungslösung wurde durch Lösen der Gummimischung in einem Lösungsmittel und Zugabe von Isocyanat vorbereitet. Jede vorbereitete Cordprobe wurde in die Beschichtungslösung getaucht, um die Haftung der RFL-behandelten Glasfasercords an die Zähne 14 des Riemens zu verbessern und um die Gewebelage 22 zu bedecken, und dann getrocknet.

Nun wird die Riemenherstellung erläutert:
Jeder Riemen wurde dadurch gebildet, daß zuerst die Gewebedecklage 22 um eine Gußform gelegt wurde. Die lasttragenden Cords 16 wurden in Windungen um die Gewebelage 22 gewickelt. Eine dünne Gummilage mit der Zusammensetzung, wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde um die Gewebelage 22 herumgewickelt, um einen Riemenärmel zu definieren. Der Riemenärmel wurde dann ausgehärtet und daraufhin zur Festlegung einzelner Riemen mit der gewünschten Breite geschnitten.

Jeder Riemen hatte die Größe 105S8M19. Das Zahnprofil jedes Riemens war vom STPD-Typ. Jeder Riemen hatte 105 Zähne, eine Breite von 19,1 mm und eine Zahntiefe von 8 mm.

Nun wird der Testaufbau Nr. 1 erläutert:
In Fig. 2 ist ein dynamischer Testaufbau mit 34 bezeichnet zur Bestimmung der Laufzeit für jeden getesteten Riemen, bis ein Ausbrechen der Zähne auftritt, wobei die Riemen unter hoher Zugbelastung und bei erhöhten Temperaturen betrieben wurden. Der Testaufbau 34 weist eine Antriebsriemenscheibe 36 auf, die in Richtung des Pfeils 38 angetrieben wurde. Die Antriebsriemenscheibe 36 hat 21 Zähne. Eine angetriebene Riemenscheibe 40 mit 42 Zähnen wurde verwendet. Eine Spannriemenscheibe 42 mit einem Durchmesser von 52 mm wurde gegen die Außenseite 44 jedes Riemens B gedrückt, der um die Antriebsriemenscheibe 36 und die angetriebene Riemenscheibe 40 herumgeführt war.

Die Antriebsriemenscheibe 36 wurde mit einer Geschwindigkeit von 7200 Umdrehungen pro Minute angetrieben, wobei die Belastung auf die angetriebene Riemenscheibe 5 PS und die anfängliche Spannung des Riemens ungefähr 294 Newton betrug. Die Vorrichtung 34 wurde ungefähr bei einer Umgebungstemperatur von 120°C betrieben. Die Riemen B liefen, bis ein Ausbrechen der Zähne der Riemen auftrat. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.

Tabelle 4

In Fig. 3 ist ein dynamischer Testaufbau mit 50 bezeichnet zur Bestimmung der gesamten Laufzeit für die getesteten Riemen bis zum Auftreten eines Zahnausbrechens. Die einzelnen Riemen wurden unter großer Belastung und bei hohen Temperaturen betrieben. Der Testaufbau 50 weist eine Antriebsriemenscheibe 52, eine angetriebene Riemenscheibe 54 und eine Leerlaufriemenscheibe 56 auf, um die jeder Testriemen herumgeführt war. Die Antriebsriemenscheibe 52 hat 21 Zähne, die angetriebene Riemenscheibe 21 Zähne und die Leerlaufriemenscheibe 21 Zähne. Die Antriebsriemenscheibe 52 wurde in Richtung des Pfeils 58 angetrieben. Die Riemenscheiben 52, 54 und 56 waren so angebracht, daß die Antriebsriemenscheibe 54 mit 6 Zähnen in die Zähne des Testriemens B eingriff.

Die Antriebsriemenscheibe 58 wurde mit 6000 Umdrehungen pro Minute angetrieben, wobei die Belastung auf die angetriebene Riemenscheibe 7 PS war. Die Vorrichtung wurde bei einer Umgebungstemperatur von 120°C betrieben. Für jeden getesteten Riemen B wurde die gesamte Laufzeit bis zu dem Auftreten eines Zahnausbrechens an dem Riemen B bestimmt. Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle 4 gezeigt.

Nun werden die Testergebnisse erläutert:
Wie man aus Tabelle 4 sehen kann, war die Laufzeit bis zum Auftreten eines Zahnausbrechens bei dem Hochzugbelastungstestaufbau 34 für die erfindungsgemäßen Riemen größer als für die Vergleichsriemenproben. Gleichermaßen war die Laufzeit bis zu dem Auftreten eines Zahnausbrechens bei dem Hochbelastungstestaufbau 50 für die erfindungsgemäßen Riemen größer als für die Vergleichsriemenproben.

Insbesondere zeigte die Vergleichsriemenprobe Nr. 1 die höchste Haltbarkeit bei einer erhöhten Temperatur, wies aber die niedrigste Haltbarkeit bei hoher Belastung bei hohen Temperaturen auf. Der Grund dafür ist anscheinend, daß der Schußfaden des Decklagengewebes, der ein Spinnfasergarn aus Meta-Aramidfaser war, eine niedrigere Festigkeit aufwies. Weiterhin enthielten die Schußgarne kein Filamentgarn aus Para-Aramidfiber, das ausgezeichnete Festigkeit aufweist, wodurch die Zahnflanke unter erhöhter Belastung leicht deformiert wurde, woraus ein vorzeitiges Ausbrechen resultierte.

Die erfindungsgemäßen Riemenproben Nr. 1 und 2 hatten eine höhere Haltbarkeit bei hohem Zug und Belastung bei erhöhten Temperaturen als die erfindungsgemäßen Riemenproben Nr. 3 und 4. Anscheinend liegt der Grund für die unterschiedliche Leistungsfähigkeit darin, daß das Deckgewebe der Riemenproben Nr. 1 und 2 Schußgarne aufwies, die sowohl Para-Aramidfasern als auch Meta-Aramidfasern ohne Nylonfasern enthielten, wodurch die Abriebsfestigkeit erhöht wurde.

Die vorangegangene Offenbarung von speziellen Ausführungsbeispielen soll den weiten Begriff, der von der Erfindung umfaßt wird, veranschaulichen.

Claims

1. Kraftübertragungsriemen (10) mit
einem Riemenkörper (12) mit einer Längsertreckung und einer Innen- (24) und einer Außenseite (20);
mehreren Zähnen (14), die längs des Riemenkörpers voneinander beabstandet angeordnet sind und mindestens einen Abschnitt von einer von Innen- und Außenseite des Riemenkörpers festlegen;
gekennzeichnet durch eine Gewebelage (22) mit Schußgarnen auf der einen von Innen- und Außenseite des Riemenkörpers, wobei mindestens ein Abschnitt der Schußgarne mehrere Filamente aus Para-Aramidfasern mit einer Fadenstärke von 0,3 bis 1,2 Denier aufweist.

2. Kraftübertragungriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelage die eine von Innen- und Außenseite des Riemenkörpers völlig bedeckt.

3. Kraftübertragungsriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt der Schußgarne Multifilamentgarne aufweist, die mindestens Para-Aramidfaser und Meta-Aramidfaser enthalten.

4. Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meta-Aramidfaser ein Spnngarn ist.

5. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelage Kettgarne aufweist und mindestens ein Abschnitt der Kettgarne zumindest eines von Para-Aramidfaser und Meta-Aramidfaser enthält.

6. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit mehreren sich longitudinal erstreckenden lasttragenden Elementen in dem Riemenkörper.

7. Kraftübertragungsriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußgarne Para-Aramidfaser mit einem Anteil von 20 bis 80 Gewichtsprozent der gesamten Schußgarne und Meta-Aramidfaser mit einem Anteil von 80 bis 20 Gewichtsprozent der gesamten Schußgarne aufweisen.

8. Kraftübertragungsriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenkörper aus einem Gummimaterial gebildet ist, das mindestens eines von hydriertem Nitrilgummi, chlorsulfiertem Polyethylen (CSM) alkyliertem und chlorsulfiertem Polyethylen (ACSM) und Chloroprengummi ist.

9. Kraftübertragungsriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelage mindestens eines von glattem Gewebe, geköpertem Gewebe oder satiniertem Gewebe enthält.

10. Kraftübertragungsriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Para-Aramidfaser in einem Anteil von 20 bis 80 Gewichtsprozent der gesamten Schußgarne vorhanden ist.

11. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußgarne ein Twistgarn aus einem Multifilamentgarn aus Para-Aramidfaser, Spinnfasergarn aus Meta-Aramidfaser und Urethan-Elastikgarn aufweisen.

12. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußgarne ein Twistgarn aus einem Multifilamentgarn aus Para-Aramidfaser, Garn aus Fasern der aliphatischen Gruppe und Urethan-Elastikgarn aufweisen.

13. Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußgarne Garne aus Fasern umfassen, die zumindest unter einer der Handelsmarken NOMEX, KONEX, KEVLAR, TECHNORA und TWARON erhältlich sind.

14. Kraftübertragungsriemen (10) mit
einem Riemenkörper (12) mit einer Längserstreckung und einer Innen- (24) und Außenseite (20),
mehreren Zähnen (14), die längs des Riemenkörpers mit Abstand voneinander angeordnet sind und zumindest einen Abschnitt der Innenseite des Riemenkörpers festlegen,
gekennzeichnet durch eine Gewebelage (22) auf der Innenseite des Riemenkörpers, die gewobene Schuß- und Kettgarne aufweisen, wobei die Schußgarne mehrere Filamente aus Para-Aramidfaser mit einer Fadenstärke von 0,3 bis 1,2 Denier aufweisen.

15. Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußgarne ein Multifilamentgarn aufweisen, das zumindest Para-Aramidfaser und Meta-Aramidfaser enthält.

16. Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 15, bei dem die Meta-Aramidfaser ein Spinngarn ist.

17. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettgarne Garne aufweisen, die zumindest Para-Aramidfaser oder Meta-Aramidfaser enthalten.

18. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenkörper aus einem Gummimaterial gebildet ist, das mindestens eines von hydriertem Nitrilgummi, chlorsulfoniertem Polyethylen (CSM), alkyliertem und chlorsulfoniertem Polyethlen (ACSM) und Chloroprengummi ist.

19. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelage mindestens eines von glattem Gewebe, gekörpertem Gewebe oder satiniertem Gewebe enthält.

20. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Para-Aramidfaser in einem Anteil von 20 bis 80 Gewichtsprozent der gesamten Schußgarne vorhanden ist.

21. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußgarne Twistgarne aus Para-Aramidfaser und zumindest eine von Spinngarn aus Meta-Aramdifaser, Urethan-Elastikgarn oder Garn aus Fasern der aliphatischen Gruppe enthalten.

22. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettgarne weiterhin ein Filamentgarn aus Polyamid, Polyvinylalkohol und Polyester enthalten.

23. Kraftübertragungsriemen nach Anspruch 22, bei dem das Polyamid 6-Nylon oder 6,6-Nylon ist.

24. Kraftübertragungsriemen nach einem der Ansprüche 14 bis 23, gekennzeichnet durch mehrere sich in Längsrichtung erstreckende lasttragende Elemente (16) in dem Riemenkörper.