DE3122227C2

DE3122227C2 -

Info

Publication number: DE3122227C2
Application number: DE3122227A
Authority: DE
Inventors: Mario Mailand/Milano It Cicognani
Original assignee: Industrie Pirelli SpA
Current assignee: Dayco PTI SpA
Priority date: 1980-06-05
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1990-09-27
Also published as: ES259200U; BR8103532A; US4445879A; FR2484037A1; GB2077388A; IT1131268B; DE3122227A1; GB2077388B; MX155217A; AR224577A1; CA1154983A; BE889069A; FR2484037B1; AT388218B; ATA253281A; JPS5743039A; IT8022557A0; JPH0156298B2; LU83406A1; ES259200Y

Description

Die Erfindung betrifft einen Zahnriemen mit einem Riemenkörper, der in Form eines Ringes geschlossen ist und in den eine Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren eingebettet ist, die parallel zueinander verlaufen und in ein und derselben Ebene liegen, wobei der Riemenkörper eine glatte Hinterseite und eine gegenüberliegende gezahnte Seite für Eingriff mit einer gazahnten Fläche einer Riemenscheibe aufweist.

Auf dem Gebiet solcher Zahnriemen besteht immer das Problem, die Lebensdauer der Riemen zu verlängern, um eine Lebensdauer zu erhalten, welche Zahnräder aus Metall aufweisen.

Um dieses Problem zu lösen, ist bisher der Zahnung des Riemens Aufmerksamkeit gewidmet worden, da die Zahnung, die aus elastomerem Material besteht, eine Verformbarkeit hat, die viel größer als die Verformbarkeit einer Zahnung aus Metall ist, und aus dieser größeren Verformbarkeit ergibt sich eine Änderung der Kinematik des Kämmens während der Übertragung von Bewegung zwischen Zahnriemen aus elastomerem Material und Zahnriemenscheiben aus Metall.

Zur Lösung dieses Problems sind drei Wege beschritten worden. Zuerst wurden Massen aus elastomerem Material großer Härte untersucht im Hinblick darauf, die Verformbarkeit der Zähne eines Zahnriemens so weit wie möglich zu verringern.

Zweitens wurden besondere Profile der Zahnung eines Zahnriemens untersucht im Hinblick darauf, die Verformbarkeit der Zähne des Riemens während ihres Kämmens mit den Metallzähnen der Riemenscheiben zu berücksichtigen.

Drittens wurden besondere Bedeckungen der Zahnung der Zahnriemen untersucht im Hinblick darauf, die Starrheit der Zähne des Zahnriemens zu erhöhen, und im Hinblick darauf, die Abnutzung der Zähne unter der Kämmwirkung zu verringern, die immer ein Gleiten zwischen den Zähnen des Riemens und den Zähnen der Riemenscheiben hervorruft.

Unter dem Beschreiten der obengenannten Wege wurde es möglich, die Lebensdauer von Zahnriemen zu verlängern, jedoch war es nicht möglich, eine Lebensdauer wie diejenige von mechanischen Zahnrädern aus Metall zu erreichen, und außerdem ergab sich der Nachteil, daß die Gesamtabmessungen von Kraftübertragungen mit Zahnriemen und Zahnriemenscheiben groß wurden. Tatsächlich führt jedes Element, welches eingeführt wird, um die Härte der Zahnung eines Zahnriemens zu erhöhen, zu einem Versteifen des Zahnriemens selbst, was seinerseits zu folgendem führt:

Verstärkung von Schwingungserscheinungen in dem Riemen während Bewegungsübertragung oder Kraftübertragung zwischen dem Zahnriemen und den Zahnriemenscheiben, wodurch verhindert ist, daß der Zahnriemen eine lange Lebensdauer erreicht, und
die Unmöglichkeit der Verwendung elastomeren Materials sehr hoher Härte für die Herstellung von Zahnriemen, um die Biegsamkeit der Zahnriemen nicht übermäßig zu beeinträchtigen.

Es ist auch ein Zahnriemen der einleitend genannten Art in Form eines an seiner Innenfläche mit Zähnen versehenen Keilriemens bekannt (DE-AS 16 00 264), bei welchem in dem aus einem einzigen elastomerem Material verhältnismäßig hoher Härte des Riemenkörpers zwischen den biegsamen und undehnbaren Schnüren und der gezahnten Seite eine gewellte Zwischenlage angeordnet ist, die aus einem elastomeren Material verhältnismäßig geringer Härte besteht. Hierdurch soll in den kritischen Bereichen an der Zahnwurzel und am Zahnlückenboden eine möglichst günstige Flexibilität bei günstigen Festigkeitseigenschaften erreicht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zahnriemen derart auszuführen, daß er eine Lebensdauer hat, die der Lebensdauer der Zahnriemenscheiben einer Kraftübertragung entspricht.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Zahnriemen der einleitend genannten Art, gemäß der Erfindung dadurch, daß zwischen den Schnüren und der glatten Hinterseite des Riemenkörpers eine gewellte Fläche vorgesehen ist, und daß das elastomere Material des Riemenkörpers zwischen der gewellten Fläche und der gezahnten Seite einer Härte hat, die höher als die Härte des elastomeren Materials zwischen der gewellten Fläche und der glatten Hinterseite ist.

Bei Verwendung eines Zahnriemens gemäß der Erfindung ist im Bereich der Zähne geringe Abnutzung gewährleistet, während gleichzeitig im Riemenkörper gute Schwingungsdämpfung erzielt wird, so daß sich eine Verlängerung der Lebensdauer des Zahnriemens ergibt.

Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine Teillängsschnittansicht eines Zahnriemens gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 analoge Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß einem allgemeineren Lösungsgedanken umfaßt ein Zahnriemen gemäß der Erfindung einen Riemenkörper, der in Form eines Ringes geschlossen ist und in den eine Mehrzahl von biegsamen Schnüren eingebettet ist, welche insgesamt ein gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähiges Gebilde des Riemens darstellen. Dieses gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähige Gebilde unterteilt den Riemenkörper in zwei Teile. An einer Fläche des Riemenkörpers befindet sich eine Zahnung, während derjenige Teil des Riemenkörpers, der sich mit Bezug auf das widerstandsfähige Gebilde auf derjenigen Seite befindet, die der Seite gegenüberliegt, auf welcher sich die Zahnung befindet, in zwei Teile unterteilt ist, und zwar mittels einer gewellten Fläche, in deren Bereich vorzugsweise eine Schnurstofflage vorhanden ist.

Weiterhin hat das elastomere Material, welches denjenigen Teil des Riemenkörpers bildet, der zwischen der gewellten Fläche (oder der Schnurstofflage) und derjenigen Oberfläche des Riemenkörpers liegt, die der Zahnung gegenüberliegt, d. h. den Rücken oder die Rückseite des Riemens bildet, eine Härte, die von der Härte des elastomeren Materials verschieden ist, welches den übrigen Teil des Zahnriemens bildet.

Fig. 1 zeigt in Längsschnittansicht einen Zahnriemen gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Zahnriemen einen Riemenkörper 1, der an einer seiner Flächen mit einer Zahnung versehen ist, die ihrerseits durch Zähne 2 gebildet ist, welche durch Zahnlücken 3 voneinander getrennt sind.

In dem Riemenkörper 1 befindet sich nahe dem Boden der Zahnlücken 3 und der Füße der Zähne 2 eine Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren 4, die zusammen ein gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähiges Gebilde des Zahnriemens darstellen.

Insbesondere bestehen die biegsamen und undehnbaren Schnüre 4 aus Stahl, Polyamid, Polyester oder aus Glasfasern. Vorzugsweise bestehen die Schnüre 4 aus Glasfasern, da dieses Material die Eigenschaft hat, auch über längere Zeit gleichzeitig hohe Zugfestigkeit und eine Dehnung unter Last von praktisch Null zu haben.

In dem Riemenkörper 1 ist in dem Teil zwischen den Schnüren 4 und der Hinterseite 5 eine Schnurstofflage 6 eingebettet.

Die Schnurstofflage 6, die vorzugsweise eine Schnurstofflage mit Schußfäden und Kettfäden ist, ist eine gewellte Lage, deren Wellenlänge gleich der Teilung der Zahnung 2, 3 ist. Die den Schnüren 4 zugewandten Wellenberge der Schnurstofflage 6 verlaufen tangential zu den Schnüren 4, und zwar im Bereich der Mittellinie 7 jedes Zahnes 2, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Der Zahnriemen gemäß Fig. 1 ist ein Riemen aus elastomerem Material, wobei das elastomere Material 8 zwischen der Schnurstofflage 6 und der Rückseite 5 des Riemens von dem elastomeren Material 9 verschieden ist, welches den übrigen Teil des Zahnriemens bildet.

Insbesondere hat das elastomere Material 8 eine Härte zwischen 50 und 70° Shore A, während das elastomere Material 9 eine Shore-A-Härte zwischen 70 und 90 hat. Demgemäß ist das elastomere Material 8 beträchtlich weicher als das elastomere Material 9.

Nachstehend werden Beispiele für Massen angegeben, die für die Bildung des elastomeren Materials 8 einerseits und für die Bildung des elastomeren Materials 9 andererseits geeignet sind.

Eine Masse, die insbesondere zur Bildung des elastomeren Materials 8 geeignet ist, hat die folgende Zusammensetzung:

Polychloroprenpolymerisat
100 Gewichtsteile
Zinkoxid	5 Gewichtsteile
Magnesiumoxid	4 Gewichtsteile
Stearinsäure	1 Gewichtsteil
Wachs	1 Gewichtsteil
Dioctylat-diphenylamin	2 Gewichtsteile
Aromatisches Mineralöl	5 Gewichtsteile
Ruß	30 Gewichtsteile

Eine Masse, die insbesondere für die Bildung des elastomeren Materials 9 geeignet ist, hat die folgende Zusammensetzung:

Polychloroprenpolymerisat
100 Gewichtsteile
Zinkoxid	5 Gewichtsteile
Magnesiumoxid	4 Gewichtsteile
Stearinsäure	1 Gewichtsteil
Wachs	1 Gewichtsteil
Dioctylat-diphenylamin	2 Gewichtsteile
Aromatisches Mineralöl	5 Gewichtsteile
Ruß	70 Gewichtsteile

Eine abgewandelte Ausführungsform eines Zahnriemens gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, in welcher eine Länge eines solchen Zahnriemens im Längsschnitt wiedergegeben ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, unterscheidet sich ein Zahnriemen gemäß Fig. 2 von einem Zahnriemen gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Zahnung 2, 3 eine Bedeckung 10 aufweist, was bedeutet, daß die Außenfläche der Zähne 2 und der Zahnlücken 3 mit einer kontinuierlichen Bedeckung versehen ist.

Eine Bedeckung, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 23 63 685.3 beschrieben ist, ist zur Verwendung als Bedeckung 10 für die Zahnung 2, 3 besonders geeignet, d. h. eine Bedeckung, die aus zwei Lagen aus verkautschuktem Stoff gebildet ist, die unter Zwischenanordnung einer Lage aus elastomerem Material übereinander angeordnet bzw. gedoppelt sind.

Weiterhin wird es bevorzugt, daß der verkautschukte Stoff der äußeren der beiden Lagen mit einer Zusammensetzung aus elastomerem Material mit gutem Widerstand gegen Abnutzung und mit niedrigem Reibungskoeffizienten mit einer derartigen Schichtstärke imprägniert ist, daß an der Oberfläche auch nach Abnutzung die Zusammensetzung aus elastomerem Material vorhanden ist.

Mittels eines Zahnriemens gemäß der Erfindung ist es möglich, die eingangs genannten Zwecke zu erreichen. Nachstehend wird eine Erläuterung dafür gegeben, daß diese Zwecke erreicht werden.

Durch das Vorhandensein verhältnismäßig weichen elastomeren Materials im Bereich der Rückseite 5 des Riemenkörpers 1, wo der Riemen während des Arbeitens in einer Kraftübertragung mit Zahnriemenscheiben Biegebeanspruchungen unterworfen wird, wird die Biegsamkeit des Riemens erhöht und durch diese Erhöhung der Biegsamkeit wird wiederum die Möglichkeit verkleinert, daß während des Arbeitens des Riemens Schwingungen auftreten, d. h. während des Eingriffes der Zähne des Riemens mit den Zähnen der Zahnriemenscheiben.

Durch die gewellte Gestalt der Trennfläche zwischen dem weichen elastomeren Material 8 und dem harten elastomeren Material 9, welche den Riemen bilden, wodurch sich im Bereich der Riemenzähne eine größere Menge weichen elastomeren Materials 8 und im Bereich der Zahnlücken 3 eine größere Menge härteren elastomeren Materials 9 befindet, führt zu einer starken Vergrößerung der Gleichmäßigkeit der Biegsamkeit des Zahnriemens insgesamt, und auch dadurch wird verhindert, daß sich während des Arbeitens des Zahnriemens bei der Übertragung von Bewegung bzw. Kräften mit Zahnriemenscheiben Schwingungen auftreten.

Weiterhin ergibt es sich, daß, wie bereits gesagt, als Folge der besonderen Wellengestalt der Trennfläche, welche das weiche elastomere Material 8 von dem harten elastomeren Material 9 trennt, im Bereich der Zahnlücken 3 der Zahnung im Riemenkörper eine Lage aus harten elastomerem Material 9 vorhanden ist, deren Dicke mit der Zunahme des Abstandes von dem Fuß der Zähne 2 zunimmt. Dies führt zu absoluter Gleichmäßigkeit der Verformbarkeit des Riemenkörpers 1 in jedem Querschnitt des Riemens im Bereich der Zahnlücken 3. Dies wiederum führt dazu, daß der Biegeradius des Riemens im Bereich der Zahnlücken 3 konstant ist, so daß die Gefahr vermieden ist, daß sich insbesondere im Bereich der Mittellinie jeder Zahnlücke 3 örtlich kleine Biegeradien ergeben, die für die Sicherheit des gegen Zugbeanspruchungen widerstandsfähigen Gebildes gefährlich ist, die gegenüber Biegebeanspruchungen nicht sehr widerstandsfähig sind, weil sie spröde sind.

Ein anderer Vorteil, der sich aus der gewählten Gestalt der Trennfläche zwischen dem harten elastomeren Material 9 und dem weichen elastomeren Material 8 in dem Riemenkörper 1 ergibt, besteht darin, daß zufolge dieser Gestalt eine Dämpfungssperre für Schwingungen geschaffen ist, die demgemäß nicht in Längsrichtung des Riemens auftreten können.

Weiterhin ergeben sich die nachstehend angegebenen Folgerungen aus dem Vorhandensein einer Schnurstofflage 6 in dem Riemenkörper 1, welche als Trenn- und Verbindungselement zwischen den beiden elastomeren Materialien 8, 9 unterschiedlicher Härte wirkt:

Das Vorhandensein der Schnurstofflage 6, welche die Schicht aus hartem elastomerem Material 9 im Riemenkörper 1 im Bereich der Zahnlücken 3 begrenzt und umgibt, gewährleistet gleichmäßige Verteilung der Beanspruchungen in dem Riemenkörper 1 und damit eine längere Lebensdauer des Riemenkörpers 1 bzw. des Riemens,
bei gleicher Biegsamkeit des Riemens insgesamt ist es möglich, wie bei bekannten Zahnriemen für die Bildung der Zähne 3 Massen aus viel härterem elastomerem Material zu verwenden, wobei auf diese Weise das Verhalten des Zahnriemens während des Eingriffs seiner Zähne mit den Zähnen der Zahnriemenscheiben verbessert wird und als Folge des Vorhandenseins des Schnurstoffes 6, der das Verbindungselement darstellt, mögliche Trennungen zwischen den verschiedenen Lagen oder Schichten aus elastomerem Material verhindert werden, welche den Riemenkörper 1 bilden, und
ein absoluter Schutz ist erhalten für das widerstandsfähige Gebilde 4 des Riemens gegenüber der Einwirkung von Fremdkörpern oder Fremdsubstanzen, und zwar eben durch das Vorhandensein der Schnurstofflage 6 (und bei Vorhandensein der Zahnbedeckung 10).

Demgemäß kann für den im Riemenkörper 1 vorhandenen Schnurstoff ein an sich bekannter Schnurstoff vorteilhaft verwendet werden, der nicht reißt und nicht zur Schlitzbildung neigt.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

Claims

1. Zahnriemen mit einem Riemenkörper (1), der in Form eines Ringes geschlossen ist und in den eine Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren (4) eingebettet ist, die parallel zueinander verlaufen und in ein und derselben Ebene liegen, wobei der Riemenkörper (1) eine glatte Hinterseite (5) und eine gegenüberliegende gezahnte Seite (2, 3) für Eingriff mit einer gezahnten Fläche einer Riemenscheibe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schnüren (4) und der glatten Hinterseite (5) des Riemenkörpers (1) eine gewellte Fläche (6) vorgesehen ist, und daß das elastomere Material (8) des Riemenkörpers (1) zwischen der gewellten Fläche (6) und der gezahnten Seite (2, 3) eine Härte hat, die höher als die Härte des elastomeren Materials (9) zwischen der gewellten Fläche (6) und der glatten Hinterseite (5) ist.

2. Zahnriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der gewellten Fläche eine Schnurstofflage (6) vorgesehen ist, die in den Riemenkörper (1) des Riemens eingebettet ist.

3. Zahnriemen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der gewellten Fläche und das in den Riemenkörper (1) eingebetteten Schnurstoffes (6) gleich der Teilung der Riemenzahnung (2, 3) ist.

4. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung gegen die Zahnung (2, 3) gewandten Wellenberge der gewellten Fläche und des Schnurstoffes (6) im Bereich der Mittellinie jedes Zahnes (2) tangential zu der Mehrzahl von Schnüren (4) liegen, die parallel zueinander und in ein und derselben Ebene liegen (Fig. 1).

5. Zahnriemen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Material (9), welches die Zähne und denjenigen Teil des Riemenkörpers (1) bildet, der zwischen der gewellten Fläche oder der in den Riemenkörper eingebetteten Schnurstofflage (6) und der Zahnung liegt, eine Shore- A-Härte zwischen 70 und 90 hat, während das den übrigen Teil des Riemenkörpers bildende elastomere Material (8) eine Shore-A- Härte zwischen 50 und 70 hat.