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Keilriementrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen Keilriementrieb,
dessen mit Verstärkungsschnüren in der Nähe
der neutralen Faser versehener
Gummikeilriemen gerade Flanken mit einem kleineren Flankenwinkel als di# Keilflanken
der Riemenscheibe aufweist, wobei sich die Keilriemenflanken erst beim Eingreifen
in die Keilrille der Riemenscheibe durch Ouerschnittsverformung des Keilriemens
dem Flankenwinkel der Keilrille anpassen.
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Es sind bereits Keilriemen bekannt, die an der Innenseite eine Längsnut
aufweisen, um ihre Biegsamkeit zu erhöhen und Stauchungen beim Bogenlauf des Keilriemens
zu vermeiden.
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Weiter ist bereits ein Keilriemen bekannt, der an seiner Innenseite
einen sich in seiner Tiefe über das innenseitige Drittel der Dicke des Keilriemens
erstreckenden keilförmigen Längsschlitz aufweist, der infolge des Zusammenpressens
der Keilriemenflanken beim Eingreifen in die Keihille der Riemenscheibe ebenfalls
merklich zusammengedrückt wird. Bei diesem bekannten Keilriemen hat der keilförmige
Längsschlitz jedoch nur die Aufgabe, die Anlage der Keilriemenflanken an den Flanken
der Keilrille der Riemenscheibe zu verbessern.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Keilriemens mit erheblich
verlängerter Lebensdauer, der mit einer niedrigeren Betriebstemperatur arbeitet,
und bei dem sich die Spannungen über den gesamten Riemenquerschnitt besser verteilen.
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Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Keilriemen
an seiner Innenseite einen keilförmigen, mit seiner Spitze bis in die Nähe der neutralen
Faser reichenden Längsschlitz aufweist, wobei die Summe des Flankenwinkels zwischen
den Keilriemenflanken des nicht verformten Keilriemens und des Keilwinkels des zwischen
den Flanken keilförrnigen Längsschlitzes etwas größer ist als der Flankenwinkel
der Keilrille der Riemenscheibe, so daß die Keilflächen des Längsschlitzes entsprechend
der beim Eingreifen in die Keilrille der Riemenscheibe erfolgenden Verformung der
Querschnittsform des Keilriemens zur gegenseitigen Anlage kommen.
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Der erfindungsgemäße Keilriemen unterscheidet sich dadurch von bereits
bekannten Keilriemen mit einem Längsschlitz an der Innenseite, daß der sich mit
seiner Spitze bis in die Nähe der neutralen Verstärkungsfasem erstreckende keilförmige
Längsschlitz des erfindungsgemäßen Keilriemens sich beim Eingreifen in die Keilnut
der Riemenscheibe vollständig schließt und hierbei die äußere Umfangsfläche des
Keilriemens eine konvexe Querschnittsform annimmt, die sich bei der vorgesehenen
maximalen Last im wesentlichen zu einer geraden Linie verformt.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Keihiemens, hat den Vorteil, daß
diejenigen Abschnitte des Riemens, die nicht mit der Keilrille einer Keilriemenscheibe
in Berührung stehen, die Querschnittsform mit dem offenen keilförmigen Längsschlitz
beibehalten. Wenn der Riemen über eine Riemenscheibe läuft, wird der Längsschlitz
somit geschlossen, doch sobald der Riemen von der Riemenscheibe abläuft, öffnet
sich der Längsschlitz wieder. Dieses öffnen des Längsschlitzes während der Bewegung
des Riemens von einer Riemenscheibe zur nächsten trägt dazu bei, daß der Riemen
mit einer niedrigeren Betriebstemperatur arbeitet, woraus sich eine längere Lebensdauer
ergibt.
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Der erfindungsgemäße Keilriemen besitzt weiter den Vorteil, daß die
Spannung der Verstärkungsschnüre bei maximaler Last gleichmäßiger als bei den bisher
üblichen Ausführungen ist, bei denen die mittleren Abschnitte nach innen gezogen
werden, so daß die äußere Umfangsfläche eine konkave Querschnittsform annimmt, mit
dem Ergebnis, daß die mittleren Verstärkungsschnüre nicht ihren vollen Anteil an
der Last aufnehmen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Fig. 1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Keilriementrieb zur Verwendung in Kraftfahrzeugen; Fig.
2 zeigt den Querschnitt des erfindungsgemäßen Keilriemens im unbelasteten Zustand;
Fig. 3 zeigt den Querschnitt eines in eine Keilriemenscheibe eingreifenden,
jedoch nicht belasteten erfindungsgemäßen Keilriemens; Fig. 4 ähnelt Fig.
3, zeigt jedoch den Keilriemen im belasteten Zustand.
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In Fig. 1 ist ein in einem Kraftfahrzeug verwendeter Keilriementrieb
bekannter Ausführung dargestellt, bei dem ein endloser Keilriemen 10 an drei
Riemenscheiben 11 angreift. Die Abmessungen des Keilriemens, die Toleranzen
usw. entsprechen der üblichen Praxis. Der erfindungsgemäße Keilriemen ist so ausgebildet,
daß er beim Zusammenarbeiten mit den Keilriemenscheiben den allgemeinen Normen entspricht,
doch besitzt er einen Längsschlitz, durch welchen die Winkellage der Keilriemenflanken
und die Abmessungen des Riemens im Ruhezustand und beim Fehlen einer Belastung geändert
werden; außerdem bewirkt er, daß der Keilriemen während des Betriebs unter Last
seine Querschnittsforin in den sich jeweils zwischen zwei Keilriemenscheiben erstreckenden
Abschnitt ändert.
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Fig. 2 zeigt die Querschnittsforrn des erfindungsgemäßen Keilriemens
im nicht verformten Zustand. Die äußere Umfangsfläche 12 erstreckt sich parallel
zu den inneren Umfangsflächen 13. Die Keilriemenflanken 14 und
15 schließen den Winkel B ein, der kleiner ist als der NutenwinkeIA der Keilriemenscheibe
(Fig. 3). Der äußere Umfangsabschnitt des Keilriemens ist vorzugsweise mit
den üblichen Verstärkungselementen versehen, d. h. mit eingelagerten Verstärkungsschnüren
16 und den bei 17 angedeuteten Verstärkungsstreifen. Die innere Umfangsfläche
des Keilriemens ist ebenfalls mit Verstärkungsstreifen 18 versehen, und der
Körper des Keilriemens besteht aus vulkanisiertem Gummi oder einem anderen geeigneten
Material.
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Der erfindungsgemäße Keilriemen ist mit einem sich in der Umfangsrichtung
erstreckenden keilförmigen Längsschlitz 19 versehen, der durch die Flächen
20 und 21 begrenzt wird. Normalerweise erstreckt sich der Längsschlitz mindestens
über die Hälfte der Dicke des Keilriemens bis zu einem in der Nähe der eingelagerten
Verstärkungsschnüre 16 liegenden Punkt. Der Winkel C des keilförmigen
Längsschlitzes 19 des Keilriemens wird so gewählt, daß dann, wenn die Keilriemenflanken
14 und 15 entsprechend dem Keilnutenwinkel der Riemenscheibe zusammengedrückt
werden, die Begrenzungsflächen. 20 und 21 des Längsschlitzes 19 in gegenseitige
Berührung gebracht werden, wobei die Keilriemenflanken 14 und 15 die in Fig.
2 bei 14 A und 15 A mit gestricheiten Linien angedeutete Lage einnehmen.
Der so verforinte genutete Riemen ist somit einem nicht genuteten massiven Riemen
mit dem Keilwinkel D
gleichwertig. Diese Beziehung läßt sich durch die Gleichung
ausdrücken: B + C = D.
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Ein gemäß der Erfindung mit einem keilförmigen Längsschlitz versehener
Keilriemen kann sich somit dem Nutenwinkel der Riemenscheibe anpassen, wenn der
Riemen in die Riemenscheibe eingreift.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Keilriemens besteht darin, daß das
Angreifen der Keilriemenflanken an den gegenüberliegenden Flanken der Keilrille
der Riemenscheibe nicht nur ein Gegeneinanderdrücken bewirkt, um den Längsschlitz
zu schließen, sondern auch, daß die äußere Umfangsfläche des Riemens eine konvexe
Querschnittsform annimmt (Fig. 3).
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Wenn auf den Riemen die für den Keilriementrieb konstruktiv vorgesehene
Last aufgebracht wird, nimmt der Riemen die aus Fig. 4 ersichtliche Querschnittsform
an, wobei die Verstärkungsschnüre 16
ähnlich wie in Fig. 2 auf einer im wesentlichen
geraden Linie liegen und wobei die äußere Umfangsfläche des Riemens ebenso wie in
Fig. 2 im wesentlichen geradlinig verläuft. Diese Änderung der Querschnittsform
des Riemens beruht auf der Tatsache, daß bei Keilriementrieben die Innen- bzw. Unterseite
des Riemens nicht unterstützt wird, so daß die durch die Last hervorgerufene Spannung
die mittleren Ab-
schnitte des Riemens nach innen drückt und die Verstärkungsschnüre
16 sowie die Gewebeschichten 17 und 17A aus ihrer konvexen
Form in eine geradlinige Form übergehen können.
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Bei Keilriementrieben ist es weitgehend üblich, die Riemenscheiben
mit einem Nutenwinkel A von 36-zu versehen. Der Keilwinkel des Riemens ist
gewöhnlich etwas größer und liegt im Bereich von 38 bis 44#. Ein erfindungsgemäßer
Keilriemen kann z. B. einen normalen Winkel B zwischen den Keilriemenflanken 14
und 15 von 18 bis 241 und einen Keilwinkel C
von 201 besitzen,
so daß der wirksame Keilriemenwinkel D 3 8 bis 441 beträgt. Die Erfindung
sieht je-
doch auch andere Beziehungen zwischen den genannten Winkeln vor,
bei denen der wirksame Riemenwinkel D, d. h. die Summe der Winkel B und
C, gleich dem Riemenscheibenwinkel A oder größer als dieser ist. Beispielsweise
kann man einen Riemen mit parallelen Keilriemenflanken 14 und 15
(B
= 0) verwenden, wenn der Winkel C des keilförmigen Längsschlitzes
gleich dem Winkel A der Riemenscheibe oder größer als dieser Winkel ist.
Wenn der Winkel des keilförmigen Längsschlitzes bei einem Riemen mit parallelen
Seitenflächen 36' beträgt, so erhält man einen wirksamen Riemenwinkel
D
von 361, während sich der wirksame Riemenwinkel noch vergrößert,
wenn man einen größeren Winkel für den keilförmigen Längsschlitz wählt. Man kann
mit verschiedenen Kombinationen der Winkel B und C arbeiten, um den gewünschten
wirksamen Riemenwinkel D zu erhalten, der in einer vorbestimmten Beziehung
zu dem Riemenscheibenwinkel A
steht. Vorzugsweise wählt man die Winkel derart,
daß sich bei minimaler Belastung (Fig. 3) eine konvexe Querschnittsforin
ergibt und sich die Verstärkungsschnüre bei maximaler Belastung in der aus Fig.
4 ersichtlichen Weise im wesentlichen längs einer geraden Linie anordnen.
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Der erfindungsgemäße Keilriemen läßt sich mit Hilfe bekannter Verfahren
herstellen, und zwar als zugeschnittener Riemen, als gewickelter Riemen oder als
Riemen einer beliebigen anderen geeigneten Ausführungsart. Solche Riemen werden
gewöhnlich auf Trommeln aufgebaut, und das Vulkanisieren oder eine andere Wännebehandlung
wird mindestens teilweise durchgeführt, während sich die Riemen auf den Trommeln
befinden. Die zugeschnittenen Riemen werden vollständig nachbehandelt und dann so
zugeschnitten, daß ihre Seitenflächen den gewünschten Winkel einschließen; die gewickelten
Riemen werden teilweise auf den Trommeln nachbehandelt, dann einzeln abgeschnitten,
mit Gewebe umwickelt und in
eine Ringforin eingebracht, um die Herstellung
der Bindung zu Ende zu führen. In jedem Falle kann man den bis zu diesem Punkte
fertiggestellten Riemen von innen nach außen umwenden und auf eine umlaufende Form
aufbringen, damit der keilförrnige Längsschlitz 19 eingeschnitten werden
kann. Alternativ kann man den Längsschlitz noch vor dem Vulkanisieren durch einen
Formungsvorgang in dem Riemen ausbilden.
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Wenn der erfindungsgemäß mit einem keilförmigen Längsschlitz versehene
Keilriemen als Bestandteil eines Keilriementriebs verwendet wird, schließt sich
der Längsschlitz 19, wenn der Riemen zur Anlage an einer Riemenscheibe kommt,
woraufhin sich der, Längssäblitz beim Ablaufen des Riemens von der Riemenscheibe
öffnet, um sich dann erneut zu scl*,eßen, wenn der Riemen mit der Keilrille der
nächsten Riemenscheibe in Eingriff kommt. Während des Betriebs wird sich der Riemen
somit ständig öffnen und schließen, so daß man von einem »Atmen« des Riemens sprechen
kann. Beim Betrieb mit maximaler Last entsteht beim Angreifen des Riemens an der
Keilrille der Riemenscheibe das Bestreben, die mittleren Verstärkungsschnüre zu
recken, so daß sämtliche Schnüre gleiche Anteile der Last aufnehmen und eine überbeanspruchung
einzelner Schnüre vermieden wird.
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Der erfindungsgemäße Keilriemen arbeitet somit unter Last mit einer
niedrigeren Temperatur als die bekannten Keilriemen, was nicht nur auf das erwähnte
Atmen, sondern auch auf die gleichmäßige Verteilung der Spannungen zurückzuführen
ist, die ihrerseits der erfindungsgemäßen Ausbildung des Riemens zu verdanken ist.
der Riemenscheibe aufweist, wobei sich die Keilriemenflanken erst beim Eingreifen
in die Keilrille der Riemenscheibe durch Querschnittsverformung des Keilriemens
dem Flankenwinkel der Keilrille anpassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilriemen
(10) an seiner Innenseite (18)
einen keilförinigen, mit seiner Spitze
bis in die Nähe der neutralen Faser reichenden Längsschlitz (19) aufweist,
wobei die Summe des Flankenwinkels (B) zwischen den Keilriemenflanken (14,
15) des nicht verforinten Keilriemens und des Keilwinkels (C) zwischen den
Flächen (20, 21) des keilförmigen Längsschlitzes (19)
etwas größer ist als
der Flankenwinkel (D) der Keilrille der Riemenscheibe, so daß die Keilflächen
(20, 21) des Längsschlitzes (19) entsprechend der beim Eingreifen in die
Keilrille der Riemenscheibe erfolgenden Verformung der Querschnittsform des Keilriemens
zur gegenseitigen Anlage kommen.
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2. Keilriernentrieb nach Anspruch 1, bei dem der Flankenwinkel
der Keilrille der Riemenscheibe annähernd 36' beträgt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flankenwinkel (B) zwischen den Keilriemenflanken (14, 15) des nicht
verformten Keilriemens zwischen 18 und 241 liegt und daß der Winkel
(C) zwischen den Flanken (20, 21) des keilförmigen Längsschlitzes
(19) annähernd 20' beträgt, so daß der wirksame Winkel des Keilriemens dann,
wenn der keilförmige Längsschlitz (19) geschlossen ist, zwischen
38
und 441 liegt.