CN100543341C - 摩擦传动皮带以及具有它的皮带传动装置 - Google Patents

Abstract

摩擦传动皮带(B)的皮带主体与皮带轮接触地卷绕，从而传递动力。皮带主体的至少皮带轮接触部分以乙烯-α-烯烃橡胶作为橡胶成分，以JIS K6253作为基准，通过A型杜罗硬度计测量的硬度在80以上，不足95，而且由不含短纤维的橡胶组成物构成。

Description

摩擦传动皮带以及具有它的皮带传动装置

技术领域

本发明涉及皮带主体与皮带轮接触地卷绕，从而传递动力的摩擦传动皮带以及具有该摩擦传动皮带的皮带传动装置。

背景技术

目前，谋求汽车发动机室的省空间化，通过1条V带肋皮带把发动机曲轴的动力传递给动力转向装置，空气压缩机，交流发电机等辅机的蛇形管驱动方式正在普及。因此，对这样的V带肋皮带要求高动力传递能力。此外，通过对汽车舒适感的要求，也要求V带肋皮带在皮带行走时的肃静性。因此，通常在V带肋皮带上与皮带轮接触的压缩橡胶层内混入沿皮带宽度方向的短纤维进行增强，通过该短纤维从皮带表面突出，降低皮带表面摩擦系数，谋求提高低发声性以及耐摩擦性。

在特开平7-63242号公报中，公开了把通过添加氢的丙烯腈橡胶构成的V带肋皮带的带肋橡胶层作成肋根部和肋前端部的两层构造，在构成肋根部的添加氢的丙烯腈橡胶上复合短纤维，而且使短纤维大体上沿皮带宽度方向取向，此外，在构成肋前端部的添加氢的丙烯腈橡胶中配合有不饱和碳酸金属盐。由此，即使在使用环境温度上升等过酷条件下使用也具有优良的耐热性、耐摩擦性以及耐弯曲疲劳性，可得到不发生磨损故障等麻烦的高寿命V带肋皮带。

在特开2003-12871号公报中，公开了由沿着皮带纵向埋设芯线的粘接橡胶层，和包含压缩橡胶层的弹性体层形成的V带肋皮带，在由粘接橡胶层和压缩橡胶层构成的弹性体层中至少压缩橡胶层中使用乙烯-α-烯烃橡胶混合物的加硫物，该乙烯-α-烯烃橡胶中的乙烯含量为60～75质量％，而且作为在压缩橡胶层上的增强纤维，包含长度0.5～3mm的1种或2种以上的短纤维，该短纤维的总添加量相对于乙烯-α-烯烃橡胶100质量份而言，为10～30质量份。由此，通过至少在压缩橡胶层中使用含有薄布加工性良好的短纤维的橡胶组成物以及含有该短纤维的橡胶组成物，可以得到具有优良的弯曲疲劳性、耐热性，而且，具有包含耐塞性、耐摩擦性，耐粘接摩耗性的高耐久性的动力传递用皮带。

可是，在V带肋皮带中所用的短纤维通过切割长纤维而制造，而且，由于需要实施与橡胶的粘接性的粘接处理，所以材料单价高，这成为皮带材料价格上涨的一个主要原因。

V带肋皮带通过对在圆筒状金属模内卷绕所谓未加硫橡胶片、织布以及芯线材料进行加热及加压而制成。这时，作为形成皮带主体的带肋橡胶部的未加硫橡胶片，短纤维相对于圆筒状金属模卷绕方向而大体垂直取向。另一方面，短纤维沿一方向取向的未加硫橡胶片通过由压延辊等对包含短纤维的块状未加硫橡胶压延成片状而制造。这时，制造的未加硫橡胶片成为短纤维沿片纵向取向的。因而，在制造V带肋皮带时，不能使长条形成的含有短纤维的未加硫橡胶片的纵向与金属模卷绕方向一致地原样使用，需要切成比金属模稍短的长度，在圆筒状金属模上卷绕使用，从而将两切断端成为V皮带的两侧。这样一来，在V带肋皮带制造中，需要将混有压延后短纤维的未加硫橡胶片切割的工序，这成为使皮带制造成本高涨的一个主要原因。

发明内容

本发明的目的是即使不混合使用短纤维橡胶，有能提供低发声性优良的摩擦传动皮带。

为达到上述目的，本发明摩擦传动皮带的皮带主体与皮带轮接触地卷绕，从而传递动力。

上述皮带主体至少皮带轮接触部分，以乙烯-α-烯烃橡胶作为橡胶成分，以JIS K6253作为基准，由A型杜罗硬度计测量的橡胶硬度在80以上，不足95，且不含短纤维的橡胶组成物形成。

根据上述的构成，构成与皮带轮接触部分的橡胶组成物的橡胶成分是乙烯-α-烯烃橡胶，除了其自身的摩擦系数低之外，由于橡胶硬度高，所以皮带表面摩擦系数低，把与皮带轮之间的摩擦声抑制得很低，所以尽管未用短纤维混合橡胶，低发声性也优良。

因为未混入短纤维，所以可降低材料成本以及制造成本。

此外，如果混入短纤维，则在橡胶硬度变高的同时，短纤维界面成为龟裂生长的起点，因弯曲疲劳使得寿命降低，然而因为不混入短纤维，所以即使橡胶硬度高，耐弯曲疲劳性也应当优良。而且，构成皮带轮接触部分的橡胶组成物的橡胶成分是乙烯-α-烯烃橡胶，其自身构成皮带，具有足够大的强度，同时耐弯曲疲劳性优良。

希望本发明的摩擦传动皮带的上述乙烯-α-烯烃橡胶的乙烯含量不足75％。

希望本发明的摩擦传动皮带的构成上述皮带主体的乙烯-α-烯烃橡胶通过有机过氧化物进行交联。

如果本发明的摩擦传动皮带，只要是毛边型V皮带或平皮带那样，使皮带主体与皮带轮接触地卷绕从而传递动力的，则没有特别地限定，然而，尤其适合于在汽车用途中使用的V带肋皮带。

而且，通过多个皮带轮，和该多个皮带轮中至少1个与皮带主体接触地卷绕的本发明的摩擦传动皮带，可以构成低发声性极其优良的皮带传动装置。

附图说明

通过参照附图的如下说明，对于其它目的、特征和好处是一目了然的。

图1是本发明实施方式1的V带肋皮带的立体图。

图2A是示出V带肋皮带构成材料的图，图2B是示出V带肋皮带整体构成图。

图3是示出实施方式1的辅机驱动用皮带传动装置布局的示意图。

图4是本发明实施方式2的V皮带的立体图。

图5是示出皮带耐久试验用的皮带行走试验布局的示意图。

图6A及图6B是示出各试验评价用皮带构成以及试验评价结果的表。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式详细说明。

(实施方式1)

图1示出本发明实施方式1的V带肋皮带B。

该V带肋皮带B具有V带肋皮带主体10、在V带肋皮带主体10内按照沿皮带宽度方向形成具有间距的螺旋的方式埋设的芯线16、以及覆盖V带肋皮带主体10的背面侧而设置的背面增强布17。

V带肋皮带主体10以乙丙三元橡胶(EPDM)等的乙烯含量在60％以上，不足75％的乙烯-α-烯烃橡胶作为橡胶成分，通过由有机过氧化物交联的橡胶组成物形成其橡胶成分。V带肋皮带主体10使埋设芯线16的粘接橡胶层11和粘接橡胶层11下侧的压缩橡胶12叠层，成为一体的构成。由于在压缩橡胶层12上与皮带内侧的皮带轮接触，成为直接地传递动力的部分，所以沿皮带纵向伸延的突条的肋13在皮带宽度方向并列形成，以便确保与皮带轮的接触面积大。与现有的不同，压缩橡胶层12内不混入短纤维。该压缩橡胶层12以JIS K6253为基准，用A型杜罗硬度计测量的橡胶硬度在80以上，不足95。

芯线16由阿拉米德纤维或聚酯纤维等捻线构成。为了对V带肋皮带主体10赋与粘接性，芯线16在成型加工前，在间苯二酚·甲醛·胶乳水溶液(以下称为「RFL水溶液」)内浸渍后，实施加热处理以及在橡胶糊内浸渍后实施干燥处理。

背面增强布17由经线以及纬系形成的平织布等的织布构成。为了对V带肋皮带主体10赋与粘接性，背面增强布17在成型加工前，在RFL水溶液内浸渍实施加热处理，以及在V带肋皮带主体10的表面涂敷橡胶糊进行干燥处理。

根据以上所示构成的V带肋皮带B，由于构成作为皮带轮接触部分的压缩橡胶层12的橡胶组成物的橡胶硬度高，所以皮带表面的摩擦系数低。可是，由于构成压缩橡胶层12的橡胶成分是低摩擦系数的乙烯-α-烯烃橡胶，可以降低与皮带轮的摩擦声，所以尽管不用短纤维混合橡胶，也可以得到极其优良的低发声性。

因为在压缩橡胶层12内未混入短纤维，所以可以降低材料成本以及制造成本。

此外，如果在压缩橡胶层12内混入短纤维，则橡胶硬度变高的同时，短纤维的界面成为龟裂生长的起点，因弯曲疲劳产生寿低降低，然而，因为在压缩橡胶层12内未混入短纤维，所以尽管橡胶硬度高，作为皮带也发现优良的弯曲疲劳性。构成压缩橡胶层12的橡胶组成物的橡胶成分是乙烯-α-烯烃橡胶，其自身构成皮带，具有足够强度的同时，也对耐弯曲疲带性有很大贡献。

其次，基于图2，对如上述所示构成的V带肋皮带B的制法加以说明。

在V带肋皮带B的制造中，在外周使用具有以规定形状形成皮带背面的成型面的内金属模，在内周使用具有以规定形状形成皮带内面的成型面的橡胶套筒。

首先，用成为背面增强布17的织布17’覆盖内金属模的外周之后，在其上卷绕用于形成粘接橡胶层11的背面侧部分11b的未交联的橡胶片11b’。

然后，在其上螺旋状卷绕成为芯线16的捻线16’之后，在其上卷绕用于形成粘接橡胶层11内面侧部分的11a的未交联橡胶片11a’，然后，再在其上卷绕用于形成压缩橡胶层12的未交联橡胶片12’。这时，作为用于形成压缩橡胶层12的未交联橡胶片12’，不使用混入短纤维的。因此，可以使通过由压延辊等把块状未加硫橡胶压延成片状制造的长条的加硫橡胶片的长度方向与金属模的卷绕方向一致地、原封不动地使用。在卷绕各未交联橡胶片11b’，11a’，12’之际，卷绕方向两端部彼此之间不重叠地放置。

然后，在内金属模的成型体上套嵌橡胶套筒，把它安置在成型锅内，通过高热水蒸汽等对内金属模加热的同时，加高压，将橡胶套筒向径向内方向推压。这时，使橡胶成分流动的同时，进行交联反应，也进行捻线16’及织布17’对橡胶的粘接反应。据此，筒状的皮带坯成型。

而且，从内金属模中取出皮带坯，使其沿长度方向分割成几个之后，对各自的外周进行研磨，形成肋13。

最后，经分割，对外周上形成肋13的皮带坯以规定宽度沿宽度方向切割，通过使各个的表里翻过来，得到V带肋皮带B。

图3示出在用V带肋皮带B的汽车发动机内的蛇形传动的辅机驱动用皮带传动装置30的布局。

该辅机驱动用皮带传动装置30的布局是如下所示地设置，即：由最上位置的动力转向装置皮带轮31，和配置在该动力转向装置皮带轮31下方的交流发电机皮带轮32，和配置在该动力转向装置皮带轮31左下方的平皮带轮的拉紧器皮带轮33，和配置在该拉紧器皮带轮33下方的平皮带轮的水泵皮带轮34，和配置在拉紧器皮带轮33的左下方的曲轴皮带轮35，和配置在曲轴皮带轮35右下方的空气压缩机皮带轮36构成。其中，除了作为平皮带轮的拉紧器皮带轮33以及水泵皮带轮34以外，全部是带肋皮带轮。而且，V带肋皮带轮B卷绕在动力转向装置皮带轮31上，以便与肋侧13接触，然后，在拉紧器皮带轮33上缠绕，以便与皮带背面接触，之后顺序地在曲轴皮带轮35以及空气压缩机皮带轮36上卷绕，以便与肋13侧接触，此外，在水泵皮带轮34上卷绕，以便与皮带背面接触，而且，在交流发电机皮带轮32上卷绕，以便与肋13侧接触，最后，返回到动力转向装置皮带轮31。

因为在该辅机用驱动皮带传动装置30中使用本发明的V带肋皮带B，所以低发声性极其优良。

(实施方式2)

图4示出本发明实施方式2的毛边型V皮带C。

该V皮带C包含V皮带主体40、在V皮带主体40上按照沿皮带宽度方向形成具有间距的螺旋的方式而埋设的芯线46、以及覆盖V皮带主体40的背面侧而设置的背面增强布47。

V皮带主体40以乙丙三元橡胶(EPDM)等乙烯含量在60％以上，不足75％的乙烯-α-烯烃橡胶作为橡胶成分，通过由有机过氧化物交联的橡胶组成物形成该橡胶成分。V皮带主体40使埋设芯线46的粘接橡胶层41、粘接橡胶层41下侧的下橡胶层42、粘接橡胶层41上侧的上橡胶层43叠层成为一体构成。与现有方式不同，在下橡胶层42上不混入短纤维。该下橡胶层42以JIS K6253作为基准，通过A型杜罗硬度计测量的橡胶硬度在80以上，不足95。

芯线46通过阿拉米德纤维或聚酯纤维等的捻线构成。为了对V皮带主体40赋与粘接性，芯线46在成型加工前，在RFL水溶液内浸渍后，实施加热处理以及在橡胶糊内浸渍后，实施干燥处理。

背面增强布47由经线及纬线形成的平织等的织布构成。为了对V皮带40赋与粘接性，背面增强布47在成型加工前，在RFL水溶液内浸渍，实施加热处理以及在成为V皮带主体40侧的表面上涂敷橡胶糊，实施干燥处理。

根据以上所示构成的V皮带C，由于构成作为皮带轮接触部分的下橡胶层42的橡胶组成物的橡胶硬度高，所以皮带表面的摩擦系数低，而且，由于构成下橡胶层42的橡胶成分是低摩擦系数的乙烯-α-烯烃橡胶，降低了与皮带轮的摩擦声，所以尽管未用混入短纤维的橡胶，也可以得到极优良的低发声性。此外，因为未混入短纤维，所以可以降低材料成本以及制造成本。

(其它实施方式)

在上述实施方式1中作成V带肋皮带B，在上述实施方式2中作成V皮带C，然而，并没有特别地限定，也可以是其它的V皮带或平皮带等的摩擦传动皮带。

在上述实施方式1以及2中作成用有机过氧化物对构成V带肋皮带主体10以及V皮带主体40的乙烯-α-烯烃橡胶进行交联的，然而，并没有特别地限定，也可以是通过用硫黄加硫进行交联的。

以下，对V带肋橡胶进行的试验评价加以说明。

(试验评价用皮带)

制成下例1～11的V带肋皮带。在图6A以及图6B示出各自的构成。

<例1>

通过以使用乙烯含量58％的EPDM作为基底的橡胶成分，相对于该EPDM100质量份，混入碳黑75质量份(HAF：40质量份，FEF：35质量份)、石蜡系油软化剂14质量份、硬脂酸1质量份、氧化锌5质量份、抗老化剂3质量份、作为交联剂的硫黄1.5质量份、加硫促进剂4质量份、以及长度1mm的尼龙短纤维5质量份形成的橡胶组合物构成压缩橡胶层的、与上述实施方式1同样构成的V带肋皮带作为例1。以JIS K6253作为基准，通过A型杜罗硬度计测量的压缩橡胶层的橡胶硬度为85。粘接橡胶层也通过基底橡胶成分为EPDM的橡胶组成物形成。

<例2>

通过以使用乙烯含量60％的EPDM作为基底的橡胶成分，相对于该EPDM100质量份，混入碳黑75质量份(HAF：40质量份，FEF：35质量份)、石蜡系油软化剂14质量份、硬脂酸1质量份、氧化锌5质量份、抗老化剂3质量份、作为交联剂的硫黄1.5质量份、以及加硫促进剂4质量份形成的橡胶组成物构成压缩橡胶层的、与上述实施方式1同样构成的V带肋皮带作为例2。压缩橡胶层的橡胶硬度为78。粘接橡胶层也由基底橡胶成份为EPDM的橡胶组成物形成。

<例3>

将除了使碳黑的FEF混入量为40质量份之外，其余与例2同一构成的V带肋皮带作为例3。压缩橡胶层的橡胶硬度为80。

<例4>

将除了使碳黑的FEF混入量为60质量份之外，其余与例2同一构成的V带肋皮带作为例4。压缩橡胶层的橡胶硬度为89。

<例5>

将除了使碳黑的FEF混入量为100质量份之外，其余与例2同一构成的V带肋皮带作为例5。压缩橡胶层的橡胶硬度为95。

<例6>

将除了使用乙烯含量58％的EPDM作为基底橡胶成分之外，其余与例4同一构成的V带肋皮带作为例6。压缩橡胶层的橡胶硬度为87。

<例7>

将除了使用乙烯含量69％的EPDM作为基底橡胶成分之外，其余与例4同一构成的V带肋皮带作为例7。压缩橡胶层的橡胶硬度为89。

<例8>

将除了使用乙烯含量74％的EPDM作为基底橡胶成分之外，其余与例4同一构成的V带肋皮带作为例8。压缩橡胶层的橡胶硬度为91。

<例9>

将除了使用乙烯含量75％的EPDM作为基底橡胶成分之外，其余与例4同一构成的V带肋皮带作为例9。压缩橡胶层的橡胶硬度为95。

<例10>

将除了用有机过氧化物2.5质量份作为交联剂而取代硫黄以及加硫促进剂混入之外，其余与例7同一构成的V带肋皮带作为例10。压缩橡胶层的橡胶硬度为89。

<例11>

通过以使用氯丁二烯(CR)作为基底橡胶成分，相对于该CR100质量份，混入碳黑100质量份(HAF：40份量，FEF：60质量份)、癸二酸衍生物的增塑剂5质量份、硬脂酸1质量份、氧化锌5质量份、抗老化剂3质量份、氧化镁4质量份形成的橡胶组合物形成压缩橡胶层的、与上述实施方式1同样构成的V带肋皮带作为例11。压缩橡胶层的橡胶硬度为80。粘接橡胶层也由基底橡胶成分为CR的橡胶组成物形成。

(试验评价方法)

(皮带弯曲寿命)

图5示出V带肋皮带B的耐久评价用的皮带行走试验机50的布局。该皮带行走试验机50通过上下配设的皮带轮径120mm的大径带肋皮带轮(上侧从动皮带轮，下侧驱动皮带轮)51，52，和在其上下方向中间右方配置的皮带轮径45mm的小径带肋皮带轮53构成。小径带肋皮带轮53被按照皮带卷绕角度为90°的方式加以定位。

对于例1～10中的各V带肋皮带B，在三个带肋皮带轮51～53上卷绕，而且使小径带肋皮带轮53向侧方向拉伸，以便负荷834N的固定重量，在环境温度23℃下对作为驱动皮带轮的下侧的带肋皮带轮52实施以4900rpm转速旋转的皮带行走试验。而且测量直到皮带破损为止的时间，以该时间作为皮带弯曲寿命。

<摩耗量损失>

对于例1～10的各V带肋皮带，在上述皮带行走试验中行走100小时后的皮带质量进行测量，通过与行走前的质量进行比较，作为体积算出摩耗量。

<声压>

对于例1～10的各V带肋皮带，在上述皮带行走试验中，对行走300小时后的滑动声进行测量。

(试验评价结果)

图6A以及图6B示出试验结果，以通过混入短纤维的橡胶形成压缩橡胶层的例1作为现有技术的基准，可以制成评价指标。

根据图6A以及图6B，可以看到，如果对碳黑的FEF混入量各异的例2～5进行比较，则随着FEF混入量增多，橡胶硬度增高，在橡胶硬度为78的例2中，与例1比较，皮带弯曲寿命相同但声压高，摩耗量多，在橡胶硬度为95的例5中，与例1比较，声压低，摩耗量与例2比较也小，但皮带弯曲寿命极短。这被认为是如果橡胶硬度低，则皮带表面的摩擦系数变高，与皮带之间的摩擦声变大，如果橡胶硬度高，则皮带主体耐弯曲性能变低。此外，在作为橡胶硬度80的例3以及作为橡胶硬度89的例4中，可以说在其任一例中的声压均是与例1相同，摩擦耗量与例2比较也少，皮带弯曲寿命也与例1在同一水准。

如果对EPDM的乙烯含量各异的例4以及例6～9进行比较，则可以看到随着乙烯含量变高，橡胶硬度变高，在作为乙烯含量74的例8中，与作为橡胶硬度91的例1进行比较，在弯曲寿命优良的同时，声压低，而且摩耗量也少，在作为乙烯含量75的例9中，与作为橡胶硬度95的例1进行比较，声压低，摩耗量也少，但皮带弯曲寿命极短。

通过以上结果认为，为了得到具有优良的低发声性以及皮带耐弯曲性的V带肋皮带，作为压缩橡胶层的橡胶硬度取80以上，不足95的比较妥当。乙烯含量虽根据混合而定，但从上述结果表明，乙烯含量优选不足75。

如果对交联体系各异的例7和例10加以比较，则可以看到，硫交联体系的例7和有机过氧化物交联体系的例10，皮带弯曲寿命是相同的，但后者的声压低，摩耗量少。因而认为为了得到具有优良的低发声性的V带肋皮带，有机过氧化物交联体系作为交联体系比硫交联体系好。

例11是以压缩橡胶层的橡胶成分作为CR的，与例1比较，橡胶硬度低，声压高，皮带弯曲寿命也短，摩耗量损失也多。因此，可知用不含有短纤维的CR形成压缩橡胶层，不能得到低发声性等性能优良的V带助皮带。

Claims (5)

1.一种摩擦传动皮带，它使皮带主体与皮带轮接触地卷绕，从而传递动力，其特征在于，

所述皮带主体的至少皮带轮接触部分以乙烯-α-烯烃橡胶作为橡胶成分，以JIS K6253为基准，通过A型杜罗硬度计测量的橡胶硬度在80以上，不足95，且由不含短纤维的橡胶组成物构成。

2.根据权利要求1所述的摩擦传动皮带，其特征在于，所述乙烯-α-烯烃橡胶的乙烯含量不足75％。

3.根据权利要求1所述的摩擦传动皮带，其特征在于，构成所述皮带主体的乙烯-α-烯烃橡胶通过有机过氧化物进行交联。

4.根据权利要求1所述的摩擦传动皮带，其特征在于，所述皮带主体是V带肋皮带主体。

5.一种皮带传动装置，它具有多个皮带轮、以及皮带主体与该多个皮带轮中至少1个接触地卷绕的摩擦传动皮带，其特征在于，

所述摩擦传动皮带中的皮带主体的至少皮带轮接触部分以乙烯-α-烯烃橡胶作为橡胶成分，以JIS K6253作为基准，通过A型杜罗硬度计测量的橡胶硬度在80以上，不足95，且由不含短纤维的橡胶组成物构成。

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