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Die Erfindung hat einen doppelt gerillten Treibriemen und
sein Verfahren zur Herstellung zum Ziel.
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Man kennt bereits in zahlreichen Ausführungen gerillte
Treibriemen, die in der Definition, die beispielsweise durch
die französische Norm AFNOR R 15 506 gegeben ist, endlose
Treibriemen sind, die eine Bewehrung aufweisen, die dazu
bestimmt ist, dem Zug zu widerstehen, und deren
Berührungsfläche mit einer Riemenscheibe Längsrippen mit einem
vorgegebenen Profil aufweist. Solche Treibriemen, die im Verhältnis
weicher sind als die herkömmlichen trapezoidartigen
Treibriemen für eine Kraftübertragung, können sich um
Riemenscheiben mit geringem Durchmesser herumschlingen, und sie
finden, wenn man der Tatsache Rechnung trägt, daß sie für
erhöhte Drehgeschwindigkeiten benutzt werden können, eine
besonders interessante Anwendung auf den Bereich des
Kraftfahrzeugs, ohne daß, worauf ausdrücklich hingewiesen wird,
diese Angabe irgendeiner einschränkenden Art, wie auch
immer, ist.
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Man kennt in gleicher Weise zwei große Arten von Verfahren
zur Herstellung derartiger Treibriemen, und zwar ein erstes,
das man so ansehen könnte, als wäre es "durch Abformen",
d.h. in welchem die Rippen durch Formstücke aus einem
Vorformling gebildet sind, der Elastomerschichten und Seile
aufweist, während das zweite Verfahren ein "abtragendes
Verfahren" ist, d.h., in diesem wird ein vulkanisierter Rohling
entweder abgeschliffen, um die Rippen zu bilden, oder auch,
wie im Patent US-A-4 464 148 vorgeschlagen, mit Hilfe eines
Schnittfräsers zugerichtet.
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Wie das Herstellungsverfahren des Riemens auch sei, es wird
dieser in einer Einrichtung in Betrieb genommen, die eine
treibende Riemenscheibe und angetriebene Riemenscheiben
aufweist, von welchen mindestens eine manchmal vom Rücken des
Riemens angetrieben wird. Da man davon ausgeht, daß ein
glatter Rücken nicht einen befriedigenden Antrieb
sicherstellen kann, hat man bereits doppelt gerillte Treibriemen
vorgeschlagen, d.h. solche, die Längsrippen auf der einen
wie der anderen ihrer Innenoberfläche und des Rückens
aufweisen (siehe beispielsweise US-A-4 253 836 oder US-A-
3 839 116, welche insbesondere ein Verfahren beschreibt,
gemäß welchem ein Rohling, der aus Gummischichten, Geweben
und den notwendigen Strängen gebildet ist, in einer
Vulkanisierform umgeformt wird, um auf der einen seiner Seiten das
erste gewünschte Rippenprofil zu bilden). Solche Treibriemen
sind jedoch aufgrund ihrer erhöhten Kosten wenig verbreitet,
welche in erster Linie auf die Schwierigkeiten bei der
Ausführung genauer geometrischer Formen zurückgehen, die für
ihre zufriedenstellende Funktion gefordert sind.
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Es ist demzufolge ein Hauptzweck der Erfindung, einen
doppelt gerillten Treibriemen vorzusehen, der, während er die
gewünschten Eigenschaften aufweist, was die Geometrie der
Rippen auf der einen und der anderen seiner Oberflächen und
die gegenseitige Übereinstimmung der genannten Rippen
angeht, Kosten aufweisen soll, die niedriger sind als jene
bekannter Treibriemen.
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Es ist auch ein Zweck der Erfindung, ein
Herstellungsverfahren für solche Treibriemen vorzusehen, das die industrielle
Ausführung unter befriedigenden ökonomischen Bedingungen
gestattet.
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Das Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung
eines Treibriemens, der auf seiner inneren Oberfläche und
seiner rückseitigen Oberfläche gemäß Längsrippen gerillt
ist, die dazu geeignet-sind, mit den Rillen von
Riemenscheiben zusammenzuarbeiten, welche der Treibriemen bestücken
soll, ausgehend von einem Rohling, der von Gummischichten,
Textilien und Kabeln bzw. Strängen, die notwendig sind,
gebildet ist, und der in einer Vulkanisationsform zum
Ausbilden wenigstens des ersten Profils von gewünschten Rippen auf
der einen seiner Seiten geformt wird, welches Verfahren
dadurch gekennzeichnet ist, daß man es zum Erhalten des
zweiten Profils von Rippen vorsieht, auf dem Rohling im Verlauf
des Herstellungsverfahrens wenigstens eine Bezugsfläche
anzubringen, welche die präzise Positionierung des Profils der
als zweite ausgebildeten Rippen in Bezug auf das Profil der
als erste ausgebildeten Rippen gestattet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf verschiedenartige
Weise ausgeführt werden.
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In einem ersten Fall ist das Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß während der Bildung des Rohlings in einer ersten
Form zum Realisieren des Profils der zuerst gebildeten
Rippen der Teil, der dazu bestimmt ist, mit dem als zweites
gebildeten Profil ausgebildet zu werden, nicht vulkanisiert
wird, und daß diese Operation nach der Definition einer
Bezugsfläche des Rohlings durch Formen oder durch
Beschneiden von einem Umdrehen des Rohlings gefolgt wird, der dann
mit dem als zweites gebildeten Profil durch ein Verfahren,
das analog demjenigen zum Erhalten des zuerst gebildeten
Profils ist, gebildet wird.
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Die Erfindung ist in gleicher Weise dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Bildung des Rohlings gemäß dem zuerst
gebildeten Profil von Rippen der bearbeitete und vulkanisierte
Rohling umgedreht wird, und daß man, nachdem eine Bezugsfläche
angebracht worden ist, dann das als zweites gebildete Profil
von Rippen ausgehend von der Bezugsfläche durch maschinelle
Bearbeitung, vorteilhafterweise Schleifen oder Schneiden,
ausbildet.
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Die Erfindung schlägt in gleicher Weise ein Verfahren vor,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß, nachdem man den Rohling
in einer Form für das Erhalten einer glatten Röhrenform
völlig vulkanisiert hat, und nach Kühlung, derselbe auf einer
Maschine für die Bearbeitung durch Schleifen oder Schneiden
zur Ausbildung des ersten Profils von Längsrippen auf seiner
ersten Oberfläche angeordnet wird, und dann nach Erzeugen
einer Bezugsfläche für die Bearbeitung des zweiten Profils
von Rippen durch Schleifen oder Schneiden nach dem Umdrehen
der vulkanisierten Form, die auf ihrer ersten Oberfläche
bereits bearbeitet ist.
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Wie im vorausgehend beschriebenen Verfahren können die
Profile von Rippen auf der einen oder anderen Oberfläche des
Treibriemens die gleichen oder unterschiedliche sein.
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Andere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die beispielsweise
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
vorgelegt wird, in welchen:
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Fig. 1 und 2 schematische Ansichten im Querschnitt
von doppelt gerillten Treibriemen sind;
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Fig. 3 eine schematische Darstellung ist, die die
Verwendung eines doppelt gerillten Treibriemens darstellt;
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Fig. 4 eine schematische Darstellung ist, die eine
erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung eines Treibriemens darstellt;
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Fig. 5 eine Ansicht analog jener der Fig. 4 ist,
aber für eine andere Ausführungsform;
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Fig. 6 eine Ansicht analog den beiden
vorausgehenden ist, aber für eine noch andere Ausführungsform.
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Es wird nun auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, die jeweils
schematisch einen doppelt gerillten Treibriemen 10 und 11
aus Elastomermaterial zeigen, der jeweils gegebenenfalls
Gewebe in einer oder mehreren Lagen aufweist und in denen
die Bewehrung, die dazu bestimmt ist, dem Zug zu widerstehen
und die die Grundzone bildet, durch das Bezugszeichen 12
bzw. 13 bezeichnet ist, wobei die genannte Bewehrung von
Strängen bzw. Seilen aus Polyesterfasern oder Fasern aus
aromatischen Polyamiden oder aus analogen Haterialien
gebildet ist. Der Treibriemen 10 weist auf seiner Oberfläche 14
Rippen 15&sub1;, 15&sub2;, 15&sub3; usw. mit abgestumpftem Querschnitt auf,
die der Art nach jene sind, die in der oben erwähnten
französischen Norm unter dem Namen "Profil K" bekannt sind, die
jedoch, worauf ausdrücklich hingewiesen wird, auch einen
dreieckigen oder abgestumpften Querschnitt aufweisen können,
wie sie durch die Bezeichnungen H, J, L oder H der oben
genannten Norm definiert sind. Auf seiner anderen Oberfläche
16 oder seinem Rücken weist der Treibriemen 10 in gleicher
Weise Rippen 17&sub1;, 17&sub2;, 17&sub3; usw. mit dem gleichen oder nicht
gleichen Profil wie das der Innenoberfläche auf, wobei die
Rippen 15 und 17 bezüglich einer Hittelebene des Riemens,
die hier jene der Bewehrung 12 ist, spiegelsymmetrisch sind.
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In der Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist
die Struktur der Außenoberfläche oder des Rückens 18 des
Treibriemens 11 identisch mit jener, die oben für den
Treibriemen 10 beschrieben ist, seine Innenoberfläche ist jedoch
mit Rippen 19 mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt
der Art wie jene versehen, die durch die bereits erwähnte
Norm unter dem Namen "Profil J" definiert sind, die aber
ausdrücklich auch einen dreieckigen oder abgestumpften
Querschnitt aufweisen können, wie dies durch die Bezeichnungen
H, K, L oder M der oben genannten Norm definiert ist. In
dieser Ausführungsform ist außerdem die Teilung der Rippen
19 der Innenoberfläche im wesentlichen die Hälfte jener der
Rippen der Außenoberfläche oder des Rückens 18.
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Ein Riemen, wie 10 oder 11, findet vorteilhafterweise
beispielsweise in der Einrichtung des Motorraums eines
Kraftfahrzeuges (Fig. 3) Anwendung, wo eine antreibende
Riemenscheibe 20 angetriebene Riemenscheiben 21 und 22 antreibt,
mit denen die Innenoberfläche des Riemens zusammenwirkt, und
auch eine Riemenscheibe 23 antreibt, die mit dem Rücken des
Treibriemens zusammenwirkt, welcher seinerseits mit Hilfe
eines Spanners 24 unter geeigneter Spannung gehalten wird,
der ebenfalls gegen den Rücken des Treibriemens einwirkt.
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Wie auch der Anwendungsaufbau des Treibriemens ist, die gute
Funktion dessen und der ihm zugeordneten Organe fordert, daß
die geometrischen Merkmale der Anordnung mit Genauigkeit
festgelegt sind, und insbesondere, daß die Rippen der einen
und anderen Oberfläche einander mit Genauigkeit entsprechen.
Damit dies so ist, schlägt die Erfindung ein
Herstellungsverfahren für den Treibriemen vor, wonach nach dem Erhalten
eines ersten Profils auf der einen der Wirkungsflächen des
Treibriemens, d.h. einer der Oberflächen der Berührung mit
den Rippen der Riemenscheiben, die er bestimmungsgemäß
ausstattet, man eine Bezugsfläche zur genauen Positionierung
des zweiten Profils auf der anderen Oberfläche des
Treibriemens festlegt, die dann mit dem gleichen Verfahren oder
einem Verfahren, das gegenüber jenem unterschiedlich ist,
das das Erhalten des ersten Profils ermöglicht hat,
ausgeführt wird.
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In einer ersten Ausführungsform, die einheitlich
Abformungstechniken heranzieht, wird ein Rohling 30 (Fig. 4) zunächst
auf übliche Weise durch Aufwickeln von Lagen aus Gummi,
Geweben und Strängen 31 auf einem zylindrischen Dorn
vorbereitet.
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Der Rohling wird dann auf eine Formgebungsvorrichtung
umgesetzt, die schematisch mit 32 bezeichnet ist und die eine
Metallmatrize 33 enthält, die in ihrem wirksamen Abschnitt
mit Zähnen 34 ausgebildet ist, die dazu bestimmt sind, das
erste Profil von Rippen 39 des Riemens auszuführen, und in
gleicher Weise mit einer Wand 35 ausgebildet ist, die dazu
bestimmt ist, eine Bezugsfläche hervorzubringen, wobei die
Gruppe von Zähnen und der genannten Wand mit großer
Genauigkeit in der Größenordnung eines hundertstel Millimeters
herausgearbeitet ist. Die Matrize 33, die eine Einrichtung zur
Temperaturregulierung aufweist, die schematisch mit 36
gezeigt ist, ist einem Teil 37 zum Aufbringen von Druck nach
dem Typ "Luftkissen" zugeordnet, die dazu geeignet ist,
während des gesamten Vulkanisationsvorgangs einen Druck aus
zuüben, der die Größenordnung von 20 bar aufweisen kann. Durch
eine geeignete Regulierung der Behandlungsdauer, der
Temperatur der Matrix 33 und des durch die Vorrichtung 37
aufgebrachten Drucks gelangt man in der Form 32 zu einer
teilweisen Vulkanisation des Rohlings 30, tatsächlich zu einer
Vulkanisation jenes Teils des Treibriemens, der das erste
Profil von Rippen 39 aufweist, aber ohne Vulkanisation des
Teils 38 des Rückens des Treibriemens, wie dies in der
Zeichnung durch den Unterschied der Strichelungen und der
Schraffur gezeigt ist.
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Am Ende dieses ersten Vulkanisationsvorganges wird der
Rohling 30 so abgekühlt, daß man jede mögliche Erscheinung
eines Schwundes vermeidet. Der Treibriemen wird nun
umgedreht, d.h. in einem Zustand mitgenommen, in dem der
nichtvulkanisierte
Abschnitt 33 im Inneren des Rohlings liegt,
während die Rippen 39 des ersten Profils sich auf der
Außenseite befinden, und der genannte umgedrehte Rohling wird nun
entweder in dieselbe Form 32, die schon zur Bildung des
ersten Profils von Rippen geführt hat, verbracht, wenn man
wünscht, daß der Treibriemen auf seinen beiden Oberflächen,
nämlich der Innenoberfläche und dem Rücken, dasselbe Profil
aufweist, oder in eine Form, die entsprechend einem
unterschiedlichen Profil herausgearbeitet ist, wenn man wünscht,
einen Treibriemen der Art zu erhalten, wie jener, der in
Fig. 2 dargestellt ist.
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Im einen oder im anderen Fall wird das zweite Profil im
Verlauf eines Vulkanisationsvorganges ausgebildet, der analog
ist zu jenem, der für die Ausbildung des ersten herangezogen
wurde, wobei die genaue gegenseitige Positionierung der
beiden Rippenprofile mit Hilfe der Oberfläche erreicht wird,
die durch die Bezugswand 35 der Matrize 33 der Form 32
festgelegt wurde.
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Ein solches Verfahren findet Anwendung bei jederlei Art von
verwendetem Kautschuk, natürlichem oder künstlichem.
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In einer zweiten Ausführungsweise des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden die Rippen der einen und der anderen
Wirkungsoberfläche des Riemens gleichzeitig durch Formung und
durch Abtragung ausgeführt. Im Verlauf eines ersten
Durchgangs dieser Ausführungsform wird der aus Lagen von Gummi,
Geweben und Seilen 31 gebildete Rohling 30 einer
Vulkanisationsbehandlung in einer Form 32 unterzogen, d.h. die eine
entsprechend einem ersten Rippenprofil herausgearbeitete
Matrix aufweist, aber der Vulkanisationsvorgang wird hier
auf eine solche Weise durchgeführt, daß er den gesamten
Rohling umfaßt, und zwar so, daß man nach der Vulkanisation
eine vollständig vulkanisierte rohrartige Form erreicht,
deren Innenoberfläche die Längsrippen 39 aufweist. Die
genannte rohrartige Form wird dann gewendet, um die Rippen 39
von der Innenseite auf die Außenseite übergehen zu lassen,
und wird dann auf die Drehtrommel einer Schleif- oder
Schneidfräsen-Abtragemaschine aufgesetzt. Die genaue
Positionierung des zweiten Profils, das in die rohrartige Form
eingeschnitten oder eingeschliffen wird, wird mit Hilfe der
Bezugsfläche festgelegt, die bereits während der Formung in
der vorausgehenden Phase durch die Wand 35 der Form 33 oder
durch Abschneiden der genannten rohrartigen Form an einer
Bezugsseite gewonnen wurde, die mit Genauigkeit auf der
Abtragungsmaschine festgelegt werden kann.
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In einer dritten Ausführungsweise des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der Rohling 30, der aus Lagen von Gumni,
Geweben und Seilen gebildet ist, zunächst einer
Vulkanisationsbehandlung ohne Formgebung unterzogen, um ein auf seiner
Außen- und Innenoberfläche glattes Rohr zu erhalten. Nach
dem Abkühlen, um einerseits den Schwund zu vermeiden und
andererseits den Einfluß der Temperatur auf die Stränge zu
unterbinden, die die Bewehrung bilden, insbesondere dann,
wenn sie aus Polyesterfasern bestehen, setzt man das glatte
Rohr auf den rotierenden Dorn 40 (Fig. 6) einer
Abtragungsmaschine zum Schleifen oder Fräsen mit Hilfe eines
rotierenden Fräsers 41. Nach Bildung des ersten Profils mit Rippen
42 und der Festlegung einer Bezugsfläche auf der
Abtragungsmaschine wird die rohrartige Form 43 gewendet, um die Rillen
42 in das Innere der genannten Form und die glatte
zylindrische Austrittsfläche 44 nach außen zu bringen. Ein zweiter
Abtragungsvorgang durch Schleifen oder Fräsen, der von der
Bezugsfläche ausgehend vorgenommen wird, gestattet es dann,
den gewünschten doppelt gerillten Treibriemen zu erhalten.
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Das Herstellungsverfahren durch Abtragung findet eine
besonders interessante Anwendung bei Elastomeren mit
verhältnismäßig
großer Härte, wie Polychloroprenen, und zwar gegenüber
Elastomeren mit geringerer Härte, wie natürlichen oder
analogen Gummisorten, bevorzugt.
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Unabhängig von der Ausführungsart findet das
erfindungsgemäße Verfahren seine besonders interessante Anwendung im
Fall von Fasergummis, d.h. Elastomermaterialien, die mit
orientierten Fasern versetzt sind, deren Anordnung
symmetrisch oder nicht beiderseits der Stränge und der Gewebe
gewählt sein kann, die die Quersteif igkeit des Treibriemens
sicherstellen.