An reibschlüssige Treibriemen oder Kraftübertragungsriemen, wie z. B. Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder flankenoffene gezahnte Keilriemen, die im Allgemeinen dort eingesetzt werden, wo große Übersetzungsverhältnisse realisiert werden müssen, werden hohe Anforderungen hinsichtlich Verschleißfestigkeit, Geräusch und dynamischer Belastbarkeit gestellt. So dienen Treibriemen z. B. zur Kraftübertragung in Einsatzbereichen von Büromaschinen bis hin zu schwersten Maschinenbauantrieben.

Treibriemen werden in vielfältigen Ausführungen auch in der Kraftfahrzeugen verwendet und zwar besonders dort, wo es auf eine Entkopplung von Schwingungen des antreibenden Aggregates und des abtreibenden Aggregates ankommt. Keilrippenriemen werden beispielsweise im Kraftfahrzeug zum Antrieb des Stromgenerators (Alternators) eingesetzt. Keilrippenriemen bieten dabei den Vorteil, dass sie die hohe Flexibilität des Flachriemens mit der effizienten Leistungsübertragung des Keilriemens verbinden und auch in kompliziertesten Antriebskonstruktionen mit Gegenbiegung durch Umlenk-und Rückenspannrollen eingesetzt werden können.

In Antriebselementen werden die Außenflächen der Riemen unterschiedlichsten Witterungs-und Betriebsmedieneinflüssen unterworfen. Trotz dieser Einflüsse sollen die Riemen eine lange Lebensdauer aufweisen und gleichzeitig sollen die Laufgeräusche vor allem im Kraftfahrzeug-und Hausgüterindustriebereich vermindert werden. Geräusche entstehen bei Antriebselementen, bei denen Riemen mittels Reibschluß für die Kraftübertragung sorgen, oftmals, wenn z. B. bei feuchter, kalter Witterung im Reibverhalten zwischen Riemenoberfläche und Antriebsscheibe Reibverhältnisse auftreten, die quietschende Töne durch Oszillation oder Vibration hervorrufen. Diese Geräusche können durch unterschiedliche Maßnahmen verhindert oder gedämmt werden.

Um die Geräuschentwicklung bei reibschlüssigen Treibriemen zu vermindern, sind je nach Herstellverfahren schon unterschiedliche Wege vorgeschlagen worden. Geht man z. B. von den Hersteliverfahren für Keilrippenriemen aus, bei denen sich im Wesentlichen zwei Herstellverfahren, das Schleifverfahren und das Formverfahren, durchgesetzt haben, so ist es bekannt, zur Verringerung der Geräuschentwicklung des Riemens auf der Riemenscheibe in die Kautschukmischung, die die Rippen bildet, Fasern einzumischen.

Das Schleifverfahren für Riemen mit faserhaltigen Mischungen ist z. B. aus der EP 642 886 A1 bekannt. Beim Schleifverfahren werden zuerst Riemenrohlinge hergestellt und vulkanisiert, die eine glatte äußere Oberfläche haben. Anschließend werden die Rippen in die vulkanisierte Riemenoberfläche eingeschliffen. Durch die Kalanderprozesse während der Herstellung der Mischungenplatten für die Riemen sind die der Mischung zugesetzten Fasern bevorzugt quer zur Riemenumlaufrichtung ausgerichtet. Im Schleifprozeß werden dann die Rippen so herausgeschliffen, dass Faserspitzen aus der Mischungsoberfläche herausragen. Für das Einmischen in Kautschukmischung können als Fasermaterialien beispielsweise Baumwolle, Polyester, Polyamide, wie z. B. Nylon, oder Aramide verwendet werden. Das günstige Geräuschverhalten derartiger Riemen bleibt häufig nicht über die gesamte Lebensdauer der Riemen erhalten, da sich die Rippenoberflächen auf den Scheiben glattschleifen und dann keine herausragenden Fasern mehr verbleiben, die die günstigen Reibbedingungen und eine Geräuschverminderung bewirken.

Beim Schleifverfahren wird ein großer Teil der oft sehr teuren faserverstärkten Mischung als Schleifabfall verworfen. Die Alternative zum Schleifverfahren ist daher das ökologisch und ökonomisch fortschrittlichere Formverfahren zur Herstellung von Keilrippenriemen, das zudem präziser ist als das Schleifverfahren. Hierbei werden beim Vulkanisationsvorgang die Rippen in eine im Wesentlichen glatte Platte des unvulkanisierten Riemenrohlings eingeprägt. Auch beim Formverfahren können Fasern mit in die Kautschukmischung, die die Rippen bildet, eingemischt und in dieser mit einvulkanisiert werden, wie es beispielsweise in der US 5,904,630 offenbart ist. Die Fasern folgen dabei im Inneren der Rippen der Rippenkontur. Zusätzlich ist es aus der US 5,904,630 bekannt, die Rippen des nach dem Formverfahren hergestellten Riemens noch oberflächlich anzuschleifen, um die in der Mischung verteilten Fasern herauszuarbeiten und damit eine Oberfläche mit herausragenden Fasern zu erzielen. Die Haltbarkeit dieser geräuschvermindernden Schicht ist vergleichbar mit der beim herkömmlichen Schleifverfahren erzeugten.

Beiden Verfahren gemeinsam ist, dass die oftmals teuren Fasern in der gesamten Dicke des Rippengummis vorhanden sind, obwohl sie nur an der Oberfläche benötigt werden.

Außerdem kann die Dichte der Fasern bedingt durch die gewünschten Eigenschaften einer Riemenmischung, wie Flexibilität oder Verarbeitbarkeit, nicht beliebig erhöht werden. Typische Werte für den Faseranteil in einer Riemenmischung liegen bei 2 bis 30 Gewichtsteilen Fasern pro 100 Gewichtsteile Gesamtelastomer. Effektiver ist es hingegen die Fasern nur dort zu plazieren, wo sie auch benötigt werden, nämlich an den Rippenoberflächen. Es werden daher derzeit Riemen hergestellt, bei denen auf die Kautschukmischungsplatte für die Rippen eine Haftschicht aufgebracht wird, auf welche wiederum kurze Fasern in einem Beschichtungsvorgang aufgebracht werden, wie es beispielsweise in der US 3,190,137 offenbart ist. Die Fasern bewirken durch die konzentrierte Aufbringung in einer dünnen Schicht eine effektive Geräuschverminderung und gleichzeitig bewirken sie in den meisten Füllen eine Abriebsverbesserung. Verwendet werden im Allgemeinen Schichten aus kurzen Baumwollfasern, die einen guten Kompromiß aus Kosten und Geräuschverminderung zeigen. Wolle ist bei den vorliegenden thermischen Beanspruchungen nicht geeignet. Für Synthesefasern wie aliphatische Polyester, z. B. auf Basis von Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthenat, Polyamid 6 oder Polyamid 6.6 wurde kein positiver Einfluß auf das Geräuschverhalten gefunden, so dass diese Fasern für eine Geräuschverminderung nicht sinnvoll einsetzbar sind. Die glatten Oberflächen dieser Synthesefasern scheinen dafür verantwortlich zu sein, dass offensichtlich keine befriedigenden positiven Beeinflussungen der Reibverhäitnisse und der Geräuschdämmung bewirkt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, reibschlüssige Treibriemen bereitzustellen, die in Riementrieben eine Geräuschentwicklung verhindern oder vermindern.

Gelost wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass nur die Oberfläche oder ein Teil der Oberfläche des Treibriemens, bevorzugt der bewegungsübertragende Teil der Oberfläche, mit einem Beflockungsmaterial aus kurzen Aramidfasern versehen ist, wobei ein Teil der Aramidfasern, vorzugsweise die überwiegende Anzahl der Aramidfasern, nur mit einer Teillänge jeder einzelnen Faser in die Oberfläche eingebunden ist.

Überraschender Weise wurde festgestellt, dass Aramidfasern, bei denen es sich bekanntlich um Synthesefasern handelt, die Entstehung von Geräuschen sehr gut

verhindern bzw. eine sehr gute geräuschliche Dämmung bewirken. Dieses positive Verhalten ist offenbar besonders ausgeprägt, wenn die Aramidfasern konzentriert auf der Oberfläche des Riemens zum Liegen kommen. Denn ein Riemen, der nach dem Schleifverfahren hergestellt ist oder dessen Oberfläche nach der Herstellung mit dem Formverfahren angeschliffen wird und der in die Rippenmischung eingearbeitete Aramidfasern enthält, zeigte kein besseres Geräuschverhalten, als ein Riemen mit Fasern aus einem anderen Material. Die eingearbeiteten Aramidfasern bewirken im Vergleich zu anderen eingearbeiteten Fasern lediglich eine Verbesserung der Abriebverhaltens durch gut abriebbeständige Faserspitzen.

Bei den erfindungsgemäßen Treibriemen kann es sich um z. B. Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder flankenoffene gezahnte Keilriemen handeln, wobei die gesamte Oberfläche der Treibriemen mit dem Beflockungsmaterial aus kurzen Aramidfasern versehen sein kann. Der positive Einfluß der Beschichtung mit Aramidfasern macht sich aber besonders dort bemerkbar, wo der Riemen mit Scheiben, Rollen oder Rädern direkt in Berührung kommt und wo Oszillation und Vibration entstehen können. Der Riemen kann beispielsweise auf seinem Rücken mit dem Beflockungsmaterial aus kurzen Aramidfasern versehen sein, da er mit dem Riemenrücken häufig an Spann-oder Umlenkrolien vorbeiläuft. Besonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn der Riemen an seinem bewegungsübertragende Teil der Oberfläche mit den Aramidfasern beflockt ist, da sich bei diesem Teil der Oberfläche unterschiedliche Reibverhältnisse mit daraus resultierenden Geräuschen (Quietschen) besonders stark bemerkbar machen. Unter der beflockten Oberfläche kann sich gegebenenfalls noch ein gummiertes Armierungsgewebe (Ummantelungsgewebe) befinden, welches den Riemen zusätzlich vor Abrieb schützt und bereits einen gewissen positven Einfluß auf Reibverhalten und Geräusch hat.

Die erfindungsgemäßen Treibriemen können durch ökologisch und ökonomisch günstige Formverfahren hergestellt werden, es muß kein Material abgeschliffen werden.

Da in die Mischung keine Fasern eingearbeitet werden müssen, kann man eine höhere Gesamtflexibilität der Mischung als bei Faser enthaltenden Mischungen erzielen.

Die Verwendung von Aramidfasern bietet gegenüber der Verwendung von Baumwollfasern den Vorteil, dass Aramidfasern kein Wasser aufnehmen, also nicht quellen. Das Reibverhalten eines mit Aramidfasern versehenen Riemens ist damit wesentlich unabhängiger vom Feuchtegehalt der Umgebung.

Die Aramidfasern weisen vorteilhafterweise eine Länge von 0,1 bis 6 mm und einen Durchmesser von 5 bis 25 um auf. Sind die Fasern länger und dünner, ergeben sich Verarbeitungsprobleme, da die Fasern in watteähnlicher Form verklumpen und nicht für die Beflockung gleichmäßig dosiert werden können. Überschreitet die Faserlänge im Falle eines Keilrippenriemens etwa den drei-bis vierfachen Rippenabstand, so kann es zu Ausformungsproblemen in der Rippenfertigung kommen. Außerdem haben sich Faserlängen im angegebenen Bereich für die Verankerung als optimal herausgestellt.

Kürzere Fasern dringen nicht genügend in die Haftschicht ein und liegen quasi wie ein Pulver auf der zu beflockenden Oberfläche. Zu lange Fasern dringen zwar genügend ein, sind aber durch das ungünstige Verhältnis von eingebundener zu nicht eingebundener Faserlänge leicht festhaltbar oder einklemmbar und werden im Betreib des Riemens leichter herausgezogen oder-gerissen.

Es können sowohl gemahlene (Mahlflock) als auch geschnittene Fasern (Schnittflock) verwendet werden.

Für die Aufbringung der kurzen Aramidfasern wird die Riemenoberfläche des unvulkanisierten Riemens durch Anquellen mit einem Lösungsmittel oder durch das vorherige Auftragen eines Klebstoffs oder einer Haftlösung so präpariert, dass die Fasern auf der Oberfläche haften können. Die Fasern werden dann mechanisch durch Aufstreuen, Blasen oder Rütteln oder mit Hilfe eines elektrischen Feldes oder durch Kombinationen der Methoden aufgebracht. Bei der Beflockung mit Hilfe eines elektrischen Feldes, auch elektrostatische Beflockung genannt, werden die Fasern durch eine Hochspannungselektrode aufgeladen, ausgerichtet und beschleunigt und fliegen entsprechend der Feldlinien zum Gegenpol, der zu beflockenden Oberfläche. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass die Fasern beim Beflockungsvorgang gleichmäßig und im Wesentlichen senkrecht auf der Oberfläche zum Liegen kommen. Außerdem werden die Fasern im elektrischen Feld stark beschleunigt, dadurch dringen sie tiefer in die Oberfläche ein, was wiederum eine bessere Verankerung bewirkt. Man kann durch die im Wesentlichen senkrecht in der Oberfläche stehenden Fasern eine sehr große Beflockungsdichte erzielen.

Damit eine elektrostatische Beflockung effektiv durchgeführt werden kann, hat es sich als sinnvoll erwiesen, die im unbehandelten Zustand nicht leitenden Aramidfasern mit einer antistatischen oder elektrisch leitfähigen Beschichtung (Präparation, Ausrüstung) zu versehen. Auf diese Weise können die Fasern schnell Ladungen aufnehmen und abgeben.

Als Aramide für die Beflockungsfasern können sowohl Copolymerisate aus im Wesentlichen Terephthalsäure und p-Phenylendiamin (Para-Aramide), z. B. Kevlars oder Twaron, als auch Copolymerisate aus im Wesentlichen m-Phenylendiamin und Isophthalsäure (Meta-Aramide), z. B. Nomexo, verwendet werden. In die Copolymerisate können aber auch weitere Monomere mit einpolymerisiert sein. So können auch Terpolymerisate aus Terephthalsäure, p-Phenylendiamin und weiteren Monomeren wie z.

B. Technoras angewendet werden. Copolymerisate aus Terephthalsäure und p- Phenylendiamin wie Kevlars oder Twarons bieten gute Steifigkeiten der Fasern und damit gute Geräuschdämmungen. Diese Materialien sind jedoch dynamisch nicht so dauerhaft, da sie unter extremer dynamischer Belastung brechen können. Meta-Aramide wie Nomex sind wesentlich dauerhafter und dynamisch stabiler, bilden aber wegen höherer Flexibilität geringere Geräuschdämmung ; sie bieten darüber hinaus den Vorteil einfärbbar zu sein und die eher unansehnlich gelbe Farbe zu vermeiden, die Riemen auf Basis Kevlar°, Twarons oder Technoras aufweisen. Terpolymerisate aus Terephthalsäure, p- Phenylendiamin und weiteren Monomeren wie Technora sind in den beiden Haupteigenschaften Flexibilität und Beständigkeit unter dynamischer Belastung zwischen den reinen Meta-und Para-Aramiden einzuordnen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Treibriemen oder weisen Teile des Treibriemens eine Polymer enthaltende, äußere Beschichtung auf, die durch einen Vulkanisationsprozeß mit dem Gummi oder gummiähnlichen Kunststoff des Grundkörpers und/oder der Decklage fest verbunden und/oder vernetzt ist, und ein Teil der Aramidfasern ist in diese Beschichtung nur mit einer Teillänge jeder einzelnen Faser eingebunden. Die Polymer enthaltende, äußere Beschichtung wirkt als Klebstoff für die Fasern und bietet zusätzlich den Vorteil, dass sie durch die innige Verbindung mit dem Gummi oder gummiähnlichen Kunststoff des Riemens die Fasern äußerst fest mit der Riemenoberfläche verbindet. Bei dieser Polymer enthaltenden Beschichtung kann es sich beispielsweise um Kautschuklösungen, Urethansysteme oder Systeme auf Basis von Cyanacrylat in organischen Lösungsmitteln handeln. Diese polymerhaltigen Beschichtungslösungen sind solche, die geeignete Polymere entweder allein oder mit Füllstoffen und Vulkanisationssystemen versehen enthalten. Vorzugsweise wählt man für Beschichtungslösungen solche, die gute Anbindung an die zu beschichtende Kautschukmischung ergeben. Solchen Lösungen werden häufig Haftsysteme zugesetzt, die die Anhaftung zwischen der Beschichtungslösung und der darunterliegenden Mischung aber auch zu den Fasern gewährleisten. Haftsysteme sind vorzugsweise

modifizierte Phenolharze oder Resorcinharze, die als Härter Formaldehyd- spendersysteme wie Hexamethoxymethylmelamine oder Urotropine enthalten.

Haftlösungen für solche Einsätze sind bevorzugt mit Vulkanisationssystemen auf Schwefel-oder Peroxidbasis versehen. Schwefelsysteme enthalten dann Beschleuniger auf Sulfenamid-, Dithiocarbamat-, Guanidin-oder Thiurambasis oder anderen Systeme, Peroxidsysteme können Salze oder Ester polymerisierter ungesättigter organischer Säuren wie Acrylsäure oder Methacrylsäure enthalten.

Außerdem kann die Polymer enthaltende Beschichtung so beschaffen sein, dass der Riemen dadurch hinsichtlich weiterer relevanter Eigenschaften verbessert wird. So können z. B. der Abrieb und damit die Lebensdauer, das Reibverhalten und auch das Geräuschverhalten zusätzlich positiv beeinflußt werden. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass die Polymer enthaltende, äußere Beschichtung Fluorpolymere aufweist.

Die Flucrpolymere können besonders das Gleitverhalten von Oberflächen beeinflussen und sind äußerst inert und abriebbeständig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Polytetrafluorethylen (PTFE) als Fluorpolymer eingesetzt. Bessere Anhaftung an das Polymer und damit verbesserte Verschleißbeständigkeiten werden jedoch durch Verwendung von Copolymeren oder Terpolymeren wie zum Beispiel Ethylen- Tetrafluorethylen-Copolymeren oder Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen- Vinylidenfluorid-Terpolymeren erreicht. Solche Polymere sind z. B. unter dem Handelsnamen Dyneon THV"der Firma Dyneon GmbH erhältlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Treibriemen ein Keilrippenriemen, dessen Rippenoberflache mit dem Beflockungsmaterial aus kurzen Aramidfasern versehen ist. Bei dieser Ausführungsform war der positive Einfluß der Beschichtung mit kurzen Aramidfasern auf die Geräuschentwicklung in Riementrieben besonders groß.

Die erfindungsgemäßen Treibriemen können nach dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren näher erläutert, ohne dass die Erfindung jedoch auf diese Beispiele beschränkt ist.

Fig. 1 zeigt schematisch den Querschnitt eines Keilrippenriemens mit beflockten Rippen.

Fig. 2 zeigt schematisch den Querschnitt eines Keilrippenriemens, dessen Rippen mit einer Polymer enthaltenden, äußeren Beschichtung und einer Beflockung versehen sind.

Der in Figur 1 dargestellte Keilrippenriemen weist eine Decklage 1 und einen Grundkörper 2 aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff sowie eine in den Gummi oder gummiähnlichen Kunststoff eingebettete Zugträgerlage 3 auf. Die Rippen 4 des Keilrippenriemens sind mit kurzen Aramidfasern 5 beflockt, die nur mit einer Teillänge jeder einzelnen Faser in die Oberfläche der Rippen 4 eingebunden sind.

In Fig. 2 ist der Querschnitt eines Keilrippenriemens mit Gundkörper 2, Decklage 1 und Zugträgerlage 3 dargestellt, der eine Polymer enthaltende, äußere Beschichtung 6 auf seinen Rippen 4 aufweist, in die die kurzen Aramidfasern 5 nur mit einer Teillänge jeder einzelnen Faser eingebunden sind.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Keilrippenriemen weisen z. B. verwendet in Riementrieben zum Antrieb des Stromgenerators in Kraftfahrzeugen eine deutlich verminderte Geräuschentwicklung auf.

Bezugszeichenliste 1 Decklage 2 Grundkörper 3 Zugtragerlage 4 Rippen 5 Aramidfasern 6 Polymer enthaltende, äußere Beschichtung