DE69311902T2

DE69311902T2 - Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69311902T2
Application number: DE69311902T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Richmond; Jack White
Original assignee: Dayco Products LLC
Current assignee: Dayco Products LLC
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1993-04-09
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2013-04-10
Also published as: JPH07507127A; AU4104693A; EP0638151B1; EP0638151A4; EP0638151A1; ES2104148T3; AU661776B2; US5518460A; DE69311902D1; MX9302489A; US5458710A; CA2134109C; CA2134109A1; WO1993022583A1; US5267908A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung, wie sie aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt ist. Derartige Übertragungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bestens bekannt. Aus der US-PS 3,951,006 ist es bekannt, die Zusammensetzung einer endlosen Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion aus einander gegenüberliegenden Seitenrändern und einander gegenüberliegenden Innen- und Außenflächen, wobei die Innenfläche durch eine Vielzahl länglich und abwechselnd auseinanderliegend angeordneten Vorsprünge und Rillen gebildet ist und die Außenfläche eine im wesentlichen flache Oberfläche aufweist, zu bilden, und daß eine berippte Umfangsfläche mit einem Teil der Innenfläche der Riemenkonstruktion im Eingriff steht und eine zweite Riemenscheibe eine im wesentlichen flache Oberfläche aufweist, die geeignet ist, mit der flachen Außenfläche der Riemenkonstruktion zusammenzuwirken, wobei die flache Außenfläche ausgebildet ist, eine Antriebsfläche für die im wesentlichen flache Oberfläche der zweiten Riemenscheibe zu sein.
Aus der US-PS 4,822,324 ist eine endlose Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion bekannt, die eine aus elastomerem Material gefertigte Grundmasse aufweist.
Weiterhin ist eine endlose Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion bekannt, mit wenigstens einem der Dehn-, Stauch- oder Lastaufnahmebereiche, die ein Gummigefüge aufweist mit einer Vielzahl darin eingebetteter einzelner Aramid- Fasern, siehe US-PS 4,127,039.
Weitere Riemenkonstruktionen sind in der EP-A-0 349 434 und EP-A 0 325 818 offenbart. Der Stauchbereich der Riemenkonstruktion weist eine gerippte Lauffläche auf, die aus einer Vielzahl von Rippenprofilen geformt ist, wobei jedes Profil wie ein "V" ausgebildet ist. Die Profile sind geeignet, in eine Außenumfangslauffläche einer Riemenscheibe einzugreifen. Sowohl die Lauffläche als auch eine ihr gegenüberliegende Fläche sind beide aus einem elastomeren Material, insbesondere aus Gummi, gefertigt, siehe EP-A 0425 818.
Es hat sich erwiesen, daß die bekannte gerippte Riemenkonstruktion mit einer flachen Gewebeoberfläche auf einer Seite dazu neigt, abrasive Partikel aus der Umgebung einzufangen, wobei besonders in staubigen, dreckigen oder sandigen Umgebungen das zwischen den Faserbündeln angeordnete Gewebe merklich zu einer Reduzierung der Lebensdauer der Riemenscheibe beiträgt, indem die Oberflächen der Riemenscheibe in ähnlicher Weise wie beim Schleifen oder Schmirgeln zu Verschleiß neigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue endlose Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion mit einer gerippten Oberfläche, die mit einer gerippten Oberfläche einer Riemenscheibe zusammenwirkt, und einer flachen Oberfläche, die dazu geeignet ist, mit einer flachen Oberfläche einer weiteren Riemenscheibe zusammenzuwirken, derart weiterzubilden, daß einige der Nachteile in Verbindung mit der bekannten Riemenkonstruktion, bei der die Poren des Gewebes auf der flachen Lauffläche der Riemenkonstruktion bestrebt sind, abrasive Partikel aus der Umgebung einzufangen, überwunden werden.
Zu diesem Zweck ist eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die flache Lauffläche der Riemenkonstruktion glatt ist und eine geschlossene polymere Kornstruktur aufweist, die porenfrei ist und die bestrebt ist zu verhindern, daß sich daran abrasive Partikel ablagern.
Nach dieser technischen Lehre zeigte sich, daß die flache Lauffläche, die auf einer Seite der Riemenkonstruktion mit polymerem Material versehen ist, dazu neigt, die Ablagerung solcher abrasiver Partikel auf der flachen Lauffläche zu verhindern, um auf diese Weise den Verschleiß auf der Riemenscheibenoberfläche gegenüber einer bekannten Riemenkonstruktion, wie sie in US-A 3,951,006 beschrieben ist, zu verringern.
Bekannte gerippte Riemenkonstruktionen mit flachen faserstrukturierten Oberflächen haben einen relativ geringen Reibungskoeffizient, der zu einer merklichen Reduzierung der Zugkraft auf der flachen Oberfläche der Riemenscheibe beiträgt.
Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre ist die flache Lauffläche, die auf der einen Seite der Riemenkonstruktion mit einem polymeren Material versehen ist, bestrebt, eine vermehrte Zugkraft zwischen der flachen Lauffläche und einer flachen Riemenscheibenoberfläche zu schaffen.
Die Merkmale der Erfindung und ihre technischen Vorteile können der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles zusammen mit den Ansprüchen und der dazugehörigen Zeichnung entnommen werden. In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine unvollständige isometrische Ansicht, bei der auf die Vorderfront eines Fahrzeugmotors geblickt wird, der eine gerippte Riemenkonstruktion verwendet;
Fig. 2 eine unvollständige isometrische Ansicht einer Riemenkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 3 ein Schnitt einer der flachen Riemenscheibe 21 oder 29 in Fig. 1 mit einer darauf angeordneten erfindungsgemäßen Riemenkonstruktion.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, da die Zeichnung lediglich dazu benutzt wird, eine von der Vielfalt der Verwendungsmöglichkeiten dieser Erfindung zu veranschaulichen.
Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, verwendet ein Fahrzeugmotor (nicht gezeigt) eine endlose Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion 20, um eine Vielzahl von Antriebsbeiwerk anzutreiben, was im folgenden erläutert wird. Ein Riemenspanner ist mit Bezugszeichen 26 versehen und wird verwendet, um eine Spannkraft für die Riemenkonstruktion 20 in der Weise bereitzustellen, wie sie aus US-PS 4,596,538 von Henderson vollständig bekannt ist, wobei dieses US-Patent hiermit in die vorliegende Offenbarung eingefügt wird.
Die Riemenscheiben 22, 23, 24, 25 und 27 in Fig. 1 haben eine gerippte Außenumfangsfläche 34, mit der die Innenfläche 31 der Riemenkonstruktion 20, die in Fig. 2 zu sehen ist, in einer antreibenden Eingriffsrelation steht. Derartig gerippte Oberflächen 34 bestehen aus einer Vielzahl länglich und abwechselnd auseinanderliegend angeordneten Vorsprüngen und Rillen, von denen Teile in zugehörige Teile von Rillen 61 und Vorsprimge 62 der Innenfläche 31 der Riemenkonstruktion 20 in einer Art eingreifen, wie sie aus der zuvor erwähnten US-PS 3,951,006 (Fischer et al.) bekannt ist, die durch diese Referenz außerdem hiermit eingefügt wird.
Die Riemenkonstruktion 20 wird in Richtung 28 durch eine Antriebsscheibe oder eine Riemenscheibe 27 angetrieben, die in bestens bekannter Weise betriebsmäßig mit der Kurbelwelle eines Motors verbunden ist. Die Antriebsscheibe 27 treibt die Riemenkonstruktion 20 in einem endlosen Verlauf an und somit auch eine Rolle oder Riemenscheibe 25 einer Servolenkung-Einrichtung (nicht dargestellt), die bei dem Fahrzeugmotor verwendet wird, eine Rolle oder Riemenscheibe 21 einer Motorwasserpumpe, eine Rolle oder Riemenscheibe 22 einer Luftpumpe von einem Typ, wie er in einem Antipollutionsystem für einen Motor benutzt wird, eine Rolle oder Riemenscheibe 23 einer Lichtmaschine, eine Rolle oder Riemenscheibe 24 eines Kompressors einer Klimaanlage und Leerlaufrollen 29 eines Spanners 26, um die Spannung für die Riemenkonstruktion 20 des im Fahrzeug verwendeten Motors bereitzustellen.
Der endlose Kraftübertragungsriemen 20 der vorliegenden Erfindung, dargestellt in Fig. 2, ist hauptsächlich aus einem polymeren Material gefertigt und weist in dem Lastaufnahmebereich 56 in bekannter Weise angeordnete lasttragende Polyester-Schnüre 37 auf. Die Riemenkonstruktion 20 umfaßt weiterhin entgegengesetzt gerichtete Innenfläche 31 eines Stauchbereiches 55, der auf einer Seite des Lastaufnahmebereiches 56 angeordnet ist, und eine im wesentlichen flache Lauffläche 30 eines Dehnbereiches 57, der an der entgegengesetzten Seite des Lastaufnahmebereiches 56 angeordnet ist. Die Innenfläche 31 ist gerippt und weist dadurch eine Vielzahl länglich und abwechselnd auseinanderliegend angeordneter Vorsprünge 62 und Rillen 61 auf, die im wesentlichen parallel und zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenränder 32 und 33 der Riemenkonstruktion 20 in bekannter Weise angeordnet sind. Vergleiche hierzu beispielsweise US-PS 3,839,116 (Thomas et al.), wodurch auch dieses US-Patent hiermit in die vorliegende Offenbarung eingefügt wird.
Den Fig. 1 und 3 kann entnommen werden, daß die Riemenkonstruktion 20 eine flache Lauffläche 30 aufweist, die gegen die Außenumfangsfläche 50 der Scheibe oder Riemenscheibe 21 angeordnet ist, um dadurch ein Antriebsverhältnis hervorzurufen. Die äußere Umfangsfläche 50 der Scheibe oder Riemenscheibe 21 kann eine im wesentlichen flache oder ebene Oberfläche 51 aufweisen. Die flache Lauffläche 30 der Riemenkonstruktion 20 ist auch geeignet, gegen die Außenumfangsfläche 50 einer anderen Riemenscheibe 29 zu laufen, wobei die Riemenkonstruktion 20 beim Eingriff mit solch einer ebenen Oberfläche 51 keine Antriebskraft ausübt, was ebenfalls bekannt ist.
Bei den bekannten Riemenkonstruktionen ist aufgrund der Gewebeporen die flache Lauffläche etwas rauh oder texturiert. Es ist bekannt, daß während der Rotation der Riemenkonstruktion 20 eine relative, seitwärts gerichtete Bewegung an den Riemenscheiben 21 oder 29 zwischen der Riemenkonstruktion 20 und der Außenumfangsfläche 50 auftritt, was durch den Doppelpfeil 45 angezeigt wird. Eine zusätzliche, relative Bewegung in Richtung der Rotation ist an der Riemenscheibe 21 infolge von Schlupf während der Drehmomentübertragung vorhanden. Es hat sich gezeigt, daß diese Relativbewegung dazu führt, die ebene Oberfläche 51 der Riemenscheibe 21 oder 29 abzuscheuern, wenn eine bekannte Riemenkonstruktion mit einer Gewebeaußenfläche in einer ungünstigen Umgebung, wo Staub oder Sand anwesend ist, verwendet wird. Solcher Staub oder Sand kann in den Bereich der Riemenkonstruktion 20 durch den Betrieb eines Kühlventilators (nicht dargestellt), der am Ende der Riemenscheibe 21 angebracht sein kann, aufgenommen werden. Der Staub oder Sand wird in der rauhen oder texturierten Oberfläche des Gewebes eingefangen, das heißt er wird zwischen den Fasern des einzelnen Gewebegarns eingebettet. Derartiger Staub oder Sand wird dann zu einer abrasiven Substanz, die wenn sie mit der Relativbewegung zwischen der Riemenkonstruktion 20 und der Riemenscheibe 21 oder 29 zusammenkommt dazu führt, daß die ebene Oberfläche 51 der Riemenscheiben 21 oder 29 abgerieben wird. Es ist offensichtlich, daß solche Relativbewegungen nicht an den Riemenscheiben 22, 23, 24, 25 und 27 vorhanden sind, weil die gerippte Innenfläche 31 in die länglich angeordneten Rillen und Vorsprünge der gerippten Oberfläche 34 der Riemenscheiben eingreift.
Vor dem fand eine derartige Abrasion keine große Beachtung im Betrieb eines Fahrzeuges so lange die Riemenscheiben 21 und 29 hauptsächlich aus Stahl geformt waren und eine Antriebsbeziehung mit der flachen Lauffläche 30 nicht weit verbreitet war. Wie jedoch bekannt ist, werden Riemenscheiben 21 und 29 zunehmend aus polymeren Substanzen, so wie beispielsweise glasfaserverstärktes Nylon, hergestellt. Es stellte sich heraus, daß eine abrasive Substanz die ebene Oberfläche 51 einer polymeren Riemenscheibe 21 oder 29 zerstören kann und in einer extrem ungünstigen Umgebung auch die ebene Oberfläche 51 einer stählernen Riemenscheibe 21 oder 29 schwer beschädigen kann.
In Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Zusammensetzung der Riemenkonstruktion 20 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer flachen Lauffläche 30 um oder gegen die Spannscheibe 29 oder die Wasserpumpenriemenscheibe 21 geschlungen und angrenzend an die ebene Fläche 51 ist, wobei im folgenden nur Bezugszeichen 29 zum besseren Verständnis benutzt wird. Die flache Antriebsfläche 30 weist eine geschlossene Kornstruktur auf, was charakteristisch für vulkanisierte Polymere und anders als die Gewebeporen der bekannten Riemen ist, und ist als solches dazu geeignet, eine Ablagerung von Fremdpartikeln auf der flachen Lauffläche 30 zu verhindern, wobei kein anderes Mittel zur Aufnahme der Partikel auf der Lauffläche 30 vorhanden ist. Es ist daher ohne weiteres zu erkennen, daß während der Rotation der Riemenkonstruktion 20 um die Riemenscheibe 29 herum die relative Seitwärtsbewegung, angezeigt durch den Doppelpfeil 45, zwischen der Riemenkonstruktion 20 und der ebenen Fläche 51 nicht den bei den bekannten Riemenzusammensetzungen vorkommenden Abrasionsvorgang herbeiführen kann, weil es - wenn überhaupt - wenig aufgenommenes abrasives Material auf der Lauffläche 30 gibt.
Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, ist die erfindungsgemäße Riemenkonstruktion 20 durch zwei gegenüberliegende Seitenrändern 32 und 33 begrenzt und weist einen Dehnbereich 57, einen dazwischenliegenden Lastaufnahmebereich 56 und einen Stauchbereich 55 auf. Der zwischenliegende Lastaufnahmebereich 56 besteht aus einem polymeren Polstermaterial 36 und darin angeordneten Cordschnüren 37, wobei die Cordschnüre 37 über die gesamte Länge der Riemenkonstruktion 20 ununterbrochen schraubenförmig gewunden sind. Der Stauchbereich 55 besteht aus polymerem Material 41, ist angrenzend an den Lastaufnahmebereich 56 sicher mit diesem verbunden und bildet durch seine freie Oberfläche eine Innenfläche 31 der Riemenkonstruktion 20. Es ist zu erkennen, daß der Stauchbereich 55 an der Innenfläche eine Vielzahl länglich und abwechselnd auseinanderliegender Vorsprünge 62 und Rillen 61 aufweist, wobei die Rillen 61 jeweils mit einem gewölbten Grund 58 versehen sind, während jeder Vorsprung 62 eine im wesentlichen verkürzte Ausgestaltung aufweist, die durch eine flache Oberfläche 63 und ein Paar gegensätzlich konvergierenden Seitenwände 64 und 65 gebildet wird, wie gezeigt ist.
Gegenüber dem Stauchbereich 55 liegt der Dehnbereich 57, der aus polymerem Material 35 besteht und auf dem eine im wesentlichen flache Lauffläche 30 ausgebildet ist. Die flache Lauffläche 30 kann durch Gießen, Schleifen, Schmirgeln oder Schneiden des polymeren Materials 35 so gefertigt werden, daß die flache Lauffläche 30 glatt ist. In ähnlicher Weise sind die in der Innenfläche 31 ausgebildeten Rillen 61 und Vorsprünge 62 durch beispielsweise Schneiden, Fräsen, Gießen oder Schmirgeln in an sich bekannter Weise geformt.
Während die die erfindungsgemäße Riemenkonstruktion 20 bildenden Materialien jedes passende bekannte polymere Material umfassen können, versteht es sich von selbst, daß die verschiedenen Bereiche der erfindungsgemäßen Riemenkonstruktion auch mit verstärkenden Mitteln versehen sein können, wie zum Beispiel die in Fig. 2 dargestellten verstärkenden Fasermitteln 59 für jede der polymeren Materialien 41, 36 oder 35 der Bereiche 55, 56 bzw. 57. Selbstverständlich können die polymeren Materialien 41, 36 und 35 identisch sein, so daß die Bereiche eine einheitliche Erscheinungsform aufweisen und nicht mehr voneinander unterschieden werden können.
In einem Ausführungsbeispiel der Riemenkonstruktion 20 gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet das polymere Polstermaterial 36 des Lastaufnahmebereiches 56 ungefähr 4 phr an verstärkenden Fasermitteln, wie zum Beispiel das bekannte Stiflex-Material, wobei die verstärkenden Fasern in Umfangsrichtung der Riemenkonstruktion 20 verlaufen. Das polymere Material 41 des Stauchbereiches 55 beinhaltet etwa 15 phr an verstärkenden Fasermitteln 59, die quer zur Längsachse der Riemenkonstruktion 20 verlegt sind, so daß die verstärkenden Fasermittel 59 im wesentlichen entlang der Breite der Riemenkonstruktion 20 orientiert sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Das polymere Material 35 des Dehnbereiches 57 enthält auch etwa 15 phr an verstärkenden Fasermitteln 59, wobei die verstärkenden Fasermittel 59 im wesentlichen auch quer zur Längsachse der Riemenkonstruktion 20 in der gleichen Weise wie das polymere Material 41 orientiert sind. Das polymere Material 36 des Lastaufnahmebereiches 56 ist im allgemeinen sehr dünn und als solches sehr schwer querverlaufend zu verlegen, da es nur eine geringe Festigkeit in Querrichtung aufweist und während der Herstellung der Riemenkonstruktion 20 sich leicht ausdehnen würde.
Selbstverständlich gibt es Fertigungsmethoden der Riemenkonstruktion 20, die es erlauben, das verstärkende Fasermittel 59 des polymeren Polstermaterials 36 querverlaufend zu verlegen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die oben beschriebene Konstruktion eine flexible Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion 20 schafft, die eine ausreichende Quersteifigkeit für die an den Seitenwänden 64 und 65 der längs angeordneten Vorsprünge 62 angreifenden Laufkräfte aufweist. Die flache Lauffläche 30 der Riemenkonstruktion 20 kann in jeder bekannten Art gefertigt werden, wie zum Beispiel maschinelle Bearbeitung einer gegossenen polymeren Oberfläche mit Hilfe eines flachen Schneidbalkens, der ähnlich zu dem aus der US-PS 4,329,192 (White, Jr. et al.) bekannten rechenartigen Schneidwerk ist, oder mittels dem flachen Teil einer Schleifscheibe sowie es aus US-PS 3,822,516 (Huber) bekannt ist, womit die Merkmale dieser US-Patentschriften hiermit in den vorliegenden Offenbarungsgehalt eingefügt werden. Selbstverständlich kann die flache Lauffläche 30 gemäß dem auch bereits erwähnten US-Patent 4 329 122 (White, Jr. et al.) gußtechnisch mit einer glatten Oberfläche versehen oder mit einer Walzpresse bearbeitet werden, um die flache Lauffläche 30 mit einer glatten Beschaffenheit zu versorgen. Allerdings hat es sich durch die Lehre der vorliegenden Erfindung gezeigt, daß eine maschinell mittels eines flachen Schneidbalkens bearbeitete Oberfläche die beste glatte Oberfläche bietet. Eine solche glatte Oberfläche besitzt somit die Doppelfunktion des Bereitstellens einer größeren Zugkraft im Zusammenwirken mit der ebenen Fläche der Riemenscheibe 29 und des Ausbildens der flachen Lauffläche 30, die einem Ablagern feiner abrasiver Partikel auf ihr widerstrebt, so daß ein Verschleißen der ebenen Oberfläche 51 verhindert wird.
Mit der erfindungsgemäßen Lehre geht einher, daß die Zugkraft der flachen Lauffläche 30 gegenüber der Zugkraft der bekannten Riemen mit einer flachen Gewebeoberfläche durch das Erzeugen einer glatten Oberfläche wie oben beschrieben gesteigert wird. Bei einem durchgeführten Test wurden wenigstens zwei Riemenscheiben 29 mit einer ebenen Oberfläche 51 benutzt, wobei wenigstens eine Riemenscheibe 29 durch eine Antriebsmaschine, wie zum Beispiel ein elektrischer Motor, angetrieben wurde, und wenigstens eine weitere Riemenscheibe 29 mit einer Lastaufnahmevorrichtung verbunden war. Die zu testende Riemenkonstruktion wurde so über die Riemenscheiben gezogen, daß sich die flache Lauffläche 30 in Kontakt mit der ebenen Oberfläche 51 der Riemenscheiben 29 befand, wobei die auf den Riemen aufgebrachte Gesamtspannung wie unten aufgelistet war. Die Riemenkonstruktion wurde im Anschluß daran durch die Antriebsmaschine angetrieben, wobei die maximale, zu der Lastaufnahmevorrichtung übertragene Leistung in dem Punkt bestimmt wurde, bei dem die Riemenkonstruktion anfing, Zugkraft zu verlieren. In Tabelle 1 ist zu sehen, daß durch die erfindungsgemäße Riemenkonstruktion 20 bei gleicher erforderlicher Gesamtspannung 20 PS im Vergleich zu 16,7 PS des bekannten Riemens übertragen wurde. Tabelle 1
Es ist daher sofort aus den Daten der Tabelle 1 ersichtlich, daß die glatte Lauffläche, die durch Mittel, wie zum Beispiel die zuvor erwähnte maschinelle oder gußtechnische Bearbeitung der flachen Lauffläche 30, hergestellt wurde, eine höhere Zugkraft für die flache Lauffläche 30 der erfindungsgemäßen Riemenkonstruktion 20 zur Verfügung stellt.
Um den Einfluß von Temperatur, Geschwindigkeit, Art der Unterlage, Größe des abrasiven Volumens und Riemenspannung für verschiedene Riemenkonstruktionen und Riemenscheiben 29 zu bestimmen, wurde ein partiell-faktorielles empirisches Modell verwendet, das in Statistics for experimenters; George Box, et. al.; John Wiley & Sons, 1978; Kapitel 12, Seiten 374 bis 417 beschrieben ist. In einem partiell-faktoriellen Modell wählt der Experimentator eine Hälfte der Testparameter unter der Voraussetzung, daß alle gewünschten Effekte eingeschlossen sind. Für die fünf aufgelisteten Testeinflüsse werden sechzehn (16) Testreihen benötigt, die sich aus ½ (2&sup5;) herleiten. In diesem Experiment lief die abrasive Menge und die Riemenspannung auf einen beträchtlichen Verschleiß der Umfangsfläche 50 hinaus, so wie es hätte erwartet werden können, aber die Art der Unterlage war der entscheidende Einfluß. Diese Eine-Variable-Einflüsse und zwei mögliche wichtige Zwei-Weg-Wechselwirkungen, Riemenunterage vs. Riemenspannung und Spannung vs. Geschwindigkeit rechtfertigten weitere Experimente. Aus dieser teilweisen Einflußuntersuchung wurde es ersichtlich, daß die Temperatur oder temperaturabhängige Wechselwirkungen geringen Einfluß auf den Riemenscheibenverschleiß haben und im späteren Test nicht zu berücksichtigen waren.
Deshalb wurde ein Voll-Einluß-Verschleißexperiment unter Verwendung der in Tabelle 2 gezeigten Parameter durchgeführt. Tabelle 2
Diese Tests wurden in einer abgeschlossenen Kammer durchgeführt, wo die Umgebung durch Mittel, wie zum Beispiel Umluftventilatoren, kontrolliert wurde. Durch solche Mittel kann die Temperatur oder die Menge des abrasiven Materials unabhängig voneinander kontrolliert oder ihre Einflüsse kombiniert werden. Andere unabhängige Kontrollmittel waren für die Geschwindigkeit und die Spannung vorgesehen.
Das Voll-Einflußmodell ist auch in Kapitel 9, 1 0 und 11 des zuvor erwähnten Buches, Statistics for experimenters, beschrieben. Wie im Buch erklärt wird, werden alle Parametereinstellungen getestet, so daß komplette Oberflächen- Plots von allen Einflüssen auf Wunsch entwickelt werden können.
Wieder sechzehn (16) Tests werden benötigt, wie sich aus (2&sup4;) ableiten läßt. In diesem Experiment war ein Oberflächen-Plot unnötig, da der signifikanteste Einfluß die Art der Oberfläche des Riemenrückens war. In beiden Experimenten wurde der Verschleiß auf der Riemenscheibe 29 mit einer polymeren Oberfläche, wie zum Beispiel die ebene Oberfläche 51 von Fig. 3, durch Messung des Verlustes in Kubik-Inch des Scheibenvolumens bestimmt. Tabelle 3 zeigt die prägnantesten Einflüsse inklusive der aufgelisteten Kombinationseinflüsse. Tabelle 3
Tabelle 4 listet die eigentlichen Daten, die aus der Voll-Einflußuntersuchung gewonnen wurden. Tabelle 4 ist in einen direkten Vergleich der flachen Lauffläche des bekannten Riemens und der flachen Lauffläche 30 der erfindungsgemäßen Riemenkonstruktion für jede Parametereinstellung gruppiert. Tabelle 4
Es ist aus der Übersicht der Daten in Tabelle 3 ersichtlich, daß die Laufunterlage den Verschleiß der ebenen Fläche 51 um wenigstens die Hälfte reduziert, nämlich 15 : 33. Die flache, aus Gewebe bestehende Lauffläche des bekannten Riemens oder die flache Lauffläche 30 der Riemenkonstruktion 20 bildet die Laufunterlage in dem Versuch. Es ist daher ohne weiteres ersichtlich, daß die glatte Oberfläche, hergestellt wie zum Beispiel die vorher erwähnte maschinell oder gußtechnisch bearbeitete Lauffläche 30, eine Oberfächenverschleißreduzierung der flachen Lauffläche 30 der erfindungsgemäßen Riemenkonstruktion 20 schafft.
Es versteht sich von selbst, daß - um die Elastizität der erfindungsgemäßen Riemenkonstruktion 20 zu steigern - das gleiche auch beim Versehen mit Zähnen der Innenfläche 31 durch eine Vielzahl von auseinanderliegenden Rillen, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Riemenkonstruktion 20 erstrecken, bei Bedarf angewandt werden kann. Auf Wunsch können die Rillen die gleiche Tiefe aufweisen wie die Rillen 61 in der Innenfläche 31. Jedoch versteht es sich, daß sowohl die Tiefe der Zahnrillen als auch der Abstand dazwischen eher unterschiedlich, unregelmäßig etc. ist als gleichmäßig, so wie es aus der US-PS 4 938 736 (Miranti, JR.) bekannt ist, wobei hiermit dieses Patent in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung eingefügt wird.

Claims

1. Kraftübertragungsvorrichtung, bestehend aus

a) einer endlosen Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion mit einem Dehnbereich, einem Stauchbereich und einem dazwischenliegenden Lastaufnahmebereich, wobei der Dehnbereich eine flache und der Stauchbereich eine gerippte Lauffläche aufweisen,

b) mindestens einer ersten drehbaren Riemenscheibe mit einer gerippten Außenumfangsfläche zum Eingreifen in die gerippte Lauffläche der Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion,

c) mindestens einer zweiten drehbaren Riemenscheibe mit einer im wesentlichen ebenen Außenfläche zum Antreiben der flachen Lauffläche der Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion,

dadurch gekennzeichnet, daß die flache Lauffläche (30) der Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion glatt ist und eine geschlossene polymere Kornstruktur aufweist, die porenfrei ist und die bestrebt ist zu verhindern, daß sich daran abrasive Partikel ablagern.

2. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flache Lauffläche (30) maschinell oder gußtechnisch glatt bearbeitet ist.

3. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnbereich (57) Faserzusätze (59) enthält.

4. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserzusätze (59) quer und/oder parallel zur Längsachse der Kraftübertragungs-Riemenkonstruktion angeordnet sind.

5. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinell glatt bearbeitete flache Lauffläche (30) geschliffen oder mittels eines Schneidbalkens geschnitten ist.

6. Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnbereich (57) ca. 1 5 % Anteil von dem Faserzusatz (59) enthält.