CN111051731B - 具有成型带背部的传动带 - Google Patents

Abstract

一种具有为驱动辅助单元而提供的带背部的传动带、尤其是多楔带，其中，该带背部被成型，优选地提供有压花型廓，其中，该传动带的背部表面的型廓具有多个截锥体凸起，所述截锥体凸起的高度h小于1mm，优选地被配置成h≤0.2mm的肉眼可见的量级，其中，这些截锥体凸起的基部区域A_G的面积为≤1.0mm²并且顶部区域A_D的面积为≤0.8mm²。

Description

具有成型带背部的传动带

技术领域

本发明涉及一种具有为驱动辅助单元而提供的带背部的传动带、尤其是多楔带，其中，该带背部被成型，优选地提供有压花型廓。本发明进一步涉及一种用于生产这种具有背衬型廓的传动带的模制方法。

背景技术

现今在多种传动安排(Antriebskonstellationen)中发现带传动装置，并且带传动装置表示用于传递力的简单且有效的可能性。长期以来尤其在机动车辆发动机中已知带传动装置，并且这些带传动装置例如被用于驱动控制机构、凸轮轴、和水泵。由于包裹摩擦中的高摩擦系数，在本文中通常使用在其型廓侧、也就是说在其肋侧可以传输特别高转矩的多楔带(聚酯V带)。

然而，现今传动装置必须越来越多地能够借助所述带传动装置的背部来驱动更多单元。因而，对机动车辆发动机中水泵的驱动是借助带背部进行驱动的典型实例。

本文中重要的不仅是带正面(这样的成型侧)具有用于传输高转矩的足够高的摩擦系数，还重要的是在带背部、以及后辊的背部弯曲和包裹的情况下也应用足够高的摩擦系数。

EP 1 787 045 B1披露了一种具有被配置为多楔带的传动带的带传动装置，所述传动带的背部被压花、以实现更大的摩擦。相关联的后辊、或该摩擦轮分别额外或多或少地提供有环绕凹槽，以便使得能够排水。

带背部的压花被配置为凹凸图案(其在此不更详细说明)、或在带背衬上配置凹槽(其同样不更详细描述)，所述凹槽的量级或深度分别在1mm的范围内。所述压花可以通过减材加工(其复杂且污染环境)、或在硫化过程中通过进行压花来产生。在此，在硫化过程中的压花是使用内部工具进行的，该内部工具在其外侧提供有织造织物涂层。所述织造织物涂层然后被压印到硫化坯件中，并且该硫化坯件(也就是说在硫化、单一化以及内侧外翻后)呈现在带背衬上。

在此，显得不利的是：在硫化过程中不仅减材加工而且压花必须由特定工具执行。此外，相当随机的压花图案由于织造织物涂层作为该负型而产生，在其摩擦系数方面所述相当随机的压花图案当然还没有被优化。

被配置为多楔带的传动带通常是分别由圆柱形或管状多楔坯件切割为环状物，多楔坯件的长度与多个带宽相对应。在已经从多楔坯件中切下单独的环状物之后，环状物被“内侧外翻”，使得所述环状物中以“肋式”方式成型的一侧位于内侧。因而获得传动带(通常被称为多楔带或多肋V形带)，所述传动带通过其成型的内侧驱动互补设计的皮带轮，并且可选地张紧辊或更多的驱动器以力配合方式连接至所述传动带的背部。

在多楔坯件的生产中，再次在两种方法(具体是减材磨削方法和非减材模制方法)之间进行本质区分。

在磨削方法中，具有光滑表面的多楔坯件在完成硫化后并且在切下环状物之前经受减材加工(磨削)，由此，肋型廓被结合/磨削在所述多楔坯件的外侧上、具体地被结合/磨削在所谓的子结构中。

在模制方法中，在硫化过程中已经产生多楔坯件的肋型廓，具体地分别在硫化之前、或在硫化过程中通过将多楔坯件压印到圆柱形硫化模具中，所述圆柱形硫化模具其内侧上具有肋型廓的负型。

在用于生产多楔带的模制方法中，多楔坯件的构造通常首先发生在所谓的带构造滚筒上。着眼于进一步的制造过程和切割/单一化之后的“内侧外翻”，不言自明的是，首先必须在所述滚筒上构建带的背部(特别地，所谓的顶层)。该顶层可以是以一个或两个层构造的并且设置有不同的添加剂或涂层。

然后向所述顶层施加由一个或多个增强件构成的所谓的“张力绳”。增强件通常由关于彼此卷缠或扭绞的纤维、线、或绳中的一者或多者构成，并且或多或少的紧的缠绕物在带构造滚筒的整个宽度上以一层或多层缠绕。在成品带中，这些增强件对拉力传递而言是决定性的并且在这种情况下被定位在顶层与子结构之间的区域中，这将在下文中进行说明。

多楔带的所谓的“子结构”或主体(也就是说，稍后具有肋型廓并且在适当时还具有小的另外的层厚度的区域)被施加到张力绳上。在此，该子结构是以由弹性体材料/橡胶构成的薄板形式施加的，所述板的宽度与带构造滚筒的长度相对应，并且所述板的长度与带构造滚筒的周长大致对应。当在仍胶黏的状态下，所述板的端部可以被容易地结合在一起。

最后，可选地施加织造织物层，该织造织物层提供了用于成型区域中的成品多楔带的特殊特性，例如有助于减小噪音或摩擦。因此，织造织物层完成了多楔坯件。

然后将因此产生的未硫化多楔坯件(因此是顶层、张力绳和子结构、以及(在适当时)织造织物层的复合物)插入到圆柱形硫化模具中，该圆柱形硫化模具具有略微较大的直径，使得子结构或织造织物层面向硫化模具的提供有肋型廓的负型的内侧。

由橡胶构成的套筒/加热套筒、和用于扩张套筒并用于加热套筒的对应设备(通常是用于以压缩空气冲击套筒和用于以热蒸汽冲击通常为双壁的硫化模具的进给装置和设备)插入到硫化模具和多楔坯件的内部空腔中。

然后，该套筒借助热蒸汽而扩张、抵靠在顶层上、并且将整个多楔坯件按压到硫化模具的环绕的负型中，由此该多楔坯件的外部层、具体地子结构被按压到负型中并且因此被提供有“经模制的”肋型廓。

上文已经提及，这种多肋带的背部同样用于驱动皮带轮，例如用于驱动机动车辆发动机的水泵。因此，就带背部的构型和在其上可以实现的摩擦系数而言，还设定了更高要求。

此外，观察多楔带的通过模制方法的生产，已经变得明显的是，当没有设想进一步的减材加工程序时，可以通过硫化模具的空腔中所使用的套筒的外部表面来确定带背衬的表面和构型。在这种情况下，所述套筒仅仅借助所述套筒的外部表面相应地模制或压花该多楔坯件的内部表面并且因此带的带背部，该套筒借助其外侧将多楔坯件按压到硫化模具的环绕的负型中，这些带在随后的切割和内侧外翻之后被单一化。

套筒本身通常在心轴上产生、在该心轴上硫化，然后所述套筒自身同样被内侧外翻，并且在上述多楔坯件的生产过程中用作加热套筒。在将套筒进行内侧外翻的步骤之后，在心轴上已经硫化的内部表面因此形成所述套筒的外侧。

EP 0 232 575 B1披露了一种用于在带正面以及在带背部上提供高摩擦系数的解决方案，在该解决方案中，提出了一种在两侧都提供肋型廓的传动带。在此，背部上的肋具有横向凹槽，这些横向凹槽能够围绕后辊向后弯曲并且旨在限制所述向后弯曲，使得可靠的操作成为可能，尽管如此实现了用于在背部上传动的非常高的摩擦系数。然而，这种构型需要相对复杂的生产并且增加了材料消耗以及带的重量。

由于带背衬因而越来越多地承担传动功能，所以摩擦系数(例如，根据SAE J2432测量的CoF)是相关的。通过带背衬进行力和转矩的传输是通过传动轮上(在这种情况下，也就是说在后辊上)的包裹和接触压力来确定。此外，摩擦系数由辊和带的材料对来表征。出于相应地节省能量或CO2排放，现今常见的是减小传动中的预张紧力。借助带背衬的力传递因此不再能够借助接触压力/法向力而容易地影响，而是从今以后只借助摩擦系数来影响。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种传动带，常见构造且轻量构造模式的该传动带提供了借助后辊而可靠地驱动更多单元的可能性，并且该传动带从一开始允许实施高摩擦系数并且因此可以在所述传动带的整个使用寿命中传输高传动转矩。

此目的通过具有本发明的特征的传动带来实现。本发明还涉及一种用于生产如本发明所述的传动带、尤其是多楔带的特别合适的模制方法。

在相应的本发明的说明中披露了进一步有利的配置。

在本文中，传动带在其背部表面上提供有包括多个截锥体凸起的型廓，这些截锥体凸起的高度h小于1mm，优选地被配置成h≤0.2mm的肉眼可见的量级，其中，这些截锥体凸起的基部区域_AG的面积为≤1.0mm²并且顶部区域A_D的面积为≤0.8mm²。

由于传动带的背部表面的这种构型，当借助带背部进行驱动时实现了摩擦系数CoF意想不到的改进，也就是说在包裹后辊的过程中显著提高的转矩和力的传递。因此在不减小传动输出的情况下可以减小预张紧力。

这与另一极其有利的效果相关联，该有利效果在于：就带背部与后辊之间的连接而言摩擦系数从一开始、也就是说从相应地装配或开始支承新带起就已经非常高了，并且在带的整个使用寿命中保持完全相同。这有利地使得当可以考虑和计划驱动后辊时不再发生先前常见的“磨合效果”，并且传动的输出从一开始就是一致的。

一个有利的改进方案在于，这些截锥体凸起被配置为直四边形截锥体，这些直四边形截锥体具有被布置成大致平行的基部区域和顶部区域。这实现了上文已经提到的积极效果，并且此外简化了生产。当然，任何其他形式的截锥体作为型廓可以应用于带背衬，但就配置增加的摩擦系数而言，重要的是基部区域和顶部区域被配置成大致平行。

一个进一步有利的构型在于，在考虑到常用生产公差的情况下，该带背部上的这些截锥体凸起的高度为0.15mm。尤其当与一个进一步有利的构型相互作用时，该进一步有利的构型在于在考虑到常用生产公差的情况下，这些截锥体凸起的基部区域A_G为0.8mm x0.8mm并且顶部区域A_D为0.6mm x 0.6mm，这些截锥体凸起使得与现有技术的型廓或非成型带背衬相比摩擦系数提高最高达25％。

其中在硫化带的过程中已经产生带背部的型廓的模制方法特别合适用于生产这种具有为驱动辅助单元而提供的带背部的传动带。在这种生产方法中，首先在带构造滚筒上生产传动带坯件(作为顶层、张力绳、和子结构、以及可选的织造织物层的复合物)，并且之后将该传动带坯件结合到圆柱形硫化模具中，就直径而言，该圆柱形硫化模具在某种程度上是更大的，使得该子结构面向该硫化模具的提供有传动侧型廓的负型的内侧，如上文已经描述的。

之后，由橡胶构成的套筒/加热套筒被引入到该硫化模具和该还未硫化的传动带坯件的内部空腔中，并且在供应压缩空气和/或加热介质时被扩张成使得所述套筒/加热套筒在内部支承在该传动带坯件上并且将该传动带坯件按压到该硫化模具的环绕的负型中，由此该传动带坯件的外部层、具体地该子结构被推入该负型中并且因此提供有所述负型的轮廓。

套筒的外部表面然后相应地形成用于该带背衬的表面、或稍后带背部的压花负型。因此，套筒的外部表面必须在该套筒的生产中已经被设计使得该带背部在硫化的过程被赋予该型廓，所述型廓致使该带能够还驱动被分别环绕或包裹在背部上的传动辊。

这种程度已知的方法的根据本发明的特别构型现在在于：在此之前该套筒在优选金属心轴上产生，所述心轴的外侧具有该传动带的背部表面中多个截锥体凸起形式的型廓。在本文中，用于生产套筒的材料(最典型地弹性体、优选地橡胶)以多个重叠层缠绕在心轴上，并且随后在外部压力下在心轴上硫化，由此产生了在其内侧上赋予带背衬的背部型廓的管状套筒。

在完成该硫化后最终将该套筒从该心轴上移除，然后进行内侧外翻，并且以上述方式插入到该硫化模具和该还未硫化传动带坯件的内部空腔中。

因此，心轴的外部表面的型廓就其几何构型和尺寸而言与带背部上最终存在的型廓相对应，该型廓具体地包括多个截锥体凸起，这些截锥体凸起的高度h小于1mm，优选地被配置成h≤0.2mm的肉眼可见的量级，其中，这些截锥体凸起的基部区域A_G的面积为≤1.0mm²并且顶部区域A_D的面积为≤0.8mm²。

因此，在这种用于通过模制方法生产带的方法中不需要额外的内部工具，但是在任何情况下需要的套筒用于将传动带坯件按压到硫化模具的环绕的负型中，以便在同一操作步骤中还模制传动带坯件的带背衬型廓。

可以以特别简单并且因此有利的方式产生这种型廓，该方式在于心轴表面首先被滚花、然后被磨削。这些是用于金属表面的常用且易于管理的处理方法。由于修改，首先产生锥体、或相对指出的锥体构件/截锥体，之后这些锥体借助磨削方法呈现所期望的尺寸。

附图说明

借助于示例性实施例更详细地解释本发明。在附图中：

图1示出了来自根据本发明传动带的背衬型廓的放大片段；

图2示出了根据图1的背衬型廓的片段的放大图示；

图3示出了根据本发明的带背部的真实放大表面片段的照片；并且

图4对比示出了常规带背衬与根据本发明的带背衬的摩擦系数CoF的图表。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的传动带的带背衬的型廓1的放大片段。

当与图2(其与平面视图和截面视图中后部面的制造图相对应)一起观察时，可以看出根据本发明的传动带的背部表面的型廓具有多个截锥体凸起2，这些截锥体凸起的高度h为0.15mm。在此，这些截锥体为直四边形截锥体，这些直四边形截锥体具有被布置成大致平行的基部区域A_G和顶部区域A_D。

0.15mm的高度h正好可以用裸眼看见，使得在此这涉及肉眼可见的量级。尽管术语“肉眼可见的”本身是相对的，当然在许多技术领域中认为所述术语包含这种量级(小，但是在对于裸眼仍可见的范围内)。

相应的截锥体凸起的基部区域A_G在此的面积为0.8mm x 0.8mm，因此大约为0.64mm²，而顶部区域A_D的面积为0.6mm x 0.6mm，因此大约为0.36mm²。

图3示出了展示根据本发明的带的背部的表面的片段的真实外观的照片，虽然被放大了约3.5倍。在此，根据本发明的传动带的背部表面的型廓还可以被标识为多个截锥体凸起。

图4示出了图表，该图表示出了在开始支承新带之后直接测量的根据SAE J2432常规带背衬的摩擦系数CoF与具有根据本发明的型廓的摩擦系数的对比。在各自情况下，对20个一种类型的测量带的平均値进行评估和绘制。在此可以清楚看出：在左侧展示的摩擦系数(是来自现有技术的常规带的背部的摩擦系数)显著地小于根据本发明的具有型廓的带的摩擦系数。

附图标记清单

(说明书的一部分)

1 带背衬的型廓的片段

2 截锥体凸起

A_G 基部区域

A_D 顶部区域

h 截锥体凸起的高度

Claims (6)

1.一种用于通过模制方法生产具有为驱动辅助单元而成型的带背部的传动带的方法，其中所述背部提供有压花型廓(1)且具有多个截锥体凸起(2)，所述截锥体凸起的高度h小于1mm，其中，这些截锥体凸起的基部区域A_G的面积为≤1.0mm²并且顶部区域A_D的面积为≤0.8mm²，其中首先在带构造滚筒上生产传动带坯件，其中，所述传动带坯件为顶层、张力绳、和子结构以及织造织物层的复合物，之后该传动带坯件被结合到圆柱形硫化模具中，就直径而言，该圆柱形硫化模具在某种程度上更大，使得该子结构面向该硫化模具的提供有传动侧型廓的负型的内侧，其中，由橡胶构成的套筒/加热套筒被引入到该硫化模具和还未硫化的传动带坯件的内部空腔中，并且在供应压缩空气和/或热介质时被扩张成使得所述套筒/加热套筒在内部支承在该传动带坯件上并且将该传动带坯件按压到该硫化模具的环绕的负型中，由此该传动带坯件的外部层、具体地该子结构、或该织造织物层被相应地推入该负型中并且因此提供有所述负型的型廓，其特征在于，在此之前该套筒在心轴上产生，所述心轴的外侧具有该传动带的背部表面的呈多个截锥体凸起形式的型廓，其中，用于生产该套筒的材料被缠绕在该心轴上并且随后在外部压力下在该心轴上硫化，由此该套筒在其内侧上被赋予带背衬的背部型廓，并且其特征在于，在完成该硫化后该套筒最终从该心轴上移除，然后进行内侧外翻，并且以上述方式插入到该硫化模具和该还未硫化的传动带坯件的内部空腔中。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述心轴是金属心轴。

3.如权利要求1所述的方法，其中，用于生产该套筒的材料为多层弹性体。

4.如权利要求1所述的方法，其中，为了生产位于所述心轴的外侧上的多个截锥体凸起形式的型廓，该心轴首先被滚花、然后被磨削。

5.如权利要求1所述的方法，其中，该心轴表面上的这些截锥体凸起的高度h≤0.2mm，基部区域A_G为0.8mm x 0.8mm，并且顶部区域A_D为0.6mm x 0.6mm。

6.如权利要求1所述的方法，其中，这些截锥体凸起(2)被配置为直四边形截锥体，这些直四边形截锥体具有被平行布置的基部区域A_G和顶部区域A_D。

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