DE112007000151B4

DE112007000151B4 - Friktionsantriebsriemen und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE112007000151B4
Application number: DE112007000151.8T
Authority: DE
Inventors: Manabu Omori; Hiroyuki Shiriike; Hiroyuki Tachibana
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2027-07-10
Also published as: CN101326386A; WO2008007647A1; JP5341870B2; US20090264236A1; CN101326386B; DE112007000151T5; JPWO2008007647A1; US7988577B2; KR100907780B1; KR20080037037A; JP2011102641A

Abstract

Friktionsantriebsriemen, in dem mindestens ein Kontaktteil eines Riemenaufbaus (10) aus einer Elastomer-Zusammensetzung hergestellt ist und eine große Anzahl an Zellporen (15) aufweist, die in der Kontaktfläche mit der Riemenscheibe ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellporen (15) von Hohlpartikeln (18) gebildet werden, die auf der Kontaktfläche mit der Riemenscheibe freiliegen, wobei die Mischungsmenge der Hohlpartikel (18) innerhalb des Bereichs von 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteile (ausschließlich) in Bezug auf 100 Masseteile des Grundelastomers liegt.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft einen Friktionsantriebsriemen, in dem mindestens ein Kontaktteil seines Riemenaufbaus aus einer Elastomer-Zusammensetzung besteht, und ein Verfahren zum Herstellen des Friktionsantriebsriemens.
Hintergrund
Keilrippenriemen sind verbreitet als Friktionsantriebsriemen zum Übertragen von Kraft eines Fahrzeugmotors auf dessen Antriebsnebenaggregate bekannt.
Wenn ein solcher Keilrippenriemen in einem Motornebenaggregatsystem verwendet wird, das erhebliche Drehungsschwankungen zeigt und das Wasser, z. B. durch Regen, ausgesetzt ist, kann er auf der Riemenscheibe rutschen und ungewöhnliche Geräusche verursachen. Eine solche Erzeugung von ungewöhnlichen Geräuschen kann sich aus dem folgenden Grund ergeben: Nachdem der nasse Riemen Wasser ausgesetzt wurde, hat er einen kleineren dynamischen Reibungskoeffizienten, als unter normalen Bedingungen. Wenn sich der Riemenzustand von nass nach trocken ändert, nimmt sein dynamischer Reibungskoeffizient zu. In diesem Fall tritt der Wechsel von nassem zu trockenem Zustand schnell und nicht kontinuierlich auf, wobei der Riemen nasse Anteile und trockene Anteile entlang seines Umfangs hat. Dadurch tritt ein Ruck-Gleit-Phänomen auf, bei dem der Riemen und die Riemenscheibe abwechselnd rutschen oder anhaften.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP 2001-165244 A offenbart einen Keilrippenriemen, bei dem eine Kompressionskautschukschicht Baumwollkurzfasern und Para-Aramidfasern enthält, die aus den Rippenseitenflächen herausragen, wobei die herausragenden Para-Aramid-Kurzfasern fibrilliert und die Baumwollkurzfasern und die Para-Aramidkurzfasern zu 10 bis 40 Gewichtsteilen bzw. 5 bis 10 Gewichtsteilen in 100 Gewichtsteile Kautschuk der Kompressionskautschukschicht gemischt sind. Die Druckschrift beschreibt, dass gemäß diesem Keilrippenriemen bei Verwendung in einem Motor eines Kraftfahrzeugs, der erhebliche Drehungsschwankungen zeigt, der Riemen bei Wassereinwirkung geringes Rutschen verhindern kann, um Geräuschentwicklung zu vermeiden.
Da der in der genannten Druckschrift offenbarte Keilrippenriemen große Mengen an Kurzfasern umfasst, gibt dies dem Riemen selbst hohe Steifigkeit, was das Rutschen auf dem Riemen eher erleichtert als erschwert.
Die JP 2000-039049 A zeigt einen Keilrippenriemen, bei dem zur Verbesserung des Arbeitsverhaltens bei Nässe Kieselgur, Silikongel oder weitere Additive einer Gummischicht beigemischt sind und als poröse Strukturen die Oberflächenbeschaffenheit des Keilrippenriemens verändern.
In der JP 2006-064015 A wird zum gleichen Zweck ein Keilrippenriemen offenbart, bei dem Fasern in einer Gummischicht für die Porosität der Oberfläche der Gummischicht sorgen sollen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Friktionsantriebsriemen der eingangs angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, der bei Aufrechterhaltung einer hohen Friktionskraft und Riemenlebensdauer die Entstehung „anormaler” bzw. „ungewöhnlicher” Geräusche bei Einwirken von Wasser auf den Riemen verhindert.
Offenlegung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird durch einen Friktionsantriebsriemen geschaffen, in dem mindestens ein Kontaktteil eines Riemenaufbaus aus einer Elastomer-Zusammensetzung hergestellt ist und eine große Anzahl von Zellporen aufweist, die in der Kontaktfläche mit der Riemenscheibe ausgebildet sind. Die Zellporen werden von Hohlpartikeln gebildet, die auf der Kontaktfläche mit der Riemenscheibe freiliegen, wobei die Mischungsmenge der Hohlpartikel innerhalb des Bereichs von 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteile (ausschließlich) in Bezug auf 100 Masseteile des Grundelastomers liegt.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Dieses Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Friktionsantriebsriemens umfasst folgende Schritte: Heißformen einer Elastomer-Zusammensetzung, in die Hohlpartikel mit 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteile (ausschließlich) in 100 Masseteile des Grundelastomers gemischt werden, wodurch eine Riemenaufbauvorform ausgebildet wird, und Schneiden der ausgebildeten Riemenaufbauvorform, um ein Kontaktteil des Riemenaufbaus auszubilden.
Da gemäß den obigen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eine große Anzahl von Zellporen in der Kontaktfläche des Kontaktteils des Riemenaufbaus mit einer Riemenscheibe ausgebildet sind, verhindert dies das Auftreten von ungewöhnlichen Geräuschen, sobald der Riemen Wasser ausgesetzt ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Keilrippenriemens.
2 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Rippe.
3 zeigt Diagramme, die ein Verfahren zum Herstellen eines Keilrippenriemens darstellen.
4 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Riemenscheiben in einem Nebenaggregatantrieb-Riemenantriebssystem zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Riemenscheiben in einem Riemenlauftestgerät zur Beständigkeitsuntersuchung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Systems zur Messung eines dynamischen Reibungskoeffizienten zeigt.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Nachstehend wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt einen Keilrippenriemen (B) (Friktionsantriebsriemen) nach dieser Ausführungsform. Der Keilrippenriemen (B) wird beispielsweise verwendet, um Kraft von einem Kraftfahrzeugmotor zu Maschinennebenaggregaten zu übertragen, und ist mit einer Länge von 1000 bis 2500 mm, einer Breite von 10 bis 20 mm und einer Dicke von 4,0 bis 5,0 mm ausgebildet.
Der Keilrippenrieben (B) schließt einen Keilrippenriemenaufbau (10) ein, der in einem doppelschichtigen Aufbau ausgebildet ist, wobei er eine Adhäsionskautschukschicht (11), die einen Außenteil ausbildet, und eine gerippte Kautschukschicht (12), die ein Innenteil (10) ausbildet, umfasst. Mit der Außenfläche des Keilrippenriemenaufbaus (10) ist ein Verstärkungsgewebe (17) verklebt. Die Adhäsionskautschukschicht (11) weist weiterhin einen darin in einer Spirale mit einer bestimmten Steigung in der Riemenbreitenrichtung eingebetteten Kord (16) auf.
Die Adhäsionskautschukschicht (11) ist in Form eines Streifens mit langem rechteckigem Querschnitt ausgebildet und hat beispielsweise eine Dicke von 1,0 bis 2,5 mm. Die Adhäsionskautschukschicht (11) besteht aus einer Elastomer-Zusammensetzung, in der verschiedene Mischungsbestandteile zu einem Grundelastomer gemischt sind. Beispiele des Grundelastomers schließen Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), Chloroprenkautschuk (CR) und gehärteten Acrylonitrilbutadienkautschuk (H-NBR) ein. Beispiele der Mischungsbestandteile schließen Vernetzer, Antioxidationsmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher, Verstärker und Füllstoffe ein. Die Elastomer-Zusammensetzung, die die Adhäsionskautschukschicht (11) ausbildet, wird durch Verschneiden der Mischungsbestandteile in ein Grundelastomer und durch Kneten derselben, um eine unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung auszubilden, und durch Vernetzen der unvernetzten Elastomer-Zusammensetzung durch Anwendung von Hitze und Druck erhalten.
Die gerippte Kautschukschicht (12) ist so ausgebildet, dass mehrere Rippen (13), die einen Kontaktteil mit einer Riemenscheibe bilden, sich einwärts erstrecken. Die mehreren Rippen (13) sind jeweils zu einer sich umlaufend erstreckenden Rippe von im Wesentlichen umgekehrtem dreieckigen Querschnitt ausgebildet und sind parallel zueinander in der Riemenbreitenrichtung angeordnet. Jede Rippe (13) ist beispielsweise mit einer Rippenhöhe von 2,0 bis 3,0 mm und einer Breite von 1,0 bis 3,6 mm zwischen ihren Fußenden ausgebildet. Die Anzahl an Rippen ist beispielsweise drei bis sechs (drei in 1).
Die gerippte Kautschukschicht (12) ist aus einer Elastomer-Zusammensetzung hergestellt, in der verschiedene Mischungsbestandteile zu einem Grundelastomer gemischt sind. Beispiele des Grundelastomers schließen Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), Chloroprenkautschuk (CR) und gehärteten Acrylonitrilbutadienkautschuk (H-NBR) ein. Beispiele der Mischungsbestandteile schließen Vernetzer, Antioxidationsmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher, Verstärker Füllstoffe, Kurzfasern (14) und Hohlpartikel (18) ein. Die Elastomer-Zusammensetzung, die die gerippte Kautschukschicht (12) ausbildet, wird durch Verschneiden der Mischungsbestandteile in ein Grundelastomer und durch Kneten derselben, um eine nicht vernetzte Elastomer-Zusammensetzung auszubilden, und durch Vernetzen der nicht vernetzten Elastomer-Zusammensetzung durch Anwendung von Hitze und Druck erhalten.
Die Kurzfasern (14), die in der Elastomer-Zusammensetzung gemischt werden, die die gerippte Kautschukschicht (12) ausbilden, sind in der Riemenbreitenrichtung ausgerichtet. Von den Kurzfasern (14) ragen diejenigen, die an der Kontaktfläche mit einer Riemenscheibe freiliegen, d. h. an den Rippenoberflächen, über die Rippen-Oberflächen hinaus. Beispiele solcher Kurzfasern (14) schließen Aramidfasern, Polyesterfasern und Baumwollfasern ein. Die Kurzfasern (14) haben beispielsweise eine Länge von 0,2 bis 3,0 mm und sind mit 3 bis zu 30 Masseteilen in Bezug auf 100 Masseteile des Grundelastomers gemischt.
Die Hohlpartikel (18) sind in die Elastomer-Zusammensetzung gemischt, die die gerippte Kautschukschicht (12) ausbildet. Von den Hohlpartikeln (18) werden diejenigen teilweise weggeschnitten, welche an den Rippenoberflächen, z. B. an der Kontaktfläche mit einer Riemenscheibe, freiliegen, um eine große Anzahl an Zellporen (15) in den Rippenoberflächen auszubilden. Die Zellporen (15) sind Mikroporen, die sich an den Rippenoberflächen, wie in 2 gezeigt, öffnen, und haben vorzugweise eine durchschnittliche Porengröße von 3 bis 60 μm. Beispiele solcher Hohlpartikel (18) schließen EHM303 und EMS-022, hergestellt von Japan Filite Co., Ltd., Hohlpartikel aus Acrylonitril-Copolymeren 092-40 und 092-120, hergestellt von Sekisui Chemical Co., Ltd. und Washin Microcapsule, hergestellt von Washin Chemical Industry Co., Ltd., ein. Die Hohlpartikel (18) haben eine Partikelgröße von bevorzugt 2 bis 38 μm und bevorzugter 2 bis 17 μm. Die Hohlpartikel (18) werden außerdem bevorzugt zu 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteilen (ausschließlich), bevorzugter zu 5 bis 10 Masseteilen, beide einschließlich, in Bezug auf 100 Masseteile des Grundelastomers gemischt.
Das Verstärkungsgewebe (17) besteht aus einem Gewebe (17'), das aus Kett- und Schussgarnen aus Polyesterfasern oder Baumwollfasern, wie etwa durch Leinenbindung, hergestellt ist. Um dem Verstärkungsgewebe (17) ein Anhaftvermögen an dem Keilrippenriemenaufbau (10) zu geben, wird das Verstärkungsgewebe (17) vor dem Formen einer Behandlung des Eintauchens in eine wässrige Lösung aus Resorcinol-Formaldehydlatex (nachstehend als wässrige RFL-Lösung bezeichnet) und anschließenden Erhitzens und einer Behandlung des Beschichtens der Oberfläche des Keilrippenriemenaufbaus (10) mit Kautschukzement und anschließendem Trocknen unterzogen.
Der Kord (16) besteht aus verdrillten Garn (16') aus Aramidfasern oder Polyesterfasern. Um dem Kord (16) ein Anhaftvermögen an dem Keilrippenriemenaufbau (10) zu geben, wird der Kord (16) vor dem Formen einer Behandlung des Eintauchens in eine wässrige RFL-Lösung und anschließenden Erhitzens und einer Behandlung des Eintauchens des Kords (16) in Kautschukzement und anschließenden Trocknens unterzogen.
Als Nächstes folgt die Beschreibung eines Verfahrens für die Fertigung des Keilrippenriemens (B) hinsichtlich 3.
Bei der Fertigung eines Keilrippenriemens (B) werden eine Innenform mit einer Formfläche zum Ausbilden der Riemenrückfläche zu einer vorbestimmten Form und eine Kautschukmanschette mit einer Formfläche zum Ausbilden der Riemeninnenfläche zu einer vorbestimmten Form jeweils als Außen- und Innenumfang des Keilrippenriemens (B) verwendet.
Zuerst wird der Außenumfang der inneren Form mit einem Gewebe (17'), das als Verstärkungsgewebe (17) dient, abgedeckt und dann wird ein unvernetztes Kautschukblatt (11b') zum Ausbilden eines Außenteils (11b) der Adhäsionskautschukschicht (11) um das Verstärkungsgewebe (17) gewickelt.
Anschließend wird ein verdrilltes Garn (16'), das als Kord (16) dient, in einer Spiralform um das unvernetze Kautschukblatt (11b') gewunden, eine weiteres unvernetztes Kautschukblatt (11a') zum Ausbilden eines Innenteils (11a) der Adhäsionskautschukschicht (11) wird dann um das mit Kord umwickelte unvernetzte Kautschukblatt (11b') gewickelt und noch ein weiteres unvernetztes Kautschukblatt (12') zum Ausbilden einer gerippten Kautschukschicht (12) wird dann um das unvernetzte Kautschukblatt (11a') gewickelt. In diesem Fall ist das Material, das als das unvernetzte Kautschukblatt (12') zum Ausbilden der gerippten Kautschukschicht (12) verwendet wird, eine Elastomer-Zusammensetzung, in der Kurzfasern (14) in orthogonaler Richtung zu der Wickelrichtung ausgerichtet sind und in die Hohlpartikel (18) gemischt sind. Das unvernetzte Kautschukblatt (12') ist bevorzugt ein unvernetzes Kautschukblatt, in das Hohlpartikel (18) zu 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteile (ausschließlich) in 100 Masseteile des Grundelastomers gemischt sind, oder bevorzugter ein unvernetztes Kautschukblatt, in das Hohlpartikel (18) zu 5 bis 19 Masseteilen, beide einschließlich, in 100 Masseteile des Grundelastomers gemischt sind.
Anschließend wird das Kautschukblatt auf den Formgegenstand auf der Innenform gesetzt und sie werden in eine Formpfanne gegeben. Dann wird die Innenform durch heißen Dampf erhitzt, und es wird hoher Druck auf die Kautschukmanschette ausgeübt, um sie radial nach innen zu pressen. Dabei wird der Kautschukbestandteil fluidisiert, eine Vernetzungsreaktion läuft ab und es laufen auch Adhäsionsreaktionen des verdrillten Garns (16') und des Gewebes (17') an dem Kautschuk ab. Außerdem dehnen sich die Hohlpartikel (18) durch Verflüchtigen von darin enthaltenem Pentan und Hexan aus, um eine große Anzahl feiner Hohlteile innerhalb des Formgegenstands auszubilden. Dadurch wird ein zylindrischer Riemenwickel (Vorform des Riemenaufbaus) gebildet.
Dann wird der Riemenwickel von der Innenform genommen und an verschiedenen Stellen seiner Länge in mehrere Teile unterteilt, und der Außenumfang jedes abgetrennten Teils wird zur Bildung von Rippen (13), d. h. einem Kontaktteil des Riemens, geschliffen. Inzwischen werden die Hohlpartikel (18), die auf der Kontaktfläche des Riemens freiliegen, teilweise weggeschnitten, so dass sie sich öffnen, wodurch Zellporen (15) in der Kontaktfläche des Riemens ausgebildet werden.
Schließlich wird der unterteilte Riemenwickel mit an dem Außenumfang ausgebildeten Rippen (13) in Stücke festgelegter Breite geschnitten und jedes abgeschnittene Stück wird umgedreht, um einen Keilrippenriemen (B) vorzusehen.
4 zeigt die Anordnung der Riemenscheiben in einem gewundenen Nebenaggregatantrieb-Riemenantriebssystem (40), das einen Keilrippenriemen (B) für einen Kraftfahrzeugmotor verwendet.
Die Anordnung des Nebenaggregatantrieb-Riemenantriebssystems (40) umfasst eine oberste Servolenkungsriemenscheibe (41), eine Wechselstromgenerator-Riemenscheibe (42), die unter der Servolenkungsriemenscheibe (41) angeordnet ist, eine flache Spannerriemenscheibe (43), die abwärts links von der Servolenkungsriemenscheibe (41) angeordnet ist; eine flache Wasserpumpenriemenscheibe (44), die unterhalb der Spannerriemenscheibe (43) angeordnet ist, eine Kurbelwellenriemenscheibe (45), die abwärts links von der Spannerriemenscheibe (43) angeordnet ist und eine Klimaanlagenriemenscheibe (46), die abwärts rechts von der Kurbelwellenriemenscheibe (45) angeordnet ist. Von diesen Riemenscheiben sind alle Riemenscheiben außer der Spannerriemenscheibe (43) und der Wasserpumpenriemenscheibe (44), die flache Riemenscheiben sind, gerippte Riemenscheiben. Der Keilrippenriemen B ist so angeordnet, dass er um die Servolenkungsriemenscheibe (41) gewickelt ist, damit seine Rippen (13) in Berührung mit der Servolenkungsriemenscheibe (41) kommen, ist dann um die Spannerriemenscheibe (43) gewickelt, damit seine Rückfläche mit der Spannerriemenscheibe (43) in Berührung kommen kann, ist dann in Folge um die Kurbelwellenriemenscheibe (45) und die Klimaanlagenriemenscheibe (46) gewickelt, damit seine Rippen (13) mit diesen Riemenscheiben in Berührung kommen, ist dann um die Wasserpumpenriemenscheibe (44) gewickelt, damit seine Rückseite mit der Wasserpumpenscheibe (44) in Berührung kommt, ist dann um die Wechselstromgeneratorriemenscheibe (42) gewickelt, damit seine Rippen (13) mit der Wechselstromgeneratorriemenscheibe (42) in Berührung kommen und ist dann zur Servolenkungsriemenscheibe (41) zurückgeführt.
Da gemäß dem Keilrippenriemen (B) mit der obigen Auslegung eine große Anzahl von Zellporen (15) in den Oberflächen der Rippen (13) des Keilrippenaufbaus (10), d. h. in der Kontaktfläche des Kontaktteils mit einer Riemenscheibe, ausgebildet sind, kann das Auftreten von ungewöhnlichen Geräuschen verhindert werden, auch wenn der Riemen während der Benutzung Wasser ausgesetzt ist, beispielsweise in einem, wie oben beschriebenen, Nebenaggregatantrieb-Riemenantriebssystem für Kraftfahrzeuge. Der Grund dafür kann wie folgt gefolgert werden: Wasser, das sich zwischen dem Riemen und der Riemenscheibe befindet, wird erst in den Zellporen (15) aufgenommen und dann zügig abgeleitet, wodurch der Riemenzustand sich kontinuierlich von nass zu trocken verändert. Der Riemen hat deshalb keine nassen Teile und trockenen Teile zur selben Zeit und kann seinen Zustand entlang des Umfangs. gleichmäßig halten, was das Auftreten eines Ruck-Gleit-Phänomens verhindert.
Obwohl in der obigen Ausführungsform der Keilrippenriemen (B) als Beispiel eines erfindungsgemäßen Friktionsantriebsriemens verwendet wird, ist der erfindungsgemäße Friktionsantriebsriemen nicht auf Keilrippenriemen beschränkt und kann eine andere Art von Friktionsantriebsriemen, wie z. B. Keilriemen, sein.
Beispiele
(Riemen für Testbewertung)
Es wurden die folgenden Keilrippenriemen der Beispiele 1 bis 9 und ein Vergleichsbeispiel hergestellt. Die Zusammensetzungen dieser Keilrippenriemen werden auch in Tabelle 1 gezeigt.
<Beispiel 1>
Als Beispiel 1 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, in dem Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) (Produktname: Nordel IP4640, hergestellt durch DuPont Dow Elastomers LLC) als Grundelastomer verwendet wurde und eine gerippte Kautschukschicht durch das Verwenden einer unvernetzten Elastomer-Zusammensetzung, die durch Mischen und Kneten von 70 Masseteilen zweier Arten schwarzen Karbons, HAF40 (Produktname: Seast 3, hergestellt von Tokai Carbon Co, Ltd.) und FEF30 (Produktname: HTC#100, hergestellt von Nippon Steel Chemical Carbon Co., Ltd.), 12 Masseteile Weichmacher (Produktname: Sunpar 2280, hergestellt von Japan Sun Oil Co:, Ltd.), 3 Masseteilen Zinkoxid (Produktname: Aenka #3, hergestellt durch Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), 1 Masseteil Stearic Acid (Produktname: Stearic Acid, hergestellt von Kao Corporation), 3 Masseteile Dicumyl-Peroxid (Vernetzer) (Produktname: Percumyl D, hergestellt von NOF Corporation), 20 Masseteile an Nylonkurzfasern (Produktname: Leona 66, Faserlänge: 1 mm, hergestellt von Toray Industries, Inc.) und 1 Masseteil Hohlpartikeln A (Produktname: 092-40, Partikelgröße: 10–17 μm, hergestellt von Japan Filite Co., Ltd.) in 100 Masseteile EPDM ausgebildet sind.
Die Adhäsionskautschukschicht, das Verstärkungsgewebe und der Kord bestehen aus einer Elastomer-Zusammensetzung, die jeweils EPDM, aus Nylonfasern bestehendes Gewebe und ein aus Polyethylene-Naphtalat-Fasern (PEN) gefertigtes, verdrilltes Garn verwendet. Die Riemenlänge betrug 2280 mm, die Riemenbreite betrug 25 mm und die Riemendicke betrug 4,3 mm. Die Anzahl der Rippen betrug sechs.
<Beispiel 2>
Als Beispiel 2 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass die in die unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung gemischte Menge an Hohlpartikeln (A) 5 Masseteile betrug.
<Beispiel 3>
Als Beispiel 3 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass die in die unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung gemischte Menge an Hohlpartikeln (A) 10 Masseteile betrug.
<Beispiel 4>
Als Beispiel 4 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass die in die unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung gemischte Menge an Hohlpartikeln (A) 15 Masseteile betrug.
<Beispiel 5>
Als Beispiel 5 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass eine unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung durch Mischen anstelle von Hohlpartikeln (A) durch Mischen von 10 Masseteilen Hohlpartikeln (B) (Produktname: EHM303, Partikelgröße: 24–34 μm, hergestellt von Sekisui Chemical Co., Ltd.) in 100 Masseteile von Grundelastomer erhalten wurde.
<Beispiel 6>
Als Beispiel 6 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass eine unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung durch Mischen anstelle von Hohlpartikeln (A) durch Mischen von 10 Masseteilen Hohlpartikeln (C) (Produktname: EMS-022, Partikelgröße: 25–35 μm, hergestellt von Sekisui Chemical Co., Ltd.) in 100 Masseteile von Grundelastomer erhalten wurde.
<Beispiel 7>
Als Beispiel 7 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass die in die unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung gemischte Menge an Hohlpartikeln (A) 20 Masseteile betrug.
<Beispiel 8>
Als Beispiel 8 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass eine unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung durch Mischen anstelle von Hohlpartikeln (A) durch Mischen von 10 Masseteilen Hohlpartikeln (D) (Produktname: 092-120, Partikelgröße: 28–38 μm, hergestellt von Japan Fillite Co., Ltd.) in 100 Masseteile von Grundelastomer erhalten wurde.
<Beispiel 9>
Als Beispiel 9 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass eine unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung durch Mischen anstelle von Hohlpartikeln (A) durch Mischen von 10 Masseteilen Hohlpartikeln (E) (Produktname: Washin Microcapsule, Partikelgröße: 2–5 μm, hergestellt von Washin Chemical Industry Co., Ltd.) in 100 Masseteile von Grundelastomer erhalten wurde.
<Vergleichsbeispiel>
Als Vergleichsbeispiel wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der die gleiche Auslegung wie Beispiel 1 hatte, außer dass keine Hohlpartikel in die unvernetzte Elastomer-Zusammensetzung gemischt wurden. Tabelle 1
(Testbewertungsverfahren)
<Biege-Elastizitätsmodul des Riemens>
In Übereinstimmung mit JIS K6911 wurde ein Teststück mit 80 mm Länge, 10 mm Breite und 4 mm Dicke aus jedem Riemen der Beispiele 1 bis 9 und des Vergleichsbeispiels geschnitten und bezüglich des Biege-Elastizitätsmoduls unter den Bedingungen einer Spannweite von 60 mm und einer Dehngeschwindigkeit von 2 mm/min gemessen.
<Riemendauerbiegefestigkeitslauftest>
5 zeigt eine Anordnung von Riemenscheiben in einem Riemenlauftestgerät (50) für das Auswerten der Dauerbiegefestigkeit des Keilrippenriemens (B).
Das Riemenlauftestgerät (50) besteht aus gerippten Riemenscheiben großen Durchmessers (51) und (52) mit 120 mm Durchmesser, die an oberen und unteren Positionen (die obere ist eine Abtriebsriemenscheibe und die untere ist eine Antriebsriemenscheibe) angeordnet sind, und einer gerippten Riemenscheibe kleinen Durchmessers (53) mit 45 mm Durchmesser, die senkrecht in der Mitte zwischen den gerippten Riemenscheiben großen Durchmessers und rechts von diesen angeordnet ist. Die gerippte Riemenscheibe kleinen Durchmessers (53) ist so angeordnet, dass sie einen Gesamtberührungsbogen von 90° mit dem Riemen hat.
Jeder Keilrippenriemen (B) der Beispiele 1 bis 9 und des Vergleichsbeispiels wurde um die drei gerippten Riemenscheiben (51–53) gewickelt, und die gerippte Riemenscheibe kleinen Durchmessers (53) wurde seitwärts gezogen, so dass ein festgelegtes Gewicht von 834 N auf den Keilrippenriemen (B) ausgeübt wurde. In diesem Zustand wurde ein Riemenlauftest durch Drehen der unteren gerippten Riemenscheibe (52), die als eine Antriebsriemenscheibe diente, bei 4900 U/min. bei einer Umgebungstemperatur von 23°C ausgeführt. Dann wurde die Zeit bis zum Auftreten eines Risses in einer der Rippenoberflächen gemessen.
<Durchschnittliche Porengröße von Zellporen>
Für jede der Ausführungsformen 1 bis 9 wurden die Oberfläche einer Keilrippenoberseite und die Oberfläche einer Keilrippenseite durch optische Mikroskopie untersucht, es wurden 50 bis 70 Zellporen in jeder der Oberflächen bezüglich der Öffnungsgröße gemessen, und der durchschnittliche Wert der Öffnungsgrößen wurden als die durchschnittliche Porengröße angenommen.
<Veränderung des dynamischen Reibungskoeffizienten>
6 zeigt den Aufbau eines Systems zur Messung des dynamischen Reibungskoeffizienten (60) für den Keilrippenriemen (B).
Das System zur Messung des dynamischen Reibungskoeffizienten (60) besteht aus einer Lastzelle (61), die an einer senkrechten Wand fest angebracht ist, und einer gerippten Riemenscheibe (62), die seitlich der Lastzelle (61) angeordnet ist.
Ein streifenförmiges Teststück von 1170 mm Länge wurde aus jedem der Kielrippenriemen (B) der Ausführungsformen 1 bis 9 und dem Vergleichsbeispiel geschnitten, an einem Ende an der Lastzelle (61) befestigt, dann waagrecht gezogen, dann um die gerippte Riemenscheibe (62) gewickelt und dann durch Anhängen eines Gewichts (63) mit 1,75 kg von dem anderen Ende mit einer Last von 17,2 N belastet. In diesem Zustand wurde die gerippte Riemenscheibe (62) bei 20 U/min. in eine Richtung gedreht, um die Lastzelle zu ziehen. Eine Minute nach Beginn der Drehung wurde Wasser zu 120 ml/min auf die gerippte Riemenscheibe (62) getropft. In diesem Zustand wurde das Teststück bezüglich der Veränderungen des dynamischen Reibungskoeffizienten gegen die Zeit gemessen. Danach wurde die Differenz zwischen dem dynamischen Reibungskoeffizienten in trockenem Zustand und dem dynamischen Reibungskoeffizienten in nassem Zustand herausgefunden. Der dynamische Reibungskoeffizient wurde auf Grundlage folgender Gleichung berechnet:
[Gleichung 1]

μ' = In(T₂/T₁)(η/2)
wobei T₁ eine Spannung ist, die in dem Riemen durch das Gewicht erzeugt wird, und T₂ eine Spannung des Riemens ist, die durch die Lastzelle gemessen wird.

<Schalldruck nach Einwirken von Wasser>
Der Keilrippenriemen jeder Ausführungsform 1 bis 9 und des Vergleichsbeispiels wurde an einem Nebenaggregatantrieb-Riemenantriebssystem für einen Kraftfahrzeugmotor mit erheblichen Drehungsschwankungen und einer erheblichen Last angebracht. Während Wasser mit 120 ml/min auf den Keilrippenriemen bei Motor im Leerlauf getropft wurde, wurde der Keilrippenriemen bezüglich des Schalldrucks gemessen. Dann wurden Schalldrücke nicht kleiner als 90 dB als „groß”, Schalldrücke nicht kleiner als 80 dB, aber kleiner als 90 dB als „mittel”, Schalldrücke nicht kleiner als 75 dB, aber kleiner als 80 dB als „klein”, Schalldrücke nicht kleiner als 70 dB, aber kleiner als 75 dB als „leise” und Schalldrücke kleiner als 70 dB als „kein” bewertet. Der Grund, warum die Messung mit dem Motor im Leerlauf ausgeführt wurde, ist, dass Schall am stärksten bei geringer Motordrehzahl erzeugt wird.
(Testbewertungsergebnisse)
Die Ergebnisse der Testbewertung werden in Tabelle 1 gezeigt.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Beispiele 1 bis 9, die eine gerippte Kautschukschicht aus einer mit Hohlpartikeln gemischten Elastomer-Zusammensetzung aufweisen und eine große Anzahl an in den Rippenoberflächen ausgebildeten Zellporen aufweisen, nach dem Einwirken von Wasser geringere Schalldrücke als das Vergleichsbeispiel zeigten, das eine gerippte Kautschukschicht bestehend aus einer Elastomer-Zusammensetzung ohne Hohlpartikel und ohne in den Rippenoberflächen ausgebildeten Zellporen aufweist. Der Grund dafür kann folgendermaßen gefolgert werden: Bei dem Vergleichsbeispiel trat die Veränderung vom nassen zum trockenen Zustand schnell und diskontinuierlich auf, wodurch der Riemen nasse Teile und trockene Teile entlang seines Umfangs hatte. Dadurch trat ein Ruck-Gleit-Phänomen auf, so dass sich zwischen dem Riemen und der Riemenscheibe Rutschen und Anhaften abwechselten. Bei den Beispielen 1 bis 9 dagegen wurde zwischen dem Riemen und der Riemenscheibe befindliches Wasser zuerst in die Zellporen aufgenommen und dann schnell abgeleitet, wodurch sich der Riemenzustand dauernd von nass zu trocken veränderte. Deshalb hatte der Riemen keine nassen Teile und trockenen Teile zur selben Zeit und konnte seinen Zustand entlang des Umfangs gleichmäßig halten, was das Auftreten eines Ruck-Gleit-Phänomens verhinderte.
Die Testergebnisse zeigen weiterhin, dass die Ausführungsformen 1 bis 9 eine kleinere Abnahme des dynamischen Reibungskoeffizienten nach Einwirken von Wasser als das Vergleichsbeispiel aufwiesen. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass in den Ausführungsformen 1 bis 9 zwischen dem Riemen und der Riemenscheibe befindliches Wasser in die Zellporen aufgenommen wurde und dann schnell abgeleitet wurde.
Der Vergleich der Beispiele 1 bis 4 und Beispiel 7, die verschiedene Mischungsmengen von Hohlpartikeln (A) haben, zeigt Folgendes: Wenn die Mischungsmenge der Hohlpartikel (A) innerhalb des Bereichs von 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteile (ausschließlich) in Bezug auf 100 Masseteile des Grundelastomers liegt, nimmt der Schalldruck des Riemens nach dem Einwirken von Wasser ab, wenn die Mischungsmenge zunimmt. Wenn sich hingegen die Mischungsmenge der Hohlpartikel (A) auf oder über 17 Masseteile erhöht, gibt es eine Tendenz, dass der Schalldruck nach und nach zunimmt. Der Vergleich zeigt weiterhin, dass die Tendenz der Abnahme des dynamischen Reibungskoeffizienten nach dem Einwirken von Wasser dem Vorstehenden entspricht. Die Mischungsmenge der Hohlpartikel ist deshalb vorzugweise 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteile (ausschließlich) in Bezug auf 100 Masseteile des Grundelastomers.
Der Vergleich der Beispiele 1 bis 4 und Beispiel 7 zeigt weiterhin, dass die Biegesteifigkeit des Riemens niedriger wurde, sobald die in 100 Masseteile des Grundelastomers gemischte Menge an Hohlpartikeln (A) zunahm. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass Hohlteile, die in der gerippten Kautschukschicht ausgebildet sind, durch für die Abnahme der Biegesteifigkeit des Riemens verantwortliche Hohlpartikel ausgebildet sind und deshalb die größere Mischmenge von Hohlpartikeln ein größeres eingenommenes Volumen von Hohlteilen bereitstellte und, was noch signifikanter ist, die Biegesteifigkeit des Riemens senkte.
Der obige Vergleich zeigt weiterhin auch Folgendes: In den Beispielen 1 bis 4 nahm die Riemenlaufbeständigkeit mit abnehmender Riemenbiegesteifigkeit zu. In Beispiel 7 hingegen war die Riemenlaufbeständigkeit trotz niedrigerer Riemenbiegesteifigkeit als in den Beispielen 1 bis 4 niedrig. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass verglichen mit den Beispielen 1 bis 4, die große Mischmenge von Hohlpartikeln in Beispiel 7 für kurze Abstände zwischen Hohlteilen und zwischen Zellporen in der gerippten Kautschukschicht sorgte, die, verglichen mit den Beispielen 1 bis 4, des Auftreten von Rissen zwischen ihnen wahrscheinlich machten.
Der Vergleich der in der Art der Hohlpartikel unterschiedlichen Beispiele 3, 5, 6, 8 und 9 zeigt nur, dass die durchschnittliche Porengröße der Zellporen in der Reihenfolge der Hohlpartikel E, A, B und D zunimmt, größere durchschnittliche Porengröße eine geringere Riemenbiegesteifigkeit vorsah und größere durchschnittliche Porengröße eine höhere Riemenlaufbeständigkeit vorsah, obwohl die Ausführungsform 9, die Hohlpartikel E verwendete, eine geringfügig höhere Riemenlaufbeständigkeit zeigte als Ausführungsform 3, welche die Hohlpartikel A verwendete. Der Vergleich zeigt jedoch auch, dass, wenn die durchschnittliche Porengröße der Zellporen zunimmt, der Schalldruck nach dem Einwirken von Wasser höher wird. Der Vergleich zeigt weiterhin, dass die Neigung zur Abnahme des dynamischen Reibungskoeffizienten nach dem Einwirken von Wasser dem Vorstehenden entspricht. Es kann auf Grundlage der obigen Ergebnisse davon ausgegangen werden, dass vom Standpunkt der Abnahme des Schalldrucks auf eine niedrige Stufe nach dem Einwirken von Wasser die durchschnittliche Porengröße der Zellporen vorzugweise 3 bis 30 μm ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist für einen Friktionsantriebsriemen brauchbar, in dem mindestens ein Kontaktteil seines Riemenaufbaus mit einer Riemenscheibe vorhanden ist, wobei dieses Kontaktteil aus einer Elastomer-Zusammensetzung besteht. Die vorliegende Erfindung ist ferner für ein Verfahren zum Fertigen des Friktionsantriebsriemens brauchbar.

Claims

Friktionsantriebsriemen, in dem mindestens ein Kontaktteil eines Riemenaufbaus (10) aus einer Elastomer-Zusammensetzung hergestellt ist und eine große Anzahl an Zellporen (15) aufweist, die in der Kontaktfläche mit der Riemenscheibe ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellporen (15) von Hohlpartikeln (18) gebildet werden, die auf der Kontaktfläche mit der Riemenscheibe freiliegen, wobei die Mischungsmenge der Hohlpartikel (18) innerhalb des Bereichs von 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteile (ausschließlich) in Bezug auf 100 Masseteile des Grundelastomers liegt.
Friktionsantriebsriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellporen (15) eine durchschnittliche Porengröße von 3 bis 60 μm aufweisen.
Friktionsantriebsriemen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellporen (15) eine durchschnittliche Porengröße von 3 bis 30 μm aufweisen.
Friktionsantriebsriemen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenaufbau der Aufbau eines Keilrippenriemens ist.
Verfahren zum Herstellen eines Friktionsantriebsriemens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Heißformen einer Elastomer-Zusammensetzung, in die Hohlpartikel (18) mit 1 Masseteil (einschließlich) bis 15 Masseteile (ausschließlich) in 100 Masseteile des Grundelastomers gemischt werden, wodurch eine Riemenaufbauvorform ausgebildet wird; und Schneiden der ausgebildeten Riemenaufbauvorform, um ein Kontaktteil des Riemenaufbaus auszubilden.