CN105874240B - 配备有环形受拉件的传动带和环形受拉件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于传动带(300)的环形受拉件(301)，所述传动带用于在动力传动装置的两个旋转带轮之间传输动力，所述传动带(300)具有环形长条式形状且包括用于沿着传动带(300)传输拉伸力的环形受拉件(301)和用于将受拉件(301)支撑在带轮上的多个支承元件(302)，每个支承元件(302)均沿着传动带的纵向固定至受拉件(301)。所述受拉件(301)包括受拉芯(302)和至少部分地包围受拉芯(302)的承载部件(305)，所述承载部件(305)由固化的液体硅橡胶制成。
Description
技术领域
本公开涉及一种具有环形、即大致环状形状的受拉件的传动带。这种传动带和用于它的受拉件从其在传动带中的应用获知，所述传动带用于在传动装置中传递驱动力，其中，传动带围绕两个或更多个可旋转的带轮通过。每个带轮均设有两个彼此相对的圆锥盘，以便限定出渐缩的槽，传动带以受拉状态被保持在所述槽中，从而带轮可借助于带轮与传动带间的摩擦将驱动力施加在传动带上，或反之亦然。因此，传动装置驱动带轮的旋转牵拉传动带远离传动装置的另一带轮、即从动带轮，由此带动所述另一带轮旋转。
背景技术
这种传动装置的一个常见应用是两轮机动车辆(比如踏板摩托车)的所谓的无级变速器。在无级变速器中，带轮是可调节的，因为其圆锥盘之间的间隔是可变的，因此可改变传动带在这种带轮上的运行半径。
现有类型的受拉件可包括它的传动带被详细地描述于国际专利公开 WO-A-2008/094035中。
现有传动带包括一系列离散的支承元件，其分别单独地固定至传动带的受拉件，通常借助于互锁部分来固定。支承元件设有两个主面和两个侧面，所述两个主面至少基本地沿着传动带的前后周向方向定向，所述两个侧面彼此成锐角布置，分别在支承元件的横向侧上延伸在支承元件的主面之间，且用于摩擦地接合传动装置带轮。支承元件还限定出开口，所述开口在传动带的所有支承元件间沿着传动带的周向形成连续的通道，所述受拉件容纳在所述通道中。
现有受拉件通常包括由刚性且抗拉伸应力材料(比如金属或合成的、通常纤维增强的材料)制成的螺旋式缠绕的受拉芯，且包括承载部件，所述承载部件中嵌入有受拉芯，且由硬的、但仍稍微柔性的合成橡胶(比如氢化丁晴橡胶(HNBR))制成。承载部件使得受拉芯不会急剧地弯曲(“弯折”)且使得受拉芯与支承元件不产生直接物理接触。现有承载部件沿着其外周和/或内周设有凹部和/或突部，所述凹部和/或突部至少在传动带的周向方向上与支承元件的相关部分互锁。
为了实现现有传动带的最高扭矩传输能力，即为了最大化地利用由其牵拉芯提供的拉伸强度，传动带的承载部件由相对较强韧(tough)的材料 (比如包含增强纤维的HBNR)制成。该材料能够对抗在传动带的操作过程中施加在横向元件和受拉芯之间的力。该现有传动带设计在实际中功能很好，但是根据本公开确实具有如下缺点：承载部件不仅强固且强韧，而且也相对较刚性且难以在其周向方向上弯曲。因此，在传动带的操作过程中，现有承载部件经受相当大的弯曲应力，所述弯曲应力通常引起承载部件的最终失效，即，确定了传动带的使用寿命。
因此，现有传动带的性能(尤其就其寿命而言)原则上可通过由更柔性的材料制造承载部件、并由此降低所述弯曲应力来得到提高。然而，在现有技术中，这种更柔性的材料通常缺乏传动带应用所需要的强度和强韧性，且这些材料因此被拒绝用于制造传动带。
发明内容
本公开旨在在环形受拉件的承载部件的材料方面提供一种传统应用的环形受拉件的替代物。
根据本公开，承载部件由液体硅橡胶(LSR)制成。尽管LSR通常广泛地用于工业中，但是它在之前尚未被讨论或建议作为目前的传动带应用中的或对于目前的传动带应用的基本材料。尤其地，LSR主要以其化学和温度稳定性而被知晓，而目前的传动带既不经受腐蚀性化学品也不经受温度极限。相比之下，目前所考虑的LSR的传动带应用依赖其固有的柔性，该固有的柔性令人惊奇地表现出伴随有也足以用于这种传动带应用的材料强度和强韧性。
此外，为了抑制或防止以上传动带设计的扭转振动(所述扭转振动可发生在传动装置带轮的所谓的轴或中心距大和/或响应于源自发动机或相应连接至传动装置的输入侧和输出侧的负载而产生扭矩峰的情况下)，本公开教导了将受拉芯绕组彼此互相连接，从而形成环形受拉带。这种受拉带的刚度显著高于具有多个轴向分离的、即松散的螺旋绕组的传统受拉芯的刚度，至少在相对于受拉带而言的轴向方向(即横向于受拉带的圆周上) 是如此。因此，受拉件的横向刚度增加，且传动带的所述扭转振动被有效且有利地抑制。
在根据本公开的传动带的一个更详细的实施例中，受拉带的单个受拉芯绕组借助于粘合剂(优选是硬化的或固化的粘合剂)互相连接。在这一方面，尤其环氧树脂非常适合于涂覆受拉带的受拉芯绕组。环氧树脂(树脂)众所周知在许多应用场合中用于在固化后形成化学稳定的、强固的且刚性的基质。附加地且关于由交织式芳族聚酰胺纤维制成的通常优选类型的受拉芯，尤其环氧树脂被发现能够有利地与芳族聚酰胺纤维结合且因此能够(附加地)在所述横向方向上加固受拉芯和受拉带。
本公开还涉及一种用于提供用于传动带的受拉带的方法，该方法包括如下处理步骤：
-提供受拉芯，优选是由(交织式)芳族聚酰胺纤维制成的受拉芯；
-将受拉芯浸入环氧树脂池，以便用环氧树脂至少部分地涂覆所述受拉芯；
-将受拉芯缠绕在圆柱形芯棒上，以形成多个并排布置的受拉芯绕组；和
-将环氧树脂层施加至受拉芯绕组的径向外侧。
优选地，这些处理步骤以它们被列出的顺序来实施。还优选的是，将环氧树脂层施加至受拉芯绕组的径向外侧的最终处理步骤在受拉芯的环氧树脂涂层固化之前实施。另外，环氧树脂层优选地通过力、例如通过以喷嘴喷射而被施加至受拉芯绕组的径向外侧。
另外，通过使用LSR，环形受拉件可有利地且容易地借助于注射成型过程来制造。尤其地，环形受拉件通过将螺旋式地缠绕的受拉芯居中地置于模具腔室中而形成，所述模具腔室设有承载部件的形状。LSR被注射到模具腔室中，从而填充受拉芯与模具腔室的壁之间的空间。一旦被注射到模具腔室中，LSR就通过在单独的LSR聚合物(或聚硅氧烷)之间形成化学键而固化、即硬化，该过程可通过加热模具而加速。
在环形受拉件的上述制造过程的一个更详细的替代性实施例中，承载部件的注射成型以两个阶段来进行。在承载部件的注射成型的第一阶段，受拉芯围绕注射模具的圆柱形芯部分缠绕，且将第二模具部分围绕该芯部分布置，所述第二模具部分成形为：限定出与承载部件的径向靠外部分对应的模具腔室。LSR被注射到模具腔室中且固化。之后，在承载部件的注射成型的第二阶段，将模具的芯部分从受拉芯的径向内侧移除(其中，至少径向外侧表面现在被承载部件的径向靠外部分包围)，且更换为第三模具部分，所述第三模具部分成形为：限定出与承载部件的其余的、即径向靠内部分对应的另一模具腔室。LSR被注射到该另一模具腔室中且固化，从而完成环形受拉件的制造过程。
应当注意，受拉芯不是必须精确定位在受拉件的径向延伸范围的中间。替代性地，受拉芯相对于该径向延伸范围的最佳位置通常将取决于承载部件的设计，尤其是承载部件的所述凹部和/或突部的设计，和/或取决于所使用的特定LSR类型或成分，尤其地，与其相应地对抗压缩和拉伸的能力相关。例如，通过将受拉芯定位在受拉件的径向更靠外的过半处，与负载的拉伸相比，承载部件负载了更多压缩。一般来说，与对抗拉伸力相比，由 LSR制成的承载部件可更好地对抗压缩力。另外，应当注意，在包括两个注射成型阶段的制造过程的该实施例中，可有益地在每个阶段中/对于每个阶段使用不同的特定LSR成分。
优选地，受拉芯至少主要地由芳族聚酰胺纤维制成，该材料提供了需要的拉伸强度且与由LSR制成的承载部件结合得好。可添加一些碳纤维含量，以便进一步增强这种结合。
附图说明
现在将参照附图通过示例来阐述本公开的上述基本特征。
图1表示本公开所属领域的现有设计的传动带的示意性侧视图。
图2示意性地示出了图1的传动带的第一剖视图。
图3示意性地示出了图1的传动带的第二剖视图。
图4示意性地示出了第二现有传动带设计。
图5以与图2的剖视图相对应的剖视图示意性地示出了根据本公开的传动带设计的第一实施例。
图6示意性地示出了根据本公开的传动带的第二实施例。
具体实施方式
在附图中，传动带的相同和相似的结构部分相应地以相同的附图标记来表示。
图1、2和3示出了现有传动带300，其中，图1表示现有传动带300 的侧视图，图2表示现有传动带300的朝着传动带300的周向方向的剖视图A-A，且图3表示现有传动带300的朝着传动带300的轴向方向(即宽度方向)的剖视图B-B。现有传动带300设有分别包括受拉芯302和承载部件305的两个环形受拉件301，其中，受拉芯302具有大致圆形横截面且以螺旋形状嵌入承载部件305中。因此，受拉芯302延伸受拉件301的周向长度的几倍。此外，现有传动带300还包括一系列或成行的所谓的支承元件303，所述支承元件303沿着受拉件301的周向以均匀间隔布置，且至少在受拉件301的周向方向上通过受拉件301与支承元件303的互锁部307连接至受拉件301。
每个支承元件303均包括两个侧面304a；304b，所述两个侧面304a； 304b彼此成锐角布置且预期用于与传动带300所应用的传动装置的带轮进行摩擦接触。支承元件303还具有两个开口，受拉件301引导穿过所述开口。
支承元件303在传动带300的周向方向上联接至受拉件301，从而相当大的力可在其间传递，以便于操作过程中传动装置带轮之间的扭矩传递。图3中可以看出，在现有传动带300的目前示出的示例中，这种联接通过受拉件301的径向向外定向的凸起或脊部307来实现，所述凸起或脊部307与支承元件303中的凹部或凹槽接合。
图1和图3的支承元件303成形为具有位于受拉件301的径向内侧的渐缩式的底部部分308，从而使得受拉件301以及传动带300能够沿着其周向弯曲。为此，替代性地，在设有单个的、轴向居中的环形受拉件301的现有传动带300的一个替代性的实施例中，已知的是在受拉件301上的相继的支承元件303之间提供自由空间，如图4所示。在该特定的实施例中，传动带300的受拉件301替代性地设有轴向延伸的脊部307和凹槽306，且支承元件303适配在凹槽306的位置处且因此被脊部307互相间隔开，从而因此也将支承元件303在受拉件301的周向方向上联接至受拉件301。
现有传动带300的支承元件303由刚硬的且优选抗磨损的塑料、比如纤维增强尼龙制成。传动带300的受拉件301的受拉芯302由刚性且强固的合成纤维、比如芳族聚酰胺纤维制成，所述纤维交织起来以形成连续的芯，所述芯被浸渍了树脂以便保护纤维和防止纤维拆散。现有传动带300 的受拉件301的承载部件305由强韧的、但仍稍微柔性的材料、比如弹性体材料(橡胶)制成。
根据本公开，受拉件301的承载部件305由液体硅橡胶(LSR)通过用模具使用注射成型过程制成，受拉芯302预定位在所述模具中。在所述注射成型后，通过固化使承载部件305的液体硅橡胶(LSR)凝固。此后，将受拉件301从模具取出并将支承元件303安装在受拉件301上以形成传动带300。如图5所示，在一个这种支承元件303的前视图中，支承元件 303设置成两个部分303a、303b，在所述两个部分303a、303b之间限定出开口，以用于容纳受拉件301的小的区段。通过支承元件303的这两个单独的部分，开口通过如下方式闭合：仅在支承元件的第一部分303a；303b 已经安装在受拉件301上之后才装配支承元件的第二部分303a；303b。然后，最终，将支承元件303的这两个部分303a；303b粘合、或优选地借助于超声波焊接过程焊接起来以形成传动带300。通过起初将支承元件303 设置成两个单独的部分303a；303b，这些部分303a；303b可有益地通过注射成型形成，即与受拉件301分开地形成，且因此避免了由支承元件303 的注射成型所需的热量引起的承载部件305材料(LSR)的退化。
应当注意，受拉件301的承载部件305可以以两个阶段形成，其中，在该形成过程的一个阶段，形成承载部件305的径向靠外部分305a，且在该形成过程的另一阶段，形成承载部件305的径向靠内部分305b。该形成过程有益地使得能够为承载部件305的每个相应的部分305a和305b使用不同的LSR成分。
图6中，根据本公开的传动带300的第二新的实施例以其剖视图在传动带300的周向方向上被示出。在该第二实施例中，受拉芯302设有多个绕组，所述多个绕组通过被嵌入固化的环氧树脂层306中而彼此连接。通过环氧树脂层306(其首先以树脂形式被施加于受拉芯302的绕组)，受拉芯302的绕组贴合在一起，从而以环形受拉带的形式形成整体部件。尤其地，受拉带因而在它的轴向方向上具有相当大的刚度，从而受拉件301的轴向刚度相对于现有传动带300的受拉件301(其中，受拉芯302 的绕组单独地直接嵌入承载部件305的相对较柔性的材料中)而言显著增加。因此，在传动装置的操作过程中，该新的传动带300显著地较少发生扭转振动。
本发明的特征根据具体情况可分别用于给定的产品或给定的过程，但是也可应用这些特征中的两个或更多个的任意组合。
由本公开所代表的发明不限于本文所明确提到的实施例和/或示例，而是还涵盖其修改、改型和实际应用，尤其是本领域技术人员所能想到的那些修改、改型和实际应用。
Claims (18)
1.一种传动带(300)，其用于在动力传动装置的两个旋转带轮之间传输动力，所述传动带(300)具有环形长条式形状且包括用于沿着传动带(300)传输拉伸力的环形受拉件(301)和用于将受拉件(301)支撑在带轮上的多个支承元件(303)，每个支承元件(303)均通过所述受拉件(301)与所述支承元件的互锁部(307)沿着传动带的纵向固定至受拉件(301)，所述受拉件(301)包括受拉芯(302)和至少部分地包围受拉芯(302)的承载部件(305)，其中，所述承载部件(305)由固化的液体硅橡胶制成。
2.根据权利要求1所述的传动带(300)，其特征在于，所述传动带(300)的所述承载部件(305)由两种液体硅橡胶成分制成。
3.根据权利要求2所述的传动带(300)，其特征在于，所述传动带(300)的所述承载部件(305)包括由第一液体硅橡胶成分制成的径向靠外部分(305a)和由与所述第一液体硅橡胶成分不同的第二液体硅橡胶成分制成的径向靠内部分(305b)。
4.根据权利要求3所述的传动带(300)，其特征在于，所述传动带(300)的所述受拉芯(302)位于承载部件(305)的所述径向靠外部分(305a)与所述径向靠内部分(305b)之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的传动带(300)，其特征在于，所述传动带(300)的所述受拉芯(302)相对于承载部件(305)的径向延伸范围偏心，且定位成：与承载部件(305)的径向内侧相比，更靠近承载部件(305)的径向外侧。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的传动带(300)，其特征在于，所述受拉芯(302)螺旋式地缠绕成多个绕组，所述多个绕组彼此互相连接而形成环形受拉带，所述环形受拉带至少部分地被受拉件(301)的承载部件(305)包围。
7.根据权利要求6所述的传动带(300)，其特征在于，所述受拉芯(302)的所述绕组借助于硬化的粘合剂彼此互相连接。
8.根据权利要求6所述的传动带(300)，其特征在于，所述受拉芯(302)的所述绕组至少部分地被嵌入环氧树脂层(306)中。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的传动带(300)，其特征在于，所述受拉芯(302)由具有环氧树脂涂层的交织式芳族聚酰胺纤维制成。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的传动带(300)，其特征在于，所述支承元件(303)包括两个部分(303a、303b)，在所述支承元件(303)的所述两个部分(303a、303b)之间限定出用于容纳所述受拉件(301)的开口。
11.根据权利要求10所述的传动带(300)，其特征在于，所述支承元件(303)的一个部分(303a)是大致U形的，其中，所述受拉件(301)适配在由所述大致U形的部分(303a)限定的开口中，其中，所述支承元件(303)的另一个部分(303b)同样地适配在由所述大致U形的部分(303a)限定的开口中。
12.一种用于制造环形受拉件(301)的方法，所述环形受拉件(301)用于根据权利要求1-11之一所述的传动带(300)，所述传动带(300)用于在动力传动装置的两个旋转带轮之间传输动力，所述环形受拉件(301)包括以多个并排布置的绕组设置的受拉芯(302)和承载部件(305)，其中，螺旋式地缠绕的受拉芯(302)至少部分地容纳在所述承载部件(305)中，其中：
-提供受拉芯(302)；
-将所述受拉芯(302)缠绕在圆柱形芯棒上，以形成多个并排布置的受拉芯绕组；
-将环氧树脂层(306)至少施加至所述受拉芯(302)的所述绕组的径向外侧；
-所述环氧树脂层(306)能够固化而形成环形受拉带；且
-所述环形受拉带被包围在合成橡胶中，以便最终形成所述环形受拉件(301)。
13.根据权利要求12所述的用于制造环形受拉件(301)的方法，其特征在于，所述受拉芯(302)首先被浸入环氧树脂池，以便用环氧树脂至少部分地涂覆所述受拉芯。
14.根据权利要求12所述的用于制造环形受拉件(301)的方法，其特征在于，所述环氧树脂层通过力而被施加于所述受拉芯(302)。
15.根据权利要求12、13、14中任一项所述的用于制造环形受拉件(301)的方法，其特征在于，在进行液体硅橡胶注射的处理步骤之前，将所述受拉芯(302)围绕模具的圆柱形芯部分缠绕，且将第二模具部分绕着所述芯部分放置，所述第二模具部分被成形为限定出与所述承载部件(305)的径向靠外部分(305a)对应的模具腔室，其中，在液体硅橡胶注射的处理步骤中，将液体硅橡胶注射到所述模具腔室中，其中，将模具的所述芯部分从所述受拉芯(302)的径向内侧移除并更换为第三模具部分，所述第三模具部分被成形为限定出与所述承载部件(305)的径向靠内部分(305b)对应的另一模具腔室，其中，将液体硅橡胶注射到所述另一模具腔室中。
16.根据权利要求12所述的用于制造环形受拉件(301)的方法，所述包围使用模具借助于注射成型进行，所述模具限定出容纳所述受拉芯(302)的腔室。
17.根据权利要求12所述的用于制造环形受拉件(301)的方法，所述受拉芯(302)是由芳族聚酰胺纤维制成的受拉芯。
18.根据权利要求14所述的用于制造环形受拉件(301)的方法，其特征在于，所述环氧树脂层通过以喷嘴喷射来施加。
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