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Die Erfindung betrifft einen Treibriemen für die
Kraftübertragung, der in der Automobilindustrie, im Elektrohaushalt
und auf zahlreichen anderen industriellen Gebieten verwendbar
ist.
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Ein Treibriemen dieser Art kann trapezförmig oder mit
geriefter innerer Oberfläche sein und enthält im allgemeinen eine
Bewehrung aus Kabeln, die in Spiral- bzw. Schraubenwindungen,
welche mehr oder weniger voneinander beabstandet und in dem
Kautschuk oder in dem Elastomer des Treibriemens versenkt
sind, gewickelt sind, wobei diese Kabel zur Übertragung der
Kräfte zwischen einer antreibenden Riemenscheibe und einer
oder mehreren angetriebenen Riemenscheiben dienen.
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Die Drehgeschwindigkeiten von Riemenscheiben können relativ
erhöht sein, und sie sind oft variabel. Man stellt häufig in
der Praxis fest, daß Stücke von Treibriemen, d. h. Teile des
Treibriemens, die zwischen zwei Riemenscheiben oder Rollen
enthalten sind, bei gewissen Drehgeschwindigkeiten der
Riemenscheiben oder über mehr oder weniger ausgedehnte Bereiche
von Drehgeschwindigkeiten in Vibration geraten, wobei diese
Vibrationen Lärm erzeugen und einen vorzeitigen Verschleiß
der Treibriemen sowie eine Herabsetzung ihrer
Gebrauchslebensdauer verursachen können.
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Man hat schon zahlreiche Lösungen für dieses Problem
vorgeschlagen, die im allgemeinen darin bestehen, die Formen und
die Strukturen der Treibriemen zu modifizieren, um ihr
Vibrationsverhalten abzuwandeln, welches viel von der Wahl und der
Anordnung der Kabel, abhängt.
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Man hat demgemäß versucht, die Kabel und die Anordnungen von
Kabeln auszuwählen, welche dazu geeignet sind, die besten
Er
gebnisse zu erbringen, und zwar nicht nur, was das
Vibrationsverhalten der Treibriemen anbetrifft, sondern auch, was
die Fähigkeit bzw. Kapazität zur Kraftübertragung und die
Gebrauchslebensdauer betrifft.
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Man hat, z. B. in den Patentanmeldungen JP-A-52021549 und JP-
A-63246530, schon Treibriemen vorgeschlagen, die Spiral- bzw.
Schraubenwindungen aus zwei Kabeln unterschiedlicher Art
enthalten, um die dimensionelle Stabilität, die
Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung im Biegen oder die Fähigkeit bzw.
Kapazität der Übertragung der Treibriemen zu verbessern. Man
hat außerdem in dem US-Patent 3 656 359 vorgeschlagen, zwei
nebeneinanderliegende Gruppen von unterschiedlichen Kabeln zu
verwenden, um zu versuchen, die Verteilung der
Beanspruchungen in einem Treibriemen mit asymmetrischem Querschnitt
gleichförmig zu machen.
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Trotzdem gibt es immer noch Fälle, in welchen die Treibriemen
bei gewissen Drehgeschwindigkeiten oder über gewisse Bereiche
von Drehgeschwindigkeiten vibrieren und Lärm erzeugen,
insbesondere auf Stücken, die relativ sehr kurz oder relativ sehr
lang sind, und die bis jetzt vorgeschlagenen Lösungen, welche
die Tendenz haben, die Kraftübertragung und die
Gebrauchslebensdauer der Treibriemen zu erhöhen, gestatten es nicht, ihr
Vibrationsverhalten zu verbessern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Problem in
einfacher und wirksamer Art und Weise zu lösen.
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Sie hat einen Treibriemen für die Kraftübertragung zum
Gegenstand, welcher ein besseres Vibrationsverhalten als die
aktuellen Treibriemen hat und welcher außerdem eine
Gebrauchslebensdauer besitzt, die wenigstens gleich oder größer als
diejenige der aktuellen Treibriemen ist.
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Sie schlägt hierfür einen Treibriemen für die
Kraftübertragung vor, umfassend bzw. enthaltend Spiral- bzw.
Schrauben
windungen von Kabeln von unterschiedlichen Arten, die in dem
Material, das den Treibriemen bildet, versenkt und im Wechsel
angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannten
Kabel unterschiedliche Charakteristika der Vibrationsdämpfung
und des Ermüdungs- bzw. Beanspruchungsverhaltens haben, wobei
die einen ein besseres Vibrationsverhalten und die anderen
ein besseres Ermüdungs- bzw. Beanspruchungsverhalten haben.
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Überraschenderweise, aber sehr wirksam und vorteilhaft,
gestattet es die Erfindung, die Vorteile zu kombinieren, die
durch die Kabel von unterschiedlichen Arten dargeboten
werden, während sie ihre Nachteile vermeidet oder vermindert.
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So gestattet es insbesondere die Verbindung eines Kabels, das
ein gutes Vibrationsverhalten und ein mittleres Ermüdungs-
bzw. Beanspruchungsverhalten hat, und eines Kabels, das ein
mittleres Vibrationsverhalten, aber ein gutes Ermüdungs- bzw.
Beanspruchungsverhalten hat, einen Treibriemen zu
realisieren, der gleichzeitig ein gutes Vibrationsverhalten und eine
lange Gebrauchslebensdauer besitzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält
der Treibriemen zwei Kabel von unterschiedlicher Art, deren
Spiral- bzw. Schraubenwindungen in einem Wechsel von 1/l
sind, wobei eine Spiral- bzw. Schraubenwindung eines Kabels
zwischen zwei Spiral- bzw. Schraubenwindungen des anderen
Kabels angeordnet ist, und umgekehrt.
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In einer Variante können die Spiral- bzw. Schraubenwindungen
der Kabel in einem unterschiedlichen Wechsel sein, wo eine
Gruppe von benachbarten Spiral- bzw. Schraubenwindungen eines
Kabels zwischen zwei Gruppen von Spiral- bzw.
Schraubenwindungen eines anderen Kabels angeordnet ist, und umgekehrt,
wobei die Anzahlen der Spiral- bzw. Schraubenwindungen pro
Gruppe für die unterschiedlichen Kabel identisch oder
unterschiedlich sein können.
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Die Erfindung läßt sich besser verstehen und andere
Charakteristika, Einzelheiten und Vorteile derselben erscheinen
klarer beim Lesen der folgenden Beschreibung, die als Beispiel
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird,
welche eine schematische Querschnittansicht eines
Treibriemens der Erfindung ist.
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Dieser Treibriemen 10, der z. B. dazu bestimmt ist, auf einem
Kraftfahrzeugmotor zum Drehantrieb von verschiedenen sich
drehenden Organen, wie einer Pumpe, eines
Wechselstromgenerators, etc. montiert zu werden, ist vom gerieften Typ und
umfaßt auf seiner inneren Oberfläche eine gewisse Anzahl von
Umfangsstreifen 12, die im Querschnitt eine Trapezform haben,
wobei die Streifen 12 untereinander parallel sind und sich
über die gesamte Länge des Treibriemens erstrecken sowie dazu
bestimmt sind, in Eingriff mit Nuten entsprechender Form von
Riemenscheiben zu treten, auf welchen dieser Treibriemen
montiert ist.
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Der Treibriemen 10 umfaßt wenigstens eine Schicht 14 von
Kabeln 16, die in dem Kautschuk oder dem Elastomer, welcher
bzw. welches den Treibriemen 10 bildet, versenkt sind, und
zwar mit geringem Abstand von der äußeren Oberfläche 18
dieses Treibriemens, wobei die Kabel 16 spiralförmig gewickelt
sind, um in dem Treibriemen Spiral- bzw. Schraubenwindungen
zu bilden, die einander mehr oder weniger nahe sind, wobei
die Anzahl von Spiral- bzw. Schraubenwindungen, welche in der
Breite des Treibriemens enthalten ist, eine Funktion der
mechanischen Eigenschaften ist, die von diesem Treibriemen
gewünscht werden.
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Gemäß der Erfindung verwendet man wenigstens zwei
unterschiedliche Kabel zum Ausbilden der Spiral- bzw.
Schraubenwindungen der Schicht 14, und die Spiral- bzw.
Schraubenwindungen der unterschiedlichen Kabel sind im Wechsel
angeordnet.
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Zum Beispiel, und wie im linken Teil der Figur dargestellt
ist, befindet sich eine Spiral- bzw. Schraubenwindung eines
Kabels 16a zwischen zwei Spiral- bzw. Schraubenwindungen
eines anderen Kabels 16b, und umgekehrt befindet sich eine
Spiral- bzw. Schraubenwindung des Kabels 16b zwischen zwei
Spiral- bzw. Schraubenwindungen des Kabels 16a. Um dieses
Ergebnis zu erhalten, kann man das Kabel 16a und das Kabel 16b
nebeneinander anordnen und sie gleichzeitig auf eine Schicht
aus Kautschuk oder Elastomer während der Herstellung des
Treibriemens wickeln.
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Man kann auch, wie im rechten Teil der Figur dargestellt ist,
zwei benachbarte Spiral- bzw. Schraubenwindungen des Kabels
16b zwischen zwei Gruppen von zwei Spiral- bzw.
Schraubenwindungen des Kabels 16a haben, und umgekehrt sind zwei
benachbarte Spiral- bzw. Schraubenwindungen des Kabels 16a zwischen
zwei Gruppen von zwei benachbarten Spiral- bzw.
Schraubenwindungen des Kabels 16b enthalten.
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Man kann auch eine Konfiguration haben, in welcher die Anzahl
von Spiral- bzw. Schraubenwindungen des einen Kabels größer
als die Anzahl der Spiral- bzw. Schraubenwindungen des
anderen Kabels ist: z. B. eine Konfiguration, die durch die
Wiederholung einer Gruppe von drei aufeinanderfolgenden Spiral-
bzw. Schraubenwindungen gebildet ist, welche eine Spiral-
bzw. Schraubenwindung eines Kabels 16a und zwei
aufeinanderfolgende Spiral- bzw. Schraubenwindungen eines Kabels 16b
enthält.
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In allgemeiner Art und Weise kann man m aufeinanderfolgende
Spiral- bzw. Schraubenwindungen eines Kabels 16a haben, die
zwischen zwei Gruppen von n aufeinanderfolgenden Spiral- bzw.
Schraubenwindungen eines anderen Kabels 16b angeordnet sind,
wobei m und n ganze Zahlen größer als 1 sind.
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Aus Gründen der Homogenität des Treibriemens ist es
wünschenswert, daß die Zahlen m und n nicht sehr hoch, sind.
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Man kann auch mehr als zwei unterschiedliche Kabel verwenden,
um die Schicht 14 des Treibriemens 10 zu bilden, wobei die
Spiral- bzw. Schraubenwindungen der unterschiedlichen Kabel
im Wechsel angeordnet sind. Man kann so z. B. Gruppen von drei
aufeinanderfolgenden Spiral- bzw. Schraubenwindungen aus drei
unterschiedlichen Kabeln haben.
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Gemäß einem speziellen Aspekt der Erfindung sind die
unterschiedlichen Kabel, die dazu bestimmt sind, die Bewehrung
eines Treibriemens zu bilden, in Abhängigkeit von ihren
Eigenschaften der Vibrationsdämpfung und des dynamischen
Ermüdungs- bzw. Beanspruchungsverhaltens ausgewählt. Man kann
z. B. Kabel aus Polyesterfaden bzw. -faser bzw. -garn mit
Kabeln aus Polyamidfaden bzw. -faser bzw. -garn und/oder mit
Kabeln aus Aramidfaden bzw. -faser bzw. -garn
zusammenstellen.
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Die Kabel aus Polyesterfaden bzw. -faser bzw. -garn gestatten
es, Treibriemen herzustellen, die gute mechanische
Eigenschaften und ein gutes dynamisches Ermüdungs- bzw.
Beanspruchungsverhalten haben. Im Gegensatz hierzu haben diese
Treibriemen ein wenig zufriedenstellendes Vibrationsverhalten,
insbesondere, wenn die Stücke des Treibriemens zwischen
Riemenscheiben relativ sehr kurz oder relativ sehr lang sind.
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Die Kabel aus Aramidfaden bzw. -faser bzw. -garn gestatten
es, Treibriemen zu realisieren, die ein gutes
Vibrationsverhalten haben, aber ein schlechtes dynamisches Ermüdungs- bzw.
Beanspruchungsverhalten und demgemäß eine geringe
Gebrauchslebensdauer.
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Treibriemen, die abwechselnde Spiral- bzw. Schraubenwindungen
von Kabeln aus Polyesterfaden bzw. -faser bzw. -garn und aus
Aramidfaden bzw. -faser bzw. -garn enthalten, haben im
Gegensatz hierzu ein gutes Vibrationsverhalten, ein gutes
dynamisches Ermüdungs- bzw. Beanspruchungsverhalten und eine lange
Gebrauchslebensdauer. Es wurden im besonderen Treibriemen
realisiert, die einen Wechseln von Spiral- bzw.
Schraubenwindungen von Kabel aus Polyesterfaden bzw. -faser bzw. -garn
vom Typ 1100 · 2 · 3 (Kabel, das aus drei Gruppen von zwei
einheitlichen Fäden von 1100 Decitex gebildet ist) oder vom
Typ 1100 · 3 · 3 (Kabel, das aus drei Gruppen von drei
einheitlichen Fäden von 1100 Decitex gebildet ist) und von Kabel
aus Aramidfaden bzw. -faser bzw. -garn, z. B. vom Typ 1680 · 1
· 3 (Kabel, das aus drei einheitlichen Fäden von 1680 Decitex
gebildet ist), enthalten. Die Versuchsresultate dieser
Treibriemen haben ein ausgezeichnetes Vibrationsverhalten und ein
sehr gutes dynamisches Ermüdungs- bzw.
Beanspruchungsverhalten gezeigt.
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Man kann außerdem das Vibrationsverhalten eines Treibriemens
deutlich verbessern, indem man einen Wechsel von Spiral- bzw.
Schraubenwindungen von Kabel aus Polyesterfaden bzw. -faser
bzw. -garn, z. B. vom Typ 1100 · 2 · 3, und von Kabel aus
Polyamidfaden bzw. -faser bzw. -garn vom Typ 940 · 1 · 2
verwendet.
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In allgemeiner Weise stellen die Treibriemen gemäß der
Erfindung einen bemerkenswerten Fortschritt in Bezug auf den Stand
der Technik dar, und zwar unter Berücksichtigung der
Tatsache, daß sie aus den eigentümlichen Vorteilen der
unterschiedlichen Kabel Nutzen ziehen, die dazu verwendet werden,
ihre Bewehrung zu bilden, ohne daß sie den eigentümlichen
Nachteilen dieser Kabel unterworfen sind.