CN114761705A - 传动带、作为多楔带的这种类型传动带的用途及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动带(1)，该传动带具有主体，该主体中嵌入有由对位芳纶组成的以股线构造的一根或多根张力线(3)，其中，每根张力线(3)均具有加捻合股纱，每个该加捻合股纱均由至少一根加捻纱线形成，并且其中，该各个合股纱(初捻)的转动方向均与股线(终捻)的转动方向相反。本发明的特征在于这些张力线(3)各自具有至少四根合股纱，其中，这些合股纱(初捻)的捻系数TM₁介于4.5与5.4之间，该股线(终捻)的捻系数TM₂介于2.7与3.8之间，这些合股纱的捻系数与该股线的捻系数之比(TM₁/TM₂)介于1.3与1.5之间。

Description

传动带、作为多楔带的这种类型传动带的用途及制造方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的传动带。本发明还涉及这样的传动带的用途和制造。

背景技术

在现代混合动力车辆或轻度混合动力车辆中尤其用于带起动发电机的采用多楔带形式的传动带承受着非常高的应力。因此，在过去几年中，包括对位芳纶的以股线构造的张力线越来越多地嵌入到传动带的主体中。对位芳纶股线赋予传动带特别高的抗拉强度、尺寸稳定性和纵向刚度。

例如，WO 2006/102641 A1和WO 2012/143241 A1各自公开了具有张力线的传动带，这些张力线以股线构造由对位芳纶组成。每根张力线均具有加捻合股纱，每个加捻合股纱均由至少一根加捻纱线形成。此处每根合股纱的旋转方向均与股线的旋转方向相反。

在本申请的上下文中，纱线指由纤维纺织材料制造的任何线性结构。这样的纤维材料可以是纤维，尤其是纺成的纤维或长丝。长丝更具体地指具有至少1000mm长度的纤维。合股纱进而由一根或多根纱线形成。

合股纱优选地通过加捻一根或多根纱线而形成。此加捻也称为缠绕。多根未加捻纱线或一根未加捻纱线的加捻称为初捻。初捻的结果可能是合股纱。一个或多个初捻(例如一根或多根合股纱)的加捻产生终捻。由一根或多根合股纱组成的股线或张力线可能是终捻的结果。

术语“股线”在下文同义地用于2级加捻的股线。这些股线具有加捻在一起的合股纱，该捻称为“终捻”。合股纱进而由一根或多根纱线加捻而形成。其加捻称为“初捻”。

现有技术认识到，初捻和终捻的加捻或缠绕方式可以对传动带的性能产生重要影响。因此，现有技术已经限定了捻系数，认识到合股纱的捻系数与股线的捻系数之间之比对于之后的传动带的性能具有重要意义。形成通用类别的在先出版物WO 2006/102641 A1和WO 2012/143241 A1使用不同的公式来计算捻系数或捻乘数。在本申请的上下文中，采用根据WO 2006/102641 A1的计算。捻系数TM计算如下：

其中，TM表示捻系数，TPM表示每米的匝数，以及T表示纱线的细度或线密度，以dtex为单位。

尽管已知的传动带已经具有高抗拉强度、尺寸稳定性和纵向刚度，但是鉴于车辆技术的进一步发展，特别是带起动发电机的进一步发展，对传动带的要求在增加。例如，已经发现即使是带有由对位芳纶制成的张力线的传动带在运行中也会相对较快地断裂。在动态应力下尤其如此，该动态应力在带起动发电机的情况下特别高。此外，承受高动态应力的传动带的张力线倾向于从未受保护的带边缘解绕。这通常会导致运行中的带损坏。

传动带通常作为连续管制造，然后切割成单独的带区段。这确保了传动带本身保持无缝，因此具有高稳定性。然而，具有由对位芳纶组成的张力线的传动带具有非常差的可切割性。传动带的切割边缘经常具有起绒的外观，该起绒的外观被客户评为缺陷。此外，在对其他可比校的带(具有相同的对位芳纶股线)的过载测试中，在切割边缘明显起绒的带中趋向于观察到较短的使用寿命。

在对传动带的需求增加的这样的背景下，尤其是关于其在高动态应力下的稳定性和其对张力线的解绕的抵抗力，以及就美观的带边缘而言，因此需要进一步开发。

发明内容

进一步开发的基础是指定一种传动带的目的，在该传动带的情况下，避免了在高动态应力和高负载传输下张力线的解绕，该传动带还具有高耐用性(特别是避免撕裂传动带)，具有带有低起绒水平的带边缘、即可以在制造过程中以低起绒水平切割。本发明的另一个目的是详细说明作为多楔带的这样的传动带的用途，以及一种用于制造这样的传动带的方法。

此目的根据本发明关于权利要求1的主题所述的传动带、关于权利要求13的主题所述的用途以及关于权利要求14的主题所述的制造方法来实现。

因此，本发明是基于指定一种传动带的构思，该传动带具有主体，该主体中嵌入有以股线构造的由对位芳纶组成的一根或多根张力线。每根张力线均具有加捻合股纱，每个加捻合股纱均由至少一根加捻纱线形成。此处每根合股纱的旋转方向均与股线的旋转方向相反。根据本发明，这些张力线各自具有至少四根合股纱，其中合股纱(初捻)的捻系数TM1介于4.5与5.4之间，股线(终捻)的捻系数TM2介于2.7与3.8之间。根据本发明，合股纱(初捻)的捻系数与股线(终捻)的捻系数之比介于1.3与1.5之间。

通过大量实验和扩展测试发现，本发明的传动带与现有技术的传动带相比具有明显改进的性能，因此满足对于用于现代带起动发电机或混合动力车辆的传动带增加的需求。

与根据WO 2012/143241 A1的用于传动带的张力线的两根或三根合股纱相比，在各自情况下均将四根合股纱用于张力线使得传动带对张力线的解绕的抵抗力提高。在多个系列的实验中，还令人惊讶地发现，捻系数比例的窄范围，即介于1.3与1.5之间，使得传动带的耐久性明显提高。本发明的传动带因此可以承受非常高的动态应力。更具体地，即使在高的负载传递的情况下，张力线也不会解绕。在耐久性测试中，与来自现有技术的传动带相比，在带失效(例如，由于在底部结构材料的动态疲劳和/或热老化之后底部结构的损失)之前获得了更长的使用寿命。在运行中没有观察到带的撕裂。

当合股纱的捻系数与股线的捻系数之比介于1.35与1.45之间时，获得传动带的特别良好的性能。

为了实现这些捻系数并附加地对传动带的性能产生积极影响，当每根合股纱的捻度介于410m^-1与490m^-1之间时是合适的。股线(终捻)在各自情况下均可以有利地具有介于125m^-1与175m^-1之间的捻度。当每根股线的捻度均介于150m^-1与170m^-1之间时是特别优选的。

不同纱线细度的实验另外地显示，当这些合股纱各自的线密度介于800dtex与1200dtex之间时，获得用于机动车辆领域的在带起动发电机应用中的传动带的所需的高质量特性。1100dtex的线密度是特别优选的。

尽管传动带的特性(尤其关于抗拉强度、尺寸稳定性和纵向刚度)在很大程度上取决于张力线的材料和结构，但当主体具有含纤维的顶层和/或含纤维的底部结构混合件时仍然是有利的。顶层和含纤维的底部结构混合件可以各自由具有弹性的聚合物材料形成。当顶层和/或底部结构混合件由过氧化交联的乙烯丙烯橡胶或三元乙丙橡胶形成时是特别优选的。

顶层和底部结构混合件可以优选地采取包含至少一种橡胶成分和添加剂的硫化橡胶混合物的形式一起形成主体。所使用的橡胶成分可以尤其是乙烯丙烯橡胶、三元乙丙橡胶、(部分)氢化丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、氯磺化聚乙烯、氟橡胶、天然橡胶、苯乙烯聚丁橡胶或丁二烯橡胶。橡胶成分可以不混合或与至少一种另外的橡胶成分混合。

添加剂可以包含至少一种交联剂或交联剂体系。此外，填料和/或加工助剂和/或增塑剂和/或老化稳定剂和/或纤维和/或着色颜料可以用作添加剂。

顶层和/或底部结构混合件可以包括纤维，该纤维由芳纶、聚酯纤维、聚酰胺、聚对亚苯基苯并双噁唑、棉、亚麻、人造丝、玻璃纤维、金属纤维、硅酸盐纤维或橡胶行业中常用的其他纤维材料组成。纤维可以平行于带周向方向的纵向或横向排列。也有可能在带的顶层和底部结构中存在不同的纤维排列。

当将张力线嵌入到主体中、在顶层与底部结构混合件之间的张力线层中时，也是优选的。在此，顶层和底部结构混合件可以在制造过程中相互粘合，使得在作为最终产品的传动带中，顶层与底部结构混合件无法区分。张力线因此可以完全嵌入到均匀的主体中。

原则上，张力线可以设置有剥离制剂和/或涂有粘合剂，以便促进或改进到主体中的嵌入。

当传动带中的张力线密度是每100mm带宽有介于80根与130根之间的张力线时，是特别优选的。更具体地，每100mm的带宽可以提供介于90根与120根之间、优选地介于100根与110根之间、更优选地105根的张力线。已经发现，这样的张力线密度在传动带的抗拉强度与横向稳定性之间形成了良好的折衷。

在本发明的非常特别优选的实施例中，合股纱的捻度为450m^-1并且股线各自的捻度为160m^-1。在此实施例中，尤其可能的情况是合股纱各自的线密度为1100dtex。张力线更优选地包括恰好四根合股纱，每根合股纱均由单根加捻纱线形成。在这方面，因此当张力线由一根450/160sZ(和/或zS)的1100x1x4的股线形成时是优选的。此处的合股纱因此以S方向(和/或Z方向)加捻，并且股线各自以Z方向(和/或S方向)加捻。对于本发明的传动带，尤其是多楔带，优选将具有相反捻度(即，sZ和zS)的两条股线并置在带中，在这种情况下，两条股线在制造过程中平行缠绕(到顶层)。

本发明的第二方面涉及在机动车辆发动机中尤其用于带起动发电机的作为多楔带的上述传动带的用途。

本发明还涉及一种用于制造上述传动带的方法，其中将四根单独的纱线或纱线束各自以介于410m^-1与490m^-1之间的捻度加捻，以在各自情况下形成一根单独的合股纱，然后将四根合股纱结合并以介于125m^-1与175m^-1之间的相反捻度加捻，以形成股线，其中为这些合股纱中的每根合股纱均建立介于4.5与5.4之间的捻系数TM₁，为这些股线中的每根股线均建立介于2.7与3.8之间的捻系数TM₂，这些合股纱的捻系数与这些股线的捻系数之比(TM₁/TM₂)介于1.3与1.5之间。

优选地，在本发明的制造方法的一个实施例中，为四根合股纱中的每根合股纱均建立450m^-1的捻度并且为股线建立160m^-1的捻度。

附图说明

以下参考所附示意图通过工作示例来详细阐述本发明。这些附图示出：

图1是在优选的工作示例中穿过本发明的传动带的部分截面；

图2是用于根据图1的传动带的轻度混合动力测试的辊布置；以及

图3是用于根据图1的传动带的恒定高负载测试的辊布置。

附图标记清单

1 传动带

2 顶层

3 张力线

4 底部结构混合件

5 肋

6 凹槽

7 力传递表面

8 涂层

具体实施方式

图1示出了传动带的部分截面，该传动带的主体由外层2和底部结构混合件4形成。在顶层2与底部结构混合件4之间延伸的是由多根张力线3组成的张力线层。张力线3优选地彼此平行地布置。还可以想到，张力线3相对于彼此偏移布置。

如图1所示的传动带1采用多楔带的形式。为此目的，底部结构4具有彼此平行布置的多个肋5，这些肋由凹槽6彼此界定。底部结构混合件3的与张力线3或顶层2相反的一侧形成力传递表面7，该力传递表面延伸通过肋5并穿过凹槽6。

力传递表面7可以具有涂层8。涂层8可以是尤其具有棉绒或芳纶绒的植绒涂层。也可以使用施加的织物层作为涂层8。织物层可以采用编织的成圈针织物或拉圈针织物的形式。涂层8优选地使得磨损保护和隔音。

与现有技术相比，传动带1的性能改进的重要因素是单个张力线3的形成。每根张力线3均优选地具有至少四根合股纱，尤其是恰好四根合股纱。此处合股纱的捻系数TM1介于4.5与5.4之间，并且股线的捻系数TM2介于2.7与3.8之间。更具体地，对于本发明的传动带1中的张力线3，合股纱的捻系数与股线的捻系数之比(TM1/TM2)介于1.3与1.5之间，优选地介于1.35与1.45之间。

在实现本发明的过程中，使用各种芳纶张力线与含纤维的顶层和含纤维的底部结构混合件来构建多个多楔带。顶层和/或底部结构混合件由过氧化交联的三元乙丙橡胶(EPDM)组成。使用的长丝纱线是来自帝人株式会社(Teijin Limited)的芳纶型T1008(1100dtex)。张力线长度通过不同旋转方向(sZ和zS)的1100x1x4构造的2根股线平行缠绕而产生。这些股线各自设置有剥离制剂并涂有粘合剂。

在所有测试的传动带中，传动带中的张力线密度为每100mm带宽有105根张力线。将不同宽度的传动带从原管上切下，并目测评估切割边缘。在各自情况下，传动带的长度均约为1200mm。在轻度混合动力测试和恒定高负载测试中，还测试了传动带的动态寿命，并评估了对张力线的解绕的抵抗力。

具体而言，每条传动带均经受CT轻度混合动力测试(6PK1196)和恒定高负载测试(4PK1196)。

在轻度混合动力测试中，传动带在具有不同直径的六个辊上以其顶层及其底部结构混合件交替行进。轻度混合动力测试中的辊的布置如图2所示。驱动辊BSG根据固定的测试周期向传动带施加扭矩。每个测试周期均包括启动区段、推进区段、恢复区段和基本负载区段。测试周期的总持续时间为20秒。在测试周期的启动区段和推进区段，驱动轮对带有加速作用，而在恢复区段和基本负载区段其使带减速。

虽然发电机轮的高扭矩(尤其是大约60Nm)作用在传动带上，但启动区段相对短。在更持久的推进区段，较小的扭矩作用在带上。其只是启动扭矩的大约一半，即大约30Nm。恢复区段的持续时间与推进区段的相似，扭矩约为-30Nm。最长的区段是基本负载区段，其中有大约-5Nm的恒定扭矩。轻度混合动力测试期间的环境温度设置为130℃。

在恒定高负载测试中，传动带在四个辊上以其顶层及其底部结构混合件交替行进，传动辊以每分钟5000转的旋转速度施加20Nm的恒定扭矩。轻度混合动力测试中的辊的布置如图3所示。恒定高负载测试期间的环境温度设定为100℃。

所有传动带均进行相同的测试，重复测试周期，直到传动带撕裂或张力线从传动带上解绕，或带的底部结构有至少3个部分断裂或材料损失。测试结果从下表中显而易见，具有第6号测试股线的传动带是根据本发明构造的。这些传动带总体上取得了最好的结果。这从不同测试中的最终使用寿命中可以清楚地看出。对照的传动带无法达到这样长的测试使用寿命。

尤其是第5号试验股线(其具有符合WO 2006/102641 A1的捻系数)，在两个测试中，特别是在恒定高负载测试中，在最终使用寿命方面显示出明显的差异，并且带边缘具有高的起绒水平。本发明的传动带(第6号实验股线)在轻度混合动力测试和恒定高负载测试中均实现了更长的最终使用寿命。此外，如此配置的传动带显示出具有非常低起绒水平的切割边缘。

Claims (15)

1.一种传动带(1)，该传动带具有主体，该主体中嵌入有由对位芳纶组成的以股线构造的一根或多根张力线(3)，其中，每根张力线(3)均具有加捻合股纱，这些加捻合股纱各自由至少一根加捻纱线形成，并且其中，该各个合股纱(初捻)的转动方向均与该股线(终捻)的转动方向相反，

其特征在于，

这些张力线(3)各自具有至少四根合股纱，其中这些合股纱(初捻)的捻系数TM₁介于4.5与5.4之间，该股线(终捻)的捻系数TM₂介于2.7与3.8之间，这些合股纱的捻系数与该股线的捻系数之比(TM₁/TM₂)介于1.3与1.5之间。

2.如权利要求1所述的传动带(1)，

其特征在于，

这些合股纱的捻系数与这些股线的捻系数之比(TM₁/TM₂)介于1.35与1.45之间。

3.如权利要求1或2所述的传送带(1)，

其特征在于，

这些合股纱的捻度(初捻)介于410m^-1与490m^-1之间。

4.如前述权利要求中任一项所述的传动带(1)，

其特征在于，

这些股线各自的捻度(终捻)均介于125m^-1与175m^-1之间。

5.如前述权利要求中任一项所述的传动带(1)，

其特征在于，

这些股线各自的捻度(终捻)均介于150m^-1与170m^-1之间。

6.如前述权利要求中任一项所述的传动带(1)，

其特征在于，

这些合股纱各自的线密度均介于800dtex与1200dtex之间，尤其是1100dtex。

7.如前述权利要求中任一项所述的传动带(1)，

其特征在于，

该主体具有含纤维的顶层(2)和含纤维的底部结构混合件(4)，该含纤维的顶层和该含纤维的底部结构混合件各自由具有弹性的聚合物材料形成，优选地由过氧化交联的乙烯丙烯橡胶或三元乙丙橡胶制成。

8.如权利要求7所述的传动带(1)，

其特征在于，

这些张力线(3)被嵌入到该主体中、在该顶层(2)与该底部结构混合件(4)之间的张力线层中。

9.如前述权利要求中任一项所述的传动带(1)，

其特征在于，

这些张力线(3)设置有剥离制剂和/或涂有粘合剂。

10.如前述权利要求中任一项所述的传动带(1)，

其特征在于，

张力线密度为每100mm带宽有介于80根与130根之间、尤其是介于90根与120根、尤其是介于100根与110根之间、优选地105根的张力线。

11.如前述权利要求中任一项所述的传动带(1)，其特征在于，

该带是多楔带。

12.如前述权利要求中任一项所述的传动带(1)，

其特征在于，

这些合股纱的捻度为450m^-1并且这些股线各自的捻度均为160m^-1。

13.如前述权利要求中任一项所述的传动带在机动车辆发动机中尤其用于带起动发电机的作为多楔带的用途。

14.一种制造用于如权利要求1至12中的任一项所述的传动带的张力线的方法，其中，将四根纱线或纱线束各自分别以介于410m^-1与490m^-1之间的捻度加捻(初捻)，以在各自情况下均形成一根单独的合股纱，然后将这四根合股纱结合并以介于125m^-1与175m^-1之间的相反捻度加捻(终捻)，以形成股线，其中，为这些合股纱中的每根合股纱均建立介于4.5与5.4之间的捻系数TM₁，为这些股线中的每根股线均建立介于2.7与3.8之间的捻系数TM₂，这些合股纱的捻系数与该股线的捻系数之比(TM₁/TM₂)介于1.3与1.5之间。

15.如权利要求14所述的方法，其中，为这四根合股纱中的每根合股纱均建立450m^-1的捻度并且为这些股线建立160m^-1的捻度。

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