Zahnriemen mit profilseitiger Gewebelage

Die Erfindung betrifft einen Zahnriemen mit mindestens einer mit einem Zahnprofil versehenen Antriebsseite, wobei das Zahnprofil mit einer Gewebelage versehen ist und die Gewebelage mindestens auf ihrer dem Zahnprofil abgewandten Außenseite eine

Beschichtung aus Kunststoff aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zahnriemens.

Die hier angesprochenen Zahnriemen, üblicherweise Polyurethan-Zahnriemen, werden so hergestellt, dass das Grundmaterial extrudiert wird. Während der Extrusion laufen in einer speziellen zugehörigen Austrittsdüse Festigkeitsträger bzw. Zugträger, die in aller Regel als Corde ausgebildet sind, in das extrudierte, noch warme und relativ zähflüssige Material ein. Diese Corde nehmen im fertigen ausgehärteten Zahnriemen im Wesentlichen die Zugkräfte auf.

Das so entstandene noch zähflüssige Polyurethanmaterial als Grundmaterial des

Zahnriemens wird mit den Zugträgern zwischen einem Band und einem mit einer

Außenverzahnung versehenen Formrad unter Wärmeentzug zum fertigen Zahnriemen eingeformt, wobei das Band das Formrad über einen Umschlingungswinkel von ca. 200° unter Druck umschlingt. Bei den hier angesprochenen gattungsgemäßen Zahnriemen läuft auf der verzahnten Seite des Zahnriemens kurz vor Eintritt des Rohlings in den

Umschlingungsbogen des Formrades eine Gewebelage auf das Formrad auf, die mindestens auf ihrer dem Zahnprofil abgewandten Außenseite eine Beschichtung aus Kunststoff aufweist. Dieses beschichtete Gewebe, auch Gewebearmierung genannt, wird dann zusammen mit dem Rohling in die formgebend verzahnte Außenkontur des Formrades eingedrückt. Solche mit Gewebearmierung versehene Zahnriemen sind bekannt und vorteilhaft z.B. im Hinblick auf Verschleißreduzierung und Geräuschminderung bei Zahnriementrieben.

Auch bei Windkraftanlagen sind solcherart hergestellte Riemen zum Beispiel zur

Verstellung der Rotorblätter im Einsatz und sind dadurch stark korrosiven

Umgebungsbedingungen ausgesetzt, insbesondere durch Salzwasser bei Windkraftanlagen im Offshore-Einsatz. Solche Riemen mit einer zahnseitigen Gewebearmierung mit Beschichtung weisen ein verbessertes Kämmen mit den zugehörigen Zahnscheiben auf, d.h. ein gutes Einzahnverhalten und stellen einen Schutz und eine Abdeckung für die Zugträger bereit.

Bei der beschriebenen und bekannten Herstellung kann es trotz größter Sorgfalt

Vorkommen, dass während der Formung auf dem Formrad eine nicht völlig gleichmäßige Penetration des Grundmaterials in alle Bereiche des Gewebes stattfindet. Bei nicht vollständiger Penetration des Gewebes während des Herstellungsprozesses, etwa bei Verwendung hochviskoser PUR-Schmelzen für das Grundmaterial des Riemens, können in der Flanke der Gewebearmierung, also in den Randbereichen des späteren Zahnriemens, Bereiche entstehen, in denen das Gewebe nicht vollständig penetriert und deshalb offenporig ist. Es kann dann die Gefahr bestehen, dass durch Gasaustausch und/oder Kapillarwirkung während des späteren Einsatzes des Riemens Feuchtigkeit über diese Randbereiche eindringt. Diese kann sich in der Folge über die gesamte Riemenbreite ziehen und würde dann an den Kontaktstellen mit dem Zugträger evtl zu einer

beschleunigten Korrosion und damit zur Verringerung der Laufzeit des Riemens führen.

Um solche Unwägbarkeiten zu vermeiden, bestand für die Erfindung die Aufgabe, einen Zahnriemen und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, bei denen eine unerwünschte Korrosionsbelastung durch in die Riemenkanten eindringende Feuchtigkeit vermieden wird, ein einwandfreies Einzahnverhalten weiterhin möglich ist und eine lange Lebensdauer des Riemens auch beim Einsatz in korrosiver Umgebung erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs und des

nebengeordneten Verfahrensanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen offenbart.

Dabei ist mindestens in den seitlichen Randbereichen der Gewebelage eine bis an ihre seitlichen Kanten und die den Zahnriemen begrenzenden Seitenflächen reichende und die Gewebelage durchdringende Versiegelung der Gewebelage vorgesehen. Eventuell vorhandenen Poren an der Kante des Gewebes oder von Grundmaterial oder Beschichtung nicht durchdrungene und benetzte Bereiche sind nun durch die vorher aufgebrachte Versiegelung, beispielsweise durch aufgetragenen Versiegelungslack gegen Eindringen von Medien und Kapillarwirkung versiegelt. Damit wird eine lange Lebensdauer des Riemens auch beim Einsatz in korrosiver Umgebung erreicht.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Zahnriemens ergibt sich dadurch, dass für den Zahnriemen eine Gewebelage eingesetzt wird, die nur auf ihrer dem Zahnprofil abgewandten Außenseite eine Beschichtung aus Kunststoff aufweist, nämlich eine sogenannte„dublierte Folien-Gewebe- Armierung“. Damit wird die Gewebelage von ihrer dem Zahnprofil zugewandten Seite aus mindestens teilweise, im mittleren Bereich des Zahnriemens auf jedenfalls nahezu vollständig vom Grundmaterial des Zahnriemens durchdrungen. Dadurch vereinfacht sich die geschilderte Herstellungsart und gestaltet sich überaus prozesssicher.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Gewebelage auf ihrer dem Zahnprofil zugewandten Seite ebenfalls mindestens eine Beschichtung aus Kunststoff aufweist. Die auf dieser Seite befindliche Beschichtung aus Kunststoff kann dann insgesamt so ausgebildet sein, dass sie sich mit dem Grundmaterial des Zahnriemens problemlos verbindet.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Versiegelung ein die

Gewebelage durchdringendes Material aufweist, vorzugsweise ein mit dem Grundmaterial des Zahnriemens und/oder den Kunststoffschichten verbindbares Material. Die

Versiegelung in den Randbereichen der Gewebelage ist dann mit den benachbarten Materialien problemlos verbindbar und verhindert sicher ein Eindringen von Feuchtigkeit.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Versiegelung ein

Kunststoffmaterial aufweist, vorzugsweise als Kunststofflack ausgebildet ist. Ein solches Kunststoffmaterial, insbesondere ein Kunststofflack, gestaltet die Herstellung des

Zahnriemens besonders einfach. Gleiche Vorteile ergeben sich dann, wenn die

Versiegelung einen Schmelzkleber auf der Basis von Ethylenvinylacetat (EVA) oder von Polyamid (PA) aufweist oder als ein solcher Schmelzkleber ausgebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Grundmaterial des

Zahnriemens im Wesentlichen aus Polyurethan besteht und die Versiegelung aus einer in ihrer Viskosität entsprechend eingestellten Polyurethanschmelze oder einem

polyurethanbasierten Lack. Durch eine solche Einstellung der Viskosität der

Polyurethanschmelze und/oder des Lacks lässt sich ein eine Verschiebung oder eine Verzerrung der Gewebestruktur sicher vermeiden und die ursprüngliche Dehnfähigkeit des Gewebes und die geforderte Zahntragfähigkeit erhalten.

Zur Herstellung dient vorteilhafterweise das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem

a) das Grundmaterial des Zahnriemens zunächst extrudiert wird,

b) während der Extrusion der zugehörigen Austrittsdüse des Extruders

Festigkeitsträger bzw. Zugträger in das extrudierte Material einlaufen, c) der so entstandene Rohling mit Zugträgem zwischen einem auf seinem

Außenumfang mit dem Negativ der Verzahnung versehenen Formrad und einem das Formrad umlaufenden Band unter Wärmeentzug zum fertigen Zahnriemen eingeformt wird, wobei das Band das Formrad über einen Umschlingungswinkel von ca. 200° unter Druck umschlingt,

d) kurz vor Eintritt des Rohlings in den Umschlingungsbogen des Formrades eine Gewebelage auf das Formrad aufläuft, welche dann zusammen mit dem Rohling in die formgebend verzahnte Außenkontur des Formrades eingedrückt wird, wobei

i) die Gewebelage mindestens auf ihrer dem Formrad zugewandten Seite vor dem Einlaufen auf das Formrad mit einer Beschichtung aus Kunststoff sowie in ihren seitlichen Randbereichen mit einer bis an ihre seitlichen Kanten und die den Zahnriemen begrenzenden Seitenflächen reichende und die Gewebelage durchdringende Versiegelung versehen wurde,

ii) die beschichtete und versiegelte Gewebelage außerdem so vorgeformt wurde, dass sie bereits vor Einlaufen auf das Formrad im Wesentlichen die

Geometrie der Zahnform des Formrades aufweist,

wonach die mit der Zahnform vorgeformte Gewebelage kämmend auf das Formrad aufläuft und zusammen mit dem Rohling in die formgebend verzahnte Außenkontur des Formrades soweit in den Rohling eingedrückt wird, dass die Gewebelage und die

Versiegelung mit dem Polyurethan-Grundmaterial des Zahnriemens durchdrungen bzw. verbunden werden.

Die vorgeformte Gewebelage läuft damit kämmend und synchron auf das Formrad auf und wird zusammen mit dem Rohling in die verzahnte Außenkontur des Formrades

eingedrückt. Dabei wird dann also nur noch das Grundmaterial verformt und es muss nicht mehr die Gewebelage als solche durch den im Grundmaterial entstehenden Druck noch in die Zähne des Formrades eingedrückt werden. Damit lässt sich beispielsweise die Eindringtiefe des Grundmaterials in die Gewebelage viel präziser einstellen als bei den herkömmlichen Verfahren.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass die Versiegelung der Gewebelage mit einem mit dem Polyurethan-Grundmaterial des Zahnriemens

verbindbarem Kunststoffmaterial durch Lackieren, Sprühen oder Tauchen erfolgt. Diese Arten der Aufbringung sind besonders einfach in den Herstellungsprozess bzw. die vorbereitenden Arbeiten zu integrieren.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt den Seitenbereich eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Zahnriemens 1, dessen Antriebsseite mit einem Zahnprofil 2 versehenen ist. Der hier gezeigte Abschnitt des Zahnprofils 2 enthält gerade nur einen Zahn, um im Detail die erfindungsgemäße Ausbildung des Zahnriemens zu verdeutlichen. Der Zahnriemen 1 ist mit Zugträgern oder Corden 4 versehen, die in Längsrichtung 3 des Zahnriemens angeordnet und innerhalb des Grundmaterials 5 eingebunden sind.

Das Zahnprofil 2 des Zahnriemens ist mit einer Gewebelage 6 versehen, wobei die Gewebelage hier auf ihrer dem Zahnprofil 2 abgewandten Außenseite eine Beschichtung 7 aus Kunststoff aufweist.

Im hier sichtbaren seitlichen Randbereich 8 der Gewebelage 6 ist eine bis an die seitlichen Kanten der Gewebelage und die den Zahnriemen begrenzenden Seitenflächen 9 reichende und die Gewebelage durchdringende Versiegelung 10 aus einem polyurethanbasiertem Lack vorgesehen.

Die Gewebelage 6 ist auf und von ihrer dem Zahnprofil zugewandten Seite mehr oder weniger vollständig vom Grundmaterial des Zahnriemens durchdrungen. Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Zahnriemen

2 Zahnprofil

3 Längsrichtung

4 Zugträger / Cord

5 Grundmaterial des Zahnriemens

6 Gewebelage

7 Kunststoffbeschichtung der Gewebelage

8 Randbereich der Gewebelage

9 Seitenfläche des Zahnriemens

10 Versiegelung