DE69305597T2

DE69305597T2 - Treibriemen

Info

Publication number: DE69305597T2
Application number: DE69305597T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kawashima; Koji Kitahama; Kyoichi Mishima
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2013-08-17
Also published as: DE69305597D1; JP2504422Y2; EP0583963B1; JPH0673498U; CA2104150A1; CA2104150C; EP0583963A1; US5344369A

Description

Die Erfindung betrifft Treibriemen und insbesondere einen Treibriemen, auf dessen Oberfläche eine verstärkende Segeltuchschicht angebracht ist.
Es ist bekannt, die freiliegende Oberfläche eines Treibriemens, beispielsweise eines Keilrippenriemens, eines flankenoffenen Keilriemens oder eines ummantelten Keilriemens mit einer verstärkenden Segeltuchschicht zu versehen. Im allgemeinen wird eine gummierte Segeltuchschicht auf der äußeren Oberfläche eines Treibriemens angebracht, um ihn am Rand zu verstärken. Die Enden der Segeltuchschicht werden durch Nähen miteinander verbunden: Normalerweise überlappen sich die Enden, so daß auf der Riemenaußenfläche eine Stufe bestimmt ist.
Um diese "Stufe" nicht zu erzeugen, lassen manche Hersteller eine Lücke zwischen den Enden der Segeltuchschicht. Dadurch liegt ein Abschnitt des Riemenkörpers frei, der sich unter der Segeltuchschicht befindet.
Im US-Patent 5,224,905, das dem Inhaber dieses Patents übertragen wurde, ist ein Treibriemen offenbart, bei dem die Enden der Segeltuchschicht mit ihren Kanten aneinanderstoßen. In diesem Patent ist ausführlicher beschrieben, daß diese Anordnung eine lokale Verlagerung der lasttragenden Korde vermeidet, die entsteht, wenn die Komponenten nacheinander über einer Stufe in einer herkömmlich konstruierten Segeltuchschicht aufgebaut werden. Vermieden wird auch eine Änderung der Antriebseigenschaften des Riemens, wenn die Stufe in der Segeltuchschicht eine Riemenscheibe berührt, die mit dem Riemen zusammenarbeitet. Weiterhin wird zwischen dem Riemen und den damit zusammenarbeitenden Riemenscheiben so wenig Lärm wie möglich erzeugt, insbesondere an der Stufe. Dieser Riemenaufbau erlaubt einen ruhigen Lauf des Riemens und gleichmäßige Leistungsübertragungseigenschaften, er hat jedoch einen wesentlichen Nachteil.
Eine Schwierigkeit tritt insbesondere in einem System auf, in dem der Riemen in einem umgekehrt gekrümmten Modus betrieben wird. Im umgekehrt gekrümmten Modus berührt die Außenfläche des Riemens mindestens eine Riemenscheibe im System direkt. In Einzelnemensystemen an Automobilmotoren greift beispielsweise die Außenfläche eines Keilrippenriemens in eine flache Riemenscheibe ein, um sie anzutreiben. Ist, wie beim Stand der Technik, keine Stufe vorhanden, die eine Riemenscheibe berührt und Lärm erzeugt, so entstehen dennoch Geräusche, wenn der Faden, der die Enden der Segeltuchschicht verbindet und über die Segeltuchschicht nach außen vorsteht, auf die Riemenscheibe(n) trifft.
Es ist bekannt, die Enden der Segeltuchschicht mit einem Baumwollfaden zu verbinden, z. B. einem Baumwollfaden Nr. 40, um so wenig Lärm wie möglich zu erzeugen, wenn sich der Faden und die Riemenscheiben des Systems berühren. Man erreicht dies im allgemeinen dadurch, daß man bekannte Überwendlich-Maschinennähtechniken verwendet, wobei sowohl der Faden in der Nadel (dieser Faden liegt auf der Außenfläche der Segeltuchschicht frei) als auch der Spulenfaden (dieser Faden liegt auf der Innenfläche der Segeltuchschicht frei) aus Baumwolle bestehen. Der Baumwollfaden muß jedoch verzwirnt werden; damit ist dieser Faden teuer, und zwar verglichen mit Monofilamentfäden, die aus Kunstfasern hergestellt werden und die gleiche Festigkeit und den gleichen Schneidwiderstand aufweisen. Zudem sperren sich Baumwollfäden mit relativ großem Durchmesser beträchtlich, wenn die Fäden durch gummiertes Segeltuch gezogen werden. Dadurch wird die Maschenweite verglichen mit Fäden geringeren Durchmessers größer.
Um diese Schwierigkeit zu bewältigen, verwendet man bekanntlich Monofilamentfäden aus Kunstfaser. Diese Fäden haben eine gute Festigkeit, d. h. einen guten Schneidwiderstand, und sie sind billiger als Baumwollfäden. Die Monofilamentfäden aus Kunstfaser sind auch mit weniger Widerstand durch die Segeltuchschicht zu ziehen als Baumwollfäden mit gleicher Festigkeit. Dadurch verringert sich die Nähzeit. Man erhält also mit relativ geringen Kosten eine maschinengenähte Verbindung mit hoher Sicherheit. Die Monofilamentfäden aus Kunstfaser haben jedoch gleichfalls Nachteile.
Die Monofilamentfäden aus Kunstfaser sind relativ unflexibel, und zwar verglichen sowohl mit Zwirnen aus Naturfaser, die die gleiche Festigkeit und den gleichen Schneidwiderstand aufweisen, als auch mit Multifilamentzwirnen aus Kunstfasern, die durch Verzwirnen einer Anzahl Filamente gesponnen werden. Wird ein Riemen umgekehrt gekrümmt, bei dem diese Fäden verwendet werden, so wird die Segeltuchschicht über die Riemenlänge zusammengedrückt. Der Faden auf der Außenseite der Segeltuchschicht, der bei normalem Betrieb in die Segeltuchschicht gedrückt wird, krümmt sich nach außen und steht aus der Außenfläche der Segeltuchschicht hervor. Dabei erzeugt er Geräusche, wenn er die mit ihm zusammenarbeitende Riemenscheibe berührt.
Durch umfangreiche Untersuchungen wurden die Probleme des Stands der Technik gelöst und die Erfindung erzielt. Hauptaufgabe der Erfindung ist es, die Verbindung der Enden einer Deckschicht, beispielsweise einer Segeltuchschicht, zu verbessern und damit den Lärm zu vermindern, der zwischen der Segeltuchschicht auf der Außenfläche eines Treibriemens und einer damit zusammenarbeitenden Riemenscheibe erzeugt wird, ohne jedoch die Sicherheit oder Treibeigenschaften des Riemens zu beeinträchtigen.
Erfindungsgemäß wird ein Treibriemen bereitgestellt, umfassend:
einen Riemenkörper, der eine zugzone und eine Druckzone bestimmt und eine Innenfläche, eine Außenfläche und in Querrichtung beabstandete Seitenflächen aufweist; und
eine Segeltuchschicht zumindest entweder auf der Außenseite, der Innenseite oder den Seitenflächen, wobei die Segeltuchschicht eine erste Oberfläche hat, die am Riemenkörper anliegt, und eine zweite Oberfläche, die freiliegt, wenn sich die Segeltuchschicht auf dem Riemenkörper befindet, und die Segeltuchschicht Enden hat, die durch die Verwendung eines Fadens miteinander verbunden sind;
dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil des Fadens auf der zweiten Oberfläche der Segeltuchschicht freiliegt und ein zweiter Teil des Fadens auf der ersten Oberfläche der Segeltuchschicht freiliegt, und der erste Fadenteil einen Zwirn enthält und der zweite Fadenteil ein Monofilament.
Der erste Fadenteil ist bevorzugt mindestens ein Fadenteil aus der Gruppe mit a) einem Zwirn aus Naturfaser und b) einem Multifilamentzwirn aus Kunstfasern. Der zweite Fadenteil ist bevorzugt ein Monofilament aus Kunstfaser.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung bleibt die Unversehrtheit der Enden der Gewebeschichten erhalten, und es wird zugleich ein hochflexibler Riemen bereitgestellt. Der Fadenabschnitt auf der freiliegenden Riemenoberfläche bleibt in die Segeltuchschicht eingebettet, auch wenn der Riemen umgekehrt gekrümmt wird, wenn beispielsweise die Außenfläche dazu benutzt wird, eine Riemenscheibe anzutreiben bzw. von einer Riemenscheibe angetrieben zu werden. Der Lärm, der durch die Berührung zwischen dem Fadenteil auf der Außenfläche der Segeltuchschicht und den Riemenscheibe bzw. den Riemenscheiben erzeugt wird, wird dadurch so gering wie möglich.
Die Naturfasern können beispielsweise mindestens eine Faser aus der Gruppe mit Baumwolle, Hanf und Wolle sein. Die Kunstfasern können z. B. mindestens eine Faser aus der Gruppe mit Nylon, Polyester und Aramid sein. Die Kunstfasern in den ersten und zweiten Fadenteilen kännen gleich sein oder sich unterscheiden.
Die Erfindung kann in alle Treibriemenarten aufgenommen werden. Sie kann beispielsweise in einen Keilrippenriemen, einen flankenoffenen Keilriemen, einen ummantelten Keilriemen usw. aufgenommen werden.
In einer Form besteht die Segeltuchschicht aus gummiertem Segeltuch, das sich auf der Außenfläche des Riemenkörpers befindet.
Die Enden der Segeltuchschicht bestimmen jeweils eine Kante. In einer Form läßt man die Kanten aneinander anstoßen, wenn die Segeltuchschicht mit dem Riemenkörper zusammengebaut wird. Der Riemen weist eine Längsrichtung auf. Die Kanten der Segeltuchschicht sind gerade und schließen mit der Längsrichtung des Riemens bevorzugt einen Winkel von 25 - 90º ein.
Bei einem Herstellungsverfahren werden die Enden der Segeltuchschicht durch eine Überwendlich-Maschinennaht zusammengenäht. In der Erfindung werden auch andere Herstellungsverfahren betrachtet.
In einer Form besteht die Druckzone des Riemens aus mindestens einem Gummi aus der Gruppe mit NR, SBR, CR und NBR. Zumindest die Druckzone des Riemens kann mit kurzen Verstärkungsfasern versehen sein. Die Fasern können mindestens eine Faser aus der Gruppe mit a) Kunstfasern sein, d. h. mindestens eine Kunstfaser aus der Gruppe mit Nylon, Vinylon, Polyester und aromatischem Polyamid, oder b) Naturfasern, d. h. eine Naturfaser aus der Gruppe mit Baumwolle und Zellstoff.
Die Segeltuchschicht besteht bevorzugt aus mindestens einem Segeltuch aus der Gruppe mit a) einem Stoff, der aus zumindest einem Material aus der Gruppe mit Baumwolle, Nylon, Polyester und Aramid hergestellt ist, b) einem Tuch, c) einem Kordgewebe und d) einem aus Garnware hergestellten Vliesstoff, wobei die Garnware eine Mischung aus mindestens einem Material aus der Gruppe mit i) Baumwolle und Nylon und ii) Baumwolle und Polyester ist.
Es wird nun beispielhaft Bezug auf die Zeichnungen genommen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Keilrippenriemens mit einer Segeltuchschicht auf seiner Außenfläche;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Riemens genommen entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1, wobei der Riemen umgekehrt gekrümmt ist; und
Fig. 3 eine Ansicht wie in Fig. 2, wobei jedoch ein herkömmlicher Riemen umgekehrt gekrümmt ist.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist bei 10 eine erfindungsgemäß hergestellte Treibriemenart dargestellt, in diesem Fall ein Keilrippenriemen. Natürlich kann die Erfindung in praktisch jede Treibriemenart aufgenommen werden, nämlich Keilriemen, flankenoffene Keilriemen, ummantelte Keilriemen usw. Der abgebildete Keilrippenriemen 10 wird nur dazu verwendet, die Erfindung zu erläutern.
Der Riemen 10 hat eine dehnbare Schicht 12, die längs verlaufende lasttragende Korde 14 enthält, die in eine klebende Gummischicht 16 eingebettet sind. Die dehnbare Schicht 12 bestimmt eine zugzone 17 außerhalb der Korde 14. Die Korde 14 sind aus hochfestem Material mit geringer Dehnung hergestellt, beispielsweise Nylon, Polyester, aromatisches Polyamid usw.
Unter der klebenden Gummischicht 16 befindet sich eine Druckzone 18, in der längs verlaufende, in Querrichtung beabstandete Rippen 20 ausgebildet sind. Die Anzahl und die genaue Form der Rippen 20 werden beim Entwurf ausgewählt. Die Druckzone 18 wird bevorzugt aus einem Gummi hergestellt, der zumindest ein Material oder eine Mischung aus der Gruppe mit NR, SBR, CR, NBR usw. ist. Der gleiche Gummi kann dazu verwendet werden, die klebende Gummischicht 16 auszubilden.
Die Druckzone 18 ist mit kurzen verstärkenden Fasern 22 dargestellt, die in Querrichtung verlaufen. Die Fasern 22 können aus Kunststoff hergestellt sein, beispielsweise Nylon, Vinylon, Polyester, aromatisches Polyamid usw. Wahlweise sind Naturfasern verwendbar, z. B. Baumwolle, Zellstoff usw.
Die dehnbare Schicht 12 und die Druckzone 18 bestimmen gemeinsam einen Riemenkörper 23. Eine Stoffschicht 26 bedeckt die Außenfläche 24 des Riemenkörpers 23. In der dargestellten Ausführungsform ist die Stoffschicht 26 ein gummiertes Segeltuch, das aus a) einem Stoff aus Baumwolle, Polyester, Aramid usw., b) einem Tuch, c) einem Kordgewebe oder d) einem Vliesstoff hergestellt ist, der aus einem gemischten Garnmaterial aus Baumwolle und Nylon oder Baumwolle und Polyester besteht. Die Segeltuchschicht 26 kann eine beliebige Mischung aus diesen Stoffmaterialien sein.
Die Segeltuchschicht 26 weist beabstandete Enden 28, 30 auf, die mit einer Naht 32 miteinander verbunden sind. Eine erste innere Oberfläche 34 der Segeltuchschicht 26 liegt am Riemenkörper 23 an. Eine gegenüberliegende Fläche 34 zeigt vom Riemenkörper 23 nach außen und liegt frei. Sie kann eine Riemenscheibe (nicht dargestellt) antreiben, mit der sie zusammenarbeitet bzw. von der Riemenscheibe angetrieben werden.
Die Enden 28, 30 der Segeltuchschicht werden bevorzugt nichtüberlappend miteinander verbunden, so daß sie keine Stufe erzeugen, siehe die Beschreibung im US-Patent 5,224,905. Insbesondere hat das Ende 28 eine gerade Kante 36 und das Ende 30 eine gerade Kante 38, die aneinander anstoßen, um ein Endlosband zu erzeugen. Die aneinanderstoßenden Kanten 36, 38 der Enden 28, 30 bilden mit der Längsrichtung des Riemens 10 einen Winkel a zwischen 25 und 90 Grad.
Die Naht 32 kann durch einen herkömmlichen Überwendlich-Maschinennahtvorgang ausgebildet werden oder durch andere Techniken bzw. Einrichtungen, die Fachleuten bekannt sind. Die Überwendlich-Nähmaschine wird üblicherweise dazu verwendet, Nähte in Großserie herzustellen, beispielsweise für industrielle Anwendungen. Wird die Naht 32 mit einer Überwendlichmaschine hergestellt, so liegt ein erster Teil 40 des Fadens 42 (der Faden in der Nadel), der zum Ausbilden der Naht 32 verwendet wird, auf der Außenfläche 34 des Riemens 10 frei. Ein zweiter Teil 44 des Fadens 42 (der Spulenfaden) liegt am Riemenkörper 23 an.
Die Erfindung eignet sich besonders dafür, mit der Überwendlich-Nähmaschine ausgeführt zu werden. Der erste Fadenteil 40 ist aus Zwirn hergestellt; dagegen ist der zweite Fadenteil 44 aus einem Monofilament hergestellt. Insbesondere wird der erste Fadenteil 40 bevorzugt aus einem Naturfaserzwirn hergestellt, z. B. Baumwolle, Hanf, Wolle oder einem Multifilamentzwirn (Garnnummer 60) oder aus Kunstfaser, beispielsweise Nylon, Polyester, Aramidfaser usw. Für den zweiten Fadenteil 44 bevorzugt man einen Monofilamentfaden (Garnnummer 30) aus Kunstfasern, z. B. Fasern aus Nylon, Polyester, Aramid usw.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung vermeidet man einen Zustand, wie er beim herkömmlichen Riemen 50 in Fig. 3 dargestellt ist. Der Riemen 50 weist allgemein den gleichen Aufbau auf wie der Riemen 10 nach Fig. 1 und Fig. 2, und zwar einschließlich einer verstärkenden abdeckenden Segeltuchschicht 51. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die Naht bei 52 durch einen Faden 53 bestimmt ist, der einen Fadenteil 54 enthält, der auf der Außenfläche 56 der Segeltuchschicht 51 freiliegt, und einen Fadenteil 58, der an der Außenfläche 59 des Riemenkörpers 60 anliegt, und der aus einem Kunstfaser-Monofilamentfaden hergestellt ist. In Fig. 3 ist dargestellt, daß sich die Segeltuchschicht 51 zusammendrückt, wenn der Riemen 50 umgekehrt gekrümmt wird, wodurch sich der relativ steife Faden 54 so krümmt, daß er aus der Außenfläche 59 des Riemenkörpers 60 beträchtlich nach außen hervorsteht. Dadurch berührt der Faden die Oberfläche einer Riemenscheibe, mit der er zusammenarbeitet, und erzeugt somit bei Gebrauch Lärm.
Wird dagegen der erfindungsgemäße Riemen 10 umgekehrt gekrümmt, siehe Fig. 2, so nimmt der flexiblere Fadenteil 40 beim Zusammendrücken die Krümmung der Außenfläche 24 des Riemenkörpers 23 an und bleibt in die Segeltuchschicht 26 eingebettet, so daß er nur unwesentlich daraus hervorsteht und nicht störend in eine Riemenscheibe eingreift, mit der er zusammenarbeitet.
Es ist beabsichtigt, daß die obige Offenbarung besonderer Ausführungsformen die umfassenden Konzepte erläutert, die in der Erfindung betrachtet werden.

Claims

1. Treibriemen (10), umfassend:

einen Riemenkörper (23), der eine Zugzone (12) und eine Druckzone (18) bestimmt und eine Innenfläche, eine Außenfläche und in Querrichtung beabstandete Seitenflächen aufweist; und

eine Segeltuchschicht (26) zumindest entweder auf der Außenseite, der Innenseite oder den Seitenflächen, wobei die Segeltuchschicht (26) eine erste Oberfläche hat, die am Riemenkörper (23) anliegt, und eine zweite Oberfläche, die freiliegt, wenn sich die Segeltuchschicht (26) auf dem Riemenkörper (23) befindet, und die Segeltuchschicht (26) Enden (28, 30) hat, die durch die Verwendung eines Fadens (42) miteinander verbunden sind;

dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil (40) 20 des Fadens (42) auf der zweiten Oberfläche der Segeltuchschicht (26) freiliegt und ein zweiter Teil (44) des Fadens (42) auf der ersten Oberfläche der Segeltuchschicht (26) freiliegt, und der erste Fadenteil (40) einen Zwirn enthält und der zweite Fadenteil (44) ein Monofilament.

2. Riemen (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Fadenteil (40) zumindest einen Faden umfaßt aus der Gruppe mit a) einem Naturfaserzwirn und b) einem Multifilamentzwirn aus Kunstfasern.

3. Riemen (10) nach Anspruch 2, wobei die Naturfasern mindestens ein Material aus der Gruppe mit Baumwolle, Hanf und Wolle enthalten.

4. Riemen (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der zweite Fadenteil (44) einen Monofilamentfaden aus Kunstfasern enthält.

5. Riemen (10) nach Anspruch 4, wobei die Kunstfasern in mindestens einem Fadenteil der ersten und zweiten Fadenteile (40, 44) zumindest ein Material aus der Gruppe mit Nylon, Polyester und Aramid enthalten.

6. Riemen (10) nach Anspruch 4, wobei die Kunstfasern in den ersten und zweiten Fadenteilen (40, 44) gleich sind.

7. Riemen (10) nach Anspruch 4, wobei sich die Kunstfasern in den ersten und zweiten Fadenteilen (40, 44) voneinander unterscheiden.

8. Riemen (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Riemen (10) ein Keilrippenriemen oder ein flankenoffener Keilriemen oder ein ummantelter Keilriemen ist.

9. Riemen (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Segeltuchschicht (26) gummiertes Segeltuch enthält, das sich auf der Außenfläche des Riemenkörpers (23) befindet.

10. Riemen (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Enden (28, 30) der Segeltuchschicht (26) jeweils eine freie Kante (36, 38) bestimmen, und die freien Kanten (36, 38) der Enden (28, 30) der Segeltuchschicht jeweils aneinanderstoßen, wenn die Segeltuchschicht (26) mit dem Riemenkörper (23) zusammengebaut wird.

11. Riemen (10) nach Anspruch 10, wobei der Riemen (10) eine Längsrichtung hat und die freien Kanten (36, 38) der Segeltuchschicht (26) gerade sind und mit der Längsrichtung des Riemens (10) einen Winkel von 25 - 90º einschließen.

12. Riemen (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Enden (28, 30) der Segeltuchschicht (26) mit einer Überwendlich-Maschinennaht zusammengenäht werden.

13. Riemen (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Druckzone (18) aus Gummi hergestellt ist, der mindestens ein Gummi aus der Gruppe mit NR, SBR, CR und NBR ist.

14. Riemen (10) nach Anspruch 13, wobei sich Verstärkungsfasern (22) im Gummi der Druckzone (18) befinden, und die Verstärkungsfasern (22) zumindest eine Faser enthalten aus der Gruppe mit a) Kunstfasern, die aus mindestens einem Material aus der Gruppe mit Nylon, Vinylon, Polyester und aromatischem Polyamid bestehen, und b) Naturfasern, die aus mindestens einem Material aus der Gruppe mit Baumwolle und Zellstoff bestehen.

15. Riemen (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Segeltuchschicht (26) bevorzugt aus mindestens einem Segeltuch besteht aus der Gruppe mit a) einem Stoff, der aus zumindest einem Material aus der Gruppe mit Baumwolle, Nylon, Polyester und Aramid hergestellt ist, b) einem Tuch, c) einem Kordgewebe und d) einem Garnware enthaltenden Vliesstoff, wobei die Garnware eine Mischung aus mindestens einem Material aus der Gruppe mit i) Baumwolle und Nylon und ii) Baumwolle und Polyester ist.