DE1057399B - Aus Schichten aufgebauter Riemen - Google Patents

Description

PATENTAMT

F 06 g

D 18176 XII/ 47 d

ANMELDETAG: 6. JU LI 1954

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 14. M A I 1 9 5 9

Die Erfindung bezieht sich auf aus Schichten aufgebaute Riemen, insbesondere Keilriemen, mit einer inneren auf Druck, einer äußeren auf Zug beanspruchten Zone und einem dazwischenliegenden Zugmittel, das aus mehreren untereinander parallelen, senkrecht zur Umlaufebene des Riemens ausgerichteten Drähten oder Litzen besteht.

Es ist bei derartigen Keilriemen bereits bekannt, diese Drähte oder Litzen in Schichten aus elastischem Werkstoff einzubetten, wobei zwischen diesen Schichten und wenigstens einer Zone parallel zu den Drähten bzw. Litzen eine das Ausfließen der Schichten verhindernde und die Lage der Drähte bzw. Litzen in Riemenquerrichtung sichernde. Gewebelage angeord-· net ist. Es soll hierdurch verhindert werden, daß sich durch die insbesondere bei Keilriemen durch die Beaufschlagung der Seitenwangen auftretenden, etwa quer zum Riemen gerichteten Druckkräfte die Drähte bzw. Litzen gegenseitig verschieben und dadurch Festigkeit und Haltbarkeit des Riemens erheblich leiden.

Die bekannten Riemen dieser Art weisen aber den erheblichen Nachteil auf, daß die so gesicherten und abgeschlossenen Polsterschichten für die Drähte oder Litzen eine verhältnismäßig große Steifigkeit aufweisen. Diese erhöhte Steifigkeit ist dann besonders nachteilig und schädlich, wenn der Riemen in zwei Richtungen gebogen werden.¹ soll, beispielsweise wenn ein über zwei Scheiben gezogener Riemen zwischen diesen Riemenscheiben über Spann- oder Umlenkrollen geführt ist und hierbei in die entgegengesetzte Richtung gebogen wird. Bei den bekannten Riemen mußte man feststellen, daß sie im Fall einer solchen Beaufschlagung vorzeitig brechen.

Dieser Übelstand wird durch die Erfindung dadurch behoben, daß die Schichten, in die die Drähte oder Litzen, eingebettet sind, eine elastomerische Zusammensetzung haben, deren Mooney-Viskosität bei einer Temperatur von 121° C weniger als 30 beträgt.

Wie sich in der Praxis erwiesen hat, ist ein Riemen nach der Erfindung besonders dauerhaft, auch dann, wenn er während seines Gebrauches ständig und stark in zwei Richtungen gebogen wird. Diese vorteilhafte Wirkung dadurch zu erreichen, daß in der neutralen Zone eines in zwei Richtungen biegsamen Riemens ein elastisches Material geringerer Viskosität verwendet wird, ist deshalb überraschend, weil, wie allgemein bekannt, in der neutralen Zone eines Riemens weder Druck- noch Zugbeanspruchung zu erwarten sind und deshalb anzunehmen war, daß der Verwendung eines ebenso harten oder sogar härteren Materials als in den übrigen Teilen des Riemens gerade an dieser Stelle nichts im Wege stehe.

Besonders zweckmäßig ist es im Zusammenhang Aus Schichten aufgebauter Riemen

Anmelder:

The Dayton Rubber Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. P. Radt, Patentanwalt,
Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Juli 1953

Dale L. Waugh, Dayton, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

mit der Erfindung, wenn die Drähte oder Litzen praktisch gegenseitig anliegen und. die Gewebelagen mit einem Abstand von wenigstens einem Sechstel, höchstens der Hälfte des Draht- oder Litzendurchmessers vom Scheitel der Litzen bzw. Drähte verlegt sind.

Diese gemäß der Erfindung zu benutzenden elastomerischen Schichten verhältnismäßig geringer Vis^ kosität können dabei wenigstens zum Teil aus Polychloropren bestehen. Es ist jedoch auch möglich, daß diese elastomerischen Schichten aus Naturkautschuk bestehen. Es kommt auch für diese elastomerischen Schichten eine Mischung von natürlichem und künstlichem Gummi in Frage.

Die die elastomerischen Schichten abschließende Gewebelage bzw. Gewebelagen können im Zusammen: hang mit der Erfindung quadratisch gewebt und schräg beschnitten sein. Diese Gewebelagen können außerdem mit Polychloropren imprägniert sein.

Besonders vorteilhaft ist es, für den Riemen nach der Erfindung, wenn die elastomerischen Schichten bei der Herstellung des Riemens die 0,27- bis 0,61fache Stärke des Draht- bzw. Litzendurchmessers aufweisen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines geschnittenen V-Riemens mit den "Kennzeichen der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Zugmittel eines solchen Riemens in vergrößertem Maßstabe und

Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines gegenüber der Fig. 1 abgeänderten Riemens, ebenfalls im Querschnitt.

909 510/262

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Transmissionsriemen 10 mit trapezförmigem Querschnitt sind zwischen dessen aus elastischem Material bestehender außen- bzw. obengelegener Zugzone 11 und dessen innen- bzw. untengelegener Druckzone 12 aus ähnlichem Material Zugmittel eingelegt. Diese bestehen aus den Längslitzen oder -drähten 13. Die Zugmittel 13 sind in gummiartige Schichten 14 und 14a eingebettet. Das Material dieser Polsterschichten 14 und 14 a hat ähnliche stoffliche Zusammensetzung wie das der erwähnten Druck- und Zugzone, jedoch verhältnismäßig geringe Viskosität. Nach der Erfindung beträgt die Mooney-Viskosität des Materials dieser Schichten bei einer Temperatur von 121° C weniger als 30. Unter Mooney-Viskosität ist dabei derjenige Viskositätswert zu verstehen, der mit einem Mooney-Viskosimeter gemessen worden ist, wie es in dem von, der American Society for Testing Materials, Philadelphia, Pennsylvania, herausgegebenen Buch »Glossary of Terms Relating to Rubber and Rubber-Like Materials« (ASTM Special Technical Publication No. 184) auf S. 67 angegeben ist.

Die Schichten 14 und 14α elastomerer Zusammensetzung, sind von schräg beschnittenen gummierten Gewebelagen 15 und 16 umgeben.

Der so aufgebaute Riemenkern wird, von einer gummierten Gewebedecke 17 völlig eingehüllt. Diese den, Riemen auf seiner gesamten Länge, umhüllenden Decke kann aus mehreren Lagen gummierten Gewebes bestehen, das wie üblich schräg beschnitten und an den Stoßstellen überlappt ist.

Die Anordnung ist am besten aus Fig. 2 zu erkennen, wo nur das Zugmittel des Riemens, insgesamt mit 18 bezeichnet, mit den längslaufenden Litzen oder Drähten dargestellt ist. Es setzt sich, zusammen aus den Längsschlitzen oder -drähten 19, die sich, entweder· berühren oder in Abständen angeordnet sein können. Die Litzen sind in die Schichten 20 und 21 aus gummiartigem Stoff eingebettet. Da diese Schichten nach Aufbringen auf den Riemen eine gleichmäßige Dicke haben müssen, ist es erforderlich, daß sie bei der Herstellung und dem Vulkanisieren des Riemens so weit ins Fließen kommen, daß die Litzen 19 vollständig umgeben und eingehüllt werden. Über und unter den eingebetteten Litzen sind die Gewebelagen 22 und 23 angeordnet. Sie sollen den Gummi der Schichten 20 und 21 derart umschließen, daß er nicht überfließen kann und die Litzen bzw. Drähte 19 sich nicht aus ihrer Lage verschieben, wenn das Material während des Betriebes oder der Vulkanisation plastisch wird.

Damit das Überfließen der Schichten wirksam verhindert wird, ist es einerseits notwendig, die Gewebelagen 22 und 23 in der Nähe der Litzen 19 anzuordnen, andererseits sollen diese mit dem restlichen Teil des Riemens ausreichend durch Haftung am Gummi der Schichten 20 und 21 zusammenhängen. Dabei ist es wesentlich, daß die Gewebelagen 22 und 23 tatsächlich diese Litzen oder Drähte nicht berühren. Bei einem Riemen nach der Erfindung müssen deshalb die Gewebeschichten 22 und 23 sorgfältig aufgebracht werden. Dies hat mit besonderer Rücksicht auf die Litzen oder Drähte 19 zu geschehen, so daß sie sauber am Gummi haften und gleichzeitig ihre erstrebten Dämmungseigenschaften nicht ernsthaft beeinträchtigt werden. Nach der Zeichnung hat die Gewebelage .22 denselben Abstand von den Litzen wie die Gewebelage 23. Man kann jedoch auch eine der beiden Lagen näher an die Litzen heranrücken als die andere. Da diese eher das Bestreben zeigen, sich nach innen, d. h.

gegen die kleinere Grundfläche hin zu bewegen, legt man zweckmäßigerweise die untere Schicht 23 näher an die Litzen als die Schicht 22.

Zum Ausfüllen der Mulden zwischen den ηebene inanderliegenden Litzen oder Drähten ist eine Menge an Gummi erforderlich, die pro Längeneinheit gleich ist dem 0,22fachen Betrag des Quadrates der Litzendurchmesser. Da diese Mulden, in Fig. 2 mit 24 und 24a bezeichnet, über und unter den Drähten oder

ίο Litzen vorhanden sind, wird die Hälfte der obengenannten Menge an Gummi ober- und die andere Hälfte unterhalb der Litzen benötigt. Es entspricht diese Menge jeweils theoretisch einer Gummilage mit einer Dicke vom 0,1 Ifachen Litzendurchmesser. Wenn die Litzen mit Abstand verlegt werden, benötigt man zum. Ausfüllen der Zwischenräume eine größere Gummimenge. Es ist daher vorteilhaft, die Litzen möglichst dicht zu verlegen. Die Menge an benötigtem Gummi bleibt dadurch minimal.

Es hat sich weiter gezeigt, daß eine satte Auspolsterung der Mulden 24 und 24a mit dem gummiartigen Material eine zufriedenstellende Verteilung der Zugkräfte im Riemenquerschnitt ergibt und daß dadurch ferner ein Loslösen der Schichten oberhalb und unterhalb der Litzen verhindert wird. Man benötigt dazu einen Mehrbetrag an Gummi entsprechend einer Schichtstärke von einem Sechstel des Litzendurchmessers. Im übrigen müssen erfindungsgemäß die Gewebelagen 22 und 23 von der oberen bzw. unteren Scheitellinie der Litzen einen Abstand von mindestens einem Sechstel des Litzendurchmessers haben. Dieser Abstand ist in Fig. 2 mit X bezeichnet. Wenn dieser Abstand eingehalten wird, ist auf jeden Fall genügend Gummi vorhanden, daß der Riemen ohne weiteres stoßartige Belastungen, wie sie im normalen Betrieb vorkommen, aufnehmen kann. Es wird dadurch auch genügend Sicherheit geboten, daß die Drähte oder Litzen sich nicht aneinander reiben.
Wie beschrieben hat eine Schicht von der erwähnten minimalen Dicke auch die Wirkung, daß das Loslösen des Gummis von den Litzen verhindert wird. Andererseits ist Wert darauf zu legen, daß die Gewebelage nahe genug an den Litzen liegt, damit ihre Aufgabe, das Überfließen des Gummis zu verhindern, erfüllt wird. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, jede Gewebedecke nicht über das Maß des halben Litzendurchmessers von den Scheitellinien der Litzen entfernt anzuordnen.

Bei der Herstellung von Riemen nach Fig. 1 und 2 wird das den aufgezählten Riemenabschnittcii entsprechende Material in der üblichen Weise in Schichten nacheinander über einen geeigneten Dorn aufgebracht. Die gummiartige Druckzone, in Fig. 1 mit 12 bezeichnet, wird zuerst aufgelegt, danach die Gewebeschicht 16, dann eine elastische Schicht 14 a, die Litzen oder Drähte 13, eine zweite elastische Schicht 14, eine zweite Gewebelage 15 und endlich die Zugzone 11. Die genannte Reihenfolge ist dabei einzuhalten. Der geschichtete Riemenmantel wird in Ringteile mit der entsprechenden Profilierung geschnitten. Die rohen Riemen können mit einer gummierten Gewebeumhüllung oder Gewebedecke 17 versehen und .danach in bekannter Weise vulkanisiert werden. Die Dicke der Schichten 20 und 21 (Fig. 2) soll mindestens das 0,28fache vom Litzendurchmesser betragen, so daß ein Teil des Polsters die Mulden 24 und 24a auffüllen kann. Eine fortlaufende Schicht von wenigstens einem Sechstel des Durchmessers der Litzen oder Drähte soll zwischen diesen und den Gewebelagen 22 und 23 verbleiben. Damit die Gewebelagen

22 und 23 das Überfließen des in den Schichten vorhandenen Gummis verhindern können, soll die Menge desselben beim Aufbringen auf den Riemen nicht größer sein als der 0,61fache Betrag des Litzendurchmessers. Dadurch ist die Gewähr gegeben, daß die maximale Dicke der Schicht nicht über die Hälfte des Litzendurchmessers hinausgeht. Wenn im Gegensatz zu einer Anordnung, bei der die Litzen sich gegenseitig berühren, diese mit Abstand verlegt sind, muß zum Ausfüllen der Zwischenräume die Menge des für die Schichten benötigten Gummis entsprechend größer sein.

Um eine genügend hohe Biegsamkeit im fertigen Riemen zu erhalten, ist vielfach die Verwendung von Gummimasse mit einer Mooney-Viskosität von weniger als 30 angebracht. Die Zahl 30 ist an einem Mooney-Viskometer bei Verwendung eines großen Rotors bei Temperaturen von 121° C nach 4 Minuten abzulesen. Die Vorzüge der Erfindung treten, besonders hervor, wenn eine Gummimasse mit niedriger Viskosität zum Aufbau der Zug- oder Druckzone und speziell der Schichten verwendet wird. Für die Verwendung von langsam trocknenden, nachgiebigen Massen trifft das gleiche zu, denn wenn die die Litzen oder Drähte umgebenden nachgiebigen Schichten längere Zeit in einem plastischen Zustand sind, zeigen die Litzen im besonderen das Bestreben, sich aus ihrer ausgerichteten Lage zu verschieben.

Gewebelagen zum Schutz gegen Überfließen des Gummis werden auch vorteilhaft angewendet, wenn die Riemen anstatt im Preßverfahren in einer umwickelten Ringform vulkanisiert werden. Bei diesem Verfahren werden die Außenflächen der Riemen in Querrichtung mit Gewebe umwickelt, wobei dieses zu Beginn der Vulkanisation gewöhnlich naß ist, so daß die oberem Teile des Riemens sich bei der Vulkanisation zuletzt setzen. Die Folge davon ist, daß der die Litzen oder Drähte unmittelbar ummantelnde Gummi plastisch bleibt und sich beim Nachlassen der inneren Spannungen, denen während des Zusammenbauens die Teile des Riemens unterliegen, verzieht.

Die Gewebelagen 15,16, 22, 23 und 28 werden vorzugsweise mit einem Gummi oder gummiartigen Belag versehen oder imprägniert, um ihnen ein ausreichendes Haftvermögen zu verleihen. Sie haften bei der Herstellung des Riemens sauber an diesem an und bilden nach der Vulkanisation mit ihm einen kompakten Körper. Das Gewebe selbst ist vorzugsweise eben verwebt und hat praktisch gleichmäßiges Gewicht und die gleiche Anzahl Fäden in Schuß- und Kettenrichtung. Ein solches Gewebe eignet sich im besonderen Maße zur Verhinderung des Fließens im Riemen. Ferner soll dieser quadratisch gewebte Stoff beim Schneiden und beim Aufbringen derart liegen, daß seine Fäden einen Winkel zur Riemenachse bilden. Dadurch erzielt man im fertigen Erzeugnis eine sehr hohe Biegsamkeit. Zur Herstellung der Gewebelagen kann Baumwollfaser oder verschiedenartige synthetische Faser, wie Kunstseide, Nylon od. a. in Stapellängen oder in fortlaufender Faserung verwendet werden.

Fig. 3 zeigt einen Riemen mit den Merkmalen der Erfindung in einer gegenüber Fig. 1 abgeänderten Ausführungsart. Diese Riemenart kann dort verwendet werden, wo Riemen eine Umkehrbewegung durchführen und dabei mit ihrer oberen, größeren Grundfläche mit der Oberfläche einer flachen Scheibe im Eingriff stehen. Damit die in Fig. 3 mit 25 bezeichnete Riemenoberfläche eine genügend starke Unterstützung hat und geradlinig und parallel zur neutralen Achse verläuft, hat man die Längslitzen oder -drähte nahe an die größere Grundfläche gelegt derart, daß die obere Gewebelage 27, die, wie beschrieben, mit Abstand von den Litzen 26 angeordnet ist, praktisch unmittelbar unter der auf der Oberfläche des Riemens aufgebrachten Gewebedecke 28 liegt. Auf diese Weise unterstützen die zwischen den Gewebelagen 27 und 31 eingebetteten gummiartigen Schichten. 29 und 30 die obere Riemenfläche, so daß sich beim Umlauf eine

ίο gleichmäßige Berührung mit der Umlenkscheibe er- :. gibt-

Bei einem Riemen nach Fig. 3 mit Gewebeumhüllung wirkt die Gewebedecke auf der oberen Grundfläche mit der das Polster nach oben begrenzenden Gewebelage 27 in der AVeise zusammen, daß das Ausfließen der dünnen Gummischicht 32 verhindert wird. Auch dadurch erhalten die Schichten 29 und 30 und _ die darin eingebetteten Litzen oder Drähte eine höhere Festigkeit. Gleichzeitig hat das Zusarnmenlegen der Litzen 26 und der Gewebelagen 27 und 31 im oberen Riementeil zur Folge, daß die Steifigkeit des Riemens in Querrichtung wächst, wodurch beim Betrieb ein allzu tiefes Einkeilen in die Scheibenrillen verhindert wird.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Riemen mit einer inneren auf Druck, einer äußeren auf Zug beanspruchten Zone und einem dazwischenliegenden Zugmittel, das aus mehreren untereinander parallelen, senkrecht zur Umlaufebene des Riemens ausgerichteten Drähten oder Litzen besteht, die in Schichten aus elastischem Werkstoff eingebettet sind, wobei zwischen diesen Schichten und wenigstens einer Zone parallel zu den Drähten bzw. Litzen eine das Ausfließen der Schichten verhindernde und die Lage der Drähte bzw. Litzen in Riemenquerrichtung sichernde Gewebelage angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (14, 14 a, 20, 21, 29, 30) eine elastomerische Zusammensetzung haben, deren Mooney-Viskosität bei einer Temperatur von 121° C weniger als 30 beträgt.

2. Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Litzen (13,19, 26) praktisch gegenseitig anliegen und die Gewebelagen (15,16, 22, 23, 27, 31) mit einem Abstand von wenigstens einem Sechstel, höchstens der Hälfte des Draht- oder Litzendurchmessers vom Scheitel der Litzen bzw. Drähte verlegt sind.

3. Riemen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der elastomerischen Schichten (14,14a, 20, 21, 29, 30) aus Polychloropren besteht.

4. Riemen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomerischen Schichten (14, 14 a, 20, 21, 29, 30) aus Naturkautschuk bestehen.

5. Riemen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomeri sehen Schichten (14, 14a, 20, 21, 29, 30) aus einer Mischung von natürlichem und synthetischem Gummi bestehen.

6. Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelage(n) (15,16, 22, 23,27, 31) quadratisch gewebt und schräg beschnitten ist (sind).

7. Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebelagen (15, 16,22, 23, 27, 31) mit Polychloropren imprägniert sind.

8. Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte äußere Gewebeumhüllung (17, 28).

9. Riemen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Litzen (26) in an sich bekannter Weise nahe an der oberen Grundfläche (25) des Riemens liegen.

10. Riemen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomerischen Schichten (14,

14 a, 20, 21, 29,30) bei der Herstellung des Riemens die 0,27- bis O',61fache Stärke des Drahtbzw. Litzendurchmessers haben.

In Beträcht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 754 604, 830 446;
schweizerische Patentschrift Nr. 254 898;
USA.-Patentschriften Nr. 2 422 266, 2 446 310, 511330, 2 538 414, 2 620 016.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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